- •Лекция 2 лекция 3 основы экологии
- •Закон константности живого вещества планеты Вернадского в.И.
- •Экология популяции _
- •Экологические системы
- •Биогеоценоз
- •Типы экосистем
- •Изменчивость и стабильность экосистем
- •Продуктивность экосистем
- •Законы экологии
- •1 Закон, закон минимума или закон Либиха.
- •2 Закон, закон Шелфорда, закон экологической толерантности.
- •Обратная связь в экосистемах. Понятие стресса.
- •Антропогенный стресс. Загрязнение ос.
- •Виды загрязнения.
- •Оценка уровня влияния загрязнения на человека.
Экология популяции _
Вид – множество живых организмов, сходных по строению и способных скрещиваться друг с другом, давая потомство.
Группировка особей одного вида с общим генофондом, сходной морфологией и единым жизненным циклом – это популяция.
Популяция характеризуется:
- плотностью – число особей на единицу площади или объема;
- возрастной структурой – количественное соотношение особей разного возраста;
- половой структурой – соотношение мужских и женских особей.
В процессе эволюции каждый вид формирует свою зону жизнедеятельности, выбирает оптимальные условия существования, занимая определенное положение в экосистеме. Совокупность всех факторов среды, в пределах которых возможно существование вида в природе – это экологическая ниша.
Основные функции биосферы
Энергетическая функция выполняется за счет аккумулирования растениями солнечной энергии в процессе фотосинтеза. Часть этой энергии перераспределяется между компонентами биосферы, часть накапливается в отмершей органике (образуются биогенные вещества торф, уголь, нефть), часть рассеивается.
Газовая функция обеспечивает газовый состав атмосферы в процессах миграции и превращения газов.
Концентрационная функция заключается в избирательном извлечении и накоплении живыми организмами биогенных элементов из ОС. (Живые организмы могут служить для человека как источником полезных (витамины, аминокислоты), так и опасных для здоровья веществ (тяжелые металлы, ядохимикаты)).
Деструктивная функция обуславливает процессы, связанные с разложением мертвой органики.
Средообразующая функция состоит в трансформации химических параметров среды в условия, благоприятные для существования организмов.
Понятие биогеохимического цикла
Земля – это конечное физическое тело, следовательно, запас любых химических элементов и их соединений – конечен, и за большой промежуток времени существования земли должен быть исчерпан. Этого не происходит, так как вещества на планете вовлечены в круговорот. Круговорот химических соединений из неорганической среды через растительные и живые организмы обратно в неорганическую среду посредством солнечной энергии называется биогеохимическим циклом.
Можно выделить два круговорота: большой и малый.
Большой (геологический) разрушение горных пород в процессе выветривания, поступление продуктов разрушения в Мировой океан, отложение на дне, поднятие морского дна. Миллионы лет.
Малый круговорот происходит на уровне экосистем: питательные вещества через продуцентов к консументам к редуцентам и обратно в ОС.
Круговорот веществ в природе (сам-но)
- круговорот углерода;
- круговорот кислорода;
- круговорот фосфора;
- круговорот азота;
- круговорот серы;
- круговорот воды.
Энергетика биосферы и трофические цепи
Процессы преобразования веществ в ходе круговоротов требуют затрат энергии. Энергия также необходима для существования живых организмов, которые не способны ее продуцировать, а получают ее извне.
Первичным источником энергии для биосферы является Солнце. От него Земля получает около 99% энергии. Около 50 % этой энергии достигает поверхности суши и океанов. Часть этой энергии отражается и направляется в космическое пространство, а часть поглощается, превращаясь в тепловую, затрачивается на испарение воды. Живые организмы получают ничтожно малое количество энергии, достигающей поверхности Земли. Эта энергия усваивается в процессе фотосинтеза, затем трансформируется в химическую энергию биологических молекул и рассеивается в космическом пространстве в виде теплового излучения. В процессе фотосинтеза связывается всего около 0,02 % энергии, получаемой от Солнца. Однако за счет этой энергии может синтезироваться несколько тысяч граммов сухого органического вещества на 1 м2 земной поверхности в год. Более половины энергии, связанной при фотосинтезе, расходуется на дыхание, а остальная часть идет на наращивание биомассы. Таким образом, первичная продукция на Земле создается в клетках растений и некоторых бактерий под воздействием солнечной энергии. Животные используют солнечную энергию опосредованно, через органическое вещество, созданное фотосинтетиками.
Синтез первичного органического вещества (фотосинтез)
(Сам-но)
Живые организмы взаимодействуют с компонентами биосферы. Происходит процесс обмена, питания, дыхания и выделения продуктов метаболизма. По способу питания живые организмы разделяют на два класса:
- автотрофные организмы – самопитающиеся, поглощают энергию Солнца и вещества из ОС, создают органические вещества из неорганических (растения, водоросли, некоторые бактерии).
- гетеротрофные организмы используют в качестве пищи готовые органические вещества (травоядные, хищники, человек).
Существуют миксотрофные организмы, сочетают автотрофный и гетеротрофный режимы питания (например, водные одноклеточные организмы при хорошей освещенности питаются автотрофно, а при плохой гетеротрофно).
Пищевые взаимоотношения приводят к возникновению пищевых, или трофических цепей.
Трофическая цепь – это последовательный перенос вещества и энергии от их источника – зеленого растения - через ряд других организмов на более высокий трофический уровень, т.е. путем поедания одних организмов другими.
Компонентами трофической цепи являются:
- продуценты – это автотрофные организмы, производящие в процессе фото- или хемосинтеза первичные органические вещества;
- консументы – гетеротрофные организмы. Различают первичных консументов (животные, питающиеся растениями) и вторичных (хищники).
- редуценты (деструкторы) - гетеротрофные организмы, разлагающие органические остатки всех трофических уровней (грибы, бактерии, черви и т.д.).
Трофические цепи удобно представлять в виде экологических пирамид. Различают экологические пирамиды энергии, биомассы и численности.
При движении по экологической пирамиде происходит уменьшение численности и биомассы и рассеивание энергии. Минимум 90% энергии расходуется на поддержание собственной структуры, т.е. на дыхание и только максимум 10 % переходит на следующий трофический уровень. Описанная закономерность называется «правилом десяти процентов» или закон Линдемана: « С одного трофического уровня экологической пирамиды на другой переходит не более 10 % энергии, поступившей на этот уровень».
С другой стороны. При движении по трофической цепи наблюдается концентрирование токсичных веществ.
Например: зерновые растения → мыши → куропатки → совы
Содержание токсичных веществ в зерновых растения составляет 1 мг, а коэффициент накопления равен 10, тогда согласно закону концентрирования в мышах будет накапливаться 10 мг, в куропатках 100 мг, а в совах 1000мг токсичного вещества. В общем случае формула для расчета выглядит следующим образом: Сn = Cв∙ кn
где Св – содержание на начальном звене трофической цепи или в среде (вода, почва);
Сn – содержание в искомом звене трофической цепи;
к – коэффициент накопления.