Шпаргалка по "Экологии"

26. Биоразнообразие и его роль в природных экосистемах. Проблема сохранения биоразнообразия.

     Биоразнообра́зие (биологи́ческое разнообра́зие) — разнообразие жизни во всех её проявлениях. В более узком смысле, под биоразнообразием понимают разнообразие на трёх уровнях организации: генетическое разнообразие (разнообразие генов и их вариантов — аллелей), разнообразие видов в экосистемах и, наконец, разнообразие самих экосистем. А. В. Марковым и А. В. Коротаевым была показана применимость гиперболических моделей положительной обратной связи для математического описания макродинамики биологического разнообразия.

     Разнообразие видов в природе — причина разнообразных пищевых, территориальных связей между ними, наиболее полного использования природных ресурсов, замкнутого круговорота веществ в природной экосистеме. Тропический лес — устойчивая экосистема благодаря большому разнообразию видов в ней, приспособленности организмов к совместному обитанию, оптимальному использованию природных ресурсов. Экосистема, состоящая из небольшого числа видов, например небольшой водоем, луг, — пример неустойчивых природных сообществ. 

    Роль биоразнообразия в сохранении устойчивости биосферы. Зависимость существования человека от состояния биосферы, от ее биологического разнообразия. Сохранение видового разнообразия, мест обитания растений и животных. Охраняемые территории: заповедники, биосферные заповедники, национальные парки, памятники природы, их роль в сохранении разнообразия жизни на Земле.

26. Основные законы природопользования (закон ограниченности природных ресурсов, правило интегрального ресурса, закон снижения энергетической эффективности природопользования, закон убывающего плодородия, правило региональности).

Закон ограниченности природных  ресурсов. Все природные ресурсы (и условия) Земли конечны. Поскольку планета представляет собой естественно ограниченное целое, на ней не могут существовать бесконечные части.

Закон снижения энергетической эффективности природопользования. С ходом исторического времени при получении из природных систем полезной продукции на ее единицу затрачивается в среднем все больше энергии.

Закон убывающего (естественного) плодородия. В связи с постоянным изъятием урожая и нарушением естественных процессов почвообразования, а также при длительной монокультуре, в результате накопления токсичных веществ, выделяемых растениями, на культивируемых землях постепенно происходит снижение естественного плодородия почв.

27. Биосфера, ее границы,  подразделения, функции.

Биосфе́ра (от др.-греч. βιος — жизнь и σφαῖρα — сфера, шар) — оболочка Земли, заселённая живыми организмами, находящаяся под их воздействием и занятая продуктами их жизнедеятельности; «пленка жизни»; глобальная экосистема Земли.

Термин «биосфера» был введён в биологии Жаном-Батистом Ламарком в начале XIX в., а в геологии предложен австрийским геологом Эдуардом Зюссом в 1875 году.

Целостное учение о биосфере создал биогеохимик и философ В. И. Вернадский.

Границы биосферы:

● Верхняя граница в атмосфере: 15—20 км. Она определяется озоновым слоем, задерживающим коротковолновое ультрафиолетовое излучение, губительное для живых организмов.

● Нижняя граница в литосфере: 3,5—7,5 км. Она определяется температурой перехода воды в пар и температурой денатурации белков, однако в основном распространение живых организмов ограничивается вглубь несколькими метрами.

● Граница между атмосферой и литосферой в гидросфере: 10—11 км. Определяется дном Мирового Океана, включая донные отложения. 

Биосферу  слагают следующие  типы веществ (состав):

1.Живое вещество  — вся совокупность тел живых  организмов, населяющих Землю, физико-химически едина, вне зависимости от их систематической принадлежности. Масса живого вещества сравнительно мала и оценивается величиной 2,4…3,6×1012 т (в сухом весе) и составляет менее одной миллионной всей биосферы (ок. 3×1018 т), которая, в свою очередь, представляет собой менее одной тысячной массы Земли. Но это одна «из самых могущественных геохимических сил нашей планеты», поскольку живое вещество не просто населяет биосферу, а преобразует облик Земли. Живое вещество распределено в пределах биосферы очень неравномерно.

2.Биогенное  вещество — вещество, создаваемое  и перерабатываемое живым веществом.  На протяжении органической эволюции  живые организмы тысячекратно  пропустили через свои органы, ткани, клетки, кровь всю атмосферу,  весь объём мирового океана, огромную  массу минеральных веществ. Эту  геологическую роль живого вещества  можно представить себе по  месторождениям угля, нефти, карбонатных  пород и т. д.

3.Косное  вещество — продукты, образующиеся  без участия живых организмов.

4.Биокосное  вещество, которое создается одновременно  живыми организмами и косными  процессами, представляя динамически  равновесные системы тех и  других. Таковы почва, ил, кора  выветривания и т. д. Организмы  в них играют ведущую роль.

5.Вещество, находящееся в радиоактивном  распаде.

6.Рассеянные  атомы, непрерывно создающиеся  из всякого рода земного вещества  под влиянием космических излучений.

7.Вещество  космического происхождения.

Основные  функции биосферы Земли следующие:

1. Связывание  диоксида углерода, выделяемого  живыми организмами и образующегося  в ходе различных превращений  в неживой природе (например, сжигание  топлива), и выделение кислорода  в ходе фотосинтеза наземными  и водными растениями.

2. Аккумуляция  и трансформация солнечной энергии.

3. Обеспечение  веществами и энергией животных  и человека.

29. Биосфера. Свойства  живого вещества  биосферы.

1. Живые  организмы являются аккумуляторами  и трансформаторами солнечной  энергии и создают запасы свободной  энергии в биосфере.

2. Живые  организмы содержат вещества, которые  устойчивы только в живых организмах, после их смерти быстро разлагаются  и в минеральном царстве не  встречаются. 

3. Живые  организмы отличаются разнообразием,  что выражается в существовании  их многочисленных видов. 

4. Живые  организмы характеризуются клеточным  строением. 

5. Для живых  организмов характерна высокая  скорость протекания биохимических  реакций. 

6. Живые  организмы способны к размножению,  причем скорость размножения  организмов обратно пропорциональна  их массе. 

7. Живое  вещество существует в форме  непрерывного чередования поколений.  Все многообразие генетической  информации закодировано в нуклеиновых  кислотах, поэтому современное живое  вещество генетически связано  с живым веществом всех прошлых  геологических эпох.

8. Способность  быстро занимать все свободное  пространство ("всюдность жизни" по Вернадскому): на основании этого свойства сформулирован Закон Константности - количество живого вещества биосферы для каждого геологического периода есть величина постоянная.  

9. Высокая  скорость обновления живого вещества. Для биосферы в целом примерно 8 лет. Для суши этот период  примерно 14 лет, для океана - примерно 33 дня. 

10. Высокая  приспособительная способность  к различным условиям жизни. 

11. Живые  организмы способны к изменчивости.

12. Различают  пассивные и активные движения  живого вещества.

30. Биосфера. Функции  живого вещества  биосферы.

1. Энергетическая  функция живого вещества заключается  в трансформации более 99% энергии,  поступающей на поверхность Земли,  от Солнца. Преимущественно эта  энергия идет на химические  и физические процессы в гидросфере, литосфере и атмосфере. На Земле  существует только один процесс,  когда энергия Солнца связывается  и запасается (иногда на довольно  продолжительное время) в виде  энергии органических соединений. Это фотосинтез. Сжигая уголь,  мы используем солнечную энергию,  которую запасли растения сотни  миллионов лет назад. Для современной  биосферы характерны залежи угля  и других органических веществ,  которые образовались в палеозое, мезозое и кайнозое. 

2. Редуцентная функция заключается в том, что за счет жизнедеятельности огромного количества гетеротрофов, в основном грибов, животных и микроорганизмов, происходит работа по разложению органических остатков. Органические соединения разлагаются до углекислого газа, аммиака, воды, а в анаэробных условиях — еще и к водорода и углеводов. Продукты минерализации вновь используются автотрофами. Так осуществляется круговорот веществ в природе. Кроме того, в почве часть веществ ароматической природы, которые высвобождаются, под влиянием жизнедеятельности микроорганизмов, опять сконденсируется с образованием сложного комплекса соединений — почвенного гумуса. Этот процесс стимулируется деятельностью многих почвенных групп гетеротрофов. Гумус является основой плодородия почвы. 

3. Газовая  функция живого вещества связана  с тем, что многие газов планеты  имеют органическое происхождение,  то есть являются продуктами  жизнедеятельности живых существ.  Так, кислород в атмосфере,  на долю которого приходится 21%, выделяется в результате фотосинтеза  зелеными растениями. Накопление  кислорода в атмосфере началось  еще с докембрия. До наступления  палеозоя содержание его, по  некоторым данным, не превышает  10% современного. Весь имеющийся  свободный кислород в атмосфере  оценивается в 1,6 • 1016 г, зеленые  растения могут воспроизвести  его за 10 000 лет (Н. М. Чернова,  А. М. Билова, 1986). В верхних слоях тропосферы под действием ультрафиолетового излучения из кислорода образуется озон. Существование озонового экрана также является следствием деятельности живого вещества, которое, по выражению В. И. Вернадского, «словно сама создает себе сферу жизни». 

Углекислый  газ является также продуктом  дыхания всех живых существ планеты. Современная атмосфера содержит 0,3% СО2. Содержание СО2 в атмосфере раннего периода развития жизни был значительно выше. В течение фанерозоя он менялся в достаточно широком диапазоне. В девоне в начале карбона, а также в Перми он превышал современный уровень в 6-10 раз, а начиная с середины мела неуклонно снижается. 

Азот может  поступать в атмосферу за счет процесса денитрификации (восстановление окислов азота до свободного азота). Этот процесс происходит под действием  микроорганизмов в почвах за анаэробных условий. 

К газам  органического происхождения принадлежит  также сероводород, метан и множество  других летучих соединений, созданных  живым веществом. В течение одного дня 1 га ялинцевого леса может выделить в атмосферу до 30 кг летучих веществ — фитонцидов. 

4. Окислительно-восстановительная  функция заключается в том,  что за счет жизнедеятельности  микроорганизмов в биосфере осуществляются  такие химические процессы, как  окисление и восстановление элементов  с переменной валентностью (азот, сера, железо, марганец и др.). К таким микроорганизмов относятся денитрифицирующие и сульфатредукуючи бактерии, которые восстанавливают из окисленных форм азот до металлов и серу из сероводорода. Микроорганизмы-окислители могут быть как автотрофами, так и гетеротрофами. Это бактерии, которые окисляют сероводород и серу, нитро — и нитрофикуючи микроорганизмы, железные и марганцевые бактерии, концентрирующих эти металлы в своих клетках. 

Геологические последствия деятельности этих организмов оказываются в образовании осадочных  месторождений серы, образовании  в анаэробных условиях залежей сульфидов, металлов, а в аэробных условиях — в возникновении железных и  железомарганцевых руд. 

5. Концентрационная  функция заключается в том,  что многочисленные организмы  наделены способностью накапливать, концентрировать в себе определенные элементы, несмотря на кое слишком ничтожен содержание их в окружающей среде. Организмы могут концентрировать в себе кальций, кремний, натрий, аммоний, йод и т.д. Отмирая, они образуют сочетание этих веществ. Возникают залежи таких соединений, как известняки, бокситы, фосфориты, осадочная железная руда и др. Многие из них человек использует как полезные ископаемые.

31. Круговорот воды, кислорода и водорода.