Автор работы: Пользователь скрыл имя, 03 Марта 2014 в 14:02, шпаргалка
Работа содержит ответы на 25 вопросов по дисциплине "Экология".
2.Экологические факторы: общая характеристика, классификация по разным признакам.
Среда обитания организма — это совокупность абиотических и биотических условий его жизни. Свойства среды постоянно меняются, и любое существо, чтобы выжить, приспосабливается к этим изменениям.
Земной биотой освоены три основные среды обитания: водная, наземно-воздушная и почвенная вместе с горными породами приповерхностной части литосферы. Биологи еще часто выделяют четвертую среду жизни — сами живые организмы, заселенные паразитами и симбионтами.
Воздействие среды воспринимается организмами через посредство факторов среды, называемых экологическими.
Экологические факторы — это определенные условия и элементы среды, которые оказывают специфическое воздействие на организм. Они подразделяются на абиотические, биотические и антропогенные (рис. 2.1).
Абиотическими факторами называют всю совокупность . факторов неорганической среды, влияющих на жизнь и распространение животных и растений. Среди них различают физические, химические и эдафические.
Физические факторы — это те, источником которых служит физическое состояние или явление (механическое, волновое и др.). Например, температура, если она высокая, вызовет ожог, если очень низкая — обморожение. На действие темпе- . ратуры могут повлиять и другие факторы: в воде — течение, на суше — ветер и влажность, и т. п.
Химические факторы — это те, которые происходят от хи-
Г Симбиоз
рис 2 I Классификация экологических факторов (по Ю. Одуму, 1975, с изменениями)
мического состава среды. Например, соленость воды. Если она высокая, жизнь в водоеме может вовсе отсутствовать (Мертвое море), но в то же время в пресной воде не могут жить большинство морских организмов. От достаточности содержания кислорода зависит жизнь животных на суше и в воде, и т. п.
Эдафические факторы, т. е. почвенные, — это совокупность химических, физических и механических свойств почв и горных пород, оказывающих воздействие как на организмы, живущие в них, т. е. те, для которых они являются средой обитания, так и на корневую систему растений. Хорошо известно влияние химических компонентов (биогенных элементов), температуры, влажности, структуры почв, содержания гумуса и т. п. на рост и развитие растений.
Однако не только абиотические факторы влияют на организмы. Организмы образуют сообщества, где им приходится бороться за пищевые ресурсы, за обладание определенными пастбищами или территорией охоты, т. е. вступать в конкурентную борьбу между собой. При этом проявляются хищничество, паразитизм и другие сложные взаимоотношения как на внутривидовом, так и, особенно, на межвидовом уровнях, Это уже факторы живой природы, или биотические факторы.
Биотические факторы — совокупность влияний жизнедеятельности одних организмов на жизнедеятельность других, а также на неживую среду обитания (Хрусталев и др., 1996). В последнем случае речь идет о способности самих организмов в определенной степени влиять на условия обитания. Например, в лесу под влиянием растительного покрова создается особый микроклимат, или микросреда, где по сравнению с открытым местообитанием создается свой температурно-влажностной режим: зимой здесь на несколько градусов теплее, летом — про хладнее и влажнее. Особая микросреда создается также в дуплах деревьев, в норах, в пещерах и т. п.
Особо следует отметить условия микросреды под снежным покровом, которая имеет уже чисто абиотическую природу. В результате отепляющего действия снега, которое наиболее эффективно при его толщине не менее 50—70 см, в его основании, примерно в 5-сантиметровом слое, живут зимой мелкие животные-грызуны, так как температурные условия для нихздесь благоприятны (от 0 до -2 сС). Благодаря этому же эффекту сохраняются под снегом всходы озимых злаков — ржи, пшеницы. В снегу от сильных морозов прячутся и крупные животные — олени, лоси, волки, лисицы, зайцы и др. — ложась в снег для отдыха.
Внутривидовые взаимодействия между особями одного и того же вида складываются из группового и массового эффектов и внутривидовой конкуренции. Групповой и массовый эффекты — термины, предложенные Грассе (1944), обозначают объединение животных одного вида в группы по две или более особей и эффект, вызванный перенаселением среды. В настоящее время чаще всего эти эффекты называются демографическими факторами. Они характеризуют динамику численности и плотность групп организмов на популяционном уровне, в основе которой лежит внутривидовая конкуренция, которая в корне отличается от межвидовой. Она проявляется в основном в территориальном поведении животных, которые защищают места своих гнездовий и известную площадь в округе. Таковы многие птицы и рыбы.
Межвидовые взаимоотношения значительно более разнообразны (см. рис. 2.1). Два живущие рядом вида могут вообще никак не влиять друг на друга, могут влиять благоприятно или неблагоприятно. Возможные типы комбинаций и отражают различные виды взаимоотношений:
нейтрализм — оба вида независимы и не оказывают никакого действия друг на друга;
конкуренция — каждый из видов оказывает на другой неблагоприятное воздействие;
мутуализм — виды не могут существовать друг без,дру-га;
протокооперация (содружество) — оба вида образуют сообщество, но могут существовать и раздельно, хотя сообщество приносит им обоим пользу;
комменсализм — один вид, комменсал, извлекает пользу от сожительства, а другой вид — хозяин не имеет никакой выгоды (взаимная терпимость); аменсализм — один вид, аменсал, испытывает от друго- . го угнетение роста и размножения;
паразитизм — паразитический вид тормозит рост и размножение своего хозяина и даже может вызвать его гибель;
хищничество — хищный вид питается своей жертвой
Межвидовые отношения лежат в основе существования био тических сообществ (биоценозов).
Антропогенные факторы — факторы, порожденные человеком и воздействующие на окружающую среду (загрязнение, эрозия почв, уничтожение лесов и т. д.), рассматриваются в прикладной экологии (см. «Часть II» настоящего учебника).
Среди абиотических факторов довольно часто выделяют климатические (температура, влажность воздуха, ветер и др.) и гидрографические — факторы водной среды (вода, течение, соленость и др.).
Большинство факторов качественно и количественно изменяются во времени. Например, климатические — в течение суток, сезона, по годам (температура, освещенность и др.).
Факторы, изменения которых во времени повторяются регулярно, называют периодическими. К ним относятся не только климатические, но и некоторые гидрографические — приливы и отливы, некоторые океанские течения. Факторы, возникающие неожиданно (извержение вулкана, нападение хищника и т. п.) называются непериодическими.
Подразделение факторов на периодические и непериодические (Мончадский, 1958) имеет очень важное значение при изу чении приспособленности организмов к условиям жизни.
3.Структура экосистемы, ее компоненты и принципы функционирования.
Состав экосистемы представлен двумя группами компонентов: абиотическими - компонентами неживой природы и биотическими - компонентами живой природы.
Абиотические элементы - это следующие основные элементы неживой природы:
состоят из трех функциональных групп организмов (рис. 2.4).
Рис. 2.4. Биотические компоненты экосистем
Первая группа организмов - продуценты (лат. producers - создающий, производящий или проводящий), автотрафорные организмы ( от гр. autos - сам, trophe -
пища).
Они подразделяются на фото- и хемоавтотрофов.
автотрофы используют в качестве источника энергии солнечный свет, а в качестве питательного материала - неорганические вещества, в основном углекислый газ и воду. К этой группе организмов относятся все зеленые растения и некоторые бактерии. В процессе жизнедеятельности они синтезируют на свету органические вещества - углеводы, или сахара (СН20)п:
со2 + н2о = (сн2о)я + о2
Хемоавтотрофы используют энергию, выделяющуюся при химических реакциях. К этой группе принадлежат, например, нитрифицирующие бактерии, окисляющие аммиак до азотистой и затем азотной кислоты:
2NH3 + 302 = 2HN02 + 2Н20 + QF 2HN02 + 02 = 2HN03 + Q2.
Химическая энергия (Q), выделенная при этих реакциях, используется бактериями для восстановления С02 до углеводов.
Главная роль в синтезе органических веществ принадлежит зеленым растительным организмам. Роль хемосинтезирующих бактерий в этом процессе относительно невелика. Каждый год фотосинтези-рующими организмами на Земле создается около 150 млрд т органического вещества, аккумулирующего солнечную энергию.
Вторая Группа организмов – консументы (лат. consume - потреблять),
ИЛИ гетеротрафорные организмы (гр. heteros - другой, trophe - пища),
осуществляют процесс разложения органических веществ.
Эти организмы используют органические вещества в качестве источника и питательного материала, и энергии. Их делят на
фаГОТрофов (гр. phagos - пожирающий) И СОПрОТрофоВ (гр. sapros - гнилой).
питаются непосредственно растительными или животными организмами. К ним относятся в основном крупные животные - макроконсументы.
используют для питания органические вещества мертвых остатков.
Третья группа организмов - редуценты (лат. reducens - возвращающий). Они участвуют в последней стадии разложения - минерализации органических веществ до неорганических соединений (С02, Н20 и др.). Редуценты возвращают вещества в круговорот, превращая их в формы, доступные для продуцентов. К редуцентам относятся главным образом микроскопические организмы (бактерии, грибы и др.) - микроконсументы. Роль редуцентов в круговороте веществ чрезвычайно велика. Без редуцентов в биосфере накапливались бы груды органических остатков; иссякли бы запасы минеральных веществ, необходимых продуцентам, и жизнь в той форме, которую мы знаем, прекратилась бы.
Свойства и функции экосистем
Наиболее важные свойства экосистем являются следствием иерархической организации уровней жизни. Как было сказано выше, по мере объединения подмножеств в более крупные у образующихся систем возникают качественно новые эмерджент-ные свойства, отсутствующие на предыдущем уровне. Таким образом, экосистема обладает не только суммой свойств входящих в нее подсистем, но характеризуется и собственными, присущими только ей свойствами.
Взаимодействие автотрофных и гетеротрофных
процессов является наиболее важной функцией любых экосистем. В течение значительного геологического периода, начиная приблизительно с кембрия (600 млн - 1 млрд лет назад), небольшая, но заметная часть синтезируемого органического вещества не расходовалась, а сохранялась и накапливалась в осадках
именно преобладание скорости синтеза над скоростью расположения органических веществ и явилось причиной уменьшения содержания углекислого газа и накопления кислорода в атмосфере
Это подтверждает хотя бы тот факт, что состав атмосферы Земли резко отличается от условий на других планетах Солнечной системы. Согласно гипотезе Геи, предложенной Дж. Лавлоком (1979), состав атмосферы «Земли без жизни» приближался бы к составу атмосферы на Марсе или Венере (табл. 2.1).
Сравнение состава атмосферы и температурных условий на Земле и других планетах (по Ю. Одуму, 1986, с изменениями)
Таким образом, именно зеленые организмы сыграли основную роль в формировании геохимической среды Земли, благоприятной для существования всех других организмов.
Значительное накопившееся количество кислорода сделало возможными появление и эволюцию высших форм жизни. Примерно 300 млн лет назад отмечался особенно большой избыток органической продукции, что привело к образованию горючих ископаемых. За счет накоплений этой энергии позже человек смог совершить промышленную революцию. За последние 60 млн лет в атмосфере выработалось флуктуирующее, но относительно постоянное соотношение кислорода (21 %) и углекислого газа (0,03 %)
Установившееся соотношение скоростей автотрофных и гетеротрофных процессов может служить одной из главных функциональных характеристик экосистем.
Отношение концентраций С02 и 02 отражает соотношение скоростей этих процессов в экосистемах, т. е. соотношение аккумулированной продуцентами и рассеянной консументами энергии. При этом в разных экосистемах баланс этих процессов может быть либо положительным, либо отрицательным. Существуют системы с преобладанием автотрофных процессов, т. е. с положительным биотическим балансом (тропический лес, мелкое озеро, агроэкосистема). В других - наоборот, преобладают гетеротрофные процессы, т. е. имеет место отрицательный баланс (горная река, город).
Большую озабоченность должна вызывать деятельность человека, который значительно, хотя и ненамеренно, ускоряет процессы разложения, сжигая органическое вещество, накопленное в горючих ископаемых, ведя интенсивное сельское хозяйство, ускоряющее разложение гумуса; уничтожая леса и сжигая древесину. В воздух выбрасывается большое количество С02, до этого связанного в угле, нефти, торфе, древесине, гумусе почв.