Влияние температуры на организмы. Общий закон биологической стойкости

ГОУ ВПО  Кубанский Государственный Технологический  Университет

МИППС

 Контрольная работа №     1      вариант       00

 по   Экологии

 студента    1   курса, шифр   11-ЗКБС-700   , специальность       230100

 Сухоруков      Роман        Викторович

Дата  поступления работы________________________________________

Оценка________________________ Рецензент______________________

«_____»_____________20____г. Подпись__________________________ 
Вопрос №15. Влияние температуры на организмы. Общий закон биологической стойкости.

 

Температура — важнейший из ограничивающих (лимитирующих) факторов.

На рисунке  показаны температурные пределы  жизни видовой группы, популяции. В «оптимальном интервале» организмы  чувствуют себя комфортно, активно  размножаются и численность популяции растет. К граничным участкам температурного предела жизни — «пониженной жизнедеятельности» - организмы чувствуют себя угнетенно. При дальнейшем похолодании в пределах «нижней границы стойкости» или увеличении жары в пределах «верхней границы стойкости» организмы попадают в «зону смерти» и погибают. 

 

Общий закон  биологической стойкости (по М. Ламотту) 

Этим  примером иллюстрируется общий закон  биологической стойкости, применимый к любому из важных лимитирующих факторов. Величина «оптимального интервала» характеризует «величину» стойкости организмов.

Адаптационные процессы у животных по отношению  к температуре привели к появлению  пойкилотермных (хладнокровных) и гомойотермных (теплокровных) животных. Подавляющее большинство животных являются пойкилотермными. Значительно меньшая часть животных — гомойотермные.

Активную  жизнь при температуре ниже нуля могут вести только гомойотермные  животные. Пойкилотермные хотя и выдерживают температуру значительно ниже нуля, при этом теряют подвижность. Температура порядка 40 °С, для большинства животных предельна.

Не меньшее  значение температура играет в жизни  растений. При повышении температуры  на 10 ° С интенсивность фотосинтеза  увеличивается в два раза, но лишь до 30—35 °С, затем его интенсивность  падает, и при 40—45 °С фотосинтез вообще прекращается. При 50 °С большинство наземных растений погибает.

Корневое  питание растений возможно лишь при  условии, когда температура почвы на всасывающих участках на несколько градусов ниже температуры наземной части растения. Нарушение этого равновесия влечет за собой угнетение жизнедеятельности растения, и даже его гибель.

Классификация растений по морфологическим приспособлениям к низким температурам:

• эпифиты — растут на других растениях и не имеют корней в почве;
• фанерофиты (деревья, кустарники, лианы) — их почки остаются над поверхностью снега и нуждаются в защите покровными чешуйками;
• криптофиты, или геофиты, теряют всю видимую растительную массу и прячут свои почки в клубнях, луковицах или корневищах, скрытых в почве;
• терофиты — однолетние растения, отмирающие с наступлением неблагоприятного сезона, выживают лишь их семена или споры.

 
 

Морфологические адаптации животных. Правило Бергмана: у теплокровных животных размер тела особей в среднем больше у популяций, живущих в более холодных частях ареала распространения вида.

Физиологические адаптации

 

Имеют большее  значение в животном мире, чем морфологические. Подразделяются на:

• акклиматизацию — физиологическое приспособление к перенесению жары или холода.
• миграция в более теплые края;
• зимовка — впадение в спячку на зимний период
• диапауза - остановка в развитии насекомого, связанная с понижением температуры окружающей среды.

 

Таким образом, температура, являясь важнейшим  лимитирующим фактором, оказывает весьма существенное влияние на адаптационные процессы в организмах и популяциях наземно-воздушной среды.

Вопрос  №36. Понятие об экологических  системах. Концепция  экосистемы.

 

  Экологическая система - любая биосистема, включающая биотическое сообщество на данном участке и взаимодействующая с физической средой так, что поток энергии создает четко определенные биотические структуры и круговорот веществ между живой и неживой частями.

Главным предметом исследования при экосистемном подходе в экологии становятся процессы трансформации вещества и энергии между биотой и физической средой (биогеохимический круговорот веществ). Это позволяет дать обобщенную интегрированную оценку результатов жизнедеятельности сразу многих отдельных организмов многих видов, так как по биогеохимическим функциям они более однообразны, чем по своим морфологическим признакам и строению.

В настоящее  время концепция экосистемы — одно из наиболее важных обобщений биологии — играет весьма важную роль в экологии.

К экосистемам можно относить биотические сообщества любого масштаба с их средой обитания. В связи с этим выделяют:

• микроэкосистемы (подушка лишайника и т. п.);
• мезоэкосистемы (пруд, озеро, степь и др.);
• макроэкосистемы (континент, океан);
• экосферу — интеграция всех экосистем мира, глобальная экосистема.

 

Схема переноса вещества (сплошная линия) и энергии (пунктирная линия) в природных экосистемах:

Продуценты — организмы, способные синтезировать органические вещества из неорганических, то есть, все автотрофы. Это, в основном, зелёные растения (синтезируют органические вещества из неорганических в процессе фотосинтеза), однако некоторые виды бактерии-хемотрофов способны на чисто химический синтез органики без солнечного света.

Консументы — гетеротрофы, организмы, потребляющие готовые органические вещества, создаваемые автотрофами (продуцентами). В отличие от редуцентов, консументы не способны разлагать органические вещества до неорганических.

К консументам  относят животных, некоторые микроорганизмы, а также паразитические и насекомоядные растения. Классифицируют консументов первого, второго и других порядков, так как на каждом этапе передачи вещества и энергии в трофической цепи теряется до 90 %, экологические пирамиды редко состоят из более чем четырёх порядков консументов.

Консументы  первого порядка — растительноядные гетеротрофы (травоядные животные, паразитические растения), питаются непосредственно продуцентами биомассы.

Консументы второго порядка — хищные гетеротрофы (хищники, паразиты хищников), питаются консументами первого порядка.

Редуценты  — микроорганизмы (бактерии и грибы), разрушающие отмершие остатки живых существ, превращающие их в неорганические соединения и простейшие органические соединения.

Природные экосистемы — это открытые системы: они должны получать и отдавать вещества и  энергию.

Трофическая структура экосистемы делится на два яруса:

1) верхний — автотрофный ярус, или «зеленый пояс», включающий фотосинтезирующие организмы, создающие сложные органические молекулы из неорганических простых соединений,

2) нижний — гетеротрофный ярус, или «коричневый пояс» почв и осадков, в котором преобладает разложение отмерших органических веществ снова до простых минеральных образований.

Вопрос  №93 Истощение озонового  слоя как глобальная экологическая проблема.

 

Как известно, жизнь на Земле появилась только после того, как образовался охранный озоновый слой планеты, прикрывший ее от жестокого ультрафиолетового  излучения. Многие века ничто не предвещало беды. Однако в последние десятилетия было замечено интенсивное разрушение этого слоя. Проблема озонового слоя возникла в 1982 году, когда зонд, запущенный с британской станции в Антарктиде, на высоте 25 - 30 километров обнаружил резкое снижение содержания озона. С тех пор над Антарктидой все время регистрируется озоновая "дыра" меняющихся форм и размеров. В 1992 году она была равна 23 миллионам квадратных километров, то есть площади, равной всей Северной Америке. Позднее такая же "дыра" была обнаружена над Канадским арктическим архипелагом, над Шпицбергеном, а затем и в разных местах Евразии, в частности над Воронежем. Истощение озонового слоя представляет гораздо более опасную реальность для всего живого на Земле, чем падение какого-нибудь сверхкрупного метеорита, ведь озон не допускает опасное излучение до поверхности Земли. В случае уменьшения озона человечеству грозит, как минимум, вспышка рака кожи и глазных заболеваний. Вообще увеличение дозы ультрафиолетовых лучей может ослабить иммунную систему человека, а заодно уменьшить урожай полей, сократить и без того узкую базу продовольственного снабжения Земли. Большинство ученых считают причиной образования так называемых озоновых дыр в атмосфере фреоны, или хлорфторуглеводороды. Применения азотных удобрений в сельском хозяйстве; хлорирование питьевой воды, широкое использование фреонов холодильных установках, для тушения пожаров, в качестве растворителей и в аэрозолях привело к тому, что миллионы тонн хлорфторметанов поступают в нижний слой атмосферы в виде бесцветного нейтрального газа. Распространяясь вверх, хлорфторметаны под действием УФ – излучения распадаются на ряд соединений, из которых окись хлора наиболее интенсивно разрушает озон. Также было установлено, что много озона уничтожается а также при запусках космических кораблей и спутников.

Вопрос  №109 Воздействие  электромагнитных полей  и излучений на человека и биоту.

 

На протяжении миллиардов лет естественное магнитное поле Земли, являясь первичным периодическим экологическим фактором, постоянно воздействовало на состояние экосистем. В ходе эволюционного развития структурно-функциональная организация экосистем адаптировалась к естественному фону. Некоторые отклонения наблюдаются лишь в периоды солнечной активности, когда под влиянием мощного корпускулярного потока магнитное поле Земли испытывает кратковременные резкие изменения своих основных характеристик. Это явление, получившее название магнитных бурь, неблагоприятно отражается на состоянии всех экосистем, включая и организм человека. В этот период отмечается ухудшение состояния больных, страдающих сердечно-сосудистыми, нервно-соматическими и другими заболеваниями. Влияет магнитное поле и на животных, в особенности на птиц и насекомых. Отрицательное воздействие электромагнитных полей на человека и на те или иные компоненты экосистем прямо пропорционально мощности поля и времени облучения. Неблагоприятное воздействие электромагнитного поля, создаваемого ЛЭП, проявляется уже при напряженности поля, равной 1000 В/м. У человека нарушаются эндокринная система, обменные процессы, функции головного и спинного мозга и др. Воздействие неионизирующих электромагнитных излучений от радиотелевизионных и радиолокационных станций на среду обитания человека связано с формированием высокочастотной энергии. Японскими учеными обнаружено, что в районах, расположенных вблизи мощных излучающих теле и радиоантенн, заметно повышается заболеваемость катарактой. Медико-биологическое негативное воздействие электромагнитных излучений возрастает с повышением частоты, т. е. с уменьшением длины волн. В целом можно отметить, что неионизирующие электромагнитные излучения радиодиапазона от радиотелевизионных средств связи, радиолокаторов и других объектов приводят к значительным нарушениям физиологических функций человека и животных. По мнению профессора С. Нита (Япония), вредное воздействие на человеческий организм невидимого, но очень опасного электромагнитного загрязнения окружающей среды идет гораздо более быстрыми темпами, чем прогресс в электронике. Крайне необходимы дальнейшие эколого-эпидемиологические исследования воздействия электромагнитных полей и излучений на здоровье человека, состояние биоты и экосистем в целом.

Вопрос  №109 Главные задачи инженерной защиты окружающей природной среды - утилизация, реутилизация, захоронение, детоксикация отходов.

 
 

Основными направлениями Инженерной защиты окружающей природной среды от загрязнения  и других видов антропогенных  воздействий являются внедрение  ресурсной технологии, биотехнологий, утилизации и детоксикации отходов, а главное - экологизация всего производства, при котором обеспечивалось бы включение всех видов взаимодействия с окружающей средой в естественные циклы круговорота веществ. Эти принципиальные направления основаны на цикличности материальных ресурсов и заимствованы у природы, где, как известно, действуют замкнутые циклические процессы. Технологические процессы, в которых в полной мере учитываются все взаимодействия с окружающей средой и приняты меры к предотвращению отрицательных последствий, называют экологизированными. Подобно любой экологической системе, где вещество и энергия расходуются экономно и отходы одних организмов служат важным условием существования других, производственный экологизированный процесс, управляемый человеком, должен следовать биосферным законам, и в первую очередь закону круговорота веществ.