Шпоры по экологии4 / 03 shpora A4

16. Продуктивность сообществ

Продуктивность экосистем – скорость образования вещества в единицу времени. Продуктивность бывает первичной и вторичной:

- первичная – продуценты – оценивается как скорость усваивания лучистой энергии Солнца;

- вторичная – консументы и редуценты – скорость усваивания энергии солнца ч/з продуцентов;

Первичная бывает валовая и чистая.

- валовая – вся энергия, которую растения уловили и перевели в органическое вещество;

- чистая – все вещество за вычетом расходов на дыхание и отмирание. З-н пирамиды энергий, правило 10%: каждый последующий трофический уровень ассимилирует не более 10% энергии предыдущего.

17. Экологические пирамиды.

Соотношение численности, биомассы или эквивалентной ей энергии живых организмов называется пирамидой численности биомассы или энергии. Длина или площадь пропорциональна числу организмов их биомассе или эквивалентной ей энергии.

С помощью экологических пирамид можно изучать изменения, происходящие в экосистемах, а также взаимоотношения видов. В экологической пирамиде каждый прямоугольник означает определенный трофический уровень. Экологические пирамиды бывают трех типов: 

1) Пирамиды численности - показывают количество особей на каждом уровне. Такие пирамиды удобны тем, что для их создания требуется только подсчет особей. Но неудобство этих пирамид в том, что могут возникать перевернутые пирамиды в цепях паразитов. 

2) Пирамиды биомассы - показывают общую массу особей на каждом уровне на данный период. Такие пирамиды составлять труднее, и они тоже могут быть перевернутыми, т.к. одинаковое количество биомассы разных видов может синтезировать различное количество энергии. 

3) Пирамиды энергии - отображают скорость синтеза энергии на каждом трофическом уровне. Они являются фундаментальными пирамидами, т.к. не бывают перевернутыми, но для их составления требуется много данных

18. Экология сообществ и экологические сукцессии

Эк. сукцессия (от лат. сукцессио - преемственность, наследование) – поступ. динамика экосист. – послед. ряд изм. видовой и троф. структур экосист., всей ее организации, или послед. смена экосистем.

В зав. от причин сукцессии различают. Экзодинамические – вызв. внеш. факт. – изм. климата, пониж. ур-ня грунтовых вод, подъемом ур-ня мир. океана и т.п. Связ. в осн. с действ. мех. адаптации экосист. к факторам внеш. ср. Эндодинамические - вызванные внутр. мех. экосистемы. Приводятся в действие особыми з-ми, мех-ми. На любом, даже безжизненном субстрате, рано или поздно расцветает жизнь. При этом типы сообществ, в данном пр-ве послед. сменяют др. др., постепенно усложняясь и увеличивая видовое разнообразие, формируя т.н. сукцессионный ряд, состоящий из послед. стадий, отмечающих смену одного сообщества другим. Сук. ряд заканчивается стадией зрелости, на кот. экосист. изм. очень мало - климаксными экосист. Вмешательство чел. в прир. ведет зачастую также к явл. дигрессии, когда климакс экосистемы достигается на более ранних стадиях сукцессии, вследствие чего экосист. знач. упрощаются.

Следует разл. автотрофные и гетеротрофные сукцессии. Динамика гетеротрофов целиком подчинена динамике автотрофов - смена жив. сообществ зав. от смены растит. сообществ. В гетеротрофных сукцессиях участвуют только животные (гетеротрофы, консументы). Гетеротрофная сукцессия предполагает обязательное наличие опр. запаса энергии, аккумулированной в орг. веществе. Она заканч. вместе с исчерпанием ресурса энергии, то есть после полн. разл. исходного субстрата. После этого экосист. перестает сущ. (напр., гниющее дерево)

19. Гомеостаз экосистем. Принцип обратной связи

Гомеостаз – способность к саморегуляции. В основе гомеостаза лежит

признак гомеост. Отрицательный – уменьшается отклонение от нормы.

Положительный – увеличивается отклонение от нормы. Поддерживать

гомеостаз возможно в пределе отрицательной обратной связи.

В люб. экосист. где сущ. пищ. цепи ест. опред каналы передачи инф.: хим., генетич., энерг. и др. Стабильность сообщества определяется кол-м связей в трофической пирамиде. Сбалансированность эк. круговорота и уравновеш-ть экосистем обеспеч мех-м обр. связи: управляющий компонент получает информацию от управляемого и соотв. образом вносит коррективы в дальнейший процесс управления. Пример олени-волки. Возникновение помех – нарушение обр. связей. Сильные помехи – гибель экосистем. Помехи: частичные (ядохимикаты, отстрел жив., вылов рыбы); предельные – разрушают экосист (напр. уничтожение осн. троф. уровня). Гомеостатическое плато – область в пред. кот. экосистема способна сохранять свою устойчивость несмотря на стрессовые влияния.

20. Классификация систем мониторинга

Эк. мониторинг – многофункциональный процесс контроля за состоянием объектов экосф., за источниками нарушений, эк. равновесия, моделирования и прогнозирования эк. состояния. объектов экосф., управления эк. процессами.

Ср-ва контроля:

- функциональные (продуктивность, скорость изменения, круговорот в-в);

- структурные (значения физ., хим., биол., параметров);

Др. классификация.

- контактные методы (хроматография, полярография, кондуктометрия, кулонометрия, потенциометрия, ионометрия, колориметрия, рефрактометрия, люминесцентное измерение, терматография и др.);

- неконтактные (исп. зондирующих полей).

Ср-ва моделирования и прогнозирования:

- исп. фундаментальных законов (ЗСМ, ЗСЭ);

- установление законов функционирования экосистем;

- имитационное моделирование.

21. Энергия в экосистемах

Энергетические превращения осуществляются по законам термодинамики – энергия переходит из одной формы в другую, но не исчезает и не появляется. Самопроизвольно идут только те процессы, где энергия рассеивается. Энтропия – мера упорядоченности системы. Живые системы открыты для обмена энергией. Извне поступает даровая энергия солнца. В живых системах есть компоненты, обладающие механизмом улавливания, концентрации и рассеивания энергии (увеличение энтропии) – проц. характеристика для живых и неживых систем. Только живые системы способны улавливать и концентрировать энергию. Процесс образования порядка в системе из хаоса окружающей среды называется самоорганизацией, он ведет к уменьшению энтропии. Живые системы поддерживают свою жизнедеятельность благодаря наличию даровой избыточной энергии, во-вторых благодаря способности за счет устройств, сост. ее компонентов эту энергию улавливать и концентрировать, а использовав рассеивать в окружающую среду. Фотосинтез – синтез сахара из неорганических веществ – CO₂ и H₂O, при помощи солнечной энергии. 6CO₂ + 12H₂0 (2816 Дж, хлорофилл)  C₆H₁₂O₆ + 6O₂ + 6H₂O

Поток энергии в экосистеме: трофическая цепь является энергетической цепью. Любое количество органического вещества эквивалентно количеству энергии. Эту энергию извлекают, разрывая энергетические связи вещества. Поток вещества – это перемещение вещества в форме химических элементов или их соединений от продуцентов к редуцентам или без них. Поток энергии – это переход энергии в виде химической связи по цепям питания от одного трофического уровня к другому. Энергия может быть использована 1 раз. Скорость потока энергии – это количество энергии, перемещающаяся с одного трофического уровня на другой в единицу времени. Пищевая цепь - это основной канал переноса энергии в пищевых системах.

22. Гидросфера. Загрязнение гидросферы. Понятия ХПК, БПК

Гидросфера (от гр. гидра – вода и сфера – шар) – прерывистая водная оболочка Земли, расположенная между атмосферой и литосферой; все воды Земли. Водоемы знач. загрязняются при сбросе сточных вод, содержащих большое кол-во орг. в-ва. В таких водах быстро размножаются грибы и бактерии, что приводит к изм. стр-ры жив. сообщества и к уменьшению содержания растворенного в воде O₂.

Показатели загрязненности воды: 1. БПК - показатель биохим. потребления O₂ - это кол-во O₂, кот. необх. для окисления легко окисляемых орг. в-в, нах. в 1 л воды. 2. Окисляемость воды - это количество O₂, кот. необх. для окисления легко и средне окисляемых орг. в-в нах. в 1 л. воды. 3. ХПК – хим. потребность в кислороде – кол-во O₂, кот. необх. для окисления легко, средне и трудно окисляемых орг. в-в нах. в 1 л. воды. В любой воде БПК < окисляемость < ХПК.

Загрязнение вод проявляется в изменении физических и органических свойств, увеличении содержания сульфатов, хлоридов, нитратов, токсичных тяжелых металлов, сокращении растворенного в воде кислорода, появлении радиоактивных элементов, болезнетворных бактерий и других загрязнителей. Загрязнители: химические (кислоты, щелочи, соли, нефтепродукты, пестициды, диоксины, тяжелые металлы, фенолы, аммонийный и нитритный азот), биологические (вирусы, бактерии, другие болезнетворные организмы, водоросли, дрожжевые и плесневые грибы), физические (радиоактивные элементы, взвешенные твердые частицы, тепло, органолептические (цвет, запах), шлам, песок, ил, глина).

Загрязнители: 1. ЦБК, деревообработка: органические вещества (смолы, жиры, лигнины, фенол), аммонийный азот, сульфаты, вывешенные вещества. 2. Нефтегазодобыча: нефтепродукты, СПАВ, фенолы, аммонийный азот, сульфиды. 3. Машиностроение, металлообработка, металлургия: тяжелые металлы, взвешенные вещества, цианиды, аммонийный азот, нефтепродукты, смолы, фенолы, фотореагенты. 4. Химическая, нефтехимическая промышленность: фенолы, нефтепродукты, СПАВ, полициклические ароматические углеводороды, бензапирен, взвешенные вещества. 5. Горнодобывающая, угольная: фотореагенты, минеральные взвешенные вещества, фенолы. 6. Легкая, текстильная, пищевая: СПАВ, нефтепродукты, органические красители, органические вещества; 7. Органическое: пищевые предприятия, молочные, сахарные заводы, сыроварни, животноводство, птицеводство.

23. Загрязнение морей

Увеличивается негативное воздействие хоз. деят. на окр. среду. Морские воды загрязняются в результате захоронения различных отходов, выброса мусора и нечистот с кораблей, частых аварий. В Тихий океан ежегодно сбрасывается около 9 млн. т отходов, в воды Атлантики - свыше 30 млн. т. Газообразные токсические вещества, как окись углерода, двуокись серы, поступают в морскую воду из атмосферы. Тяжелые металлы. В мировой океан с дождями ежегодно осаждается 50 тыс. т свинца, попадающего в воздух с выхлопными газами автомобилей  патогенная микрофлора. Под влиянием течений загрязнения перемешиваются и очень быстро распространяются, оказывая вредное воздействие на зоны, богатые животными и растительностью, нанося серьезный ущерб состоянию морских экосистем. Нефть и нефтепродукты. Ежегодно в океан попадает более 10 млн. т. нефти. Загрязняют поверхность танкеры, утечка сырья при бурении. Нефтяная пленка изменяет все физико-химические процессы: повышается температура поверхностного слоя воды, ухудшается газообмен, рыба уходит или погибает. Меняются гидробиологические условия в океане, оказывается влияние на баланс кислорода в атмосфере, а значит непосредственно на климат. Уменьшается первичная продукция океана - фитопланктон - своеобразный пищевой фундамент всей его жизни. Пестициды. Мировое пр-во достигает 200 тыс.т./год. Относительная химическая устойчивость, а также характер распространения способствовали их поступлению в моря в больших объемах. Жидкие и твердые бытовые отходы. Часть оседает в прибрежной зоне, а часть под влиянием морских течений и ветра рассеивается в разных направлениях. Переносчиками болезней человека: брюшного тифа, дизентерии, холеры. Содержат значительное количество кислородопоглощающих веществ. Захоронение жидких и твердых радиоактивных отходов. В 1950-1992 гг. Советским Союзом в водах Ледовитого океана затоплены ядерные отходы суммарной активностью 2,5 млн. кюри - в том числе 15 реакторов и экранная сборка атомного ледокола «Ленин», 13 реакторов аварийных атомных подводных лодок (включая шесть с не выгруженным ядерным топливом).