Контрольная работа - Понятие экосистема - файл n1.doc

Контрольная работа - Понятие экосистема
скачать (124.5 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc125kb.03.11.2012 10:03скачать

n1.doc

Содержание
Введение

  1. Экосистема и ее свойства

  2. Структура экосистем

  3. Межвидовые отношения в экосистеме

  4. Влияние человека на природные экосистемы

Заключение

Используемая литература
Введение
Общество окружено природой. Оно непрерывно взаимодействует с ней в самых разнообразных направлениях.

Материальная практика соединяет человека с природой и одновременно выделяет его из природы. Природа для общества имеет многогранное значение: производственное, научное, оздоровительное, эстетическое. Слово "экология" образовано из двух греческих слов: "oicos" – местообитание, дом; "logos" – наука. Впервые этот термин использовал немецкий зоолог Эрнст Геккель в 1886 году, определив экологию как область знаний, изучающую экономику природы, - исследование общих взаимоотношений животных как с живой, так и с неживой природой, включающей все как дружественные, так и недружественные отношения, с которыми животные и растения прямо или косвенно входят в контакт. Такое понимание экологии стало общепризнанным и сегодня классическая экология - это наука об изучении взаимоотношений живых организмов с окружающей их средой.  Живое вещество настолько многообразно, что его изучают на разных уровнях организации и под разным углом зрения.  Уровни организмов, популяций и экосистем являются областью интересов классической экологии.  В зависимости от объекта исследования и угла зрения, под которым он изучается, в экологии сформировались самостоятельные научные направления.  По размерности объектов изучения экологию делят на аутэкологию (организм и его среда), популяционную экологию (популяция и ее среда), синэкологию (сообщества и их среда), биогеоцитологию (учение об экосистемах) и глобальную экологию (учение о биосфере Земли). В зависимости от объекта изучения экологию подразделяют на экологию микроорганизмов, грибов, растений, животных, человека, агроэкологию, промышленную (инженерную), экологию человека и т.п.  По средам и компонентам различают экологию суши, пресных водоемов, моря, пустынь, высокогорий и других средовых и географических пространств.  К экологии часто относят большое количество смежных отраслей знаний, главным образом из области охраны окружающей среды. 

В данной работе рассмотрены прежде всего основы общей экологии, то есть классические законы взаимодействия живых организмов с окружающей средой.

1. Экосистема и ее свойства
Остановимся вначале на понятии системы.

Системасовокупность взаимодействующих элементов, составляющих более или менее ограниченное целостное единство. Связи взаимодействия между элементами внутри системы сильнее, чем с внешними, что определяет границы системы (морфологические, или функциональные).

Все экологические факторы в общем случае могут быть разделены на две крупные категории: абиотические (или абиогенные) – факторы неживой или косвенной природы: климатические, космические, почвенные; биотические (или биогенные) – факторы живой природы. К абиотическим компонентам относятся вещество и энергия, к биотическим – гены, клетки, органы, организмы, популяции, сообщества.

Биосистемы – это биологические системы, в которых биотические компоненты разных уровней организации (от генов до сообществ) упорядоченно взаимодействуют с абиотическими компонентами (энергией и веществом), составляя единое целое с окружающей физической средой. Биосистема имеет несколько уровней организации: первый – гены и определяемые ими генетические системы; затем – клетки и составляемые ими клеточные системы; следующий уровень – органы и системы органов; затем – организмы и системы организмов, популяции и популяционные системы, сообщества и экосистемы.

Популяция – совокупность разновозрастных особей одного вида, обменивающихся генетической информацией, объединенных общими условиями существования, необходимыми для поддержания численности (например, популяция грызунов). Важнейшим параметром популяции 0 ареал, т.е. занимаемая площадь, размер (численность, биомасса, плотность), способ распределения в пространстве (равномерное или случайное). Любой вид в природе представлен совокупностью популяций. Одной из важных характеристик популяции является ее возрастная структура, влияющая на рождаемость и смертность. В растущих популяциях преобладают молодые особи, в отмирающих – старые.

Сообществу и экосистеме по смысловому значению близко понятие «биоценоз». Уточним эти понятия.

Биоценозсовокупность популяций, которая функционирует в определенном пространстве абиотической среды.

Сообществосовокупность взаимосвязанных особей, взаимосвязанных видов в пределах какого-то пространства.

Сообщества организмов связаны с неорганической средой теснейшими материально-энергетическими связями. Растения могут существовать только за счет постоянного поступления в них углекислого газа, воды, кислорода, минеральных солей. Гетеротрофы живут за счет автотрофов, но нуждаются в поступлении таких неорганических соединений, как кислород и вода. В любом конкретном местообитании запасов неорганических соединений, необходимых для поддержания жизнедеятельности населяющих его организмов, хватило бы ненадолго, если бы эти запасы не возобновлялись. Возврат биогенных элементов в среду происходит как в течении жизни организмов (в результате дыхания, экскреции, дефекации), так и после их смерти в результате разложения трупов и растительных остатков. Таким образом, сообщество образует с неорганической средой определенную систему, в которой поток атомов, вызываемый жизнедеятельностью организмов, имеет тенденцию замыкаться в круговорот.

Любую совокупность организмов и неорганических компонентов, в которой может осуществляться круговорот веществ, называют экосистемой. Термин был предложен в 1935 г. английским экологом А.Тенсли, который подчеркивал, что при таком подходе неорганические и органические факторы выступают как равноправные компоненты, и мы не можем отделить организмы от окружающей их конкретной среды. А. Тенсли рассматривал экосистемы как основные единицы природы на поверхности Земли, хотя они и не имеют определенного объема и могут охватывать пространство любой протяженности.

Основные свойства экосистем – ее способности:

  1. осуществлять круговорот веществ в среде обитания;

  2. противостоять внешним воздействиям;

  3. производить биологическую продукцию.

Под средой обитания обычно понимают природные тела и явления передачи материи, энергии, информации, с которыми организмы находятся в прямых или косвенных взаимоотношениях.

Различают понятия «окружающая среда» и «природная среда». Окружающая средасреда, существенно измененная человеком. Природная средасреда, малоизмененная человеком.

Можно выделить следующие основные составляющие окружающей среды, среды обитания и производственной деятельности человека: воздушная среда, водная среда (гидросфера), животный мир, растительный мир, почва (природное образование, характеризующееся плодородием), недра (верхняя часть земной коры, в пределах которой возможна добыча полезных ископаемых), климатическая, электромагнитная и акустическая среды. Наиболее уязвимыми составляющими, без которых невозможно существование человека и которым наносится наибольший ущерб человеческой деятельностью, связанной с развитием промышленности и урбанизацией, являются воздушная среда и гидросфера. Их загрязнение наносит также серьезный вред природе (совокупности естественных условий существования человеческого общества).

Для поддержания круговорота веществ в системе необходимо наличие:

  1. запаса неорганических молекул в усвояемой форме;

  2. трех функционально различных экологических групп организмов – продуцентов, консументов и редуцентов.

В принципе круговорот атомов может поддерживаться в системе и без промежуточного звена – консументов за счет деятельности двух других групп. Однако такие экосистемы встречаются скорее как исключения, например, на тех участках, где функционируют сообщества, сформированные только из микроорганизмов. Роль консументов выполняют в природе в основном животные, их деятельность по поддержанию и ускорению циклической миграции атомов в экосистемах сложна и многообразна.

Существуют экосистемы разных рангов:

Таким образом, наиболее крупные экосистемы включают в себя экосистемы меньшего ранга.

Масштабы экосистемы в природе чрезвычайно различны. Неодинакова также степень замкнутости поддерживаемых в них круговоротов веществ, т.е. многократность вовлечения одних и тех же атомов в циклы. В качестве отдельных экосистем можно рассматривать, например, и подушку лишайников на стволе дерева, и разрушающийся пень с его населением, и небольшой временный водоем, луг, лес, степь, пустыню, весь океан и, наконец, всю поверхность Земли, занятую жизнью.

Однако ни одна даже самая крупная экосистема – экосистема Земли – не имеет полностью замкнутого круговорота. Материки интенсивно обмениваются веществом с океанами, причем большую роль в этих процессах играет атмосфера, и вся наша планета часть материи получает из космического пространства, а часть отдает в космос.

В соответствии с иерархией сообществ жизни на Земле проявляется и в иерархичности соответствующих экосистем. Экосистемная организация жизни является одним из необходимых условий ее существования. Запасы биогенных элементов, из которых строят тела живые организмы, на Земле в целом и на каждом конкретном участке поверхности небезграничны. Лишь система круговоротов могла придать этим запасам свойство бесконечности, необходимое для продолжения жизни. Поддерживать и осуществлять круговорот могут только функционально различные группы организмов. Таким образом, функционально-экологическое разнообразие живых существ и организация потока извлекаемых из окружающей среды веществ в циклы – древнейшее свойство жизни.



  1. Структура экосистем


Каждая экосистема имеет собственное материально-энергетическое хозяйство и определенную функциональную структуру, основанную на пищевых (трофических) взаимоотношениях (рис.1). Эта структура составлена несколькими группами организмов, каждая из которых выполняет определенный участок работы в круговороте веществ. Организмы, относящиеся к одному такому звену, образуют трофический уровень, а последовательные связи между трофическими уровнями – цепи питания, или трофические цепи. В экосистему входят организмы, различаемые по способу питания, - автотрофы и гетеротрофы.

Источник энергии (Солнца)


Гетеротрофы


Автотрофы




Продуценты

Консументы I порядка (фитофаги)

Консументы II порядка (зоофаги)











CO2, H2O,

минеральные

вещества


Детритофаги

Редуценты








Рис. 1. Упрощенная схема переноса вещества и энергии в экосистеме

Перенос вещества – сплошные стрелки; потоки энергии – пунктирные стрелки; - сток энергии в среду; - возврат CO2 воды и минеральных веществ.
Автотрофы («самопитающие») – организмы, образующие органическое вещество своего тела из неорганических веществ – в основном двуокиси углерода и воды – посредством процессов фотосинтеза (превращение зелеными растениями лучистой энергии Солнца в энергию химических связей и органические вещества) и хемосинтеза. Фотосинтез осуществляют фотоавтотрофы – все хлорофиллоносные (зеленые) растения и микроорганизмы. Хемосинтез наблюдается у некоторых почвенных и водных хемоавтотрофных бактерий, которые используют в качестве источника энергии не солнечный свет, а ферментативное окисление ряда веществ – водорода, серы, сероводорода, аммиака, железа. Хемоавтотрофы в природных экосистемах играют относительно небольшую роль, за исключением чрезвычайно важных нитрифицирующих бактерий.

Фотоавтотрофы (растения) составляют основную массу биоты и полностью отвечают за образование всего нового органического вещества в экосистеме, т.е. являются производителями продукции – продуцентами экосистем. Синтезированная Автотрофами новая биомасса органического вещества – это первичная продукция, а скорость ее образования – биологическая продуктивность экосистемы. Автотрофы образуют первый трофический уровень любой полночленной экосистемы.

Гетеротрофы («питающиеся другими») – организмы, потребляющие готовое органическое вещество других организмов и продуктов их жизнедеятельности. Это все животные, грибы и большая часть бактерий. У некоторых групп бактерий, так же, как и у многих растений-паразитов и насекомоядных растений, совмещаются автотрофные и гетеротрофные функции. В отличие от автотрофов-продуцентов гетеротрофы выступают как потребители и деструкторы (разрушители) органических веществ. В зависимости от источников питания и участия в деструкции они подразделяются на консументов и редуцентов.

Консументы – потребители органического вещества организмов. К ним относятся:

Консументы I и II порядка занимают соответственно второй, третий, а иногда и следующий трофические уровни в экосистеме.

Особую группу консументов составляют паразиты и симбиотрофы. И те и другие живут (по меньшей мере на протяжении части жизненного цикла) за счет веществ организма-хозяина. Это уже не только животные (черви, насекомые, клещи), но и различные микроорганизмы, а также некоторые грибы и растения. В отличие от паразитов, часто вызывающих заболевания, а иногда и гибель хозяина, симбиотрофы выполняют жизненно важные для хозяина трофические функции. Это мицелиальные грибы-микоризы, участвующие в корневом питании многих растений; клубеньковые бактерии бобовых, связывающие молекулярный азот; микробиальное население сложных желудков жвачных животных, повышающее перевариваемость и усвоение поедаемой растительной пищи.

Еще одну группу консументов образуют детритофаги, или сапрофаги – животные, питающиеся мертвым органическим веществом – остатками и продуктами жизнедеятельности растений и животных. Это различные черви, членистоногие (клещи, многоножки, личинки насекомых, жуки-копрофаги) и другие животные – все они выполняют функцию очищения экосистем. Детритофаги участвуют в образовании почвы, торфа, донных отложений водоемов.

Редуценты – бактерии и низшие грибы – завершают деструктивную работу консументов и сапрофагов, доводя разложение органики до ее полной минерализации и возвращая в среду экосистемы молекулярный азот, минеральные элементы и последние порции двуокиси углерода.

Все названные группы организмов в любой экосистеме тесно взаимодействуют между собой, согласуя потоки вещества и энергии. Их совместное функционирование не только поддерживает структуру и целостность биоценоза, но и оказывает существенное влияние на абиотические компоненты биотопа, формируя и поддерживая экологическую среду экосистемы.

Никакая часть экосистемы не может существовать без другой. Если по какой-либо причине происходит нарушение структуры экосистемы, исчезает группа организмов, вид, то по закону цепных реакций может сильно измениться или даже разрушиться все сообщество. Но часто бывает и так, что через какое-то время после исчезновения одного вида на его месте оказываются другие организмы, другой вид, но выполняющий сходную функцию в экосистеме. Эта закономерность называется правилом замещения, или дублирования: у каждого вида в экосистеме есть «дублер». Такую роль обычно выполняют виды менее специализированные и в то же время экологически более гибкие, адаптированные. Так, копытных в степи замещают грызуны; на мелководных озерах и болотах аистов и цапель – кулики.

  1. Межвидовые отношения в экосистеме


Каждый биологический вид играет определенную роль в своей экосистеме. Экологи доказали, что некоторые виды, называемые ключевыми видами, кардинально влияют на многие другие организмы в экосистеме. Исчезновение ключевого вида из экосистемы может спровоцировать целый каскад резких падений численности популяции и даже вымирание тех видов, которые зависели от него в той или иной форме.

Среда обитания – природное окружение живого организма. Экологические факторы важные для жизни организма компоненты окружающей среды.

Условия существования – совокупность экологических факторов, обеспечивающих рост, развитие и воспроизводство организмов. К основным группам факторов относятся абиотические (химические, физические, климатические и пр.) и биотические (совокупность воздействия жизнедеятельности одних организмов на другие).

Все многообразие взаимоотношений организмов подразделяется на антагонистические и неантагонистические. При антагонистических один организм подавляет другой; форма существования: хищничество, паразитизм, конкуренция. Несмотря на это, многие виды в природе могут спокойно уживаться друг с другом, поскольку каждый вид обладает своей собственной экологической нишей.

Экологическая ниша – совокупность территориальных и функциональных характеристик среды обитания, соответствующих требованиям данного вида: пища, условия размножения и т.д.

Экологические ниши всех организмов можно разделить на специализированные и общие – в зависимости от их основных источников питания, размеров местообитания и чувствительности к температуре и другим физико-химическим факторам среды.

К специализированным нишам можно отнести большинство видов растений и животных. Общие ниши - мухи, тараканы, мыши, крысы.

Чем более узко специализирована экологическая ниша, тем уязвимее вид, так как два вида не могут продолжительное время занимать одну экологическую нишу.

Основные способы взаимодействия видов:

Пока экосистема обладает достаточным количеством ресурсов общего пользования, разные виды потребляют их сообща. Однако если два или более видов в одной экосистеме начнут потреблять один и тот же дефицитный ресурс, они окажутся в отношениях межвидовой конкуренции.

Вид получает преимущество в межвидовой конкуренции, если для него характерны:

Кроме того, существуют способы снижения межвидовой конкуренции:

Наиболее характерной формой взаимодействия видов в пищевых цепях и сетях является хищничество, при котором отдельная особь одного вида питается организмами другого вида, причем хищник живет отдельно от жертвы. Эти два вида организмов вовлечены в отношения типа хищник – жертва.

Жертвы пользуются целым рядом защитных механизмов, чтобы не стать легкой добычей для хищников:

У хищников, в свою очередь, тоже есть несколько способов для более успешной добычи жертвы:

Еще один тип взаимодействия видов – паразитизм.

Паразиты питаются за счет другого организма, называемого хозяином, однако в отличие от хищников они живут на хозяине или внутри его организма на протяжении значительной части их жизненного цикла. Паразит использует для своей жизнедеятельности питательные вещества хозяина, тем самым постепенно ослабляя и нередко даже убивая его.

Например, ленточные черви, болезнетворные бактерии и другие паразиты живут внутри своих хозяев. Вши, клещи и такие растения-паразиты, как омела белая, прикрепляются к своим хозяевам снаружи. Собачьи блохи, например, способны перемещаться от хозяина к хозяину.

Нередко случается, что два различных вида организмов непосредственно взаимодействуют таким образом, что приносят друг другу взаимную пользу. Такие взаимовыгодные межвидовые взаимодействия называются мутуализмом. Например, цветы и насекомые-опылители.

Комменсализм характеризуется тем, что один из двух видов извлекает из межвидового взаимодействия пользу, тогда как на другом это практически никак не отражается (ни положительно, ни отрицательно). Например, рачки в челюстях кита.

  1. Влияние человека на природные экосистемы


Воздействие человека на окружающую его природную среду может рассматриваться в разных аспектах в зависимости от цели изучения этого вопроса. С точки зрения экологии представляет интерес рассмотрение воздействия человека на экологические системы под углом зрения соответствия или противоречия действий человека объективным законам функционирования природных экосистем. Исходя из взгляда на биосферу как глобальную экосистему, все многообразие видов деятельности человека в биосфере приводит к изменениям: состава биосферы, круговоротов и баланса слагающих ее веществ; энергетического баланса биосферы; биоты. Направленность и степень этих изменений таковы, что самим человеком, им дано название экологического кризиса.

Современный экологический кризис характеризуется следующими проявлениями:


Заключение
Когда в середине шестидесятых годов двадцатого столетия проблемы окружающей среды оказались в центре внимания мировой общественности, встал вопрос: сколько времени в запасе у человечества? Когда оно начнет пожинать плоды пренебрежительного отношения к окружающей его среде? Ученые рассчитали: через 30-35 лет. Это время настало. Мы стали свидетелями глобального экологического кризиса, спровоцированного деятельностью человека. Вместе с тем последние тридцать лет не прошли даром: создана более твердая научная основа понимания проблем окружающей среды, образованы регламентирующие органы на всех уровнях, организованы многочисленные общественные экологические группы, приняты полезные законы и постановления, достигнуты некоторые международные договоренности. Однако ликвидируются в основном последствия, а не причины сложившегося положения. Например, люди применяют все новые средства борьбы с загрязнениями на автомобилях и стараются добывать все больше нефти вместо того, чтобы поставить под вопрос саму необходимость удовлетворения чрезмерных потребностей. Человечество безнадежно стремится спасти от вымирания несколько видов, не обращая внимание на собственный демографический взрыв, стирающий с лица земли природные экосистемы. Основной вывод: системы, противоречащие естественным принципам и законам, неустойчивы. Попытки сохранить их становятся все более дорогостоящими и сложными и в любом случае обречены на неудачу. Чтобы принимать долгосрочные решения, необходимо обратить внимание на принципы, определяющие устойчивое развитие, а именно:

- стабилизация численности населения;

- переход к более энерго- и ресурсосберегающему образу жизни;

- развитие экологически чистых источников энергии;

- создание малоотходных промышленных технологий;

- рециклизация отходов;

- создание сбалансированного сельскохозяйственного производства;

- сохранение биологического разнообразия на планете.

Приводя данные о степени сохранности «первозданной» биоты на территории разных стран мира, географ Н.Н. Клюев (2002 г.) вывел показатель «экологического налога», своего рода «экологической ренты», которую каждая страна должна была бы выплачивать на пользование ресурсами биосферы. Уровень этого показателя в условных единицах колеблется от 1 – в Бразилии до 3-6 – в Канаде, 7 – в России, 131 – в Китае, 206 – в США, 776 – во Франции, 1175 – в Англии и, наконец, до 3717 – в Нидерландах. Это свидетельствует о том, что Россия в целом является одной из экологически благополучных стран планеты.

Понимая, что ни одна сфера жизнедеятельности планеты не обходится без прямого или косвенного участия человека нужно формировать активную природоохранную позицию. Это понятие включает в себя, прежде всего экологическое воспитание и образование, которое должно быть комплексным, всеобщим и непрерывным. Человек должен осознавать свою роль в биосфере как один из видов, который, как и все остальные обязан подчиняться законам развития биосферы.

Во имя жизни на Земле человечеству предстоит возродить, сберечь и развить основные ценности экологической культуры.
Используемая литература


  1. Инженерная экология и экологический менеджмент: Учебник / М.В. Буторина, Л.Ф. Дроздова, Н.И. Иванов и др. / Под ред. Н.И. Иванова, И.М. Фадина. – М.: Логос, 2004. – 520 с.: ил.

  2. Коробкин В.И. Экология 2000г, М.: Просвещение, 2000.

  3. Хотунцев Ю.Л. Экология и экологическая безопасность: Учеб. пособие для студ. высш. пед. учеб. заведений. – М.: Издательский центр «Академия», 2002. – 480 с.

  4. Небел Б. Наука об окружающей среде: Как устроен мир: В 2 т. - М.: Мир, 1993.

  5. Стадницкий Г. В., Родионов А. И. Экология. М.: Высшая школа, 1988. - 272 с.

  6. Экология. Природа – Человек – Техника: Учебник / Т.А. Акимова, А.П. Кузьмин, В.В. Хаскин; под общ. ред. А.П. Кузьмина. 2-е изд., перераб. и доп. – М.: ЗАО «Издательство «Экономика», 2007. – 510 с. (Высшее образование).


Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации