Контрольная работа по "Экологии"

Министерство  образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное  учреждение

Высшего профессионального образования

«Российский государственный профессионально  педагогический университет»

филиал  в г. Советском

Кафедра профессионально-педагогического образования 
 
 
 
 
 
 
 

Контрольная работа

По  дисциплине «Экология»

Вариант 07 
 
 
 
 
 

        Выполнила студентка 

        Группы

       Проверил:                    
 
 
 
 
 
 
 
 

Советский 2010

 

8. Живое вещество  биосферы. Его химический состав и классификация по типу питания. Роль автотрофных и гетеротрофных организмов. 

Живое вещество биосферы

    Живое вещество или биомасса — совокупность всех живых организмов на Земле, способность  живого вещества к воспроизводству  и распространению на планете, борьбу организмов за пищу, воду, территорию, воздух.

    Живое вещество связано с косным веществом  – атмосферой (до уровня озонового  экрана), полностью с гидросферой  и литосферой, главным образом  в границах почвы, но не только.

    Живое вещество биосферы неоднородно и обладает тремя типами трофических взаимодействий: автотрофностью, гетеротрофностью, миксотрофностью.

    Трофические экологические взаимодействия способствуют преобразованию неорганического (косного) вещества в органическое и обратной перестройке органиче6ских веществ в минеральные. Представители каждого царства, типа и класса выполняют свои функции в экологических взаимодействиях на уровне биосферы.

    Живое вещество характеризуется определенными  свойствами: это огромная свободная  энергия; химические реакции, протекающие в тысячи и даже миллионы раз быстрее, чем в других веществах планеты; специфические химические соединения — белки, ферменты и другие соединения, устойчивые в составе живого; возможность произвольного движения — рост или активное перемещение; стремление заполнить все окружающее пространство; удивительное разнообразие форм, размеров, химических вариантов и т.п., значительно превышающее многие контрасты в неживом, косном веществе.

    Поскольку живое вещество является определяющим компонентом биосферы, постольку можно утверждать, что оно может существовать и развиваться только в рамках целостной системы биосферы. Не случайно Вернадский считает, что живые организмы являются функцией биосферы и теснейшим образом материально и энергетически с ней связаны, являются огромной геологической силой, ее определяющей.

      Вместе с тем, все живое вещество  физико-химически едино. И в  этом состоит один из основных  законов всего органического  мира — закон физико-химического  единства живого вещества.

    Закон физико-химического единства живого вещества имеет принципиально важное значение для человеческой практики. Из него следует, что нет такого физического или химического агента, который был бы гибелен для одних организмов и абсолютно безвреден для остальных. Разница лишь количественная: одни организмы более чувствительны, другие менее, одни в ходе отбора приспосабливаются быстрее, другие медленнее. При этом приспособление идет в ходе естественного отбора, то есть за счет гибели тех индивидов, что не смогли адаптироваться к новым условиям.

    Второе  наиболее важное обобщение для живого вещества планеты состоит в законе константности количества живого вещества: количество живого вещества биосферы в пределах рассматриваемого геологического периода есть константа. Согласно закону биогенной миграции атомов, живое вещество оказывается энергетическим и химическим посредником между Солнцем и поверхностью Земли. Если бы количество живого вещества колебалось, то и энергетика планеты была бы непостоянной. Действительно, такие перемены случались в эволюции жизни на Земле, но они были очень редки. Обычно количество живого вещества планеты было равномерным, как и биохимические круговороты на ней.

    Количественное  постоянство характерно и для  числа видов. Однако в эволюции живого одни виды образовывались, другие вымирали. Такой процесс неизбежен из-за изменения условий жизни на планете  и в силу того обстоятельства, что  для нормального функционирования природных систем необходима множественность видов, особенно в управляющем звене экосистемы, т.е. среди консументов. Если бы число видов резко колебалось, биосфера потеряла бы свойство надежности. Поэтому во все геологические периоды массового вымирания организмов наблюдалось и бурное видообразование. Правило константности числа видов может быть сформулировано следующим образом: число нарождающихся видов в среднем равно числу вымирающих, и общее видовое разнообразие в биосфере есть константа.

    Для изучения живого вещества в экологии применяются определенные методы и подходы. Одним из основных является экосистемный подход.

    Впервые определение экосистемы, как совокупности живых организмов с их местообитанием, было дано Тэнсли в 1935 г. При экосистемном подходе в центре внимания эколога оказываются поток энергии и круговорот веществ между биотическим и абиотическим компонентами экосферы. Его больше интересуют здесь функциональные связи (такие, как цепи питания) живых организмов между собой и с окружающей средой, чем видовой состав сообществ и определение редких видов или колебаний численности. Экосистемный подход выдвигает на первый план общность организации всех сообществ, независимо от местообитания и систематического положения входящих в них организмов. 
 

    Классификация по типу питания

    По  способу питания все обитатели  нашей планеты делятся на две  группы: автотрофные и гетеротрофные. Автотрофные (греч. autos. — сам, trophe —  пища) организмы обладают способностью создавать органические вещества из неорганических, которые затем используются гетеротрофными организмами. Использование органических веществ в качестве пищи у гетеротрофных организмов различное. Одни используют в качестве пищи живые растения или их плоды, другие — мертвые остатки растений и животных, третьи — убитых животных и т. д. Каждый организм в природе, в конечном счете, прямо или косвенно служит источником питания. В то же время сам он существует за счет других или продуктов их жизнедеятельности. Следовательно, в круговороте веществ участвуют следующие три группы организмов:

    1. Продуценты (производители) — автотрофные  организмы, создающие органические  вещества из неорганических в  процессе фотосинтеза или хемосинтеза.  Основным продуцентом в биосфере  являются зеленые растения.

    Хемосинтез  – преобразование неорганических соединений в питательные органические вещества в отсутствие солнечного света, за счет энергии химических реакций.

    Только  продуценты способны сами производить  для себя пищу. Более того, они  непосредственно или косвенно обеспечивают питательными элементами консументов и редуцентов.

    2. Консументы (потребители) — гетеротрофные  организмы, питающиеся за счет  автотрофных. К консументам первого  порядка относятся, например, некоторые  рыбы, питающиеся фитопланктоном; к  консументам второго порядка — хищники и паразиты растительноядных организмов. Встречаются консументы третьего и четвертого порядка (сверхпаразиты, суперпаразиты и т. д.). Всего в цепях питания обычно бывает не более пяти звеньев.

    В зависимости от источников питания  консументы подразделяются на три основных класса:

    - фитофаги (растительноядные) – это  консументы 1-го порядка, питающиеся  исключительно живыми растениями. Например, птицы едят семена, почки  и листву.

    - хищники (плотоядные) – консументы 2-го порядка, которые питаются  исключительно растительноядными животными (фитофагами), а также консументы 3-го порядка, питающиеся только плотоядными животными.

    - эврифаги (всеядные), которые могут  поедать как растительную, так  и животную пищу. Примерами являются  свиньи, крысы, лисы, тараканы, а также человек.

    3. Редуценты (восстановители) — животные, питающиеся разлагающимися организмами  (сапрофиты).

    Существует  два основных класса редуцентов:

    - Детритофаги – напрямую потребляют  мертвые организмы или органические  остатки (пример: шакалы, грифы, дождевые черви).

    - Деструкторы – разлагают мертвую  органическую материю на простые  неорганические соединения (процесс  гниения и разложения). Примером  могут служить грибы и микроскопические  одноклеточные бактерии. Они способствуют  минерализации органических веществ, их переходу в продуцентное состояние. Особенно велика роль микроорганизмов, до конца разрушающих органические остатки и превращающих их в конечные продукты (минеральные соли, углекислоту, воду, простейшие органические вещества и т. д.), используемые в дальнейшем растениями для фотосинтеза новых органических веществ. При непосредственном участии микроорганизмов в круговорот включается любая форма жизни. С их помощью осуществляется естественная регуляция биосферы. 

Роль  автотрофных и  гетеротрофных организмов в биосфере 

    Функционирующее в биосфере живое вещество постоянно  осуществляет круговорот веществ и  превращение энергии. Согласно Вернадскому, живое вещество осуществляет в биосфере три основные функции. Газовая функция  состоит в том, что зеленые растения выделяют при фотосинтезе кислород, а при дыхании – углекислый газ. Животные также выделяют углекислый газ, а многие бактерии образуют различные газы, восстанавливая азот, сероводород и др. Без деятельности живых организмов состав атмосферы был бы совершенно иным. Концентрационная функция осуществляется благодаря тому, что живые организмы захватывают необходимые им химические элементы и накапливают их в местах своего обитания. Окислительно-восстановительная функция проявляется в окислении и восстановлении химических веществ в воде и почве, в результате чего образуются отложения различных руд, бокситов, известняков и др. Эта функция в основном осуществляется бактериями. Круговорот веществ, как и все происходящие в природе процессы, требует постоянного притока энергии. Основу биологического круговорота, обеспечивающего существование жизни, составляют солнечная энергия и улавливающий ее хлорофилл зеленых растений. В круговороте веществ и энергии участвует каждый живой организм, поглощая из внешней среды одни вещества и выделяя в нее другие. Биогеоценозы, состоящие из большого числа видов живых организмов и косных компонентов среды, осуществляют циклы, по которым передвигаются атомы различных химических элементов (биогенная миграция атомов). Так, растения потребляют из внешней среды углекислый газ, воду и минеральные вещества и выделяют в нее кислород. Животные вдыхают выделенный растениями кислород, а поедая их, усваивают синтезированные из воды и углекислого газа органические вещества и выделяют воду и углекислый газ. После гибели тела животных разлагаются при участии грибов и бактерий. При этом образуется дополнительное количество углекислого газа, а органические вещества превращаются в минеральные, которые попадают в почву, где усваиваются растениями. Атомы основных химических элементов постоянно совершают миграцию через многие живые организмы и косную среду. Различают два вида биогенной миграции атомов: миграция первого рода, более интенсивная, производится микроорганизмами, а миграция второго рода — многоклеточными организмами. Без миграции атомов жизнь на Земле не могла бы существовать: растения без животных и бактерий вскоре исчерпали бы запасы углекислого газа и минеральных веществ, а животные без растений лишились бы источника энергии и кислорода. 
 

Литература:

1. Е. А. Криксунов,  В.В. Пасечник, А.П. Сидорин «Экология»  Издательский дом «Дрофа» 1995

2. Г. А. Богдановский  «Химическая экология» Издательство Московского университета 1994 

51. Ископаемое топливо.  Его происхождение.  Последствия сжигания  ископаемого топлива  для биосферы и  человека. 

    Ископаемые  топлива — это преобразованные остатки растений и животных, живших миллионы лет назад. Уголь образовался из деревьев и других растений, а нефть и природный газ — из водорослей и животных.

    Вероятно, первым из ископаемых топлив люди стали  использовать торф — очень мягкий, не полностью образовавшийся уголь, залегающий у поверхности в умеренных  поясах Земли. Природный торф содержит до 90% воды, поэтому, чтобы стать топливом, он подлежит сушке.

    К природным топливам органического  происхождения относятся торф, лигниты, каменные и антрацитные угли, нефть  и природный газ. Эти материалы  часто называют ископаемыми топливами, так как они являются конечными продуктами физико-химических превращений окаменевших остатков растений. Сравнение составов различных топлив показывает, что относительное содержание углерода по сравнению с содержанием водорода уменьшается при переходе от твердых топлив к жидким и далее к газообразным. Все эти топлива можно получать друг из друга, изменяя соотношение между содержанием углерода и водорода. Все они являются ценным сырьем для производства различных химических продуктов, горючего для двигателей и масел для смазки, а также служат источниками тепла и электрической энергии.

    Природный газ является смесью углеводородов, состоящей главным образом из представителей метанового ряда и содержащей небольшие добавки других газов, таких, как азот, двуокись углерода, сероводород и иногда гелий. Обычно основным в природном газе является метан, однако иногда имеются значительные примеси этана и, в меньшей степени, более тяжелых углеводородов. В природе встречаются газы, почти целиком состоящие из двуокиси углерода, однако такие газы не обладают свойством горючести. Различают два типа природных горючих газов – сухие и влажные. Сухие газы состоят в основном из метана и иногда содержат также этан и пропан, однако они не содержат более тяжелых углеводородов, которые могут конденсироваться при сжатии. Влажные горючие газы содержат различные количества природного газолина, пропана и бутана, которые можно извлечь посредством сжатия или экстрагирования.