Шпаргалка по "Экологии"

1Экология — это наука о взаимоотношениях живых существ между собой и с окружающей их неорганической природой, о связях в надорганизменных системах, о структуре и функционировании этих систем. 
Экология как наука сформировалась лишь в середине прошлого столетия, после того, как были накоплены сведения о многообразии живых организмов на Земле, об особенностях их образа жизни. 

Основные разделы  
Экология подразделяется на: 
-         общую экологию, исследующую основные принципы организации и функционирования различных надорганизменных систем; 
-         частную экологию, сфера которой ограничена изучением конкретных групп определенного таксономического ранга.  
Общая экология классифицируется по уровням организации надорганизменных систем: 
-         популяционная экология (иногда называется демэкологией, или экологией населения) изучает популяции — совокупности особей одного вида, объединяемых общей территорией и генофондом.  
-         экология сообществ (или биоценология) исследует структуру и динамику природных сообществ (или ценозов) — совокупностей совместно обитающих популяций разных видов.  
-         биогеоценология — раздел общей экологии, изучающий экосистемы (биогеоценозы).  
Экосистема – это сообщество живых организмов и среды обитания, составляющее единое целое на основе пищевых связей и способов получения энергии. А биогеоценоз – это устойчивая, саморегулирующаяся, пространственно ограниченная природная система, в которой функционально взаимосвязаны живые организмы и окружающая их абиотическая среда. 
 
2 Под биосферой понимается совокупность всех живых организмов вместе со средой их обитания, в которую входят: вода (гидросфера), нижняя часть атмосферы и верхняя часть земной коры, населенная микроорганизмами (литосфера). Живые организмы и среда их обитания непрерывно взаимодействуют между собой и находятся в тесном, органическом единстве, образуя целостную динамическую систему. Структура Биосферы:^[2]:

Живое вещество — вся совокупность тел живых организмов, населяющих Землю, физико-химически едина, вне зависимости от их систематической принадлежности. Масса живого вещества сравнительно мала и оценивается величиной 2,4…3,6·10¹² т (в сухом весе) и составляет менее одной миллионной части всей биосферы (ок. 3·10¹⁸ т), которая, в свою очередь, представляет собой менее одной тысячной массы Земли. Но это одна «из самых могущественных геохимических сил нашей планеты», поскольку живые организмы не просто населяют земную кору, а преобразуют облик Земли. Живые организмы населяют земную поверхность очень неравномерно. Их распространение зависит от географической широты.

Биогенное вещество — вещество, создаваемое и перерабатываемое живым организмом. На протяжении органической эволюции живые организмы тысячекратно пропустили через свои органы, ткани, клетки, кровь большую часть атмосферы, весь объём мирового океана, огромную массу минеральных веществ. Эту геологическую роль живого вещества можно представить себе по месторождениям угля, нефти, карбонатных пород и т. д.

Косное  вещество — продукты, образующиеся без участия живых организмов.

Биокосное вещество - вещество, которое создается одновременно живыми организмами и косными процессами, представляя динамически равновесные системы тех и других. Таковы почва, ил, кора выветривания и т. д. Организмы в них играют ведущую роль.

Вещество, находящееся в радиоактивном распаде.

Рассеянные атомы, непрерывно создающиеся  из всякого рода земного вещества под влиянием космических излучений.

Вещество космического происхождения.

Ноосфера - часть планеты и околопланетного  пространства, которая несет на себе печать разумной деятельности человека.

Ноосфера - высшая стадия развития биосферы, связанная с возникновением и  становлением в ней цивилизованного  человечества, когда его разумная деятельность становится главным определяющим фактором целесообразного развития.

Ноосфера включает:  
- антропосферу;  
- техносферу;  
- измененную человеком живую и неживую природу;  
- социосферу.

 

                                            Основные функции биосферы Земли  следующие:

1. Связывание диоксида  углерода, выделяемого живыми организмами и образующегося в ходе различных превращений в неживой природе (например, сжигание топлива), и выделение кислорода в ходе фотосинтеза наземными и водными растениями.

фотосинтез является первичным источником всей биомассы планеты, в том числе органических ископаемых.

2. Аккумуляция и трансформация  солнечной энергии. Наземная и  водная растительность планеты  аккумулирует энергии Солнца. 

3. Обеспечение веществами  и энергией животных и человека. Трава, деревья, водоросли и другие формы растительной жизни продуцируют пищу из воды и диоксида углерода, содержащегося в тропосфере.

 

3 БИОГЕОХИМИЧЕСКИЕ ЦИКЛЫ - , обмен веществом и энергией между различными компонентами биосферы, обусловленный жизнедеятельностью организмов и носящий циклический характер. Все биогеохимические циклы взаимосвязаны и составляют динамическую основу существования жизни. Потоки энергии Солнца и деятельность живого вещества служат движущими силами биогеохимических циклов, что приводит к перемещению химических элементов.

Генерализованный циклический процесс в биосфере — это биогеохимический круговорот веществ, который через разнообразие связывает атмосферу, гидросферу и литосферу.

Главным предметом исследования при  экосистемном подходе в экологии становятся процессы трансформации вещества и энергии между биотой и физической средой, т. е. биогеохимический круговорот веществ в экосистеме в целом. Это позволяет дать оценку результатов жизнедеятельности сразу многих отдельных организмов многих видов, так как по биогеохимическим функциям, т. е. по характеру осуществляемых в природе процессов превращения вещества и энергии, организмы более однообразны, чем по своим морфологическим признакам и строению.

Биогеохимический круговорот веществ — повторяющийся обмен химических элементов и их природных соединений между живым веществом и неорганической средой — косным веществом биосферы. Представление о биогеохимическом круговороте веществ ( под названием «биогеохимические циклы» ) как основе организованности биосферы было введено в науку В. И. Вернадским. Осуществление многочисленных круговоротов вещества приводит к саморегуляции природных экосистем, что придает им устойчивость, которая выражается в относительном постоянстве содержания различных химических элементов в растениях и животных.

Основная экологическая роль всех вариантов пищевых связей в сообществах  заключается в том, что, последовательно  питаясь друг другом, живые организмы  создают условия для круговорота  веществ, без которого невозможна жизнь. Причина определяет и следствие : эти отношения видов оказывают  влияние на численность представленных в сообществе видов, происходит взаимная регуляция их численности.

4 круговоро́т воды́ непрерывный замкнутый процесс циркуляции воды, происходящий под влиянием солнечной радиации и сил тяжести; частькруговорота веществ на Земле. Включает испарение воды с поверхности суши, рек, озёр, водохранилищ, морей, океанов, перенос водяного пара воздушными потоками, конденсацию пара и выпадение атм. осадков, просачивание выпавшей воды – инфильтрацию, пространственное перемещение в виде поверхностного и подземного стока, течения в морях, водоёмах суши. Круговорот воды связывает воедино все части гидросферы.  
 Выделяются следующие осн. звенья круговорота воды: атмосферное, океаническое, материковое, включающие литогенное, почвенное, речное, озёрное, ледниковое, биологическое.

В круговороте углерода четко прослеживается трофическая цепь: продуценты, улавливающие углерод из атмосферы при фотосинтезе, консументы – поглощающие углерод вместе с телами продуцентов и консументов низших порядков, редуцентов – возвращающих углерод вновь в круговорот. Скорость оборота СО2составляет порядка 300 лет (полная замена его в атмосфере).

В мировом океане трофическая цепь: продуценты (фитопланктон) – консументы (зоопланктон, рыбы) – редуценты (микроорганизмы) – осложняется тем, что некоторая часть углерода мертвого организма, опускаясь на дно, «уходит» в осадочные породы и участвует уже не в биологическом, а в геологическом круговороте.

Главным резервуаром биологически связанного углерода являются леса, они  содержат до 500 млрд т этого элемента, что составляет 2/3 его запаса в атмосфере.(1) В биомассе лесов содержится в 1,5 раза, а в гумусе, содержащемся в почве, - в 4 раза больше СО₂, чем в атмосфере.

Фотосинтезирующий «зеленый пояс»  Земли и карбонатная система  моря поддерживают постоянный уровень  СО₂ в атмосфере.

Круговорот кислорода. Основной его поставщик на Земле – зеленые растения. Ежегодно они производят на суше 53*10  т кислорода, а в океанах – 414*10 т.

Главный потребитель кислорода  – животные, почвенные организмы  и растения, использующие его в  процессе дыхания. Убыль кислорода  в атмосфере в результате процессов  дыхания, гниения и горения возмещается  кислородом, выделяющимся при фотосинтезе. Вырубка лесов, эрозия почв, различные  горные выработки на поверхности  уменьшают общую массу фотосинтеза  и снижают круговорот на значительных территориях. Наряду с этим, мощным источником кислорода является, по-видимому, фотохимическое разложение водяного пара в верхних слоях атмосферы  под влиянием ультрафиолетовых лучей  солнца.

Биогеохимический круговорот азота не менее сложен, чем углерода и кислорода, и охватывает все области биосферы. Поглощение его растениями ограничено, так как они усваивают азот только в форме соединения его с водородом и кислородом. И это при том, что запасы азота в атмосфере неисчерпаемы (78% от ее объема). Редуценты (деструкторы), а конкретно почвенные бактерии, постепенно разлагают белковые вещества отмерших организмов и превращают их в аммонийные соединения, нитраты и нитриты.  Азот возвращается в атмосферу вновь с выделенными при гниении газами.

Круговорот серы Сера имеет основной резервный фонд в отложениях и почве, и в атмосфере. В обменном фонде главная роль принадлежит микроорганизмам, одни из них восстановители, другие – окислители.

В горных породах сера встречается  в виде сульфидов, в растворах  – в виде сульфат-иона, в газообразной фазе в форме сероводорода или сернистого газа. Круговорот серы требуется организмами в небольших количествах, является ключевым в общем процессе продуцирования и разложения.

В наземных экосистемах сера возвращается в почву при отмирании растений, захватывается микроорганизмами, которые  восстанавливают ее до Н2S. Другие организмы  и воздействие самого кислорода  приводят к окислению этих продуктов. Образовавшиеся сульфаты растворяются и поглощаются растениями из поровых  растворов почвы – так продолжается круговорот.

 

 5 Экологическая система представляет собой совместно функционирующие на данном участке организмы (биотическое сообщество), взаимодействующие с физической средой таким образом, что поток энергии создает четко определенные биотические структуры и круговорот веществ между живой и неживой частями.

биогеоценоз – это совокупность на известном протяжении земной поверхности однородных природных явлений (атмосферы, горной породы, растительности, животного мира и мира микроорганизмов), имеющая свою особую специфику взаимодействия этих слагающих ее компонентов и определенный тип обмена веществом и энергией их между собой и другими явлениями природы, представляющая собой внутреннее противоречивое диалектическое единство, находящееся в постоянном движении и развитии». Соответственно, биогеоценоз включает две главные составляющие: совокупность на определенной территории абиотических факторов, т.е. экотоп (от гр. topos – место) и совокупность живых организмов – биоценоз 

В свою очередь экотоп состоит из совокупности климатических (климатоп) и почвенно-грунтовых (эдафотоп) факторов, а биоценоз включает сообщества животных (зооценоз), растений (фитоценоз) и микроорганизмов (микробоценоз). Одно из важнейших свойств биогеоценоза – взаимосвязь и взаимозависимость всех его компонентов. Все живые организмы теснейшим образом связаны между собой, являясь друг для друга либо источником пищи, либо средой обитания, либо факторами смертности. Особенно важна роль микроорганизмов (в первую очередь бактерий) в процессах почвообразования, минерализации органических веществ и нередко выступающих в качестве возбудителей заболеваний растений и животных.

 

6 Классификация экосистем

Выделяют микроэкосистемы (например, ствол гниющего дерева), мезоэкосистемы (лес, пруд и т.д.), макроэкосистемы (континент, океан и др.) и глобальную - биосфера.

Крупные наземные экосистемы называют биомами. Каждый биом включает в себя целый ряд меньших по размерам, связанных друг с другом экосистем. Наземные биомы выделены по естественным или исходным чертам растительности, а типы водных экосистем – по географическим и физическим особенностям.

Наземные биомы

                         Вечнозеленый тропический дождевой лес

                         Полувечнозеленый тропический лес: выраженный влажный и сухой сезоны

                         Пустыня: травянистая и кустарниковая

                          Чапараль – районы с дождливой зимой и засушливым летом

                          Тропические грансленц и саванна

                         Степь умеренной зоны

                          Листопадный лес умеренной зоны

                         Бореальные хвойные леса