Шпаргалка по "Экологии"

Экология. Вопросы и ответы для подготовки к зачёту.

1) Что составляет научную основу экологии? Известный немецкий ученый   Эрнст Геккель (1834…1919, автор биогенетического закона) даёт определение экологии как интегральной науке о взаимодействии многоуровневых систем в природе и обществе.

2) В чём состоит особенность структуры экологии? Отметим, что структурность экологии даёт возможность применять в ней научные методы, в том числе, функциональный, аналитический и системные методы исследования.

3) Какова сущность системного метода в научном познании? Высший идеал научного познания – стремление получить целостную, синтетическую картину мира во взаимной связи, движении и развитии его составных частей. Эту цель исследователи достигают поэтапно, путём последовательных приближений к ней. Появление системных методов исследования обусловлено как логикой развития науки, так и потребностями практики. Особенность экологического подхода при этом определяется тем, что в экосистему входят две крупные подсистемы.  Одна из них помещается в центре и рассматривается как «главный объект», а другая - как окружающая среда.

4) Что означает понятие «причинная связь» в элементах системы? Полезны ли отрицательные причинные связи? Причинная связь -  физически необходимая связь между явлениями, при которой за одним из них всякий раз следует другое. Первое явление называется причиной, второе - действием или следствием. Я думаю да, отрицательные причинные связи полезны ровно так же как и положительные. Например, уменьшение числа вредных насекомых  ведёт к повышению урожая. Снижение цен ведёт к повышению уровня жизни. Всё это примеры положительных результатов при отрицательных причинных связях.

5) В чем состоит суть правила  Ле Шателье – Брауна? Суть принципа состоит в следующем. При внешнем воздействии, выводящем систему из состояния устойчивого равновесия, это равновесие смещается в направлении, при котором эффект внешнего воздействия уменьшается. На биологическом уровне этот принцип реализуется в виде способности экологических систем к авторегуляции.

6) Поясните сущность системного  закона «О цене развития». Любое новое приобретение в эволюции системы обязательно сопровождается утратой какой-либо части прежних достоинств и возникновением новых, всё более сложных образований. Причем с ростом сложности организации системы темпы её эволюции возрастают.Ничто не дается даром.

7) Что означает понятие экологическое  моделирование? Традиционной в научном исследовании является схема «исследова¬тель – объект». Здесь исследо-ватель получает информацию путем непосредственного изучения объекта. Например, био¬лог изучает видовой состав фитопланктона под микроско¬пом. Но такое возможно лишь на достаточно простых объ¬ектах. В случае исследования целостной структуры экоси¬стемы необходимо моделирование, при котором работает схе¬ма: «исследователь - модель - объект изучения». Например, чтобы получить представление об энергетических потоках в экосистеме, необходимо представить себе модель в виде пи¬рамиды энергий или хотя бы пирамиды чисел.

8) Дайте научное определение понятию «экологическая ниша». Ниша экологическая- комплекс факторов, которые требуются для существования вида, включая его связи с другими видами.

9) Что означают термины «пирамида  энергий», «пирамида чисел и пирамида  биомасс»? Пирамида энергии - величина потока энергии, проходящего через различные трофические уровни. В отличие от пирамиды чисел или биомассы, характеризующих статику экосистемы, пирамида энергии характеризует динамику прохождения массы пищи через пищевую цепь. На ее форму не влияют ни размеры особей, ни интенсивность их метаболизма. Кроме того, пирамида чисел преувеличивает роль мелких организмов, пирамида биомассы преувеличиват роль крупных. Поэтому пирамида энергии является наиболее универсальной характеристикой для сравнения потока энергии, проходящего через разные уровни, а также для сравнения одной экосистемы с другой. Пирамида чисел - отражает количественное распределение отдельных организмов на трофических уровнях. Особенностью такой пирамиды является уменьшение численности организмов при движении от продуентов к консументам. Эта закономерность объясняется тем, что в любой экосистеме мелкие животные численно превосходят крупных и размножаются быстрее. Для любого хищника существует нижний и верхний предел размеров их жертв, каждому хищнику служат пищей жертвы определенного размера.

Вторая пирамида - обращенная, так как в лесных пастбищных пищевых цепях продуценты - это деревья, а первичные консументы - это насекомые. Уровень первичных консументов по численности превышает уровень продуцентов.

Пирамида биомассы - показывает соотношение общего количества живого вещества на трофических уровнях пищевой цепи. Может иметь две графические разновидности - правильная и обращенная. Наблюдаются следующие закономерности: пирамиды с широким основанием и узкой вершиной характерны для наземных и мелководных экосистем, в которых продуценты имеют крупные размеры и живут сравнительно долго. В молодых экосистемах вершина пирамиды более узкая, чем в зрелых; пирамида может быть обращенной в открытых и глубоких водах, где продуценты невелики по размеру и малодолговечны. Пирамида биомассы отличается промежуточным характером в озерах и прудах, так как здесь равноценны роли продуцентов, то есть крупных прикрепленных растений и микроскопических водорослей.

10) Какие главные аргументы позволяют рассматривать живую природу и человеческое общество в рамках единой динамической системы? А для этого нужна новая система знаний,построенная на единой теоретической основе и выходящая затрадиционные рамки биологической экологии.

11) Какими свойствами должна  обладать система, чтобы называться  живой биосистемой? Химический состав, Обмен веществ, Клеточное строение, Размножение,

Рост и развитие, Раздражимость, Саморегуляция.

12) В чём состоит совпадение  законов термодинамики с жизнедеятельностью биологических систем? Любая живая система потребляет энергию и расходует её в виде работы и теплоты. Фактически организм можно рассматривать, как тепловую машину, которая подчиняется двум законам. Первый из них - закон сохранения энергии.

Второй - закон роста энтропии, т.е. закон возрастания степени необратимости, хаотичности, распада в изолированных системах. Согласно этим законам определено общее направление «самопроизвольных» естественных процессов в природе.

13) Поясните основные регулирующие факторы в поддержании оптимальной плотности любой популяции? Регуляция численности равновесных популяций определяется преимущественно биотическими факторами. Среди них главным фактором часто оказывается внутривидовая конкуренция. Примером  может служить борьба за места для гнездования, для рытья нор

и т. п. Внутривидовая конкуренция может быть причиной физиологического эффекта, известного под названием шоковой болезни. У некоторых видов животных, в частности у некоторых видов рыб, взрослые особи питаются собственным приплодом. Это явление, известное как каннибализм,  в определённые периоды регулирует численность популяции. Хищничество как ограничивающий фактор само по себе имеет большое значение.

14) В состав экосистемы входят три живых и три неживых компонента. Охарактеризуйте их с точки зрения взаимовлияния. Любую экосистему можно определить как систему самовоспроизводящихся популяций, занимающих единый ареал обитания и выполняющих две основные функции. Первая – обеспечение прироста численности популяций (“давление жизни”), или общей биомассы  экосистемы (продуктивность данной экосистемы). Вторая функция – кондиционирование, или очистка среды обитания от побочных продуктов. Очевидно, чем больше скорость утилизации отходов, тем лучше условия для прироста биомассы, т.е. тем сильнее будет давление жизни.

15)  В чём состоит сущность  основного процесса  в биоценозе? Поясните его, используя физико-химическую  запись (свет + СО2 + Н2О + минералы =  О2 + С6 Н12 О6 ). Биогеоценоз- неземная экосистема, обьединяющая на основе веществ, энергии и информации сообщество живых организмов (биоценоз) с пространственной совокупностью абиотических условий (биотопом). Каждый биоценоз состоит из множества видов. Но виды входят в него не отдельными особями, а популяциями. Популяция, таким образом, является частью вида.

16) Поясните три основные функции  экосферы. Основные функции экосферы:

Газовая функция. Живые существа постоянно обмениваются кислородом и углекислым газом с окружающей средой в процессах фотосинтеза и дыхания растений и животных. Растения строго контролируют концентрации О2  и СО2, оптимальные для всей современной биоты. Концентрационная функция. Пропуская через свое тело большие объемы воздуха и природных растворов, живые организмы осуществляют биогенную миграцию и концентрирование химических элементов и их соединений. Ранние этапы биологической эволюции проходили в водной среде. Организмы научились извлекать из разбавленного водного раствора необходимые для них вещества, многократно увеличивая их в своем теле. Окислительно-восстановительная функция живого вещества тесно связано с биогенной миграцией элементов и концентрированием веществ. Многие вещества в природе крайне устойчивы и не подвергаются окислению при обычных условиях. Но живые клетки располагают настолько эффективными катализаторами – ферментами, что способны осуществлять многие окислительно-восстановительные реакции в миллионы раз быстрее, чем это может происходить в абиогенной среде.

Информационная функция. Организмы оказались способными к получению информации путем соединения потока энергии с активной молекулярной структурой, играющей роль программы. Способность воспринимать, хранить и перерабатывать молекулярную информацию совершила опережающую эволюцию в природе и стала важнейшим экологическим системообразующим фактором.

17) В чём состоит сущность  биогеохимических  кругооборотов  в экосфере? Биогеохимические круговороты - это часть биологического круговорота, включающий обменные циклы химических элементов абиотической происхождения, без которых не может существовать живое вещество (таких как углерода, кислорода, водорода, азота, фосфора, серы и др.)

18) Каковы природно-экологические причины формирования диаграммы выживания вида?

Область количественных значений какого-либо фактора среды, в пределах которой могут существовать популяции организмов,  называют биоинтервалом фактора. Он ограничен крайними, экстремальными для популяции значениями, за пределами которых уже невозможно её существование. Иначе этот интервал называют зоной толерантности,  диапазоном выживания, экологической валентностью. Если построить график зависимости экологического потенциала от значения фактора, то в пределах биоинтервала (зоны толерантности) график приобретает вид куполообразной кривой. Иначе эту графическую зависимость называют диаграммой выживания.

19) Какими методами пользуются  исследователи для определения  границ биоинтервалов? Область количественных значений какого-либо фактора среды, в пределах которой могут существовать популяции организмов,  называют биоинтервалом фактора. Он ограничен крайними, экстремальными для популяции значениями, за пределами которых уже невозможно её существование. Иначе этот интервал называют зоной толерантности,  диапазоном выживания, экологической валентностью. Если построить график зависимости экологического потенциала от значения фактора, то в пределах биоинтервала (зоны толерантности) график приобретает вид куполообразной кривой. Иначе эту графическую зависимость называют диаграммой выживания.

20) В чём состоит связь понятий  «экологический фактор» и «экологическая ниша»?

Популяция разных видов организмов формируют межвидовые сообщества, которые вместе с абиотическими факторами среды называют экосистемами. Экосистемы бывают нескольких уровней: элементарные экосистемы – биогеоценозы, биомы – совокупность экосистем одной климатической зоны и биосфера – глобальная экосистема земли. Место вида в экологической системе называют экологической нишей. В стабильных условиях существования виды с близкими экологическими потребностями конкурируют. угнетая друг друга, тогда как в постоянно изменяющейся и разнообразной по условиям среде обитания даже экологические очень близкие виды могут найти свои экологические ниши.

21) В чём принципиальные сходства  и различия толерантных и резистемных  организмов?

Здесь обращает на себя внимание следующее: ширина биоинтервала может быть одинаковой для 2 видов. Но форма диаграммы различная для разных видов сообщества. Одни из этих видов носят название толерантные, другие-резистерные (противостоять, сопротивляться, быть устойчивым).

При анализе степени, уровня толерантности следует иметь ввиду одновременное влияние нескольких факторов среды. Организмы могут иметь широкие границы толерантности (устойчивости) в отношении одного фактора и узкие границы в отношении другого; организмы с диаграммой выживания. Они не просто подчиняются изменениям среды, а включают различные механизмы защиты от неблагоприятных воздействий, механизмы сопротивления или активного избегания от таких факторов. Такие реакции защиты и сопротивления обеспечивают устойчивость, резистерность организма по отношению к отклонениям от оптимума в какой-то части биоинтервала.    

22) Приведите пример акклиматизации, какого-либо вида организмов и  поясните  физиологические изменения  в них.

В качестве примера акклимации приведём изменения в организме животных при недостатке кислорода. Этот недостаток О2 (например, в условиях высокогорья) вызывает состояние гипоксии - кислородного голодания клетки. Срочная физиологическая реакция на гипоксию выражается в усилении вентиляции лёгких и интенсификация кровообращения. Но это не может сохраняться длительное время, т.к. для этого процесса требуется дополнительное кислородное обеспечение и затраты энергии.  Как на это реагирует организм? В системах организма наступают перестройки, которые направлены на ослабление стресса (гипоксии) и на достаточное снабжение тканей кислородом при пониженном его содержании в среде.  Это происходит в представленной ниже последовательности. В первую очередь стимулируется изменение состава самой крови. В ней увеличивается количество эритроцитов. Одновременно с этим в эритроцитах возрастает относительное содержание особой формы гемоглобина, который лучше активизирует кислород. В результате, кислородная ёмкость крови увеличивается. Далее наступают морфологические изменения в кровеносной системе: расширяются артерии сердца и мозга, становится более развитой капиллярная сеть, облегчается доставка кислорода к клеткам. Все эти процессы акклимации и гипоксии снимают напряжение с дыхательной и кровеносной систем.

23) Поясните выражение «потенциальные  возможности природы» по отношению  к антропогенному воздействию  на среду.

С ростом мирового объема производства сформировался, так называемый, техногенный природоразрушающий тип экономического развития. Природная среда оказалась под жестким прессом загрязнения со стороны фронтальной («ковбойской») экономики.