Трофический уровень - совокупность организмов, объединенных типом питания

Вопрос: Билет № 2

1. Человек в биосфере: этапы взаимодействия общества с природой.

Основные исторические этапы взаимоотношения обще­ства и природы, экологические кризисы и революции в ис­тории человечества представлены § 24-29.

Человек появился на Земле около 4,6 млн лет назад. Сначала это был человек-собиратель. Около 1,6 млн лет назад человек научился пользоваться огнем. Это позволи­ло ему заселить территории с умеренным климатом и за­няться охотой. Использование огня и изобретение оружия привело к массовому уничтожению (перепромыслу) круп­ных млекопитающих средних широт. Это послужило при­чиной первого экологического кризиса (кризиса консумен­тов). Этот кризис заставил человека перейти от присваи­вающего типа хозяйства (охота и собирательство) к про­изводящему (скотоводство и земледелие).

Первые земледельческие цивилизации возникли в райо­нах недостаточного увлажнения, что потребовало созда­ния оросительных систем. В результате эрозии и засоле­ния почв произошли локальные экологические катастрофы в бассейнах рек Тигр и Евфрат, а сведение лесов привело к появлению пустыни Сахара на месте плодородных земель. Так проявил себя кризис примитивного земледелия.

Позднее земледелие продвинулось на территории доста­точного увлажнения, в районы лесостепи и леса, в резуль­тате чего началась интенсивная вырубка лесов. Развитие земледелия и нужда в древесине для строительства домов и кораблей привели к катастрофическому уничтожению лесов в Западной Европе. Сведение лесов в прошлом и настоящем вызывает изменение газового состава атмосфе­ры, климатических условий, водного режима, состояния почв. Массовое уничтожение растительных ресурсов Зем­ли характеризуется как кризис продуцентов.

С XVIII в. в результате промышленной, а затем науч­но-технической революций на смену доиндустриальной эпохе приходит индустриальная. За последние 100 лет потребление возросло в 100 раз. В настоящее время на одного жителя Земли каждый год добывается и выращи­вается примерно 20 т сырья, которое перерабатывается в конечные продукты массой 2 т, т.е. 90 % сырья превра­щается в отходы. Из 2 т конечного продукта в течение того же года выбрасывается не менее 1 т. Появление ог­ромного количества отходов, причем часто в виде несвой­ственных природе веществ, привело к возникновению еще одного кризиса — кризиса редуцентов. Редуценты не успевают очищать биосферу от загрязнения, часто они на это просто не способны биологически. Это приводит к нару­шению круговорота веществ в биосфере.

Помимо загрязнения биосферы различными вещества­ми, происходит ее тепловое загрязнение - добавление теп­ловой энергии в приземный слой тропосферы в результате сжигания огромного количества горючих полезных иско­паемых, а также использования атомной и термоядерной энергии. Следствием этого может стать глобальное потеп­ление климата. Этот кризис получил название термоди­намического.

Еще одним экологическим кризисом является сниже­ние надежности экологических систем, в частности в ре­зультате снижения их видового разнообразия, разруше­ния озонового слоя, и т.д.

Усиливающееся воздействие человека на природу в ре­зультате роста населения и научно-технического прогресса имеет не только экологические последствия. Нарастание экологической напряженности проявляется и в социальных последствиях. К негативным социальным последствиям от­носятся: нарастающая нехватка продовольствия в мире, рост заболеваемости населения в городах, возникновение новых болезней, экологическая миграция населения, воз­никновение локальных экологических конфликтов из-за - создания экологически опасных в глазах населения пред­приятий, экологическая агрессия - вывоз токсичных тех­нологических процессов и отходов в другие страны, и т.д.

3 вопрос:

Билет № 3

Функции живого вещества в биосфере:

—Энергетическая (фотосинтезирующая деятельность зеленых растений позволяет накапливать солнечную энергию, которую ис­пользуют гетеротрофные организмы).

—Газовая (обеспечение миграции газов —- О₂, С0₂, Ы₂, МН₄ и других — и их превращения, поддержание газового баланса био­сферы). Газовая функция проявляется в форме миграции атомов и их превращений из простых форм в сложные и обратно как следствие прижизненного и посмертного метаболизма.

—Концентрационная (извлечение и накопление организмами биогенных элементов, что обусловливает существенное различие между химическим составом живого и косного вещества планеты); проявляется в способностях организмов аккумулировать разные
химические элементы, в том числе микроэлементы, из внешней среды (почвы, воды, атмосферы). Некоторые организмы способны накапливать отдельные элементы (более 10% своего веса): крем­ний, алюминий, железо, кальций, магний, барий, марганец, серу, йод, стронций, фосфор — и после отмирания формировать соот­ветствующие породы (демонстрация раковин моллюсков, мела). Известна роль живого вещества планеты в создании месторожде­ний угля, нефти, битумов, торфа, горючих сланцев, сапропеля в земной коре. (Обратить внимание учащихся на рис. 83 учебника — органогенные грунты.)

—Окислительно-восстановительная (химические превращения в основном за счет веществ, включающих элементы с переменной степенью окисления); определяет большой спектр химических пре­вращений.

—Деструктивная (разложение органических соединений).

—Биогеохимическая функция человечества (техногенез, по А. Е. Ферсману) — новая, в геологическом смысле, форма созида­ния и превращения веществ в биосфере.

4 вопрос:

1. Круговороты веществ и потоки энергии в биосфере на примере азота. §21 с 151

Основная масса азота находится в воздухе (78%). Сами по себе растения не могут непосредственно усваивать азот, поэтому некоторые бактерии способны превращать газообразный азот в ходе азотофикации в аммоний, который и усваивается растениями. По пищевым цепям азот, входящий в молекулы органических веществ, переходит к другим обитателям экосистемы. Белки и другие органические молекулы в процессе дыхания расщепляются, образуя азот в форме аммония, поступающего в окружающую среду. Бактерии переводят аммоний в нитратную форму. Нитраты преобразуются другими бактериями в газообразный азот. Часть газообразного азота в воздухе во время грозы окисляется и поступает в почву с дождем.

Круговорот азота: изменение в круговороте азота под влиянием антропогенных факторов обусловлено переводом его в усвояемые формы из атмосферного воздуха в результате техногенных процессов. Изменения в циклах азота происходят в результате разрушения органического в-ва почв. Отрицательные последствия нарушения круговорота азота прояв. через загрязнение оксидами, аммиаком и др. соединениями атмосферного воздуха и вод, накопление нитратов в пищевых продуктах.

5 вопрос:
1. Опасность обеднения и способы сохранения биологического разнообразия планеты.

Опасность потери биологического развития требует вложения капитала в развитие базы знаний, рациональное природопользование, обеспечение международных условий по его сохранению.

Опасность объединения биологического развития возникла из-за больших расходов ресурсов и масштабов хозяйственной деятельности человека, так как 1) население растет, 2) изменение относительной обеспеченности природными ресурсами. Международное сообщество должно сосредоточить усилия на сохранении биологического разнообразия биосферы, чтобы обеспечить человечеству устойчивое развитие.

Биологическое разнообразие обеспечивает богатство информационных, вещественных и энергетических связей живого и косного вещества, а также взаимосвязи биосферы с космосом, геосферами, процессы глобального биогеохимического круговорота.

Существование каждого вида зависит от множества других видов, уничтожение одного из видов может привести к исчезновению связанных с ним иных видов. Особи одного вида и продукты их жизнедеятельности, а также их отмершие тела являются пищей для других видов, что обеспечивает самоочищение экосистем.

Социально-экономическое развитие общества пришло и явное противоречие с ограниченными ресурсовоспроизводящими и жизнеобеспечивающими возможностями биосферы. Происходит истощение естественных ресурсов суши и океана, безвозвратная потеря видов растений и животных, загрязнение окружающей среды, упрощение и деградация экосистем. Поэтому человечество ищет пути устойчивого развития общества и природы.Но в современных условиях настолько возросли масштабы хозяйственной деятельности человека, что возникает опасность потери биологического разнообразия. Разные виды деятельности человека приводят к прямому или косвенному уничтожению разнообразных видов и экосистем биосферы.

Можно выделить несколько основных типов деградации окружающей среды, которые в настоящее время являются наиболее опасными для биологического разнообразия. Например, затопление или заиление продуктивных земель, их бетонирование, асфальтирование или застройка лишают диких животных мест обитания. Возделывание земель нерациональными методами снижает урожаи из-за эрозии и истощения плодородия почв. Обильное орошение полей может привести к засолению, т. е. к повышению концентрации солей в почве до уровня, не переносимого растениями. Вследствие чего исчезают типичные растения этих мест. Вырубка леса на больших территориях при отсутствии восстановительных посадок приводит к уничтожению местообитаний диких животных, смене растительности, сокращению ее разнообразия. Многие виды исчезают по причине их истребления, а также вследствие загрязнения окружающей среды. Большинство видов исчезает по причине уничтожения естественных мест обитания, разрушения природных экосистем. Это и является одной из главных причин обеднения биологического разнообразия. К сожалению, в настоящее время всевозможные виды хозяйственной деятельности человека приводят к снижению биологического разнообразия. Биосфера теряет биологическое разнообразие. В этом заключается одна из экологических опасностей.

Для сохранения биоразнообразия необходимо вкладывать средства в его изучение; совершенствовать природопользование, стараясь сделать его рациональным; решать глобальные экологические проблемы на международном уровне.

ЮНЕСКО приняла конвенцию о Всемирном наследии, которая объединяет природные и культурные памятники. Конвенция призывает заботиться об объектах, которые имеют ценность для всего человечества. Создаются особо охраняемые природные территории (билет 26 в.2). Сохранение биоразнообразия зависит и от руководителей стран, и от поведения каждого жителя планеты. Для сохранения биологического разнообразия необходимо вкладывать средства в его изучение, совершенствовать природопользование, стараясь сделать его рациональным, на международном уровне, решать глобальные экологические проблемы.

6 вопрос:

1. Закон биогенной миграции атомов В.И. Вернадского (на примере кислорода). с 151, 153

Закон биогенной миграции атомов:миграция химических элементов на земной поверхности и в биосфере в целом осуществляется или при непосредственном участии живого вещества (биогенная миграция) или же она протекает в среде, геохимические особенности которой обусловлены живым веществом, как тем, которое в настоящее время населяет биосферу, так и тем, которое действовало на Земле в течение всей геологической истории.

Круговорот на примере кислорода:

Кислород выделяют зелёные растения в результате фотосинтеза, а поглощают его все живые организмы при дыхании. До появления цивилизации этот цикл также был равновесным. Сегодня кислород используется при сжигания горючего в двигателях автомобилей, в топка тепловых электростанций, в двигателях самолётов и ракет и т.д. Это дополнительное расходование кислорода может нарушить равновесие его цикла. Пока биосфера справляется с вмешательством человека в цикл кислорода: его потери компенсируются зелёными растениями. При дальнейшем уменьшении площади лесов и сжигании всё большего количества топлива содержание кислорода в атмосфере начнёт уменьшаться.

СО2 => фотосинтез О2

Дыхание растений

Дыхание животных

Гниение

Сжигание топлива

Главным образом круговорот кислорода происходит между атмосферой и живыми орга­низмами. В основном свободный кислород (О₂) поступает в атмосферу в результате фотосинтеза зеленых растений, а потребляется в процессе дыхания животными, растения­ми и микроорганизмами, и при минерализации органичес­ких остатков. Незначительное количество кислорода об­разуется из воды и озона под воздействием ультрафиоле­товой радиации. Большое количество кислорода расходу­ется на окислительные процессы в земной коре, при из­вержении вулканов и т.д. Основная доля кислорода проду­цируется растениями суши — почти 3/4, остальная часть — фотосинтезирующими организмами Мирового океана. Ско­рость круговорота — около 2 тыс. лет.

Установлено, что на промышленные и бытовые нужды ежегодно расходуется 23 % кислорода, который образуется в процессе фотосинтеза, и эта цифра постоянно возрастает.

Вопрос: см. 5 вопрос

8 вопрос:
1. Трофические цепи, пирамида численности и пирамида биомассы. § 17, с 116-118

Организмы разных трофических групп, связанные в процессе питания и передачи энергии образуют пищевые цепи.

Травы → антилопа → лев → бактерии.

Листья → гусеница →воробей → орёл → бактерии.

1) Полные цепи: растения, фитофаг, зоофаг.

2) Укороченная цепь: если отсутствует одно из звеньев.

3) Детритная цепь: опавшие листья→дождевой червь →воробей →хищная птица→бактерии.

Детритные пищевые цепи – это цепи с участием детритофагов и редуцентов, использующих мёртвое органическое вещество.

Детрит может участвовать в цепи, как звено, поедающее мёртвое органическое вещество, а также как звено, которое поедают зоофаги.

В реальной природе складываются не пищевые цепи, а пищевые сети.

Биомасса организмов разных трофических уровней неодинакова. В наземных экосистемах с повышением трофического уровня она убывает, потому что энергия теряется при переходе с одного трофического уровня на другой. 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.

Трофический уровень - совокупность организмов, объединенных типом питания.