Контрольная работа № 1

1).Определение 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 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2). График, характеризующий воздействие экологического фактора на организм;  экологический смысл предельно допустимой концентрации (ПДК) вредного вещества в среде, где  ПДК = С лим / n, где n>1, 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/ км². 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/м³) или (мг/кг). При этом если средой распределения агента является воздух или вода, то в знаменателе - м³, 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.

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

     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»? Примеры 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.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1).Биоценоз, совокупность организмов – популяций растений, животных, грибов, микроорганизмов, населяющих однородный участок суши или водоёма и характеризующихся определёнными взаимоотношениями (пищевые цепи, симбиоз и т. д.) и приспособленностью к условиям окружающей среды.

Био́та (от греч. biote — жизнь) — совокупность видов растений, животных и микроорганизмов, объединенных общей областью распространения. В отличие от биоценоза, может характеризоваться отсутствием экологических связей между видами.

2). Закон толерантности Шелфорда

Если  в среде, являющейся совокупностью  взаимодействующих факторов, есть такой  фактор, значение которого меньше определенного  минимума или больше определенного максимума, то проявление активной жизнедеятельности организма в этой среде невозможно.Минимальное и максимальное значения этого фактора выступают в роли ограничивающих (лимитирующих). Расстояние между двумя пессимумами - зона толерантности.