Автор: Пользователь скрыл имя, 24 Февраля 2013 в 21:20, курсовая работа
Экология как наука, изучающая отношения между организмами и их взаимосвязи с окружающей средой. Предмет и задачи экологии. Организм инадорганизменные системы: популяции, сообщества, экосистемы как объекты экологии. Биоэкология и ее основные разделы (аутэкология, демэкология, синэкология). Ландшафтная экология. Экология человека и социальная экология.
Погибшие организмы и отходы жизнедеятельности в любой форме потребляются организмами, разрушающими мертвое органическое вещество до неорганических веществ – редуцентами, или деструкторами. К редуцентам относятся различные животные (как правило, беспозвоночные), грибы, прокариоты:
– некрофаги – трупоеды;
– копрофаги (копрофилы,
– сапрофаги (сапрофиты,
– ксилофаги (ксилофилы,
– кератинофаги (кератинофилы,
– детритофаги – питаются полуразложившимся органическим веществом;
– окончательные минерализаторы – полностью разлагают органическое вещество.
Продуценты и редуценты
Пищевые цепи
При последовательной передаче энергии от одних организмов к другим образуются пищевые (трофические) цепи.
Трофические цепи, которые начинаются с продуцентов, называются пастбищные цепи, или цепи выедания. Отдельные звенья пищевых цепей называются трофические уровни. В пастбищных цепях выделяют следующие уровни:
1-й уровень – продуценты (растения);
2-й уровень – консументы первого порядка (фитофаги);
3-й уровень – консументы второго порядка (зоофаги);
4-й уровень – консументы третьего порядка (хищники);
5-й уровень – консументы высших порядков (сверх–хищники, паразиты и сверх–паразиты).
Погибшие организмы и
отходы жизнедеятельности каждого
уровня разрушаются редуцентами. Трофические
цепи, которые начинаются с редуцентов,
называются детритные цепи.
Органическое вещество, находящееся на каждом трофическом уровне, может потребляться различными организмами и различными способами. Один и тот же организм может относиться к разным трофическим уровням. Таким образом, в реальных экосистемах пищевые цепи превращаются в пищевые сети.
Ниже приведен фрагмент пищевой сети смешанного леса.
Продуктивность трофических уровней
Количество энергии, проходящее через трофический уровень на единице площади за единицу времени, называется продуктивностью трофического уровня. Продуктивность измеряется в ккал/га·год или других единицах (в тоннах сухого вещества на 1 га за год; в миллиграммах углерода на 1 кв. метр или на 1 куб. метр за сутки и т. д.).
Энергия, поступившая на
трофический уровень, называется валовой первичной
продуктивностью (для продуцентов)
или рационом(для консументов).
Часть этой энергии расходуется на поддержание
процессов жизнедеятельности (метаболические
затраты, илизатраты на дыхание),
часть – на образование отходов
жизнедеятельности (опад у растений,
экскременты, линочные шкурки и иные отходы
у животных), часть – на прирост биомассы.
Часть энергии, затраченная на прирост
биомассы, может быть потребленаконсументами
Энергетический баланс трофического уровня может быть записан в виде следующих уравнений:
(1) валовая первичная продуктивность = дыхание + опад + прирост биомассы
(2) рацион = дыхание + отходы жизнедеятельности + прирост биомассы
Первое уравнение применяется
по отношению к продуцентам, второе
– по отношению к консументам и
Разность между валовой
первичной продуктивностью (рационом)
и затратами на дыхание называется чистой первичной
продуктивностью трофического уровня.
Энергия, которая может быть потреблена консументами
При переходе энергии с одного уровня на другой часть ее безвозвратно теряется: в виде теплового излучения (затраты на дыхание), в виде отходов жизнедеятельности. Поэтому количество высокоорганизованной энергии постоянно уменьшается при переходе с одного трофического уровня на последующий. В среднем на данный трофический уровень поступает ≈ 10 % энергии, поступившей на предыдущий трофический уровень; эта закономерность называется правилом «десяти процентов», или правилом экологической пирамиды. Поэтому количество трофических уровней всегда ограничено (4-5 звеньев), например, уже на четвертый уровень поступает только 1/1000 часть энергии от поступившей на первый уровень.
Динамика экосистем
В формирующихся экосистемах
на образование вторичной
Различают следующие формы сукцессий:
– первичные – возникают на ранее незаселенных территориях (например, на незадернованных песках, скалах); биоценозы, первоначально формирующиеся в таких условиях, называются пионерными сообществами;
– вторичные – возникают в нарушенных местообитаниях (например, после пожаров, на вырубках);
– обратимые – возможен возврат к ранее существовавшей экосистеме (например, березняк → гарь → березняк → ельник);
– необратимые – возврат к ранее существовавшей экосистеме невозможен (например, уничтожение реликтовых экосистем;реликтовая экосистема – это экосистема, сохранившаяся от прошлых геологических периодов);
– антропогенные – возникающие под воздействием человеческой деятельности.
Накопление органического
вещества и энергии на трофических
уровнях приводит к повышению
устойчивости экосистемы. В ходе сукцессии
в определенных почвенно-климатических
условиях формируются окончательные клим
В деградирующих (зависимых) эк
Антропогенные экосистемы
К основным типам антропогенных
экосистем относятся
Агробиоценозы – это экосистемы, созданные человеком для получения сельскохозяйственной продукции.
В результате севооборотов в агробиоценозах обычно происходит смена видового состава растений. Поэтому при описании агробиоценоза дается его характеристика на протяжении нескольких лет.
Особенности агробиоценозов:
– обедненный видовой состав продуцентов (монокультура);
– систематический вынос элементов минерального питания с урожаем и необходимость внесения удобрений;
– благоприятные условия
для размножения вредителей в
связи с монокультурой и
– необходимость уничтожения сорняков – конкурентов культурных растений;
– сокращение числа трофических
уровней в связи с
– невозможность
Для поддержания устойчивости
агробиоценозов необходимы дополнительные
затраты энергии. Например, в экономически
развитых странах для производства
одной пищевой калории
Промышленные экосистемы – это экосистемы, формирующиеся на территории промышленных предприятий.Промышленные экосистемы характеризуются следующими особенностями:
– высокий уровень загрязненности (физические, химические и биологические загрязнения);
– высокая зависимость от внешних источников энергии;
– исключительная обедненность
– неблагоприятное влияние на смежные экосистемы.
Для контроля за состоянием антропогенных экосистем используются экологические знания.
На первом этапе работы необходима комплексная инвентаризация (паспортизация) антропогенных экосистем. Полученные данные необходимо проанализировать, выявить состояние экосистемы, степень ее устойчивости. В ряде случаев необходимо поставить эксперименты, спланированные для выявления действия комплекса факторов.
На следующем этапе
ведется построение комплексных
моделей, объясняющих имеющееся
состояние экосистемы и служащих
для прогнозирования изменений.
Вырабатываются и исполняются рекомендации
по повышению устойчивости экосистем.
Постоянно ведется
На заключительном этапе
работы планируется и осуществляется
система наблюдений за состоянием экосистемы
– экологический мониторинг (от
англ. monitor – подстерегающий).
При осуществлении экологического мониторинга
используются физико-химические измерительные
методы, а также методы биотестирования и
Биотестирование – это контроль за состоянием среды с
помощью специально созданных тест–объектов. Тест–
Биоиндикация – это контроль за состоянием
среды с помощью обитающих в ней организмов.
В этом случае в качестве тест–объектов
Для обнаружения тяжелых
металлов используется физико-химический
анализ тканей организмов, избирательно
накапливающих различные
вернуться к началу
7. Основные среды жизни
Основные среды жизни: водная, наземно-воздушная, почва и живые организмы как среда обитания.
Особенности действия экологических факторов, лимитирующие факторы в разных средах обитания.
Приспособленность организмов к различным средам жизни, биотическим и абиотическим факторам среды. Черты приспособленности организмов, обусловленные действием света, температуры, влажности и других факторов.
Основные экологические группы организмов, характерные для разных сред обитания.
Сочетания важнейших абиотических
факторов определяют существование
на Земле сред жизни,
или сред обитания.
Выделяется четыре основные среды обитания: водная, наземно-
Водная среда обитания (гидросфера)
Водную среду обитания
образуют важнейшие компоненты гидросферы
Земли входят: Мировой океан, континентальные
воды иподземные воды.
К континентальным водам относятся реки, озера и ледник
Водная среда обитания является исходной для всех земных форм жизни. Подавляющее большинство организмов – первично-водные, то есть сформировавшиеся именно в водной среде обитания. Постоянные обитатели гидросферы называются гидробионты.
Рассмотрим особенности водной среды обитания на примере Мирового океана. В Мировом океане различают две экологические области: бенталь – дно океана и пелагиаль – толщу воды.
Бенталь. Население дна (бентали) называется бентос («глубинный»
Пелагиаль. Население пелагиали (водной
толщи) называется пелагос. Совокупность
организмов, парящих в толще воды и неспособных
к передвижению против течения, называется планктон («