Понятия о популяциях, сообществах, биоге- оценозах, экосистеме, биосфере и ее основных компонентах

Министерство  Образования Российской  Федерации. 
Ярославский Государственный  Технический  Университет.
              Кафедра:“Охраны  трудаи природы”.
                                                                                                                           
                                                                                           Работа  защищена с оценкой                 
                                                                  _________________________
                                                               Преподаватель: Филипова О.П.   
                                                                _________________(подпись).
                                                                
  Контрольная  работа
                         По
         Экологии.Работу выполнил  студент заочногофакультета ЯГТУ
Специальности :”Автоматизация технологических  процессов  и производств”.
     Группа: ЗА-44                                           Шифр: З-97004
                                Байков          Роман              Викторович
                                                   2002
   Популяция– группировка особей одного вида, способнаяк самовоспроизведению на определенной территории. Популяция имеет возрастнуюструктуру – соотношение численностей особей разного возраста, половую структуру– соотношение количества самцов и самок, генетическую и фенетическую структуру– соотношение особей с разными генотипами и фенотипами, пространственнуюструктуру – особенности размещения особей в пространстве. Исследованиеструктуры популяции имеет важное практическое значение: они позволяют проводитьоптимальный отлов промысловых животных, прогнозировать вспышки численности вредителейи т.п. Размеры популяции могут возрасти в результате иммиграции из соседнихпопуляций или за счет размножения особей. Одним из показателей размноженияявляется плодовитость, которая измеряется числом потомков одной женской особи.Плодовитость можно выражать различными способами, зависящими от целей изученияи от особенностей изучаемого организма. Говоря о млекопитающих, пользуютсятермином рождаемость, которую определяют как число потомков, производимых однойсамкой за год. У человека рождаемость обычно выражается числом рождений на 1000человек за год. Но самый важный фактор – это баланс рождаемости и гибели. Врезультате взаимных приспособлений разных видов в биогеоценозе устанавливаетсяопределенный для каждого вида уровень колебаний. Для одних видов колебания невелики, для других могут быть значительными, и вид редкий в данном году, вследующем году может стать обычным, или наоборот. К примеру, уменьшение пищиведет к уменьшению популяции. В следующем году пищи много – популяцияувеличивается. А увеличение  популяциибыстрыми темпами очень скоро тормозится, так как резко увеличивается числопаразитов. Очень часто на численность влияет погода. Процесс саморегуляции вдубраве проявляется в том, что все разнообразное население существуетсовместно, не уничтожая полностью друг друга, а лишь ограничивая численностьособей
Сообщество– это совокупностьвзаимодействующих популяций, занимающих определенную территорию, живойкомпонент экосистемы. Сообщество функционирует как динамическая единица сразличными трофическими уровнями, через него проходит поток
энергии и совершается круговорот питательныхвеществВместе с неживыми (абиотическими) компонентами среды сообществосоставляет экосистему. Сообщества с относительно однотипнойрастительностью называются биоценозами (например, биоценоз луга,болота). Структура сообщества создается постепенно в течении определенноговремени. Примером служит заселение организмами обнаженной горной породы нанедавно образовавшемся вулканическом острове. Деревья и кустарники не могутрасти на голой скальной породе, так как здесь нет необходимой для них почвы.Однако водоросли и лишайники разным способом попадают на такие территории изаселяют их образуя пионерные сообществаПостепенноенакопление отмерших и разлагающихся организмов и эрозия горной породы врезультате выветривания приводят к формированию слоя почвы, достаточного длятого чтобы здесь могли поселиться более крупные растения, такие как мхи ипапоротники. В конце концов за этими растениями последуют еще более крупные итребовательные к питательным веществам формы — семенные растения, травы,кустарники и деревья. Такая смена одних видов другими за некоторый периодвремени называется экологическойсукцессией Завершающее сообщество — устойчивое, самовозобновляющееся и находящеесяв равновесии со средой — наз. климакснымсообществом. примером может служить листопадный лес
Экосистема — наибольшее обширноефункциональное единство. Совокупностьвсех организмов, составляющих биом, а также различных отношений, которые ихсвязывают друг с другом, и всех их взаимодействий со средой — все этосоставляет экосистему. Следовательно,функциональная система, включающая в себя сообщество живых существ и их средуобитания, называется экологическойсистемой
Биогеоценоз– эволюционно сложившаяся,пространственно ограниченная, длительно самоподдерживающаяся, однороднаяприродная система функционально взаимосвязанного комплекса живых организмов иокружающей их абиотической среды. Живыми компонентами биогеоценозов служатавтотрофные организмы – продуценты (зеленые растения) и гетеротрофныеорганизмы (животные, грибы), составляющие два средообразующих (экологических)компонента – консументов (растительноядные животные, хищники),регулирующие количество продуцентов, и редуцентов, разлагающих органическоевещество продуцентов, консументов и продуктов их обмена веществ до минеральныхсоставляющих. Внутри экосистемы содержащие энергию органические веществасоздаются автотрофными организмами и служат пищей (источником вещества иэнергии) для гетеротрофов. Круговорот веществ в биогеоценозе – необходимоеусловие существования жизни. Он возник в процессе становления жизни иусложнялся в ходе эволюции живой природы. С другой стороны, чтобы вбиогеоценозе был возможен круговорот веществ, необходимо наличие в экосистемеорганизмов, создающих органические вещества из неорганических и преобразующиеэнергию излучения солнца, а также организмов, которые используют этиорганические вещества и снова превращают их в неорганические соединения. Всеорганизмы по способу питания разделяются на две группы – автотрофы игетеротрофы. Автотрофы (преимущественно растения) для синтеза органическихвеществ используют неорганические соединения окружающей среды. Гетеротрофы(животные, человек, грибы, бактерии) питаются готовыми органическими  веществами, которые синтезировали автотрофы.Следовательно, гетеротрофы зависят от автотрофов. В любом биогеоценозе оченьскоро иссякли бы все запасы неорганических соединений, если бы они невозобновлялись в процессе жизнедеятельности организмов. В результате дыхания,разложения трупов животных и растительных остатков органические веществапревращаются в неорганические соединения, которые возвращаются снова вприродную среду и могут опять использоваться автотрофами. Таким образом, вбиогеоценозе в результате жизнедеятельности организмов непрерывноосуществляется поток атомов  из неживойприроды в живую и обратно, замыкаясь в круговорот. Для круговорота веществнеобходим приток энергии извне. Источником энергии является Солнце. Движениевещества, вызванное деятельностью организмов, происходит циклически, оно можетбыть использовано многократно, в то время как поток энергии в этом процессеимеет однонаправленный характер. Энергия излучения Солнца в биогеоценозепреобразуется в различные формы:В энергию химическихсвязей, в механическую и, наконец, во внутреннюю. Из всего сказанного ясно, чтокруговорот веществ в биогеоценозе – необходимое условие существования жизни ирастения (автотрофы) в нем самое главное звено.
Пример: животное поедает растения, это животное всвою очередь может быть съедено другим животным, и также путем можетпроисходить перенос энергии через ряд организмов — каждый последующий питаетсяпредыдущим, поставляющим ему сырье и энергию. Такая последовательностьназывается пищевой цепью, а каждое еезвено — трофическим уровнем (греч. trophos — питание). Консументы: первичные — питаются первичными продуцентами, т.е. это травоядные животные; вторичные конс.- питаются травоядными, таким образом это уде плотоядные животные, так же как итретьичные конс., поедающие конс. второго порядка. Любой биогеоценозразвивается и эволюционирует. Ведущее значение в процессе смены наземныхбиогеоценозов принадлежит растениям, но их деятельность неотделима отдеятельности остальных компонентов системы, и биогеоценоз всегда живет иизменяется как единое целое. Смена идет в определенных направлениях, адлительность существования различных биогеоценозов очень различна. Примеромизменения недостаточно сбалансированной системы может служить зарастание водоема.Вследствие недостатка кислорода в придонных слоях воды  часть органического вещества остаетсянеокисленной и не используется в дальнейшем круговороте. В прибрежной зоненакапливаются остатки водной растительности, образующие торфянистые отложения.Водоем мелеет. Прибрежная водная растительность распространяется к центруводоема, образуются торфяные отложения. Озеро постепенно превращается в болото.Окружающая наземная растительность постепенно надвигается на место бывшеговодоема. В зависимости от местных условий здесь может возникнуть осоковый луг,лес или иной тип биогеоценоза. Дубрава тоже может превратится в иной типбиогеоценоза. К примеру, после вырубки деревьев она может превратится в луг,поле (агроценоз) или во что-то другое. Правилом экологической пирамиды называется следующаязакономерность: всегда количество растительного вещества, служащего основойцепи питания, в несколько раз больше, чем общая масса растительноядныхживотных, а масса каждого из последующих звеньев пищевой цепи также уменьшаетсяЧеловекс недавних пор стал очень активно влиять на жизнь биогеоценоза. Хозяйственнаядеятельность людей – мощный фактор преобразования природы. В результате этойдеятельности формируются своеобразные биогеоценозы. К числу их можно отнести,например, агроценозы, представляющие собой искусственные биогеоценозы,возникающие в результате сельскохозяйственной деятельности человека. Примерамимогут служить искусственно создаваемые луга, поля, пастбища. Создаваемыечеловеком искусственные биогеоценозы требуют неустанного внимания и активноговмешательства в их жизнь. Конечно, в искусственных и естественных биогеоценозахмного сходного и различного, но на этом мы останавливаться не будем. Влияетчеловек и на жизнь естественных биогеоценозов, но, конечно, не настолькосильно, как на агроценозы. Примером могут служить лесничества, создаваемые длявысадки молодых деревьев, а также для ограничения охотничьего промысла.Примером могут также служить заповедники и национальные парки, создаваемые дляохраны каких-то определенных видов растений и животных. Создаются такжемассовые общества, пропагандирующие сохранение и охрану окружающей среды, такиекак общество «зеленых» и т.п.
 Основоположником биогеоценологии был российский ученый В.Н.Сукачев.
Совокупность всех биогеоценоз Земли образует биосферу, учение о которой созданороссийским исследователем В.И.Вернадским, охарактеризовавшим биосферу какустойчивую динамическую самоподдерживающуюся систему.В буквальном переводе термин“биосфера” обозначет сферу жизни и в таком смысле он впервые был введен в наукув 1875 г. австрийским геологом и палеонтологом Эдуардом Зюссом (1831 – 1914).Однако задолго до этого под другими названиями, в частности «пространствожизни», «картина природы», «живая оболочка Земли» ит.п., его содержание рассматривалось многими другими естествоиспытателями.Первоначально под всемиэтими терминами подразумевалась только совокупность живых организмов, обитающихна нашей планете, хотя иногда и указывалась их связь с географическими,геологическими и космическими процессами, но при этом скорее обращалосьвнимание на зависимость живой природы от сил и веществ неорганической природы.Даже автор самого термина «биосфера» Э.Зюсс в своей книге «ЛикЗемли», опубликованной спустя почти тридцать лет после введения термина(1909 г.), не замечал обратного воздействия биосферы и определял ее как«совокупность организмов, ограниченную в пространстве и во времени иобитаюшую на поверхности Земли».
          Первымиз биологов, который ясно указал на огромную роль живых организмов вобразовании земной коры, был Ж.Б.Ламарк (1744 – 1829). Он подчеркивал, что всевещества, находящиеся на поверхности земного шара и образующие его кору,сформировались благодаря деятельности живых организмов.Факты и положения о биосференакапливались постепенно в связи с развитием ботаники, почвоведения, географиирастений и других преимущественно биологических наук, а также геологическихдисциплин. Те элементы знания, которые стали необходимыми для пониманиябиосферы в целом, оказались связанными с возникновением экологии, науки,которая изучает взаимоотношения организмов и окружающей среды. Биосфераявляется определенной природной системой, а ее существование в первую очередьвыражается в круговороте энергии и веществ при участии живых организмов.
Очень важным для понимания биосферы былоустановление немецким физиологом Пфефером (1845 – 1920) трех способов питанияживых организмов:
*       автотрофное – построениеорганизма за счет использования веществ неорганической природы;
*       гетеротрофное – строениеорганизма за счет использования низкомолекулярных органических соединений;
*       миксотрофное – смешанный типпостроения организма (автотрофно-гетеротрофный).
          Биосфера(в современном понимании) – своеобразная оболочка Земли, содержащая всюсовокупность живых организмов и ту часть вещества планеты, которая находится внепрерывном обмене с этими организмами.
          Биосфераохватывает нижнюю часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы.
·       Атмосфера– наиболее легкая оболочка Земли, которая граничит с космическимпространством; через атмосферу осуществляется обмен вещества и энергии скосмосом.
Атмосфера имеет несколько слоев:
*       тропосфера– нижний слой, примыкающий к поверхности Земли (высота 9–17 км). В немсостредоточено около 80% газового состава атмосферы и весь водяной пар;
*       стратосфера;
*       ноносфера – там “живое вещество” отсутствует.
Преобладающие элементы химического составаатмосферы: N2 (78%), O2(21%), CO2 (0,03%).
·       Гидросфера– водная оболочка Земли. В следствие высокой подвижности водапроникает повсеместно в различные природные образования, даже наиболее чистыеатмосферные воды содержат от 10 до 50 мгр/л растворимых веществ.
Преобладающие элементы химического составагидросферы: Na+,Mg2+, Ca2+, Cl–, S, C.           Концентрация того или иного элемента вводе еще ничего не говорит о том, насколько он важен для растительных иживотных организмов, обитающих в ней. В этом отношении ведущая роль принадлежитN, P, Si, которые усваиваются живыми организмами. Главной особенностьюокеанической воды является то, что основные ионы характеризуются постояннымсоотношением во всем объеме мирового океана.
·       Литосфера– внешняя твердая оболочка Земли, состоящая из осадочных имагматических пород. В настоящее время земной корой принято считать верхнийслой твердого тела планеты, расположенный выше сейсмической границыМохоровичича. Поверхностный слой литосферы, в котором осуществляетсявзаимодействие живой материи с минеральной (неорганической), представляет собойпочву. Остатки организмов после разложения переходят в гумус (плодородную частьпочвы). Составными частями почвы служат минералы, органические вещества, живыеорганизмы, вода, газы.
Преобладающие элементы химического составалитосферы: O, Si, Al, Fe, Ca, Mg, Na, K. 
          Ведущуюроль выполняет кислород, на долю которого приходится половина массы земной корыи 92% ее объема, однако кислород прочно связан с другими элементами в главныхпородообразующих минералах. Т.о. в количественном отношении земная кора – это“царство” кислорода, химически связанного в ходе геологического развития земнойкоры.
          Постепенноидея о тесной взаимосвязи между живой и неживой природой, об обратномвоздействии живых организмов и их систем на окружающие их физические,химические и геологические факторы все настойчивее проникала в сознание ученыхи находила реализацию в их конкретных исследованиях. Этому способствовали иперемены, произошедшие в общем подходе естествоиспытателей к изучению природы.Они все больше убеждались в том, что обособленное исследование явлений ипроцессов природы с позиций отдельных научных дисциплин оказываетсянеадекватным. Поэтому на рубеже ХIХ – ХХ вв. в науку все шире проникают идеихолистического, или целостного, подхода к изучению природы, которые в нашевремя сформировались в системный метод ее изучения.
          Результатытакого подхода незамедлительно сказались при исследовании общих проблемвоздействия биотических, или живых, факторов на абиотические, или физические,условия. Так, оказалось, например, что состав морской воды во многомопределяется активностью морских организмов. Растения, живущие на песчанойпочве, значительно изменяют ее структуру. Живые организмы контролируют дажесостав нашей атмосферы. Число подобных примеров легко увеличить, и все онисвидетельствуют о наличии обратной связи между живой и неживой природой, врезультате которой живое вещество в значительной мере меняет лик нашей Земли.Таким образом, биосферу нельзя рассматривать в отрыве от неживой природы, откоторой она, с одной стороны зависит, а с другой – сама воздействует на нее.Поэтому перед естествоиспытателями возникает задача – конкретно исследовать,каким образом и в какой мере живое вещество влияет на физико-химические игеологические процессы, происходящие на поверхности Земли и в земной коре.Только подобный подход может дать ясное и глубокое представление о концепциибиосферы. Такую задачу как раз и поставил перед собой выдающийся российскийученый Владимир Иванович Вернадский (1863 – 1945).
 Для биосферыкак особой оболочки Земного шара характерны следующие особенности: 1) в нейимеются поверхности раздела между веществами, находящимися в твердом, жидком игазообразном состоянии; 2) на нее падает мощный поток энергии от Солнца –основного энергетического источника, обеспечивающего функционирование биосферы;3) важнейшую роль в функционировании биосферы играет вода.
Жизнь охватывает все три фазовые оболочки Земли.Живые организмы Земли защищены от губительного действия космических лучей (втом числе ультрафиолетового излучения) озоновым слоем атмосферы. Воздействиечеловека на биосферу называют антропогенным фактором. Жизнедеятельностьчеловека настолько существенно влияет на биосферу, что В.И.Вернадский,характеризуя это воздействие человеческого разума, ввел понятие “ноосфера”,то есть разумная оболочка.