Продуценты - автотрофные организмы, производящие органические вещества из неорганических составляющих. Продуценты служат первым звеном пищевой цепи и экологической пирамиды

Консументы - организмы, потребляющие готовые органические вещества, создаваемые продуцентами, но в ходе потребления не доводящие разложение органических веществ до простых минеральных составляющих.

К консументам относятся все животные, часть микроорганизмов, паразитические и насекомоядные растения. В экосистемах консументы играют роль управляющего звена. Различают консументы первого, второго и других порядков.

Редуценты - гетеротрофные организмы, превращающие в ходе жизнедеятельности органические остатки в неорганические вещества. Типичными редуцентами являются бактерии и грибы. Редуценты - заключительное звено в пищевой цепи в экологической пирамиде.

10 вопрос:
1. Функции отдельных царств живой природы в биосфере.

Все живые организмы планеты, в зависимости от той функции, которую они выполняют в биосфере, подразделяются на пять больших групп, 4 царства живых организмов (бактерии, грибы, растения, животные и надцарство - вирусыа (вирусы потребляют производимые бактериями органические соединения, чем способствуют их разрушению и, соответственно, переходу их вещества вновь в неорганическое состояние).

Бактерии выполняют 2 основные роли: размножение отмерших организмов, возвращение исходных элементов в окружающую среду и непрерывное вовлечение в круговорот новых порций минеральных веществ. Биосферная функция бактерий состоит в том, что они находятся на переднем крае взаимодействия живого вещества с неорганическим веществом планеты. Именно бактерии вовлекают девственную неорганику в биохимический процесс. Они обитают выше всех и ниже всех, при самых высоких и самых низких температурах. Первыми заселяют вулканические лавы и пепелища костров, омертвевшие водоёмы и упавшие на землю метеориты. Бактерии единственные способны поглощать находящийся в свободном состоянии атмосферный азот и приводить его в связанное состояние. Все другие царства живых организмов получают доступ к азоту только благодаря посредствующей деятельности бактерий. В этом и состоит их биосферная функция, они синтезируют первичные органические соединения из элементов, извлекаемых из неорганической среды.

Растения почти все являются фотоавтотрофами. А это значит, что они, используя энергию солнечного света, синтезируют органические соединения непосредственно из неорганических ингредиентов, извлекаемых ими из почвы, воды и воздуха, служат для поглощения углекислого газа и выделения кислорода в ходе фотосинтеза, так же некоторые растения насыщают почву азотом. Биосферная функция растений заключается в том, что они производят основную массу органики на планете. Вес растительных организмов составляет более 99% от веса всей биосферы. Именно растительные организмы создают ту первичную продукцию экосистем, благодаря которой существуют царства грибов и животных.

Грибы служат для разрушения органического вещества. Биосферная функция грибов противоположна функции растений. Грибы являются сапротрофами. Они не способны самостоятельно синтезировать органические соединения. Их биосферная функция состоит в том, что они разлагают ткани растений и животных до первичных органических соединений и тем самым подготавливают их к реутилизации живыми организмами. В этом процессе им помогают также бактерии, но ведущая роль здесь принадлежит всё же грибам.

Животные в биосфере для того, что бы выполнять функцию регулятора, то есть равномерного распространения органических веществ в биосфере. Функция животных в биосфере состоит в том, что они поддерживают осуществляемый ею биохимический круговорот вещества в состоянии динамического равновесия. Потребляя растительную органику, они стабилизируют производство её массы. Затем предается энергия в виде органических веществ по цепям питания.

Широко рассеивая отходы своего пищеварения, животные тем самым предотвращают перепроизводство растительной органики в местах её произрастания. Многоклеточные животные единственные в биосфере способны перемещать репродуктивное вещество грибов и растений против направления стока воды. Если бы они вдруг исчезли из биосферы, то растительная жизнь могла бы развиваться только в непосредственной близости от водоёмов. Транспортируя "чужое" репродуктивное вещество – пыльцу, споры, семена, животные обеспечивают богатство видов живых организмов, образующих местные и континентальные экосистемы.

Животные помогают растениям и грибам осуществлять половой способ размножения. Более 80% цветковых растений не умеют самоопыляться. В этом они полагаются на услуги насекомых. Способность отдельных видов морских животных (моллюсков) концентрировать в своём наружном скелете определённые химические элементы обусловливает их незаменимую роль в деле стабилизации уровня содержания минеральных соединений (солей) в водах озёр, рек, морей и мирового океана в целом.

Царство животных – это, следовательно, та часть живого вещества, которая специализирована на регулировании всего осуществляемого биосферой биохимического процесса в целом. Все другие царства биосферы либо создают, либо разрушают живое вещество. Животные же призваны поддерживать весь этот процесс в состоянии равновесия.

Такова функция четырёх царств живых организмов биосферы. Бактерии и вирусы вовлекают неорганическое вещество в органический процесс и продуктами своей жизнедеятельности подготавливают необходимый субстрат для произрастания растений. Растения производят основную массу живого вещества (продуценты). Грибы разлагают отмирающую органику и возвращают её в неорганическое состояние (редуценты). Тем самым они замыкают начатый прокариотами биохимический круговорот вещества в биосфере. Животные – потребители органического вещества, перерабатывающие его в новые формы (консументы).

12 вопрос:
1. Экологические пирамиды. § 17 (билет 11)

Экологическая пирамида – графическое изображение соотношения между продуцентами и консументами разных порядков, выраженное в единицах биомассы (пирамида биомасс), числа особей (пирамида чисел) или заключенной в массе живого вещества энергии (пирамида энергии).

Биомасса организмов разных трофических уровней неодинакова. Энергия не может циркулировать в пре­делах экосистемы. Поток энергии (передача энергии), зак­люченной в пище, в экосистеме осуществляется однонаправлено от автотрофов к гетеротрофам.

При передаче энергии с одного трофического уровня на другой большая часть энергии рассеивается в виде тепла, и только 5-10 % от первоначального количества переда­ется по пищевой цепи. Поэтому пищевые цепи можно пред­ставить в виде экологической пирамиды.

Соотношение биомасс организмов разных трофических уровней изображают графически в виде пирамид биомассы.

Наземная экосистема. Водная экосистема.

Биомассу организмов каждого трофического уровня представляют в виде прямоугольника, длина или площадь которого пропорциональны количеству биомассы.

В наземных экосистемах с повышением трофического уровня запас биомассы уменьшается, а в морских – увеличивается. Основной продуцент в этих экосистемах – фитопланктон.

Кроме пирамид биомассы, стоят пирамиды численности. Строят так же пирамиды энергии, которые отражают её переход с одного трофического уровня на другой.

Различают три основных типа экологических пирамид. Пирамида чисел отражает уменьше­ние численности организмов от продуцентов к консументам. Пирамида биомасс показывает изменение биомасс на каждом следующем трофическом уровне: для наземных экосистем пирамида биомасс сужается кверху, для экосис­темы океана — имеет перевернутый характер, что связано с быстрым потреблением фитопланктона консументами. Пирамида энергии (продукции) имеет универсальный ха­рактер и отражает уменьшение количества энергии, со­держащейся в продукции, создаваемой на каждом следую­щем трофическом уровне.

13 вопрос:
Популяция в экосистеме: состав, численность, плотность.

Популяция- это самовоспроизводящаяся совокупность особей одного вида в той или иной степени изолированных от особей того же вида. Экосистемы состоят из популяций различных видов. Особенность популяции внутри вида яв. различия условий обитания. На уровне популяций происходят основные адаптации, естественный отбор и эволюционные процессы.

Структура популяций:различают половую, возрастную, территориальную и другие виды структуры. Жизнеспособной считается популяция в которой все возраста представлены относительно равномерно. Такие популяции назыв. нормальными. Если в популяции преобладают старческие особи, то такие популяции считаются регрессивными, или вымирающими.

Численность— число особей в популяции. Численность популяции может значительно изменяться во времени. Она зависит от биотического потенциала вида и внешних усло­вий.

Плотность — число особей или биомасса популяции, приходящаяся на единицу площади или объема.

Рождаемость — число новых особей, появившихся за единицу времени в результате размножения. Различают максимальную рождаемость (максимальную реализацию возможности рождения при отсутствии лимитирующих факторов среды) и фактическую рождаемость (реальную реализацию возможности рождения).

Смертность - число особей, погибших за единицу вре­мени. Различают минимальную смертность (минимально возможную величину смертности) и фактическую смерт­ность (реальную величину смертности).

Скорость роста популяции - изменение ее численнос­ти в единицу времени. Скорость роста популяции может быть положительной, нулевой и отрицательной. Она зави­сит от рождаемости, смертности и миграции (иммиграции и эмиграции). Скорость роста может быть выражена в виде кривой роста популяции.

Выживаемость — число особей (в процентах), сохра­нившихся в популяции за определенный промежуток вре­мени. Выживаемость зависит от ряда причин: возрастного и полового состава популяции, действия тех или иных факторов среды и др. Выживаемость можно выразить в виде кривой выживаемости.

Стратегии популяций, r-популяции (r-стратеги) — популяции из быстро размножающихся, но менее конку­рентоспособных особей. Имеют J-образную кривую роста численности, не зависящую от плотности популяции. Та­кие популяции быстро расселяются, но они малоустойчи­вы. К ним относятся бактерии, тли, однолетние растения и др.

К-популяции (К-стпратеш) — популяции из медленно размножающихся, но более конкурентоспособных особей. Имеют S-образную кривую роста численности, зависящую от плотности популяции. Такие популяции населяют ста­бильные местообитания. К ним относятся человек, кон­дор, деревья и др,.

14 вопрос:
. Экологические факторы: классификация, лимитирующие факторы.

К условиям существования или условиям среды относятся не­обходимые организму факторы, без которых его существование не­возможно. Наиболее общая классификация экологических факторов среды делит их на биотические, абиотические 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.), орографические (рельеф местности), эдафические или почвенно-грунтовые (плот­ность, структура, рН, гранулометрический состав, хими­ческий состав и др.), гидрологические (вода, течение, со­леность, давление и др.). Иначе абиотические факторы делят на физические, химические и эдафические.

Биотические факторы — воздействие живых организ­мов друг на друга (взаимодействие между особями в попу­ляциях и между популяциями в сообществах). При этом взаимоотношения могут быть внутривидовыми (взаимо­действия между особями одного вида) и межвидовыми (меж­ду особями разных видов). По типу взаимодействия раз­личают протокооперацию (симбиоз), мутуализм, коммен­сализм, внутривидовую и межвидовую конкуренции, па­разитизм, хищничество, аменсализм, нейтрализм. В зави­симости от воздействующего организма биотические фак­торы делят на фитогенные (влияние растений), зоогенные (животных) и микробогенные (микроорганизмов).

Антропогенные факторы — деятельность человека, приводящая либо к прямому воздействию на живые орга­низмы, либо к изменению среды их обитания. При ,зтом различается воздействие человека как биологического .орга­низма и его хозяйственная деятельность (техногенные факторы).

Экологические факторы могут оказывать на организм прямое (например, прямое воздействие температуры на течение физиологических процессов) действие и косвенное или опосредованным (прямое угнетающее воздействие ультрафиолетового облучения на развитие растений является косвенным воздействием на животных, питающихся этими растениями). Результат воздействия любого фактора зависит прежде всего от его интенсивности (рис. 1.1).

Рис. 1.1. Зависимость результата действия экологического фактора от его интенсивности

Важное значение имеют лимитирующие факторы среды, т.е. факторы, значения которых приближаются к пределу способности организма переносить их влияние (или обеспечивать свое нор­мальное развитие и размножение). Так, лимитирующим веществом будет не то вещество, которого больше всего требуется для рос­та и развития организма, а те вещества, доступные количества которых наиболее близки к необходимому минимуму (закон миниму­ма Либиха).

К основным лимитирующим факторам относятся свет, темпера­тура (жизнь возможна в диапазоне температур от -200 до +100°С), вода, кислород (лимитирующим факторам О₂ становится в водной среде), такие биогенные элементы как азот и фосфор (их соотно­шение в биосфере составляет 16:1), рН среды, микроэлементы (магний, кобальт, железо, марганец, цинк, бор, хлор, ванадий и молибден). Для фотосинтеза необходимы марганец, железо, хлор, цинк и ванадий, а для азотистого обмена - марганец, бор, ко­бальт и хлор.

Сложнее всего решается вопрос с определением биотических лимитирующих факторов. Масштабы их взаимовлияния трудно прог­нозировать. О сложности проблемы говорит следующий факт. Если взять только 2 популяции различных видов, то между ними может возникнуть 9 только основных форм взаимодействия: 1) нейтра­лизм, в котором взаимовлияние отсутствует; 2) конкуренция с взаимоподавлением популяцией; 3) конкуренция из-за ресурсов; 4) аменсализм (неблагоприятный для одной популяции и безраз­личный для другой); 5) коменсализм (благоприятный для одной популяции и безразличный для другой); 5) мутуализм, благопри­ятный для обоих популяций; 7) паразитизм; 8) хищничество; 9) протокооперация, т.е. образование совместных гнездований у птиц или колоний у грызунов,

Экологические факторы оказывают на живые организ­мы различные воздействия: ограничивающее (делает не­возможным существование в данных условиях), раздра­жительное (вызывает биохимические и физиологические адаптации), модификационное (вызывает морфологичес­кие и анатомические изменения организмов), сигнальное (информирует об изменениях других факторов среды).

15 вопрос:

. Изменения экосистемы во времени. Экологические сукцессии §19

Любая экосистема, приспосабливаясь к изменениям внешней среды, находится в состоянии динамики. Самый простой тип динамики - суточный. Это изменения в поведении животных. Одни из них более активны днем, другие – в сумерки, третьи- ночью. Периодически повторяющуюся динамику назыв. циклическими изменениями, а направленную динамику назыв. поступательной. Для поступательной динамики характерным яв. либо внедрение в экосистемы новых видов, либо смена одних видов другими. В конечном счете происходят смены биоценозов и экосистем в целом. Этот процесс назыв. сукцессией. Бывают первичные и вторичные сукцессии. Под первичной понимают сукцессии, развитие которой начинается на изначально безжизненном субстрате. Можно выделить последовательные стадии сукцессии, под которыми понимается смена одних экосистем другими, а сукцессионные ряды заканчиваются относительно мало изменяющимися экосистемами. Их назыв. климаксными, коренными или узловыми. Специфические закономерности сукцессии заключаются в том, что каждый из них присущ тот набор видов, которые характерны для данного региона, наиболее приспособлены к той или иной стадии развития сукцессионного ряда. Причины сукцессии: сукцессионные смены связывают с тем, что существующая экосистема создает неблагоприятные условия для наполняющих ее организмов. Также причиной яв. человек. Им было разрушено много коренных (лесов, елей) экосистем. Вторичные сукцессии- начинаются обычно не с нулевых значений, а возникают на месте нарушенных или разрушенных экосистем. Различаю также автотрофные и гетеротрофные сукцессии. К гетеротрофным сукцессиям относятся те, которые протекают в субстратах, где отсутствуют живые растения, а участвуют лишь животные. Общая динамика развития сукцессии. 1) Появление первых живых организмов. 2) Увеличение видового состава 3) Изменение среды обитания 4) Образование почв и микроклимата 5)Увеличение трофических цепей и их усложнение.

6) Уменьшение коли-во экологических ниш. 7)увеличение продуктивности.

16 вопрос:
Воздушная среда и способы ее защиты от загрязнения. § 35

Важнейшее проявление экологической проблемы загрязнение окружающей среды, истощение горючих и минеральных ресурсов отражается на состоянии биосферы, на здоровье людей, а также на социальных, политических и экономических процессах. По характеристике различают локальные, региональные, глобальные проявления экологических проблем. Возникновение экологических проблем неизбежно для общества, которое развивается в ограниченном пространстве и в условиях ограниченного запаса ресурсов. В настоящее время решение глобальных экологических проблем возможно только на международном уровне, поэтому государства объединяют свои усилия.

Атмосфера- состоит из воздуха, химических примесей и паров воды. От соотношения отдельных компонентов в атмосфере во многом зависит ее влияние на радиационный, тепловой и водные режимы, способность к самоочищению. Газовый состав атмосферы, содержащиеся в ней пары воды и др. обусловливают степень проникновения солнечной радиации на поверхность Земли и удержание тепла в околоземном пространстве.

Значение атмосферы (с.226)

- Защищает Землю от космических влияний, от метеоритов, экранирует космическое и ультрафиолетовое излучение.

- Поддерживает тепловой режим.

- Содержит кислород для дыхания (окислительных процессов)

- Содержит углекислый газ, необходимый для питания растений.

- Подвижность обеспечивает пассивный полет для микроорганизмов, спор растений и грибов, полеты животных и т.д..

Важнейшими свойствами атмосферы является ее способность к быстрому перемешиванию и перемещению на большое расстояние, а также связь с другими сферами и особенно океаном. Человек оказывает воздействие на различные параметры и свой-ва атмосферы, ее хим. состав, тепловой режим, перемещение, электромагнитность. В результате деятельности человека в атмосферу попадают сотни в-в, которые становятся загрязнителями либо то, что они чуждые для атмосферы. Воздействия на атмосферу стали заметны, когда стали вырубать леса, выжигать леса, делать распашку земель, осушать, орошение, строительство городов, промышленных объектов. По объему выброса химических в-в в атмосферу 1-е место занимает двуокись углерода. Это в-во способно накапливаться в атмосфере и долгоживущее. Выброс серы. Это бесцветный газ с резким запахом. Он вызывает раздражение дыхательных путей. Выбрасывается сероводород с запахом тухлых яиц. В природе этот газ встречается в водоемах. Сероуглерод. В организм он поступает через дыхание с и пищей. Вызывает нарушения ЦНС, обладает наркотическим действием. Сернистый газ поступает в атмосферу при переработке железных, медных руд. Сжигается органическое топливо.