Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Міністерство освіти і науки України

Чернігівський державний педагогічний університет імені Т.Г. Шевченка

Кафедра ботаніки, зоології та охорони природи

КУРСОВА РОБОТА

Біологічна продуктивність як основа функціонування різних екосистем та біотопів

Виконала:

студентка 45 групи Ольховик Т.Г.

Науковий керівник:

к.б.н., доц. кафедри ботаніки, зоології та

охорони природи Карпенко Ю.О.

Чернігів – 2007

ЗМІСТ

ВСТУП 3

РОЗДІЛ 1. Способи живлення організмів та їх особливості 4

1.1 Автотрофне та гетеротрофне живлення 4

1.2 Особливості живлення організмів 6

1.3 Продукційний процес: продуценти, консументи і редуценти 13

РОЗДІЛ 2. Фактори продуктивності та її контроль 17

2.1 Генетичні фактори продуктивності 17

2.2 Екологічний контроль продуктивності 19

2.3 Ценотичний контроль продуктивності, біопродукція в різних біомах 27

ВИСНОВКИ 32

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ 34

ВСТУП

Усе живе виникає в результаті біопродукційного процесу та є наслідком життєдіяльності організмів: живлення та розмноження рослин, тварин або мікроорганізмів. Завдяки біопродукційному процесу існують екосистеми та біосфера Землі. При багатьох рисах подібності живі організми несхожі за способами створення органічної речовини та джерел отримання сировини та енергії, що необхідні для цього процесу.

Швидкість, з яким продуценти екосистеми фіксують сонячну енергію в хімічних зв'язках синтезованої органічної речовини, визначає продуктивність співтовариств. Органічну масу, створювану рослинами за одиницю часу, називають первинною продукцією співтовариства. Продукцію виражають кількісно в сирій чи сухій масі рослин або в енергетичних одиницях - еквівалентному числі джоулів.

Недостатня утилізація продуктів життєдіяльності в ланцюгах розкладання має як наслідок нагромадження органічної речовини, що відбувається, наприклад, при заростанні мілководних водойм. Біомаса співтовариства з урівноваженим кругообігом речовин залишається щодо постійної, тому що практично вся первинна продукція витрачається з метою харчування і розмноження.

Мета роботи полягає в тому, щоб проаналізувати місце біологічної продуктивності в системі функціонування різних екосистем та біономів.

Поставлена мета вимагає вирішення певних завдань, а саме:

1. проаналізувати способи живлення організмів, їх особливості;

2. охарактеризувати фактори продуктивності;

3. дати характеристику видів контролю біопродуктивності.

РОЗДІЛ 1. Способи живлення організмів та їх особливості

1.1 Автотрофне та гетеротрофне живлення

У світі живих істот (за всього їх різноманіття) реалізується два основні докорінно різні типи живлення - автотрофне та гетеротрофне.

У суто хімічному плані автотрофне живлення полягає в утворенні великих молекул органічних сполук з окремих атомів хімічних елементів або простих молекул неорганічних сполук. Так, наприклад, зелені рослини в ході процесу живлення з ізольованих атомів вуглекислого газу СО₂ та іонів мінеральних речовин (NO₃^-, NH₄⁺, K⁺, РО₄^3- та ін.) утворюють макромолекули органічних речовин. Таким чином, автотрофне живлення - це немов процес агрегування атомів у макромолекули, з яких складається жива речовина. Він вимагає обов'язкового притоку енергії. Без нього автотрофне живлення неможливе.

У живих організмів з автотрофним живленням у процесі еволюції виробилися два біохімічні механізми, які здатні забезпечувати їх енергією, - фотосинтез та хемосинтез.

Фотосинтез - це процес утворення органічних речовин за рахунок використання енергії сонячної радіації. У фотосинтезуючих організмів для поглинання сонячної радіації сформувався комплекс пігментів, головним серед яких є хлорофіл. Хлорофіл має здатність поглинати кванти сонячної енергії та направляти їх на синтез органічної речовини. Хлорофіл має зелений колір, і тому вся група живих організмів, що мають хлорофіл, складають світ зелених рослин. Усі зелені рослини є автотрофами, і всі вони використовують енергію сонячного світла для забезпечення свого живлення.

Принципова схема фотосинтезу наведена на рис.1. Цей процес може бути виражений сумарним хімічним рівнянням

СО₂ + Н₂О + 962 ккал = С₆Н₁₂О₆ + О₂.

Процес фотосинтезу веде до накопичення вільної енергії ΔG у кількості 470 кДж/моль.

При фотосинтезі не тільки утворюються органічні речовини, а й відбувається виділення кисню. Спеціалісти з геохімії встановили, що первинна атмосфера нашої планети мала відновлювальний характер. До її складу входили азот, окис вуглецю, водень та інші гази. Вільний кисень у ній був зовсім відсутній. Надходження кисню до атмосфери Землі почалося тільки з моменту виникнення (це відбулося приблизно 3 млрд. років тому) зелених автотрофних рослин, які проводили фотосинтез. За час існування зелених рослин в атмосфері накопичилося 20,95% кисню.

Рис. 1. Схема процесу фотосинтезу у зелених автотрофних рослин [8]

Хемосинтез - це також процес утворення органічних речовин, але в цьому .випадку як джерело енергії використовуються деякі типи хімічних реакцій, при яких виділяється енергія. Хемосинтез здійснюють лише мікроорганізми. Він був відкритий в 1887-1890-х роках CM. Виноградським. Як джерело енергії хемотрофи використовують прості неорганічні сполуки сірки, заліза або азоту, які при окисненні дають вільну енергію. Процес отримання енергії при хемосинтезі відбувається за такими схемами:

NH₃ + О₂ → HNO₃ + 83,5 ккал

H₂S + О₂ → H₂SO₄ + 159 ккал

FeCO₃ + О₂ → Fe(OH)₃ + 40 ккал

Відповідно мікроорганізми, які використовують ту чи іншу з цих трьох екзотермічних реакцій, називаються азотобактеріями, сіркобактеріями або залізобактеріями.

Гетеротрофне живлення принципово відрізняється від автотрофного тим, що організми, які реалізують його, будують своє тіло з готових органічних сполук. Енергію, необхідну для засвоєння та перетворення цих речовин, вони отримують за рахунок окиснення цих же органічних сполук. За таких обставини біопродукційний процес гетеротрофних організмів не веде до збільшення живої речовини на Землі. Він тільки збільшує різноманіття форм живої матерії.

1.2 Особливості живлення організмів

Основних типів живлення у світі живих організмів тільки два - автотрофне та гетеротрофне. Але форми їх здійснення в рослин, тварин та мікроорганізмів досить різноманітні. Сам по собі біопродукційний процес відбувається тільки на рівні особин. Але на нього суттєво впливає організація популяцій та екосистем, до складу який входять ці організми.

Автотрофне живлення за формами його реалізації порівняно однорідне. Усі зелені рослини користуються одними й тими ж ресурсами при фотосинтезі. Зате форм та видів гетеротрофного живлення безліч.

Перш за все слід виділити гетеротрофні мікроорганізми, яким властиве поглинання органічних речовин шляхом їхнього всмоктування через усю поверхню свого тіла. Частина таких мікроорганізмів використовують органічні речовини вже відмерлих рослин та тварин. Це сапрофіти. Інші види вилучають потрібні їм органічні речовини прямо з тіл ще живих рослин та тварин, їх називають паразитами. Типові гетеротрофи - гриби. Вони можуть бути як сапрофітними (мукор та інші цвілеві гриби), так і паразитами (іржасті грибки, головня). Серед вищих рослин гетеротрофів не так уже й багато Як усі гетеротрофні організми, такі вищі рослини виділяються своїм незеленим забарвленням. Деякі гетеротрофні вищі рослини живляться сапрофітно, інші паразитично. Серед останніх як небезпечні засмічувачі посівів культурних рослин важливе значення мають багато видів бур'янів паразитів і напівпаразитів (вовчок, повитиця, дзвінець та ін.).

Усі тварини гетеротрофні. Як правило, на відміну від гетеротрофних мікроорганізмів та рослин, тварини поглинають готову органічну речовину не шляхом усмоктування, а у «твердому» стані. Як орган поглинання їжі тут сформувався ротовий отвір, який у різних видів може мати різну будову.

Усім тваринам характерна спеціалізація, спрямована на використання певного виду їжі. Ще Ч. Дарвін помітив, що дощові черв'яки використовують в їжу тільки листки рослин із певним хімічним складом. В Австралії коала - сумчастий ведмідь харчується листками евкаліптів тільки певних видів. Але більшість видів тварин мають більш широкий асортимент кормів, хоча при можливості вибору перевагу віддають якомусь одному виду корму. Тому А.А. ІПмальгаузен (1952) поділяв їжу на основну, якій віддається перевага, замінну та випадкову. Невибіркове харчування властиве тільки нижчим гетеротрофам, які всмоктують їжу поверхнею тіла. Однак низька вибірковість трапляється й у вищих форм тварин. Так, наприклад, живляться кити, захоплюючи ротом усі організми, які входять до складу планктону.

Серед тварин-гетеротрофів чимало травоїдних форм - фітофагів, які живляться лише рослинами для задоволення своїх потреб в органічних речовинах та енергії. Інші тварини є хижаками, їхня їжа - це інші живі тварини. Треті вживають тільки мертвих тварин. Певна частина тварин всеїдна: до складу їхньої їжі входять як рослинні, так і тваринні компоненти.

За типами живлення всіх тварин поділяють на три групи. Стенофагами називають тварин, що живляться їжею тільки певного виду, олігофаги можуть використовувати 2-3 види їжі, еврифаги, або поліфаги, - мають досить широкий неспеціалізований асортимент їжі. Наприклад, стенофагом є колорадський жук - він використовує в їжу рослини тільки з родини пасльонових. Граки та ворони в умовах міста є поліфагами, використовуючи в їжу майже все, що можна з'їсти. За великого видового різноманіття тварин та широкої амплітуди способів їх живлення всі вони мають спільну екологічну рису: їх живлення як гетеротрофів залежить від наявності готових органічних речовин.

У ході еволюції процесу живлення відбулися численні адаптивні пристосування форм живлення до конкретних умов існування даного виду рослини або тварини. Вони спрямовані на підвищення ефективності біопродукційного процесу. Так, у рослин виробилися численні пристосування до більш повного засвоєння енергії сонячного світла. Основним органом фотосинтезу став листок. За своїм зовнішнім виглядом він набув форми високоспецифічного плоского екрану, коли за мінімальних витрат органічної речовини на побудову самого листка він має максимальну зовнішню поверхню, що забезпечує найбільш повне поглинання світла та засвоєння вуглекислого газу з повітря. Унаслідок приблизно однакової освітленості та концентрації вуглекислого газу в повітрі в різних місцях рослини залишилися нерухомими та у взаємній боротьбі за оптимізацію біопродукційного процесу змінюють тільки форму росту.

Гетеротрофне живлення тварин пов'язане зі швидким «виїданням» їжі в безпосередній близькості від даної особини. Загроза загибелі від голоду в таких умовах сприяла виробленню активної рухомості, що дозволяє знаходити та наздоганяти свою здобич. У тварин сильно виражений так званий тиск добору, спрямований на збільшення ефективності здобування та споживання їжі. Адже, чим нижча ефективність цього процесу, тим менше часу та енергії у тварин залишається на розмноження та інші життєві функції. Тому для тварин важливим показником пристосованості до середовища є сумарний час, що витрачається н£ харчування. Якщо за деяких умов цей час стає досить тривалим, то вид просто випадає з даної екосистеми. Критерієм життєздатності тварин є, таким чином, не формальна наявність трофічних ресурсів, а їхня доступність.

Різні види тварин мають неоднакову ефективність перетравлювання їжі. У копитних, наприклад, засвоєння їжі відбувається приблизно тільки на 40-70%. Дрібні гризуни засвоюють їжу на 90-95%, а в нутрії цей показник, за оцінкою ВД. Абатурова (1987) [8], досягає 99%. Очевидно, що висока ефективність засвоєння їжі досить вигідна. Чим вона вища, тим менший загальний обсяг споживаної їжі та менші витрати часу на її здобування.

Ефективність використання їжі в деяких тварин підвищує повторне використання кормів. Це явище називають копрофагією. Проявляється копрофагія в поїданні тваринами своїх фекалій. На такому поїданні екскрементів спеціалізується досить велика група комах (деякі види мух, жуки-гнояки та ін.). їхній біопродукційний процес прямо залежить від наявності в екосистемах достатньої кількості фекалій.

У процесі еволюції в ряду рослиноїдних ссавців (зайці та деякі інші гризуни) виробилася здатність поїдати свої власні фекалії. Така автокопрофагія забезпечує повторне пропускання їжі через травну систему і тим самим збільшує ефективність перетравлювання та засвоєння їжі. За даними М.И. Наумова (1965) [8], у кролів, яким властива автокопрофагія, їхні первинні фекалії, що називаються м'якими екскрементами, вміщують 28,5% білків. А після повторного поїдання екскрементів вторинні фекалії (тверді екскременти) вміщують тільки 9,2% білків.

Варіації способів живлення в різних видів тварин досить різноманітні. Велике екологічне значення має здатність багатьох видів тварин змінювати свій тип харчування. Так, комахи, личинки яких є хижаками, у дорослому стані стають фітофагами. Шпаки весною поїдають комах та вигодовують ними своїх пташенят, але потім переходять в основному на рослинну їжу, поїдаючи, головним чином, різноманітне насіння та плоди. Комахами вигодовують своїх пташенят взагалі багато видів типових зерноїдних птахів: куріпки, зяблики та ін. Навіть представники різної статі можуть мати різний склад кормів. Відомо, що серед комарів паразитами-кровососами є тільки самки, а самці - фітофаги. У ляща самки та самці, живучи поряд, використовують в їжу різні види зоо- та фітопланктону.

Дуже важливу роль у формуванні екосистем відіграє партнерство в живленні. Випадки партнерства в живленні незліченні. Вищі зелені рослини дуже часто вступають при живленні в партнерство з ґрунтовими мікроорганізмами. Ґрунтові гриби, оплітаючи корені рослин або навіть проникаючи в їхні тканини, полегшують тим самим поглинання коренями мінеральних елементів та води. Гриби отримують від рослин необхідні їм органічні речовини. Загальновідоме співіснування бобових рослин з азотфіксуючими мікроорганізмами ґрунту, які утворюють бульбашки на їхніх коренях. Рослина-хазяїн у такому випадку підгодовує свого співмешканця органічними речовинами, а від нього отримує азотні сполуки, на які бульбашкові бактерії дуже багаті, завдяки своїй здатності зв'язувати вільний азот повітря, що недоступний вищим рослинам. Взаємними «інтересами» пов'язані багато видів квіткових рослин та їхні запилювачі - комахи, деякі види птахів та іноді кажани. Запилювачі використовують в їжу пилок та нектар і одночасно здійснюють дуже важливий для рослин процес перенесення пилку з однієї квітки на іншу.

Характеристики

Тип файла документ

Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.

Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.

Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.

Список файлов курсовой работы