КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Функционирование биосферыПлан Тема: БИОГЕОЦЕНОЗЫ. БИОСФЕРА И ЭКОСФЕРА ЛЕКЦИЯ № 6 Цель: Дать понятие биоценоза, биогеоценоза. Изучить структуру биогеоценоза (пространственную, видовую, трофическую), правило Олли, цепи питания, пирамиды чисел, биомасс и энергии. Дать понятие биосферы и экосферы, ноосферы. Рассмотреть общие свойства биосферы, состав и функционирование биосферы, круговорот веществ и энергии, основные функции экосферы.
Биогеоценоз – однородный участок земной поверхности с определенным составом организмов (бактерии, грибы, растения, животные) и комплексом абиотических компонентов (почва, воздух, солнце и др.), связанных между собой обменом веществ и энергии в единую природную системы. Составные части биогеоценоза:
Функциональные составные биоценоза:
Структура биогеоценоза: пространственная, видовая и трофическая. Пространственная структура биогеоценоза определяется прежде всего распределением наземной и подземной массы фитоценоза. Выделяют:
Видовая структура – разнообразие видов в биоценозе и соотношение их численности или массы. Различают бедные и богатые видами биоценозы. Видовой состав зависит в значительной степени от разнородности среды обитания, от длительности существования биоценоза. H = - p log p, где Н – индекс разнообразия (вычисляется по формуле Шеннона) р - доля каждого вида в сообществе, log p - двоичный логарифм р. виды преобладающие по численности, являются доминантами сообщества. Например, в еловых лесах доминирует ель, в травяном покрове – кислица. Растения, которые своей жизнедеятельностью в наибольшей степени создают среду для своего сообщества и без которых поэтому существование большинства других видов невозможно, называются эдификаторами. Например, в еловых лесах – ель, в сосновых – сосна. Консорции – группы разнородных организмов, поселяющихся на теле или в теле особи определенного вида – центрального члена консорции. Например, сосна с ее микоризными грибками, мхами, лишайниками на стволе, со множеством членистоногих, населяющих ее. Трофическая структура биоценоза. Благодаря пищевым взаимосвязям в биоценозе осуществляется трансформация биогенных веществ, аккумуляция энергии, распределение ее между видами. Место каждого звена в цепи питания называется трофическим уровнем. 1-й трофический уровень – это продуценты, создатели органической массы или автотрофы. 2-й трофический уровень – растительноядные консументы первого порядка или гетеротрофы. 3-й трофический уровень – плотоядные консументы второго порядка. 4-й трофический уровень – плотоядные консументы третьего порядка. Последний трофический уровень – редуценты – организмы, разрушающие органические вещества (микроорганизмы – бактерии, грибы-сапрофиты, дрожжи). Например, трава – кузнечик – просянка – уж – сова. Трофическую структуру изображают графически в виде экологических пирамид, основой которых являются продуценты. Экологические пирамиды относят к трем типам:
Биосфера – оболочка Земли, в которой существует и работает живое вещество. Впервые термин биосфера применил австралийский биолог Е. Зюсс (1875). Он выделил биосферу как отдельную оболочку Земли, охваченную жизнью. В 20-х гг. учение о биосфере разработал В.И. Вернадский. Биосфера охватывает 3 географические оболочки: часть атмосферы, литосферы и всю гидросферу. В атмосфере граница биосферы проходит на высоте до 30 км, в литосфере - на глубине до 10 км (нефтяные скважины). Эволюция Земли и биосферы:
Всю совокупность живых организмов на планете В.И. Вернадский назвал живым веществом. Косное вещество, по Вернадскому, - это совокупность тех веществ в биосфере, в образовании которых живые организмы не участвуют. Биогенное вещество создается и перерабатывается жизнью, совокупностями живых организмов. Это каменный уголь, нефть, известняки. Биокосное вещество, по Вернадскому, создается в биосфере одновременно живыми организмами и косными процессами, представляя системы динамического равновесия тех и других. Это почвы, все природные воды. Основные свойства живого вещества:
Живое вещество существует в форме организмов, которые группируются в виды. Генотип – программа развития и деятельности организма, записанная в виде общей совокупности генов. Эта программа реализуется в характерных, присущих только данному организму внешних признаках, физиологических, биохимических свойствах, в поведении. Фенотип – совокупность всех свойств и признаков, которые определяются генотипом. За счет фенотипа организм оптимально приспосабливается к окружающей среде. Организмы одного вида имеют схожие, но не одинаковые генотипы и фенотипы. Генофонд – совокупность генотипов всех видов на земле. Поэтому утрата одного вида приведет к уменьшению видового разнообразия и нарушит гармонию во взаимосвязях живого и неживого вещества. Биосфера – открытая термодинамическая система, получающая энергию в виде лучистой энергии Солнца и тепловой энергии процессов радиоактивного распада веществ земной коры и ядра планеты. Лишь 0,023 % солнечной энергии используют автотрофы в процессе фотосинтеза и запасается в виде химических связей органических веществ. Эта связанная энергия дальше используется консументами и редуцентами в цепях питания и за ее счет живое вещество выполняет полезную работу – концентрирует, трансформирует, аккумулирует и перераспределяет химические элементы в земной коре, дробит агрегирует неживое вещество. Работа живого вещества сопровождается рассеиванием в виде тепла практически всей запасенной в процессе фотосинтеза солнечной энергии. Т.о., в процессе работы биосферы улавливается солнечная энергия, трансформируется (идет на выполнение полезной работы 0 и рассеивается. Эти два процесса подчинены первому и второму законам термодинамики. Первый закон термодинамики – закон сохранения энергии – энергия не может не возникнуть, не исчезнуть, она может только трансформироваться из одной формы в другую. Количество энергии при этом не изменяется. Второй закон термодинамики – любая работа сопровождается трансформацией высококачественной энергии в энергию более низкого качества – тепло – и приводит к увеличению энтропии. Закон определяет направление качественных изменений энергии в процессе ее трансформации из одной формы в другую. Закон описывает соотношение полезной и бесполезной работы во время перехода энергии из одной формы в другую и дает понятие о качестве самой энергии. Энергия – способность системы выполнять полезную работу. Часть энергии используется на выполнение полезной работы, часть рассеивается в виде тепла. Чем больший процент энергии используется на выполнение полезной работы и меньший процент при этом рассеивается в виде тепла, тем высшего качества начальная энергия. Энергия самого низшего качества – это энергия неупорядоченного броуновского движения, т.е. тепловая. Энтропия – количество энергии самого низшего качества, непригодная для выполнения полезной работы. Упрощенно энтропия – это мера дезорганизации, беспорядка, случайности систем и процессов. В экологии используют понятие «энтропия экологическая» - количество необратимо рассеянной в пространство тепловой энергии, которая компенсируется трансформированной энергией внешнего источника – Солнца (т.к. биосфера – открытая система). Тепловое рассеивание энергии экосистемами осуществляется двумя путями: 1. Потери тепла из-за разницы температур биоты и окружающей среды. 2. Потери тепла организмами и их сообществами в процессах метаболизма в связи с выделением энергии в ходе экзотермических реакций. Поток энергии в цепях питания зависит от длины цепочки, которая определяется количеством трофических уровней. Круговорот веществ в биосфере. Для жизнедеятельности биоте необходимо около 80 химических элементов. Живые организмы берут из окружающей среды химические элементы, используют их для обменных процессов. С продуктами жизнедеятельности или после смерти эти элементы вновь поступают в окружающую среду. Таки образом осуществляется круговорот веществ в природе. Макроэлементы – химические элементы, которые используются организмами в больших количествах и составляют не менее 0,1% общей массы организма. К ним относятся углерод, кислород, водород, азот, фосфор, сера, калий, магний, кальций. Все эти элементы, за исключением кислорода и водорода, называются также биогенными веществами. Микроэлементы – элементы, необходимые организмам в меньших количествах (до 0,1%). Это медь, цинк, молибден, бор, йод, кремний и др. Элемент, входящий в состав молекул, из которой он может быть усвоен организмом, называют доступным, или элементов в доступной форме. Экосфера – глобальная система, объединяющая экосистемы Земли. Экосфера – совокупность всего живого на планете с его непосредственным окружением и ресурсами. Пространственно экосфера включает в себя атмосферу, биосферу, гидросферу и биофункциональную часть литосферы.
Литература
Акимова Т.А., Хаскин В.В. Экология. – М.: ЮНИТИ, 1998. Бродский А.К. Краткий курс общей экологии. – С.-Петербург: Деан, 2000. Боголюбов С.А. Экология. – М.: Знание, 1999. Воронков Н.А. Экология. – М.: Центр, 1999. Горелов А.А. Экология. – М.: Центр, 1998. Коробкин В.И., Передельский Л.В. Экология. – Ростов-на-Дону: Феникс, 2000. Мамедов Н.М., Суравегина И.Т. Экология. – М.: Школа-пресс, 1996. Кучерявий В.П. Екологія. – Львів: Світ, 2001. Назарук М.М. Основи екологіі та соціоекологіі. – Львів: Афіша, 1999. Одум Ю. Экология. В 2-х т. – М.: Мир, 1986. Пономарева И.Н. Общая экология. – М, 1994. Ситник К.М., Брайтон А.В. Словарь-справочник по экологии. – К, 1994. Чернова Н.М., Былова А.М. Экология. – М.: Просвещение, 1998. Чистик О.В. Экология. – Минск: Новое знание, 2000. Шилов И.А. Экология. – М.: Высшая школа, 1997.
Дата добавления: 2014-01-11; Просмотров: 1877; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |