Понятие биосферы. Общие представления о биосфере.
ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра образовательных дисциплин
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
По дисциплине
«Экология»
Выполнил: ст-т группы ЭСз-10 Смалюк Анна Николаевна
Иркутск 2012г.
Оглавление
1. Понятие о биосфере. Общие представления о биосфере.
2. Закон толерантности.
3. Биологическое загрязнение окружающей среды.
4. Антропогенное воздействие на биосферу.
5. Список используемой литературы
6. Задача 1.
7. Задача 2.
8. Задача 3.
9. 3адача 4
Понятие биосферы. Общие представления о биосфере.
Биосфера, согласно учению академика В.И. Вернадского, представляет собой наружную оболочку Земли, включающую все живое вещество и область его распространения (среду обитания). Верхняя граница биосферы — защитный озоновый слой в атмосфере на высоте 20—25 км, выше которого жизнь невозможна ввиду воздействия ультрафиолетового излучения. Нижней границей биосферы являются: литосфера до глубины 3—5 км и гидросфера до глубины 11—12 км (рис. 1).
Рис 1. Строение биосферы (по В.И. Вернадскому)
Компоненты биосферы: атмосфера, гидросфера, литосфера — выполняют важнейшие функции по обеспечению жизни на Земле.
Биосфера возникла около 4,5 млрд лет назад и прошла несколько этапов эволюционного развития: от первоначального круговорота органического вещества к биологическому круговороту — непрерывному обмену веществом и энергией между живыми организмами и окружающей средой в течение всей жизни организмов и после их смерти.
Важнейшими компонентами биосферы являются:
• живое вещество (растения, животные, микроорганизмы);
• биогенное вещество органического происхождения (уголь, торф, почвенный гумус, нефть, мел, известняк и др.);
• косное вещество (горные породы неорганического происхождения);
• биокосное вещество (продукты распада и переработки горных пород живыми организмами).
Важным во взаимоотношениях организмов является пищевой — трофический фактор (от греч. trophe— пища). Первичное органическое вещество создают зеленые растения {продуценты — производители), используя солнечную энергию. Они потребляют углекислый газ, воду, соли и выделяют кислород.
Потребителей (консументов) можно разделит на два порядка:
I — организмы, питающиеся растительной пищей;
II — организмы, питающиеся животной пищей.
Редуценты (восстановители) — организмы, питающиеся разлагающимися организмами, бактерии и грибы. Здесь особенно велика роль микроорганизмов, до конца разрушающих органические остатки и превращающих их в конечные продукты (минеральные соли, углекислый газ, воду, простейшие органические вещества), поступающие в почву и вновь потребляемые растениями.
Способность живых организмов адаптироваться к факторам среды характеризуется экологической валентностью, или пластичностью.
Живые организмы находятся в постоянном взаимодействии с окружающей средой, состоящей из множества меняющихся во времени и пространстве явлений, условий, элементов, называемых экологическими факторами среды. Это любые условия окружающей среды, оказывающие длительное или кратковременное влияние на живые организмы, реагирующие на эти влияния приспособительными реакциями. Они делятся на абиотические (факторы неживой природы) и биотические (факторы живой природы). Принятый сегодня вариант классификации экологических факторов среды представлен в табл. 1.
Таблица 1.
Классификация экологических факторов среды
| Абиотические | Биотические |
| Климатические: свет, температура, влага, движение воздуха, давление | Фитогенные: растительные организмы |
| Эдафогенные («эдафос» — почва): механический состав, влагоемкость, воздухопроницаемость, плотность | Зоогенные: животные |
| Орографические: рельеф, высота над уровнем моря, экспозиция склона | Микробиогенные: вирусы, простейшие, бактерии, риккетсии |
| Химические: газовый состав воздуха, солевой состав воды, концентрация, кислотность и состав почвенных растворов | Антропогенные: деятельность человека (в том числе строительная) |
Биотические экологические факторы определяют взаимоотношения организмов. Указанные факторы в этом случае называют трофическими, т.е. пищевыми.
Экологические факторы под действием вновь полученных химических веществ, которых нет в природе, и техногенных компонентов, созданных человеком, сильно изменены. Появляются вещества-загрязнители, что приводит к нарушению сапрофитного (поддерживающего равновесие в экосистеме) взаимодействия в природной среде. Это часто сопровождается гибелью животных, растений, приводит к нарушению функций, гибели всего живого и опустыниванию земли. Преобладающими видами в микробиоте становятся патогенные микроорганизмы, которые можно отнести к биологическим загрязнителям. Негативно изменяется состав атмосферы, повышается агрессивность подземных и грунтовых вод. На планете наблюдаются потепление, нарушение озонового слоя, учащаются кислотные дожди.
Все перечисленные факторы оказывают влияние не только на живые организмы (в том числе и человека), но и на памятники, и неучет даже одного из них может сказаться на качестве реставрации и даже привести к гибели памятника.
2. Закон толерантности.
Закон толерантности (от лат. толерантиа — терпение) Шелфорда — принцип экологии, согласно которому лимитирующим фактором, определяющим процветание организма, может быть как минимум, так и максимум экологического влияния; диапазон между крайними значениями и определяет степень выносливости, толерантности организма к данному фактору. Этот закон в 1913 году сформулировал американский эколог Виктор Эрнест Шелфорд (1877—1968). Логика закона очевидна: любой организм, в том числе и человек, одинаково некомфортно чувствует себя, например, при крайне низких или крайне высоких температурных границах.
Для успешного применения этого закона следует учитывать ряд вспомогательных принципов.
Организмы могут иметь широкий диапазон толерантности в отношении одного фактора и узкий диапазон в отношении другого фактора.
Организмы с широкими пределами толерантности практически ко всем факторам обычно наиболее широко распространены и образуют экотипы, отличающиеся по положению зоны оптимума в пределах толерантности.
Если условия по одному экологическому фактору не оптимальны для организма, то может сузиться и диапазон толерантности к другим экологическим факторам. Например, при лимитирующем содержании азота в почве снижается засухоустойчивость у злаков.
В природе организмы очень часто оказываются в условиях, не соответствующих оптимальному диапазону того или иного фактора. Пользоваться оптимальными условиями среды организмам часто мешают межпопуляционные и внутрипопуляционные взаимоотношения, т.е. межвидовые и внутривидовые биотические факторы. Например, при большом количестве сорняков культурные растения не могут в полной мере использовать солнечную энергию, воду и элементы питания, аналогично как и при слишком густом посеве культурных растений.
Начальные этапы развития организмов обычно являются критическими, т.к. многие факторы среды в этот период часто становятся лимитирующими в силу того, что пределы толерантности для развивающихся особей обычно уже, чем для взрослых организмов. Например, взрослое растение кипариса может расти на сухом нагорье и «по колено в воде», тогда как прорастание семян и развитие проростков возможно только в умеренно увлажненной почве.
Ценность концепции лимитирующих факторов состоит в том, что она дает экологу отправную точку при исследовании сложных ситуаций в природе. Основное внимание следует уделять тем факторам, которые функционально важны для организма на каких-то этапах его жизненного цикла. Тогда удастся довольно точно предсказать результат изменений среды. Для этого нужно:
1) Путем наблюдений, анализа, эксперимента обнаружить функционально важные для организма факторы.
2) Определить, как эти факторы влияют на особей, популяции, сообщества.
Чтобы определить, сможет ли вид существовать в данном регионе, нужно выяснить, не выходят ли какие-либо лимитирующие факторы среды за пределы его экологической валентности, особенно в период размножения и развития.
Выявление лимитирующих факторов очень важно в практике сельского хозяйства, т.к., направив основные усилия на их устранение, можно быстро и эффективно повысить урожайность растений или продуктивность животных. Таким образом, знание законов о лимитирующих факторах является ключом к управлению жизнедеятельностью организмов в природе и хозяйстве.
Из закона толерантности следует, что факторы среды благоприятны при оптимальном для данного вида организмов уровне влияния, которое обычно близко к среднему действию фактора (рисунок 2). В этом случае организм как бы не замечает действия этого фактора. Причём, чем шире пределы действия фактора, при котором организм сохраняет жизнеспособность, тем выше его толерантность к действию этого фактора. Поэтому организмы, имеющие широкий диапазон толерантности ко многим экологическим факторам, обычно являются самыми распространёнными.
Рисунок 2 - Графическое представление закона толерантности Шелфорда.