Ассимиляция веществ организмами. Автотрофные и гетеротрофные организмы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Оглавление

 

 

Введение…………………………..……………...……….…………..…3

1. Ассимиляция веществ организмами. Автотрофные и гетеротрофные организмы. Продуценты,  консументы, деструкторы (редуценты). Роль детритных связей в круговороте элементов………………………..……...………………………………..4
2. Понятие окружающей среды, условий существования и экологических факторов……………………………………….……….9
3. Биогеохимический цикл (круговорот) азота и фосфора в биосфере…………………………..…………………………….……...12
4. Типы антропогенной нагрузки на атмосферный воздух. Оценка негативных воздействий конкретных объектов техносферы (предприятий, транспорта и т.д.) на воздушную среду………………………………………………...…………..………15
5. Оценка экологической ситуации района проживания и составление карты – схемы экологического районирования территории……………………...…………………………………...…20

Список используемой литературы……………...……….……………33

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Экология(греч. oikos — жилище, местопребывание, logos — наука)— биологическая наука о взаимоотношениях между живыми организмами и средой их обитания. Этот термин был предложен в 1866 г. немецким зоологом Эрнстом Геккелем. Становление экологии стало возможным после того, как были накоплены обширные сведения о многообразии живых организмов на Земле и особенностях их образа жизни в различных местообитаниях и возникло понимание, что строение, функционирование и развитие всех живых существ, их взаимоотношения со средой обитания подчинены определенным закономерностям, которые необходимо изучать.

Объектами экологии являются преимущественно системы выше уровня организмов, т. е. изучение организации и функционирования надорганизменных систем: популяций, биоценозов (сообществ), биогеоценозов (экосистем) и биосферы в целом. Другими словами, главным объектом изучения в экологии являются экосистемы, т. е. единые природные комплексы, образованные живыми организмами и средой обитания.

Задачи экологии меняются в зависимости от изучаемого уровня организации живой материи. Популяционная экология исследует закономерности динамики численности и структуры популяций, а также процессы взаимодействий (конкуренция, хищничество) между популяциями разных видов. В задачи экологии сообществ (биоценологии)входит изучение закономерностей организации различных сообществ, или биоценозов, их структуры и функционирования (круговорот веществ и трансформация энергии в цепях питания).

Главная же теоретическая и практическая задача экологии — раскрыть общие закономерности организации жизни и на этой основе разработать принципы рационального использования природных ресурсов в условиях все возрастающего влияния человека на биосферу.

 

 

 

 

 

 

1. Ассимиляция веществ организмами. Автотрофные и гетеротрофные организмы. Продуценты,  консументы, деструкторы (редуценты). Роль детритных связей в круговороте элементов.

 

АССИМИЛЯЦИЯ (лат. assimilatio — уподобление) — процесс усвоения (уподобления себе) организмом веществ, поступающих в него из внешней среды. Ассимиляция составляет одну из сторон присущего организмам обмена веществ — свойства, отличающего их от неживых тел. Другую сторону обмена веществ представляет диссимиляция, т е. распад веществ, из которых состоит организм. Каждый организм ассимилирует из многообразных веществ внешней среды лишь те вещества, которые необходимы для его жизнедеятельности; он перерабатывает их на свой лад, вследствие чего создаются и поддерживаются различия в свойствах отдельных организмов и их органов, несмотря на сходный часто состав внешней среды, в которой живут эти организмы. Процессы ассимиляции лежат в основе жизненных явлений; на процессе ассимиляции основывается и рост организма, связанный с преобладанием ассимиляции над диссимиляцией; с ассимиляцией связаны и явления размножения.

Различные группы живых существ используют в процессе ассимиляцию не одинаковые по сложности строения вещества. Так называемые автотрофные организмы , к которым относятся почти все растения и некоторые виды бактерий, способны в процессе ассимиляции строить (синтезировать) все входящие в их состав сложные органические вещества (углеводы, белки, жиры) исключительно из окружающих их неорганических веществ. Так, зеленые растения синтезируют углеводы из углекислоты и воды; этот процесс осуществляется у них с помощью световой энергии (фотосинтез), существенную роль при этом играет зеленый пигмент растений — хлорофилл; некоторые автотрофные бактерии для построения углеводов из углекислоты и воды используют энергию химических реакций, напр. окисление серы и других веществ. Синтез белков растения осуществляют, используя синтезированные ими углеводы и соли азотной кислоты, поступающие в них из почвы; для синтеза белка отдельные виды микроорганизмов утилизируют соли аммония, некоторые почвенные бактерии ассимилируют азот воздуха. Синтез жиров в растениях осуществляется за счет накопленных ими углеводов. Другая группа живых существ — так называемые гетеротрофные организмы (от греч. heteros — другой и trophe — питание), к которым принадлежат все животные организмы, в т. ч. человек, не способны сами к построению органических веществ из неорганических и ассимилируют для построения своих составных частей уже готовые сложные органические соединения (белки, жиры и углеводы), синтезируемые автотрофными организмами. Синтезу необходимых для гетеротрофных организмов органических веществ предшествует сложный процесс переработки веществ, входящих в состав тела животных и растений, которыми гетеротрофные организмы питаются. Для того чтобы ассимилировать эти вещества, т. е. уподобить их веществам, из которых построен гетеротрофный организм, необходимо пищу разложить на составные элементы (напр., белковые вещества на аминокислоты, жиры — на глицерин и жирные кислоты, сложные углеводы — на простые), а затем использовать их для синтеза. Процесс разложения пищевых веществ происходит в органах пищеварения, откуда образовавшиеся простые вещества всасываются в кровь или тканевые жидкости, а потом поступают непосредственно в клетки. Процесс синтеза происходит в клетках, состав которых непрерывно обновляется в процессе жизнедеятельности. С прекращением ассимиляции прекращается вся жизнедеятельность организма.

Основные типы организмов, которые формируют живые, или биотические, компоненты экосистемы, принято подразделять по преобладающему способу питания на продуцентов, консументов и редуцентов.

Продуценты - это организмы, производящие органические соединения из неорганических. Продуценты (в большинстве своем зеленые растения) создают органические вещества в процессе фотосинтеза или хемосинтеза. Эти органические вещества используются продуцентами как источник энергии и как строительный материал для клеток и тканей организма.

Фотосинтез может быть представлен следующим образом:

 

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.

По типу питания все продуценты являются автотрофами - сами производят органические вещества из неорганических. Консументы и редуценты по типу питания являются гетеротрофами - питаются органическим веществом, произведенным другими живыми организмами.

Консументы – организмы, получающие питательные вещества и необходимую энергию, питаясь живыми организмами - продуцентами или другими консументами.

Редуценты – организмы, получающие питательные вещества и необходимую энергию питаясь останками мертвых организмов (животных, растений).

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.

Существует два основных класса редуцентов:

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

2. Деструкторы – разлагают мертвую органическую материю на простые неорганические соединения (процесс гниения и разложения). Примером могут служить грибы и микроскопические одноклеточные бактерии.

ТРОФИЧЕСКАЯ ЦЕПЬ (пищевая цепь, цепь питания), взаимоотношения между организмами, через которые в экосистеме происходит трансформация вещества и энергии; группы особей (бактерии, грибы, растения и животные), связанные друг с другом отношением пища - потребитель.

В трофической цепи при переносе потенциальной энергии от звена к звену большая её часть (до 80-90%) теряется в виде теплоты. Поэтому число звеньев (видов) в трофической цепи обычно не превышает 4-5 и, очевидно, чем длиннее трофическая цепь, тем меньше продукция её последнего звена по отношению к продукции начального. В состав пищи каждого вида входит обычно не один, а несколько или много видов, каждый из которых в свою очередь может служить пищей нескольким видам. Поэтому трофические взаимоотношения видов в природе точнее передаются термином трофическая сеть (или паутина). Однако представление о трофической цепи сохраняет своё значение, когда оказывается возможным разнести всех членов сообщества по отдельным звеньям цепи - трофическим уровням.

Существует 2 основных типа трофических цепей- пастбищные и детритные.

В пастбищной трофической цепи (цепь выедания) основу составляют автотрофные организмы, затем идут потребляющие их растительноядные животные (например, зоопланктон, питающийся фитопланктоном), потом хищники (консументы) 1-го порядка (например, рыбы, потребляющие зоопланктон), хищники 2-го порядка (например, судак, питающийся другими рыбами). Особенно длинны трофические цепи в океане, где многие виды (например, тунцы) занимают место консументов 4-го порядка.

В детритных трофических цепях (цепи разложения), наиболее распространенных в лесах, большая часть продукции растений не потребляется непосредственно растительноядными животными, а отмирает, подвергаясь затем разложению сапротрофными организмами и минерализации. Таким образом, детритные трофические цепи начинаются от детрита, идут к микроорганизмам, которые им питаются, а затем к детритофагам и к их потребителям - хищникам. В водных экосистемах (особенно в эвтрофных водоемах и на больших глубинах океана) значит, часть продукции растений и животных также поступает в детритные трофические цепи.

Вычленение детритных цепей связано, прежде всего, с тем, что минерализация органики практически идет на всех трофических уровнях: и растения и животные в процессе метаболизма редуцируют органическое вещество. Детритные же цепи начинаются с разложения мертвой органики сапрофагами, которые механически, а отчасти и химически подготавливают органическое вещество к действию редуцентов. В наземных экосистемах этот процесс преимущественно сосредоточен в подстилке и почве.

Детрит играет важную роль в круговороте органического вещества (детритная пищевая цепь) и служит пищей многим донным животным. Детритом (триптоном) называют все взвешенные в толще воды органические и неорганические частицы. Детритофаги подразделяются на редуцентов, или деструкторов (это главным образом бактерии и грибы), превращающих органические остатки в неорганические вещества, и детритофаги в узком смысле — животных, которые питаются мертвыми тканями растений и животных или экскрементами.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Понятие окружающей среды, условий существования и экологических факторов.

 

Среда – это все, что окружает организм и прямо или косвенно влияет на его состояние, развитие, рост, выживаемость, размножение и т. д. Среда каждого организма слагается из множества элементов неорганической и органической природы и элементов, привносимых человеком, его деятельностью. При этом одни элементы могут быть необходимы организму, другие почти или полностью безразличны для него, третьи оказывают вредное воздействие. Среда обитания организма (организмов) представляет собой окружающую среду. Условия существования, или условия жизни, – это совокупность необходимых для организма элементов среды, с которыми он находится в неразрывном единстве и без которых существовать не может. Организмом является любое живое существо, обладающее совокупностью основных жизненных свойств. Главная и важная закономерность в системе «среда-организм» – это неразрывная связь и взаимное влияние среды и организма. Как организм испытывает воздействие среды (действие комплекса экологических факторов), так и среда претерпевает изменения в результате воздействия живых организмов. Облик нашей планеты был бы совсем иным, если бы на планете не было жизни (в атмосфере не было бы кислорода, не было бы такого явления как почва и др.). Указанная закономерность системы «среда-организм» была сформулирована В. И. Вернадским и получила название закона единства организма и среды его обитания: жизнь развивается в результате постоянного обмена веществом и информацией на базе потока энергии в совокупном единстве среды и населяющих ее организмов. Из данного закона следует эволюционно-экологический принцип, согласно которому вид организмов может существовать до тех пор и постольку, поскольку окружающая его среда соответствует генетическим возможностям приспособления этого вида к ее колебаниям и изменениям. Воздействие вида на среду эволюционно возрастает, что является важной экологической закономерностью. Согласно ей, любая биологическая система, находясь в подвижном равновесии с окружающей ее природной средой и эволюционно развиваясь, увеличивает свое воздействие на среду. Давление на среду растет до тех пор, пока не будет строго ограничено внешними факторами.

Экологические факторы. Элементы окружающей среды, которые вызывают у живых организмов и их сообществ приспособительные реакции (адаптации), называются экологическими факторами.

По происхождению и характеру действия экологические факторы подразделяются на абиотические (элементы неорганической, или неживой, природы), биотические(формы воздействия живых существ друг на друга) и антропогенные (все формы деятельности человека, оказывающие влияние на живую природу).