Биосфера и цивилизация - Экология - Скачать бесплатно
РЕФЕРАТ
на тему:
«Биосфера и цивилизация.»
Государственный комитет Российской Федерации по высшему образованию
Тамбовский государственный технический университет
Факультет АХП
Реферат
по дисциплине:
Концепция современного естествознания.
Выполнила:
студентка гр. Л11:
Яхонтова Ю.А.
Преподаватель:
Исаева О.В.
г. Тамбов - 1997
1. Уровни организации живой материи.
Все живые организмы, населяющие нашу планету, существуют не сами по
себе, они зависят от окружающей среды и испытывают на себе ее воздействия.
Это точно согласованный комплекс множества факторов окружающей среды, и
приспособление к ним живых организмов обуславливает возможность
существования всевозможных форм организмов и самого различного образования
их жизни.
Экология (от греческого oikos - жилище, местообитание) - наука,
изучающая взаимосвязи живых организмов в природе: организацию и
функционирование популяций, биогеоценозов и биосферы в целом; законы
«здорового» состояния как нормы и основы существования жизни.[3]
Живая природа представляет собой сложно организованную, иерархичную
систему. Выделяют несколько уровней организации живой материи.
1.Молекулярный. Любая живая система проявляется на уровне
взаимодействия биологических макромолекул: нуклеиновых кислот,
полисахаридов, а также других важных органических веществ.
2. Клеточный. Клетка - структурная и функциональная единица
размножения и развития всех живых организмов, обитающих на Земле.
Неклеточных форм жизни нет, а существование вирусов лишь подтверждает это
правило, т.к. они могут проявлять свойства живых систем только в клетках.
3.Организменный. Организм представляет собой целостную одноклеточную
или многоклеточную живую систему, способную к самостоятельному
существованию. Многоклеточный организм образован совокупностью тканей и
органов, специализированных для выполнения различных функций.
4.Популяционно-видовой. Под видом понимают совокупность особей,
сходных по структурно-функциональной организации, имеющих одинаковый
кариотип и единое происхождение и занимающих определенный ареал обитания,
свободно скрещивающихся между собой и дающих плодовитое потомство,
характеризующихся сходным поведением и определенными взаимоотношениями с
другими видами и факторами неживой природы.
Совокупность организмов одного и того же вида, объединенная общим
местом обитания, создает популяцию как систему надорганизменного порядка. В
этой системе осуществляются простейшие, элементарные эволюционные
преобразования.
5.Биогеоценотический. Биогеоценоз - сообщество, совокупность
организмов разных видов и различной сложности организации со всеми
факторами конкретной среды их обитания - компонентами атмосферы, гидросферы
и литосферы.
6.Биосферный. Биосфера - самый высокий уровень организации жизни на
нашей планете. В ней выделяют живое вещество - совокупность всех живых
организмов, неживое или косное вещество и биокосное вещество (почва).[3]
1.1. Популяции, сообщества, экосистемы. Принципы их организации.
Популяцией называют группу особей одного вида, обладающих способностью
свободно скрещиваться и неограниченно долго поддерживать свое существование
в определенном местообитании. Популяция - это некоторое единство, которое
определяется общностью занимаемой особями территории (или акватории), а
также общностью их происхождения, сходством строения и поведения. Например:
все особи, обитающие в небольшом озере, или все деревья одного вида в лесу.
Наиболее близким по значению к значению термина «популяция» является
понятие «племя». Следовательно, популяции состоят из одинаковых организмов,
совместно населяющих определенные участки и связанных между собой
различными взаимоотношениями, которые обеспечивают им устойчивое
существование в данной природной среде.
Слово «популяция» происходит от латинского «популюс» - народ,
население. Экологическую популяцию, таким образом, можно определить как
население одного вида на определенной территории.[2]
Члены одной популяции оказывают друг на друга не меньшее
взаимодействие, чем физические факторы среды или другие обитающие совместно
виды организмов. В популяциях проявляются в той или иной степени все формы
связей, характерные для межвидовых отношений, но наиболее ярко выражены
мутуалистические (взаимно полезные) и конкурентные. Во всех случаях в
популяциях действуют законы, позволяющие таким образом использовать
ограниченные ресурсы среды, чтобы обеспечить оставление потомства.
Достигается это в основном через количественное изменение населения.
Популяции многих видов обладают свойствами, позволяющими им регулировать
свою численность.[1]
Поддержание оптимальной в данных условиях численности называют
гомеостазом популяции. Гомеостатические возможности популяций по-разному
выражены у различных видов. Осуществляются они через взаимодействия особей.
Таким образом, популяции, как групповые объединения, обладают рядом
специфических свойств, которые не присущи каждой отдельной особи. Групповые
особенности - это основные характеристики популяций. К ним относятся:
1) численность - общее количество особей на выделяемой территории;
2) плотность - среднее число особей на единицу площади или объема ,
занимаемого популяцией пространства; плотность популяции можно выражать
также через массу членов популяции в единице пространства;
3) рождаемость - число новых особей, проявившихся за единицу времени в
результате размножения;
4) смертность - показатель, отражающий количество погибших в популяции
особей за определенный отрезок времени;
5) прирост популяции - разница между рождаемостью; прирост может быть
как положительным, так и отрицательным;
6)темп роста - средний прирост за единицу времени.
Популяции свойственна определенная организация. Распределение особей
по территории, соотношения групп по полу, возрасту, морфологическим,
физиологическим, поведенческим и генетическим особенностям отражают
структуру популяции. Она формируется, с одной стороны, на основе общих
биологических свойств вида, а с другой - под влиянием абиотических факторов
среды и популяций других видов. Структура популяций имеет, следовательно,
приспособительный характер. Разные популяции одного вида обладают как
сходными особенностями структуры, так и отличительными, характеризующими
специфику экологических условий в местах их обитания.[1]
Таким образом, кроме адаптивных возможностей отдельных особей,
население вида определенной территории характеризуется еще и
приспособительными чертами групповой организации, которые являются
свойствами популяции как надиндивидуальной системы. Адаптивные возможности
вида в целом как системы популяций значительно шире приспособительных
особенностей каждой конкретной особи.
Сообщество (биоценоз) - не просто сумма образующих его видов, но и
совокупность взаимодействий между ними. Как и популяция, сообщество имеет
собственные свойства, проявляющиеся только при изучении его самого, как,
например, видовое разнообразие, структура пищевой сети, биомасса,
продуктивность. Одна из главных задач экологии - выяснить взаимосвязи между
свойствами и структурой (составом) сообщества, которые проявляются
независимо от того, какие виды входят в него.[2]
Каждый организм живет в окружении множества других организмов,
вступает с ними в самые разнообразные отношения, как с отрицательными, так
и с положительными для себя последствиями и в конечном счете не может
существовать без этого живого окружения. Связь с другими организмами -
необходимое условие питания и размножения, возможность защиты, смягчения
неблагоприятных условий среды, а с другой стороны - это опасность ущерба и
часто даже непосредственная угроза существования индивидуума. Всю сумму
воздействий, которую оказывают друг на друга живые существа, объединяют под
названием биотические факторы среды.[2]
Непосредственно живое окружение организма составляет его
биоценотическую среду.[2] Представители каждого вида способны существовать
лишь в таком живом окружении, где связи с другими организмами обеспечивают
им нормальные условия жизни. Иными словами, многообразные живые организмы
встречаются на земле не в любом сочетании, а образуют определенные
сожительства или сообщества, в которые входят виды, приспособленные к
совместному обитанию. Группировки совместно обитающих и взаимно связанных
организмов называют биоценозами (от латинского bios - жизнь, cenos -
общий). Приспособленность членов биоценоза к совместной жизни выражается в
определенном сходстве требований к важнейшим абиотическим условиям среды и
закономерных отношений друг с другом.[1]
Масштабы биоценотических группировок организмов очень различны, от
сообществ подушек лишайников на стволах деревьев или разлагающегося пня до
населения целых ландшафтов: лесов, степей, пустынь и т.п.
Термин «биоценоз» в современной экологической литературе чаще
употребляют применительно к населению территориальных участков, которые на
суше выделяют по относительно однородной растительности (обычно по границам
растительных ассоциаций), например, биоценоз ельника-кисличника, большого
суходольного луга, сосняка-беломошника, большой ковыльной степи, пшеничного
поля и т.д. При этом имеется в виду вся совокупность живых существ,
растений, животных микроорганизмов, приспособленных к совместному обитанию
на данной территории. В водной среде различают биоценозы, соответствующие
экологическим подразделениям частей водоемов, например, больших прибрежных
галечных, песчаных или илистых грунтов, абиссальных глубин, пелагических
больших крупных водоворотов водных масс и т.п.
По отношению к более мелким сообществам (населению стволов или листвы
деревьев, моховых кочек на болотах, нор, муравейников и т.д.) применяют
разнообразные термины: «микросообщества», «биоценотические группировки»,
«биоценотические комплексы» и др.
Принципиальной разницы между биоценотическими группировками разных
масштабов нет. Более мелкие сообщества входят составной , хотя и
отностительно автономной частью в более крупные, а те, в свою очередь,
являются частями сообществ еще больших масштабов. Так, все живое население
моховых и лишайниковых подушек на стволе дерева - это часть более крупного
сообщества организмов, связанных с данным деревом и включающего его
подкоровых и наствольных обитателей, население кроны, ризосферы и т.п.
В свою очередь эта группировка - лишь одна из составных частей лесного
биоценоза. Последний входит в более сложные комплексы, образующие в
конечном счете весь живой покров Земли. Таким образом, организация жизни на
биоценотическом уровне иерархична.[1] С увеличением масштабов сообществ
усиливается их сложность и доля непрямых, косвенных связей между видами.
Экосистема - это любое сообщество живых существ вместе с его
физической средой обитания, функционирующее как единое целое.[2]
Рассмотрение экосистемы важно в тех случаях, когда речь идет о потоках
вещества и энергии, циркулирующих между живыми и неживыми компонентами
природы, о динамике элементов, поддерживающих существование жизни, об
эволюции сообществ. Ни отдельный организм, ни популяцию, ни сообщество в
целом нельзя изучать в отрыве от окружающей среды. Экосистема, по сути, это
то, что мы называем природой.
Экосистема - понятие очень широкое и применимо как к естественным
(тундра, океан), так и к искуственным комплексам (аквариум). Поэтому для
обозначения элементарной природной экосистемы экологи также используют
термин "биогеоценоз".
Биогеоценоз - исторически сложившаяся совокупность живых организмов
(биоценоз) и абиотической среды вместе с занимаемым ими участком земельной
поверхности (биотопом). Граница биогеоценоза устанавливается по границе
растительного сообщества (фитоценоза) - важнейшего компонента
биогеоценозов. Для каждого биогеоценоза характерен свой тип вещественно-
энергетического обмена.
Итак, биогеоценоз - это составная часть природного ландшафта и
элементарная биотерриториальная единица биосферы.[2]
Все природные экосистемы связаны между собой, и вместе образуют живую
оболочку Земли, которую можно рассматривать как самую большую экосистему,
которая называется биосферой.
2. Формы биологических отношений в сообществах.
Основу возникновения и существования биоценозов представляют отношения
организмов, их связи, в которые они вступают друг с другом, населяя один и
тот же биотоп (местообитание биоценоза, от латинского bios - жизнь, top -
место). Эти связи определяют основное условие жизни в сообществе,
возможность добывания пищи и завоевывания нового пространства.
Живые организмы поселяются друг с другом не случайно, а образуют
определенные сообщества, приспособленные к совместному обитанию. По
направленности действия на организм все воздействия подразделяются на
позитивные, негативные и нейтральные.[3]
2.1. Позитивные отношения.
Симбиоз - сожительство (от греческого sym - вместе, bios - жизнь) -
форма взаимоотношений, при которых оба партнера или один из них извлекает
пользу от другого. Есть несколько форм симбиоза:
Кооперация. Общеизвестное сожительство раков-отшельников с мягкими
коралловыми полипами-актиниями. Рак поселяется в пустой раковине моллюска и
возит ее на себе вместе с полипом. Такое сожительство взаимовыгодно:
перемещаясь по дну, рак увеличивает пространство, используемое актинией для
ловли добычи, часть которой падает на дно и поедается раком.[3]
Мутуализм (от латинского mutuus - взаимный). Форма взаимовыгодных
отношений видов - от временного, необязательного контакта до симбиоза -
неразделимой полезной связи двух видов. Лишайники - это сожительство гриба
и водоросли. В лишайнике гифы гриба, оплетая клетки и нити водорослей,
образуют специальные всасывающие отростки, проникающие в клетки. Через них
гриб получает продукты фотосинтеза, образованные водорослями. Водоросль же
из гиф гриба извлекает воду и минеральные соли.[3] Всего в природе
насчитывается более 20000 видов симбиотических организмов. Кишечные
симбионты участвуют в переработке грубых растительных кормов у многих
жвачных животных. Менее обязательны, но чрезвычайно существенны
мутуалистические отношения, например, между сибирской кедровой сосной и
птицами - кедровкой, поползнем и кукшей, которые , питаясь семенами сосны и
запасая корма, способствуют самовозобновлению кедровников.[1]
Коменсализм - нахлебничество (от латинского com - вместе, mensa -
трапеза). Одна из форм симбиоза- взаимоотношения, при которых один вид
получает пользу от сожительства, а другому это безразлично. Это
одностороннее использование одного вида другим без принесения ему вреда.
Таковы, например, взаимоотношения львов и гиен, подбирающих остатки
недоеденной львами добычи. Рыбы-лоцманы сопровождают акул, дельфинов,
двигаясь вместе с ними в слое воды, примыкающей непосредственно к
поверхности тела этих животных, и не затрачивая поэтому усилий на такую
большую скорость и питаясь остатками пищи, экскрементами и паразитами
сопровождаемых животных. В гнездах птиц, норах грызунов обитает огромное
количество членистоногих, использующих микроклимат жилищ и находящих там
пищу за счет разлагающихся остатков или других видов сожителей. Многие виды
вне нор не встречаются совсем. Отношения типа комменсализма очень важны в
природе, способствуя более тесному сожительству видов, более полному
освоению среды и использованию пищевых ресурсов.[3]
Квартирантство. Для некоторых организмов тела животных других видов
или их местообитания (постройки) служат убежищами. Мальки рыб прячутся под
зонтиками крупных медуз. В знездах птиц, норах грызунов живут
членистоногие. Растения также используют другие виды как места обитания:
эпитафы (водоросли, мхи, лишайники).Древесные растения служат им местом
прикрепления. Питаются же эпитафы за счет отмирающих тканей, выделений
хозяина и за счет фотосинтеза.[3]
2.2. Негативные отношения.
Антибиотическая форма взаимоотношений, при которой обе
взаимодействующие популяции или одна из них испытывают отрицательное
влияние. Отношения хищник - жертва, паразит - хозяин - это прямые пищевые
связи, по существу к этому типу экологических взаимодействий можно отнести
все варианты пищевых связей.
Хищничество - одна из самых распространенных форм, имеющих большое
значение в саморегуляции биоценозов. Хищниками называют животных (а также
некоторые растения), питающихся другими животными, которых они ловят и
умерщвляют. Объекты охоты хищников разнообразны. Например, лисы поедают
плоды; медведи собирают ягоды и любят мед лесных пчел. Естественный отбор,
действующий в популяции хищников, увеличивает эффективность средств поиска
и ловли добычи, вырабатывают сложное поведение, например, согласованные
действия стаи волков при охоте на оленей. Жертвы в процессе отбора тоже
совершенствуют средства защиты и избегания хищников.[3]
Паразитизм. Организмы могут использовать другие виды не только как
место обитания, но и как постоянный источник питания. По существу
паразитический характер имеют связи насекомых-вредителей с растениями.
Известно несколько десятков тысяч видов паразитических форм, из них около
500 - паразиты человека, поэтому изучение паразитов необходимо для
предупреждения и лечения заболеваний.
Формы паразитизма.
Паразиты могут быть временными, когда организм-хозяин подвергается
нападению на короткий срок, лишь на время питания. Таковы слепни, клопы,
блохи, мухи-жигалки.
Организмы, способные длительное время использовать хозяина, не приводя
его к слишком ранней гибели и обеспечивая себе тем самым наилучшее
существование. К числу постоянных паразитов относятся: простейшие
(дизентерийная амеба, малярийный плазмодий), плоские черви (цепни,
сосальщики), круглые черви (власоглав, аскарида), членистоногие (чесоточный
зудень). С гибелью хозяина погибает и паразит.
Гнездовой паразитизм свойственен позвоночным животным. Обыкновенная
кукушка откладывает свои яйца в гнезда более 100 видов птиц,
преимущественно мелких воробьиных. Птенцы паразитического вида
вылупливаются быстрее, чем птенцы хозяина. Вылупившийся кукушонок
выталкивает яйца и птенцов своих хозяев и получает всю пищу от приемных
родителей.
Паразитические отношения встречаются и у растений. Особенно
распространены паразитические бактерии и грибы. Один из самых процветающих
паразитов высших растений - гриб рода фитофтора. Некоторые виды этого рода
поражают любые растения.[3]
Конкуренция - одна из форм отрицательных взаимоотношений между видами.
Ч.Дарвин считал конкуренцию одной из важнейших составных частей борьбы за
существование, играющей большую роль в эволюции видов.[3] Конкуренция - это
взаимоотношения, возникшие между видами со сходными экологическими
требованиями. Когда такие виды обитают совместно, каждый из них находится в
невыгодном положении, т.к. присутствие другого уменьшает возможности в
овладении ресурсами, убежищами и прочими средствами к существованию,
которым располагает местообитание. Конкуренция - единственная форма
экологических отношений, отрицательно сказывающаяся на обоих
взаимодействующих партнерах. Формы конкурентного взаимодействия могут быть
самыми различными: от прямой физической борьбы до совместного
существования. Тем не менее рано или поздно один конкурент вытесняет
другого.[1]
Причины вытеснения одного вида другим могут быть различными. У
растений подавление конкурентов происходит в результате перехвата
питательных веществ и почвенной влаги корневой системой и солнечного света
- листовым аппаратом, а также в результате выделения токсичных соединений.
У животных встречаются случаи прямого нападения одного вида на другой
в конкурентной борьбе. Например, личинки яйцееда diachasoma и tryonhi opius
humilis, оказавшиеся в одном яйце хозяина, вступают друг с другом в схватку
и убивают соперника, прежде чем приступить к питанию.[1]
2.3. Нейтральные отношения.
Нейтрализм - форма взаимоотношений, при которых обитающие на одной
территории организмы не влияют друг на друга. При нейтрализме особи разных
видов не связаны друг с другом непосредственно, но, формируя биоценоз,
зависят от состава сообщества в целом. Например, белки и лоси, обитая в
одном лесу, не контактируют друг с другом, однако состояние леса
сказывается на каждом из этих видов.[3]
При аменсализме для одного из двух взаимодействующих видов последствия
совместного обитания отрицательны, тогда как другой от них не получает ни
вреда, ни пользы, что чаще встречается у растений (например, светолюбивые
травянистые виды, растущие под елью, испытывают угнетение в результате
затенения, тогда как для самого дерева соседство может быть
безразличным).[1]
Все перечисленные формы биологических связей между видами служат
регистраторами численности животных и растений в биоценозе, определяя
степень его устойчивости; при этом чем больше видовой состав биоценоза, тем
устойчивее сообщество в целом.
Видовой состав входящих в сообщество организмов и количественное
соотношение видовых популяций является одним из важнейших показателей
структуры сообщества. При изучении сообществ наиболее многочисленным видам
уделяется основное внимание, однако редкие виды часто являются лучшими
индикаторами состояния среды; общее число видов является показателем
условий существования живых организмов. Видовое разнообразие - признак
экологического разнообразия: чем больше видов, тем больше экологических
ниш, т.е. выше богатство среды. Видовое разнообразие связано с
устойчивостью сообщества по той простой причине, что чем больше
разнообразие, тем шире возможности адаптации сообщества к изменившимся
условиям, будь это изменение климата или других факторов.[3]
Объяснение этого состоит в том, что наличие разных организмов с
разными требованиями к среде повышает приспособленность сообщества в целом.
Так, редкие в данный момент виды при изменившихся условиях могут оказаться
в выигрышном положении и стать многочисленными, и наоборот. Таким образом,
за счет видового разнообразия сообщество обеспечивает себе как бы резерв
выживаемости на случай неожиданных изменений условий жизни.
3. Круговороты вещества и энергии.
Главная функция биосферы заключается в обеспечении круговорота
химических элементов, который выражается в циркуляции веществ между
атмосферой, почвой, гидросферой и живыми организмами.
Экосистемы - это сообщества организмов, связанные с неорганической
средой теснейшими материально-энергетическими связями. Растения могут
существовать только за счет постоянного поступления в них углекислого газа,
воды, кислорода, минеральных солей. В любом конкретном местообитании
запасов неорганических соединений, необходимых для поддержания
жизнедеятельности населяющих его организмов, хватило бы ненадолго, если бы
эти запасы не возобновлялись. Возврат биогенных элементов в среду
происходит как в течение жизни организмов (в результате дыхания, экскреции,
дефекации), так и после их смерти, в результате разложения трупов и
растительных остатков. Таким образом, сообщество обретает с неорганической
средой определенную систему, в которой поток атомов, вызываемый
жизнедеятельностью организмов, имеет тенденцию замыкаться в круговорот.
Любую совокупность организмов и неорганических компонентов, в которой
может осуществляться круговорот веществ, называют экосистемой. Такой термин
был предложен в 1935 году английским экологом А.Тенсли, который
подчеркивал, что при таком подходе неорганические и органические факторы
выступают как равноправные компоненты, и мы не можем отделить организмы от
конкретной окружающей среды. А.Тенсли рассматривал экосистемы как основные
единицы природы на поверхности Земли, хотя они и не имеют определенного
объема и могут охватывать пространство любой протяженности.[1]
Для поддержания круговорота веществ в ситстеме необходимо наличие
запаса неорганических молекул в усвояемой форме и трех функционально
различных групп организмов: продуцентов, консументов и редуцентов.
Продуцентами выступают автотрофные (использующие в качестве источника
для построения своего тела неорганические соединения) организмы, способные
строить свои тела за счет неорганических соединений. Консументы - это
гетеротрофные организмы (все живые существа, нуждающиеся в пище
органического происхождения), потребляющие органическое вещество
продуцентов или других консументов и трансформирующих его в новые формы.
Редуценты живут за счет мертвого органического вещества, переводя его в
неорганические соединения. Роль консументов выполняют в природе
|
