Контрольная работа по «Экологическому мониторингу стран Баренц-региона»

Среди неорганических веществ, входящих в состав клетки, первое место занимает вода. Ее роль чрезвычайно велика: большинство  химических процессов протекает  только в водных растворах, вода обеспечивает терморегуляцию, многие вещества поступают в клетку и выводятся из нее в виде водных растворов.

Биогенные элементы – химические элементы, постоянно  входящие в состав организмов и необходимые  им для жизнедеятельности. В составе  живого вещества более 70 элементов  периодической системы Д. И. Менделеева, причем больше всего (около 98 % по массе) в клетках кислорода, водорода и  углерода. К числу так называемых «универсальных» элементов (присутствующих в клетках всех организмов) относятся азот, кальций, калий, фосфор, магний, сера, хлор, натрий.

Свыше 30 металлов (Al, Fe, Cu, Mn, Zn, Mo, Co, Ni, Sr, Se, As и др.) и неметаллов (I, Br, F, B), содержащихся в клетках в малых количествах (обычно тысячные доли процента и ниже) и исключительно необходимых для жизнедеятельности клеток (см. закон Ю. Либиха в разд. 3.2.1), называют микроэлементами.

Сравнение химического  состава живого и косного вещества Земли– земной коры и вод Мирового океана показывает несоответствие распространенности химических элементов в косных компонентах и живом веществе (рис. 2.1, а—г). Так, в земной коре содержание углерода в 70 раз ниже, чем в живом веществе, а кремния, наоборот, намного больше.

Недостаток или  недоступная для усвоения организмом форма в окружающей природной  среде какого-либо необходимого для  жизнедеятельности химического  элемента ограничивает рост и размножение живых организмов.

В живых клетках  обнаруживают следы практически  всех элементов, присутствующих в ОС. Различия в ходе геологической истории  и почвообразующих процессов  в отдельных областях Земли привели  к формированию биогеохимических провинций  – областей на поверхности Земли, резко отличающихся по содержанию каких-либо химических элементов, например урановые и ториевые провинции (см. разд. 3.1.1.1). Значительная недостаточность или  избыточность содержания химического  элемента в среде вызывает в пределах данной биогеохимической провинции  соответствующие эндемии – специфические  заболевания растений, животных и  человека (см. разд. 8.1.5).

6. Какие организмы являются продуцентами и какова их роль в экосистеме?

Продуценты (от лат. producens, родительный падеж producentis — производящий, создающий), организмы, способные к фото- или хемосинтезу и являющиеся в пищевой цепи созидателями органического вещества, т. е. все автотрофные организмы.

Продуце́нты (автотрофные организмы или автотрофы) — организмы, способные синтезировать органические вещества из неорганических. Это, в основном, зелёные растения (синтезируют органические вещества из неорганических в процессе фотосинтеза), однако некоторые виды бактерий-хемотрофов способны на чисто химический синтез органики и без солнечного света.

Продуценты являются первым звеном пищевой цепи.

Автотрофные организмы  для построения своего тела используют неорганические вещества почвы, воды, воздуха. При этом одни из них (фототрофы) получают необходимую энергию от Солнца, другие (хемотрофы) — от химических реакций неорганических соединений.

Продуцентами называются также организмы, служащие источником получения каких-либо веществ (например, микроорганизмы - продуценты антибиотиков, растения - продуценты эфирных масел).

продуцентов (лат. producens производящий) входят производители органических веществ из неорганики. Это автотрофы: фотосинтезирующие растения и бактерии, использующие солнечную энергию, а также хемосинтезирующие бактерии, использующие химическую энергию. 

Продуценты являются источником органики и энергии для  консументов (лат. consumо потребитель). Растительноядных животных называют первичными консументами, паразитов и хищников, потребляющих растительноядных и друг друга — вторичными и третичными консументами.

7. Объясните взаимоотношения между организмами-производителями, организмами-потребителями и организмами-разрушителями.

организмами-производителями (продуцентами), организмами-потребителями (коксументами) и организмами-разрушителями (редуцентами).

Живые компоненты подразделяются на организмы-производители, организмы-потребители  и организмы-разрушители. К первой группе относятся фотосинтезирующие  зеленые растения (автотрофы), использующие солнечную энергию для создания органических соединений из неорганических веществ и углекислого газа. Для  озера или пруда характерно присутствие  двух типов производителей. Ими являются как крупные плавающие или  растущие вдоль берега растения, так  и мелкие, часто микроскопические водоросли, населяющие доступные свету  глубины. Очень часто именно этот так называемый фитопланктон играет основную роль в обеспечении экосистемы пищей. 

Вторая группа организмов — потребители (гетеротрофы) — представлена различными животными. Их подразделяют на первичных потребителей, питающихся непосредственно растениями или  их остатками (зоопланктон и бентос), и вторичных, питающихся первичными потребителями. Это хищные рыбы и  насекомые. Те из них, которые существуют за счет себе подобных или других вторичных  потребителей, относятся к группе третичных потребителей. 

Трудно переоценить  роль, которую играют в жизни водоема  представители третьей группы —  разрушители мертвых организмов и их остатков. Они также относятся  к гетеротрофам в силу неспособности  к синтезу органических веществ  из минеральных. Основным отличием этих организмов является способ их питания, при котором необходимые органические вещества проникают в клетки тела через клеточные стенки. Такой способ питания называется сапрофитным и характерен для бактерий и грибов. Эта их особенность и лежит в основе избирательного поглощения мертвых остатков. 

Другой, не менее  важной особенностью многих организмов-разрушителей является способность к существованию  в бескислородных условиях или в  среде с очень малым содержанием  кислорода. Так, недостаток кислорода  возникает на дне водоема, что  во многом связано с его интенсивным  расходованием аэробными бактериями, грибами и простейшими сапрофитами. Составляя меньшую часть живых  компонентов рассматриваемой экосистемы, сапрофитные организмы тем не менее играют исключительно важную роль в возвращении в круговорот веществ таких важных элементов, как углерод, азот и фосфор. 

8. Что такое гомеостаз (Д_6) ?

Гомеоста́з (др.-греч. ὁμοιοστάσις от ὁμοιος — одинаковый, подобный и στάσις — стояние, неподвижность) — саморегуляция, способность открытой системы сохранять постоянство своего внутреннего состояния посредством скоординированных реакций, направленных на поддержание динамического равновесия.

Гомеостаз популяции  — способность популяции поддерживать определённую численность своих  особей длительное время.

Американский физиолог Уолтер Кеннон (Walter B. Cannon) в 1932 году в своей книге «The Wisdom of the Body» («Мудрость тела») предложил этот термин как название для «координированных физиологических процессов, которые поддерживают большинство устойчивых состояний организма». В дальнейшем этот термин распространился на способность динамически сохранять постоянство своего внутреннего состояния любой открытой системы. Однако представление о постоянстве внутренней среды было сформулировано ещё в 1878 году французским учёным Клодом Бернаром.

Гомеостатические  системы обладают следующими свойствами:

Нестабильность системы: тестирует, каким образом ей лучше  приспособиться.

Стремление к равновесию: вся внутренняя, структурная и  функциональная организация систем способствует сохранению баланса.

Непредсказуемость: результирующий эффект от определённого  действия зачастую может отличаться от того, который ожидался. 

Примеры гомеостаза у млекопитающих:

Регуляция количества минеральных веществ и воды в  теле — осморегуляция. Осуществляется в почках.

Удаление отходов  процесса обмена веществ — выделение. Осуществляется экзокринными органами — почками, лёгкими, потовыми железами и желудочно-кишечным трактом.

Регуляция температуры  тела. Понижение температуры через  потоотделение, разнообразные терморегулирующие  реакции.

Регуляция уровня глюкозы  в крови. В основном осуществляется печенью, инсулином и глюкагоном, выделяемыми поджелудочной железой. 

Важно отметить, что, хотя организм находится в равновесии, его физиологическое состояние  может быть динамическим. Во многих организмах наблюдаются эндогенные изменения в форме циркадного, ультрадианного и инфрадианного ритмов. Так, даже находясь в гомеостазе, температура тела, кровяное давление, частота сердечных сокращений и большинство метаболических индикаторов не всегда находятся на постоянном уровне, но изменяются в течение времени.

Экологический гомеостаз  наблюдается в климаксовых сообществах с максимально возможным биоразнообразием при благоприятных условиях среды. 

В нарушенных экосистемах, или субклимаксовых биологических сообществах — как, например, остров Кракатау, после сильного извержения вулкана в 1883 — состояние гомеостаза предыдущей лесной климаксовой экосистемы было уничтожено, как и вся жизнь на этом острове. Кракатау за годы после извержения прошёл цепь экологических изменений, в которых новые виды растений и животных сменяли друг друга, что привело к биологической вариативности и в результате климаксовому сообществу. Экологическая сукцессия на Кракатау осуществилась за несколько этапов. Полная цепь сукцессий, приведшая к климаксу, называется присерией. В примере с Кракатау на этом острове образовалось климаксовое сообщество с восемью тысячами различных видов, зарегистрированных в 1983, спустя сто лет с того времени, как извержение уничтожило на нём жизнь. Данные подтверждают, что положение сохраняется в гомеостазе в течение некоторого времени, при этом появление новых видов очень быстро приводит к быстрому исчезновению старых. 

Случай с Кракатау и другими нарушенными или  нетронутыми экосистемами показывает, что первоначальная колонизация  пионерными видами осуществляется через  стратегии воспроизведения, основанные на положительной обратной связи, при  которых виды расселяются, производя  на свет как можно больше потомства, но при этом практически не вкладываясь в успех каждого отдельного. В таких видах наблюдается стремительное развитие и столь же стремительный крах (например, через эпидемию). Когда экосистема приближается к климаксу, такие виды заменяются более сложными климаксовыми видами, которые через отрицательную обратную связь адаптируются к специфическим условиям окружающей их среды. Эти виды тщательно контролируются потенциальной ёмкостью экосистемы и следуют иной стратегии — произведению на свет меньшего потомства, в репродуктивный успех которого в условиях микросреды его специфической экологической ниши вкладывается больше энергии. 

Развитие начинается с пионер-сообщества и заканчивается на климаксовом сообществе. Это климаксовое сообщество образуется, когда флора и фауна пришла в баланс с местной средой. 

Подобные экосистемы формируют гетерархии, в которых гомеостаз на одном уровне способствует гомеостатическим процессам на другом комплексном уровне. К примеру, потеря листьев у зрелого тропического дерева даёт место для новой поросли и обогащает почву. В равной степени тропическое дерево уменьшает доступ света на низшие уровни и помогает предотвратить инвазию других видов. Но и деревья падают на землю и развитие леса зависит от постоянной смены деревьев, круговорота питательных веществ, осуществляемого бактериями, насекомыми, грибами. Схожим образом такие леса способствуют экологическим процессам — таким, как регуляция микроклиматов или гидрологических циклов экосистемы, а несколько разных экосистем могут взаимодействовать для поддержания гомеостаза речного дренажа в рамках биологического региона. Вариативность биорегионов так же играет роль в гомеостатической стабильности биологического региона, или биома. 

Занятие 3 (В).

9.  Что такое среда обитания и ее типы (Рис. 2_1)?

Среда обитания —  это часть природы, окружающая живые  организмы и оказывающая на них  прямое или косвенное воздействие. Из среды организмы получают всё  необходимое для жизни и в  неё же выделяют продукты обмена веществ. Среда каждого организма слагается  из множества элементов неорганической и органической природы и элементов, привносимых человеком и его  производственной деятельностью. При  этом одни элементы могут быть частично или полностью безразличны организму, другие необходимы, а третьи оказывают  отрицательное воздействие.

Нетронутая человеком  среда обитания многих растений и  животных 

Различают естественную и искусственную (созданную человеком) среду обитания. 

Отдельные свойства и элементы среды, воздействующие на организмы, называют экологическими факторами. Все экологические факторы можно  разделить на три большие группы:

Абиотические факторы  — это комплекс условий неорганической среды, влияющих на организм. (Свет, температура, ветер, воздух, давление, и т. д.)

Биотические факторы  — это совокупность влияний жизнедеятельности  одних организмов на другие. (Влияние  растений и животных на других членов биогеоценоза)