Шпаргалка по "Экологии"

ПРИНЦИП ЕСТЕСТВЕННОСТИ (или принцип старого автомобиля») - технические системы управления природой со временем требуют нее большего вложения средств, вплоть до нерациональности поддержания их, и потому естественные («мягкие») формы управления и конечном итоге всегда эффективнее технических («жестких»).

ПРИНЦИП ИСКЛЮЧЕНИЯ Г. Ф. ГАУЗЕ (теорема Гаузе) — два вида не могут существовать в одной и той же местности, если их экологические потребности идентичны, т. е. если они занимают одну и ту же экологическую нишу. В связи с этим принципом любые два вида с идентичными экологическими потребностями бывают разобщены в пространстве или во времени. При жесткой ограниченности возможностей пространственно-временного разобщения один из видов вырабатывает новую экологическую нишу или исчезает.

ПРИНЦИП ЛЕ ШАТЕЛЬЕ - БРАУНА - при внешнем воздействии, выводящем систему из состояния устойчивого равновесия, равновесие смещается в том направлении, при котором эффект внешнего воздействия ослабляется.

ПРИНЦИП ОСНОВАТЕЛЯ — единичные особи — основатели новой колонии или популяции — несут в себе лишь часть общей генетической информации, присущей виду. Экологический смысл этого общебиологического принципа в том, что сокращение численности особей видов, их исчезновение в природных островках, а затем заселение этих островков единичными пионерными особями-основателями, постепенно ведет к потере генетической информации. В конечном счете может произойти деградация видов и составленных ими биотических сообществ.

ПРИНЦИП РЕДИ — живое происходит только от живого, между живым и неживым веществом существует непроходимая граница.

ПРИНЦИП СОСУЩЕСТВОВАНИЯ («парадокс Дж. Хатчинсона» ) два вида могут сосуществовать к одной экологическои нише, и если близкие виды вынуждены использовать одни и те же ресурсы, то естественный отбор может благоприятствовать их сосуществованию, и они способны эволюционировать в одном и том же направлении.

ПРИНЦИПЫ СВЯЗИ БИОТОП - БИОЦЕНОЗ: 1) принцип разнообразия (А. Тинемана) - чем разнообразнее условия биотопа, тем больше видов в биоценозе; 2) принцип отклонения условий (А. Тинемана) - чем выше отклонения условий биотопа от нормы, тем беднее видами и специфичнее биоценоз, а численность особей отдельных составляющих его видов выше; 3) принцип плавности изменения среды (Г. М. Ф. Ранца) - чем плавнее изменяются условия среды в биотопе и чем дольше он остается неизменным, тем богаче видами биоценоз и тем более он уравновешен и стабилен.

12. Экологические системы, их организация, функционирование

Экосистема — это функциональное единство живых организмов и среды их обитания. Основные характерные особенности экосистемы — ее безразмерность и безранговость. Замещение одних биоценозов другими в течение длительного периода времени называется сукцессией. Сукцессия, протекающая на вновь образовавшемся субстрате, называется первичной. Сукцессия на территории, уже занятой растительностью, называется вторичной.

Единицей классификации экосистем является биом — природная зона или область с определенными климатическими условиями и соответствующим набором доминирующих видов растений и животных.

Особая экосистема — биогеоценоз — участок земной поверхности с однородными природными явлениями. Составными частями биогеоценоза являются климатоп, эдафотоп, гидротоп (биотоп), а также фитоценоз, зооценоз и микробоценоз (биоценоз).

С целью получения продуктов питания человек искусственно создает агроэкосистемы. Они отличаются от естественных малой устойчивостью и стабильностью, однако более высокой продуктивностью.

Термин экосистема впервые был предложен в 1935 г. английским экологом А. Тенсли.

Сообщества организмов связаны с неорганической средой теснейшими материально- энергетическими связями. Растения могут существовать только за счет постоянного поступления в них углекислого газа, воды, кислорода, минеральных солей. Гетеротрофы живут за счет автотрофов, но нуждаются в поступлении таких неорганических соединений, как кислород и вода.

Экосистема = Биотоп + Биоценоз.

Равновесное (устойчивое) состояние экосистемы обеспечивается на основе круговоротов веществ (см. п. 1.5). В этих круговоротах непосредственно участвуют все составные части экосистем.

Для поддержания круговорота веществ в экосистеме необходимо наличие запаса неорганических веществ в усвояемой форме и трех функционально различных экологических групп организмов: продуцентов, консументов и редуцентов.

Продуцентами выступают автотрофные организмы, способные строить свои тела за счет неорганических соединений

Консументы - гетеротрофные организмы, потребляющие органическое вещество продуцентов или других консументов и трансформирующие его в новые формы.

Редуценты живут за счет мертвого органического вещества, переводя его вновь в неорганические соединения. Классификация эта относительная, так как и консументы, и сами продуценты выступают частично в роли редуцентов в течение жизни, выделяя в окружающую среду минеральные продукты обмена веществ.

В принципе круговорот атомов может поддерживаться в системе и без промежуточного звена — консументов, за счет деятельности двух других групп. Однако такие экосистемы встречаются скорее как исключения, например на тех участках, где функционируют сообщества, сформированные только из микроорганизмов. Роль консументов выполняют в природе в основном животные, их деятельность по поддержанию и ускорению циклической миграции атомов в экосистемах сложна и многообразна.

Масштабы экосистемы в природе весьма различны. Неодинакова также степень замкнутости поддерживаемых в них круговоротов вещества, т.е. многократность вовлечения одних и тех же элементов в циклы. В качестве отдельных экосистем можно рассматривать, например, и подушку лишайников на стволе дерева, и разрушающийся пень с его населением, и небольшой временный водоем, луг, лес, степь, пустыню, весь океан и, наконец, всю поверхность Земли, занятую жизнью.

Экосистема — практически замкнутая система. В этом состоит принципиальное отличие экосистем от сообществ и популяций, являющиеся открытыми системами, обменивающимися со средой обитания энергией, веществом и информацией.

Однако ни одна экосистема Земли не имеет полностью замкнутого круговорота, поскольку минимальный обмен массой со средой обитания все-таки происходит.

Экосистема является совокупностью взаимосвязанных энергопотребителей, совершающих работу по поддержанию ее неравновесного состояния относительно среды обитания за счет использования потока солнечной энергии.

Обобщая законы функционирования экосистем, сформулируем еще раз основные их положения:

1) природные экосистемы  существуют за счет не загрязняющей  среду даровой солнечной энергии, количество которой избыточно  и относительно постоянно; 
2) перенос энергии и вещества через сообщество живых орга-низмов в экосистеме происходит по пищевой цепи; все виды живого в экосистеме делятся по выполняемым ими функциям в этой цепи на продуцентов, консументов, детритофагов и редуцентов - это биотическая структура сообщества; количественное соотношение численности живых организмов между трофическими уровнями отражает трофическую структуру сообщества, которая определяет скорость прохождения энергии и вещества через сообщество, то есть продуктивность экосистемы; 3) природные экосистемы благодаря своей биотической структуре неопределенно долго поддерживают устойчивое состояние, не страдая от истощения ресурсов и загрязнения собственными отходами; получение ресурсов и избавление от отходов происходят в рамках круговорота всех элементов.

 

 

 

 

13. Понятие о  биосфере Земли. Её свойства.

Биосфе́ра (от др.-греч. βιος — жизнь и σφαῖρα — сфера, шар) — оболочка Земли, заселённая живыми организмами, находящаяся под их воздействием и занятая продуктами их жизнедеятельности; «плёнка жизни»; глобальная экосистема Земли.

Французский учёный-естествоиспытатель Жан Батист Ламарк в начале XIX в. впервые предложил по сути дела концепцию биосферы, ещё не введя даже самого термина. Термин «биосфера» был предложен австрийским геологом и палеонтологом Эдуардом Зюссом в 1875 году[1].

Целостное учение о биосфере создал биогеохимик и философ В. И. Вернадский. 

Границы биосферы

Верхняя граница в атмосфере: 15—20 км. Она определяется озоновым слоем, задерживающим коротковолновое ультрафиолетовое излучение, губительное для живых организмов.

Нижняя граница в литосфере: 3,5—7,5 км. Она определяется температурой перехода воды в пар и температурой денатурации белков, однако в основном распространение живых организмов ограничивается вглубь несколькими метрами.

Граница между атмосферой и литосферой в гидросфере: 10—11 км. Определяется дном Мирового Океана, включая донные отложения.

Состав биосферы

Живое вещество — вся совокупность тел живых организмов, населяющих Землю, физико-химически едина, вне зависимости от их систематической принадлежности.

Биогенное вещество — вещество, создаваемое и перерабатываемое живым организмом. На протяжении органической эволюции живые организмы тысячекратно пропустили через свои органы, ткани, клетки, кровь большую часть атмосферы, весь объём мирового океана, огромную массу минеральных веществ. Эту геологическую роль живого вещества можно представить себе по месторождениям угля, нефти, карбонатных пород и т. д.

Косное вещество — продукты, образующиеся без участия живых организмов.

Биокосное вещество — вещество, которое создается одновременно живыми организмами и косными процессами, представляя динамически равновесные системы тех и других. Таковы почва, ил, кора выветривания и т. д. Организмы в них играют ведущую роль.

Вещество, находящееся в радиоактивном распаде.

Рассеянные атомы, непрерывно создающиеся из всякого рода земного вещества под влиянием космических излучений.

Вещество космического происхождения.

Слои биосферы

Аэробиосфера

Субстратом для жизни в атмосфере микроорганизмов (аэробионтов) служат водные капельки — атмосферная влага, источником энергии — солнечная энергия и аэрозоли. Примерно от верхушек деревьев до высоты наиболее частого расположения кучевых облаков простирается тропобиосфера (с тропобионтами; это пространство — более тонкий слой, чем тропосфера). Выше простирается слой крайне разреженной микробиоты — альтобиосфера (с альтобионтами). Выше простирается пространство, куда организмы проникают случайно и не часто и не размножаются — парабиосфера. Выше расположена апобиосфера.

Геобиосфера

Геобиосфера состоит из области жизни на поверхности суши — террабиосферы (с террабионтами), разделяемой на фитосферу (от поверхности земли до верхушек деревьев) и педосферу (почвы и подпочвы; иногда сюда включают всю кору выветривания) и жизнь в глубинах Земли — литобиосферу (с литобионтами, живущими в порах горных пород, главным образом в подземных водах). На больших высотах в горах, где уже невозможна жизнь высших растений, расположена высотная часть террабиосферы — эоловая зона (с эолобионтами).

Гидробиосфера

Гидробиосфера — весь глобальный слой воды (без подземных вод), населённый гидробионтами 

Свойства:

1. Биосфера - централизованная  система. Центральным звеном ее  выступают живые организмы (живое  вещество).

2. Биосфера - открытая система. Ее существование немыслимо без  поступления энергии из вне. Она  испытывает воздействие космических  сил, прежде всего солнечной активности.

3. Биосфера - саморегулирующаяся  система, для которой, как отмечал  Вернадский, характерна организованность. В настоящее время это свойство  называется гомеостазом, понимая  под ним способность возвращаться  в исходное состояние, гасить  возникающие возмущения включением  ряда механизмов.

4. Биосфера - система, характеризующаяся  большим разнообразием.

Разнообразие - важнейшее свойство всех экосистем. Биосфера как глобальная экосистема, характеризующаяся максимальным среди других систем разнообразием. Это разные среды жизни, входящие в состав биосферы (водная, почвенная, наземно-воздушная и т.д.), разнообразие природных зон, наличие различных геохимических областей и самое главное - большое число элементарных экосистем со свойственным им видовым разнообразием.

5. Важнейшее свойство  биосферы - наличие в ней механизмов, обеспечивающих круговорот вещества  и связанного с ним неисчерпаемость  отдельных химических элементов  и их соединений. Только благодаря  круговоротам и наличию неисчерпаемого  источника солнечной энергии  обеспечивается непрерывность процессов  в биосфере и её потенциальное  бессмертие.

14.Эволюция биосферы Земли.

Биосфера имеет долгую и во многом драматическую историю, тесно связанную с эволюцией Земли. Эволюцию Земли можно условно разделить на несколько фаз.

Первая фаза. 
Формирование ранней земной коры, атмосферы и гидросферы. Возникновение геологического круговорота веществ. Согласно самой распространенной среди астрономов и астрофизиков гипотезой, Вселенная возникла около 20 млрд. лет назад в результате Большого взрыва. Затем образовалась наша Галактика (8 млрд. лет назад). Первичная кора нашей планеты - Земли - образовалась примерно 4,6 млрд. лет назад. С тех пор на ее поверхности оседали метеориты и космическая пыль. Когда поверхность планеты остыла, водяной пар начал конденсироваться в атмосфере и выпадать первые дождями, растворяющие многочисленне 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.

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.