ДЕ 4 Глобальные экологические проблемы 2 страница
Решение:
Экосистемы разных уровней представляют собой основные функциональные единицы биосферы. Будучи энергетически и структурно открытыми системами, они поддерживают подвижное равновесие (гомеостаз) благодаря особой структурно-функциональной организации всех своих компонентов. Различают структурно-физическую организацию экосистем – пространственное размещение компонентов; временную организацию – динамику работы отдельных частей; функциональный аспект организации экосистемы – принципы взаимодействия компонентов. В целом организация проявляется в размещении, группировке и взаимосвязях масс живых и косных тел, позволяющая экосистеме оптимально осуществлять свою главную функцию – материально-энергетический обмен между составными частями экосистемы, а также с другими экосистемами.
Функциональная структура экосистемы любого уровня включает два основных компонента: автотрофный и гетеротрофный. Автотрофный компонент состоит из организмов-продуцентов, фотосинтезирующих растений или хемотрофных организмов, которые создают энергетическую базу для гетеротрофного компонента. С автотрофов начинается биотический круговорот веществ. Гетеротрофные организмы, к которым относятся консументы и деструкторы, используют, разлагают и перестраивают сложные вещества, синтезированные автотрофами. Автотрофы не могут существовать без гетеротрофов, поскольку гетеротрофы создают минеральную питательную базу для продуцентов, а также перерабатывают различные растительные выделения (газообразные, жидкие) и т.д. Такая структура экосистемы обеспечивает перенос энергии от одного звена пищевой цепи к другому.
Тема: Экосистема: состав, структура, разнообразие
Первоисточником энергии для наземных экосистем является _______, количество которой относительно постоянно и избыточно.
 | солнечная энергия | ||
| биоэнергия | |||
| энергия углеводородного топлива | |||
| эндогенная энергия Земли |
Решение:
В соответствии с одним из основных принципов функционирования экосистем они существуют за счет не загрязняющей среду и практически вечной солнечной энергии, количество которой относительно постоянно и избыточно. Растения используют 0,5 – 1,0% от достигающего Земли потока солнечной энергии, следовательно ее количество избыточно; количество поступающей солнечной энергии относительно постоянно, и она доступна для экосистем в одинаковом безграничном количестве; она образуется за счет ядерных реакций, идущих на Солнце, поэтому является экологически «чистой» для экосистем; поскольку Солнце как источник энергии может погаснуть через несколько миллиардов лет, то для экосистем солнечную энергию можно считать вечной.
Тема: Экосистема: состав, структура, разнообразие
Первоисточником энергии для наземных экосистем является _______, количество которой относительно постоянно и избыточно.
| | солнечная энергия | ||
| биоэнергия | |||
| энергия углеводородного топлива | |||
| эндогенная энергия Земли |
Решение:
В соответствии с одним из основных принципов функционирования экосистем они существуют за счет не загрязняющей среду и практически вечной солнечной энергии, количество которой относительно постоянно и избыточно. Растения используют 0,5 – 1,0% от достигающего Земли потока солнечной энергии, следовательно ее количество избыточно; количество поступающей солнечной энергии относительно постоянно, и она доступна для экосистем в одинаковом безграничном количестве; она образуется за счет ядерных реакций, идущих на Солнце, поэтому является экологически «чистой» для экосистем; поскольку Солнце как источник энергии может погаснуть через несколько миллиардов лет, то для экосистем солнечную энергию можно считать вечной.
Тема: Экосистема: состав, структура, разнообразие
Искусственные экосистемы, создаваемые человеком для удовлетворения своих потребностей, в отличие от природных …
| | неустойчивы и неспособны к саморегуляции | ||
| находятся в равновесном устойчивом состоянии | |||
| способны к быстрому самовосстановлению | |||
| характеризуются высоким биоразнообразием |
Решение:
В функционировании природных экосистем и экосистем, созданных человеком, имеются отличительные особенности. Для природных экосистем характерна сложная структура и большое видовое разнообразие, которые обеспечивают устойчивость экосистем. Искусственные экосистемы создаются человеком с разными целями. Соотношение абиотического и биотического, автотрофного и гетеротрофного компонентов в искусственных экосистемах существенно отличается от такового в природных системах. Например, агроэкосистемы создаются для получения высокого урожая, видовое разнообразие в них резко снижено, иногда до монокультуры. Экосистемы полей, садов, пастбищ, огородов – это упрощенные системы, они неустойчивы и неспособны к саморегуляции. Виды растений, культивируемых человеком, неконкурентоспособны в борьбе с дикими видами без поддержки человека. Устойчивость искусственных экосистем обеспечивается дополнительными затратами со стороны человека.
Тема: Экосистема: состав, структура, разнообразие
Агроэкосистемы в отличие от природных экосистем характеризуются …
| | упрощенной структурой | ||
| усложненной структурой | |||
| отсутствием структуры | |||
| многокомпонентностью |
Решение:
В функционировании природных экосистем и агроэкосистем имеются отличительные особенности. Для природных экосистем характерна сложная структура и большое видовое разнообразие, которые обеспечивают устойчивость экосистем. Агроэкосистемы создаются человеком для получения высокого урожая, видовое разнообразие в них резко снижено, иногда до монокультуры. Экосистемы полей, садов, пастбищ, огородов – это упрощенные системы, они неустойчивы и неспособны к саморегуляции. Виды растений, культивируемых человеком, неконкурентоспособны в борьбе с дикими видами без поддержки человека. Устойчивость агроэкосистем обеспечивается дополнительными затратами со стороны человека.
Тема: Популяции в экосистеме
Соотношение мужских и женских особей отражает _______ структуру популяции.
| | половую | ||
| генетическую | |||
| экологическую | |||
| физиологическую |
Решение:
Соотношение особей разного пола является половой структурой популяции. Половая структура популяции важна для размножения и рождаемости, наиболее существенное значение она имеет для видов с четко выраженной бисексуальностью (насекомые, позвоночные животные). Бисексуальность – это генетическая разнокачественность, гетерозиготность популяции, определяемая отличием в одной из пар хромосом (половых) мужских и женских особей. Соотношение полов может быть 1:1, но чаще наблюдаются отклонения в сторону преобладания женских особей. Экологические и поведенческие различия между особями разного пола могут быть сильно выражены. Неравномерное отмирание особей одного пола или, наоборот, появление их в большом количестве в репродуктивный период приводит к изменению других показателей популяции.
Тема: Популяции в экосистеме
Популяция как структурная единица экосистемы участвует в выполнении такой важнейшей экосистемной функции, как …
| | биологический круговорот | ||
| воспроизведение вида | |||
| формирование климата | |||
| геологический круговорот |
Решение:
Важнейшей функцией экосистемы является осуществление биологического круговорота веществ. Популяция, являясь структурной единицей биоценоза экосистемы, участвует в биологическом круговороте, она включается в трофические взаимодействия и в зависимости от видоспецифических особенностей типа обмена веществ может выполнять в экосистеме функцию продуцентов, консументов или редуцентов. Например, популяция сосны обыкновенной в лесной экосистеме выполняет функцию продуцента, так как в процессе фотосинтеза продуцирует первичное органическое вещество и вовлекает в биологический круговорот такие химические элементы, как углерод, кислород, азот, фосфор, калий и т.д.
Тема: Популяции в экосистеме
Подразделение популяции на группы особей, по-разному взаимодействующие с факторами среды, отражает ее ________ структуру.
| | экологическую | ||
| пространственную | |||
| демографическую | |||
| физиологическую |
Решение:
Разные члены популяции могут проявлять различия во взаимоотношении с окружающей средой. Можно выделить группировки по питанию, так как особи разного пола могут иметь разные предпочтения в пище. Разные особи популяции отличаются по ориентировочному поведению, двигательной активности; у многих животных проявляются различия реакций избегания опасности или оптимизации добычи пищи; часто наблюдается распределение функций при охоте на добычу, уходе за потомством и др. В популяции могут быть мигрирующие и немигрирующие группы особей. Для многих популяций характерна фенологическая дифференциация: разные сроки начала и окончания сезонных циклов развития и поведения (диапауза, спячка, половая активность, линька, цветение, плодоношение, листопад и др.); наличие сезонных рас у насекомых, растений, некоторых рыб.
Тема: Популяции в экосистеме
Если смертность в популяции превышает рождаемость, то такая популяция становится …
| | сокращающейся | ||
| стабильной | |||
| оптимальной | |||
| нормальной |
Решение:
Популяция регулирует свою численность и приспосабливается к изменяющимся условиям среды путем обновления и замещения особей. Особи появляются в популяции благодаря рождению и иммиграции, а исчезают в результате смерти и эмиграции. Если смертность в популяции превышает рождаемость, то такая популяция становится сокращающейся. Примером сокращающихся популяций являются представители реликтовой фауны (кулан, окапи) и флоры (индийский лотос).
Тема: Популяции в экосистеме
Для графического представления зависимости числа выживших из 100 или 1000 особей от их возраста применяют построение …
| | кривых выживания | ||
| логистических кривых | |||
| возрастных пирамид | |||
| популяционных волн |
Решение:
Смертность популяции – это количество особей, погибших за определенный период. Различают три типа смертности. К первому относится смертность, одинаковая во всех возрастах. Она выражается убывающей геометрической прогрессией, встречается редко и только у популяций, постоянно находящихся в оптимальных условиях (гидра). Второй тип смертности характеризуется повышенной смертностью особей на ранних стадиях развития и свойственен большинству растений и животных. Например, у насекомых до взрослых особей доживает 0,3–0,5% отложенных яиц, у рыб 1–2% выметанной икры и т.п. Он отражается в виде вогнутой кривой (устрица). Третий тип смертности отличается повышенной смертностью взрослых, главным образом, старых особей. Он наблюдается, например, у проходных рыб, которые нерестуют один раз в жизни, некоторых теплокровных и др.
Для графического представления зависимости числа выживших из 100 или 1000 особей от их возраста применяют построение кривых выживания, которые отражают типы смертности. На рисунке представлены три типа основных кривых выживания, к которым в той или иной мере приближаются все известные кривые.
Типы кривых выживания
Тема: Популяции в экосистеме
Совокупность особей одного вида, занимающих небольшой однородный участок среды, обозначается как ________ популяция.
| | элементарная | ||
| экологическая | |||
| географическая | |||
| континентальная |
Решение:
В зависимости от размеров занимаемой территории Н. П. Наумов (1963) выделяет три типа популяций: элементарные, экологические и географические. Совокупность особей одного вида, занимающих небольшой однородный участок среды, обозначается как элементарная популяция, или микропопуляция. В состав элементарных популяций входят генетически однородные особи. Количество элементарных популяций, на которые распадается вид, зависит от разнородности условий от среды обитания: чем они однообразнее, тем меньше элементарных популяций, и наоборот. Между элементарными популяциями всегда имеются некоторые отличия, определяемые их генетическим своеобразием и средой обитания. В природе элементарные популяции могут смешиваться.
Тема: Биотические связи организмов в биоценозах
Биотические взаимодействия между болотной росянкой и насекомыми, которых она «отлавливает» и «переваривает» листьями, являются примером ______________ в мире растений.
| | хищничества | ||
| паразитизма | |||
| мутуализма | |||
| комменсализма |
Решение:
Хищничество встречается и у растений, особенно произрастающих на бедных питательными веществами почвах. У хищных растений сформировались различные приспособления для привлечения и ловли жертвы. Так, произрастающая на болотах росянка своим запахом привлекает насекомых, которые садятся на лист и прилипают к нему, так как волоски листа выделяют липкое вещество, а затем лист складывается. Пойманное насекомое переваривается с помощью выделяемых листом ферментов, питательные вещества всасываются и используются растением.
Тема: Биотические связи организмов в биоценозах
Комменсализм, кооперацию и мутуализм относят к _______________ типам взаимодействия между популяциями разных видов.
| | положительным | ||
| отрицательным | |||
| нейтральным | |||
| конкурентным |
Решение:
К положительным типам взаимодействия между популяциями разных видов Ю. Одум относит комменсализм, кооперацию и мутуализм. Многие экологи считают, что в стабильных экосистемах отрицательные и положительные взаимодействия должны находиться в равновесии. Комменсализм, кооперацию и мутуализм можно рассматривать как стадии последовательного совершенствования положительных взаимодействий в ходе эволюции. Комменсализм – это наиболее простой тип положительных взаимодействий, комменсалы – организмы, которые поселяются в жилищах других организмов, питаются остатками их пищи или их выделениями, не причиняя им зла и не принося добра. Для тех животных, у которых они «квартируют», комменсалы безразличны. Протокооперация – это следующий шаг к более тесной интеграции, когда оба организма получают преимущества от объединения, хотя такое сосуществование не обязательно для их выживания. Например, крабы и кишечнополостные: краб «сажает» себе на спину кишечнополостное, которое маскирует и защищает его (имеет стрекательные клетки), но, в свою очередь, оно получает от краба кусочки пищи и использует его как транспортное средство. Мутуализм (симбиоз) – следующий этап развития зависимости двух популяций друг от друга. Объединение происходит между очень разными организмами и наиболее важные мутуалистические системы возникают между автотрофами и гетеротрофами. Примером может служить сотрудничество между бактериями, фиксирующими азот, и бобовыми растениями; симбиоз между копытными и бактериями, обитающими в их рубце, и др. В процессе развития экосистемы в сообществе начинают преобладать положительные взаимодействия, повышающие устойчивость экосистемы в целом.
ема: Биотические связи организмов в биоценозах
Биотическое взаимодействие бобовых растений и бактерий из рода Rhizobium, живущих в клубеньках на их корнях, является примером …
| | симбиоза | ||
| нахлебничества | |||
| сотрапезничества | |||
| квартиранства |
Решение:
Неразделимые взаимополезные связи двух видов, предполагающие обязательное тесное сожительство организмов, иногда с элементами паразитизма, являются симбиотическими. Примером симбиоза является сожительство высших растений с бактериями. Симбиоз с клубеньковыми бактериями-азотфиксаторами широко распространен среди бобовых. При таком взаимодействии бактерии из рода Rhizobium, живущие в клубеньках на корнях бобовых (клевера, фасоли, люпина, сои, гороха и др.) растений, обеспечиваются пищей (сахара) и местообитанием, а растения получают от них взамен доступную форму азота.
Тема: Биотические связи организмов в биоценозах
Организмы, которые поселяются и проживают в жилищах других организмов или питаются остатками их пищи, не причиняя этим организмам вреда, называются …
| | комменсалами | ||
| паразитами | |||
| аменсалами | |||
| эксплуататорами |
Решение:
Взаимоотношения, при которых один из двух совместно обитающих видов извлекает пользу из совместного существования, не причиняя вреда другому виду, называются комменсализмом, а организмы, получающие одностороннюю выгоду, – комменсалами. Это может быть «квартиранство», то есть совместное проживание двух видов, полезное для одного вида и безразличное для другого; или «нахлебничество», «сотрапезничество» – взаимодействие, при котором один из партнеров питается остатками пищи или продуктами выделения другого, не причиняя последнему вреда. При комменсализме один из партнеров может использовать другого для защиты, как средство передвижения или питаться за его счет, то есть выгоду от такого взаимодействия получает только комменсал. Например, мальки рыб прячутся под зонтиками крупных медуз, где находятся под защитой их щупалец; или гиены питаются остатками добычи львов.
Тема: Биотические связи организмов в биоценозах
Взаимоотношения, при которых один из двух совместно обитающих видов вытесняет другой, называются …
| | межвидовой конкуренцией | ||
| внутривидовой конкуренцией | |||
| односторонним благоприятствованием | |||
| односторонней эксплуатацией |
Решение:
Взаимоотношения, при которых один из двух совместно обитающих видов постепенно вытесняет другой, называются межвидовой конкуренцией. Межвидовая конкуренция проявляется между экологически близкими популяциями разных видов в виде борьбы за экологические ниши (пространство, пищу, биогенные вещества и др.). При сходных требованиях к факторам среды экологические ниши могут перекрываться, возникает жесткая конкуренция. В результате виды либо разделят ресурсы и пространство, а экологические ареалы каждого из видов сократятся (дифференциация экологических ниш), либо произойдет конкурентное вытеснение или конкурентное исключение одной популяции из сообщества. Например, в европейских поселениях человека серая крыса совершенно вытеснила другой вид того же рода – черную крысу, которая теперь живет в степных и пустынных районах. Серая крыса крупнее, агрессивнее, лучше плавает, поэтому сумела победить. В России сравнительно мелкий рыжий таракан-прусак вытеснил более крупного черного таракана только потому, что сумел лучше приспособиться к специфическим условиям человеческого жилища.
Экосистемы
- Трофические взаимодействия в экосистемах
Тема: Трофические взаимодействия в экосистемах
Пастбищная цепь питания начинается с …
| | зеленых растений | ||
| отмерших животных | |||
| мелких насекомых | |||
| крупных птиц |
Решение:
Цепь питания – это цепь взаимосвязанных видов, последовательно извлекающих органическое вещество и энергию из исходного пищевого вещества. Организмы последующего звена поедают организмы предыдущего звена, и таким образом осуществляется цепной перенос энергии и вещества, лежащий в основе круговорота веществ в природе. При каждом переносе от звена к звену теряется большая часть (до 80 – 90%) потенциальной энергии, рассеивающейся в виде тепла. По этой причине число звеньев (видов) в цепи питания ограничено и не превышает обычно 4 – 5. Пастбищная пищевая цепь начинается с зеленых растений, идет к растительноядным, а затем к плотоядным животным.
Тема: Трофические взаимодействия в экосистемах
Детритные (или сапрофитные) пищевые цепи начинаются с …
| | опавших листьев | ||
| зеленых водорослей | |||
| высших растений | |||
| мелких животных |
Решение:
Детрит (от лат. detritus – истертый) представляет собой совокупность мелких неразложенных частиц растительных и животных организмов или их выделений. Сапрофиты – это организмы, питающиеся органическим веществом отмерших организмов, – животные, грибы, бактерии. В пищевых цепях, именуемых детритными (или сапрофитными), движение материи имеет тенденцию к разрушению, в этом процессе существенную роль играют лиственные леса, большая часть листвы которых не употребляется в пищу травоядными, а входит в состав подстилки из опавших листьев. Эти листья измельчаются многочисленными животными-сапрофагами, потом заглатываются земляными червями, которые осуществляют равномерное распределение гумуса в поверхностном слое земли. Микроорганизмы, завершающие цепь, производят окончательную минерализацию мертвой органики.
Тема: Трофические взаимодействия в экосистемах
На рисунке показана пищевая цепь, которая является …
| | пастбищной | ||
| детритной | |||
| автотрофной | |||
| паразитарной |
Решение:
Цепь питания – цепь взаимосвязанных видов, последовательно извлекающих органическое вещество и энергию из исходного пищевого вещества. Каждое предыдущее звено цепи питания является пищей для следующего звена. Пастбищная пищевая цепь начинается с зеленых растений и идет к растительноядным, а затем к плотоядным животным.
Тема: Продукция и энергия в экосистемах. Экологические пирамиды
Данная схема потока энергии в экосистеме иллюстрирует закон …
| | Линдемана | ||
| Либиха | |||
| Шелфорда | |||
| Дарвина |
Решение:
Закон Линдемана, или правило 10%, – это термодинамическая интерпретация циркуляции потока энергии через трофические уровни в экосистеме. Закон открыт Линдеманом в1942 г. Согласно ему, только часть энергии (не более 10%), поступившей на определенный трофический уровень биоценоза, передается организмам, находящимся на более высоких трофических уровнях. Например, количество энергии, которая доходит до третичных плотоядных (трофический уровень V), составляет около 
энергии, поглощенной продуцентами. Это объясняет ограниченное количество (5–6) звеньев (уровней) в пищевой цепи независимо от рассматриваемого биоценоза.