Шпаргалка по "Экологии"

10.Жизненные формы  организмов.

Наиболее широко распространена система жизненных форм,  основаная на положении почек возобновлени по отношению к поверхности почвы в неблагоприятных условиях. Все растения подразделены на 5 главных типов:

1. Фанерофиты - почки возобновления  находятся высоко над поверхностью почвы. (деревья, кустарники, деревянистые лианы).

2. Хамефиты – почки возобновления находятся невысоко (20–25 см) над поверхностью почвы и зимой защищены снежным покровом ( кустарники, кустарнички, полукустарнички, некоторые многолетние травы, мхи).

3.Гемикриптофиты–почки возобновления в неблагоприятный для вегетации период года находятся на уровне почвы. Они защищены чешуями, опавшими листьями и снежным покровом( многолетние травянистые растения средних широт: лютики, одуванчик, крапива двудомная).

4 Криптофиты – почки  возобновления           закладываются в виде луковиц,  клубней, корневищ на некоторой глубине   в почве либо под водой.

5 Терофиты – главным образом однолетники, переживающие неблагоприятный период года в виде семян. В умеренной зоне к этой группе относятся в основном сорняки.

Распределение жизненных  форм растений, характерное для определенного географического региона, выраженное в процентах, наз. спектром жизненных форм. Существует классификация жизненных форм покрытосеменных растений.Она базируется на эко-лого-морфологических признаках. В ее основу положен признак длительности жизни всего растения, как наиболее отражающий влияние внешних условий на морфогенез и рост, а также структура надземных осей. По этой классификации выделяют: древесные растения (деревья, кустарники, кустарнички), полудревесные растения (полукустарники и полукустарнички), наземные и водные травы. Жизненные формы выделяются как среди растений, так и среди животных. Предложено довольно большое количество систем жизненных форм животных. Их выделяют по способам передвижения; по способам и месту размножения; иные жизненные формы систематизируются по способам питания. Наибольшее распространение получила следующая классификация:

I   Плавающие формы:

1 Чисто водные.

2 Полуводные.

II  Роющие формы:

1 Абсолютные землерои.

2 Относительные землерои.

III   Наземные формы:

1 Не делающие нор.

2 Делающие норы.

3 Животные скал.

IV  Древесные лазающие  формы.

V   Воздушные формы.

Классификации жизненных  форм  разных групп животных:1) наземные, 2) подземные 3) древесные 4) воздушные, 5) водные. Между этими группами можно  выделить различные переходные типы. У птиц1) обитатели древесной растительности, 2) открытых пространств суши,         3) болот и отмелей, 4) водных пространств.Самые широкие спектры жизненных форм принадлежат насекомым: геобионты – обитатели почвы,  эпигеобионты – обитатели довольно открытых участков почвы, герпетобионты – живут среди растительных и других органических остатков на поверхности почвы (под опавшей листвой, в подстилке), хортобионты – обитатели древесного покрова, тамнобионты – обитатели кустарни-ков, дендробионты –обитатели древесного яруса, гидробионты – обитатели водной среды.

12.Понятие о  популяции, свойства популяции.

Популяцией называется совокупность особей одного вида в течение продолжительного времени населяющих определенную территорию или акваторию, связанных той или иной степенью свободного скрещивания и достаточно изолированных от других таких же совокупностей. Особенности, присущие ей:

1.Существование на протяжении  большого числа поколений, что  отличает популяцию от кратковременных  неустойчивых объединений особей. 

2.Наличие определенной  степени свободного скрещивания  особей. Именно эта особенность  популяции обеспечивает ее единство  как эволюционной структуры.

3.Степень свободного скрещивания  внутри популяции выше, чем между разными  популяциями.

4.Определенная степень  изоляции популяций друг от  друга. В зависимости от размеров занимаемой территории выделяется  три типа популяций: элементарные, экологические и географические. Элементарная – это совокупность особей вида, занимающих какой-то небольшой участок однородной площади (генетически однородные особи).Экологическая популяция формируется как совокупность элементарных популяций(внутривидовые группировки). Географическая популяция охватывает группу особей, населяющих территорию с географически однородными условиями существования. Географические популяции занимают сравнительно большую территорию, довольно основательно разграничены и относительно изолированы. Они различаются плодовитостью, размерами особей, рядом экологических, физиологических, поведенческих и других особенностей. Для географической популяции характерен генетический обмен, и хотя он может быть редким, но все же возможен.

13.Статические  характеристики популяции.

К ним относятся:пространство (ареал, местообитания), занимаемое популяциями; возрастной и половой состав, плотность, численность и биомасса популяции; Возрастной состав популяции представляет собой соотношение особей разных возрастов. Выделяют три экологических возраста: пре-репродуктивный, репродуктивный и пострепродуктивный. Длительность каждого из них варьирует в связи с продолжительностью жизни особей. В стабильных популяциях соотношение старых и интенсивно размножающихся молодых особей равно 1:1. Половой состав популяции – это соотношение особей разных полов. У многих организмов это соотношение равно 1:1.Плотность популяции – это количество организмов  на единицу площади. Численностью является общее количество особей популяции вида на какой-либо территории (число особей в лесу, почве, в воде и т. д.).  Обычно численность популяций мелких организмов может достигать миллионов особей, а численность популяций крупных животных сравнительно невелика и составляет лишь несколько сотен особей. Однако в связи с проблемой сохранения на планете исчезающих и редких видов, популяции с малым числом особей неустойчивы и могут исчезнуть при каких-то изменениях условий обитания. В популяционной генетике есть такое понятие как эффективная численность популяции. По современным представлениям, если эффективная численность падает ниже примерно 500 особей в пределах экосистемы, то у популяции резко возрастают шансы исчезнуть вследствие генетического вырождения  и снижения жизнеспособности особей. Играют также роль случайные причины (пожар, наводнение), которые могут настолько сократить численность популяции, что рождаемость перестанет покрывать убыль.

Различают три типа распределения  или расселения особей внутри популяции: равномерное, случайное и групповое. Равномерное распределение в природе чаще связано с острой конкуренцией между разными особями. Случайное распределение имеет место только в однородной среде(распределение тлей на поле).По мере ее размножения распределение приобретает групповой или пятнистый характер.

Групповое распределение  встречается наиболее часто. Популяции групповое распределение обеспечивает  более высокую устойчивость по отношению к неблагоприятным условиям по сравнению с отдельной особью. С плотностью, численностью популяции неразрывно связана биомасса – это выраженное в единицах массы или энергии количество живого вещества тех или иных организмов, приходящееся на единицу площади или объема.  19.Трафическая и функциональная структура биоценозов. Биоценоз представляет собой совокупность растений, животных, грибов и микроорганизмов, совместно входящих в состав экосистемы или населяющих участок земной поверхности и характеризующихся определенными отношениями как друг с другом, так и с совокупностью абиотических факторов. Составными, образующими частями биоценоза являются фитоценоз (совокупность растений), зооценоз (совокупность животных), микоценоз (совокупность грибов) и микробоценоз (совокупность микроорганизмов). Синонимом биоценоза является сообщество. Существенная особенность концепции биоценоза заключается в акцентировании важности взаимосвязей и вообще отношений между организмами. Эти        отношения носят разнообразный характер и подразделяются на пространственные, пищевые (трофические) и т. д. Участок с однородными экологическими условиями, занятый определёнными биоценозами, называется биотопом. Это понятие близко к понятию экотоп, под которым понимают местообитание сообщества, совокупность абиотических условий среды данного участка. Развитие идеи рассмотрения природных объектов в их взаимосвязи привело к постепенному переходу от понятия биоценоза к понятиям об экосистеме и биогеоценозе. Экосистему определяют и как любую совокупность совместно обитающих живых организмов и условий их существования, объединенную в единое функциональное целое. Понятие экосистемы можно применить к объектам различной степени сложности и разного размера. Более широким понятием по сравнению с экосистемой является ландшафт- это территориальное образование, в котором взаимосвязаны как природные компоненты, так и антропогенно-техногенные элементы. Биогеоценоз– участок земной поверхности с однородными природными явлениями (атмосфера, горная порода, растительность, животный мир и др.), которые объединены обменом веществ и энергии в единый природный комплекс. Биогеоценоз представляет собой систему биоценоза и неживой среды обитания организмов. Биогеоценоз привязан к конкретному участку поверхности Земли. Биогеоценоз в известном смысле более конкретное понятие, тогда как экосистема – более абстрактное, общее. В биоценозе  по способу питания выделяют два важнейших компонента. Автотрофный компонент  включает организмы, которые, используя солнечную энергию или энергию окисления неорганических соединений, самостоятельно синтезируют органическое вещество своих клеток из минеральных веществ. Гетеротрофный компонент биоценоза  включает организмы, которые питаются готовыми органическими веществами, необходимую для жизни энергию получают с пищей за счет разложения, расщепления органического вещества, первоначально созданного в ходе процессов фото- и хемосинтеза. Гетеротрофные организмы в процессе роста образуют вторичную продукцию, так как для ее построения необходимо уже готовое органическое вещество. Гетеротрофные организмы с экологической точки зрения подразделяются на две крупные группы. К первой относятся консументы, ко второй – редуценты. Консументы – это организмы, которые в отличие от продуцентов не создают, а потребляют готовое органическое вещество. Консументами являются животные, паразитические и насекомоядные растения. Редуценты – это гетеротрофные организмы, которые питаются мертвым органическим веществом и в ходе своей жизнедеятельности разлагают его до неорганических остатков.

21.Динамика и  стабильность биоценозов. Понятие сукцессии.

В естественных экосистемах (биогеоценозах) имеются группы организмов, активность жизни которых выпадает на разное время суток. У растений, как и животных, в течение суток изменяются интенсивность и характер физиологических процессов. Суточная динамика биоценозов связана прежде всего с ритмикой природных явлений и носит строго периодический характер. Но могут происходить  и непериодические изменения активности, числен-ности компонентов биоценозов, связанные с действием нерегулярных факторов среды. Существенные отклонения в биоценозах наблюдаются при сезонной динамике. Они обусловлены биологическими циклами организмов, зависящими от сезонной цикличности природных явлений.В процессе суточной и сезонной  динамики целостность биоценоза обычно не нарушается. Но он может подвергаться и воздействию сил, которые существенно изменяют или полностью разрушают сообщества. Последовательная смена одного биоценоза другим называется экологической сукцессией. Различают сукцессии первичные и вторичные. Сукцессия, которая начинается на вновь образовавшемся субстрате, называется первичной. Под ней также понимают сукцессию, начинающуюся на субстратах, не затронутых процессами почвообразования (песчаные дюны). При первичных сукцессиях скорость изменения сообществ, как правило, не велика. Если сообщество развивается на месте, где ранее существовал биоценоз, то сукцессия будет вторичной. В таких местах обычно сохраняются богатые жизненные ресурсы. Поэтому вторичные сукцессии приводят к образованию климаксного (конечной стадии)сообщества значительно быстрей, чем первичные. В современных условиях вторичные сукцессии наблюдаются повсеместно. Важнейшей особенностью биотического компонента любой естественной экосистемы – биоценоза, является способность  к удержанию основных параметров во времени и пространстве. Выделяют стабильные и неустойчивые биоценозы. Стабильность биоценоза находится в прямой зависимости от его сложности.  Чем больше видовое разнообразие биоценоза, тем он стабильнее. В таких биоценозах формируются сложные пищевые взаимоотношения, сложные сети питания. Биоценозы с упрощенной структурой крайне неустойчивы, в них происходят резкие колебания численности отдельных популяций. Относительная стабильность биоценоза обеспечивает устойчивый круговорот веществ и поток энергии.

23.Энергетика экосистем.

Организмы в экосистеме связаны  общностью энергии и питательных  веществ. Энергия – способность  совершать работу, необходимую для  поддержания жизни. Т. е. экосистема – единый механизм, потребляющий энергию  и питательные вещества для совершения работы. Питательные вещества  первоначально  поступают из абиотического компонента экосистемы и в него же возвращаются в виде отходов жизнедеятельности, либо после гибели организма. Таким образом происходит постоянный круговорот питательных веществ, в котором участвуют живые и неживые компоненты экосистемы – биогеохимические циклы. Движущая сила круговорота – энергия Солнца. Живые организмы – преобразователи энергии и каждый раз, когда происходит превращение энергии, часть ее теряется в виде тепла (2 закон термодинамики). В конце концов, вся энергия, поступающая в биотический компонент экосистемы, рассеивается в виде тепла. Поток энергии через экосистемы – энергетика экосистем. Единица измерения энергии - калория – количество тепла, необходимое для повышения температуры 1г воды на 1ºС (от 14,5 до 15,5ºС). Источник энергии – Солнце, излучающая электромагнитную энергию звезда. Часть этой энергии  захватывается землей. 40% этой энергии отражается от облаков, пыли и поверхности Земли, 15% поглощается озоновым слоем, оставшиеся 45% поглощаются растениями или земной поверхностью. Большая часть этой энергии повторно излучается земной поверхностью и нагревает атмосферу, небольшая часть усваивается биотическими компонентами экосистем..

34.Учение Вернандского о биосфере. Понятие биосферы. Оболочки биосферы. В. И. Вернадский (1863–1945 гг.) сформулировал подлинно синтетическую концепцию, положенную в основу целостного учения о биосфере, протекающих в ней процессах, ее строении и функциях. В. И. Вернадский признан создателем этого учения. В. И. Вернадский понимал под биосферой область существования живого          вещества, которое включает нижнюю часть атмосферы, всю гидросферу и верхнюю часть литосферы. Биосфера с позиций концепции  В. И. Вернадского, кроме живого вещества, включает также следующие типы вещества: биогенное – вещество созданное и переработанное живыми организмами; косное (в его образовании живые организмы не участвуют – гранит, базальт) и биокосное, которое представляет собой равновесную, динамичную систему, созданную живым и косным веществом (например, почва, природная вода). На суше плотно заселен только нижний слой – от десятков сантиметров до нескольких метров. В атмосфере сфера жизни охватывает тропосферу (нижний слой) и частично заходит в стратосферу. Ограничивающими факторами в распределении организмов в атмосфере служат интенсивное излучение, недостаток влаги, кислорода, низкое парциальное давление.  В покоящемся состоянии (в виде спор, цист грибов, бактерий) организмы могут встречаться на высоте 12–15 км и выше. В гидросфере ограничивающими факторами могут служить большое давление и отсутствие света, начиная с глубины примерно 200 м (в водах с высокой прозрачностью – несколько глубже). Распространение зеленых растений ограничено этими глубинами, но животные, бактерии обитают на разных глубинах. В общем, верхняя граница биосферы поднимается до 20–30 км, а нижняя опускается           в океан и недра Земли до глубины 10–15 км и более.

37.Круговорот веществ в природе, биологический круговорот.

Круговоро́т веще́ств в природе-повторяющийся циклический процесс превращения и перемещения отдельных химических элементов и их соединений. По масштабу проявления на первом месте находится геологический круговорот. Он представляет собой движение вещества по преимуществу во внутренних оболочках: подъём в результате восходящих тектонических движений и вулканизма; перенос его по горизонтали во внешних оболочках и аккумуляция; нисходящие движения – захоронение осадков, погружение в результате нисходящих тектонических движений. На глубине происходит метаморфизм, плавление вещества с образованием магмы и метаморфических горных пород. Основополагающую роль в создании географической оболочки играет круговорот воды.  Со времени появления жизни на Земле начался биологический круговорот. Он обеспечивает непрерывные превращения, в результате которых вещества после использования одними организмами переходят в усвояемую для других организмов форму. Энергетической основой является поступающая на Землю солнечная энергия. Растительные организмы поглощают минеральные вещества, которые через пищевые цепи попадают в организм животных, затем с помощью редуцентов (бактерий, грибов и др.) возвращаются в почву или атмосферу. От интенсивности этого круговорота зависит количество и разнообразие живых организмов на Земле и объём накапливаемой ими биомассы. Макс. интенсивность биологического круговорота на суше наблюдается во влажных тропических лесах, где растительные остатки почти не накапливаются и высвобождающиеся минеральные вещества сразу же поглощаются растениями. Весьма низка интенсивность круговорота в болотах и тундре, где не успевающие разложиться остатки растений накапливаются. Особое значение имеют круговороты биогенных химических элементов, прежде всего углерода. Растения частично поедаются животными, частично отмирают. Органическое вещество в результате дыхания организмов, разложения их остатков, процессов брожения и гниения превращается в углекислый газ или отлагается в виде сапропеля, гумуса, торфа, из которых в дальнейшем образуются угли, нефть, горючий газ. В активном круговороте углерода участвует очень небольшая его часть, значительное количество законсервировано в виде горючих ископаемых известняков и других горных пород. В круговороте азота ведущая роль принадлежит микроорганизмам: азотофиксаторам, нитрификаторам и денитрификаторам. Азотосодержащие соединения из отмерших остатков преобразуются нитрифицирующими микроорганизмами в оксиды азота, которые впоследствии разлагаются денитрифицирующими бактериями с выделением молекулярного азота. С живым веществом связаны также круговороты кислорода, фосфора, серы и многих других элементов. Последствия воздействия человека на круговорот веществ становятся всё значительнее. Они стали сравнимы с результатами геологических процессов: в биосфере возникают новые пути миграции веществ, появляются новые химические соединения, которых не было прежде, меняется круговорот воды.