Реферат: Совместное действие температуры и влажности. Экологические системы, биоценоз, биоциклы

Реферат: Совместное действие температуры и влажности. Экологические системы, биоценоз, биоциклы

Министерство  образования Российской Федерации

Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В. Плеханова

(технический университет)

РЕФЕРАТ

Автор: студент гр. ВД-99                  ______________         /Лещинский А.И./

                                                                        (подпись)                          (Ф.И.О.)

ОЦЕНКА:     _____________

Дата: ___________________

ПРОВЕРИЛ(а)            ____________  ______________  /                                   /

                                                (должность)                (подпись)                                       (Ф.И.О.)

Санкт-Петербург

2003год

Оглавление.

1. Совместное действие температуры и влажности.................................................................. 3

2. Экологические системы, биоценоз, биоциклы...................................................................... 5

2.1. СИНЭКОЛОГИЯ............................................................................................................... 5

2.2. БИОЦЕНОЗ........................................................................................................................ 5

2.3. БИОГЕОЦЕНОЗЫ КАК ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ СТРУКТУРНЫЕ ЕДИНИЦЫ БИОСФЕРЫ     7

2.3.1. Биогеоценоз................................................................................................................. 7

2.3.2. Экосистема................................................................................................................... 7

2.4. БИОЦИКЛЫ....................................................................................................................... 9

4. Большие биохимические циклы. Круговорот кислорода................................................... 10

4.1. КРУГОВОРОТ  ВЕЩЕСТВ............................................................................................ 10

4.1.1. Круговорот воды....................................................................................................... 11

4.1.2. Круговорот кальция.................................................................................................. 12

4.1.3. Углерод....................................................................................................................... 13

4.1.4. Круговорот азота....................................................................................................... 14

4.1.5. Круговорот кислорода.............................................................................................. 15

5. Природные ресурсы и их классификации. Факторы определяющие масштабы их потребления.  18

Список использованной литературы........................................................................................ 23

1. Совместное действие температуры и влажности

Рассмотрение отдельных факторов среды — это не конечная цель экологического исследования, а способ подойти к сложным экологи­ческим проблемам, дать сравнительную оценку важности различных факторов, действующих совместно в реальных экосистемах.

Температура и влажность являются ведущими климатическими факторами и тесно взаимосвязаны между собой (рис. 1.1).

Рис. 1.1. Влияние температуры на относительную влажность воздуха (по Б.Небелу, 1993)

При неизменном количестве воды в воздухе относительная влажность увеличивается, когда температура падает. Если воздух охлаждается до температуры ниже точки водонасыщения (100%), происходит конденсация и выпадают осадки. При нагревании его относительная влажность падает. Сочетание температуры и влаж­ности часто играет решающую роль в распределении раститель­ности и животных. Взаимодействие температуры и влажности за­висит не только от относительной, но и от абсолютной их величи­ны. Например, температура оказывает более выраженное влияние на организмы в условиях влажности, близкой к критической, т.е. если влажность очень велика или очень мала. Влажность также играет более критическую роль при температуре, близкой к пре­дельным значениям. Отсюда одни и те же виды организмов в раз­личных географических зонах предпочитают разные местооби­тания. Так, по правилу предварения, установленному В. В. Але­хиным (1951) для растительности, широко распространенные виды на юге произрастают на северных склонах, а на севере встречаются только на южных (рис. 1.2).

Рис. 1.2. Схема правила предварения (по В. В. Алехину, 1951):

1 — северный вид, обитающий на плакоре, на юге переходящий на склоны северной экспозиции и в балки;

2 — южный вид, на севере встречающийся на наиболее прогреваемых склонах южной экспозиции

Для животных выявлены принципы смены местообитание (Г. Я. Бей-Биенко, 1961) и принцип смены ярусов (М. С. Гиляров, 1970), согласно которым мезофильные виды в центре ареала, на севере его вы­бирают более сухие, а на юге — более влажные места или переходят от наземного образа жизни к подземному, как многие насекомые-фитофаги. Чем слабее проявляется влияние климата в тех конкретных местообита­ниях, которые выбирает вид, тем больше их способность обитать в разных климатических условиях. Вид выбирает сочетание факторов, наиболее соотгветсгвующих его экологической валентности, путем смены местообитания, и таким образом преодолевает климатические рубежи. t Взаимосвязь температуры и влажности хорошо отражают кли-мадиаграммы, составленные по способу Вальтера-Госсена, на вторых в определенных масштабах сопоставлен годовой ход температуры воздуха с ходом выпадения осадков (рис. 1.3 ). . Климадиаграммы можно построить для отдельных лет, а рас­положив последовательно и непрерывно одна за другой, полу­чить климатограмму. На климатограммах легко прослеживается экстремально сухие или экстремально холодные годы.

Рис. 1.3. Климадиаграмма по Вальтеру-Госсену для Одессы (по Г. Вальтеру, 1968)

I— высота над уровнем моря, б — число лет наблюдений за температу­рой (первая цифра) и осадками (вторая цифра), в — средняя годовая температура, г — средняя годовая сумма осадков в мм, д—средний суточный минимум самого холодного месяца, е -•- абсо­лютный минимум, ж — средний суточный максимум самого теплого ыесяца, з — абсолютный максимум, и — кривая средних месячных тем­ператур, к — кривая средних месячных сумм осадков (соотношение Ю°=20 мм), л — то же (соотношение 10°=30 мм), м — засушливый пери­од, н — полузасушливый период, о — влажное время года, п — месяцы со средним суточным минимумом температуры ниже 0°С, р — месяцы it абсолютным минимумом температуры ниже 0°С, с — безморозный [период. По оси абсцисс — месяцы.

2. Экологические систе­мы, биоценоз, биоциклы.

2.1. СИНЭКОЛОГИЯ

Синэкология — часть экологии, изучающая экологические систе­мы. Общепринятого понятия системы до сих пор не существует. Под системой обычно понимают целостное образование, состоя­щее из взаимосвязанных компонентов (элементов). Любая система состоит из частей (подсистем) и является составным компонентом системного образования более высокого иерархического уровня (надсистемы). Например, биогеоценоз как система состоит из под­систем — биоценоза, популяций растений и животных — и входит в состав биосферы — глобальной системы высокого иерархического уровня. Системы обладают эмерджентными (новыми) свойствами. Каждая система качественно отличается от слагающих ее подсистем и от надсистемы, в которую она входит. Для иллюстрации принци­па эмерджентности Ю. Одум приводит два примера. Молекула воды как система состоит из непохожих на нее подсистем — атомов водорода и кислорода. Коралловый риф как система резко отлича­ется от составляющих его подсистем: водорослей и кишечнополост­ных животных.

2.2. БИОЦЕНОЗ

БИОЦЕНОЗ (от био... и греч. koinos — общий), совокупность растений, живот­ных, микроорганизмов, населяющих участок суши пли водоёма и характери­зующихся определёнными отношениями как между собой, так и с абиотическими факторами среды.

Термин «Биоценоз» был предложен нем. био­логом К. Мёбиусом (1877). Биоценоз.— комплекс организмов биогеоценоза, формирующий­ся в результате борьбы за существование, естественного отбора и других факто­ров эволюции. По участию в биогенном круговороте веществ в биоценозе. различают три группы организмов.

1.    Продуценты (производители) — автотрофные орга­низмы, создающие оргапнч. вещества из неорганических; осн. продуценты во всех Б.— зелёные растения (см. Фотосинтез). Деятельность продуцентов определяет исходное накопление оргаиич. веществ в Б. (см. Биомасса, Биологическая продук­тивность).

2.    Коисументы (потребите­ли)— гетеротрофные организмы, питаю­щиеся за счёт автотрофных.

·     Консументы 1-го порядка — растительноядные живот­ные, а также паразитич. бактерии, грибы и др. бесхлорофнльные растения, раз­вивающиеся за счёт живых растеши"!.

·     Консументы 2-го порядка — хищники и паразиты растительноядных организмов.

·     Бывают консументы 3-го и 4-го порядков (сверхпаразнты, суперпаразиты и т. п.), но всего в цепях питания по более 5 зве­ньев.

На каждом последующем трофпч. уровне кол-во биомассы резко снижается. Деятельность консумептов способствует превращениям и перемещениям органич. веществ в Б., частичной их минерализа­ции, а также рассеянию энергии, накоп­ленной продуцентами,

3. Редуценты (восстановители) — животные, питающие­ся разлагающимися остатками организ­мов {сапрофаги), и особенно непаразити­рующие гетеротрофные микроорганиз­мы — способствуют минерализации орга­нич. веществ, их переходу в усвояемое продуцентами состояние.

Взаимосвязи организмов в Б. многооб­разны. Кроме трофнч. связей, определяю-

щих цепи питания (иногда очень своеоб­разные —- см. Паразитизм, Симбиоз), существуют связи, основанные на том, что одни организмы становятся субстра­том для других (топические связи), соз­дают необходимый микроклимат и т. п. Часто можно проследить в Б. группы ви­дов, связанные с определённым видом и целиком зависящие от последнего (кон-сорции).

Для биоценоза характерно разделение на более мелкие подчинённые единицы — мероценозы, т. е. закономерно слагающие­ся комплексы, зависящие от биоценоза в целом (напр., комплекс обитателей гниющих дубовых пней в дубраве). Если энергетическим источником биоценоза служат не автотрофы, а животные (напр., летучие мыши в биоценозе пещер), то такие биоценозы зависят от притока энергии извне и являются неполно­ценными, представляя в сущности мероценозы. В биоценозе можно выделить и др. подчинённые группировки организмов, например, синузии. Для биоценоза также характерно разделение на группировки организмов по вертикали (ярусы биоценоза). В годовом цикле в биоценозе изменяются численность, стадии развития и активность отдельных видов, создаются закономерные сезонны е аспекты биоценоза.

Биоценоз — диалектически развивающееся единство, меняющееся в результате дея­тельности входящих в него компонен­тов, вследствие чего происходят законо­мерные изменение и смена биоценоза (сукцессии), которые могут приводить к восстановлению резко нарушенных биоценоза (напр., леса после пожара и т. п.). Различают насы­щенные и ненасыщенные биоценозы В насыщенном биоценозе все экологические ниши заняты и вселение нового вида невозможно без уничтожения или последующего вытес­нения к.-л. компонента биоценоза. Ненасыщенные биоценоза характеризуются возможностью все­ления в них новых видов без уничтоже­ния других компонентов. Можно различать первичные биоценозы, сложившиеся без воздействия человека (целинная степь, девственный лес), и вторичные, изменённые деятельностью человека (леса, выросшие на месте сведённых, на­селение водохранилищ). Особую катего­рию представляют агробиоценозы, где комплексы основных компонентов биоценоза созна­тельно регулируются человеком. Между первичными биоценозом и агробиоценозамн имеет­ся вся гамма переходов. Изучение биоценоза важно для рационального освоения зе­мель и водных пространств, т. к. толь­ко правильное понимание регулятивных процессов в биоценозе позволяет человеку изы­мать часть продукции биоценоза без его наруше­ния и уничтожения.

2.3. БИОГЕОЦЕНОЗЫ КАК ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ СТРУКТУРНЫЕ ЕДИНИЦЫ БИОСФЕРЫ

2.3.1. Биогеоценоз

Термин «биогеоценоз» (био — жизнь, гео — земля, ценоз — со­общество) был предложен В. Н. Сукачевым в 1940 г. Им обознача­ют наземные и водные природные комплексы — леса и степи, озе­ра и реки и т. д. Наряду с термином «биогеоценоз» существует тер­мин «экологическая система» (экосистема), предложенный А. Тенсли в 1935 г. Термины «биогеоценоз» и «экосистема» отра­жают близкие понятия. Некоторые авторы их отождествляют, что, однако, неправильно.

2.3.2. Экосистема

Термин «экосистема» (от греч. oikos — жи­лище, местопребывание и система) истолковывают неоднозначно. Так, Л. О. Карпачевский (1983) этим термином обозначал разнообраз­ные природные объекты, представляющие собой те или иные фор­мы взаимосвязи живого организма со средой своего обитания. Эко­логическими он называет такие биологические системы, как, напри­мер, дерево с растущими на нем лишайниками, клещ, впившийся в кожу животного, и другие подобные сожительства организмов. Микроб или паразит (микроорганизм) во взаимосвязи с растением или животным (макроорганизмом) — это экосистема биогенная, т. е. порожденная живыми организмами. Наряду с этим существуют биокосные системы, в которых средой обитания для организмов служит неживой субстрат органического или неорганического про­исхождения. Примеры таких экологических систем: личинки жука-могильщика на теле умершего животного, микроорганизмы в капле воды и т. д.

Простые экологические системы объединяются в более слож­ные. Так, система бактерии — личинки овода — может входить в систему более высокого уровня — надсистему личинки овода —-корова, а корова, в свою очередь, — составной компонент систем­ного образования еще более высокого ранга —луга (пастбища). Биокосные системы могут быть самыми разнообразными. Они от­личаются по составу биоты, величине (объему) и т.д. Биокосные системы — лесной колок, озеро, тайга (таежный ландшафт), море. Биосфера, представляющая собой совокупность всех организмов, населяющих нашу планету, со средой своего обитания, — это тоже биокосная система.

Большинство современных авторов под экологической систе­мой понимают сообщество взаимосвязанных организмов разных видов (биоценоз) со средой своего обитания (неживой, косной при­родой). Организмы и окружающая их среда объединены в одно фун­кциональное целое из-за взаимозависимости и причинно-след­ственных связей между живой и неживой природой. Размер эколо­гической системы трудно определить в физических мерах измене­ния (длины, площади, объема). Экосистему можно оценить лишь мерой, учитывающей процессы саморегуляции и самовосстановле­ния составляющих ее средообразующих компонентов.

В современном понимании биогеоценоз (Б ГЦ) — эволюционно сложившаяся, относительно пространственно ограниченная, внутренне однородная природная система функционально взаи­мосвязанных живых организмов и окружающей их косной среды (рис. 2.1.). БГЦ характеризуется определенным энергетическим со­стоянием, типом и скоростью обмена веществом и информацией (Реймерс). Биогеоценоз — это элементарная биохорологическая единица биосферы — глобальной экологической системы. Сово­купности однотипных БГЦ образуют ландшафты (регионы био­сферы). Так, таежные БГЦ формируют таежный ландшафт, степ­ные БГЦ — степной ландшафт и т. д.

Рис.2.1. Функциональная структура биогеоценоза

Биогеоценоз состоит из четырех категорий взаимодействую­щих слагаемых: продуцентов, консументов, редуцентов и неживых тел.

Компоненты неживой (косной) природы — атмосфера, вода, материнская порода.

В идеальном случае экосистема со сбалансиро­ванной жизнедеятельностью автотрофных организмов и гетеротрофных орга­низмов могут приближаться к замкнутой системе, обменивающейся с окружающей средой только энергией. Однако в естественных условиях длительное существова­ние экосистем возможно только при притоке из окружающей среды не только энергии, но и большего или меньшего кол-ва ве­щества. Все реальные экосистемы, в совокупности слагающие биосферу Земли, принадле­жат к открытым системам, обмениваю­щимся с окружающей их средой вещест­вом и энергией.

Страницы: 1, 2, 3