Шпаргалка по "Экологии"

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.

Третья фаза. 
Древняя биосфера. Эволюция прокариотической мира. 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 осадочных пород; у которых слои двухвалентного железа чередуются со слоями окисленного трехвалентного , подобно тому, как это сейчас наблюдается в «микробных матах» на побережьях многих субтропических морей. 
Первые живые организмы имели примитивную - прокариотическая - 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.  
С появлением автотрофов на планете замкнулся цикл биологического круговорота веществ, и на миллиарды лет отступила угроза энергетического и пищевого голода. Автотрофы, способные синтезировать органические вещества из неорганических, получили общее название - продуценты, а гетеротрофы, которые разлагают органические соединения до неорганических, - редуценты. Вместе возникла еще одна группа организмов, которые использовали готовые органические вещества, не разлагая их до минеральных, а трансформируя в другие органические вещества. Эту группу потребителей - трансформаторов готовой органики - называют консументами. Первыми консументами были бактерии, питались органикой погибших продуцентов (так называемый сапротрофных тип питания) или вели паразитический образ жизни внутри клеток продуцентов или консументов-сапротрофы.

Следовательно, живая, вещество (биота) - продуценты, консументы и редуценты - образовала цепь питания (трофическая цепь), который через неживую вещество - минеральные соединения - замкнулся в круг.

Появление фотосинтезирующих продуцентов, кроме всего прочего, имела одно важное следствие - на Земле сформировалась кислородная атмосфера, которая определила дальнейшие этапы эволюции планеты и биосферы. 
Почти все первичные прокариотическая организмы были анаэробами. 

 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 (ядро, митохондрии, эндоплазматическая сеть, комплекс Гольджи, лизосомы, хлоропласты и др.), 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.

С выходом живого вещества на сушу ускорились процессы выветривания горных пород. С тех пор не только колебания температуры, дожди и ветры разрушали горные массивы, но и огромная армия растений, бактерий, грибов и лишайников измельчали, разрыхляли, растворяла минералы 

Сегодня человеку известно более 1,7 млн. видов, существующих сейчас на нашей планете: около 30 тыс. видов прокариот, 450 тыс. видов растений, 100 тыс. видов грибов и 1 млн. 200 тыс. видов животных (из них более 1 млн. видов - насекомые). Однако даже по очень осторожным оценкам, это составляет менее 10% числа видов, которые действительно живут вместе с нами на Земле. Доля нашего вида - homo сапиенз - в общем генофонде планеты не превышает 0,00006%. 
Функционирования биосферы.

Долгий путь жизни на Земле - это урок для всех. И уже когда человек считает себя любимым ребенком Природы, он должен знать этот урок и помнить, что древние существа, которые не смогли приспособиться и не соответствовали меняющимся факторам окружающей среды, заполняют сейчас своими скелетами палеонтологические музеи. (Т. Николов, болгарский палеонтолог, эколог).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15. Антропогенные  воздействия на биосферу и  последствия 

Антропогенные загрязнения делят на биологические, механические, химические, физические. Можно выделить еще одно специфическое для строительства загрязнение – визуальное или эстетическое, заключающееся в неблагоприятном изменении ландшафта путем строительства чуждых природным обpазованиям зданий и сооpужений, пpоизводящих негативное впечатление, ухудшающих истоpически сложившийся вид ландшафта, т. е. наносящий эстетический вред. Появилось даже самостоятельное направление изучения этого вида «загрязнения»- видеоэкология  
Физическое загрязнение может быть тепловым – вследствие повышения темпеpатуpы из-за потеpь тепла в пpомышленности, в жилых домах, теплотpассах и т. д.; шумовым – из-за пpевышения интенсивности шума вследствие pаботы пpедпpиятий, движения тpанспоpта и дp.; световым – вследствие пpевышения освещенности из-за искусственных источников света; электpомагнитным – из-за действия pадио, телевидения, пpомышленных установок, линий электpопеpедачи; pадиоактивным – из-за пpевышения естественного уpовня (фона) содеpжания pадиоактивных веществ. 
 
Химическое загрязнение может быть вызвано внесением каких-либо новых химических соединений или повышением концентрации присутствующего в природной сpеде химического вещества. Многие из химических веществ активны и могут взаимодействовать с молекулами веществ, входящих в состав живого организма, или активно окисляться на воздухе, при этом они становятся ядовитыми по отношению к живым организмам. 
 
Механическое загрязнение, вызываемое веществами, не оказывающими на среду физического или химического действия, характерно для строительства.  
 
Биологическое, а также микробиологическое загpязнения пpоисходят пpи поступлении в окpужающую сpеду биологических отходов или в pезультате быстpого pазмножения микpооpганизмов на антpопогенных субстpатах или средах, измененных в ходе хозяйственной деятельности человека.  
 
Все виды загрязнений, проникаемых в воздух, почву, воду, поступают в живые организмы, снижая продуктивность или уничножая экосистемы. В предложена следующая классификация загрязнений: ингредиентное (внесение веществ, качественно или количественно чуждых природе); параметрическое (изменение качественных параметров среды); биоценотическое (воздействие на состав и структуру популяций живых организмов); стациально-деструкционное (изменение ландшафтов и экосистем в процессе природопользования), а также визуальное (эстетическое) загрязнение,  
 
Из всех видов антропогенных воздействий именно загрязнения являются наиболее существенным фактором, разрушающим приpоду, приводящим к необратимому изменению отдельных экосистем и биосферы в целом. Большой вред наносит также техническое пpеобpазование и pазpушение пpиpодных систем в пpоцессе стpоительства гоpодов, доpог, пpомышленных пpедпpиятий, беpегоукpепления, пpи добыче полезных ископаемых и т. д. Hапpимеp, застpойка и асфальтиpование всех больших площадей повеpхности земли, сопоставимое в настоящее вpемя с площадью повеpхности земного шаpа, не только исключает из естественного обоpота опpеделенную часть земли, но и изменяет pежим гpунтовых вод, испаpение и т. д., что в итоге разрывает сложившиеся связи в системе биогеоценоза. Однако никто еще не считал, какая часть поверхности земного шара может быть закрыта непроницаемой оболочкой, чтобы биосфере был нанесен непоправимый ущерб. 

Последствия загрязнения атмосферы

Появление в атмосфеpе вpедных пpимесей может пpиводить к pазличным глобальным пpоцессам: 
1. вымывание из атмосферы кислот – «кислотные дожди»; 
2. уменьшение содержания стратосферного озона, появление «озоновых дыр»; 
3. потепление климата, вызванное накоплением в атмосфеpе газов, поглощающих инфракрасное излучение и препятствующих его рассеиванию, – «парниковый» эффект; 
4. смог в городах и т. д. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16. Биогенный круговорот основных элементов в биосфере

К числу наиболее важных и распространенных биогенных элементов относятся кислород, углерод, азот и фосфор.[ ...]

Вывод части углерода из естественного круговорота экосистемы и «резервирование» в виде ископаемых запасов органического вещества в недрах Земли является важной особенностью рассматриваемого процесса. В далекие геологические эпохи значительная часть фотосинтезируемого органического вещества не использовалась ни консументами, ни редуцентами, а накапливалась в виде детрита. Позже слои детрита были погребены под слоями различных минеральных осадков, где под действием высоких температур и давления за миллионы лет превратились в нефть, уголь и природный газ (в зависимости от исходного материала, продолжительности и условий пребывания в земле). Подобные процессы протекают и в настоящее время, но значительно менее интенсивно. Их результат — образование торфа.[ ...]

В водных экосистемах прерывание круговорота углерода связано с включением С02 в состав известняков, мела, кораллов в виде СаСОд. При этом углерод исключается из круговорота на целые геологические эпохи.[ ...]

Из всех макроэлементов (элементов, необходимых для всего живого в больших количествах) фосфор — один из самых редких в доступных резервуарах на поверхности Земли. В природе он содержится в различных природных минералах (прежде всего в ряде горных пород) в виде неорганического фос-фат-иона (Р03 ). Фосфаты растворимы в воде, но не летучи. При разрушении горных пород или выщелачивании атмосферными осадками соединения фосфора растворяются. Далее из водного раствора Р03 поглощается растениями и включается в состав их органических соединений, выступая в дальнейшем в форме «органического фосфата».[ ...]

По пищевым цепям фосфор последовательно переходит от растений к организмам всех трофических уровней, и аналогично углероду в каждом из организмов велика вероятность окисления при клеточном дыхании фосфорсодержащего соединения с целью получения необходимой для жизнедеятельности энергии. Если это происходит, то фосфат в составе мочи или ее аналога выводится из организма в окружающую среду, где может снова быть поглощен растениями и вновь запущен в круговорот (рис. 6.5).[ ...]

Попадая со сточными водами в водоемы, фосфат насыщает, а порой перенасыщает их экологические системы. Обратно на сушу фосфор в естественных условиях возвращается практически только с пометом и после гибели рыбоядных птиц. Абсолютное большинство фосфатов образует донные отложения, и круговорот вступает в свою самую замедленную фазу. Лишь геологические процессы, протекающие миллионы лет, реально могут поднять океанические отложения фосфатов, после чего возможно повторное включение фосфора в описанный круговорот.[ ...]

Фосфор и другие минеральные биогены циркулируют в пределах экосистемы лишь тогда, когда содержащие их «отходы» жизнедеятельности откладываются в местах поглощения соответствующего элемента. В естественных экосистемах преимущественно так и происходит. Однако вмешательство человека, заключающееся в сборе урожая, содержащего извлеченные из почвы биогены, и перемещение его на большие расстояния к местам потребления нарушает круговорот. Отходы жизнедеятельности человека попадают преимущественно в водоемы. Изъятие фосфора из почв полей в современном сельском хозяйстве компенсируется внесением минеральных фосфорных удобрений, получаемых из природных апатитов, главным месторождением которых в нашей стране является Хибинское (Кольский полуостров). Всего в мире ежегодно добывают 1—2 млн т фосфорсодержащих пород.[ ...]

В результате возникают многообразные отрицательные последствия, разрушающие природные экосистемы, ведущие, в частности, к эвтрофикации водоемов (см. разд. 6.4.2.4).[ ...]

Таким образом, все естественные экосистемы полностью зависят от азотфиксирующих микроорганизмов (рис. 6.6). Важную роль в наземных экосистемах играют бобовые растения. Это семейство включает в себя огромное число представителей клевера, от обычного для лугов и степей до тропических деревьев и кустарников пустыни. Каждая крупная наземная экосистема имеет характерные для нее виды бобовых. Бобовые обычно первыми заселяют территорию после пожара.[ ...]

В водных экосистемах круговорот азота происходит аналогичным образом, причем в роли основных азотфиксаторов выступают синезеленые водоросли.[ ...]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

17.  Характеристика биотов экваториального и субэкваториального поясов

2. Экваториальный  пояс. Экваториальный пояс простирается по обе стороны вдоль экватора. Климатические условия не различаются по сезонам, температура распределяется равномерно в течение всего года.  
И летом, и зимой температура высокая - от +25°С до +30°С. Осадки распределяются в течение года равномерно (2000-3000 мм в год, в горах до 10000 мм). Ежедневно и обычно после полудня идут ливневые дожди. Большое количество тепла и влаги способствует бурному росту растений и обитанию различных животных. Большую часть пояса занимает зона экваториальных (тропических), постоянно-влажных вечнозеленых лесов (рис. 83). Лес состоит из разнообразных густорастущих вечнозеленых растений. На 1 га земли растут сотни видов деревьев. Самые высокие деревья вытягиваются до 50-60 метров. Они вырастают высоко и, благодаря солнечному свету, разветвляются лишь их верхушки. А другие части деревьев - стволы, ветки, листья - остаются в густой темноте. Ниже деревья составляют еще 5-6 ярусов.  
Просвет между стволами деревьев занимают ползучие растения - лианы. Длина некоторых из них - толщиной с человеческую руку - достигает 300 м. Стволы деревьев и ветви облеплены эпифитами (по-гречески эпи - на, над, фит — растение). Они получают питание из воздуха или питаются соком деревьев. Ниже солнечные лучи не проникают, поэтому там очень мало кустарников, а травянистых растений почти нет. В экваториальных постоянно-влажных лесах растут различные пальмы, железное дерево с твердой древесиной, хлебное дерево, шоколадное дерево. Животные так же, как и растения распространяются по высотным ярусам. На деревьях обитает множество насекомых, древесных лягушек, змей и птиц, а также многочисленных видов обезьян. В экваториальных лесах Азии и Африки сохранились слоны, носороги. Из хищников имеются тигры, леопарды, пантеры, ягуары. (рис. 84). Вдоль реки Конго в Африке обитает самая крупная, двухметрового роста обезьяна - горилла, в пойме реки Амазонки в Южной Америке встречается самая крупная в мире змея длиной до 10 метров - анаконда. В водах обитают крокодилы, бегемот. Попавшие на поверхность земли остатки погибших растений и останки животных в экваториальном поясе перерабатываются червями, муравьями и микроорганизмами. Так как перегной не успевает накапливаться, размывается, то почва здесь неплодородна. Корни растений врастают в почву лишь для того, чтобы укрепиться. 

Субэкваториальный пояс. Там, где экваториальный воздух сменяет тропический, различают 2 сезона - сезон дождливого лета и сезон сухой теплой зимы. В тех районах пояса, где сухое время года длится 2-3 месяца, растут переменно- влажные леса. В этих лесах по сравнению с постоянно-влажными экваториальными лесами деревья ниже и растут не так густо. В связи с этим внизу произрастают кустарники и травы. Для уменьшения испарения некоторые виды деревьев сбрасывают листья в засушливый сезон.  
В местах, где сухой период длится 5-6 месяцев, распространены саванны. Саванной называют области, покрытые травянистой растительностью, и с редко встречающимися деревьями и кустарниками (рис. 85). В начале дождливого лета саванна покрывается густой растительностью. В это время вокруг все утопает в зелени, и деревья, и кустарники, и трава в зеленом цвете. С наступлением сухой зимы, после 2-3 месяцев саванна меняется до неузнаваемости. Растения высыхают, окрашиваются в коричневый цвет. В этот период обычно бывает много пожаров. Растительность саванны приспособлена к длительной засухе. Листья травянистых растений жесткие, тонкие. И растут они так высоко, что в некоторых местах не видно даже всадника. Деревья невысокие, толстые, способные хранить в себе влагу (баобаб (рис. 86), бутылочное дерево и др.). Густорастущие растения удобны для существования различных животных.

Особенно богаты животными саванны Африки. Здесь обитают антилопы, зебры, жирафы, слоны

На травоядных охотятся хищники: львы, леопарды, гепарды. Останками травоядных питаются гиены.  
Красные почвы переменно-влажных лесов и саванн плодородны, поэтому широко используются для земледелия. В настоящее время площади саванн сократились.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

18.

Тропи́ческий по́яс — географический пояс Земли в Северном и Южном полушариях, в основном от 20 до 30° с.ш. и ю.ш. соответственно. Средние температуры зимой не ниже 14 °C, летом в среднем 30-35 °С. В засушливых местах расположены пустыни и полупустыни, в более увлажненных местах — саванны и листопадные леса. Преобладают пассаты, хорошо выражены сезонные изменения температуры воздуха, в особенности, на материках. В тропиках осадков выпадает очень мало: 50-150 мм/год.Исключением являются лишь побережья материков, на которые влага приносится с океана.В зимний период в Африке господствует циклоническая деятельность и выпадают осадки. Летом почти не выпадают

Субтропические пояса — природные географические пояса в северном и южном полушариях, граничащие сумеренными и тропическими поясами и находящимися между 30-40°с.ш. и ю.ш.Формируются под воздействием тропических воздушных масс летом и умеренных зимой. В западных частях материков лето сухое,жаркое,средняя температура самого тёплого месяца +30°С,а зима влажная и тёплая, но возможны кратковременные понижения температур. В значительной степени соответствует субтропической климатической зоне, распространенной от южной Европы до восточной Азии. На юге Европы климат субтропический средиземноморского типа. Летом с наступлением тропических масс устанавливается жаркая и сухая погода. Влажность воздуха уменьшается с продвижением на восток, и в центральной части пояса климат уже субтропический континентальный. Осадков мало. Зимой на тихоокеанское побережье с внутренних районов материка приходят холодный континентальный сухой воздух.