Экологическая система

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Контрольная работа

по дисциплине «Экология»

Вариант №1

Содержание

1. Сформулируйте определение экологической системы и начертите схему структуры биогеоценоза. Приведите несколько примеров природных экологических систем

2. Приведите график, характеризующий воздействие экологического фактора на организм; поясните экологический смысл предельно допустимой концентрации (ПДК) вредного вещества в среде. - лимитирующая или пороговая концентрация

3. Изобразите и обсудите модель биотического (биологического) круговорота веществ-биогенов с участием продуцентов, консументов, редуцентов. Поясните названия организмов и их роль в круговороте

4. Какие объекты являются предметом изучения экологии?

5. Гомеостаз. Механизм регулирования равновесия в экосистемах. Взаимосвязь: «хищник-жертва»

6. Составьте таблицу: основные источники загрязнения атмосферы - загрязняющие агенты - экологические изменения

7. Список литературы

1. Сформулируйте определение экологической системы и начертите схему структуры биогеоценоза. Приведите несколько примеров природных экологических систем

Экологическая система - единый природный или природно-антропогенный комплекс, образованный живыми организмами и средой их обитания, в котором живые и косные экологические компоненты соединены между собой причинно-следственными связями, обменом веществ и распределением потока энергии.

Схема структуры биогеоценоза (по В. Н. Сукачёву)

Примерами природных экосистем являются озеро, лес, пустыня, тундра, суша, океан, биосфера.

Как видно из примеров, более простые экосистемы входят в более сложно организованные. При этом реализуется иерархия организации систем, в данном случае экологических.

Таким образом, для естественной экосистемы характерны три признака:

1) экосистема обязательно представляет собой совокупность живых и неживых компонентов;

2) в рамках экосистемы осуществляется полный цикл, начиная с создания органического вещества и заканчивая его разложением на неорганические составляющие;

3) экосистема сохраняет устойчивость в течение некоторого времени, что обеспечивается определенной структурой биотических и абиотических компонентов.

2. Приведите график, характеризующий воздействие экологического фактора на организм; поясните экологический смысл предельно допустимой концентрации (ПДК) вредного вещества в среде. - лимитирующая или пороговая концентрация

Примечание: 1 -- точка оптимума, 2 -- точки минимума и максимума, 3 -- летальные точки.

Графически подобная реакция организма на изменение значений фактора изображается в виде кривой жизнедеятельности (экологической кривой), при анализе которой можно выделить некоторые точки и зоны:

Кардинальные точки:

- точки минимума и максимума -- крайние значения фактора, при которых возможна жизнедеятельность организма;

- точка оптимума -- наиболее благоприятное значение фактора.

Зоны:

- зона оптимума -- ограничивает диапазон наиболее благоприятных значений фактора;

- зоны пессимума (верхнего и нижнего) -- диапазоны значений фактора, в которых организм испытывает сильное угнетение;

- зона жизнедеятельности -- диапазон значений фактора, в котором он активно проявляет свои жизненные функции;

- зоны покоя (верхнего и нижнего) -- крайне неблагоприятные значения фактора, при которых организм остаётся живым, но переходит в состояние покоя;

- зона жизни -- диапазон значений фактора, в котором организм остаётся живым.

За границами зоны жизни располагаются летальные значения фактора, при которых организм не способен существовать.

Предельно допустимая концентрация загрязняющего вещества (ПДК) - экологический норматив, максимальная концентрация загрязняющего химического вещества в компонентах ландшафта, которая при повседневном влиянии в течение длительного времени не вызывает негативных воздействий на организм человека или другого рецептора. В зависимости от объекта загрязнения различают:

1) ПДК - такая максимальная концентрация загрязняющего вещества в атмосфере, отнесенная к определенному времени осреднения, которая при периодическом воздействии, или при воздействии на протяжении всей жизни человека, не оказывает вредного влияния на него и на окружающую среду в целом (включая отдаленные последствия);

2) в водной гигиенической токсикологии под ПДК понимают максимальную концентрацию загрязняющего вещества, при которой вещество не оказывает прямого или опосредованного влияния на здоровье человека (при воздействии на организм в течение всей жизни) и не ухудшает гигиенические условия водопользования;

3) ПДК - максимальная массовая доля загрязняющего вещества в почве, не оказывающая прямого или косвенного влияния (включая отдаленные последствия) на окружающую среду или здоровье человека. В списках ПДК, как правило, указывается также класс опасности загрязняющего вещества и лимитирующий показатель вредности (в первом случае, кроме этого, приводится временной интервал, к которому отнесен норматив).

3. Изобразите и обсудите модель биотического (биологического) круговорота веществ-биогенов с участием продуцентов, консументов, редуцентов. Поясните названия организмов и их роль в круговороте

Рис. Модель биотического (биологического) круговорота веществ-биогенов с участием продуцентов, консументов, редуцентов.

Биотический круговорот обеспечивается взаимодействием трех основных групп организмов: 1) продуцентов - зеленых растений, осуществляющих фотосинтез, и бактерий, способных к хемосинтезу; они создают первичное органическое вещество; 2) консументов, потребляющих органическое вещество; это растительноядные и хищные животные; 3) редуцентов, разлагающих мертвое органическое вещество до минерального; это в основном бактерии, грибы и простейшие животные (рис.).

На восходящей ветви биотического круговорота, основанного на выполнении энергетической функции зелеными растениями, происходит накопление солнечной энергии в виде органических веществ, синтезируемых растениями из неорганических соединений - углекислого газа, воды, азота, зольных элементов питания. Нисходящая ветвь биотического круговорота связана с потерями органического вещества. Важнейший процесс - дыхание растений, при котором до половины ассимилированного при фотосинтезе органического вещества окисляется до СОг и возвращается в атмосферу. Второй существенный процесс расходования органического вещества и накопленной в нем энергии - это потребление растений животными. Запасаемая с пищей энергия также в значительной мере расходуется на дыхание, жизнедеятельность, размножение, выделяется с экскрементами.

Таким образом, биотический круговорот представляет собой непрерывный процесс создания и деструкции (разрушения) органического вещества. Он реализуется при участии представителей всех трех групп организмов: без продуцентов невозможна жизнь, поскольку лишь они производят основу жизни - первичное органическое вещество; консументы разных порядков, потребляя первичную и вторичную продукцию и переводя органическое вещество из одной формы в другую, способствуют возрастанию многообразия форм жизни на Земле; наконец, редуценты, разлагая органическое вещество до минерального, возвращают его к началу круговорота.

В биотическом круговороте помимо образующих органическое вещество элементов (кислород, углерод, водород) принимают участие большое число биологически важных элементов (азот, кальций, натрий, калий, кремний, фосфор, сера), а также микроэлементы (бром, йод, молибден, медь, магний, свинец, кобальт, никель). Список элементов, поглощающихся живым веществом, можно значительно расширить, причем в него входят даже ядовитые элементы (ртуть, селен, мышьяк) и радиоактивные. Глобальные циклы миграции химических элементов не только связывают три наружные оболочки нашей планеты в единое целое, но и обусловливают непрерывную эволюцию ее состава.

Все живое вещество биосферы обновляется в среднем за 8 лет. В океане циркуляция идет во много раз быстрее: вся масса живого вещества обновляется за 33 дня, а масса фитопланктона - каждый день. В атмосфере смена кислорода происходит за 2000 лет, углекислого газа - за 6,3 года. Процесс полной смены вод в гидросфере осуществляется за 2800 лет, а время, необходимое для фотосинтетического разложения всей массы воды, исчисляется 5-6 млн. лет.

экологический система биогеоценоз продуцент

4. Какие объекты являются предметом изучения экологии?

Экология - наука, изучающая взаимодействие между организмами и окружающей их живой (биотической) и неживой (абиотической) средой.

Экология - это наука, исследующая закономерности жизнедеятельности организмов (в любых её проявлениях, на всех уровнях интеграции) в их естественной среде обитания с учётом изменений, вносимых в среду деятельностью человека. Конечной целью экологических исследований является выяснение путей, с помощью которых вид сохраняется в постоянно меняющихся условиях среды. Процветание вида заключается в поддержании оптимальной численности его популяций в биогеоценозе. Основным содержанием современной экологии становится исследование взаимоотношений организмов друг с другом и со средой на популяционно-биоценотическом уровне и изучение жизни биологических макросистем более высокого ранга: биогеоценозов (экосистем) и биосферы, их продуктивности и энергетики.

Предметом исследования экологии являются биологические макросистемы (популяции, биоценозы, экосистемы) и их динамика во времени и пространстве.

Основные задачи могут быть сведены к изучению динамики популяций, к учению о биогеоценозах и их системах. Главная теоретическая и практическая задача экологии заключается в том, чтобы вскрыть законы этих процессов и научиться управлять ими в условиях неизбежной индустриализации и урбанизации нашей планеты.

Главная цель экологии: изучить, как работает экосфера. Объекты изучения: 5 уровней организованной материи:

- живые организмы;

- популяция;

- сообщества;

- экосистемы;

- экосфера.

Живой организм - это любая форма жизнедеятельности. Существует от 3-х до 20-ти категорий живых организмов. Обычно подразделяют все организмы на:

- растения;

- животных;

- деструкторов-редуцентов.

Популяция - это группа организмов одного вида, проживающих в определенном районе. Вид - это совокупность популяций, представители которых фактически или потенциально дают полноценное потомство в естественных условиях.

Сообщество. Каждый организм или популяция имеет свое место обитания. Когда несколько популяций различных видов живых организмов живут в одном месте и взаимодействуют друг с другом, они создают так называемое экологическое сообщество.

Экосистема - это взаимосвязь сообществ с химическими и физическими факторами, создающими неживую (абиотическую) среду. К физическим факторам относятся:

- солнечный свет,

- тень,

- испарение,

- ветер,

- температура

- водные течения.

Химическими факторами являются питательные элементы и их соединения в атмосфере, гидросфере и земной коре, необходимые в больших или малых количествах для существования, роста и размножения организмов.

Все экосистемы Земли составляют экосферу.

5. Гомеостаз. Механизм регулирования равновесия в экосистемах. Взаимосвязь: «хищник-жертва»

Гомеостаз -- способность биологических систем -- организма, популяции и экосистем -- противостоять изменениям и сохранять равновесие. Исходя из кибернетической природы экосистем -- гомеостатический механизм -- это обратная связь. Например, у пойкилотермных животных изменение температуры тела регулируется специальным центром в мозге, куда постоянно поступает сигнал обратной связи, содержащий данные об отклонении от нормы, а от центра поступает сигнал, возвращающий температуру к норме. В механических системах аналогичный механизм называют сервомеханизмом, например, термостат управляет печью.

Для управления экосистемами не требуется регуляция извне -- это саморегулирующаяся система. Саморегулирующий гомеостаз на экосистемном уровне обеспечен множеством управляющих механизмов. Один из них -- субсистема «хищник--жертва» (рис.).

Между условно выделенными кибернетическими блоками управление осуществляется посредством положительных и отрицательных связей. Положительная обратная связь «усиливает отклонение».

Рис. Элементы кибернетики (по Ю.Одуму, 1975, с изменениями): а -- взаимодействие положительной (+) и отрицательной (-) обратных связей в системе «хищник-жертва»; б -- представление о гомеостатическом плато, в пределах которого поддерживается относительное постоянство вопреки условиям, вызывающим отклонения.

Отрицательная обратная связь «уменьшает отклонение», например, ограничивает рост популяции жертвы за счет увеличения численности популяции хищников. Эта кибернетическая схема (рис. а) отлично иллюстрирует процесс коэволюции в системе «хищник--жертва», так как в этой «связке» развиваются и взаимные адаптационные процессы (рис.). Если в эту систему не вмешиваются другие факторы (например, человек уничтожил хищника), то результат саморегуляции будет описываться гомеостатическим плато (рис. б) -- областью отрицательных связей, а при нарушении системы начинают преобладать обратные положительные связи, что может привести к гибели системы.

Наиболее устойчивы крупные экосистемы и самая стабильная из них -- биосфера, а наиболее неустойчивы молодые экосистемы. Это объясняется тем, что в больших экосистемах создается саморегулирующий гомеостаз за счет взаимодействия круговоротов веществ и потоков энергии (Ю. Одум, 1975).

6. Составьте таблицу: основные источники загрязнения атмосферы - загрязняющие агенты - экологические изменения

В настоящее время «основной вклад» в загрязнение атмосферного воздуха на территории России вносят: теплоэнергетика (тепловые и атомные электростанции, промышленные и городские котельные и др.), далее предприятия черной металлургии, нефтедобычи и нефтехимии, автотранспорт, предприятия цветной металлургии и производство стройматериалов.

7. Список литературы

1) А. П. Горкин География. Современная иллюстрированная энциклопедия. -- М.: Росмэн, 2006;

2) А.С. Николаев Экология: Учебное пособие.-СПб.: СПбГИЭУ, 2001, -132с.

3) В.И. Коробкин, Л.В. Передельский Экология. Учебник для вузов. Изд. 9-е, доп и перераб. - Ростов н\Д: Феникс, 2005. - 576с.

4) © Коллектив авторов - Д.А. Кривошеин, Л.А. Муравей, Н.Н. Роева, О.С. Шорина, Н.Д. Эриашвили, Ю.Г. Юровицкий, В.А. Яковлев. «ЭКОЛОГИЯ И БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ», ООО "ИЗДАТЕЛЬСТВО ЮНИТИ-ДАНА", 2000

5) Н.В. Чибисова, Е.К. Долгань Экологическая химия.

Размещено на Allbest.ru