Роль живых организмов в круговороте веществ в биосфере

 Круговорот углерода  на суше начинается с фиксации  углекислого газа растениями  в процессе фотосинтеза.

 Из СО2 и НзО образуются углеводы и высвобождается кислород, Фиксированный в растениях углерод в некоторой степени потребляется животными. Отжившие животные и растения разлагаются микроорганизмами, в результате чего углерод мертвого органического вещества окисляется до углекислого газа и снова попадает в атмосферу. Кроме того, углерод частично выделяется на всех стадиях круговорота в составе CO2 во время дыхания растений и животных. Подобный круговорот углерода совершается и в океане.

43 Глобальная продукция  и распад. Типы фотосинтеза и  организмов продуцентов

  В биосфере постоянно  протекают противоположно направленные  процессы: синтез и разложение  органического вещества, которые  тесно взаимосвязаны и взаимообусловлены.

        Ежегодно  на Земле фотосинтезирующие организмы  образуют примерно 100-150 млрд. тыс. сухого  органического вещества. За этот  период времени примерно такое  же количество расходуется на  дыхание организмами. Незначительная  часть органического вещества  за большой геологический период  времени (600 млн. – 1 млрд. лет) не расходовалась на дыхание и не разлагалась, а сохранялась частично или полностью в анаэробных условиях. Существует предположение, что такое преобладание синтеза органического вещества над разложением стало основной причиной связывания СО2, уменьшения его содержания в атмосфере и, соответственно, накопление кислорода. Это сделало возможным возникновение и существование высших форм жизни. По мнению ученых, примерно 300 млн. лет назад наблюдался большой избыток органического вещества, что привело к образованию горючих ископаемых. Примерно за последние 60 млн. лет за счет вулканической деятельности, выветривания горных пород, осадкообразования, поступления солнечной энергии и синтеза органических соединений образовалось сбалансированное состояние в соотношение СО2  и О2 .

         Высказывается мнение, что с изменениями  содержания СО2  в атмосфере  связано изменение климата (периоды  похолодания и потепления). За  последние 50 лет в результате  промышленной и сельскохозяйственной  деятельности заметно повысилось  содержание СО2  в атмосфере, что  может стать причиной глобального  потепления.

         Однако в природе невозможен  только синтез органического  вещества, иначе все химические  элементы со временем сконцентрировались  бы в живых организмах и  жизнь на Земле прекратилась  бы. Параллельно синтезу идет  непрерывный процесс разложения    органического вещества.

         Основное количество отмерших  растений и животных разлагают  гетеротрофные микроорганизмы, или  сапрофаги. Такое разложение является  результатом процессов питания  бактерий и грибов. Оно осуществляется  вследствие преобразования энергии  внутри организмов и передачи  ее между собой. Этот процесс  необходим для поддержания  жизни: при его прекращении биогенные  элементы остались бы связанными  в мертвых растительных остатках  и недоступных для автотрофов.

44 Свойство популяций . Плотность  и численность популяций

Биологические свойства присущи как популяции в целом, так и составляющим ее особям. Они характеризуют жизненный цикл популяции, которая, как и отдельно взятая особь, растет, развивается и самовоспроизводится.  

Групповые свойства — численность, плотность, рождаемость, смертность, прирост, темп роста — присущи популяции как группе особей в целом. Они характеризуют ее как систему, а в случае отдельно взятых особей бессмысленны. Главными из групповых свойств популяции являются следующие:  

1.         Численность популяции — это  общее количество особей на  данной территории или в данном  объеме. У насекомых и мелких  растений количество особей в  популяции может достигать сотен  тысяч и миллионов особей, в  то время как численность одной  из популяций садовой улитки  — только тысячи особей, т. е. численность  популяции варьирует, и в каждом  конкретном случае минимальная  численность будет специфична  для разных видов. Длительное  существование популяции с численностью  менее нескольких сотен особей  невозможно. 

2.         Плотность популяции — количество  особей или их биомассы на  единицу площади или объема. Например, 150 растений сосны на 1 га или 0,5 г циклопов в 1 м3 воды. Плотность  зависит от численности. При возрастании  количества особей плотность  не увеличивается только тогда, когда возможно расширение ареала (расселение). Превышение оптимальной плотности неблагоприятно сказывается на состоянии популяции. При этом сокращается жизненное пространство для каждой особи, иссякают кормовые ресурсы, резко возрастает конкуренция между особями. Снижение плотности ниже оптимальной приводит к ослаблению защитных свойств популяции, снижает ее плодовитость, что в конечном итоге может привести к вымиранию популяции.  

3.         Рождаемость — число новых  особей, появившихся в популяции  за единицу времени за счет  размножения. Средняя величина рождаемости  каждого вида определилась исторически  как приспособление для восполнения  убыли популяции. Различают абсолютную  и удельную рождаемость.  

Абсолютная рождаемость — количество особей, родившихся (вылупившихся, отпочковавшихся и т. д.) в популяции за единицу времени (например, за сутки, месяц, год). Однако величина абсолютной рождаемости находится в прямой зависимости от численности популяции. Поэтому более объективным показателем является удельная рождаемость — количество особей, родившихся в популяции за единицу времени в расчете на одну особь (или на тысячу особей). Показатель удельной рождаемости позволяет сравнивать скорость рождаемости в популяциях с разной численностью. Обычно рождаемость в каждой популяции уравновешена смертностью.  

4.         Смертность (абсолютная и удельная) характеризует скорость убывания  численности популяции вследствие  гибели особей от хищников, паразитов, болезней, физиологической неполноценности, старости и т. п. Величины рождаемости  и смертности изменчивы во  времени и зависят от возрастной  и половой структуры популяции, обеспеченности пищей и ряда  других факторов.  

45. Основные экологические  проблемы Украины

1) Последствия аварии  на ЧАЭС.

2) Деградация черноземов  Украины.

3) Чрезмерное загрязнение  воздуха в промышленных районах.

4) Загрязнение акватории  Черного моря, в связи с чем  сероводородный слой приближается  к поверхности.

5) Загрязнение поверхностных  вод Украины.

6) Исчезновение отдельных  видов растений и животных  из-за их истребление или ухудшение  условий местообитания.

7) Подъем уровня грунтовых  вод в городах и на орошаемых  землях.вные экологические и неэкологические проблемы украины

46. Современное понимание  экологии как науки об экосистемах ибиосфере

Вначале экология, оставаясь в рамках биологической науки, имела непосредственную связь с ботаникой и зоологией, затем росли и крепли связи с такими дисциплинами, как география, почвоведение и климатология.

В начале XX в. формирование системного подхода и разработка учения о биосфере, которое является обширнейшей областью знания, включающей в себя множество научных направлений как естественного, так и гуманитарного цикла. в том числе и общую экологию, обусловили распространение экосистемных взглядов в экологии. Основным объектом для изучения в экологии стала экосистема.

Экосистемой называют совокупность живых организмов, взаимодействующих друг с другом и с окружающей их средой посредством обмена веществом, энергией и информацией таким образом, что эта единая система сохраняет устойчивость в течение продолжительного времени.

Дальнейшее развитие экологии связано с возрастающим вовлечением в круг рассматриваемых вопросов проблем взаимодействия общества и природы.

В настоящее время структуру экологии можно представить как четыре основные ветви, имеющие дальнейшее деление: биоэкология, геоэкология, экология человека, прикладная экология.

Биоэкология, в свою очередь, делится на: аутэкологию - экологию особей и видов; синэкологию - экологию популяций и сообществ, экологию биоценозов; эволюционную экологию.

Геоэкология рассматривает биосферные оболочки Земли. Сюда включается экология географических сред соответственно.

Экология человека представляет комплекс дисциплин, изучающих взаимодействие человека как живого организма и социального элемента с окружающей средой и обществом. Сюда включаются такие дисциплины, как социальная экология, медицинская экология и т.п.

Прикладная экология обеспечивает теоретический фундамент тем областям человеческой деятельности, которые так или иначе связаны с живой природой. Она исследует техногенные и антропогенные воздействия на природные системы, устанавливает для них нормативные и лимитирующие величины, являясь теоретической базой охраны природы. К этой области относятся сельскохозяйственная экология, инженерная экология, экология природно-технических геосистем, экологическое образование и менеджмент.

47 вторичные сукцессии

Термин «вторичная сукцессия» относится к сообществам, которые развиваются на месте уже существовавшего ранее сформированного сообщества. В местах, где хозяйственная деятельность людей не вмешивается во взаимоотношения организмов, складывается климаксовое сообщество, которое может существовать неопределенно долгое время - до тех пор, пока какое-либо воздействие извне (вспашка земли, рубка леса, пожар, извержение вулкана, наводнение) не нарушит его природную структуру. В случае разрушения сообщества в нем начинается сукцессия - медленный процесс восстановления исходного состояния. Примеры вторичных сукцессий: зарастание заброшенного поля, луга, гари или вырубки. Вторичная сукцессия длится несколько десятков лет. Она начинается с того, что на освобожденном участке почвы появляются однолетние травянистые растения. Это - типичные сорняки: одуванчик, осот, мать-и-мачеха и другие. Их преимущество в том, что они быстро разрастаются и производят семена, приспособленные к распространению на далекие расстояния с помощью ветра или животных. Однако уже через два-три года их вытесняют конкуренты - многолетние травы, а затем - кустарники и деревья, прежде всего осина. Эти породы затеняют землю, а их обширные корневые системы забирают из почвы всю влагу, так что проросткам видов, первыми попавших на поле, становится трудно расти. Однако сукцессия на этом не останавливается; за осиной появляется сосна; а последними - медленно растущие теневыносливые породы, например ель или дуб. Через сто лет на этом участке восстанавливается то сообщество, которое было на месте поля до сведения леса и вспашки земли.

48 Понятие о жизненных  циклах

период от рождения или появления оплодотворенного яйца до смерти. У низших организмов, размножающихся делением - период от деления до деления.

49 Понятие об элементах  и факторах среды

Термин «вторичная сукцессия» относится к сообществам, которые развиваются на месте уже существовавшего ранее сформированного сообщества. В местах, где хозяйственная деятельность людей не вмешивается во взаимоотношения организмов, складывается климаксовое сообщество, которое может существовать неопределенно долгое время - до тех пор, пока какое-либо воздействие извне (вспашка земли, рубка леса, пожар, извержение вулкана, наводнение) не нарушит его природную структуру. В случае разрушения сообщества в нем начинается сукцессия - медленный процесс восстановления исходного состояния. Примеры вторичных сукцессий: зарастание заброшенного поля, луга, гари или вырубки. Вторичная сукцессия длится несколько десятков лет. Она начинается с того, что на освобожденном участке почвы появляются однолетние травянистые растения. Это - типичные сорняки: одуванчик, осот, мать-и-мачеха и другие. Их преимущество в том, что они быстро разрастаются и производят семена, приспособленные к распространению на далекие расстояния с помощью ветра или животных. Однако уже через два-три года их вытесняют конкуренты - многолетние травы, а затем - кустарники и деревья, прежде всего осина. Эти породы затеняют землю, а их обширные корневые системы забирают из почвы всю влагу, так что проросткам видов, первыми попавших на поле, становится трудно расти. Однако сукцессия на этом не останавливается; за осиной появляется сосна; а последними - медленно растущие теневыносливые породы, например ель или дуб. Через сто лет на этом участке восстанавливается то сообщество, которое было на месте поля до сведения леса и вспашки земли.

51Давление отбора: кол-во  против качества

Давление отбора — показатель интенсивности действия естественного отбора с точки зрения изменения генетического состава популяций в ряду поколений. Чем интенсивнее отбор, тем выше скорость эволюционных изменений в популяции. Количественно давление отбора оценивается по величине изменения аллельных частот в популяции за 1 поколение.

Давление отбора зависит от внешних факторов среды (интенсивность необходимого противодействия неблагоприятным условиям), межвидовой конкуренции (в частности, наличие хищников и паразитов) и внутривидовой конкуренции (в первую очередь определяется численностью популяции).

Возрастание давления отбора (например, в результате сужения диапазона условий среды) является консервативным фактором. Возникшая в результате него более узкая специализация вида позволяет популяции лучше приспособиться к наличествующим внешним условиям, однако при изменении этих условий может спровоцировать вымирание. Напротив, ослабление интенсивности отбора, наступающее обычно при ослаблении внешних сдерживающих факторов (уменьшение числа хищников, освоение видом новой среды и др.) способствует увеличению видового разнообразия[