Экология и биосфера

319. Раскрыть понятия: среда как экологический фактор, лимитирующие факторы, оптимум, пределы выносливости, понятие экологической валентности.

Среда – это совокупность элементов, которые действуют на особь в месте ее обитания. Элемент среды, способный оказывать прямое влияние на живой организм хотя бы на одной из стадий индивидуального развития, называют экологическим фактором. Экологические факторы условно делят на биотические, абиотические и антропогенные.

Экологическая валентность – это способность вида осваивать разные среды обитания. Виды с малой экологической валентностью называют стенотопными, с большой – эвритопными.

Каждый экофактор должен иметь определённую интенсивность, наиболее благоприятную для жизнедеятельности организма. Это оптимальная интенсивность, или оптимум, экологического фактора. Причём отрицательно сказывается на организм как недостаток экофактора, так и его избыток. Отклонения значений оптимума до минимума или максимума, при которых еще возможна жизнедеятельность называют предел выносливости. За его границами жизнедеятельность невозможна. Предел выносливости организма по отношению к какому либо фактору всегда зависит от других факторов.

320. Дать определение биогеоценоза, перечислить все обязательные компоненты биогеоценоза.

Биогеоценоз – это однородный участок земной поверхности с определенным составом живых организмов (биоценоз) и определенными условиями среды (экотоп), которые объединены обменом веществ и энергии в единый природный комплекс.

Биогеоценоз представляет собой энергетически и вещественно открытую систему. В него поступают энергия Солнца, минеральные вещества почвы, газы атмосферы, вода. Из него выделяются теплота, кислород, углекислый газ, биогенные вещества переносимые водой, перегной.

Главным компонентом биогеоценоза, от состояния которого зависят его существование и изменение во времени, служит биоценоз.

321. Раскрыть понятия: пищевая цепь, экологическая пирамида

Пищевая цепь – это ряд взаимоотношений между группами организмов (растений, животных, грибов и микроорганизмов), при котором происходит перенос вещества и энергии путем поедания одних особей другими.

Экологическая пирамида - графические изображения соотношения между продуцентами и консументами всех уровней (травоядных, хищников; видов, питающихся другими хищниками) в экосистеме.

322. Какими понятиями описывается эволюция биогеоценозов (изменение биогеоценозов во времени), их сущность.

Последовательная смена во времени одних биоценозов другими на определённом участке земной поверхности называется сукцессией.

Причины изменения характера и структуры биогеоценоза могут быть как внешними (например, изменение климата), так и внутренними (например, при изменении плотности популяции). Сукцессии могут быть двух типов: первичные и вторичные.

Первичные сукцессии — это процесс формирования сообществ живых организмов в таких условиях, в которых они до этого отсутствовали (например, на вновь поднявшихся с океанского дна островах вулканического происхождения, на песчаных дюнах). Этот процесс занимает примерно 1000 лет.

Вторичные сукцессии — это процесс восстановления и формирования новых сообществ в условиях, в которых они (сообщества) прежде существовали, но были уничтожены (например, восстановление растительности на лесных вырубках или выжженных участках степи). Этот процесс занимает 100 - 200 лет.

Сукцессия завершается климаксом — образованием стабильного самовозобновляющегося сообщества, находящегося в равновесии с физической средой. Состояние устойчивого равновесия климаксного сообщества проявляется в способности его возвращаться в исходное состояние после кратковременных внешних воздействий, а также в способности противостоять этим воздействиям.

323. Определить сущность понятия: адаптивный тип. Представить комплекс признаков арктического адаптивного типа.

Адаптивный тип представляет собой норму биологической реакции на совокупность условий окружающей среды и проявляется в развитии морфофункциональных, биохимических и иммунологических признаков, обеспечивающих оптимальную приспособленность к данным условиям обитания.

В комплексы признаков адаптивных типов из разных географических зон входят общие и специфические элементы. К первым относят, например, показатели костно-мускульной массы тела, количество иммунных белков сыворотки крови человека. Такие элементы повышают общую сопротивляемость организма к неблагоприятным условиям среды. Специфические элементы отличаются разнообразием и тесно связаны с преобладающими условиями в данном месте обитания – гипоксией, жарким или холодным климатом. Именно их сочетание служит основанием к выделению адаптивных типов: арктического, тропического, умеренно­го пояса, горных районов и др.

Арктический тип характеризуется следующими признаками:

- относительно сильное развитие костно-мышечной системы,

- большие размеры грудной клетки,

- повышенное содержание минеральных веществ в костях,

- относительно большое количество костного мозга

- высокий уровень гемоглобина,

- высокое содержание в крови белков и холестерина,

- повышенная способность окислять жиры.

324. Представить комплекс признаков горного и тропического адаптивных типов.

Тропический регион отличается экстремальными количествами тепла и влаги, поэтому тропический адаптивный тип формировался под влиянием влажного жаркого климата, рациона с низким содержанием животного белка, большого разнообразия экологических условий от района к району. Здесь наблюдается наибольшая вариабельность групп населения в этническом, расовом и экономическом отношениях. Именно здесь живут представители самых низкорослых и самых высокорослых племен. К характерным признакам тропического типа относятся удлиненная форма тела, сниженная мышечная масса, уменьшенный объем грудной клетки, большое количество потовых желез, низкий обмен веществ и тому подобное.

В высокогорье — низкое атмосферное давление, сниженное парциальное давление кислорода, холод, однообразие пищи. Основной экологический фактор — гипоксия. В соответствии с этим у горного адаптивного типа — повышенный основной обмен, увеличенное количество эритроцитов и количество гемоглобина, расширенная грудная клетка.

325. Какие вещественные компоненты включает биосфера, и чем они образованы.

Биосфера включает:

1) живое вещество, образованное совокупностью организмов;

2) биогенное вещество, которое создается и перерабатывается в процессе жизнедеятельности организмов (газы атмосферы, каменный уголь, нефть, сланцы, известняки и др.);

3) косное вещество, которое образуется без участия живых организмов (продукты тектонической деятельности, метеориты);

4) биокосное вещество, представляющее собой совместный результат жизнедеятельности организмов и абиогенных процессов (почвы).

326. Назвать и определить сущность функций биосферы.

Основной источник биогеохимической активности организмов - солнечная энергия. Она используется в процессе фотосинтеза зелёными растениями и некоторыми микроорганизмами для создания органического вещества, обеспечивающего пищей и энергией остальные организмы. Благодаря деятельности фотосинтезирующих организмов около 3 млрд лет назад началось накопление в атмосфере свободного кислорода, затем образовался озоновый слой (экран), защищающий живые организмы от жёсткого космического излучения. Фотосинтез и дыхание растений, поддерживающие современный газовый состав атмосферы, составляют сущность газообменной функции биосферы.

биосферой осуществляется функция синтеза и разложения органического вещества (биохимическая функция).

Разные организмы в разной степени способны аккумулировать из среды обитания различные элементы, например, железобактерии - железо; фораминиферы, многие моллюски и кишечнополостные - кальций; хвощи, диатомовые водоросли, радиолярии и др. - кремний; губки - йод; асцидии - ванадий и т.д. Содержание углерода в растениях в 200 раз, а азота в 30 раз превышает их уровень в земной коре. Тем самым биосфера реализует свою функцию концентрации рассеянных в геосфере элементов.

Под влиянием живых организмов происходит интенсивная миграция атомов элементов с переменной валентностью (Fe, Mn, Cr, S, P, N, W), создаются их новые соединения. В этом проявляется окислительно-восстановительная функция биосферы.

Наряду с отмеченными выделяют главную функцию биосферы, заключающуюся в обеспечении глобального круговорота химических элементов при участии всех населяющих планету организмов.Совокупная деятельность живого вещества на Земле непрерывно поддерживала и поддерживает режим неорганической среды, необходимой для существования жизни, т.е. относительный гомеостаз в биосфере, одним из характерных свойств которого В.И. Вернадский считал организованность.

327. Круговорот углерода в биосфере.

Круговорот углерода начинается с фиксации атмосферного диоксида углерода в процессе фотосинтеза. Часть образовавшихся при фотосинтезе углеводов используют сами растения для получения энергии, часть потребляется животными. Углекислый газ выделяется в процессе дыхания растений и животных. Мертвые растения и животные разлагаются, углерод их тканей окисляется и возвращается в атмосферу. Аналогичный процесс происходит и в океане.

328. Круговорот азота в природе

Свободный азот не усваивается растениями. Почва обогащается азотом благодаря нитрифицирующим бактериям, как свободноживущим (азотобактер), так и находящимся в симбиозе с бобовыми растениями (клубеньковые бактерии). Они переводят азот в аммиак, хорошо усваиваемый растениями. Из растений азот в виде белков поступает в организмы животных и человека. При разложении отмерших организмов белки под действием бактерий превращаются в аммиак. Часть его снова усваивается растениями, другая часть под действием денитрифицирующих бактерий превращается в молекулярный азот, поступающий в атмосферу.

329. Назвать современные концепции биосферы. Какие концепции биосферы предложили Э.Зюсс и В.И.Вернадский.

Биосфера – это особая оболочка земли, содержащая всю совокупность живых организмов и ту часть вещества планеты, которая находится в непрерывном обмене с этими организмами.

Современные концеп­ции биосферы:

Биохимическая. Главная функция биосферы заключается в обеспечении круговоротов химических элементов. Глобальный биотический круговорот осуществляется при участии всех населяющих планету организмов. Он заключается в циркуляции веществ между почвой, атмосферой, гидросферой и живыми организмами. Благодаря биотическому круговороту возможно длительное существование и развитие жизни при ограниченном запасе доступных химических элементов.

Биогеоценотическая – биосфера рассматривается как система биогеоценозов, функционирующих как единое целое.

Термодинамическая - «Биосфера – термодинамическая оболочка Земли с температурой от +50 до -50°C и давлением 1атм., населённая живыми организмами» (В. И. Вернадский).

Геофизическая – важнейшим фактором, преобразующим геологические оболочки Земли является деятельность живых организмов.

Кибернетическая – биосфера рассматривается как кибернетическая система.

Социально-экономическая – отражает превращение биосферы в ноосферу.

И. Вернадский развил это направление и разработал учение о биосфере как глобальной системе нашей планеты, в которой основной ход геохимических и энергетических превращений определяется живым веществом. Он также сформулировал ряд концепций биосферы

19