Шпаргалка по "Экологии"

6) хищничество и паразитизм - одностороннее использование одним видом (хищник, паразит) другого (хозяин), при котором первый уничтожает или эксплуатирует другого (+; -). Хищничество и паразитизм относятся к пищевым взаимоотношениям. Паразитизм, в отличие от хищничества, характеризуется более узкой специализацией видов, поскольку степень адаптированности к определенному виду хозяина определяет успех выживания паразита.

Долговременная коэволюция (совместная эволюция) хищника и жертвы совершенствует приспособления видов, входящих в эту пару. Сюда относятся как сложные морфологические, так и поведенческие адаптации. Коэволюция паразита и хозяина, как и в случае пары хищник- жертва, приводит к выработке различных приспособлений с обеих сторон. Для хозяина это главным образом иммунная система, для паразита - целый комплекс морфологических, физиологических и поведенческих адаптаций.

 

19 Потоки энергии и круговорот  химических элементов в экосистеме 

Энергию можно определить как способность совершать работу, а организмы представить в виде машин, требующих энергии для своей работы, т. е. жизнедеятельности. Источником энергии дня функционирования практически всех экосистем является — Солнце. Энергия солнечного излучения улавливается фотоавтотрофами в процессе фотосинтеза и преобразуется в химическую энергию, которая запасается в органических молекулах. Запас этих молекул служит источником энергии для всех других организмов экосистемы.

 Химические  элементы, входящие в состав биоты, прямо или косвенно извлекаются ею из абиотической части экосистемы (почвы, воды, воздуха) и возвращаются в нее же при разложении конечных продуктов метаболизма и мертвых остатков. Разложение осуществляют в основном грибы и бактерии, которые в ходе этого процесса получают необходимые им вещества и энергию. Таким образом, в экосистеме происходит непрерывный круговорот биогенных элементов с участием живых организмов. Поскольку в этот круговорот вовлечена и абиотическая среда, говорят о биогеохимических циклах.

Поток (круговорот) вещества – перемещение вещества в форме химических элементов и их соединений от продуцентов к редуцентам и далее (через химические реакции, происходящие без участия живых организмов) вновь к продуцентам. 
Круговорот вещества и поток энергии – не тождественные понятия, хотя нередко для измерения перемещения вещества используются различные энергетические эквиваленты (калории, килокалории, джоули). Отчасти это объясняется тем, что на всех трофических уровнях, за исключением первого, энергия, необходимая для жизнедеятельности организмов, передается в форме вещества потребленной пищи. Лишь растения (продуценты) могут непосредственно использовать для своей жизнедеятельности лучистую энергию Солнца.

Солнечная энергия запускает эти циклы не только посредством фотосинтеза. Она определяет климат, а следовательно, и погоду: температуру воздуха и поверхности земли, скорость и направление ветра, испарение, атмосферные осадки. Эти факторы в свою очередь определяют скорость эрозии и выветривания, т. е. разрушения горных пород до водорастворимых веществ, доступных растениям. Итак, в конечном счете от Солнца зависит и минеральное питание растений.

Химические элементы в экосистеме совершают круговорот, т. е. неоднократно используются организмами, а получаемая экосистемой энергия непрерывно утрачивается, превращаясь в непригодную для использования биотой форму, главным образом в тепло. Следовательно, для сохранения равновесия необходимо регулярное поступление энергии извне. В этом заключается принципиальная разница между энергией и биогенными элементами: энергия протекает через экосистему «насквозь», а биогенные элементы совершают внутренние циклы.

Экологические системы суши и мирового океана связывают и перераспределяют солнечную энергию, углерод атмосферы, влагу, кислород, водород, фосфор, азот, серу, кальций и другие элементы. Жизнедеятельностью растительных организмов (продуцентов) и их взаимодействиями с животными (консументами), микроорганизмами (редуцентами) и неживой природой обеспечивается механизм накопления и перераспределения солнечной энергии, поступающей на Землю.

Круговорот  веществ никогда не бывает полностью замкнутым. Часть органических и неорганических веществ выносится за пределы экосистемы, и в то же время их запасы могут пополняться за счет притока извне. В отдельных случаях степень повторяющегося воспроизводства некоторых циклов круговорота веществ составляет 90—98 %. Неполная замкнутость циклов в масштабах геологического времени приводит к накоплению элементов в различных природных сферах Земли. Таким образом накапливаются полезные ископаемые — уголь, нефть, газ, известняки и т.п.

 

20 Трофическая структура биоценоза: продуценты, консументы, редуценты

Биоценоз (от греч. биос - жизнь, кэнос -общий) – совокупность популяций различных видов (сообщество), живущих и взаимодействующих в данном конкретном местообитании (К. Мебиус, 1877)

Биоценоз любой экосистемы состоит из трех функциональных групп  организмов – продуцентов, консументов, редуцентов, которые выполняют определенную роль в сообществе.

1.Продуценты — организмы, синтезирующие из неорганических веществ (главным образом воды и двуокиси углерода) все необходимые для жизни органические вещества, используя солнечную энергию (зеленые растения, цианобактерии и некоторые другие бактерии) или энергию окисления неорганических веществ (серобактерии, железобактерии и др.). Обычно под продуцентами понимают зеленые хлорофиллоносные растения (автотрофы), дающие первичную продукцию. Поэтому только растительности планета Земля обязана существованию на ней жизни. Именно зеленые растения создали необходимые условия для появления и существования вначале разнообразных доисторических животных, а затем и человека. Погибая, растения аккумулировали энергию в отложениях каменного угля, торфе и лаже нефти.Растения-продуценты дают человеку пищу, сырье для промышленности, лекарства. Они очищают воздух, задерживают пыль, смягчают температурный режим воздуха, приглушают шумы. Благодаря растительности существует то огромное разнообразие животных организмов, которыми населена Земля. Продуценты составляют первое звено в пищевой цени и лежат в основе экологических пирамид.

2.  Консументы — гетеротрофные организмы, которые питаются готовым органическим веществом.

Консументы I-го порядка. Этот трофический уровень составлен потребителями первичной продукции. В самых типичных случаях, когда она создается фотоавтотрофами, - это растительноядные животные (фитофаги). Виды этого уровня весьма разнообразны и приспособлены к питанию растительным кормом. У многих фитофагов сформировался грызущий тип ротового аппарата и приспособления к перетиранию пищи. Некоторые животные приспособлены к питанию соком растений или нектаром цветков. Ротовой аппарат у них устроен в виде трубочки, с помощью которой всасывается жидкая пища. Приспособления к питанию растениями есть и на физиологическом уровне. В организме большинства животных нет целлюлозолитических ферментов, а расщепление клетчатки осуществляется симбиотическими бактериями. Консументы частично используют пищу для обеспечения жизненных процессов («затраты на дыхание»), а частично строят на ее основе собственное тело. Это 1-й этап трансформации органического вещества, синтезированного продуцентами. Процесс создания и накопления биомассы на уровне консументов называется вторичной продукцией.

Консументы II-го порядка. Этот уровень объединяет животных с плотоядным типом питания (зоофаги). Сюда относятся хищники, питающиеся растительноядными животными и представляющие 2-й этап трансформации органического вещества в цепях питания. Химические вещества, из которых сложены ткани животного, довольно однородны. Поэтому трансформация при переходе с одного уровня консументов на другой проще, чем преобразование растительных тканей в животные. Зоофаги имеют приспособления к характеру питания. Их ротовой аппарат приспособлен к схватыванию живой добычи. На физиологическом уровне адаптации зоофагов выражаются прежде всего в действии ферментов, способных переваривать пищу животного происхождения. Некоторые хищные моллюски «просверливают» раковины других моллюсков с помощью кислот, выделяемых специальными железами.

Консументы III-го порядка. Выделение этого уровня условно. Обычно сюда тоже относят животных с плотоядным типом питания, часто имея в виду паразитов животных и гиперпаразитов, хозяева которых сами ведут паразитический образ жизни. Сюда относятся все животные, поедающие плотоядных животных, тогда как паразиты растений рассматриваются как консументы II-го порядка. Паразитизм – сложная и многообразная форма взаимоотношений. В самом общем виде паразитизм отличается от хищничества тем, что паразит не убивает свою жертву, а длительно ею питается. Гибель хозяина происходит лишь при массовом заражении и невыгодна для паразита.

4. Редуценты  — организмы, разрушающие мертвое органическое вещество и превращающие его в неорганические вещества, а их, в свою очередь, усваивают другие организмы (продуценты).
5. Основными редуцентами являются бактерии, грибы, простейшие, т.е. находящиеся в почве гетеротрофные микроорганизмы. Если снижается их активность (например, при использовании человеком пестицидов), ухудшаются условия для продукционного процесса растений и консументов. Мертвые органические остатки, будь то древесный пень или труп какого-либо животного, не исчезают в никуда. Они подвергаются гниению. Но мертвая органика не может перегнить сама по себе. В качестве «могильщиков» выступают редуценты (деструкторы, разрушители). 

 

21 Устойчивость экосистем  и механизмы ее определяющие: критерии и показатели устойчивости  экосистем

Одним из важнейших показателей  динамики экосистем является устойчивость. Определение устойчивости экосистемы - это способность экосистемы возвращаться в исходное состояние после снятия внешнего воздействия, выведшего ее из равновесия.

Механизмы устойчивости биосферы: гомеостаз  и экологическая сукцессия. Гомеостаз- относительное динамическое постоянство состава и свойств внутренней среды и устойчивость основных физиологических функций организма человека, животных и растений. Термин «Гомеостаз» предложен ам. физиологом У. Кенноном в 1929. Но представление о постоянстве внутренней среды было сформулировано ещё в 1878 французским учёным К. Бернаром. Г. - результат сложных координационных и регуляторных взаимоотношений, осуществляемых как в целостном организме, так и на клеточном и молекулярном уровнях. Благодаря приспособительным механизмам физические и химические параметры, определяющие жизнедеятельность организма, меняются в сравнительно узких пределах, несмотря на изменения внешних условий. У высокоорганизованных животных Г. отличается наибольшим совершенством. У человека, млекопитающих, птиц Г. включает поддержание постоянства концентрации водородных ионов и состава крови, температуры тела и многих других функций. Гомеостаз обеспечивается нейро-гуморальными, гормональными и выделительными механизмами. Сукцессия— последовательная необратимая и закономерная смена одного биоценоза (фитоценоза, микробного сообщества, биогеоценоза и т. д.) другим на определённом участке среды. Теорию сукцессий изначально разрабатывали геоботаники, но затем стали широко использовать и другие экологи. Одним из первых теорию сукцессий разработали: Ф. Клементс В. Н. Сукачёв, С. М. Разумовский. Термин введён Ф. Клементсом для обозначения сменяющих друг друга во времени сообществ, образующих сукцессионный ряд (серию) где каждая предыдущая стадия (серийное сообщество) формирует условия для развития последующего по степени постоянства процесса (постоянные и непостоянные).

Первичные сукцессии. Они начинаются на субстрате, не измененном деятельностью живых организмов. Так, через серию промежуточных сообществ формируются устойчивые сообщества на скалах, песках, обрывах, Одна из основных функций сукцессии такого рода — постепенное накопление органических остатков и создание (или изменение) почвы первичными колонистами. Далее меняется гидрологический режим и происходят прочие изменения местообитания.

Вторичные сукцессии. Они развиваются на субстрате, первоначально измененном деятельностью комплекса живых организмов, существовавших на данном месте ранее — до пожара, наводнения, вырубки и т. п. В таких местах обычно почва или донные отложения не уничтожены, т. е. сохраняются богатые жизненные ресурсы и сукцессии чаще всего бывают восстановительными. Здесь в почве могут сохраняться семена, споры и органы вегетативного размножения, например корневища, которые будут влиять на сукцессию.

Классификация показателей устойчивого  развития:

1.Показатели окружающей среды:

потребление чистой первичной продукции  — изменения;

потери чистой первичной продукции  при ее потреблении;

площади ненарушенных хозяйственной  деятельностью территорий и их прирост;

потребление природных ресурсов: земель, леса, растительных и животных (рыбных) ресурсов, минерального сырья, воды —  тенденции; истощение запасов природных  ресурсов — изменение темпов;

загрязнение природных сред: воздуха, воды, почв, растительного и животного  мира; выбросы и накопления загрязнителей  в средах: газообразных, жидких, твердых  — тенденции;

выбросы и накопления в окружающей среде особо опасных и радиоактивных  отходов — тенденции;

биоразнообразие — темпы изменения;

площадь особо охраняемых территорий — прирост; озоновый слой, изменения;

техногенные и природные аварии, число, ущерб — тенденции;

затраты на природоохранные мероприятия.

2.Показатели экономики:

объем валового национального продукта — тенденции изменений;

материалоемкость и энергоемкость  ВВП;

изменения структуры хозяйства;

производительность труда;

использование отходов, их переработка;

снижение производства опасных  и радиоактивных отходов;

прирост запасов минерального сырья;

доля экспорта природных ресурсов во внешней торговле, в том числе  естественных биологических ресурсов.

3.Показатели социальной сферы

3.1 Показатели здоровья:

продолжительность жизни (ожидаемая  при рождении и фактическая);

смертность (общая, детская, от различных  причин);

заболеваемость (общая и от различных  причин);

осуществление мер по профилактике заболеваний;

обеспеченность врачебной помощью;