5 Билет.
Вид – это совокупность особей обладающих наследственным сходством морфологических, биохимических, физиологических особенностях, свободно скрещивающихся и дающих плодовитое потомство, на Земле 2,5 млн. видов: 500 тыс. растений, 1,5 млн. животных.
Популяция – это совокупность особей одного вида заселяющая общее местообитания, связанное общностью генофонда, способная к самопожертвованию и поддержанию численности.
Биоценоз – это сообщество разных видов растений, животных и микроорганизмов, населяющих участок с более или менее однородными условиями, при этом растения, животные, микроорганизмы тесно связаны друг с другом, связи трофические.
Биогеоценоз – природная система, которая включает в себя популяции организмов и окружающую их среду. На уровне биогеоценоза происходит трансформация вещества и энергии в биосфере.
Экосистема – сообщество живых организмов, вместе со средой их обитания.
Учение Вернадского о биосфере и типы веществ в биосфере: Вернадский разработал учение о биосфере. Согласно Вернадскому, биосфера - оболочка Земли, населенная живыми организмами, активно ими преобразуемая. Жизнедеятельность организмов - это мощнейший фактор планетарного масштаба, обеспечивающий постоянный биогенный поток атомов из организмов в среду и обратно, который не прекращается ни на секунду. Эта миграция была бы невозможна, если бы элементарный химический состав организмов не был близок химическому составу земной коры.
Вернадский выделил в биосфере несколько типов веществ: живое вещество - биомасса всех живых организмов, биогенное вещество - вещество, созданное живыми организмами (нефть, газ), косное вещество - вещество, образованное без участия живых организмов (вода, песок и т.д.), и биокосное вещество - вещество, созданное одновременно живыми организмами и неживой природой (почва).
Главную роль в биосфере играет живое вещество или биомасса живых существ. Живое вещество планеты составляет ничтожную часть планеты, но оно является мощным геохимическим и энергетическим фактором.
Функции живого вещества:
газовая - поддержание постоянного газового состава атмосферы (кислород пополняется за счет фотосинтеза в растениях, углекислый газ - за счет дыхания организмов);
концентрационная - способность живого вещества активно поглощать из внешней среды и накапливать определенные элементы, приводящая
к образованию полезных ископаемых (уголь - концентрированный углерод, мел - кальций и др.);
окислительно-восстановительная способность, благодаря которой осуществляется круговорот веществ в биосфере (бактерии-хемосиликаты).
Ноосфера — предположительно новая, высшая стадия эволюции биосферы, становление которой связано с развитием общества, оказывающего глубокое воздействие на природные процессы.
Биосфера (в современном понимании) – своеобразная оболочка Земли, содержащая всю совокупность живых организмов и ту часть вещества планеты, которая находится в непрерывном обмене с этими организмами.
Биосфера охватывает нижнюю часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы.
Атмосфера – наиболее легкая оболочка Земли, которая граничит с космическим пространством; через атмосферу осуществляется обмен вещества и энергии с космосом. Атмосфера имеет несколько слоев: тропосфера – нижний слой, примыкающий к поверхности Земли (высота 9–17 км). В нем сосредоточено около 80% газового состава атмосферы и весь водяной пар; стратосфера; ноносфера – там “живое вещество” отсутствует. Преобладающие элементы химического состава атмосферы: N2 (78%), O2 (21%), CO2 (0,03%).
Гидросфера – водная оболочка Земли. В следствие высокой подвижности вода проникает повсеместно в различные природные образования, даже наиболее чистые атмосферные воды содержат от 10 до 50 мгр/л растворимых веществ. Преобладающие элементы химического состава гидросферы: Na+, Mg2+, Ca2+, Cl–, S, C.
Литосфера – внешняя твердая оболочка Земли, состоящая из осадочных и магматических пород. Поверхностный слой литосферы, в котором осуществляется взаимодействие живой материи с минеральной (неорганической), представляет собой почву. Остатки организмов после разложения переходят в гумус (плодородную часть почвы). Составными частями почвы служат минералы, органические вещества, живые организмы, вода, газы. Преобладающие элементы химического состава литосферы: O, Si, Al, Fe, Ca, Mg, Na, K.
Почва, по определению, Вернадского, - биокосное тело, в котором биологическая и косная системы составляют диалектическое единство, взаимозависимое и взаимообусловленное.
Часто рассматривают четыре (ранее три) фазы почвы (под фазой в этом случае понимают несколько иное, нежели в классическом определении):
твёрдая фаза — полидисперсная органоминеральная система, наименее динамичная часть почвы, составляющая каркас для других фаз
жидкая фаза — почвенный раствор
газовая фаза — почвенный воздух, заполняющий вместе с почвенным раствором поровое пространство, его состав отличается от состава атмосферы
живая фаза — почвенная биота, за исключением роющих млекопитающих и корней растений, принадлежность которых к живой фазе почв остаётся дискуссионной, хотя их роль в почвообразовании несомненна и велика
Биомасса живого вещества
Организмы континентальной части
Зеленые растения - 2400 млрд тонн (99,2%)
Животные и микроорганизмы - 20 млрд тонн (0,8%)
Организмы океанов
Зеленые растения - 0,2 млрд тонн (6,3%)
Животные и микроорганизмы - 3 млрд тонн (93,7%)
Таким образом, большая часть биомассы Земли сосредоточена в лесах Земли. На суше преобладает масса растений, в океанах масса животных и микроорганизмов. Однако скорость прироста биомассы (оборот) намного больше в океанах.
Интенсивное деление микроскопических клеток фитопланктона, быстрый их рост и кратковременность существования способствуют быстрому обороту фитомассы океана, который в среднем происходит за 1—3 суток, тогда как полное обновление растительности суши осуществляется за 50 лет и более. Поэтому несмотря на небольшую величину фитомассы океана, образуемая ею годовая суммарная продукция сопоставима с продукцией растений суши. Небольшой вес растений океанов связан с тем, что они за несколько суток поедаются животными и микроорганизмами, но также за несколько суток восстанавливаются. Ежегодно в биосфере в процессе фотосинтеза образуется около 150 млрд т сухого органического вещества. В континентальной части биосферы самыми продуктивными являются тропические и субтропические леса, в океанической — эстуарии (расширяющиеся в сторону моря устья рек) и рифы, а также зоны подъема глубинных вод — апвеллинга. Низкая продуктивность растений характерна для открытого океана, пустынь и тундры.
Большой круговорот.
Наиболее четко проявляется в циркуляции воздушных масс и воды. В основе большого (геологического) круговорота лежит процесс переноса веществ, в основном минеральных соединений, из одного места в другое в масштабе планеты.
Малый круговорот.
На базе большого геологического круговорота возникает круговорот органических веществ, или малый, биологический (биотический) круговорот. В основе малого круговорота веществ лежат процессы синтеза и разрушения органических соединений. Эти два процесса обеспечивают жизнь и составляют одну из главных ее особенностей.
Биогеохимический цикл азота.
Денитрифицирующие бактерии используют нитраты в качестве источника кислорода. Цикл азота характеризуется обширным резервным фондом в атмосфере. Воздух по объему почти на 80 % состоит из молекулярного азота (N2) и представляет собой крупнейший резервуар этого элемента. В то же время недостаточное содержание азота в почве часто лимитирует продуктивность отдельных видов растений и всей экосистемы в целом. Все живые организмы нуждаются в азоте, используя его в различных формах для образования белка и нуклеиновых кислот. Но лишь немногие микроорганизмы могут использовать газообразный азот из атмосферы. К счастью, фиксирующие азот микроорганизмы преобразуют молекулярный азот в доступные растениям ионы аммония. Кроме того, в атмосфере постоянно происходит образование нитратов неорганическим путем, но это явление играет лишь вспомогательную роль по сравнению с деятельностью нитрифицирующих организмов.