Контрольная работа - экология биосферы - файл n1.doc

Контрольная работа - экология биосферы
скачать (912 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc912kb.19.11.2012 12:57скачать

n1.doc



Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Санкт-Петербургский государственный

инженерно-экономический университет»

Кафедра современного естествознания и экологии


Контрольная работа

по дисциплине
ЭКОЛОГИЯ
Вариант №


Выполнил:_____________________

(Фамилия И.О.)

студент курса ______________________________

(срок обучения)

спец.

группа №

Подпись:____________________________________________________
Преподаватель: ______________________________

(Фамилия И.О.)

Должность: _________________________________________________

(уч.степень, уч. звание)

Оценка:_______________________ Дата: _________________________

Подпись:_____________________________________________________

Санкт-Петербург

2009


СОДЕРЖАНИЕ
Экологическая система и схема структуры биогеоценоза___________________________3

Контрольная работа № 1 4

Оопределение экологической системы и схема структуры биогеоценоза. Примеры природных экологических систем. 4

Понятие “экосистема” введено английским ботаником А. Тенсли (1935), который обозначил этим термином любую совокупность совместно обитающих организмов и окружающую их среду. По современным представлениям, экосистема как основная структурная единица биосферы — это взаимосвязанная единая функциональная совокупность живых организмов и среды их обитания, или уравновешенное сообщество живых организмов и окружающей неживой среды. В этом определении подчеркнуто наличие взаимоотношений, взаимозависимости, причинно-следственных связей между биологическим сообществом и абиотической средой, объединение их в функциональное целое. Биологи считают, что экосистема — совокупность всех популяций разных видов, проживающих на общей территории, вместе с окружающей их неживой средой. В.Н. Сукачевым (1972) в качестве структурной единицы биосферы предложен биогеоценоз. Биогеоценозы — природные образования с четкими границами, состоящие из совокупности живых существ (биоценозов), занимающих определенное место. Для водных организмов — это вода, для организмов суши — почва и атмосфера. Масштабы экосистем различны: микросистемы (например, болотная кочка, дерево, покрытый мхом камень или пень, горшок с цветком и т.п.), мезоэкосистемы (озеро, болото, песчаная дюна, лес, луг и т.п.), макроэкосистемы (континент, океан и т.п.). Следовательно, существует своеобразная иерархия макро-, мезо- и микросистем разных порядков. 4

Экологические последствия уничтожения лесов 13

Список литературы 15

2)Николаев А.С. «Экология»: Учеб. Пособие. – Спб.: СПбГИЭУ, 2006 15

Контрольная работа № 1

Оопределение экологической системы и схема структуры биогеоценоза. Примеры природных экологических систем.

Понятие “экосистема” введено английским ботаником А. Тенсли (1935), который обозначил этим термином любую совокупность совместно обитающих организмов и окружающую их среду. По современным представлениям, экосистема как основная структурная единица биосферы — это взаимосвязанная единая функциональная совокупность живых организмов и среды их обитания, или уравновешенное сообщество живых организмов и окружающей неживой среды. В этом определении подчеркнуто наличие взаимоотношений, взаимозависимости, причинно-следственных связей между биологическим сообществом и абиотической средой, объединение их в функциональное целое. Биологи считают, что экосистема — совокупность всех популяций разных видов, проживающих на общей территории, вместе с окружающей их неживой средой. В.Н. Сукачевым (1972) в качестве структурной единицы биосферы предложен биогеоценоз. Биогеоценозы — природные образования с четкими границами, состоящие из совокупности живых существ (биоценозов), занимающих определенное место. Для водных организмов — это вода, для организмов суши — почва и атмосфера. Масштабы экосистем различны: микросистемы (например, болотная кочка, дерево, покрытый мхом камень или пень, горшок с цветком и т.п.), мезоэкосистемы (озеро, болото, песчаная дюна, лес, луг и т.п.), макроэкосистемы (континент, океан и т.п.). Следовательно, существует своеобразная иерархия макро-, мезо- и микросистем разных порядков.




Схема структуры биогеоценоза

Гграфик, характеризующий воздействие экологического фактора на организм; экологический смысл предельно допустимой концентрации (ПДК) вредного вещества в среде, где ПДК = С лим / n, где n1, Слим = Спор – лимитирующая или пороговая концентрация.

Экологический фактор – это любой не расчленяемый далее элемент окружающей среды, способный оказывать прямое или косвенное воздействие на живой организм хотя бы на одном из этапов его индивидуального развития. На действие экологического фактора организм отвечает определенными реакциями.

В общем виде воздействие экологического фактора на состояние организма иллюстрирует рисунок 2.2.

Конкретные численные значения и единицы измерения А и Т зависят от природы экологического фактора и особенностей его воздействия на организм. Например, при взаимоотношениях «хищник-жертва» и А и Т имеют размерность Численность популяции/ кмІ. Если мы рассматриваем влияние температуры на организм, А определяем по его подвижности, Т- температура в С (t). При анализе химического воздействия Т представлена концентрацией (С) и ее размерность, например, (мг/мі) или (мг/кг). При этом если средой распределения агента является воздух или вода, то в знаменателе - мі, если среда – почва или тело организма, то в знаменателе – кг.

Область внутри интервала (Тлим - Тлим ) называют зоной нормальной жизнедеятельности организма. Здесь он нормально питается и развивается, дает жизнеспособное потомство. В этой области отмечают и некоторый наилучший (оптимальный) для организма уровень данного фактора (Топт), при котором его активность (А опт) будет максимальной.




На участках (Тлим - Тлим) и (Тлет - Тлим) данный экологический фактор приводит к подавленному пессимальному состоянию организма или популяции. Эти области определяют по величине критического значения степени блаприятности фактора Акр. Проведя горизонтальный луч из точки Акр до пересечения с кривой графика, опускают перпендикуляры на ось Т и определяют лимитирующие значения фактора Тлим; Тлим при дальнейших отклонениях значений фактор влево от Тлим и вправо от Тлим располагаются зоны угнетения (пессимума). Значениям фактора, соответствующим этим областям, соответствует подавленное, пессимальное состояние организма или популяции. Для отдельного организма это состояние может закончиться хроническим заболеванием, бесплодием, мутацией, гибелью. Для популяции, пребывающей в указанных условиях, ситуация также завершается либо гибелью, либо миграцией животных. Для экосистемы наличие таких значений факторов приводит к ее деструкции, т.е. к образованию новой экосистемы, подчас упрощенной структуры. Предельные значения экологических факторов, за границами которых (в меньшую для Тлет или в большую для Тлет сторону) жизнедеятельность особей становится невозможной, называют летальными (Тлет и Тлет).

Дапазон значений фактора внутри интервала Тлет –Тлет называют пределами выносливости или толерантности.

Приведенная на рис 2.2 кривая присуща тем факторам, которые составляют экологическую нишу организма. Экологическая ниша организма – это совокупность всех его требований к условиям среды и место, где эти требования удовлетворяются; другими словами, это вся совокупность множества биологических характеристик и физических параметров среды, определяющих условия существования того или иного вида, преобразование им энергии, обмен информацией со средой и себе подобными. Таким образом, экологическую нишу организма обусловливает совокупность часто взаимосвязанных экологических факторов.

Известно, что организмы могут подвергаться и нежелательным, подчас губительным процессам и явлениям природы. В этих случаях можно говорить о воздействии случайных экологических факторов. Если организм подвергся действию случайного экологического фактора, обусловленного загрязнением среды, то кривая берет начало от максимального значения А опт при Т = 0 и ее дальнейший ход свидетельствует о непрерывном ухудшении жизненного состояния организма до Тлет по мере возрастания интенсивности экологического фактора. В этом случае Топт = 0.

На рисунке 2.3 пунктиром обозначены возможные предельные варианты изменения жизнедеятельности организма в зависимости от «третьих факторов» (например, от дополнительного влияния температуры или наличия в среде других химических агентов). В санитарной охране среды лимитирующее жизненное состояние организма значение концентрации

(С лим) называют пороговой концентрацией (С порог). Значения С лет, С лим и

С порог могут меняться. По величине С лим (частный случай Тлим) определяют значения предельно допустимых концентраций (ПДК) загрязнителей. Значение ПДК всегда устанавливают ниже Тлим во избежание необратимых патологических изменений в живом организме (ПДК= Тлим/ n, где n1). Величину ПДК устанавливают с таким запасом (n), чтобы при достижении текущей концентрацией (С) величины ПДК организм не оказался в зоне угнетения. Значение ПДК принимают неизменным для данного агента и среды данного назначения (например, вода питьевая и для купания).



Под загрязнением понимают привнесение в среду или возникновение в нкй новых, обычно не характерных для нее физических, химических, биологических или информационных агентов или превышение в рассматриваемое время естественного среднемноголетнего уровня концентрации типичных агентов указанной природы в среде, нередко приводящее к негативным последствиям.

Модель биотического (биологического) круговорота веществ-биогенов с участием продуцентов, консументов, редуцентов. Нназвания организмов и их роль в круговороте.



Схема 1.

Схема 1 иллюстрирует биотический (биологический) круговорот биогенов в природной экосистеме, из которой следует: необратимый поток энергии от Солнца в природную экологическую систему планеты Земля любого масштаба свидетельствует о ее открытости, разомкнутости. Однако при передаче вещества по цепочке: «продуценты – консументы – редуценты – продуценты (при этом сопутствующими являются минеральные вещества)» наблюдается определенная замкнутость, т.е. имеет место круговорот биогенов.

Продуценты (от лат. producens - производящий, создающий) – это автотрофные организмы, способные строить свои тела за счет неорганических соединений. Они ассимилируют неорганические ресурсы, образуя с помощью световой или химической энергии «упаковки» молекул органических веществ – углеводов, белков и др.

Консументы (от лат. consume - потребляю) – это гетеротрофные организмы, питающиеся органическим веществом других организмов. Консументами являются все животные, часть микроорганизмов, паразитические и насекомоядные растения. Консументы I порядка питаются растениями. Консументы II порядка преимущественно питаются растительноядными организмами – плотоядные, первичные хищники. Консументы III порядка питаются, в свою очередь, более слабыми хищниками и т.д.

Редуценты (от лат. reducens – возвращающий), или деструкторы (от лат. destruction – разрушение) – частный случай гетеротрофов. Это организмы-консументы, которые в ходе своей жизнедеятельности превращают органические остатки в неорганические вещества. Редуцентами являются бактерии, грибы, некоторые виды червей и др. Редуценты, разрушая мертвые организмы, упрощая их структуру до несложных неорганических химических соединений, доступных для питания продуцентов, тем самым замыкают биологический круговорот биогенов.

Понятие термина «биоген»? Ппримеры биогенов.

Под биогенами следует понимать химические элементы, входящие в состав живого или мертвого тела организма. Например, в океане отношение биогенных элементов C/N/P в живых телах характеризуется числами 106/16/1, такие же отношения концентраций этих химических элементов наблюдаются в морской воде (так называемое отношение Редфилда). Биогенами также называют разные химические соединения, потребляемые растениями. Например, фитопланктон в океане потребляет ионы NO3? и NH4+ и не усваивает азот N2. Это делают фотосинтезирующие бактерии. То есть N2 для этих бактерий биоген, а для растений нет. Поэтому часто термин биоген заменяется термином питательный элемент. Если рассматривать сообщество всех видов, то этой проблемы не возникает.

Биогены непрерывно потребляются жизнью из окружающей cреды и выделяются обратно в окружающую среду. Поэтому концентрации биогенов в окружающей среде определяются жизнью. Отсюда и название "биоген" — то, что формируется жизнью. Обычно, если нет необходимости указывать конкретно химические или органические соединения, то говорят о неорганическом или органическом биогене. Например, биомассу можно измерять в единицах органического углерода, азота или фосфора. Точно также запасы неорганического углерода, азота и фосфора в окружающей среде можно измерять в единицах неорганического углерода, азота или фосфора.

Сукцессия экосистемы. Изменение биомассы, продуктивности, биоразнообразия в ходе сукцессии. График сукцессии: N = f (t), где N – численность популяции, t – время.

Сукцессия (от лат. succesio – следую, преемственность) - это последовательная смена биоценозов, преемственно возникающих на одной и той же территории в результате влияния природных факторов (в том числе внутренних противоречий развития самих биоценозов) или воздействия человека. Биомасса максимальна в ненарушенной экосистеме и возрастает до этого максимального значения в процессе сукцессии.

Пример сукцессии: озеро ? зарастающее озеро ?болото ? торфяник ? лес.

Различают следующие формы сукцессий:

Продуктивность растительности также возрастает, особенно, если начало сукцессии приходится на полное разрушение растительности. Продуктивность всей экосистемы (разность между чистой первичной продуктивностью и плотностью потребления гетеротрофов) стремится после окончания сукцессии к нулю. Биоразнообразие, измеряемое числом видов в сообществе, не изменяется. Однако биоразнообразие, измеряемое средней плотностью числа особей видов в процесса сукцессии уменьшается (число видов, имеющих наибольшую плотность численности, в ненарушенной экосистеме меньше, чем в нарушенной). На каждой территории существует только одна единственная ненарушенная экосистема, информация о которой содержится в геномах видов ненарушенного сообщества. Если бы это было не так, то не существовало бы, например, таких устойчивых экосистем, как бореальные и тропические леса и болота. Полное восстановление нарушенной экосистемы к первоначальному ненарушенному состоянию происходит только при полном прекращении нарушений в процессе сукцессии. В процессе сукцессии происходит восстановление ненарушенной окружающей среды — относительных концентраций веществ в почве, атмосфере, воде, включая влажность почвы и атмосферы. Поддержание этих компонентов на оптимальном для жизни уровне в ненарушенных экосистемах выполняют доминирующие в такой экосистеме виды. Однако быстрейшее восстановление нарушенных условий выполняется видами-"ремонтниками", которые присутствуют в ненарушенных условиях в малых численностях, занимая малую часть территории экосистемы. Виды-ремонтники, обильные в процессе сукцессии, последовательно сменяют друг друга, уменьшая свою численность, т.е. работая против себя, изменяя условия окружающей среды в направлении, непригодном для себя, но наилучшем для доминантных видов ненарушенной экосистемы.

При климаксном состоянии экологической системы в течение длительного промежутка времени прирост численности близок к нулевому. В случае сукцессионных процессов наблюдаем некоторую динамику численности популяции, например, соответсвующую из графиков, представленных на рис. 3.14



Теоретически прирост численности популяции в нелимитированной какими-либо факторами среде характеризуется экспоненциальным законом и описывается так называемой j-образной кривой (неограниченный все ускоряющийся прирост). При этом прирост к зависит от некоторой исходной численности N0. Поскольку особи не только рождаются, но и умирают, имеем r = P-C (где P - рождаемость, C - смертность).

При r= const скорость роста     dN / d? пропорциональна начальной численности N0. (r — так называемый коэффициент пропорциональности, который позволяет нам записать выражение пропорциональности в виде уравнения)

dN / d? = r N0.

После того как в XVII веке Исаак Ньютон изобрел дифференциальное исчисление, мы знаем, как решать это уравнение для N — численности популяции в любое заданное время. Вот его решение:

    Nt = N0 er

где N0 — число особей в популяции на начало отсчета, а t — время, прошедшее с этого момента. Символ е обозначает такое специальное число, оно называется основание натурального логарифма (и приблизительно равно 2,7), и вся правая часть уравнения называется экспоненциальная функция.

Этот закон идеализированный. В реальных условиях беспредельный экспоненциальный рост численности популяций невозможен. Всегда существуют некоторые предельно высокая (К) и предельно низкая (М) численности (плотности) популяции для конкретной экосистемы. По достижении некоторой максимально высокой численности в действие вступают ограничительные механизмы (например, дефицит пищи, заболевания, поражение паразитами и т.д.). В этом случае возможны два варианта дальнейшей динамики данной популяции.

  1. численность стабилизируется (рис. 3.14 б )и в целом ее динамика характеризуется так называемой логистической ( S-образной) кривой. Уравнение в этом случае имеет вид:

dN / d? = K - N/ K

Отношение K - N/ K отражает «сопротивление» среды, под которым понимают совокупность факторов, препятствующих неограниченному росту численности популяции.

  1. после достижения предела К наступает массовая гибель особей, возвращающая численность популяции к некоторому нижнему пределу М (рис. 3.14 в), после чего нарастание может начаться вновь. Подобные колебания численности с правильной периодичностью типичны для многих живых организмов (ежегодное «цветение воды»).

Исследования динамики выживаемости беспозвоночных животных позволили вывести следующий фундаментальный закон выживаемости: численность особей в данном поколении популяции в любой момент времени является функцией только начальной численности N0 и времени t, прошедшего с начала развития поколения: N? = ѓ (N0; ?)
Экологические последствия уничтожения лесов

Уничтожение лесов началось еще на заре развития человечества и продолжается до настоящего времени. На первых порах лес вырубали и выжигали ради получения пашен и пастбищ. В дальнейшем, с развитием хозяйства и ремесел, к лесу стали относиться как к неисчерпаемому источнику топлива, строительного и поделочного материала. По мере развития цивилизации и техники потребность в древесине и побочных продуктах леса быстро возрастала; усиливалась и эксплуатация леса. Последняя особой силы достигла в эпоху капитализма с его высокоразвитой техникой и частной собственностью на землю. В эту эпоху наиболее сильно пострадали мировые запасы леса. За последние 10 тыс. лет на земном шаре сведено 2/3 всех лесов. Ежегодно производится вырубка лесов на площади от 10 до 15 млн.га. В западной и Центральной Африке леса быстро отступают в результате стремительной и беспорядочной промышленной эксплуатации. Некоторым редким и ценным породам деревьев грозит полное исчезновение. Все это грозит исключительно опасными экономическими и экологическими последствиями. Резкое сокращение лесов на планете привело не только к истощению лесного капитала. Оно вызвало тяжелые для людей последствия, такие, как обмеление рек и озер, разрушительные наводнения, селевые потоки, эрозия почв, а также изменение климата. Лес является прекрасным аккумулятором влаги, задерживает снеготаяние, преграждает путь внешним и дождевым водам, способствуя пополнению запаса грунтовых вод и нормальному режиму стока равнинных и горных рек. С уничтожением лесов возникают разрушительные весенние паводки и летние разливы рек. Вешние и дождевые воды, не встречая препятствий в виде леса, быстро стекают по оврагам в реки, а затем в моря. В результате грунтовые воды пополняются слабо и уровень их падает настолько, что они уже не могут восполнить убыль воды в реках и озерах, происходящую за счет испарения в летний период. Вследствие этого водоемы начинают мелеть, многие реки становятся несудоходными. Наводнения, происхождение которых связано с уничтожением лесов, широко распространены во многих районах земного шара и приносят неисчислимые бедствия. Особенно они часто повторяются в Китае и на Индостане, в Северной и Южной Америке, Западной Европе. Особо губительным последствием вырубки лесов является эрозия почв, которая широко распространилась по всему земному шару и стала бичом сельского хозяйства. Наконец, уничтожение лесов на обширных территориях ухудшает климат, делает его более сухим и континентальным, способствует усилению ветров и распространению суховеев, появлению засух и т.д., что отрицательно сказывается на сельском хозяйстве.


Список литературы


  1. Валова В. Д., «Экология» учебник: Издательский дом Дашков и К, 2007




  1. Николаев А.С. «Экология»: Учеб. Пособие. – Спб.: СПбГИЭУ, 2006




  1. Коробкин В.И. Передельский Л.В. «Экология»: учебник для вузов Ростов-на-Дону феникс, 2006




  1. Чернова Н.М. Галушин В.М. Константинов В.М. «Основы экологии» М.: Дрофа, 2006



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