Биоритмы

 

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО  ПО ОБРАЗОВАНИЮ

САХАЛИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ

ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНЫЙ  ФАКУЛЬТЕТ

КАФЕДРА ЭКОЛОГИИ И ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ

 

 

 

 

 

 

 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

ПО ЭКОЛОГИИ

 

 

 

 

 

 

 

Студентка IV курса ОЗО,

специальность «экология»                                                                Дашкова Г. В.

 

        

 

Научный руководитель                                                                          Еремин. В. М.                  

          

 

 

   

               

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Южно-Сахалинск

2012

Вопросы:

 

1.Биоритмы и их значение  в жизни живых организмов 3 2. Биоценозы.  Структура и разнообразие биоценозов. 5 3. Экологические  сукцессии и практическое значение 15

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

     Вопрос 1. Биоритмы и их значение в жизни живых организмов.

 

    Внимание человека всегда было привлечено повторяемости различного рода процессов и событий в природе. По непонятным пока законам ритмично регистрируются жестокие засухи, нашествия насекомых, вспышки болезней. С разными сроками повторяемости чередуются практически все явления природы. Еще в диалогах древнегреческого философа Сократа отражены представления о цикличности космических эр, смене космических и земных циклов. Цикличность просматривается на уровне клетки (фотосинтез, дыхание – цикл Кальвина, цикл Крепса), и на уровне биосферы (круговороты веществ и потоки энергии), то есть вся  природа в своем развитии подчиняется определенным ритмам.

       Обнаружение и раскрытие механизмов циклов явлений позволяет решить многие вопросы чисто биологического характера (лечение болезней), планирования использования хозяйственных ресурсов, организации мер борьбы с вредными насекомыми и т.д.

     Природные ритмы, которым подчиняются жизненные процессы организмов

 делятся на два типа.

1. Внешние (циклические изменения в окружающей среде), имеющие геофизическую природу, так как связаны с вращением планет (световой режим, изменение температуры, и влажности воздуха по сезонам года, приливно-отливные ритмы, смены дня и ночи).
2. Внутренние  - это физиологические ритмы организма, и проявляются они на уровне клетки (в процессах дыхания, фотосинтеза), так и на уровне работы организма (циклическая работа сердца). Эта ритмика почти не поддается влиянию внешней среды и поэтому её называют эндогенной.

     Все внутренние ритмы согласованы и определяют общую периодичность поведения организма через осуществление функций в определенном порядке. Организм как бы отсчитывает время, которое выступает как экологический фактор.

     Многие изменения в жизнедеятельности организмов совпадают по периоду с внешними геофизическими циклами. Это адаптивные биологические ритмы: суточные, приливно-отливные, равные лунному месяцу, годовые. Так как адаптивные биологические ритмы возникли как приспособления животных к регулярным экологическим изменениям, то они отличаются от чисто физиологических ритмов.

     Суточные ритмы характерны практически для всех организмов – от одноклеточных до человека. В организме человека более ста физиологических функций коррелируют и суточной периодичностью (сон и бодрствование, изменение температуры тела, ритмика работы сердца, глубина и частота дыхания, потоотделение). По смене периода сна и бодрствования животных делят на дневных (куры, лошади, многие насекомые) и ночных (ежи, летучие мыши, совы, тараканы). Многие животные являются полифазными, характеризуются чередованием коротких периодов сна и бодрствования. В эволюционном отношении эти циклы примитивны. Человек на первых этапах своей жизни полифазен (новорожденный ребенок ). Периоды активности могут быть приурочены к определённому времени суток, а могут сдвигаться на разное время суток, а могут сдвигаться на разное время в зависимости от температуры, влажности и т.д.

     Эндогенные (внутренние) суточные ритмы от внешних (экзогенных) отличают экспериментально. При постоянстве внешних условий эндогенные ритмы сохраняются у нескольких поколений , становятся врожденными и называются циркадными (приближающимися к суточному ритму). Внешние ритмы регулируют продолжительность врожденных ритмов. Например, если петухов содержать в полной темноте, то вначале  они сохраняют способность петь в определенное время суток одновременно, но вскоре каждый поет в свое время и пение петухов становится непрерывным. При этом каждая особь сохраняет суточный ритм.

     Циркадные ритмы обусловливают стереотип поведения. Десинхронизация ритмов может иметь неблагоприятные последствия. Например, перемещение человека в долготном направлении вызывает расстройство его физиологических ритмов. Частые перемещения особо опасны и представляют угрозу для здоровья. Например, работа вахтовым методом и чередование с отдыхом в разных часовых поясах  вызывает старение организма в два-три раза быстрее чем у работающего в одном поясе.

     Приливно-отливные ритмы определяют периодичность освещения, изменения температуры, снижение кислорода в литорали. За лунные сутки (24, 8 часа) наблюдается 2 прилива и 2 отлива. Дважды в лунный месяц (новолуние и полнолуние) они достигают максимальной величины (сизигийные приливы). На время прилива устрицы закрывают створки, и если их поместить в аквариум, то они все равно периодически будут закрывать створки. Периодичность равная лунному месяцу (29, 4 суток), наблюдается у многих организмов. В определенные фазы луны происходит нерест червей палоло, роение комаров и поденок. Приспособительное значение этого явления пока еще не выяснено.

      Годичные ритмы наиболее универсальны. С изменением физических условий в течени года связано размножение и миграции (у животных), цветение (у растений). Сезонные изменения вызывают глубокие сдвиги в физиологии и поведении организмов, ярко выражая их приспособительный характер: потомство появляется в благоприятное время года, а неблагоприятные периоды организм переживает в наиболее устойчивой фазе.

     Четкость годичной периодичности проявляется в чередовании сезонных изменений (осенний листопад, линька, спячка, запасание жира). Годичные ритмы – эндогенные и называются цирканными (окологодичными). Это видно по времени размножения животных: в зоопарках северных стран южные животные размножаются зимой, соответственно периоду размножения на родине.

     Следовательно, жизнедеятельность организмов тесно связана с характером природных явлений. Зная периодичность протекания природных явлений и корреляцию с ними природных процессов, можно успешно решать многие хозяйственные и медицинские проблемы.

     Вопрос 2. Биоценозы. Структура и разнообразие биоценозов.

 

     Популяции разных видов в природных условиях объединяются в системы более высокого ранга - сообщества и биоценоз.

Биоценоз (от греч. βίος — «жизнь» и κοινός — «общий»)

      Термин (нем. Biocönose) введён Карлом Мёбиусом в 1877 году и обозначает организованную группу популяций растений , животных и микроорганизмов, приспособленных к совместному обитанию в пределах определенного объема пространства.

     Любой биоценоз занимает определенный участок абиотической среды.

      Биотоп - пространство с более или менее однородными условиями, заселенное тем или иным сообществом организмов. Территория без живых организмов называется экотоп.

     Размеры биоценотических группировок организмов чрезвычайно разнообразны – от сообществ на стволе дерева или болотной моховой кочке до биоценоза ковыльной степи. Биоценоз – не просто сумма образующих его видов, но и совокупность взаимодействий между ними.

В пределах биоценоза  различают фитоценоз – устойчивое сообщество растительных организмов, зооценоз – совокупность взаимосвязанных видов и микробиоценоз – сообщество микроорганизмов:

 

ФИТОЦЕНОЗ +ЗООЦЕНОЗ + МИКРОБИОЦЕНОЗ = БИОЦЕНОЗ

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 1. - Структура биоценоза

 

      При этом в чистом виде ни фитоценоз, ни зооценоз, ни микробиоценоз не встречаются, как и биоценоз в отрыве от биотопа.

    Биоценоз формирует межвидовые связи, обеспечивающие структуру биоценоза – численность особей, распределение их в пространстве, видовой состав и тому подобное, а также структуру пищевой сети, продуктивность и биомассу. Для оценки роли отдельного вида в видовой структуре биоценоза используют обилие вида – показатель, равный числу особей на единицу площади или объёма занимаемого пространства.

     Биоценоз в совокупности с биотопом называется биогеоценоз.

    Термин биогеоценоз предложил русский лесовед В.Н. Сукачев, который используется в отечественной литературе. Тенсли предложил термин «экосистема», который используется в англоязычных странах. Различий между ними практически нет, но считается, что экосистема - это более широкое понятие. Нельзя назвать биогеоценозом тайгу, так как в пределах тайги есть сосновые, еловые, пихтовые леса, расположенные на разных биотопах: на сопках, заболоченных участках, поймах рек. В то же время тайга – это экологическая система. То есть экосистема – понятие более «безразмерное».

      По происхождению различают биоценозы:

• первичные - не подверженные влиянию человека (целинные участки степей, недоступные участки тайги, тропические и горные леса);
• вторичные – подверженные влиянию человека . Например, агроценозы в отличии от природных отличаются очень существенно, потому что как правило одновидовые. Они характеризуются более высокой продуктивностью. Получается продукция, которую нельзя получить в естественных фитоценозах. Но, агроценозы требуют больших энергетических затрат.

      Давно замечено, что колебание численности зверей зависит от урожая  растений. Устойчивость биоценозов в природных условиях  поддерживается механизмом саморегуляции. Каждый вид организмов не может уничтожить другой полностью, а лишь может ограничить его численность в определенных пределах.

    В любом биоценозе по функциональной направленности различают 3 группы организмов:

1. Продуценты – по типу питания автотрофы (зеленые растения). Они создают всю органику на нашей планете. Стоят вначале пищевых цепей.
2. Консументы (потребители) - все организмы питающиеся органикой созданной растениями или запасенной энергией у других животных. По типу питания все они гетеротрофы, т.е. питаются готовым органическим веществом.
3. Редуценты (разлагатели, деструкторы, восстановители) - это организмы живущие за счет отмерших животных и растений. Получая энергию за счет поедания остатков, они выполняют работу по вовлечению отмершей органики в круговорот веществ.

     Исходя из функциональной направленности, нельзя говорить о приоритетном направлении какой-то одной группы. Тем не менее, следует отметить, что без продуцентов не было  бы ни консументов, ни редуцентов.

   Только продуценты связывают солнечную энергию, которая и является основой существования всего живого.

     Именно с учетом значимости всех организмов экосистемы ученые сейчас предлагают охранять не отдельные виды животных или растений, а целые биоценозы или ландшафты, так как сохранение комплекса организмов обеспечит сохранение каждого из них.

     Видовая структура биоценоза – это разнообразие видов, которые его составляют, и соотношение их численности или массы. Полную видовую структуру выявить очень сложно, так как помимо растений и животных в биоценоз входит огромное число микроорганизмов не поддающихся учету.

      Видовая структура определяется почвенно-климатическими условиями. В условиях одинакового климата, на одних и тех же почвах, но в разных зонах, биоценозы не похожи. Самые бедные фитоценозы в северных условиях, пустынях, особенно в солонцах. Молодые биоценозы бедны по видовому составу, а по мере развития он усложняется, так как биоценозы способны сами улучшать условия своего существования. Для всех биоценозов характерно наличие продуцентов, обеспечивающих органическим веществом живое население планеты. Но есть сообщества и без продуцентов, например, глубоководные морские биоценозы, куда не проникают лучи света, представлены гетеротрофами.

    Для оценки роли отдельного вида в видовой структуре  биоценоза применяют несколько показателей:

• обилие вида – число особей данного вида на единицу площади. Выражают этот показатель в баллах, процентах или в специальных показателях шкалы Друдэ. В этом случае доля вида обозначается специальными значками;
• степень доминирования – это отношение числа особей данного вида к общему числу особей всех видов, выраженное  в процентах. Например, если учтено 200 особей разных видов, из которых 20 особей ландыша майского, то степень доминирования этого вида равна 10%. Естественно, что в любом биоценозе преобладают виды, представленные мелкими особями.

      Виды преобладающие по численности называют доминантными. Однако среди них выделяют эдификаторы (строители) – виды, которые своей жизнедеятельностью в наибольшей степени формируют среду обитания, предопределяя существование других организмов. Именно они порождают спектр разнообразия в природе. Так, в еловом лесу доминирует ель, в смешанном – ель, береза, осина, в степи – ковыль и типчак. При этом ель в лесу наряду с доминантностью обладает сильными эдификаторными свойствами, выражающимися в способности затенять почву, создавать кислую среду своими корнями и образовывать специфические подзолистые почвы. Под пологом елей могут жить только тенелюбивые растения. Одновременно в нижнем ярусе елового леса доминантом может являться черника, но эдификатором она не является.