Занятие 18

ТЕМА:Организм и среда. Биосфера.

ЦЕЛЬ:Уметь разбираться в строении и эволюции земной коры. Уметь объективно оценивать изменения параметров жизнедеятельности человека под влиянием экологических факторов и воздействие человека на окружающую среду.

Задание для самоподготовки

1. Основные понятия экологии.

2. Абиотические факторы среды.

3. Биотические факторы среды, цепи питания, формы взаимодействия организмов в биоценозах.

4. Антропогенный фактор. Положительное и отрицательное воздействие.

5. Биогенез. Биоценоз, биотоп.

6. Биосфера как естественно-историческая система, состав биосферы, функции.

7. Эволюция биосферы. Этапы развития.

8. Заполнить таблицы 50, 51, 52, 53, 54 (см. Приложение 2).

ЭКОЛОГИЯ– наука, занимающаяся изучением закономерностей взаимоотношений организмов между собой и со средой их обитания.

СРЕДА– это окружающий нас мир живой и неживой природы, это совокупность элементов, которые действуют не особь в месте ее обитания. Элементы окружающей среды, оказывающие определенное воздействие на организмы, называютЭКОЛОГИЧЕСКИМИ ФАКТОРАМИ. Все многообразие экологических факторов делится на две большие группы –АБИОТИЧЕСКИЕиБИОТИЧЕСКИЕ.

К абиотическимфакторамотносят проявление свойств неживой природы,биотическим– влияние живой природы, в этом числе и воздействие человека. Существование каждого вида организмов ограничено определенным максимумом и минимумом каких-либо факторов. Такие факторы называютЛИМИТИРУЮЩИМИилиОГРАНИЧИВАЮЩИМИ.

Ограничивающий фактор– фактор среды, выходящий за пределы выносливости организма (за пределы допускаемого максимума и минимума света, температуры и т.д.). Но существует иОПТИМАЛЬНЫЙфактор, при котором развитие организма происходит при более благоприятной интенсивности экологического фактора. Граница, за пределами которой невозможно существование организма, называетсяпределами выносливости.

Абиотические факторы определяются элементами неживой природы, их физическим состоянием, химическим составом. Это свет, вода, температура, воздух, почва, рельеф.

СВЕТ – биологическое действие солнечного света обуславливается его спектральным составом, интенсивностью, направленностью светового потока и суточной и сезонной продолжительностью освещения (фотопериодизм). Растения по отношению к свету делятся на светолюбивые, теневыносливые, тенелюбивые; надлиннодневныеикороткодневные. На растения свет влияет прямо, на животных – косвенно (дневные, ночные и сумеречные животные).

ВОДА – один из наиболее важных факторов. По степени требовательности к воде выделяют организмы гидрофильные(живут в воде),гигрофильные(необходима повышенная влажность),мезофильные(необходимо среднее количество воды),ксерофильные(могут выдерживать недостаток влаги).

ТЕМПЕРАТУРА – важный ограничивающий фактор. По отношению к температуре среди животных выделяют организмы гомойотермные(способны поддерживать постоянную температуру тела – теплокровные) ипойкилотермные(неспособны поддерживать постоянную температуру тела, она зависит от температуры окружающей среды – холоднокровные). По отношению к температуре среди растений выделяютморозостойкиеитеплолюбивыеорганизмы. Приспособления к температурным колебаниям: у животных теплокровность, зимняя спячка, анабиоз, оцепенение (у рыб); у растений состояние покоя.

Воздухобеспечивает различные физиологические процессы: дыхание, фотосинтез и др. Воздух содержит 78% азота, 21% кислорода, 0,03% углекислого газа и 0,9% инертных газов и паров воды; также он может содержать твердые частицы, микроорганизмы, семена и споры. Воздух характеризуется возможностью перемещаться за счет разницы атмосферного давления, в результате чего возникает ветер. У живых организмов появляются различные приспособления к воздушным колебаниям: изменение формы организмов (для уменьшения пагубного влияния ветра – перекати-поле, стальники, мощные корневые системы и др.), редукция или сильное развитие различных органов (как правило крыльев).

РЕЛЬЕФ. В зависимость от высоты над уровнем моря изменяется атмосферное давление, что приводит к различиям в видовом составе организмов в горах и на равнине (высокогорные и долинные организмы).

ПОЧВА. Значение почвы определяется, во-первых, тем, что она представляет собой опорный субстрат для растений, а во-вторых, тем, что из нее растения получают необходимые для жизни минеральные вещества и воду. На растения влияют физические свойства почвы – механический состав, структурность, влагоемкость, воздухопроницаемость и др., а также химические – общий элементарный состав, кислотность, солевой режим и др.

По отношению к общему содержанию питательных веществ в почве выделяют следующие экологические группы растений: эутрофныерастения произрастают на почвах, богатых питательными веществами (марь белая, ландыш майский, пустырник пятилопастной);олиготрофные растения довольствуются небольшим количеством питательных веществ (сосна лесная, вереск обыкновенный, белоус торчащий).

Отношением к содержанию в почве отдельных веществ определяются различные экотипы растений. Нитрофилы– растения, особенно требовательные к повышенному содержанию азота в почве (чистотел большой, крапива жгучая, белена черная).Кальциефилы– растения карбонатных (щелочных) почв (венерин башмачок большой, мордовник обыкновенный, лиственница сибирская).Кальциефобы – растения, избегающие почв с большим содержанием извести (береза пушистая, андромеда многолистная, сфагновые мхи).Галофиты– растения засоленных почв (сведа простертая, солерос европейский, лебеда бородавчатая).

Псаммофиты– растения, приспособленные к существованию на песчаных почвах. Анатомо-морфологические приспособления этих растений направлены на более прочное закрепление в субстрате и добычу или сохранение влаги: мощная сильно разветвленная корневая система в поверхностном слое песка (максимальное использование атмосферной влаги) или очень длинные, достигающие грунтовых вод; часто это растения ярко выраженного ксероморфного облика (склерофиты, суккуленты). Это такие растения как бессмертник песчаный, кошачья лапка двудомная, ива остролистная.Ацидофилы– растения, предпочитающие кислые почвы с небольшим значением рН (багульник болотный, щавелек малый, сфагновые мхи).Базофилы– растения, предпочитающие щелочные почвы (мать-и-мачеха обыкновенная, очиток едкий, горчица полевая).Нейтрофилы– растения почв с нейтральной реакцией (сныть обыкновенная, лисохвост луговой, дуб черешчатый). Существует также большая группа растений, безразличных к кислотности почв и способных произрастать в широком диапазоне рН: сосна обыкновенная, брусника.Оксилофиты – растения торфяных болот, приспособившиеся к повышенной кислотности почвы в сочетании с сильным увлажнением и анаэробиозом (росянка круглолистная, багульник болотный, пушица влагалищная).

Рассмотренные выше экологические группы были выделены по влиянию на них одного отдельно взятого фактора. В действительности среда влияет на организмы как нераздельное целое, и адаптации вырабатываются у них ко всему комплексу факторов. В результате чего возникают сходные морфофизиологические черты организации, т.е. создается определенная форма их существования или жизненная форма у растений. Жизненная форма растений– совокупность приспособительных признаков.

Биотические факторы определяются воздействием на организм других живых существ: фитогенные, зоогенныеиантропогенные.

В результате воздействия на организм всех других существ возникают межвидовые и внутривидовые взаимоотношения, которые выражаются в пищевых связях, конкуренции и т.д. Источником энергии является солнце. организмы, способные к самостоятельному образованию органических соединений используя энергию света, являются растения – ПРОДУЦЕНТЫ (автотрофы). Следующими звеньями за продуцентами могут быть организмы, использующие готовые органические вещества и энергию, накопленную в продуцентах, это животные – КОНСУМЕНТЫ (гетеротрофы). Конечным звеном цепи питания будут микроорганизмы и грибы, которые используют мертвую органику, извлекая из нее оставшуюся энергию – РЕДУЦЕНТЫ (сапротрофы).

ЦЕПЬ ПИТАНИЯ– это цепь взаимосвязанных видов, последовательно извлекающих органическое вещество и энергию из исходного пищевого вещества.

Выделяют два основных типа взаимодействия организмов: симбиотические взаимодействия(не приносящие ущерба) иантибиотические взаимодействия(причиняющие ущерб одному из партнеров). Формы симбиотических связей:симбиоз(длительное сожительство организмов разных видов, приносящее пользу обоим партнерам),мутуализм(взаимовыгодное сожительство организмов разных видов, раздельное существование которых невозможно),синойкия(квартирантство– один организм использует другой как жилище, не принося ему ни пользы, ни вреда),комменсализм(нахлебничество– один организм использует другой как жилище и источник питания, не причиняя ему вреда). Формы антибиотических связей:хищничество(один организм использует другой в качестве пищи, убивая его),конкуренция(борьба организмов в одинаковых условиях среды),паразитизм(один организм использует другой как жилище и источник питания с заметным, но не смертельным ущербом),антибиоз(одни организмы оказывают угнетающее воздействие на другие, чаще всего в результате выделения особых веществ различной химической природы – антибиотиков, фитонцидов).

Охрана природы– комплекс государственных, общественных и научных мероприятий, направленных нарациональное природопользование, восстановление и умножение естественных ресурсов; не сохранять в нетронутом виде, а установить равновесие между использованием и восстановлением природы.

Заповедник– участок территории суши или воды, полностью исключенный из всех видов хозяйственного использования (кроме научного), где естественные ландшафты сохраняются в ненарушенном состоянии.

Заказник– участок территории суши или воды, где временно запрещается использование определенных видов природных ресурсов.

Национальный парк– территория суши или воды, исключенная из хозяйственной эксплуатации с целью сохранения природных комплексов, имеющих особую экологическую, историческую, эстетическую ценность, а также используемые для отдыха и в культурных целях.

БИОГЕОЦЕНОЗ– элементарная структура биосферы, совокупность растений, животных и условий окружающей среды на определенной территории.

Состав населения биогеоценоза определяет условие среды. Организмы, взаимодействуя со средой, очень изменяют ее. Обычно условия жизни в биогеоценозе называют БИОТОПОМ, а его население – БИОЦЕНОЗОМ.

В структуре биогеоценоза можно выделить четыре звена, которые взаимосвязаны между собой:

1. Абиотическое окружение – комплекс факторов неживой природы.

2. Комплекс зеленых растений и хемосинтезирующих организмов – продуценты.

3. Комплекс всевозможных организмов – консументы.

4. Комплекс организмов, разлагающих органические соединения – редуценты.

Совокупность всех биогеоценозов нашей планеты создает гигантскую глобальную экосистему, называемую биосферой.

БИОСФЕРА– оболочка Земли, которая населена и активно преобразуется живыми существами. Согласно В.И.Вернадскому,биосфера– это тонкая оболочка, в которой существует или существовала в прошлом жизнь и которая подвергалась или подвергается воздействию живых организмов. Она включает:

1. ЖИВОЕ вещество, образованное совокупностью организмов.

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

3. КОСНОЕ вещество, которое образуется без участия живых организмов (продукты тектонической деятельности: лава, базальт, пемза и др.).

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

Границы биосферы определяются областью распространения организмов в атмосфере, гидросфере и литосфере.

Главная функция биосферызаключается в обеспечении круговоротов химических элементов. Благодаря биотическому круговороту, биосфере присущи определенные геохимические функции:

1. ГАЗОВАЯ – биогенная миграция газов в результате фотосинтеза и азотфиксации.

2. КОНЦЕНТРАЦИОННАЯ – аккумуляция живыми организмами химических элементов, рассеянных во внешней среде.

3. ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНАЯ – превращение веществ, содержащих атомы с переменной валентностью (например, Fe,Mn,Cr).

4. БИОХИМИЧЕСКАЯ – процессы, протекающие в живых организмах.

Эволюция органического мира прошла несколько этапов. Первый из них – возникновение первичной биосферы с биотическим круговоротом. В процессе развития от неживого к живому различают несколько стадий:

1. Стадия неорганического фотосинтеза;

2. Стадия коацервации;

3. Стадия образования оболочек или мембран;

4. Стадия появления метаболизма;

5. Стадия воспроизведения (редупликация).

В результате возникли прокариотические клетки.

Второй этап эволюции биосферы связан с усложнением структуры биотического компонента биосферы в результате появления многоклеточных организмов. Оба эти этапа IиIIобъединяются в период БИОГЕНЕЗА.

Третий этап связан с возникновением социальной материи и ноосферы в результате появления человеческого общества – НООГЕНЕЗ.