rk2_ekologia (780495), страница 2

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

Текст из файла (страница 2)

Живые организмы преобразуют энергию, и каждый раз, когда происходит превращение энергии (например, переваривание пищи), часть ее теряется в виде тепла. В конечном счете, вся энергия, поступающая в биотический круговорот экосистемы, рассеивается в виде тепла. Однако живые организмы, населяющие экосистемы, не могут использовать тепловую энергию для совершения работы. Для этой цели они используют энергию солнечной радиации, запасенную в виде химической энергии в органическом веществе, созданном продуцентами в процессе фотосинтеза.

1. Что такое трофический уровень и трофические цепи? Правило 10%. Что происходит с оставшимися на предыдущем трофическом уровне 90% энергии?

Внутри экосистемы созданное автотрофными организмами органическое вещество служит пищей (источником энергии и вещества) для гетеротрофов. Это животное, в свою очередь, может быть съедено другим животным, и таким путем может происходить перенос энергии через ряд организмов - каждый последующий питается предыдущим, поставляющим ему сырье и энергию. Такая последовательность организмов называется пищевой цепью, а каждое ее звено - трофическим уровнем. Первый трофический уровень занимают автотрофы (первичные продуценты). Организмы второго трофического уровня называются первичными консументами, третьего - вторичными консументами и т. д. Трофические цепи – цепи питания, в которых каждый предыдущее звено питания является пищей для последующего звена.

Выделение энергии в виде тепла в процессе жизнедеятельности у плотоядных животных (хищников) невелико, а у травоядных более значительно. Например, гусеницы некоторых насекомых, питающиеся растениями, выделяют в виде тепла до 70 % поглощенной с пищей энергии. Однако при всем разнообразии величин расходов энергии на жизнедеятельность максимальные траты на дыхание составляют около 90% всей энергии, потребленной в виде пищи. Поэтому переход энергии с одного трофического уровня на другой в среднем принимаем за 10 % энергии, потребленной с пищей. Эта закономерность известна, как правило, десяти процентов. Из этого правила следует, что цепь питания может иметь ограниченное количество уровней, обычно не более 4-5, пройдя через которые, почти вся энергия оказывается рассеянной. Схема по Одуму (классическая) (прод->конс1->конс2->редуц->неорг вещество(Н2О, СО2, неорг соли), степень аккумуляции энергии растет). 90%уходят на продуцирование новой цепи, получение нового первичного продукта.
На выходе – чистая энтропия. Останется тепло только если не останется никакого органического вещества (вещество полностью использовано).

1. На что уходят энергетические затраты пищи? Куда идет энергия дыхания и энергия выделения? Что происходит с квантом света на «выходе» из экосистемы?

Квант Света->АТФ->в энергию хим связей(углеводы)->шагает по трофическим цепям.

Большая часть солнечной энергии, попавшей на землю, превращается в тепловую и лишь очень небольшая её часть (в среднем для земного шара не менее 1%) превращается зелёными растениями в потенциальную энергию химических связей в органическом веществе. Весь животный мир Земли получает необходимую потенциальную химическую энергию из органических веществ, созданных фотосинтезирующими растениями, и большую её часть в процессе дыхания переводит в тепло, а меньшую вновь преобразует в химическую энергию заново синтезируемой биомассы. На каждом этапе передачи энергии от одного организма к другому её значительная часть рассеивается в виде тепла.

Баланс пищи и энергии для отдельного живого организма можно представить так: Эп=Эпр(10%)+Эд +Эпв, Эп – энергия потребления пищи; Эд – энергия дыхания; Эпр – энергия прироста; Эпв – энергия продуктов выделения.

Выделение энергии в виде тепла в процессе жизнедеятельности у плотоядных животных (хищников) невелико, а у травоядных более значительно. Н-р, гусеницы некоторых насекомых, питающиеся растениями, выделяют в виде тепла до 70 % поглощенной с пищей энергии.

1. Каким образом солнечная энергия аккумулируется в планетарную? В какую энергию аккумулируется квант света в экосистеме?

Квант Света->АТФ->в энергию хим связей(углеводы)->шагает по трофическим цепям.

В среднем из той части солнечного излучения, которое доходит до верхних слоев атмосферы, около 42 % отражается атмосферой в космическое пространство, 15 % поглощается атмосферой и идет на ее нагревание (превращается в тепловую энергию) и только 43 % достигает поверхности Земли, поступая в распоряжение биосферы. Эта доля состоит из прямой солнечной радиации (27 %) и рассеянной (диффузной) радиации (16 %).

Судьба солнечной энергии, поступающей в биосферу: около 1 % энергии переходит в пищу и другую биомассу (процесс фотосинтеза). Однако большая часть энергии (69,2%), которая преобразуется в тепло, расходуется на испарение, осадки, ветер и т. д., не теряется для биосферы зря, так как эта энергия поддерживает оптимальную температуру, и приводит в действие системы погоды и круговорота воды, необходимые для жизни на Земле.

Рассеяние энергии солнечного излучения в биосфере

Отражение от поверхности почвы, воды, растений и превращение в тепло – 76%

Испарение, осадки 23%

Ветер, волны, течения 0,2%

Фотосинтез 0,8%

1. Первый и второй законы термодинамики. Вещество и энергия в экосистеме. Сколько раз используются?

1 з-н ТД (закон сохранения энергии): энергия может переходить из одного состояния системы (солнечный свет) в другое (потенциальная энергия химических связей в органическом веществе), не берется из ниоткуда и не исчезает вникуда, т. е. общее количество энергии в процессах остается постоянным.

2 з-н ТД (закон энтропии): в любых процессах превращения энергии некоторая ее часть всегда рассеивается в виде тепла. Эффективность самопроизвольного превращения кинетической энергии (света) в потенциальную (в энергию химических связей в органическом веществе) всегда меньше 100%.

Каждое вещество содержит энергию. Энергия находится в хим связях вещества. Любое завязывание хим связей является аккумулятором энергии.

В отличие от веществ, непрерывно циркулирующих по разным компонентам экосистемы, энергия может быть использована только один раз, т. е. энергия проходит через экосистему в виде линейного потока.

Живые организмы преобразуют энергию, и каждый раз, когда происходит превращение энергии (например, переваривание пищи), часть ее теряется в виде тепла. В конечном счете, вся энергия, поступающая в биотический круговорот экосистемы, рассеивается в виде тепла. Однако живые организмы, населяющие экосистемы, не могут использовать тепловую энергию для совершения работы. Для этой цели они используют энергию солнечной радиации, запасенную в виде химической энергии в органическом веществе, созданном продуцентами в процессе фотосинтеза.

1. Что такое гомеостаз экосистемы? Что участвует в гомеостазе? Какой показатель устойчивости (сбалансированности) экосистемы вы знаете?

Гомеостаз (от греч. подобный, одинаковый) – умение грамотной системы сохранять свою устойчивость; способность биологических систем противостоять изменениям и сохранять динамическое относительное постоянство состава и свойств.

4 участника гомеостаза: всё сообщество в целом, круговорот веществ, поток энергии, развитые информационные системы.

В основе гомеостаза лежит принцип обратной связи, который можно продемонстрировать на примере зависимости плотности популяции от пищевых ресурсов. Обратная связь возникает, если «продукт» (численность организмов) оказывает регулирующее влияние на «датчик» (пищу). В данном примере количество пищевых ресурсов определяет скорость прироста популяции. При отклонении плотности популяции от оптимума в ту или иную сторону увеличивается рождаемость или смертность, в результате чего плотность приводится к оптимуму. Такая обратная связь, уменьшающая отклонение от нормы, называется отрицательной обратной связью.

Устойчивость саморегулирующихся систем определяет их способность возвращаться в исходное состояние после небольшого отклонения. В этом случае действует принцип Ле Шателье-Бpaунa: при внешнем воздействии, выводящем систему из устойчивого равновесного состояния, равновесие смещается в том направлении, в котором эффект внешнего воздействия ослабляется.

1. Как происходит адаптация экосистемы к экологическим факторам?

1. Что такое сукцессия и почему она происходит? В чем разница между аллогенной и аутогенной сукцессиями (примеры)?

Экологическая сукцессия (от лат. successio - премственность, наследование) – развитие экосистемы во времени, изменение структурно-функционального свойства экосистем во времени; изменение во времени видовой структуры и биоценотических процессов. В ходе сукцессии изменяется окружающая среда под действием сообщества живых организмов и в экосистемах одни виды заменяются другими. В отсутствие внешних нарушающих процессов сукцессия является направленным, закономерным и предсказуемым процессом изменения экосистемы в сторону большей стабильности и сбалансированности. Сукцессия - результат изменения развивающимся сообществом организмов физико-химической среды и взаимодействий типа «конкуренция-сосуществование» на популяционном уровне.

Процесс сукцессии начинается в результате изменений фундаментальных свойств среды обитания, происходящих под влиянием комплекса факторов. Такие факторы могут быть естественными (отступление ледников, наводнения, землетрясения, извержения вулканов, пожары) или антропогенными (расчистка лесных угодий, распашка участков степи, создание водохранилищ, загрязнение среды).

Если сукцессионные изменения определяются преимущественно внутренними взаимодействиями, то говорят об аутогенной (т. е. саморазвивающейся) сукцессии. Если же на процессы сукцессионных изменений регулярно воздействуют или контролируют их факторы окружающей среды (штормы, пожары и т. д.), то такую сукцессию называют аллогенной (порожденной извне).

1. Что такое сукцессия и почему она происходит? В чем разница между первичной и вторичной сукцессией? Примеры.

Экологическая сукцессия (от лат. successio - премственность, наследование) – развитие экосистемы во времени, изменение структурно-функционального свойства экосистем во времени; изменение во времени видовой структуры и биоценотических процессов. В ходе сукцессии изменяется окружающая среда под действием сообщества живых организмов и в экосистемах одни виды заменяются другими. В отсутствие внешних нарушающих процессов сукцессия является направленным, закономерным и предсказуемым процессом изменения экосистемы в сторону большей стабильности и сбалансированности. Сукцессия - результат изменения развивающимся сообществом организмов физико-химической среды и взаимодействий типа «конкуренция-сосуществование» на популяционном уровне.

Первичные сукцессии начинаются всякий раз, когда заселяются пустынные места обитания. Это могут быть голые скалы, остывшая вулканическая лава, песчаные дюны. Первыми, как правило, на таких пустынных местах появляются лишайники, за ними следуют мхи и неприхотливые однолетние травы, затем двухлетние и многолетние растения, кустарники и, наконец, - деревья. Течение этого процесса определяется скоростью накопления почвенного слоя и повышение влажности. Н-р: взрыв вулкана Кракатау в Индонезии в 1883 г. Значительная часть вулканической постройки разлетелась в радиусе до 500км. Через 3 года появились первые организмы (пауки, лишайники), через 25 лет остров превратился в молодой тропический лес.

Вторичная сукцессия характерна, для мест, где ранее существовали биологические сообщества, которые были частично или полностью разрушены в результате естественных (пожары, наводнения) либо антропогенных причин (вырубки, загрязнение среды), но в почве или донных отложениях сохранились семена растений, споры бактерий и грибов. Н-р: заброшенные поля

1. Автотрофная сукцессия. Примеры. Динамика основных интегральных показателей (графики и интерпретация).

Автотрофная сукцессия характерна для случаев заселения новых территорий или создания водохранилищ. Она начинается с несбалансированного сообщества, в котором величина суммарной валовой первичной продуктивности (Р) превышает величину суммарного дыхания сообщества (R), т. е. на начальной стадии автотрофной сукцессии скорость образования органического вещества в ходе фотосинтеза существенно превышает скорость его расходования в процессе дыхания всех обитающих в экосистеме организмов (Р / R > 1). ). По мере развития экосистемы скорости их процессов сравниваются и отношение P/R стремится к 1, что свидетельствует о сбалансированности процессов синтеза и распада органического вещества в зрелой стадии развития экосистемы. Общие закономерности автотрофной сукцессии можно наблюдать и в природной лесной экосистеме, и в условиях лабораторных микроэкосистем (микрокосмов): величины чистой первичной продуктивности органического вещества возрастают на ранних стадиях развития сообщества, но убывают - на поздних.

(+графики)

1. Гетеротрофная сукцессия. Примеры. Динамика основных интегральных показателей (графики и интерпретация).

Гетеротрофная сукцессия начинается тогда, когда существует запас доступного гетеротрофным организмам мёртвого органического вещества, и затраты на дыхание сообщества (R) на начальной стадии развития сообщества превалируют над валовой первичной продуктивностью (P/R < 1). Этот тип сукцессии наблюдается в условиях, когда в начале сукцессии продуценты практически отсутствуют, а доминирующими в биоценозе являются гетеротрофы. Н-р: развитие сообщества водных организмов в лабораторных условиях на сенном отваре. В начальный момент лабораторной модели сукцессии в стерильный сенной отвар вносят одну каплю воды из водоема (пруда, реки, озера). В этой исходной капле воды находятся как гетеротрофные организмы (бактерии, простейшие, ракообразные), так и первичные продуценты (фитопланктон). Однако исходные условия среды более благоприятны для развития гетеротрофных организмов (запас готового органического вещества), поэтому в первые несколько часов в лабораторной модели гетеротрофной сукцессии на сенном отваре происходит интенсивное развитие гетеротрофных бактерий, а через определенное время (несколько суток) последовательно доминируют различные виды гетеротрофных организмов, использующих бактерии в пищу: простейшие, коловратки, организмы микрозоопланктона и др. И только на 90-120-е сутки, когда исходный запас готового органического вещества в лабораторном микрокосме закончился, начинают интенсивно развиваться и доминировать автотрофные организмы (микроводоросли, сине-зеленые бактерии). В рассмотренном примере лабораторной гетеротрофной сукцессии количество доступной для жизнедеятельности гетеротрофных организмов энергии (исходного органического вещества) максимально вначале, а затем уменьшается. Если не добавлять дополнительное количество органического вещества в лабораторный микрокосм, то по мере разрушения органического вещества гетеротрофами и высвобождения из него энергии сукцессионный ряд (ряд последовательно сменяющихся доминирующих видов) заканчивается и лабораторная экосистема прекращает своё существование: все организмы погибают или переходят в покоящиеся стадии (споры). В природных экосистемах гетеротрофные сукцессии заканчиваются не распадом биологического сообщества, а переходом к автотрофной фазе сукцессии. Другим примером гетеротрофной сукцессии может быть река, загрязненная большим количеством органических отбросов (стоки с ферм). Избыточное органическое вещество, поступающее в экосистему, активно используется гетеротрофами. В гетеротрофной сукцессии преобладание фотоавтотрофов

1. Климаксная стадия сукцессии. Что ее определяет, примеры. Как будет развиваться сукцессии: неглубокого лесного озера, заброшенной пашни?

Климаксная сукцессия - устойчивая сукцессия. (P/R=1). Процесс сукцессионных изменений в экосистеме всегда направлен в сторону выравнивания или сбалансированности процессов новообразования и разрушения органического вещества. Если процесс сукцессионных изменений не нарушается вмешательством извне (вырубки, пожары, выпас скота, антропогенное воздействие), то в конце концов образуется устойчивое климаксное сообщество. Дальнейшие изменения в таком сообществе происходят, и оно может существовать неопределенно долгое время Климакс экосистем определяется местными климатическими условиями. При отсутствии лимитирующих факторов все сукцессионные изменения заканчиваются климаксом. Тайга, тундра, саванна, степь, пустыня – примеры климаксных экосистем, характерных для конкретных природных зон.

1. Даны временные ряды Р/R-коэффициентов:

0,1;0,5;0,9;1,0;1,0…..

1,4;1,7;2,0; 1,5; 1,3; 1,1;1,0;1.0 …

2,0; 1,5; 1,3; 1,1;1,0:0,9;0,7;0,5 …

Какие изменения в экосистеме они характеризуют? К каким сукцессиям относятся

0,1;0,5;0,9;1,0;1,0….. – коэффициент стремится к 1. Увеличивается сбалансированность процессов синтеза и распада органического вещества.

На ранних стадиях сукцессии скорость валовой первичной продуктивности (Р) и общего дыхания сообщества (R) существенно различаются: P/R > 1 при автотрофной сукцессии и P/R<1 при гетеротрофной сукцессии. В обоих случаях величина P/R приближается к единице по мере развития сукцессии. Иными словами, в зрелой, климаксной, экосистеме наблюдается динамическое равновесие между связанной энергией (продуктивность органического вещества - Р) и энергией, затрачиваемой на поддержание жизнедеятельности организмов (т. е. суммарным дыханием биологического сообщества). Таким образом, отношение P/R является функциональным показателем стадии сукцессии или относительной зрелости экосистемы.

1. Принцип Ле Шателье-Брауна и его проявление в экосистеме. Примеры.

Устойчивость саморегулирующихся систем определяет их способность возвращаться в исходное состояние после небольшого отклонения. В этом случае действует принцип Ле Шателье-Бpaунa: при внешнем воздействии, выводящем систему из устойчивого равновесного состояния, равновесие смещается в том направлении, в котором эффект внешнего воздействия ослабляется.

Характеристики

Список файлов ответов (шпаргалок)