Реферат: Экология
Сборник практическийзаданий по дисциплине « ЭКОЛОГИЯ»
Задание 1
Как описывают связимежду биотической и абиотической компонентой в экосистеме?
Экологиярассматриваетвзаимодействие живых организмов и неживой природы. Это взаимодействие,во-первых, происходит в рамках определенной системы (экологической системы,экосистемы) и, во-вторых, оно не хаотично, а определенным образом организовано,подчинено законам. Экосистемой называют совокупность продуцентов, консументов идетритофагов, взаимодействующих друг с другом и с окружающей их средойпосредством обмена веществом, энергией и информацией таким образом, что эта единаясистема сохраняет устойчивость в течение продолжительного времени. Такимобразом, для естественной экосистемы характерны три признака:
1) Экосистемаобязательно представляет собой совокупность живых и неживых компонентов.
2) В рамкахэкосистемы осуществляется полный цикл, начиная с создания органическоговещества и заканчивая его разложением на неорганические составляющие.
3) Экосистемасохраняет устойчивость в течение некоторого времени, что обеспечиваетсяопределенной структурой биотических и абиотических компонентов.
Устройство природыследует рассматривать как системное целое, состоящее из вложенных одна в другуюэкосистем, высшей из которых является уникальная глобальная экосистема — биосфера. В ее рамках происходит обмен энергией и веществом между всеми живымии неживыми составляющими в масштабах планеты.
Классификацияэкологических факторов
Биотические факторы — совокупность влиянийжизнедеятельности одних организмов на жизнедеятельность других (внутривидовые имежвидовые взаимодействия), а также на неживую среду обитания.
Внутривидовые взаимодействия между особямискладываются в результате конкурентной борьбы в условиях роста численности иплотности популяции за места своих гнездований, пищевые ресурсы.
Межвидовые взаимодействия значительно болееразнообразны:
· нейтрализм (обавида не оказывают никакого воздействия друг на друга);
· конкуренция (обавида оказывают друг на друга неблагоприятное воздействие);
· мутуализм (обавида не могут существовать друг без друга);
· паразитизм(паразитический вид тормозит рост и развитие своего хозяина);
· хищничество(хищный вид питается своей жертвой);
· аменсализм (одинорганизм подавляет развитие другого);
· комменсализм(комменсал получает пользу от другого вида, которому это объединение небезразлично).
Среди биотическихфакторов выделяют зоогенные, фитогенные, микробиогенные и антропогенные.
Абиотические факторы — компоненты и явления неживой,неорганической природы, прямо или косвенно воздействующие на живые организмы.
Основными абиотическимифакторами среды являются:
· температура;
· свет;
· вода;
· солёность;
· кислород;
· магнитное полеЗемли;
· почва;
· влажность.
Принято выделять средиабиотических факторов среды следующие группы факторов:
· климатические(температурный режим, влажность, давление);
· эдафогенные(механический состав, плотность, воздухопроницаемость почвы);
· орографические (рельеф,высота над уровнем моря);
· химические(газовый состав воздуха, солевой состав воды, кислотность).
Обобщая законыфункционирования экосистем, основные их положения звучат так:
1) природные экосистемысуществуют за счет не загрязняющей среду даровой солнечной энергии, количествокоторой избыточно и относительно постоянно;
2) перенос энергии ивещества через сообщество живых организмов в экосистеме происходит по пищевойцепи; все виды живого в экосистеме делятся по выполняемым ими функциям в этой цепина продуцентов, консументов, детритофагов и редуцентов — это биотическаяструктура сообщества; количественное соотношение численности живых организмовмежду трофическими уровнями отражает трофическую структуру сообщества, котораяопределяет скорость прохождения энергии и вещества через сообщество, то естьпродуктивность экосистемы;
3) природные экосистемыблагодаря своей биотической структуре неопределенно долго поддерживаютустойчивое состояние, не страдая от истощения ресурсов и загрязнения собственнымиотходами; получение ресурсов и избавление от отходов происходят в рамкахкруговорота всех элементов.
Задание 2
Что такое пределывыносливости вида животных организмов? Приведите примеры живых организмов сотличающимися пределами выносливости для различных экологических факторов.
Предел выносливости — граница, за пределами которойсуществование организма невозможно (ледяная пустыня, горячий источник, верхниеслои атмосферы). Для всех организмов и для каждого вида существуют свои границыпо каждому экологическому фактору отдельно.
Диапазон действияэкологического фактора ограничен соответствующими крайними пороговымизначениями (точки минимума и максимума), при которых еще возможно существованиеорганизма. Эти точки называются нижним и верхним пределамивыносливости (толерантности) живых существ по отношению к конкретному факторусреды.
/>
Рис. 2.Схема действия экологического фактора на жизнедеятельность организмов: 1, 2. 3— точки минимума, оптимума и максимума соответственно; I, II, III—зоныпессимума, нормы и оптимума соответственно.
Разные виды живыхорганизмов заметно отличаются друг от друга по пределам выносливости.
Например, песцы в тундремогут переносить колебания температуры воздуха в диапазоне около 80°С (от +30до -55°С), некоторые тепловодные рачки выдерживают изменения температуры воды винтервале не более 6°С (от 23 до 29°С), нитчатая цианобактерия осциллатория,живущая на острове Ява в воде с температурой 64°С, погибает при 68°С уже через5—10 мин.
Способность организмовадаптироваться к определенному диапазону изменчивости факторов среды называютэкологической пластичностью.
Задание 3
Какие признаки исвойства характеризуют популяцию?
Популяция (от франц. “популяцион” — население)— совокупность особей одного вида, занимающих определенный ареал, свободноскрещивающихся друг с другом, имеющих общее происхождение, генетическую основуи в той или иной степени изолированных от других популяций данного вида.
Популяциям присущиконкретные генетические и экологические признаки, отражающие способность системподдерживать существование в постоянно меняющихся условиях: рост, развитие,устойчивость.
Численность — общее количество особей впопуляции. Эта величина характеризуется широким диапазоном изменчивости, однакоона не может быть ниже некоторых пределов. Сокращение численности по сравнениюс этими пределами может привести к вымиранию популяции. Полагают", чтоесли численность популяции меньше нескольких сотен особей, то любые случайныепричины (пожар, наводнение, засуха, обильные снегопады, сильные морозы и т. д.)могут сократить ее настолько, что оставшиеся особи не смогут встречаться и оставитьпотомство. Рождаемость перестанет покрывать естественную убыль, и оставшиесяособи в течение сравнительно короткого времени вымрут.
Плотность — число особей на единицу площадиили объема. При увеличении численности плотность популяции, как правило,возрастает; она остается прежней лишь в случае ее расселения и расширенияареала. У некоторых животных плотность популяции регулируется сложнымиповеденческими и физиологическими механизмами.
Свойства популяций.
· Самовоспроизводство,
· Изменчивость,
· взаимодействие спопуляциями других видов,
· Функционирование.
Свойства популяции можнооценить по следующим показателям:
· рождаемость,
· смертность,
· возрастнаяструктура,
· соотношениеполов,
· частота генов,
· генетическоеразнообразие,
· скорость и формакривой роста и т. д.
Плотность популяцииопределяется ее внутренними свойствами, а также зависит от факторов,действующих на популяцию извне.
Задание 4
Какие вы знаетесообщества и экосистемы, имеющие более или менее чёткие границы?
Сообщество (биоценоз) ― совокупность видов животныхи растений, длительное время сосуществующих в определенном пространстве иобразующих экологическое единство. Как и популяция, сообщество имеетсобственные свойства и характеризуется собственными показателями, присущими толькоему. Свойствами сообщества являются устойчивость (то есть способностьпротивостоять внешним воздействиям), продуктивность (способность производитьживое вещество). Показателями сообщества являются характеристики его состава(видовое разнообразие, структура пищевой сети), а также соотношение отдельныхгрупп организмов. Одна из главных задач экологии ― выяснить взаимосвязимежду свойствами и составом сообщества, которые проявляются независимо от того,какие виды в него входят.
Экосистема ― это любое сообщество живыхсуществ (биоценоз) вместе с его физической средой обитания (экотопом),функционирующее как единое целое.
Примером экосистемы можетслужить пруд, включающий в себя сообщество гидробионтов (организмов, жизнькоторых протекает в воде), физические свойства и химический состав воды,особенности рельефа дна, состав и структуру грунта, взаимодействующий споверхностью воды атмосферный воздух, солнечную радиацию.
При классификацииназемных экосистем обычно используют признаки растительных сообществ (составляющихоснову экосистем) и климатические (зональные) признаки. Так, выделяютсяопределенные типы экосистем, например тундра лишайниковая, тундра моховая, лесхвойный (еловый, сосновый), лес лиственный (березняк), лес дождевой(тропический), степь, кустарники (ивняк), болото травянистое, болото сфагновое.
Растительные сообщества(и экосистемы) обычно не имеют резких границ и переходят друг в другапостепенно ― в соответствии с изменением условий местообитаний впространстве и во времени. Однако, учитывая переходные полосы, в большинствеслучаев можно достаточно четко установить границы, отделяющие одну экосистемуот другой, определить границы биогеоценозов.
Биогеоценозы — природные образования с четкимиграницами, состоящие из совокупности живых существ (биоценозов), занимающихопределенное место. Для водных организмов — это вода, для организмов суши —почва и атмосфера.
Задание 5
Назовите виды животныхи растений, занимающих смежные трофические уровни и находящихся в единойпищевой цепи.
При последовательнойпередаче энергии от одних организмов к другим образуются пищевые (трофические)цепи.
Трофические цепи, которыеначинаются с продуцентов, называются пастбищные цепи, или цепи выедания.Отдельные звенья пищевых цепей называются трофические уровни.
Хорошо известна функцияраспространения семян животными-фитофагами. Формирование плодов,привлекательных для животных, также есть выражение приспособления к зоохории.Плодоядные животные не специализированы на переваривании семян и потомуспособствуют их эффективному расселению. Всхожесть семян борщевика (Heracleumlaciniatum) после прохождения их через кишечник медведя гризли значительноповышается. Это явление характерно и для многих других видов животных ирастений.
Перекрёстноеоплодотворение и распространение семян, осуществляемые животными, стольэффективны, что среди растений появились виды-имитаторы. Известно, например, чтоспоры некоторых грибов (Phallus и др.) выделяются вместе со слизью, имеющей характерныйгнилостный запах. Тем самым привлекаются мухи, к лапкам которых прилипают спорыгрибов.
Большое значение имеютсредообразующие функции различных видов, адаптации у растений к вытаптываниюкопытными животными.
Взаимоотношения хищникови их жертв, паразитов и их хозяев сопровождаются широким спектром взаимныхадаптации (поведенческих, морфологических, физиологических и др.), направленныхна поддержание динамического равновесия в биоценозах.
Задание 6
Каковы причиныснижения скорости потока энергии по мере удаления от первичного продуцента?
Ни один живой организм непродуцирует энергию — она может быть получена только извне. В современной биосфереглавнейший источник энергии, утилизируемой в биогенном круговороте, — этоэнергия солнечного излучения.
К причинам сниженияскорости потока энергии по мере удаления от первичного продуцента можно отнестиследующие: В первую очередь это связано с первым законом термодинамики, основойсовременной физики. Который гласить, что энергия переходить из одной формы(солнечный свет практически единственный источник энергии на земли) в другую(потенциальную энергию пищи, к примеру), но она никогда не создается вновь и неисчезает. А второй закон все тоже термодинамики гласит, что не может быть ниодного процесса, связанного с превращением энергии, без потере некоторой еёчасти. Из выше сказанного следует, что первичные продуценты в основном растенияполучая 100% энергии от солнца в процессе фотосинтеза, тратят часть энергии насобственную жизнь (рост, дыхание и т.д.)
Очевидно, в жизниэкологических систем действуют общие термодинамические принципы и законысохранения энергии, вещества, информации:
• Закон сохраненияэнергии (первый принцип термодинамики).
• Второй принцип (начало,закон) термодинамики.
Задание 7
Какие типы организмовиграют основную роль в поддержании круговорота биогенных элементов?
Вещество (в том числе биогенные элементы:углерод, азот, фосфор, сера) может передаваться в сообществе по замкнутымциклам и использоваться повторно, в отличие от энергии.
Решающую роль вподдержании круговорота биогенных элементов играют редуценты, которыеразлагают органическое вещество на простые неорганические соединения. Если быбиомасса, в конечном счете, не разлагалась, запас биогенов исчерпался бы ижизнь на Земле прекратилась./>
Редуценты — это организмы, которые питаютсямертвым органическим веществом (детритом), разлагая его. К ним относятсявсевозможные сапрофитные бактерии, грибы и животные:
· в почве — этомелкие беспозвоночные, питающиеся отбросами, например, мелкие клещи, земляныечерви, многоножки;
· в водныхэкосистемах — моллюски, крабы и черви; при гниении — бактерии;
· при разложениирастительного отпада — грибы.
По составу и активности сообществаредуцентов не менее разнообразны, чем другие сообщества, но, к сожалению,большинство этих организмов оказываются скрытыми от глаз наблюдателя. Можно суверенностью сказать, что полное разложение органического материала возможно толькоблагодаря совместной активности широкого круга специализированных организмов.Скорость разложения определяет скорость поступления к растениям высвободившихсяминеральных биогенных элементов, таких, как фосфор и азот.
Задание 8
Какие из современныхантропогенных факторов оказывают наиболее сильное влияние на жизнь биосферы? Вчём проявляется это влияние?
Антропогенноезагрязнение — результат деятельности человека. А это, прежде всего строительство,эксплуатация промышленных предприятий, добыча полезных ископаемых. Всё этопривело к серьезным нарушениям природных ландшафтов, загрязнению почвы, воды,воздуха различными отходами. Рост населения, истребление животных, выпас скотапривели к гибели лесов и травяного покрова, к эрозии почвенного слоя.
В современную эпохудеятельность человека оказывает огромное влияние на природные условия всейпланеты. Особенно сильно изменены флора и фауна суши. Многие виды животныхполностью уничтожены человеком, а еще большее количество видов находится подугрозой их исчезновения.
Растительные покровы набольшей части поверхности континентов претерпел огромные изменения. На обширныхпространствах дикая растительность уничтожена и заменена сельскохозяйственнымиполями, сохранившиеся до настоящего времени леса в значительной части являютсявторичными, т. е. сильно измененными в результате воздействия человека посравнению с естественным растительным покровом. Большие изменения произошлитакже в растительном покрове многих районов степей и саванн из-за интенсивноговыпаса домашнего скота.
Воздействие человека наестественный растительный покров оказало заметное влияние на процесспочвообразования в соответствии районах и привело к изменению физических ихимических свойств почв. Еще больше изменялись почвы на сельскохозяйственныхполях вследствие их систематической обработки, применения удобрений и изъятиязначительной части биомассы произрастающих растений. Во многих районахобработка почвы привела к усилению эрозии, в результате которой почвенныйпокров на больших площадях оказался разрушенным.
Быстро возрастает влияниедеятельности человека на гидрологический режим суши. Сток не только малых, но имногих крупных рек существенно изменен в результате создания гидротехническихсооружений. Значительная часть воды речного стока изымается для обеспечениянужд промышленности и городского населения, орошение сельскохозяйственныхполей. Создание крупных водохранилищ, площадь которых во многих случаяхсравнима с площадью больших естественных озер, резко изменяет режим испарения истока на обширных территориях.
Все возрастающие масштабыприобретает загрязнение человеком атмосферы, вод континентов и океанов.Антропогенные изменения климата происходят все последние десятилетия.
Задание 9
Какую работу выполняютслужбы мониторинга окружающей среды?
В XX веке, в науке возниктермин мониторинг для определения системы повторных целенаправленныхнаблюдений за одним или более элементами окружающей природной среды впространстве и времени.
Экологическиймониторинг – этоинформационная система наблюдений, оценки и прогноза изменений в состоянииокружающей среды, созданная с целью выделения антропогенной составляющей этихизменений на фоне природных процессов.
Росгидромет является головной организациейв осуществлении государственной службы мониторинга окружающей среды,предусматривающей организацию и проведение наблюдений, оценкии прогноза состояния окружающей среды и её изменений подвоздействием хозяйственной деятельности.
Мониторинг окружающейсреды России входит в систему глобального мониторинга окружающей среды.
Объектами наблюдения Росгидрометаявляются:
· атмосфера,
· почвы,
· поверхностныеводы суши,
· морская среда,
· сельскохозяйственныекультуры,
· пастбищнаярастительность,
· околоземноекосмическое пространство.
Регулярная информацияпоступает от 682 стационарных постов в 248 городах и поселках,трех станций по наблюдению за трансграничным перемещениемзагрязняющих веществ, шести станций фонового мониторинга в биосферныхзаповедниках России, кораблей наземного наблюдения.
/>
Рис.3. Потокинформации в иерархической системе ОГСНК
Росгидромет не наделен предупредительнымиили карательными средствами реагирования на выявляемые правонарушения, егозадача заключается в передаче полученной информации соответствующиморганам исполнительной власти, предприятиям и организациям дляпринятия мер.
/>
Рис.4. Блок-схемасистемы мониторинга.
Система экологическогомониторинга накапливает, систематизирует и анализирует информацию:
· о состоянииокружающей среды;
· о причинахнаблюдаемых и вероятных изменений состояния (т.e., об источниках и факторахвоздействия);
· о допустимостиизменений и нагрузок на среду в целом;
· о существующихрезервах биосферы.
В соответствии сприведенными определениями и возложенными на систему функциями мониторингвключает три основных направления деятельности:
· наблюдения за факторамивоздействия и состоянием среды;
· оценкуфактического состояния среды;
· прогноз состоянияокружающей природной среды и оценку прогнозируемого состояния.
Экологический контрольставит своими задачами: наблюдение за состоянием окружающей среды и ееизменением под влиянием хозяйственной и иной деятельности; проверку выполненияпланов и мероприятий по охране природы, рациональному использованию природныхресурсов, оздоровлению окружающей природной среды, соблюдения требованийприродоохранительного законодательства и нормативов качества окружающейприродной среды.
Таким образом, вприродоохранительном законодательстве государственная служба мониторингаопределена фактически как часть общей системы экологического контроля.
Задание 10
Какое требованиепринадлежит к числу важнейших принципов рационального природопользования?
/>
Ухудшение состояние природной среды в процессе взаимодействия человеческого общества и природы вызывает необходимость рационального природопользования.
Рациональное (разумное) природопользование — хозяйственная деятельность человека, обеспечивающая экономное использование природных ресурсов и условий, их охрану и воспроизводство с учетом не только настоящих, но и будущих интересов общества.
В основе рационального природопользования и охраны природы лежат следующие мотивы (аспекты): экономический, здравоохранительный, эстетический, научно-познавательный, воспитательный.
Рациональное природопользование и охрана природы должны основываться на следующих принципах:
1.Правило прогнозирования: использование и охрана природных ресурсов должны осуществляться на основе предвидения и максимально возможного предотвращение негативных последствий природопользования.
2.Правило повышения интенсивности освоения природных ресурсов: использование природных ресурсов должно осуществляться на основе повышения интенсивности освоения природных ресурсов, в частности, с уменьшением или устранением потерь полезных ископаемых при их добыче, обогащении и переработке, транспортировке.
3.Правило множественного значения объектов и явлений природы: использование и охрана природных ресурсов должны осуществляться с учетом интересов разных отраслей хозяйства.
4.Правило комплексности: использование природных ресурсов должно осуществляться комплексно, разными отраслями народного хозяйства;
5.Правило региональности: использование и охрана природных ресурсов должны осуществляться с учетом местных условий.
6.Правило косвенного использования и охраны: использование или охрана одного объекта природы может приводить к косвенной охране другого, а может приносить ему вред.
7.Правило единства использования и охраны природы (основной принцип): охрана природы должна осуществляться в процессе ее использования.