Шпаргалка по "Основы экологии"

2. пирамиды биомасс - характеризует общую сухую или сырую массу организмов на данном трофическом уровне, например, в единицах массы на единицу площади - г/м², кг/га, т/км² или на объем - г/м³ (рис.4)

Обычно в  наземных биоценозах общая масса  продуцентов больше, чем каждого  последующего звена. В свою очередь, общая масса консументов первого  порядка больше, нежели консументов второго порядка и т.д.

В данном случае (если организмы не слишком различаются  по размерам) пирамида также будет  иметь вид треугольника с широким  основанием суживающимся кверху. Однако и из этого правила имеются  существенные исключения. Например, в морях биомасса растительноядного зоопланктона существенно (иногда в 2-3 раза) больше биомассы фитопланктона, представленного преимущественно одноклеточными водорослями. Это объясняется тем, что водоросли очень быстро выедаются зоопланктоном, но от полного выедания их предохраняет очень высокая скорость деления их клеток.

В целом для  наземных биогеоценозов, где продуценты крупные и живут сравнительно долго, характерны относительно устойчивые пирамиды с широким основанием. В  водных же экосистемах, где продуценты невелики по размеру и имеют короткие жизненные циклы, пирамида биомасс может быть обращенной, или перевернутой (острием направлена вниз). Так, в озерах и морях масса растений превышает массу потребителей только в период цветения (весной), а в остальное время года может создаться обратное положение.

Пирамиды чисел  и биомасс отражают статику системы, т. е. характеризуют количество или  биомассу организмов в определенный промежуток времени. Они не дают полной информации о трофической структуре экосистемы, хотя позволяют решать ряд практических задач, особенно связанных с сохранением устойчивости экосистем.

Пирамида чисел  позволяет, например, рассчитывать допустимую величину улова рыбы или отстрела животных в охотничий период без  последствий для нормального их воспроизведения.

 

3. пирамиды энергии - показывает величину потока энергии или продуктивности на последовательных уровнях (рис.5).

В противоположность  пирамидам чисел и биомассы, отражающим статику системы (количество организмов в данный момент), пирамида энергии отражая картину скоростей прохождения массы пищи (количества энергии) через через каждый трофический уровень пищевой цепи, дает наиболее полное представление о функциональной организации сообществ.

На форму этой пирамиды не влияют изменения размеров и интенсивности  метаболизма особей, и если учтены все источники энергии, то пирамида всегда будет иметь типичный вид  с широким основанием и суживающейся верхушкой. При построении пирамиды энергии в ее основание часто добавляют прямоугольник, показывающий приток солнечной энергии.

Пирамиды энергии позволяют  сравнивать энергетическую значимость популяций внутри экосистемы и иллюстрировать количественные отношения в отдельных, представляющих особый интерес частях экосистем, например, в звеньях жертва-хищник или хозяин-паразит.

В 1942 г. американский эколог Р. Линдеман сформулировал закон  пирамиды энергий (закон 10 процентов), согласно которому с одного трофического уровня через пищевые цепи на другой трофический уровень переходит в среднем около 10% поступившей на предыдущий уровень экологической пирамиды энергии. Остальная часть энергии теряется в виде теплового излучения, на движение и т.д. Организмы в результате процессов обмена теряют в каждом звене пищевой цепи около 90% всей энергии, которая расходуется на поддержание их жизнедеятельности.

Если заяц съел 10 кг растительной массы, то его собственная масса  может увеличиться на 1 кг. Лисица или волк, поедая 1 кг зайчатины, увеличивают свою массу уже только на 100 г. У древесных растений эта доля много ниже из-за того, что древесина плохо усваивается организмами. Для трав и морских водорослей эта величина значительно больше, поскольку у них отсутствуют трудноусвояемые ткани. Однако общая закономерность процесса передачи энергии остается: через верхние трофические уровни ее проходит значительно меньше, чем через нижние.

 

  

 

 

 

9. Устойчивость экосистем

Принцип Ле Шателье — Брауна (1884 г.) — если на систему, находящуюся в устойчивом равновесии, воздействовать извне, изменяя какое-либо из условий равновесия (температура, давление, концентрация), то в системе усиливаются процессы, направленные на компенсацию внешнего воздействия.

Анри Ле Шателье (Франция) сформулировал этот термодинамический принцип подвижного равновесия, позже обобщённый Карлом Брауном.

 

Экосистема может быть описана комплексной схемой прямых и обратных связей, поддерживающих гомеостаз системы в некоторых пределах параметров окружающей среды. (Гомеостаз - саморегуляция, способность открытой системы сохранять постоянство своего внутреннего состояния посредством скоординированных реакций, направленных на поддержание динамического равновесия. Стремление системы воспроизводить себя, восстанавливать утраченное равновесие, преодолевать сопротивление внешней среды.) Таким образом, в некоторых пределах экосистема способна при внешних воздействиях поддерживать свою структуру и функции относительно неизменными. Обычно выделяют два типа гомеостаза: резистентный — способность экосистем сохранять структуру и функции при негативном внешнем воздействии (см. Принцип Ле Шателье — Брауна) и упругий — способность экосистемы восстанавливать структуру и функции при утрате части компонентов экосистемы. В англоязычной литературе используются сходные понятия: локальная устойчивость — англ. local stability (резистентный гомеостаз) и общая устойчивость — англ. global stability (упругий гомеостаз)

Коралловые рифы — пример хрупкости биоразнообразия

Иногда выделяют третий аспект устойчивости — устойчивость экосистемы по отношению к изменениям характеристик среды и изменению своих внутренних характеристик. В случае, если экосистема устойчиво функционирует в широком диапазоне параметров окружающей среды и/или в экосистеме присутствует большое число взаимозаменяемых видов (то есть, когда различные виды, сходные по экологическим функциям в экосистеме, могут замещать друг друга), такое сообщество называют динамически прочным (устойчивым). В обратном случае, когда экосистема может существовать в весьма ограниченном наборе параметров окружающей среды, и/или большинство видов незаменимы в своих функциях, такое сообщество называется динамически хрупким (неустойчивым). Необходимо отметить, что данная характеристика в общем случае не зависит от числа видов и сложности сообществ. Классическим примером может служить Большой Барьерный риф у берегов Австралии (северо-восточное побережье), являющийся одной из «горячих точек» биоразнообразия в мире — симбиотические водоросли кораллов, динофлагелляты, весьма чувствительны к температуре. Отклонение от оптимума буквально на пару градусов ведёт к гибели водорослей, а до 50-60 % (по некоторым источникам до 90 %) питательных веществ полипы получают от фотосинтеза своих мутуалистов.

Различные положения  равновесия систем (иллюстрация)

У экосистем  существует множество состояний, в  которых она находится в динамическом равновесии; в случае выведения из него внешними силами, экосистема совершенно необязательно вернётся в изначальное  состояние, зачастую её привлечёт ближайшее равновесное состояние (аттрактор), хотя оно может быть очень близким к первоначальному.

 

10. Экологические факторы и их классификация

 

Экологи́ческие  фа́кторы — свойства среды обитания, оказывающие какое-либо воздействие на организм. Индифферентные элементы среды, например, инертные газы, экологическими факторами не являются.

Экологические факторы отличаются значительной изменчивостью во времени и пространстве. Например, температура сильно варьирует на поверхности суши, но почти постоянна на дне океана или в глубине пещер.

По характеру воздействия

• Прямо действующие — непосредственно влияющие на организм, главным образом на обмен веществ
• Косвенно действующие — влияющие опосредованно через изменение прямо действующих факторов (рельеф, экспозиция, высота над уровнем моря и др.)

По происхождению

• Абиотические — факторы неживой природы:
• климатические: годовая сумма температур, среднегодовая температура, влажность, давление воздуха
• эдафические (эдафогенные): механический состав почвы, воздухопроницаемость почвы, кислотность почвы, химический состав почвы
• орографические: рельеф, высота над уровнем моря, крутизна и экспозиция склона
• химические: газовый состав воздуха, солевой состав воды, концентрация, кислотность
• физические: шум, магнитные поля, теплопроводность и теплоёмкость, радиоактивность, интенсивность солнечного излучения
• Биотические — связанные с деятельностью живых организмов:
• фитогенные — влияние растений
• микогенные — влияние грибов
• зоогенные — влияние животных
• микробиогенные — влияние микроорганизмов
• Антропогенные (антропические):
• физические: использование атомной энергии, перемещение в поездах и самолётах, влияние шума и вибрации
• химические: использование минеральных удобрений и ядохимикатов, загрязнение оболочек Земли отходами промышленности и транспорта
• биологические: продукты питания; организмы, для которых человек может быть средой обитания или источником питания
• социальные — связанные с отношениями людей и жизнью в обществе

По расходованию

• Ресурсы — элементы среды, которые организм потребляет, уменьшая их запас в среде (вода, CO₂, O₂, свет)
• Условия — не расходуемые организмом элементы среды (температура, движение воздуха, кислотность почвы)

 По направленности

• Векторизованные — направленно изменяющиеся факторы: заболачивание, засоление почвы
• Многолетние-циклические — с чередованием многолетних периодов усиления и ослабления фактора, например изменение климата в связи с 11-летним солнечным циклом
• Осцилляторные (импульсные, флуктуационные) — колебания в обе стороны от некоего среднего значения (суточные колебания температуры воздуха, изменение среднемесячной суммы осадков в течение года).
 

11. Природные ресурсы и их классификация

Приро́дные  ресу́рсы — естественные ресурсы: тела и силы природы, которые на данном уровне развития производительных сил и изученности могут быть использованы для удовлетворения потребностей человеческого общества.

Приро́дные ресу́рсы — совокупность объектов и систем живой и неживой природы, компоненты природной среды, окружающие человека и которые используются в процессе общественного производства для удовлетворения материальных и культурных потребностей человека и общества.

Классификация

По происхождению:

• Ресурсы природных компонентов (минеральные, климатические, водные, растительные, земельные, почвенные, животного мира)
• Ресурсы природно-территориальных комплексов (горно-промышленные, водохозяйственные, селитебные, лесохозяйственные)

По видам хозяйственного использования:

• Ресурсы промышленного производства
• Энергетические ресурсы (Горючие полезные ископаемые, гидроэнергоресурсы, биотопливо, ядерное сырье)
• Неэнергетические ресурсы (минеральные, водные, земельные, лесные, рыбные ресурсы)
• Ресурсы сельскохозяйственного производства (агроклиматические, земельно-почвенные, растительные ресурсы — кормовая база, воды орошения, водопоя и содержания)

По виду исчерпаемости:

• Исчерпаемые
• Невозобновляемые (минеральные, земельные ресурсы)
• Возобновляемые (ресурсы растительного и животного мира)
• Не полностью возобновляемые — скорость восстановления ниже уровня хозяйственного потребления (пахотно пригодные почвы, спеловозрастные леса, региональные водные ресурсы)
• Неисчерпаемые ресурсы (водные, климатические)

По степени  заменимости:

• Незаменимые
• Заменимые

По критерию использования:

• Производственные (промышленные, сельскохозяйственные)
• Потенциально-перспективные
• Рекреационные (природные комплексы и их компоненты, культурно-исторические достопримечательности, экономический потенциал территории)
 

12. Демографическая проблема и проблема нехватки продуктов питания

 

Демографическая проблема. Демографический взрыв во всем мире уже пошел на убыль. С целью решения демографической проблемы ООН приняла «Всемирный план действий в области народонаселения»,

в осуществлении  которого участвуют и географы, и  демографы. При этом прогрессивные  силы исходят из того, что программы  планирования семьи могут содействовать улучшению воспроизводства населения. Для этого одной демографической политики недостаточно. Она должна сопровождаться улучшением экономических и социальных условий жизни людей.

Проблема нехватки продуктов питания) (продовольственная проблема). В настоящее время, по данным ООН, почти 2/3 человечества проживает в странах, где ощущается постоянная нехватка продуктов. Для решения этой проблемы человечество должно полнее использовать

ресурсы растениеводства, животноводства и рыболовства. При этом оно может идти двумя путями. Первый – это экстенсивный путь, который заключается в дальнейшем расширении пахотных, пастбищных и рыбопромысловых угодий. Второй – интенсивный путь, который заключается в повышении биологической продуктивности существующих угодий. Решающее значение здесь будут иметь биотехнология, использование новых высокоурожайных сортов, дальнейшее развитие механизации, химизации и мелиорации.

 

 

13. Проблема глобального изменения климата (парниковый эффект)

проблема «глобального изменения климата» (иногда говорят «глобального потепления») сегодня считается одной из самых острых экологических проблем человечества.

Глоба́льное потепле́ние — процесс постепенного увеличения среднегодовой температуры атмосферы Земли и Мирового океана в XX и XXI веках.

Главной движущей силой  климата является Солнце. Например, неравномерное нагревание земной поверхности (сильнее у экватора) является одной  из главных причин ветров и океанических течений, а периоды повышенной солнечной активности сопровождаются потеплением и магнитными бурями.

Кроме того на климат влияют изменение орбиты Земли, ее магнитного поля, размеров материков и океанов, извержения вулканов. Все это -естественные причины изменения климата. До недавнего времени они, и только они, определяли изменения климата, в том числе начало и конец долговременных климатических циклов, таких как ледниковые периоды. Солнечной и вулканической активность можно объяснить половину температурных изменений до 1950 года (солнечная активность приводит к повышению температуры, а вулканическая – к снижению).