Общая экология

Государственное образовательное  учреждение высшего  профессионального  образования

«Алтайский  государственный технический университет

им  И. И. Ползунова» 
 
 
 
 
 
 

Реферат по дисциплине

«Экология» 

на  тему

«Общая  экология» 
 
 
 
 

Выполнила: студентка группы САПР-201

Соснина М.О. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Барнаул  2011

 

Содержание

1.Классификация организмов по способу питания 3

2. Экологическая ниша. Пищевые цепи, сети. Пирамиды 4

3. Круговороты веществ и потоки энергии в природе 7

4. Биосфера, техносфера, ноосфера. 12

Список используемой литературы 15 

 

1.Классификация  организмов по  способу питания

     Все организмы по способу питания  разделяются на две группы – автотрофы  и гетеротрофы.

     Автотрофы (преимущественно растения) для синтеза  органических веществ используют неорганические соединения окружающей среды.

     Гетеротрофы (животные, человек, грибы, бактерии) питаются готовыми органическими  веществами, которые синтезировали автотрофы.

     Гетеротрофы делятся на две категории - консументы и редуценты. Первые потребляют готовые органические вещества, синтезируемые автотрофами-продуцентами, но не доводят разложение органических соединений до минеральных составляющих. К консументам относятся по преимуществу животные, включая, естественно, и человека. Редуценты - заключительное звено в пищевой цепи и экологической пирамиде. В ходе своей жизнедеятельности они превращают органические соединения (часто это органические остатки) в неорганические вещества. Редуценты - грибы и бактерии , превращающие органическое вещество в минеральное, разлагая остатки мертвых растений, животных микроорганизмов. Продукты минерализации вновь используются продуцентами. 

 

     

2. Экологическая ниша. Пищевые цепи, сети. Пирамиды

     Экологическая ниша

     Живущие на Земле организмы очень разнообразны. Это разнообразие поддерживается изменчивостью  физических условий, как в пространстве, так и во времени. Организмы распределены по своим местообитаниям не случайно. Каждый вид занимает то место, которое  обусловлено его требованиями к  пище, территории, воспроизводству  и другими функциями организма.

     Совокупность  всех факторов среды, в пределах которых  возможно существование вида в природе  называется экологической нишей  данного организма.

     Как бы ни были близки два вида организмов, они всегда занимают разные экологические  ниши.

     Справедливо также то, что один и тот же вид может занимать различные  ниши в разных местообитаниях или  географических районах. Можно дать такое определение: экологическая  ниша- это место вида в природе, включающее не только положение вида в пространстве, но и функциональную роль его в сообществе.

     Экологи часто пользуются терминами "местообитание" или "среда обитания" для обозначения  места, где живет тот или иной вид, а термин "экологическая ниша" включает в себя ту роль, которую  играет данный вид в среде обитания.

     Лучшие  определения экологической ниши и среды дали Виберт и Лаглер: «Среда – это адрес, по которому проживает данный организм, тогда  как ниша дополнительно указывает  на его занятие, его профессию».

     Основные  типы пищевых цепей

     В экосистеме (биогеоценозе) первичное  органическое вещество последовательно  передается от одних живых организмов к другим по цепи. Эта цепь называется трофической (от греч. "трофе" – питаюсь).

     Основные  типы пищевых цепей- пастбищная и  детритная.

     Пастбищной  пищевой цепью называется ряд  живых организмов, в котором каждый вид питается предшественником по цепи и в свою очередь оказывается  съеденным видом, занимающим более  высокий пищевой уровень. Начало пастбищной цепи - автотрофные организмы (продуценты), которые относятся  к первому трофическому уровню. Они  создают первичное органическое вещество, используя для этого  солнечный свет, углекислоту, воду и  минеральные вещества.

       На втором трофическом уровне находятся организмы, которые питаются автотрофами - это растительноядные животные, которые строят белки своего тела из белков растений, они называются гетеротрофами (питаемые другими) или первичными консументами ( от лат. "консумо" – потребляю). Далее, в третьем звене - вторичные консументы, плотоядные животные (хищники), использующие животные белки. Существуют консументы третьего порядка, питающиеся вторичными консументами. Цепи могут быть простые "осина – заяц – лиса" и сложные – "трава – насекомые – лягушки – змеи – хищные птицы".

     На  этом цепь не кончается, так как во всех предыдущих звеньях образуются отходы – листья, отмирающие организмы, отбросы и др. Эти отходы поступают  в следующее звено – в детритные  пищевые цепи, в которых организмы  потребляют мертвое органическое вещество, последовательно разлагая его на все более простые соединения.

     

     К этой группе организмов относятся редуценты ( от лат. «редукцио» - возврат) или (деструкторы), состоящие из микроорганизмов (бактерий, грибов) и детритофаги (двухстворчатые моллюски, коловратки, дождевые черви, личинки насекомых и др.). Они  разлагают органические остатки  всех трофических уровней до минеральных  веществ (сюда входит примерно 45 % кислорода, 44 % водорода, 6,5 % азота, 1,5 % воды с кальцием, кремнием, калием и фосфором).

     Присутствие детритных пищевых цепей необходимо в каждой экосистеме, так как они  замыкают круговорот элементов, который  без участия живых организмов проходил бы крайне медленно.

     Пищевые цепи не изолированы одна от другой, а тесно переплетены. Они составляют так называемые пищевые сети. Принцип  образования пищевых сетей состоит  в следующем. Каждый продуцент имеет  не одного, а несколько консументов. В свою очередь , консументы, среди  которых преобладают полифаги (от греч. «Poly»- много), пользуются не одним, а несколькими источниками питания.

     Пирамиды  численности, биомассы, энергии

     Различают три основных типа экологических  пирамид:

     1. пирамида численности (число особей/ м 2) - отражает численность организмов  на разных трофических уровнях;

     2. пирамида биомасс характеризует  общую сухую массу живого вещества  на разных трофических уровнях  (сухая масса органического вещества, г/ м2);

     Пирамиды  численности отражают только плотность  населения организмов на каждом трофическом  уровне, но не скорость самовозобновления (оборота) организмов. Если скорость воспроизводства  популяции жертвы велика, то даже при  низкой биомассе такая популяция  может быть достаточным источником пищи для хищников, имеющих более  высокую биомассу, но низкую скорость воспроизводства. В этом случае пирамиды численности и биомассы могут  быть перевернутыми, то есть низкие трофические  уровни могут иметь меньшие плотность  и биомассу, чем высокие уровни. Например, в случае пастбищных пищевых  цепей леса, когда продуцентом  служит дерево, а первичными консументами - насекомые, уровень первичных консументов  численно богаче особями уровня продуцентов. Перевернутая пирамида биомассы свойственна  водным экосистемам, где первичные  продуценты (фитопланктонные водоросли) очень быстро делятся, а их потребители (зоопланктонные ракообразные) гораздо  крупнее, но имеют длительный цикл воспроизводства.

     3. пирамида энергий (Дж/ м2 * год) показывает величину энергетического потока или «продуктивность» на последовательных трофических уровнях.

     Энергетическая  пирамида всегда сужается кверху при  условии, что учтены все источники  энергии, поступающей в систему  с пищей. С пирамидой энергий  связан закон, сформулированный в 1942 г. Р. Линдеманом, согласно которому с  одного трофического уровня экологической пирамиды на другой переходит не более 10% энергии. Его следствием является ограниченная длина пищевых цепей. Из закона вытекает важное правило: максимальный переход с одного трофического уровня на другой порядка 10% энергии не ведет к пагубным для экосистем последствиям. Использование правила 10% позволяет определять возможный и безопасный объем промысла особей.

 

3. Круговороты веществ и потоки энергии в природе

     Все вещества на Земле находятся в  биохимическом кpуговоpоте – большом (геологическом) и малом (биотическом). В большом круговороте, длящемся миллионы лет, участвуют горные породы, которые выветриваются, сносятся в  Мировой океан, образуют напластования  и в процессе перемещения морей, океанов, материков могут возвратиться на сушу, где снова подвергаются выветриванию.

     Круговорот  кислорода

     В последние 20 миллионов лет содержание кислорода в атмосфере стабилизировалось. Современная атмосфера содержит около 1/20 части кислорода, имеющегося в биосфере. По содержанию в атмосфере  он является вторым после азота газом. Однако именно потому, что кислород содержится в земной коре повсеместно, экологи уделяют его круговороту  меньше внимания, чем круговоротам углерода, азота, фосфора и др. В  атмосфере кислород содержится в  виде О₂, СО₂, О₃, в воде – в растворенном виде как газ и в соединении с водородом – Н₂О, в литосфере - в форме различных оксидов (Fe₂O₃, Na₂O, Mg O, SiO₂, K₂O и т.д.) и солей (CaCO₃ и др.). Самый большой фонд кислорода находиться у поверхности Земли в виде углекислого кальция осадочных пород, но за исключением небольшого количества, освобождаемого в результате вулканической деятельности, он недоступен в этом виде живым организмам

     В биохимическом круговороте участвует  в основном атмосферный кислород. Образование свободного кислорода  происходит главным образом в  результате фотосинтеза растений, а потребление – в ходе дыхания, реакции окисления (в том числе сжигания топлива) и других химических преобразований.

     Общее количество свободного кислорода оценивается  в 1,18*1015т. Это количество накопилось за все время существования земной растительности. Сейчас свободный кислород образуется со скоростью примерно 1,55*109 т/год, а расходуется со скоростью  около 2,1610 т/год. Таким образом, расход кислорода больше его поступления  в атмосферу. Пока усиление техногенного потребления кислорода, а также  вырубка лесов не привели к  заметному снижению содержания свободного кислорода в атмосфере, но наметившаяся тенденция этого процесса в перспективе  опасна. Зеленые растения освобождают  в год около 1/2500 содержания кислорода  в атмосфере, поэтому время его  круговорота в атмосфере составляет примерно 2500 лет.

     Круговорот  углерода

     Биологический круговорот углерода проще круговорота  кислорода, так как в нем участвуют  только органические соединения и диоксид  углерода. Фонды углерода в атмосфере  обширны. Основная его масса аккумулирована в карбонатных отложениях дна  океана (1,3*1016 т), в кристаллических  породах (1*1016 т), каменном угле и нефти (0,34*1016 т) В атмосфере углекислого  газа относительно немного (1,3*1012 т.), менее 1/10000 общего запаса углерода.

     Биологический круговорот углерода протекает по схеме: биоассимиляция углерода из атмосферы, водной или наземной среды растениями – потребление органических соединений животными – окисление органических веществ до углекислого газа в  процессе дыхания и разложения отходов  – возврат углекислого газа в  атмосферу. Если принять за 100% углерод, ассимилированный растениями в ходе фотосинтеза, то примерно 30% возвращается в фонд атмосферного углекислого  газа в результате дыхания растений, а остальные 70% обеспечивают дыхание и продукцию животных, бактерий и грибов в растительноядных и детритных пищевых цепях.

     В наземных экосистемах в круговорот вовлекается ежегодно 12% содержащегося  в атмосфере углекислого газа. Поэтому углерод сравнительно быстро циркулирует между атмосферой, гидросферой  и живыми организмами. Время переноса атмосферного углерода равно примерно восьми годам. В связи с этим система  круговорота атмосферного углерода значительно более чувствительна  к внешним воздействиям, чем таковая  кислорода. С середины XIX в. ускорился  процесс перехода углекислого газа в атмосферу за счет сжигания топлива. Его содержания в атмосфере увеличилось  на 22% и продолжает расти. Такое положение  вызывает серьезную озабоченность, так как нарушается сложившееся  в природе энергетическое равновесие.