Контрольная работа: Основы экологии
Министерство
образования республики Беларусь
Белорусский
государственный технологический университет
Контрольная
работа
по основам
экологии
2011
Содержание
1.
Понятие
биологической системы. Классификация систем и их свойства. Принцип эмерджентности.
Положительные и отрицательные связи в системе, их значение для поддержания
гомеостаза
2.
Эдафические факторы. Особенности температурного, водного и воздушного режимов
почвы. Засоленные почвы, адаптация организмов к обитанию в условиях повышенной
солености почв
3.
Популяционная структура вида. Границы популяций. Специфические свойства
популяционного уровня. Статические показатели популяции: численность и
плотность
4.
Эволюция добиологических систем (молекулярная эволюция). Гипотеза Опарина-Холдейна.
Этапы эволюции биосферы. Биотический круговорот как основа развития биосферы
5.
Земельные ресурсы, их роль а биосфере. Проблема опустынивания и истощения почв.
Загрязнение почв. Пути сохранения почв и повышения их плодородия
Литература
1.
Понятие
биологической системы. Классификация систем и их свойства. Принцип эмерджентности.
Положительные и отрицательные связи в системе, их значение для поддержания
гомеостаза
Биологическая система —
совокупность функционально связанных элементов или процессов, объединенных в
целое для достижения биологически значимого результата.
Биологическая система -
целостная система компонентов, выполняющих определенную функцию в живых
системах. К биологическим системам относятся сложные системы разного уровня
организации: биологические макромолекулы, субклеточные органеллы, клетки,
органы, организмы, популяции.
Наиболее полно
содержание биологической системы раскрывается в принципах функциональной
системы (П.К. Анохин). Основное свойство биологической системы — получение полезного
приспособительного результата. Биологическая система относится к динамическим
системам. Один и тот же биологический объект может выступать как целостная
система, так и в качестве подчиненного. Биологическая система обладает рядом
свойств:
1)
результат
как системообразующий фактор;
2)
наличие
связей и отношений (значительное внимание уделяется системообразующим связям);
3)
наличие
структуры и организации;
4)
иерархия
связей;
5)
саморегуляция;
6)
устойчивость;
7)
эмерджентность
(система обладает свойством или свойствами, отсутствующими у ее компонентов);
8)
мультипараметрическая
регуляция и др.
Суть
принципа эмерджентности заключается в том, что свойства целого невозможно
свести к сумме свойств его частей.
Гомеоста́з —
саморегуляция, способность открытой системы сохранять постоянство своего
внутреннего состояния посредством скоординированных реакций, направленных на
поддержание динамического равновесия. Стремление системы воспроизводить себя,
восстанавливать утраченное равновесие, преодолевать сопротивление внешней
среды.
Когда происходит
изменение в переменных, наблюдаются два основных типа обратной связи, или
фидбэка, на которые реагирует система:
Отрицательная обратная
связь, выражающаяся в реакции, при которой система отвечает так, чтобы изменить
направление изменения на противоположное. Так как обратная связь служит
сохранению постоянства системы, это позволяет соблюдать гомеостаз.
Например, когда
концентрация углекислого газа в организме человека увеличивается, лёгким
приходит сигнал к увеличению их активности и выдыханию большего количество
углекислого газа.
Терморегуляция — другой
пример отрицательной обратной связи. Когда температура тела повышается (или
понижается) терморецепторы в коже и гипоталамусе регистрируют изменение,
вызывая сигнал из мозга. Данный сигнал, в свою очередь, вызывает ответ —
понижение температуры (или повышение).
Положительная обратная
связь, которая выражается в усилении изменения переменной. Она оказывает
дестабилизирующий эффект, поэтому не приводит к гомеостазу. Положительная
обратная связь реже встречается в естественных системах, но также имеет своё
применение.
Например, в нервах
пороговый электрический потенциал вызывает генерацию намного большего
потенциала действия. Свёртывание крови и события при рождении можно привести в
качестве других примеров положительной обратной связи.
Устойчивым системам
необходимы комбинации из обоих типов обратной связи. Тогда как отрицательная
обратная связь позволяет вернуться к гомеостатическому состоянию, положительная
обратная связь используется для перехода к совершенно новому (и, вполне может
быть, менее желанному) состоянию гомеостаза, — такая ситуация называется "метастабильность".
Такие катастрофические изменения могут происходить, например, с увеличением
питательных веществ в реках с прозрачной водой, что приводит к
гомеостатическому состоянию высокой эвтрофикации (зарастание русла водорослями)
и замутнению.
2. Эдафические факторы.
Особенности температурного, водного и воздушного режимов почвы. Засоленные
почвы, адаптация организмов к обитанию в условиях повышенной солености почв
Эдафические факторы (от греч. edaphos — земля, почва),
почвенные условия, которые влияют на жизнь и распространение живых организмов.
К эдафическим факторам относят водный, газовый и температурный режимы почвы, её
химический состав и структуру, которая обусловлена преимущественно
органическими веществами. Они играют важную роль
в жизни тех организмов, которые тесно связаны с почвой. Особенно зависят от
эдафических факторов растения.
Почву населяют различные
почвенные микроорганизмы (бактерии, водоросли, грибы), представители мн. групп
беспозвоночных (простейшие, черви, моллюски, насекомые и их личинки), роющие
позвоночные. Организмы, живущие в почве (почвенная фауна), играют важную роль в
формировании плодородия почв и т. о. служат одним из существ, факторов
почвообразования.
К основным свойствам почвы, сказывающимся на жизни
организмов, относятся ее физическая структура, т.е. наклон, глубина и
гранулометрия, химический состав самой почвы и циркулирующих в ней веществ -
газов (при этом необходимо выяснить условия ее аэрации), воды, органических и
минеральных веществ, находящихся в форме ионов.
Основной характеристикой почвы, имеющий большое значение как
для растений, так и для роющих животных, является размер ее частиц.
Наземные почвенные условия определяются климатическими
факторами. Даже на незначительной глубине в почве царит полная темнота, и это
свойство – характерная черта местообитания тех видов, которые избегают света.
По мере погружения в почву колебания температуры становятся все менее
значительными: за суточные изменения быстро затухают, а начиная с известной
глубины сглаживаются и ее сезоны различия. Суточные температурные различия
исчезают уже на глубине 50 см. По мере погружения в почву содержание кислорода
в ней уменьшается, а СО2 увеличивается. На значительной глубине
условия приближаются к анаэробным, где и обитают некоторые анаэробные бактерии.
Уже дождевые черви предпочитают среду с более высоким, чем в атмосфере,
содержанием СО2 .
Влажность почвы чрезвычайно важная характеристика, особенно
для произрастающих на ней растений. Она зависит от многочисленных факторов:
режима дождей, глубины залегания слоя, а также физических и химических свойств
почвы, частицы которой в зависимости от их размера, содержания органического
вещества и т.п. Флора сухих и влажных почв неодинакова и на этих почвах нельзя
разводить одни и те же культуры. Фауна почвы также весьма чувствительная к ее
влажности и, как правило не переносит слишком большой сухости. Общеизвестным
примером служат дождевые черви и термиты. Последние иногда вынуждены снабжать
водой свои колонии, проделывая подземные галереи на большой глубине. Однако
слишком высокое содержание воды в почве убивает личинки насекомых в больших
количествах.
Засоленные почвы-почвы
с повышенным (более 0,25%) содержанием легкорастворимых в воде минеральных
солей. Встречаются преимущественно в южных засушливых областях многих стран
(Пакистан, Индия, Китай, АРЕ и др.), часто пятнами среди незаселенных почв.
Содержат главным образом соли серной (сернокислые натрий, кальций и магний),
соляной (хлористые натрий, кальций и магний) и угольной (натриевая в двух
формах: углекислой соли, или нормальной соды, и двууглекислой соли, или
питьевой соды) кислот. Иногда в засоленных почвах встречаются натриевая и
кальциевая соли азотной кислоты. В зависимости от количества содержащихся в
почве солей, характера их распределения по почвенным горизонтам. Засоленные
почвы подразделяются на солончаки (1-3% солей и более), солончаковые (менее засоленные)
и солончаковатые (засоленные ниже пахотного слоя). Для установления степени их
засоленности определяют сумму токсичных солей, связанных с ионами хлора и
сульфата. От засоленных почв отличают солонцеватые, содержащие поглощённый
натрий (см. Солонцы); иногда солонцеватость сочетается с солончаковатостью.
Обычно более токсичны хлористые соли. Помимо токсического действия,
легкорастворимые соли повышают осмотическое давление почв, раствора и создают
так называемою физиологическую сухость, при которой растения страдают так же,
как и от почвенной засухи. Избыток воднорастворимых солей в почве приводит к
изреженности растительного покрова и появлению особой группы дикорастущих видов
растений, т. е. солянок, или галофитов, приспособленных к жизни на засоленных
почвах.
Засоленные почвы образуются
в результате накопления солей в почве и почвенно-грунтовых водах, а также от
затопления суши морской солёной водой. Обязательными факторами накопления солей
на суше и засоления ими почв являются засушливый климат и затрудненный отток
поверхностных и подпочвенных вод. На орошаемых землях часто наблюдается т. н.
вторичное засоление, если в подпочвах или грунтовых водах много солей. При
орошении бессточных равнин происходит подъём уровня солёных грунтовых вод, что
и приводит к засолению почвы.
Солеустойчивость
растений, способность растений произрастать на засоленных почвах . Наиболее
солеустойчивы Галофиты, однако и они очень чувствительны к внезапному
засолению. Любое растение приспосабливается к высокому содержанию солей в
процессе онтогенеза в соответствии со своей наследственной природой. Адаптация
растений зависит от вида засоления. При хлоридном засолении растения становятся
мясистыми - суккулентами , при сульфатном - обычно приобретают ксероморфную
структуру .
Основная причина
повреждения растений на засоленных почвах - токсичность солей, а не высокое
осмотическое давление, как считали до начале 20 в. С. р. при культивировании на
почвах хлоридного, сульфатного и карбонатного (содового) засоления повышают
путём адаптации растений в соответствующих солевых растворах (намачивание
семян). При такой "закалке" снижается проницаемость протоплазмы для
солей, повышается порог её коагуляции солями, меняется характер обмена веществ.
На засоленных почвах у растений наблюдаются изменения нуклеинового, белкового,
углеводного и фосфорного обмена.
3. Популяционная
структура вида. Границы популяций. Специфические свойства популяционного
уровня. Статические показатели популяции: численность и плотность
эмерджентность
гомеостаз почва популяция
Популяцией в экологии
называют группу особей одного вида, находящихся во взаимодействии между собой и
совместно населяющих общую территорию.
Виду и популяциям
свойственна структурированность. Вид, как правило, включает множество
популяций. Изоляция между ними почти никогда не бывает абсолютной: между
отдельными популяциями происходит обмен особями благодаря миграции. Степень
изолированности популяций зависит от способности к расселению, от наличия
географических преград в пределах ареала вида (широкие реки, проливы, горные
хребты и т.п.), а также от характера местообитаний.
Широкое распространение
в экологии получила иерархия популяций в зависимости от размеров занимаемой ими
территории. Профессор Н.П.Наумов предложил классификацию популяций на ландшафтно-биотопической
основе, выделяя элементарную, экологическую и географическую популяции (рис.
2).
Элементарная
(локальная) популяция – это совокупность особей, занимающих какой-то небольшой
участок однородной площади. Число элементарных популяций, на которые
распадается вид, зависит от разнородности условий в биогеоценозе: чем они
разнообразнее, тем меньше элементарных популяций и наоборот. Нередко смещение
особей элементарных популяций, происходящее в природе, стирает границу между
ними.
Экологическая популяция
– это население одного типа местообитания (биотопа), характеризующееся общим
ритмом биологических циклов и характером образа жизни. Это наиболее мелкие
территориальные группировки, которые формируются как совокупность элементарных
популяций. Например, белка заселяет различные типы леса. Поэтому могут быть
выделены "сосновые", "елово-пихтовые" и другие ее
экологические популяции. Они слабо изолированы друг от друга, и обмен
генетической информацией между ними происходит довольно часто, но реже чем
между элементарными популяциями.
Географическая
популяция - это совокупность особей одного вида, населяющих территорию с
однородными условиями существования и обладающих общим морфологическим типом и
единым ритмом жизненных явлений и динамики населения. Географические популяции
относительно изолированы. Они различаются размерами особей, плодовитостью,
радом экологических, физиологических, поведенческих и других особенностей.
Примером разных географических популяций могут служить популяции белки в
заенисейской тайге и смешанных лесах, а также степная и тундровая популяции
узкочерепной полевки.
Страницы: 1, 2
|