Контрольная работа по «Экологии»

1.6 Экологическая  составляющая качества жизни.  Зависимость качества жизни от  состояния окружающей среды. Компоненты благосостояния: уровень жизни, жизненная среда.

Качество жизни - понятие, выделяющее и характеризующее посредством  сопоставления с уровнем или стандартом жизни качественную сторону удовлетворения материальных и культурных потребностей людей. С помощью этого понятия принято обозначать те стороны общественной и индивидуальной жизни, которые не поддаются только количественным характеристикам и измерениям. Возникнув в связи с вопросами охраны окружающей среды, здоровья людей и обновления городов, проблема качества жизни приобрела затем более общее смысловое значение.

  Все разнообразие природных условий, которое встречается на Земле, называют средой жизни. Из среды организмы получают все необходимое для жизни и в нее выделяют продукты своего обмена веществ. На нашей планете живые организмы освоили четыре среды жизни: водную, наземно-воздушную, почвенную и организменную.

  Организмы ведут свое существование в одной или нескольких средах жизни. Первой средой обитания на Земле стала вода. Затем живые организмы освоили наземно-воздушную среду, создали и заселили почву. Организменную среду освоили паразиты и   симбионты.

  Таким образом, своеобразие  условий каждой среды жизни обусловило своеобразие живых организмов, свойственное разным средам. У всех организмов в процессе эволюции выработались специфические, морфологические, физиологические, поведенческие и другие приспособления к обитанию в своей среде. Все среды жизни, обеспечивая необходимыми условиями живущие в них организмы, постоянно претерпевают существенные изменения от жизнедеятельности этих организмов.

  Влияние среды  на организмы обычно оценивают  через отдельные факторы. Под экологическими факторами понимается любые условия среды, на которые организмы реагируют адаптацией. Каждая из сред обитания отличается особенностями воздействия экологических факторов. Все многообразие экологических факторов подразделяют на три группы – абиотические, биотические и антропогенные. Абиотические факторы – компоненты неживой природы. К ним относят: климатические (свет, температура, влажность, ветер, давление и др.), геологические (землетрясения, извержения вулканов, движение ледников, радиоактивное излучение и др.), эдафические или почвенные (плотность, структура, состав почвы), гидрологические (вода, течение, соленость, давление) и другие. Биотические факторы – факторы живой природы. В зависимости от воздействующего организма биотические факторы делят на фитогенные (влияние растений), зоогенные (животных), микробогенные (микроорганизмы), микогенные (грибы). Влияние биотических факторов вызывает ряд приспособительных реакций со стороны растений и животных. Антропогенные факторы – факторы человеческой деятельности. Человек вызывает серьезные изменения в биогеоценозах. При этом изменения, производимые им, создают для одних видов благоприятные условия развития, а для других – неблагоприятные. В результате между видами возникают новые численные отношения, перестраиваются пищевые цепи, появляются приспособления, необходимые для существования организмов в измененной среде.   Экологические факторы могут оказывать на организм прямое действие и косвенное, положительное и отрицательное; они обладают различной изменчивостью во времени и в пространстве. Одни из них относительно постоянны (солнечная радиация, соленость океана), другие очень изменчивы (температура и влажность воздуха). Изменения факторов среды могут быть периодическими и непериодическими. Экологические факторы оказывают на живые организмы различные воздействия: ограничивающее (делают невозможным существование в данных условиях), раздражающее (вызывают биохимические и физиологические адаптации), модифицирующее (вызывают морфологические и анатомические изменения организмов), сигнальное (информируют об изменениях других факторов среды). Каждый экологический фактор характеризуется определенными количественными показателями (силой и диапазоном действия). Диапазон определяется как отрезок (амплитуда) в действии фактора, конкретный для каждого организма. Поэтому фактор имеет начальную границу действия, то есть порог включения фактора, и конечную, «верхнюю» границу действия фактора. Благоприятная сила воздействия называется оптимальной зоной экологического фактора или оптимумом. Угнетающее действие (максимальное или минимальное) называется зоной пессимума. Экологические факторы обычно действуют не поодиночке, а целым комплексом. При этом действие одного какого-либо фактора зависит от уровня действия других. Необходимо отметить, что совокупность факторов действует сильнее всего на те фазы развития организмов, которые имеют наименьшую экологическую валентность – минимальную способность к приспособлению.

Сравнительная характеристика сред жизни и адаптации к ним  живых организмов

2.3 Генезис и эволюция  биосферы. Биосфера как результат  длительного геологического развития  Земли и эволюции органического  мира. Живые организмы Земли и  их распространение по сферам. Биоразнообразие биосферы как  результат ее эволюции.

  Формирование биосферы состоит из четырех фаз.

  Первая фаза. Формирование ранней земной коры, атмосферы и гидросферы. Возникновение геологического круговорота веществ.

  Первичная кора нашей планеты  - Земли - образовалась примерно 4,6 млрд. лет назад. С тех пор  на ее поверхности оседали метеориты и космическая пыль. Благодаря изотопному анализу таких метеоритных остатков (метеоритного свинца) удалось определить время возникновения земной коры, т.е. дату рождения нашей планеты. Из трещин тонкой коры непрерывно извергалась раскаленная лава, а вместе с ней - газы. Содержании гравитационными силами, эти газы образовали первичную атмосферу планеты. Она состояла из метана, аммиака, водяного пара, углекислого газа, сероводорода, цианистого водорода и практически не содержала кислорода и озона. Когда поверхность планеты остыла, водяной пар начал конденсироваться в атмосфере и выпадать первые дождями, растворяющие многочисленные минералы земной коры. Постепенно вода накапливалась, образуя океаны. На планете сформировалась гидросфера. Циркуляция атмосферных масс, воды и растворенных в ней минералов, перемещение магматических. Продуктов на поверхность планеты и вновь в ее недра породили большой, или геологический, круговорот веществ. Заканчивалась первая фаза эволюции нашей планеты.

Вторая фаза. Предбиологической (химическая) эволюция. В течение этой фазы (4,6-3,8 млрд. лет назад) на Земле происходили процессы синтеза и накопления простых органических соединений, необходимых для существования жизни: аминокислот и простых пептидов, азотистых оснований, простых углеводов. Эти соединения, «кирпичики жизни», возникшие вследствие процессов абиотического синтеза.

Гипотезу о возможности возникновения  таких соединений абиотической путем, т.е. без участия живого вещества, высказал в 1923 г. российский биохимик, академик А. И. Опарин, а впервые экспериментально проверил в 1953 г. американский аспирант С. Миллер. В своих опытах С. Миллер имитировал условия древней Земли: в стерильный реактор он поместил водород, метан, аммиак и воду, и сквозь эту смесь пропускал электрические разряды, имитируя молнии в первичной атмосфере. За неделю в реакторе было обнаружено несколько аминокислот, некоторые простые углеводы, другие органические соединения, входящие в состав живого вещества. Эксперименты С. Миллера, повторенные и подтверждены во многих других лабораториях, показали: почти все мономеры биополимеров могли синтезироваться абиотической путем. Интересно, что в образцах лунного реголита (поверхностной породы, которая не имеет аналогов на Земле) также найдены «кирпичики жизни»: некоторые аминокислоты и простые углеводы, пурины и пиримидина - одни из основных компонентов нуклеиновых кислот. Органические вещества накапливались в океане, образуя так называемый «первичный бульон».

  Религия рассматривает возникновение жизни на Земле как акт творения Господа, давая порой весьма изощренные толкования описания этого акта Книгой Бытия и резко критикуя гипотезы естественного происхождения жизни. 
Некоторые ученые (в том числе выдающиеся - В. И. Вернадский, Ф. Крик) считают, что живые организмы были занесены на Землю из Космоса или с метеоритами и космической пылью (гипотеза панспермии), или «зародыши жизни» рассылались на заре геологической истории земли какой космической сверхцивилизация для оплодотворения безжизненными, но потенциально пригодных для жизни планет. 
  Однако большинство биологов и эволюционистов считают, что жизнь на Земле возникла естественным путем, в результате процессов абиогенного синтеза.

Третья фаза. Древняя биосфера. Возникновение биологического круговорота веществ. Формирование кислородной атмосферы. Эта фаза эволюции нашей планеты началась примерно 3,8-4 млрд. лет назад. Остатки первых живых организмов (их возраст составляет 3,8 млрд. лет) дошли до нас в виде так называемых строматолитов - известняковых остатков сине-зеленых водорослей и актиномицетов, а также в виде осадочны пород. Первые живые организмы имели примитивное  устройство, были анаэробами, т.е. организмами, которые существуют в бескислородной среде. Они жили в морях, «скрываясь» на глубине от губительного ультрафиолетового излучения Солнца, поскольку на планете еще не существовало защитного озонового слоя. Необходимые для жизни энергию и вещества первые жители Земли доставали, используя готовые органические соединения первичного бульона, т.е. были гетеротрофами. Такая «потребительская» стратегия жизни, основанной на использовании ограниченных запасов органических веществ, накопленных в течение длительного предбиологической истории, могла бы привести к полной переработки всего низькоентропийного и энергетически ценного материала в отходы и в конце концов - к гибели всего живого. Однако кризис не наступил, потому что среди огромного разнообразия способов добывания энергии и питательных веществ, которые «испытывались» в древнем мире прокариот, быстро появился принципиально новый тип питания - автотрофный. Организмы-автотрофы для построения своих клеток не использовали готовые органические вещества, а сами синтезировали их из неорганических - углекислого газа, воды, азотсодержащих и фосфорсодержащих соединений. Такие процессы требовали значительных энергетических затрат. Необходимую энергию автотрофы доставали или за счет окислительных реакций - в процессе хемосинтеза, либо в результате прямого улавливания и преобразования лучистой энергии Солнца - фотосинтеза. И наконец, органическое вещество отмерших продуцентов и консументов потреблялась редуцентами. Древние редуценты, в отличие от консументов, выделяли во внешнюю среду ферменты (так называемые экзоферментов), что раскладывали сложные органические соединения на более простые, а затем поглощали эти простые соединения. Внутри клеток большую часть поглощенных простых органических соединений редуценты окиснювалы к минеральным веществам, получая необходимую энергию, а из остатков создавали нужные для себя сложные органические вещества. Следовательно, живая, вещество (биота) - продуценты, консументы и редуценты - образовала цепь питания (трофическая цепь), который через неживую вещество - минеральные соединения - замкнулся в круг. С тех пор продуценты синтезировали органические вещества из неорганических, консументы их трансформировали, а редуценты раскладывали в минеральных соединений, которые затем снова потреблялись продуцентами для процессов синтеза. Из потока веществ в этом кругу образовался биологический круговорот веществ Геологический и биологический круговороты веществ вместе составили биогеохимический круговорот, соединив в нем одновременно огромную мощность первого и чрезвычайные скорость и активность другого. Биогеохимический круговорот «налаживался» примерно 1,5-2 млрд. лет, затем стабилизировался, существенно не изменяясь в течение более 2 млрд. лет - до сих пор.

Четвертая фаза. Возникновение эукариот. Заселение суши. Современная биоразнообразие органического мира. Эта важная фаза в развитии нашей планеты и ее биосферы ознаменовалась возникновением существ принципиально нового типа - построенных из эукариотических клеток. Эукариотические клетки значительно сложнее прокариотическая. Они дифференцированы на системы определенных органоидов способные к митоза, мейоза и полового процесса, могут питаться путем фагоцитоза и пинозитозу и т. д. Благодаря способности к половому процессу эукариоты эволюционируют гораздо быстрее прокариот и имеют больший адаптивный потенциал, а следовательно, лучше приспосабливаются к изменениям условий существования. Считают, что эукариотическая клетка возникла примерно 1,2 млрд. лет назад в результате серии симбиозов различных прокариотических клеток, одни из которых дали начало клетке-хозяину, другие - трансформировались в митохондрии и хлоропласты. Первые эукариоты были гетеротрофними одноклеточными организмами. Они, путем привлечения к своей клетки прокариотических фото-автотрофов, положили начало эукариотических одноклеточным водорослям. В дальнейшем от автотрофных и гетеротрофных эукариот отделилось несколько групп грибов. Кроме того, одноклеточные гетеротрофные прокариоты являются родоначальниками многоклеточных беспозвоночных животных. За сравнительно короткое время - несколько десятков миллионов лет - эукариоты «переоткрыты» багатоклитиннисть, «открыли» тканевую строение, и около 430-415 млн. лет назад первые растения - потомки водорослей, а вслед за ними и разнообразные животные и грибы вышли на сушу, завершая колонизацию всей поверхности нашей планеты

3.5 Живые организмы как среда жизни. Топические связи. Роль организмов в создании среды друг для друга. Особенности среды. Специфические особенности обитателей среды. Типичные представители

В течение всей жизни  или части жизненного цикла многие виды гетеротрофных организмов обитают в других живых организмах, тела которых служат для них средой, значительно отличающейся от внешней по своим свойствам. Использование одними живыми организмами других в качестве среды обитания - древнее и широко распространенное явление в природе. Установлено, что прокариотические организмы (бактерии, актиномиценты, сине-зеленые водоросли) имеют сожителей. У большого числа одноклеточных эукариотических форм (красные, зеленые и диатомовые водоросли, амебы, радиолярии и др.) обнаружены внутриклеточные паразиты и симбионты. Практически нет ни одного вида многоклеточных организмов, не имеющих внутренних обитателей. Чем выше организация хозяев, чем больше степень дифференцированнос-ти их тканей и органов, тем более разнообразные условия они могут предоставить своим сожителям.

Паразитизм— явление столь всеобщее, что единственные живые существа, не подверженные нападению паразитов, это те паразиты, которые представляют собой последнее звено длинной цепи питания. Однако чем ниже на эволюционной лестнице находится та или иная группа живых организмов, тем больше она включает видов паразитов. Некоторые группы низших животных, особенно это касается плоских червей, нематод и некоторых членистоногих, состоят исключительно из паразитических форм. У позвоночных паразитизм как способ существования встречается крайне редко.Организм может также служить средой обитания - для паразитов и симбионтов (симбиоз - совместное, взаимовыгодное сожительство организмов). Например, человеческий организм является средой обитания для огромного числа различных симбионтов (прежде всего, нормальной микрофлоры кишечника), а нередко, и паразитов (разнообразных плоских и круглых червей, простейших).   Использование одних организмов другими в качестве среды обитания - явление древнее и широко распространенное в природе. Существование внутриклеточных паразитов отмечено у большого числа одноклеточных форм - водорослей, амеб, инфузорий и др. Практически нет ни одного вида многоклеточных организмов, не имеющих внутренних обитателей. Усложнение организации организма-хозяина ведет к разнообразию предоставляемых им условий для существования паразитов. В природе в качестве паразитов чаще всего встречаются микроорганизмы и примитивные многоклеточные, поскольку способность одних организмов использовать другие как среду обитания уменьшается с усложнением организации первых. Паразитизм - это форма взаимоотношений между организмами разных видов, которые носят антагонистический характер. Паразитом называется организм, использующий другой организм (хозяина) в качестве источника пищи и среды обитания. Паразит живет за счет особей другого вида и тесно связан с ними в своем жизненном цикле. Паразиты питаются соками тела, тканями или переваренной пищей своих хозяев. При этом паразит не умерщвляет своего хозяина, поскольку в противном случае он лишился бы источника существования. 
Различают паразитов облигатных (обязательных) и факультативных (необязательных). Облигатные паразиты абсолютно неспособны жить и размножаться без питания тканями или соками данного хозяина вне его организма. Примером могут служить многочисленные кишечные паразиты - аскариды, острицы, солитеры и др. Факультативные паразиты способны жить и размножаться самостоятельно, не обязательно питаясь тканями и соками хозяина. Например, миноги ведут как хищнический, так и паразитарный образ жизни. 
Паразиты, питающиеся телом хозяина и обитающие на его поверхности, носят название эктопаразитов. Это блохи, вши, клещи, различные виды тлей. Паразиты, живущие во внутренних тканях, полостях и клетках хозяина, носят название эндопаразитов. Это различные вирусы, бактерии, гельминты и др.Паразитизм известен на всех уровнях организаций живого, и начиная вирусами и кончая высшими растениями и многоклеточными животными. Можно сказать, что паразитизм - явление всеобщее и довольно распространенное. Почти все живые существа могут подвергаться нападению паразитов. Организмы, которые не поражены какими-либо паразитами, - большая редкость. Даже человек является средой обитания для многих паразитов. Паразиты представлены во всех группах растений и животных, однако чем ниже на эволюционной лестнице находится данная группа, тем больше она включает видов-паразитов. К примеру, плоские черви, нематоды и некоторые членистоногие почти целиком состоят из паразитических форм. Паразиты пользуются особыми экологическими преимуществами в жизненных условиях по сравнению с другими животными. Прежде всего, главное их преимущество - обильное снабжение пищей за счет содержимого клеток, соков и тканей хозяина. Быстрый рост паразитов обеспечивается обильным и легкодоступным питанием. Еще одно преимущество - защищенность паразитов от воздействия факторов среды и других организмов. Колебания условий внешней среды не сказываются на их жизнедеятельности. Паразиты защищены от врагов. Все это приводит к потере паразитами целых систем органов. У многих из них отсутствует пищеварительная система, редуцирована нервная. Наконец, паразитам присуща громадная плодовитость по сравнению со свободно живущими формами. Такая особенность этих организмов получила название «закон большого числа яиц». Например, человеческая аскарида продуцирует в среднем 250 тыс. яиц за сутки, а за всю жизнь - свыше 50 млн. Масса яиц, отложенных одной самкой аскариды за год, в 1700 раз превышает ее собственную массу. При выходе из хозяина во внешнюю среду у паразитов развиваются защитные приспособления, позволяющие им пережить этот критический период. Яйца их покрываются многослойными оболочками, многие образуют цисты, ряд личинок нематод впадает в анабиоз. Пути проникновения паразитов в организм хозяина многообразны. Они могут попадать в пищеварительный тракт с пищей, могут активно внедряться через кожный покров, передаваться при посредстве переносчиков и т.п. Все паразиты для обеспечения выживания своего вида должны переходить от хозяина к хозяину. Много внутриклеточных паразитов среди низших грибов - это различные виды ржавчинных, головневых, мучнисторосяных грибов. При исследовании явления паразитизма экологи пришли к выводу, что участвующие в таком сожительстве организмы как бы «равнодушны» к себе и используют друг друга только из эгоистических (если такой термин применим к миру растений и животных) побуждений. Жизненный цикл этих перепончатокрылых демонстрирует высокоразвитую химическую мимикрию (подражательное сходство). Наездник откладывает яйца на часто посещаемое муравьем растение. Вылупляющиеся личинки, называемые планидами, прикрепляются к проходящим мимо рабочим муравьям и переносятся ими в гнездо - к муравьиным личинкам. Кормятся планиды в основном куколками хозяев. Муравьи не способны отличить паразитоидов от собственного расплода, поскольку пахнут они точно так же. Очевидно, личинки наездников «заимствуют» запах у муравьев, а не синтезируют его компоненты сами, поскольку у взрослых наездников, вылетевших из гнезда хозяина, их уже не обнаружено. У паразита имеется какое-то «совестливое сочувствие» по отношению к хозяину. В любом случае он вынужден идти на компромисс, чтобы сохранить хозяину жизнь, а значит, и себе, и в перспективе - потомству. Поэтому непрерывно вредить своему хозяину для паразита невыгодно. Паразитоиды же начисто лишены даже зачаточного чувства «совести».