Шпаргалка по "Экологии"

39. Охарактеризуйте  понятия первичной и вторичной  сукцессий.

Масштабные изменения географической обстановки или типа ландшафта под влиянием природных катастроф или деятельности человека приводят к определенным изменениям состояния биогеоценозов местности и постепенной смене одних сообществ другими. Такие изменения называют экологической сукцессией.Различают первичную сукцессию – постепенное заселение организмами появившейся девственной суши, оголенной материнской породы (отступившее море или ледник, высохшее озеро, песчаные дюны, голые скалы и застывшая лава и т.п.). В этих случаях решающую роль играет процесс почвообразования. Начальное выветривание – разрушение и разрыхление минеральной основы под действием перепадов температур и увлажнения – высвобождает или принимает нанос некоторого количества биогенных элементов, которые уже могут быть использованы бактериями, лишайниками, а затем и редкой одноярусной пионерской растительностью. Ее появление, а с нею и симбиотрофов и мелких животных значительно ускоряет образование почвы и постепенное заселение территории сериями все более сложных растительных сообществ, все более крупными растениями и животными. Так система постепенно проходит все стадии развития до климаксного состояния.Вторичные сукцессии имеют характер постепенного восстановления свойственного данной местности сообщества после нанесенных повреждений (последствий бури, пожара, вырубки, наводнения, выпаса скота, запуска полей). Возникшая в результате вторичной сукцессии климаксная система может существенно отличаться от первоначальной, если изменились некоторые характеристики ландшафта или климатические условия.

40. Что такое  целостность и устойчивость экосистем? Каковы механизмы устойчивости  экосистем?

В природных экосистемах происходят постоянные изменения состояния популяций организмов, которые обуславливаются различными случайными комбинациями большого числа абиотических и биотических факторов. Однако все эти колебания, как правило, более и менее регулярны и не выходят за границы устойчивости экосистемы по ее многолетним средним параметрам – обычного размера, видового состава, биомассы, продуктивности, соответствующих географическим и климатическим условиям местности. Такое состояние экосистемы носит название климаксного. Постоянство важнейших экологических параметров экосистемы часто обозначают как ее гомеостаз.Устойчивость экосистемы, как правило, тем больше, чем больше она по размеру и чем богаче и разнообразнее ее видовой и популяционный состав.

41. Охарактеризуйте  критерии и основные показатели  устойчивости природных экосистем.

Понятие «устойчивость экологическая» подразумевает способность экосистемы сохранять свою структуру и функциональные особенности при воздействии внешних факторов. Нередко «устойчивость экологическая» рассматривается как синоним экологической стабильности. Устойчивость экосистем не может быть сохранена и .обеспечена, если будет нарушен закон внутреннего динамического равновесия. Под угрозой будет не только качество природной среды, но и существование всего комплекса природных компонентов в необозримом будущем. Закон внутреннего динамического равновесия действует как регулятор нагрузок на окружающую среду при условии, что не нарушены «баланс компонентный» и «баланс крупных территорий». Именно эти «балансы» являются нормами рационального природопользования, это они должны лежать в основе разработки мероприятий по охране окружающей среды в строительстве и реставрации. Суть этого закона состоит в том, что природная система обладает внутренней энергией, веществом, информацией и динамическим качеством, связанными между собой настолько, что любое изменение одного из этих показателей вызывает в других или в том же, но в другом месте или в другое время, сопутствующие функционально-количественные перемены, сохраняющие сумму вещественно-энергетических, информационных и динамических показателей всей природной системы. Это и обеспечивает системе такие свойства как сохранение равновесия, замыкание цикла в системе и ее «самовосстановление», «самоочищение».

42. Как формировалась  концепция биосферы?

Первоначальные представления о биосфере как формирующейся общности живых организмов на земном шаре складывались в науках о земле – географии и геологии. Термин «биосфера» ввел австрийский геолог Э. Зюсс. В книге «Происхождение Альп» (1973г.) он пишет о «самостоятельной биосфере» как особой оболочке Земли, образованной живыми организмами. Развернутое учение о биосфере принадлежит В.И. Вернадскому. В книге «Биосфера» (1926г.) и последующих работах Вернадский вложил в понятие биосферы пространственное содержание («область распространения жизни») и приписал биосфере мощную преобразующую геологическую и геохимическую функцию.Биосфера – это глобальная экосистема, активная «оболочка» Земли, состав, структура и энергетика которой определяется и контролируется планетарной совокупностью живых организмов – биотой биосферы. Экологическая концепция биосферы сложилась позднее геолого-геохимической, после того как от биосферной миграции элементов (по Вернадскому) произошел переход к представлению о глобальном биотическом кругообороте, а затем к биотической регуляции природной среды.

43. Опишите эволюцию  биосферы.

Возраст биосферы как целостной планетарной системы, участвующей в формировании облика Земли, оценивается в 1 млрд. лет, хотя живые структуры появились на земле намного раньше. А в масштабах, близким к современным, биосфера существует по меньшей мере 180 млн. лет, начиная с юрского периода.Самыми первыми органическими веществами на Земле были органические мономеры на основе цианистого водорода, цианамида, формамида и нитрилов. Затем появились пептиды, нуклеотиды и порфирины. Дальнейшее усложнение органических веществ приводит к появлению устойчивых коллоидных комплексов макромолекул, обладающими информационными функциями, способностью к молекулярному узнаванию, избирательному катализу и самосборке. Появляются основные компоненты клеточного ядра, типичные для первых простейших. Далее происходит синтез полимерных структур – цепей нуклеотидов, из которых в результате отбора на устойчивость образовались РНК и ДНК (рибокси- и дизокси- нуклеиновые кислоты). Далее с появлением фотосинтезирующих бактерий, развитие фотосинтеза обусловливает постепенный переход к окислительной атмосфере. Появляются сначала колониальные, а затем и многоклеточные формы организмов, закладываются все царства живого. Оксигенация атмосферы и возникновение озонового слоя делают возможным выход на сушу сначала амфибиальных, а затем и наземных растений и животных. Это дало мощный скачок к увеличению биоразнообразия и биомассы биосферы, приводит к дальнейшему усложнению и совершенствованию биотического кругооборота. Возникают сложные экологические системы, содержащие все уровни трофической организации.Далее произошла последовательная смена основных эволюционных форм всех крупных таксонов растений и животных. На данную эпоху (последевонское время) приходится формирование облика планеты, близкого к современному: размещение континентов, стабилизация климата, становление биомов. Полностью сформировались средообразующая функция биосферы и биологический контроль ее гомеостаза. Современная биосфера является итогом длительного исторического развития всего органического мира в его взаимодействии с неживой природой. В процессе этого развития в биосфере возникла сложная сеть взаимосвязанных процессов и явлений; благодаря взаимодействию абиотических и биотических факторов биосфера находится в постоянном движении и развитии.

44. Охарактеризуйте  учение В.И. Вернадского о биосфере  и ноосфере.В.И Вернадский считал, что «пределы биосферы обусловлены  прежде всего полем существования  жизни», определил биосферу как  «организованную, определенную оболочку  земной коры, сопряженную с жизнью», и сделал фундаментальное заключение, что «биосфера геологи чески  вечна». Согласно Вернадскому, биосферу  слагают четыре категории субстанций: живое вещество – совокупность всех живых организмов – микроорганизмов, грибов, растений и животных, их активная биомасса; биогенное вещество – различные формы мертвой органики, торф, уголь, нефть и газ биогенного происхождения, а также осадочные карбонаты, фосфориты и т.д.; биокосное вещество – смеси живого вещества и биогенных веществ с минеральными породами абиогенного происхождения (почва, ил, природные воды, нефтеносные сланцы, битуминозные пески)косное вещество – горные породы, минералы, никак не связанные с деятельности живых организмов (изверженные породы земной коры, магматические руды, продукты их абиогенного преобразования и т.д.).По В.И. Вернадскому, живым организмам отводится роль важнейшей геохимической силы, играющей первостепенную, «преобразующую» роль в обуславливаемых ими механизмах образования и разрешения геологических структур, круговоротов веществ, изменения твердой (литосферы), водной (гидросферы) и воздушной (атмосферы) оболочек земли. В результате техногенной деятельности человека биосфера земли коренным образом преобразуется и становится, по определению Вернадского, ноосферой – «сферой разума». Ноосфера – новое геологическое явление на нашей планете, в ней человек впервые становится крупнейшей геологической силой. Ноосфера – мир разумных, научно обоснованных поступков в глобальном масштабе.

45. Опишите концепцию  живого вещества. Какова глобальная  роль живого вещества?

Живые вещества играют глобальную роль. Древние микроорганизмы, растения и животные участвовали в создании мощных запасов ископаемых топлив, тощ известняков, фосфоритов, скоплений серы, некоторых руд и глинистых пород. Биогенная миграция веществ во многом определила формирование ландшафтов и природных зон. Фотосинтез обусловил современный состав атмосферы, от которого зависят окислительно-восстановительное равновесие среды, радиационный и тепловой режим на планете, спектральный состав достигающего поверхности Земли солнечного света. Растительный покров существенно определяет водный баланс, распределение влаги и климатические особенности больших пространств. Живые организмы играют ведущую роль в самоочищении воздуха, океана, рек и озер, от них во многом зависит солевой состав природных вод и распределение многих химических веществ между сушей и океаном. Благодаря растениям, животным и микроорганизмам создается почва и поддерживается ее плодородие.Таким образом, совокупность живых организмов – биота биосферы – обладает мощной средообразующей и средорегулирующей функцией. Ее работа направлена на обеспечение условий жизни всех ее членов, в том числе и человека. Она слагается из газовой, концентрационной биохимической, окислительно-восстановительной и информационной функций совокупности живых организмов. Все вместе они осуществляют глобальный биотический круговорот биогенных элементов и соответствующий ему биогенный энергетический цикл.

46. Охарактеризуйте  антропогенное воздействие на  биосферу.

Люди активно расширяют свою экологическую нишу, создавая техносферу. Техносфера – это планетарное пространство, находящееся под воздействием инструментальной и технической производственной деятельности людей и занятое продуктами этой деятельности С экологической точки зрения это последний по времени этап эволюции, обусловленный деятельностью человека и вносящий в природу Земли вещества, силы и процессы, которые, в конечном счете, изменяют и нарушают равновесное функционирование биосферы и замкнутость биотического кругооборота. Антропогенное воздействие является мощным геологическим и геохимическим фактором. Характер и масштабы влияния человека на окружающую его среду определяются двойственностью его положения в биосфере. С одной стороны, человек – биологический объект, входящий в общую систему трофических и энергетических взаимодействий и адаптаций. В этой системе связей человек как вид занимает нишу гетеротрофного консумента - полифага с аэробным типом обмена. С другой стороны, человечество представляет собой высокоразвитую социальную систему, которая предъявляет к среде широкий круг небиологических требований, вызванных техническими, бытовыми, культурными потребностями и прогрессивно возрастающих по мере развития науки, техники и культуры. Люди должны прийти к осознанию принципа биологического императива (Т. Сутт, 1988г.), основанного на понимании того, что выживание человека возможно лишь при сохранении жизни на Земле.

47. Охарактеризуйте  место человека в экологической  системе.

. Характер и масштабы влияния человека на окружающую его среду определяются двойственностью его положения в биосфере. С одной стороны, человек – биологический объект, входящий в общую систему трофических и энергетических взаимодействий и адаптаций. В этой системе связей человек как вид занимает нишу гетеротрофного консумента - полифага с аэробным типом обмена. С другой стороны, человечество представляет собой высокоразвитую социальную систему, которая предъявляет к среде широкий круг небиологических требований, вызванных техническими, бытовыми, культурными потребностями и прогрессивно возрастающих по мере развития науки, техники и культуры.

48. Опишите круговорот  веществ в биосфере.

Термин «биогеохимия» ввел В.И. Вернадский. «Био» - относится к живым организмам, «Гео» - к горным породам, почве, воздуху, воде.

Биогеохимический круговорот – это циркуляция химических элементов, всех основных элементов протоплазмы из внешней среды в живой организм и опять во внешнюю среду. В этом процессе участвуют как биотическая, так и абиотическая часть экосистемы.

Важнейшим свойством потоков веществ в экосистемах является их цикличность.

В круговороте веществ различают две части или два фонда:

1. недоступный (резервный) фонд – большая масса движущегося  вещества, в основном, не связанного  с живыми организмами; не проходит  биотическую фазу (например, резервный  фонд углерода – это неорганические  соединения углерода в атмосфере, океане, изверженных породах, в отложениях  карбоната кальция, каменного угля, нефти);

2. доступный (обменный) фонд – меньший фонд, но более  активный, характеризующийся быстрым  обменом между организмами и  их непосредственным окружением; вещества включены в биотическую  фазу (например, обменный фонд углерода  – это масса активного углерода, которая ассимилируется в процессе  фотосинтеза с углеводами, а затем  вновь тратиться на дыхание  растений).

Для биосферы в целом биогеохимические круговороты можно подразделить на два основных вида:

1. газообразные  вещества с резервным фондом  в атмосфере или гидросфере;

2. осадочный цикл  с резервным фондом в земной  коре.

Рассмотрим круговороты основных биогенных веществ в биосфере.

49. Опишите круговорот  азота в биосфере.

Азот содержится в атмосфере в виде газа. Атмосферный азот становится частью живой материи исключительно благодаря жизнедеятельности бактерий и водорослей, которые обладают способностью фиксировать его в органических соединениях и нитратах. На корнях бобовых растений (клевер, люцерна, соя, белая акация) образуются небольшие клубеньки, в которых живут азотфиксирующие бактерии.

Часть азота выпадает из круговорота, оседая в глубоких донных отложениях морей и океанов, однако эта потеря почти полностью компенсируется выделением азота при извержении вулканов.

Животные и растения поглощают азот в виде нитратов. Большая часть азота поступает в живые системы с помощью бактерий, образующих аммиак. Аммиак выделяется в процессе распада живого вещества. Сначала образуются нитриты, затем нитраты. Некоторые бактерии обладают способностью разлагать нитраты, выделяя газообразный азот.

Человек влияет на круговорот азота, вводя в окружающую среду новые нитраты и газообразные оксиды азота, обращающиеся в результате его сельскохозяйственной (внесение удобрений) и промышленной (выхлопные газы, выбросы предприятий) деятельности.

50. Опишите круговорот  фосфора в биосфере.

В природе фосфор в больших количествах содержится в ряде горных пород. В процессе разрушения этих пород он попадает в наземные экосистемы или выщелачивается (вымывается) осадками и оказывается в гидросфере. В обоих случаях этот элемент вступает в пищевые цепи. В большинстве случаев организмы – редуценты минерализуют органические вещества, содержащие фосфор, в неорганические фосфаты, которые вновь могут быть использованы растениями и, таким образом, снова вовлекаются в круговорот.В океане часть фосфатов с отмершими органическими остатками попадает в глубинные осадки и накапливается там, выключаясь из круговорота. Процесс естественного круговорота фосфора в современных условиях интенсифицируется применением в сельском хозяйстве фосфорных удобрений, источником которых служат залежи минеральных фосфатов. Это может быть поводом для тревоги, так как соли фосфора при таком использовании быстро выщелачиваются, а масштабы эксплуатации минеральных ресурсов все время растут, составляя в настоящее время около 2 млн. тонн в год.