Экология егэ биология теория кратко - Помощь в подготовке к экзаменам и поступлению

Основы экологии

Предмет и задачи экологии

Экология изучает взаимоотношения отдельных организмов
со средой обитания: внутривидовые, межвидовые взаимоотношения, влияние факторов
неживой природы, изучает жизнь на уровнях, более сложных, чем организм:
популяционно-видовом, биогеоценотическом и биосферном.

Термин экология был предложен в 1866 г. немецким ученым Геккелем (от
греческогоOikos дом, жилище, logos — наука).

Отсюда и задачи экологии:

ü
важнейшая задача экологии
— изучение влияния на организм различных факторов среды — света, температуры,
влажности и других факторов среды;

ü
изучаются взаимоотношения
между организмами в популяции, динамика численности, характер изменения
полового и возрастного состава, прогнозируется будущее популяции и вида в
целом;

ü
на уровне биогеоценозов
изучаются трофические уровни природных сообществ, круговорот веществ и движение
энергии, механизмы саморегуляции, законы, по которым происходит развитие и
смена сообществ;

ü
на биосферном уровне
экологи изучают распространение жизни в различных геологических оболочках
Земли, влияние живых организмов на неживую природу, функции живого вещества и
эволюцию биосферы;

ü
наибольшее практическое
значение имеет особый раздел экологии — изучение влияния человека на окружающую
среду, на неживую природу и живые организмы. Экология является теоретической
базой охраны природы: сохранения атмосферы, почвы, гидросферы, растительного и
животного мира. Экологический контроль за предприятиями, водой, атмосферой
помогает сохранить здоровье людей и окружающую нас природу, экологическая
стратегия при строительстве как промышленных, так и бытовых объектов помогают
создать наиболее благоприятные условия для жизни людей.

Экологические факторы – это элементы окружающей среды,
оказывающие прямое или косвенное воздействие на живые организмы.

Экологические
факторы

Абиотические

Биотические

Антропогенные

Элементы неживой
природы, оказывающие воздействие на живые организмы

А) Физические
(свет, температура, влажность, осадки, ветер, атмосферное давление,
радиационный фон

Б) химические
(газовый состав атмосферы, соленость воды и почвы

В)
почвенно-грунтовые(механический состав порчвы, ее влагоемкостьивоздухоемкость

Г) топографические
(особенности рельефа местности)

Живые организмы Внутривидовые
взаимоотношения, и межвидовые — наличие пищи, хищники, паразиты,
конкуренты, растения, создающие определенную среду обитания.

Созданные человеком
(посадка лесов и их вырубка, засушивание торфяников, осушение болот,
загрязнение среды, охота

Для характеристики действия отдельного экологического фактора на
организм удобно использовать график, на котором на горизонтальной оси
показано изменение интенсивности фактора, а на вертикальной — степень
благоприятствования фактора, которая в данном случае измеряется
количеством особей (рис. 371). Видно, что максимальное количество особей
предпочитает оптимальную интенсивность фактора, при уменьшении или увеличении
его интенсивности особи сначала находятся в зоне нормальной жизнедеятельности,
затем в зоне угнетения, и, наконец, при достижении нижнего и верхнего пределов
выносливости наступает их гибель.

Но на организм действует комплекс факторов, причем, если
интенсивность даже одного фактора выходит за пределы выносливости, организм
погибает.Такой фактор, значение которого выходит за пределы выносливости Юстус
Либих (химик, 1840 г.) назвал лимитирующим, или ограничивающим фактором. Для
наглядности этот фактор часто сравнивают с самой короткой дощечкой в бочке:
именно она определяет уровень, до которого можно наполнить бочку водой (рис.
372).


	Рис. 371. Схема действия экологического фактора.
		Рис. 372. Бочка Юстуса Либиха

ЕГЭ.
Каковы основные факторы-ограничители для растений, для животных,
микроорганизмов?

Пояснение.

1) Для
растений: нехватка света, воды, минеральных солей, углекислого газа.

2) Для
животных: нехватка пищевых ресурсов, воды, неблагоприятные климатические
условия, паразиты, враги (конкуренты, хищники).

3) Для
микроорганизмов: нехватка пищевых ресурсов, неблагоприятные условия
(температурный, водный, газовый режим, химические вещества (антибиотики для
паразитов).

Живые организмы способны переносить определенные изменения
интенсивности каждого абиотического фактора. Причем одни организмы
способны переносить изменения факторов в широких пределах и называютсяэврибионтными
(от греч. eurus — широкий), другие выдерживают колебания интенсивности в
очень небольших пределах и называютсястенобионтными (от греч.
stenos — узкий).

Оптимум и пределы выносливости к одному фактору зависят от
интенсивности других факторов, например, сытое животное легче переносит низкие
температуры, или при неизменной низкой температуре изменение влажности воздуха
изменяет интенсивность теплоотдачи с поверхности кожи.

Абиотические
факторы среды

Фактор	Его составляющие	Характеристика
Свет	А) Инфракрасные лучи	Длина волны 0,75мкм; 45% лучистой энергии, главный источник тепла, особенно важна эта часть спектра для животных с непостоянной температурой тела — *пойкилотермных (холоднокровных).*
Б) Видимые лучи	Длина волны 0,40—0,75 мкм; 50% лучистой энергии, обеспечивает фотосинтез у растений и видимость для ориентации у животных
В) Ультрафиолетовые	Длина волны менее 0,40 мкм; Жесткий ультрафиолет с длиной волны менее 290 нм губителен для живых клеток, до поверхности Земли не доходит, так как отражается озоновым экраном. Мягкий ультрафиолет с длиной волны от 290 до 380 нм несет много энергии и вызывает образование витамина D в коже человека, он же воспринимается органами зрения многих насекомых.

Свет для растений

Растения для фотосинтеза используют, в основном, синие и красные
лучи.

По отношению к свету:светолюбивые (растения степей), теневыносливые (большинство
лесообразующих пород) и теневые (мхи, папоротники).

Сезонные и суточные изменения физиологической
активности живых организмов в ответ на изменение продолжительности дня и ночи
называют фотопериодизмом.

По отношению к сезонному изменению продолжительности
светового днядлиннодневные и короткодневные растений

Длина светового дня, в отличие от других абиотических
факторов, для каждой местности изменяется строго закономерно (известно, что
самый короткий день 22 декабря, а самый длинный — 22 июня, известна
продолжительность любого дня года). В результате естественного отбора выживали
организмы, чьи физиологические функции регулировались продолжительностью
светового дня. Если продолжительность светового дня искусственно поддерживать
более 15 часов, наши листопадные деревья становятся вечнозелеными, а если
весной с помощью ширмы устроить им осенний день (меньше 12 часов), их рост
прекращается, они сбрасывают листву, и у них наступает состояние зимнего покоя.

Классификация	Характеристика, примеры
Светолюбивые	Нормально развиваются при полном освещении в степях и полупустынях, на безлесных склонах. Имеют малую площадь листовых пластинок, листья полые за счет хорошо выраженной столбчатой паренхимы, ориентированы вертикально.примеры, тюльпан, гусиный лук, чабрец, шалфей, хлебные злаки
Теневыносливые	Лучше растут при полном освещении, но способны выносить затенение. Относительно большая площадь листовой пластинки, листья тонкие, ориентированы к свету. Примеры: лесообразующие породы (береза, осина, сосна, дуб, ель) и травянистые (зверобой, земляника)
Тенелюбивые	Не выносят прямого солнечного света, нормально развиваются в условиях затенения. Распространены в нижних ярусах лесов, водных глубинах, многие комнатные растения. Мало хлоропластов с большим содержанием хлорофилла. Примеры, кислица, мхи, копытень европейский, сныть обыкновенная, чистотел большой, майник двулистный, папоротники
Длиннодневные	Цветение наступает при длине светлого времени суток 12 и более часов (рожь, овес, ячмень, картофель, белена). У нас зацветают в начале лета, до осени.
Короткодневные	Цветение наступает при длине светлого времени суток менее 12 часов; они в основном тропического (южного) происхождения (кукуруза, соя, просо, георгины, астры, хризантемы, дурнишник). У нас зацветают осенью.
Нейтральные	Цветение не зависит от длины светового дня (горох, гречиха)

Скорость
фотосинтеза зависит от факторов, среди которых выделяют свет, концентрацию
углекислого газа, воду, температуру. Почему эти факторы являются лимитирующими
для реакций фотосинтеза?

Пояснение.

1) Свет
—источник энергии для световых реакций фотосинтеза; при его недостатке
интенсивность фотосинтеза снижается;

2) СО₂ и Н₂О — основные компоненты
реакций синтеза глюкозы (углеводов); при их недостатке интенсивность
фотосинтеза снижается.

3) все
реакции фотосинтеза осуществляются при участии ферментов, активность которых
зависит от температуры.

Дополнительно.

Лимитрующие
факторы —
факторы, которые при определенном наборе условий окружающей среды ограничивает
какое-либо проявление жизнедеятельности организмов.

Скорость
фотосинтеза возрастает линейно, или прямо пропорционально увеличению
интенсивности света.

В области
лимитирования светом скорость фотосинтеза не изменяется при уменьшении
концентрации СО₂.

Вода —
доставляет минеральные вещества от корня; обеспечивает испарение и растворение
веществ;

Температура
— понижение или повышение — ведет к денатурации ферментов — замедляет процесс

Фотопериодизм у животных

Во второй
половине лета и осенью

накопление жировых
запасов,

осенняя линька,

кочующие и
перелетные начинают свои сезонные миграции.

Осенью

у насекомых
формируются зимующие стадии, например, бабочка-капустница зимует на стадии
куколки, и если гусениц весной содержать при длине дня короче 14 часов, то к
середине лета сформируется зимующая куколка, которая будет находиться в
состоянии покоя несколько теплых месяцев.

Температура как экологический фактор

Важнейший и часто ограничивающий для многих
организмов абиотический фактор. Жизнедеятельность большинства организмов
ограничена температурным интервалом от 0 до 40ºС, но некоторые организмы живут
в горячих гейзерах, температура воды в которых достигает 70ºС, многие способны
переносить отрицательные температуры в неактивном состоянии. Для того, чтобы
переносить неблагоприятные температуры, у растений и животных выработались
различные приспособления:

Теплокровность птиц и млекопитающих снимает влияние небольших колебаний
температуры, такие животные, способные поддерживать температуру на определенном
уровне получили название гомойотермные. Животные, не способные
поддерживать постоянную температуру тела, называются пойкилотермными.

Классификация организмов	Характеристика, примеры
Эвритермные	Способны переносить значительные колебания температуры; растения и животные умеренной климатической зоны
Стенотермные теплолюбивые	Не переносят больших колебаний температур, живут в теплом климате; жители тропиков
Стенотермные холодолюбивые	Не переносят больших колебаний температур, живут в холодном климате; жители арктических поясов
Теплокровные (гомойотермные)	Способны поддерживать постоянную температуру тела благодаря интенсивному обмену веществ (снабжение органов и тканей артериальной кровью) и теплоизолирующих покровов (птицы и млекопитающие). Имеют совершенные механизмы терморегуляции. Механизмы терморегуляции у животных: А) химический – усиление образования тепла при снижении температуры окружающей среды; Б) физический – уменьшение теплоотдачи при снижении температуры окружающей среды; В) поведенческий – перемещение в более благоприятные условия жизни (перелеты птиц, зимовка в берлоге)
Холоднокровные (пойкилотермные)	Температура у них зависти от температуры окружающей среды (беспозвоночные, рыбы, земноводные и пресмыкающиеся)

Приспособления животных к низким температурам и другим
факторам

Приспособления	Характеристика, примеры
Зимняя спячка	При этом резко замедляется интенсивность обмена веществ, уменьшается частота дыхательных движений и частота сердечных сокращений, понижается температура тела (грызуны, летучие мыши, ежи, суслики).
Зимний сон.	Осенью животные накапливают большое количество жировых запасов и засыпают на несколько месяцев. При этом не происходит глубокого изменения обмена веществ (температура тела никогда не опускается очень низко),животное можно разбудить (зимний сон менее глубокий), например, можно разбудить медведя в берлоге.. При наступлении потепления, оттепели, животные погрузившиеся в зимний сон, могут просыпаться, а с возвращением холодов вновь засыпать. Такое состояние помогает перенести отсутствие пищи в зимнее время(енотовидные собаки, барсуки, медведи).
Анабиоз.	Временное состояние организма, при котором все жизненные процессы замедлены до минимума, отсутствуют все видимые признаки жизни (бактерии протисты, низшие ракообразные). В состоянии анабиоза повышается устойчивость организмов ко многим неблагоприятным факторам: низкой температуре, ионизирующим излучениям, ядовитым веществам.
Оцепенение	Неподвижность животного, прекращение питания, снижение физиологических функций у насекомых, рыб, земноводных.
Состояние зимнего покоя.	Наблюдается у многолетних растений, направлено на перенесение низких температур. Растения накапливают различные «антифризы», чтобы в цитоплазме клеток не образовались кристаллики льда и не разрушили клеточные структуры.
Состояние летнего покоя Летняя спячка (высокая температура и низкая влажность)	Характерно для многих раннецветущих растений (тюльпаны), для свежесобранных семян, клубней, луковиц. Наблюдается и у пустынных животных во время жаркого и сухого периода (у некоторых грызунов, черепах).
Миграции	Переселение в более благоприятные условия (перелетные птицы, миграции рыб и насекомых)

Влажность как экологический фактор

Важным экологическим фактором является и влажность. Живые организмы
приспособились к сезонному изменению влажности, к жизни в зонах с различным
содержанием воды в почве и воздухе.

Приспособленность растений к влажности

Виды	Характеристика, примеры
Гигрофиты	Приспособились к избыточной влажности воздуха и почвы, у них крупные листья с большим количеством устьиц, слабо развитой кутикулой, слабая корневая система, т.е. не имеют приспособлений, ограничивающих расход воды. это растения влажных тропических лесов (папирус, рис), верховых болот (росянка, клюква), и прибрежные (тростник, камыш)
Ксерофиты (растения сухих мест) (классификации разные)	Растения сухих мест (пустынь, полупустынь) имеют мелкие жесткие листья с хорошо развитой кутикулой, длинные корни, высокое осмотическое давление в клетках (верблюжья колючка, ковыли, саксаулы, чертополох).
А) суккуленты (растения сухих мест)	Имеют сильно развитую водозапасающую ткань, листья редуцированы в колючки и фотосинтез идет за счет стебля, корневая система расположена у поверхности и позволяет во влажные периоды запасти большое количество воды (алоэ, кактусы, агавы)
Б) склерофиты (в учебнике просто ксерофиты)	Растения сухих мест (пустынь, полупустынь) имеют мелкие жесткие листья с хорошо развитой кутикулой, длинные корни, высокое осмотическое давление в клетках (верблюжья колючка, ковыли, саксаулы, чертополох).
Мезофиты	Произрастают в местах с умеренной влажностью почвы, и воздуха. Это растения лугов, лесов, большинство культурных растений
Эфемеры	Однолетние растения, успевают за короткий влажный период отцвести и образовать плоды и семена
Эфемероиды	многолетние растения, цветение которых происходит ранней весной, а летом надземные побеги полностью отмирают, засушливый период переносят под землей в виде луковиц, клубней, корневищ

Приспособления у животных к дефициту влаги

Виды приспособлений	Характеристика, примеры
А) Ночной образ жизни
Б) Плотные покровы
В) пониженное потоотделение
Г) Никогда не пьют, используют воду пищи	(кенгуровая крыса)
Д) Используют метаболическую воду	(верблюд около недели может не пить, используя воду, образующуюся при окислении запасов жира в горбах).
Е) Долгое время обходятся без воды
Ж) Летняя спячка	Многие животные степей и пустынь могут переносить недостаток воды и высокую температуру, впадая в состояние летней спячки

Биотические факторы среды

Под биотическими факторами понимают многообразные связи организма с
другими организмами. Такие связи могут быть внутривидовыми и межвидовыми.
Внутривидовые взаимоотношения многообразны и, в конечном счете, направлены на
сохранение популяции. Сюда относятся взаимоотношения между особями различных
полов, конкуренция за жизненные ресурсы, различные формы поведения.

Различают несколько форм межвидовых взаимодействий, они могут быть
безразличными (00), полезными (+) или вредными (-) для партнеров.

Существуют разные классификации типов взаимоотношений

Под симбиозом может пониматься совместная жизнь (от греч. symbiosis —
совместная жизнь), которая для партнеров может быть как полезна, так и вредна.
Чаще под симбиозом понимают взаимовыгодное сожительство организмов, например,
микориза некоторых грибов с корнями растений, симбиоз клубеньковых бактерий с
корнями бобовых растений.

Тип взаимодействия	Виды	Характеристика, примеры
Нейтрализм	00	Совместно обитающие популяции разных видов напрямую не оказывают влияния друг на друга (белка и лось, синицы и мыши в лесу, пчела и гриб подоосиновик)
Симбиоз	++	Взаимовыгодные отношения Симбиоз клубеньковых бактерий с корнями бобовых, микориза грибов с корнями растений)
А)протокооперация	++	Взаимодействие благоприятно для обоих видов, но необязательно (актиния и рак-отшельник)
Б) мутуализм	++	Взаимодействие благоприятно для обоих видов и обязательно (термиты и жгутиковые простейшие, лишайник – симбиоз цианобактерий и грибов)
В)комменсализм (форм много)	+0	*Нахлебничество* Комменсал получает пользу от другого вида, которому это объединение безразлично (рыба прилипала и акула, водоросли, живущие в шерсти ленивца) Квартиранство (синойкия) – особь одного вида использует особь другого вида только как жилище, не причиняя ей никакой пользы и вреда (рыба горчак откладывает икринки в мантийную полость двустворчатых моллюсков) *Сотрапезничество*взаимоотношение, при котором организмы делят друг с другом пищу. Находясь примерно в одних условиях, они потребляют разные пищевые ресурсы. Например, птицы лысухи, ныряя за водорослями, взмучивают ил, в котором много мелких организмов для сазана.
Паразитизм (в некоторых источниках рассматривается как форма симбиоза, понимая под симбиозом только совместную жизнь)	+-	Один организм (паразит), поселяясь на другом организме (хозяине), питается его счет и причиняет вред, ослабляя его (аскарида-человек) В лишайнике гриб паразитирует на водоросли
Аменсализм	0-	Вид 1 подавляет вид 2 сам не испытывая отрицательного воздействия (дерево и трава под ним)
Конкуренция	—	Успех одного, значит неуспех другого Выделяют внутривидовую (сосны за свет) и межвидовую (волки и лисы, конкуренция за пищу)
Хищничество	+-	Наблюдается прямое уничтожение жертвы и использование ее в качестве пищи (акулы, крокодилы, гидры, росянка)
Антибиоз	0-	особи одного вида выделяют особые вещества, оказывающие угнетающее действие на жизнеспособность особей другого вида (антибиотики, фитонциды)

ЕГЭ Назовите не менее 4 способов
совместного проживания растений с растениями или с животными.

Пояснение.

1)
Паразитизм – межвидовые взаимоотношения, при которых один вид (паразит)
использует другой (хозяина) как среду жизни и как источник пищи. И у паразита и
у хозяина возникает ряд приспособлений. Паразит — омела; корни-присоски.

2) При
комменсализме один из партнеров может использовать другого для защиты, как
средство передвижения или только питаться за его счет. Береза создает тень для
подлеска ели; бобовые (например, клевер) и злаки, совместно произрастающие на
почвах, бедных доступными соединениями азота, но богатых соединениями калия и
фосфора.(возможны другие примеры)

3)
Квартиранство. Эпифиты поселяются на поверхности тела других растений. Это
многие лишайники и мхи, растущие на стволах деревьев. Среди высших растений
эпифитов особенно много в тропических лесах. Несмотря на тесную связь между
эпифитами и растениями, на которых они поселяются, какого-либо активного
влияния их друг на друга не обнаружено. (возможны другие примеры)

или,перенос семян и плодов растений животными
– все это примеры различных форм квартиранства (синойкии)

4) Можно
привести многочисленные примеры формирование среды обитания, осуществляемое
посредством (выделения организмами веществ, создают специфический фон,
определяют некоторые свойства среды), прежде всего в лесах, в водных и
почвенных экосистемах.

В чём
может заключаться выгода отношений между водорослью зоохлореллой
и амёбой, в которой часто поселяется эта водоросль?

Пояснение.

1) Амёба
поставляет водоросли азот, необходимый ей для питания, и защищает
водоросль от внешних условий.

2) Водоросль
обеспечивает амёбу углеводами. Амёба прозрачна, и фотосинтез идёт
успешно.

3) Водоросль
выделяет кислород, который используется амёбой для дыхания

Какие
организмы с какими могут в природе вступить в симбиоз: пчела, подберезовик,
актиния, дуб, береза, рак-отшельник, осина, сойка, клевер, подосиновик, липа,
клубеньковые бактерии?

Пояснение.

1) Пчела —
липа,

2)
подберезовик — береза,

3) актиния
— рак-отшельник,

4) осина —
подосиновик,

5) сойка —
дуб,

6) клевер
— клубеньковые бактерии.

Близкородственные
виды часто обитают вместе, хотя принято считать, что между ними существует
наиболее сильная конкуренция. Объясните, почему в этих случаях не происходит полного
вытеснения одним видом другого. Противоречит ли это правилу конкурентного
исключения?

Пояснение.

1)
Вытеснения не происходит по следующим причинам: близкие виды занимают разные
экологические ниши в одном и том же сообществе (разная пища, способ добывания
корма, активность в разное время суток);

2) избыток
ресурса;

3)
ограничивается численность более сильного конкурента третьим видом;

4) условия
среды создают равновесие из-за того, что становятся благоприятными то для
одного, то для другого. Поэтому отсутствие полного вытеснения не противоречит
правилу конкурентного исключения.

Популяция:
структура и регуляциячисленности.Экологическая ниша

Среды жизни. Первые живые организмы появились в воде, и вода является самой первой
средой жизни. Затем стала осваиваться суша, и появились наземные организмы.
Стала осваиваться и воздушная среда, появились организмы, приспособленные к
жизни в наземно-воздушной среде. Образование почвы привело к приспособлению к
жизни в ней, сформировалась еще одна среда обитания для многих живых
организмов. Совместная жизнь организмов привела к тому, что сами организмы
стали средой обитания для многих видов других организмов, одних мы называем
хозяевами, других — сожителями.

Среды жизни – часть природы, которая непосредственно окружает живые организмы и
оказывает прямое или косвенное воздействие на все процессы их
жизнедеятельности.

Среда	Характерные признаки	Приспособления (адаптации) организмов
Водная (гидросфера)	Большая плотность, большая удельная теплоемкость, высокая теплопроводность. Лимитирующие факторы: низкое содержание кислорода и отсутствие света на глубине ниже 100м	Водные организмы называют гидробионтами. А) к недостатку кислорода: относительно низкий уровень процессов жизнедеятельности; непостоянная температура тела; способность впадать в анабиоз Б) К высокой плотности: способность быть во взвешенном состоянии (планктон); активно плавающие с обтекаемой формой тела (нектон); прикрепленные ко дну (бентос)
Наземно-воздушная (атмосфера)	Низкая плотность и теплоемкость, высокая подвижность, малая подъемная сила, низкая сопротивляемость движению. Лимитирующие факторы: низкая влажность и температура	Хорошо развиты опорные системы (скелет у животных, механические ткани у растений); относительно быстрое перемещение животных; внутреннее оплодотворение у животных; приспособления к недостатку влаги, высоким и низким температурам
Почвенная	Образована твердыми частицами, между которыми находятся газы и вода. Лимитирующие факторы: недостаток кислорода и света	Мелкие животные для передввиженияимеют коготки и могут изменять диаметр и изгибы тела, крупные – роющие конечности; компактное тело и слабое зрение; внутреннее оплодотворение
Другой организм	Хозяин паразита	Паразит: наличие специальных органов прикрепления (присоски, крючья); развитие защитных покровов (кутикула) и выделение антиферментов; высокая степень развития половой системы – выделение большого количества яиц; упрощение строения нервной системы и органов чувств; способность к смене хозяев

Чем
отличается наземно-воздушная среда от водной?

Пояснение.

1) В
наземно-воздушной среде больше кислорода,

2) в ней
могут произойти колебания температур в широких пределах,

3) в ней
меньшая плотность и больше освещенность.

Характеристика популяций

Каждый вид существует в форме популяций.

Популяция – это совокупность особей одного вида,
длительно населяющих определенную территорию (ареал), свободно скрещивающихся и
относительно изолированных от других особей того же вида.

Популяция может существовать при определенных значениях абиотических
факторов, и приспособлена к совместной жизни с другими видами, то есть на нее
действуют и биотические факторы среды, таким образом, она занимает в природном
сообществе определенную экологическую нишу. Экологическая ниша
определяется всем комплексом факторов среды, необходимых для существования
популяции, вида. Например, у лесных мышей в лесу — одна экологическая
ниша, у синиц — другая, дождевые черви, живущие в почве леса, занимают третью
экологическую нишу.

Признак	Разновидности	Характеристика, пример
Численность	Малые	Общая численность особей популяции до 5000; действуют элементарные эволюционные факторы
Большие	Общая численность особей популяции свыше 5000. Действует закон Харди-Вайнберга
Динамика численности	Сезонный тип	Обусловлен сменой времен года в умеренных широтах, характерен для относительно мелких организмолв, способных быстро размножаться (бактерии, травы, насекомые, грызуны)
Многолетний тип	Обусловлен периодическими колебаниями факторов среды: наблюдается минимум, подъем и максимум численности (саранча, колорадский жук)
Устойчивый тип	Наблюдается относительное постоянство численности популяций; характерен для крупных животных с большой продолжительностью жизни (китообразные, копытные)
Зависимый от плотности	Обусловлены преимущественно биотическими факторами (хищники, паразиты и пищевые ресурсы)
Независимый от плотности	Обусловлены преимущественно абиотическими факторами, например, в суровую зиму гибнут многие насекомые
Плотность		Это число особей или биомассы на единицу площади или объема; важнейший регулирующий фактор – кормовые ресурсы
Пространственное распределение	Случайное	Встречается редко в однородной среде при невысокой численности (гидры, планарии)
Равномерное	Характерно для видов с жесткой конкуренцией (пауки, птицы, млекопитающие)
Групповое	Встречается чаще всего. Легче защищаться от хищников, добывать корм (семья, стадо, колония, гарем)
Рождаемость		Соотношение числа особей, родившихся в популяции за определенный период и числа особей популяции
Смертность		Соотношение числа особей, погибших в популяции за определенный период, и числа особей популяции
Прирост численности		Разница между рождаемостью и смертностью. Если рождаемость превышает смертность — популяция растущая, если наоборот — популяция становится сокращающейся.
Половая структура		Соотношение мужских и женских особей в популяции
Возрастная структура		Соотношение различных возрастных групп в популяции. Изучается соотношение полов в популяции, соотношение молодых организмов, особей среднего возраста и старых.

Популяция — система саморегулирующаяся, существуют верхние и нижние
пределы плотности, за которые она выходить не может.

1.
Дальнейшее понижение
численности грозит вымиранием,

2.
При повышении численности
выше верхнего предела иссякнет кормовая база, увеличится смертность и
произойдет резкое уменьшение численности.

Факторы, регулирующие численность популяции принято делить на две
большие группы: а) не зависящие от плотности популяции — абиотические и б) зависящие
от плотности популяции — биотические.

Биотические — конкуренция, хищничество, паразитизм обычно зависят от
плотности.При повышенной плотности, при перенаселении, происходит уменьшение
рождаемости, например, у большой синицы в случае плотности одной пары на
гектар в выводке около 14 птенцов, если плотность 18 пар — в выводке не бывает
свыше 8 птенцов. У мышевидных грызунов при перенаселении, из-за стрессов,
происходит гибель эмбрионов, что так же приводит к уменьшению рождаемости.

Рациональное
использование видов

По вине человека происходит сокращение численности популяций многих
видов, происходит и полное исчезновение видов. Одними из первых были уничтожены
такие крупные животные, как мамонты, дикие туры. Тарпан, стеллерова корова,
нелетающий голубь дронт, бескрылая гагарка, странствующий голубь и еще около
200 видов птиц и млекопитающих исчезли с лица Земли к 1900 году. И в настоящее
время численность многих видов животных сокращается, сокращается численность и
многих видов высших растений. Особую тревогу вызывает уничтожение тропических
лесов, площадь которых сократилась на 40%, а тропический лес, «легкие планеты»,
является основным поставщиком кислорода в атмосферу. Исчезновение видов
приводит к обеднению генофонда нашей планеты, а многие исчезнувшие и исчезающие
виды могли бы быть полезными для будущего человечества.

Для сохранения редких и исчезающих видов их заносят в «Красные книги»,
содержащие списки и характеристики видов, которым угрожает исчезновение. Виды,
занесенные в «Красную книгу» взяты под особую охрану. Первая «Красная книга
МСОП» была издана в 1966 году Международным союзом по охране природы и
природных ресурсов. В 1985 и 1988 годах были изданы «Красные книги РСФСР»
(животные, затем растения), изданы «Красные книги» для многих республик и
областей.

Особо охраняемые природные территории (ООПТ)

Название видов ООПТ	Характеристика
Заповедники (2013год 103в РФ)	Территории (акватории), на которых запрещена деятельность человека (кроме научной), и весь природный комплекс сохраняются в естественном состоянии Для сохранения редких видов, обитающих в небольшом количестве на ограниченных территориях
Национальные парки (2016 год 49 в РФ)	Это охраняемые территории с сохранившимися природными комплексами, частично или полностью открытые для посещения. На закрытых территориях находятся охраняемые ландшафты, зоны полного покоя животных, участки с редкими растениями.
Заказники	Это территории (акватории), на которых временно или постоянно сохраняются определенные виды растений, животных, элементы ландшафтов и другие памятники природы. Организуются на период восстановления численности популяции. Землепользование здесь разрешено при условии выполнения установленных правил и норм.
Памятники природы	Это уникальные или эталонные, имеющие ценность в научном, познавательном или эстетическом отношении разнообразные природные объекты (отдельные деревья, рощи, парки, озера, водопады, пещеры)
Природные парки.	Это природоохранные рекреационные учреждения, территории (акватории) которые включают в себя природные комплексы и объекты, имеющие значительную экологическую и эстетическую ценность, и предназначены для использования в природоохранных, просветительских и рекреационных целях.
Дендрологические парки и ботанические сады	Это природоохранные учреждениями, в задачи которых входит создание специальных коллекций растений в целях сохранения разнообразия и обогащения растительного мира, а также осуществление научной, учебной и просветительской деятельности.

Для сохранения редких видов животных их разводят в специальных центрах
размножения (Окский журавлиный питомник, Приокско-Террасный зубровый питомник).
Для поддержания численности промыслово-ценных видов рыб на многочисленных
рыбозаводах разводят мальков ценных пород рыб, которых затем выпускают в реки и
озера.

Проводится контроль за загрязнением промышленными предприятиями
атмосферы, почвы, воды. Различные химические вещества, попадая в воздух, почву
и воду в количестве, большем, чем ПДК (предельно допустимые концентрации),
вызывают отравления и различные заболевания растений, животных и человека.
Ухудшение экологической обстановки напрямую влияет на состояние здоровья людей,
увеличивается число больных, страдающих аллергией, бронхиальной астмой, раком.
Установка пылеулавливающего и газоочистного оборудования, биологическая очистка
промышленных вод в прудах-отстойниках помогают сохранить определенный уровень
чистоты воды и воздуха, но кардинально эту проблему может решить только
внедрение безотходных технологий с замкнутыми циклами воды и воздуха.

Вопросы
ЕГЭ

1.
Почему
существуют редкие и исчезающие виды, если любой организм способен к
беспредельному росту численности?

Пояснение.

1)
Действуют факторы — ограничители, которые не позволяют восстановить их
численность.

2)
Хозяйственная деятельность человека ставит под угрозу существование многих видов.

3)
Изменение среды обитания.

2. В
чем преимущество замкнутых технологий по сравнению с самыми совершенными
очистными сооружениями?

Пояснение.

1) Самые
совершенные очистные сооружения до конца не могут очистить канализационные и
промышленные стоки вод.

2) В
замкнутых технологиях вода, используемая в производстве, не попадает в
окружающую среду,

3) поэтому
не загрязняет ее.

Экосистемы. Характеристика экосистемы

Биоценоз – это сообщество живых организмов разных видов, населяющих биотоп.

Совокупность всех абиотических факторов, определяющих условия
существования биоценоза называют биотопом. Биоценоз и биотоп образуют
биогеоценоз.

Состав биоценоза

Вид	Характеристика
Фитоценоз	Совокупность растений биоценоза
Зооценоз	Совокупность животных биоценоза
Микробоценоз	Совокупность микроорганизмов биоценоза
Микоценоз	Совокупность грибов биоценоза

Пространственная структура биоценоза

Вертикальная
структура

Это ярусность –
вертикальное распределение видов в биоценозе. Основной фактор – освещенность.
В лесах умеренного пояса можно выделить до 6 ярусов:

1 – высокие деревья
(дуб, ель);

2. – деревья
средней величины (рябина, черемуха);

3. – кустарники
(лещина, крушина);

4 – высокие травы
(крапива, сныть);

5 – низкие травы
(осока, копытень);

6 – мхи и лишайники

Горизонтальная
структура

Определяется
неравномерным распределением живых организмов – образованием группировок
(косяки рыб, стаи птиц)

Виды отношений особей популяций биоценоза

Вид	Разновидность	Характеристика
Прямые	Трофические	Трофические отношения складываются между представителями одних видов, питающихся другими видами или их остатками (травоядные животные – трава, хищники – жертвы)
Топические	Топические отношения наблюдаются в случае, когда изменения условий существования одного вида является результатом жизнедеятельности другого (в еловых лесах вытесняются светолюбивые растения)
Форические	Участие одних видов в расселении других (зоохория)
Фабрические	Фабрические отношения наблюдаются в том случае, когда особи одного вида используют для сооружений выделения, мертвые остатки или даже живых особей другого вида (птицы строят гнезда из веток, травы, шерсти; рыбка горчак откладывает свои икринки в мантийную полость моллюсков- комменсализм-квартиранство)
Косвенные		Когда один вид влияет на другой опосредованно. Например, насекомоядные птицы поедают насекомых – опылителей, что уменьшает число плодов, которые служат пищей для животных

Состав и структура биогеоценоза

Биогеоценозо исторически сложившаяся, устойчивая, саморегулирующаяся
система, образованная живыми организмами, приспособленными к совместной жизни
на определенной территории с более или менее однородными условиями
существования. Термин
биогеоценоз в 1942 г. был предложен академиком В.Н.Сукачевым,

Каковы
свойства биогеоценоза?

Пояснение.

1)
Биогеоценоз — открытая, саморегулирующаяся система, обладающая
устойчивостью, способная к обмену веществ и энергии.

2)
Биогеоценоз — часть биосферы. Она состоит из абиотической и биотической
составляющей, характеризуется, продуктивностью, биомассой, плотностью
популяций, его составляющих, разнообразием видов.

3) Живыми
компонентами биогеоценоза являются продуценты, консументы и редуценты,
благодаря которым в нем происходит непрерывный круговорот веществ и превращения
энергии.

Вопросы ЕГЭ

1.
Укажите
основные свойства биогеоценозов и кратко объясните их. Укажите не менее трёх
свойств.

Пояснение.

1)
самовоспроизведение, в основе которого лежит способность организмов к
размножению;

2)
устойчивость, способность выдерживать изменения, вызванные различными
факторами;

3)
саморазвитие, т. е. восстановление, смена сообществ.

Одновременно английским ботаником А.Тенсли был предложен термин экосистема.

Экосисте́ма, или экологи́ческаясисте́ма (от др.-греч. οἶκος —
жилище, местопребывание и σύστημα — система) — биологическая
система (биогеоценоз), состоящая из сообщества живых организмов (биоценоз),
среды их обитания (биотоп), системы связей, осуществляющей обмен веществом и
энергией между ними. Одно из основных понятий экологии.

Под экосистемой он понимал и каплю воды с микроорганизмами, в ней
обитающими, и аквариум, и природный водоем и планету Земля. Многие ученые
ставят знак равенства между понятиями биогеоценоз и экосистема. Но многие не
считают эти термины синонимами, понимая под биогеоценозом конкретное природное
сообщество, а экосистема — понятие более размытое, «безразмерное». То есть
любой биогеоценоз является экосистемой, но не всякая экосистема может считаться
биогеоценозом.

Для существования любого биогеоценоза необходима энергия.

Источником энергии для большинства биогеоценозов является солнечный
свет, энергия которого
используется фототрофными организмами для образования органических молекул.
Некоторые экологические системы существуют в полной темноте (морское дно, куда
не доходит солнечные свет, пещеры). Источником энергии для их существования
будет попадающее в эту экосистему органическое вещество погибших или живых
организмов. Кроме того, некоторые экосистемы существуют за счет хемотрофных
организмов, способных образовывать органическое вещество, используя энергию
окисления неорганических соединений.

Компоненты БГЦ	Характеристика, примеры
Неорганические вещества	Вещества, включающиеся в круговорот: соединения углерода и азота, кислород, вода, минеральные соли
Климатические факторы	Температура, освещение, влажность
Органические вещества	Белки, нуклеиновые кислоты, углеводы, липиды
Продуценты (Образователи)	Автотрофные организмы, синтезирующие органические вещества из неогранических (растения, цианобактерии) Хемотрофные организмы
Консументы (Потребители)	Гетеротрофные организмы, растительно- и плотоядные (преимущественно животные)
Редуценты разрушители	Гетеротрофные организмы, разрушающие остатки мертвых растений и животных (бактерии, грибы)

Основу биоценоза составляют автотрофные организмы — продуценты
(образователи) органического вещества (фототрофные или хемотрофные). Сообщество
растений называют фитоценозом, животных — зооценозом. В процессе
фотосинтеза происходит образование органического вещества, за счет которого
питаются гетеротрофы. Гетеротрофные организмы делятся на две группы: консументы
— потребители и редуценты — разрушители органического вещества.
Консументы 1-го порядка — растительноядные, консументы 2-го порядка —
плотоядные животные. Редуценты потребляют неживое органическое вещество,
разлагая его до углекислого газа и минеральных веществ. Мелкие консументы,
питающиеся неживыми органическими веществами — дождевые черви, жуки-мертвоеды,
навозники и др., относятся к консументам — сапротрофам.

Живые организмы биоценоза связаны в цепи питания. Простой пример
пищевой цепи: растительность — насекомое, питающееся растительностью — хищное
насекомое — насекомоядная птица — хищная птица. Но растительноядное насекомое
питается на нескольких видах растений, хищное насекомое — многими видами
насекомых, насекомоядная и хищная птицы — многими видами животных. Таким образом,
цепи питания образуют пищевые сети, сети питания.

Характеристика цепей питания

Название

Характерные
черты, пример

Цепь выедания
(пастбищная)

начинается с
продуцентов, идет к консументам 1-го, 2-го и заканчивается консументами 3-го
порядка.

Пищевая цепь луга

Травы-бабочка-стрекоза-лягушка-уж

Цепь
разложения (детритная)

начинается от
растительных и животных остатков, экскрементов животных и идет к мелким
животным и микроорганизмам (детритофагам), которые ими питаются.

Характерны для
лесов и дна водных объектов

Листовая
подстилка-дождевой червь-черный дрозд-ястреб

Большая часть энергии, заключенной в пище, выделяется в результате
энергетического обмена и используется для поддержания всех жизненных процессов,
меньшая часть используется для прироста биомассы и часть энергии выводится из
организма вместе с неусвоенной пищей, выделенной в виде экскрементов. Запас
энергии, накопленный зелеными растениями, стремительно иссякает и вся энергия
рассеивается в форме тепла. Поэтому пищевая цепь обычно включает всего 4—5
звеньев.

Уровень	Составляющие	Характеристика и пример
Первый	Автотрофы	Зеленые растения и цианобактерии
Второй	Консументы 1 порядка	Фитофаги – растительноядные организмы
Третий	КонсументыII порядка	Хищники (птицы, пауки, млекопитающие)
Четвертый	КонсументыIII порядка	Паразиты хищников (бактерии, гельминта)
Пятый	Редуценты	Навозные и трупоядные насекомые, грибы, бактерии

Вопросы ЕГЭ

1.Что
служит основой устойчивости экосистем? Укажите не менее трёх причин их
устойчивости.

Пояснение.

1)
Биологическое разнообразие, разнообразие пищевых сетей

2)
Замкнутый (полный круговорот веществ), наличие всех компонентов (продуцентов,
консументов, редуцентов)

3)
Саморегуляция (за счет биотических связей количество всех видов поддерживается
на постоянном уровне)

2.Почему
экосистему смешанного леса считают более устойчивой, чем экосистему елового
леса?

Пояснение.

Элементы
ответа:

1) в смешанном лесу больше видов,
чем в еловом;

2) в смешанном лесу цепи питания
более длинные и

разветвлённые, чем в еловом;

3) в смешанном лесу ярусов больше,
чем в еловом.

3.
В чем
проявляется взаимосвязь продуцентов и редуцентов, входящих в состав любой
экосистемы?

Пояснение.

1)
Продуценты создают органические вещества из неорганических,

2)
редуценты используют органические остатки и минерализуют их.

3)
Продуценты используют минеральные вещества.

4.Какие
факторы влияют на самоочищение водоема?

Пояснение.

1)
Содержание кислорода (чем его больше, тем быстрее разлагается мертвая органика),

2)
скорость течения (чем быстрее течение, тем больше кислорода в воде),

3) наличие
животных, питающихся путем фильтрации воды (двустворчатые моллюски).

4.
В пищевые цепи
природных биогеоценозов включены продуценты, консументы и редуценты. Какую роль
играют организмы этих групп в круговороте веществ и превращении энергии?

Пояснение.

1)
Продуценты — производят органические вещества из неорганических в ходе
фотосинтеза или хемосинтеза. В них заключена энергия, необходимая для
жизнедеятельности остальных организмов. К ним относятся растения, сине-зеленые
бактерии и хемосинтезирующие бактерии.

2)
Консументы — потребляют готовые органические вещества, но не доводят их до
минерализации.

3)
Редуценты — в ходе жизнедеятельности превращают органические остатки до
минеральных и замыкают круговорот веществ. Выделенную при этом энергию они
используют для жизнедеятельности.

Правило экологической пирамиды (Линдемана) или правило
10%:при переходе с одного
трофического уровня на последующий теряется около 90% энергии, т.е. с уровня на уровень переходит около 10%
биомассы, то на пятый уровень (первый уровень – растения) перейдет всего 0,005%
от массы, образованной при фотосинтезе.

1.
ЕГЭ. Зная
правило 10 процентов (правило экологической пирамиды), рассчитайте сколько
понадобится фитопланктона, чтобы вырос один кит весом 150тонн? (пищевая цепь:
фитопланктон—зоопланктон—кит)

Пояснение.

150 000 х
10 х 10= 15 000 000 кг (15 000 тонн)

2.
Почему в
пищевых цепях от организмов первого трофического уровня к организмам второго
уровня переходит только около 10% вещества и запасенной в нём энергии?

Пояснение.

1. Часть
вещества и энергия идет на построение новых клеток, т. е. на прирост.

2.
Вещества и энергия тратится на собственные процессы жизнедеятельности (расходуется
на обеспечение энергетического обмена или на дыхание).

3. Часть
уходит с непереваренными остатками (растительная пища энергетически менее
ценна, так как в ней содержится большое количество целлюлозы и древесины, не
перевариваемых большинством животных),

или как вариант — Часть просто не
усваивается, например нет в организме ферментов, которые переваривали бы все
вещества.

Экологические пирамиды – это схематическое изображение пищевой цепи;
различают пирамиды чисел, пирамиды биомасс и пирамиды энергии; наиболее
наглядными являются пирамиды биомасс

100

1000

10000

1.
ЕГЭ. Если в
лесу на площади 1 га взвесить отдельно все растения, всех животных по
отдельности (насекомых, земноводных, рептилий, птиц , млекопитающих), то
представители какой группы суммарно будут самыми тяжелыми и самыми легкими?

Пояснение.

1) Исходя
из закона пирамиды биомасс,

2) самыми
тяжелыми будут растения,

3) самыми
легкими — хищные позвоночные (т. е. те кто находится на последних звеньях
цепей питания).

2. Почему
в наземной пищевой цепи от звена к звену, как правило, уменьшается биомасса?

Пояснение.

1) Пищевая
цепь включает в себя продуцентов, консументов и редуцентов.

2) В
каждом звене большая часть органического вещества (примерно 90%) расщепляется
до неорганических веществ, и они выделяются в окружающую среду.

3)
Выделенная при этом энергия тратится на жизнедеятельность, превращается в
тепловую энергию и рассеивается в окружающую среду. Таким образом, от звена к
звену уменьшается биомасса. Эта закономерность называется правилом 10% или
правилом экологической пирамиды.

Перевёрнутые пирамиды

Если скорость размножения популяции
жертвы высока, то даже при низкой биомассе такая популяция может быть
достаточным источником пищи для хищников, имеющих более высокую биомассу, но
низкую скорость размножения.
По этой причине пирамиды численности могут быть перевернутыми, т.е. плотность организмов в данный
конкретный момент времени на низком трофическом уровне может быть ниже, чем
плотность организмов на высоком уровне.

Например, на одном дереве может жить и
кормиться множество насекомых (перевернутая пирамида численности).

Перевернутая пирамида биомасс свойственна морским экосистемам,
где первичные продуценты (фитопланктонные водоросли) очень быстро делятся
(имеют большой репродуктивный потенциал и быструю смену поколений). В океане за
год может смениться до 50 поколений фитопланктона.
Потребители фитопланктона гораздо крупнее, но размножаются значительно
медленнее. За то время, пока хищные рыбы (а тем более моржи и киты) накопят
свою биомассу, сменится множество поколений фитопланктона, суммарная биомасса
которых намного больше.

Пирамидами биомасс не учитывается продолжительность
существования поколений особей на разных трофических уровнях и скорость образования
и выедания биомассы.

Вот почему универсальным способом выражения трофической структуры экосистем
являются пирамиды скоростей образования живого вещества, т.е. продуктивности.
Их обычно называют пирамидами энергий, имея в виду энергетическое выражение продукции.

У
продуцентов (первый уровень) прирост биомассы 50% (50% будет израсходовано при
дыхании), прирост биомассы второго уровня составит – 5%, третьего 0,5%,
четвертого уровня — 0,05%, пятого — 0,005%.

В любом биогеоценозе происходит круговорот
веществ и осуществляется однонаправленный поток энергии. Продуценты извлекают из атмосферы углекислый газ, из почвы — воду и
минеральные соли, и, используя энергию солнечного света, образуют органическое
вещество. В дубраве, например, около 1% солнечной энергии преобразуется в
химические связи образованного органического вещества. Затем химические
элементы, входящие в состав органических молекул, движутся по цепям питания.

В конце концов, при окислении органических
веществ углекислый газ возвращается в атмосферу, непереваренные остатки пищи и
погибшие организмы разлагаются с помощью редуцентов, которые завершают
круговорот химических элементов (

Для любого биогеоценоза характернасаморегуляция.
Численность популяций любого вида в биогеоценозе подвергается изменениям, но
эти изменения обычно закономерны и связаны или с сезонными изменениями
абиотических факторов, или вызываются биотическими факторами.

ü
Если численность
какого-либо вида начинает возрастать, то возрастает численность хищников и
паразитов, питающихся за его счет, а снижение численности приведет к снижению
численности популяций тех видов, для которых он является основным пищевым
ресурсом.

Таким образом,
численность популяций каждого вида за счет саморегуляции поддерживается на
оптимальном для данных условий уровне. Причем, чем больше видов входит в состав
биогеоценоза, тем сложнее сети питания, тем он устойчивее. Выпадение
одного звена в такой экосистеме обычно не приводит к её гибели.

Увеличение численности популяции

(увеличение интенсивности размножения,

снижение смертности

Увеличение Уменьшение

кормовых ресурсов кормовых
ресурсов

Снижение численности популяции

(снижение интенсивности размножения,

увеличение смертности

1.
ЕГЭ. Укажите не менее четырех возможных последствий, если в
экосистеме луга снизится численность насекомых-опылителей.

Пояснение.

1)
сокращению численности насекомоопыляемых растений, изменению видового состава
растений (или, биоразнообразие растений тоже может снизиться, так как эти
насекомые способствуют перекрёстному опылению, а это источник комбинативной
изменчивости и численного разнообразия);

2)
сокращению численности и изменению видового состава растительноядных животных;

3) сокращению численности
насекомоядных животных (или, некоторые обитатели луга, которые питаются
этими насекомыми, например, насекомоядные птицы, их численность снижается, так
как у них уменьшается кормовая база в лице насекомых-опылителей);

4) Снижается биоразнообразие
насекомых, изменяется цепи питания и сети питания. Биоразнообразие — важнейший
критерий устойчивости экосистемы. (или, личинки насекомых-опылителей занимают
особое звено в цепи питания, их снижение неблагоприятного воздействует на
равновесие в цепи питания (снижается численность поедателей этих личинок).

Вопросы

1.
Егэ. Почему
численность промысловых растительноядных рыб может резко сократиться при
уничтожении в водоеме хищных рыб?

Пояснение.

1)
Уничтожение хищников приведет сначала к увеличению численности растительноядных
рыб.

2) Из-за
этого между ними усиливается конкуренция.

3) Быстро
распространяются заболевания, что приводит к сокращению их численности.

2. Какие
изменения биотических факторов могут привести к увеличению численности
популяции слизня, обитающего в лесу?

Пояснение.

1)
Увеличение численности растений;

2)
сокращение численности хищников — жаб, ежей;

3)
сокращение численности болезнетворных микроорганизмов, паразитов.

3.Почему вредители обитают больше
на старых, больных деревьях сосны?

Пояснение.

1) На
молодых деревьях выделяется много смолы,

2) в
составе смолы есть скипидар, отпугивающий вредителей.

3) Старые
деревья являются более удобным убежищем.

4.Какие факторы способствуют
регуляции численности волков в экосистеме?

Пояснение.

1)
Антропогенные факторы: отстрел, в том числе браконьерство; уничтожение лесов.

2)
Биотический фактор: недостаток травоядных (пищи), болезнетворные организмы, внутривидовая
и межвидовая конкуренция.

Примечание.

3)
Абиотический фактор: глубина снежного покрова зимой.

5.
Что служит
основой формирования разнообразных сетей питания в экосистемах?

Пояснение.

1) Сеть
питания образуется из многообразия взаимосвязанных цепей питания,

2) в
основе ее разнообразия лежит разнообразие видов,

3) наличие
среди них продуцентов, консументов, редуцентов и разнообразие их пищи (широкая
пищевая специализация).

6. Клевер
произрастает на лугу, опыляется шмелями. Какие биотические факторы могут
привести к сокращению численности популяции клевера?

Пояснение.

1)
Биотические факторы — факторы живой природы уменьшение численности шмелей;

2)
увеличение численности растительноядных животных;

3)
размножение растений — конкурентов (злаков и др. ).

7. Объясните,
как осуществляется регуляция численности насекомых, насекомоядных и хищных
птиц в экосистеме смешанного леса, если численность насекомых возрастает.

Пояснение.

1) при увеличении
численности насекомых увеличивается численность насекомоядных птиц

2)
увеличение численности насекомоядных птиц приводит к увеличению численности
хищных птиц

3)
увеличение численности хищных птиц приводит к сокращению численности
насекомоядных птиц и возрастанию численности насекомых.

Продуктивность и смена БГЦ – это биомасса,
производимая БГЦ на единицу площади в единицу времени

Вид	Характеристика
Первичная	Это биомасса, синтезируемая растениями в единицу времени
Первичная валовая	Это суммарная химическая энергия фото- и хемосинтеза
Чистая первичная	Это прирост биомассы растений в единицу времени
Вторичная	Прирост за единицу времени биомассы консументов

За единицу времени растения в процессе фотосинтеза создают определенную
биомассу. Это валовая первичная продукция (ВПП). Около 50% этой биомассы
расходуется самими растениями в процессах дыхания, 50% сохраняется в виде
прироста биомассы. Эта часть и составляет чистую первичную продукцию
(ЧПП) экосистемы. Прирост за единицу времени биомассы консументов составляет вторичную
продукцию экосистемы.

Биологическая продуктивность экосистемы — производительность экосистемы, измеряемая
за единицу времени на единицу площади. Самая высокая продуктивность у
коралловых рифов, тропических лесов, заболоченных местностей. Самая низкая
продуктивность в тундре, горных степях, большей части морских экосистем.

Введение в экосистему нового вида может привести к серьезным
ее изменениям, особенно если
у иммигранта не будет естественных врагов. Например, кролики, которые были
завезены в Австралию, так размножились, что лишили корма овец и принесли
фермерским хозяйствам огромные убытки. Отсутствие естественных врагов у
колорадского жука снижает урожаи картофеля в Евразии. Массовое размножение
завезенной из Америки в качестве живой изгороди опунции в Австралии резко
повлияло на качество пастбищ, недаром австралийцы установили памятник
кактусовой моли, с помощью гусениц которой удалось избавиться от нежелательного
иммигранта.

Смена
биогеоценозов. Искусственные биогеоценозы

Смена БГЦ (сукцессия) – это направленная и непрерывная
последовательность появления и исчезновения популяций разных видов в данном
биотопе. Устойчивость БГЦ определяется полнотой круговорота

Несмотря на то, что биогеоценозы являются устойчивыми и
саморегулирующимися системами, происходит постепенная смена менее устойчивых
биогеоценозов на более устойчивые. Такую закономерную смену биогеоценозов
называютсукцессией. Например, после пожара или вырубки
елового леса происходит его самовосстановление через ряд менее устойчивых
экосистем: сначала развивается сообщество светолюбивых травянистых растений,
затем подрастают светолюбивые древесные породы, под их защитой появляются
всходы ели и примерно через сто лет ели вытесняют светолюбивые породы деревьев.
В результате сукцессий формируются климаксныерастительные
сообщества, сообщества растений, наиболее приспособленных для
совместного произрастания в конкретных климатических зонах. С севера на юг
формируются фитоценозы тундры, затем тайги с преобладанием хвойных пород, далее
— смешанные и широколиственные леса; в условиях недостатка влаги доминируют
степные сообщества растений; в наиболее благоприятных климатических зонах
образуются субтропические и тропические растительные сообщества.

Сукцессия
— это закономерный и направленный процесс, поэтому общие изменения,
происходящие на той или иной ее стадии, свойственны любому сообществу и не
зависят от его видового состава или географического местоположения. В качестве
главных можно назвать следующие четыре типа сукцессионных изменений.

1.
Виды растений и животных в процессе сукцессии непрерывно сменяются. Изменение
видового состава часто определяется соперничеством разных видов за одни и те же
пищевые или иные ресурсы; ведь происходящие в ходе сукцессии изменения
экосистемы создают благоприятные условия для колонизации сообщества новыми
видами.

2.
По этой причине сукцессионные изменения всегда сопровождаются повышением видового
богатства, т. е. разнообразия организмов.

3.
Происходит увеличение биомассы органического вещества. Биомасса увеличивается
по мере увеличения видового многообразия. Вспомните, каким плотным ковром травы
покрывают лесные поляны, каким густым бывает старый лес, как много там видов
растений, как тесно они уживаются.

4.
Происходит снижение скорости прироста биомассы сообщества (продукции
сообщества) и в увеличении количества энергии, требуемой для поддержания его
жизни. Это наиболее важное явление сукцессии. На ранних стадиях первичной
сукцессии скорость прироста биомассы растениями высока, но на последующих
стадиях она падает.

Первичная сукцессия

Вторичная сукцессия

Сукцессия, которая
начинается на лишенном жизни месте

Она более длительная, т.к. почва формируется долго
1см – 100 лет.

относится к сообществам, которые развиваются на
месте уже существовавшего ранее сформированного сообщества, по каким-то
причинам (пожар) была уничтожена и затем постепенно восстановилась
естественным путем. Сравнительно быстро, т.к. сохраняется почва.

(например, на вновь образовавшейся песчаной дюне,
застывших потоках лавы, скальные породы)

На месте пожара, засухи, вытаптывания, заброшенное
поле)

Вопросы:

1.
В результате
лесного пожара выгорела часть елового леса. Объясните, как будет происходить
его самовосстановление.

Пояснение.

1) Первыми
развиваются травянистые светолюбивые растения.

2) Потом
появляются всходы березы, осины, сосны, семена которых попали с помощью ветра,
образуется мелколиственный лес.

3) Под
пологом светолюбивых деревьев развиваются теневыносливые ели, которые
впоследствии полностью вытесняют другие виды деревьев.

2.
В результате
вулканической деятельности в океане образовался остров. Объясните
последовательность формирования экосистемы на недавно образовавшемся участке
суши.

Пояснение.

1) Первыми
поселяются микроорганизмы и лишайники, которые обеспечивают образование почвы;

2) на
почве поселяются растения, споры или семена которых заносятся ветром или водой;

3) по мере
развития растительности в экосистеме появляются животные, в первую очередь
членистоногие и птицы.

3. Каковы
причины смены биогеоценозов?

Пояснение.

1)
Изменение организмами среды обитания,

2) деятельность
человека.

3)
Природные катаклизмы.

4.Укажите не менее трёх характерных
особенностей, отличающих пионерные экосистемы от климаксных (устойчивых).

Пояснение.

1)
Небольшое количество видов.

2)
Неразветвлённые пищевые цепи и малое их количество.

3)
Преобладание видов с R-стратегией ИЛИ Преобладание видов с высоким
репродуктивным потенциалом и косвенной заботой о потомстве

5. Почему
широколиственный лес считают более устойчивой экосистемой, чем разнотравный
луг? Приведите не менее трёх доказательств.

Пояснение.

Элементы
ответа:

1) в
широколиственном лесу большее разнообразие видов, чем на лугу;

2)
многоярусность и большое разнообразие экологических ниш;

3)
разветвлённые сети питания обеспечивают более полный круговорот веществ

6. Объясните,
каковы причины устойчивости дубравы. Назовите не менее трёх причин.

Пояснение.

Элементы
ответа:

1) видовое
разнообразие: биоценоз дубравы составляет более сотни видов растений и
несколько тысяч видов животных; образование ярусов леса;

2) высокая
биологическая продуктивность дубравы;

3)
разветвлённые цепи и сети питания: богатство и разнообразие растений является
причиной развития многочисленных потребителей из мира животных
(растительноядные, плотоядные). Все виды служат источником питания и средой
обитания для многочисленных паразитических организмов (наружных и внутренних).
Выпадение какого-то одного вида животного существенно не нарушает всю систему;

4)
замкнутый круговорот веществ: высокая продуктивность растений приводит к
образованию листовогоопада. С опадом в почву возвращается большая часть
потреблённых растениями минеральных веществ и азота.

Агроценозы

Искусственные биогеоценозы появились в результате хозяйственной
деятельности человека. Сады, парки, посевы сельскохозяйственных растений
называются агроценозами. Источником энергии для их существования
является не только солнечный свет, но энергия вносимых органических удобрений,
энергия трудовой деятельности человека, энергия сжигаемого горючего.

Существенным отличием агроценозов является то, что в агроценозахослаблено
действие естественного отбора, направляющим фактором является искусственный
отбор, отбор в пользу наиболее продуктивных сортов растений.

Биоценоз отличается меньшим разнообразием видов, часто возделывается
одна культура растений (монокультура) — пшеница, рожь, кукуруза. Саморегуляция,
обеспечивающая устойчивость естественных биогеоценозов, в агроценозах
проявляется очень слабо, так как видовое разнообразие консументов невелико,
хищников и паразитов недостаточно для ограничения роста численности
растительноядных животных. Поэтому человеку приходится самому регулировать
численность многих консументов в агроценозе.

Круговорот веществ в искусственных биогеоценозах
неполный, большая часть
произведенного органического вещества забирается человеком. В результате
происходит обеднение почвы, для того, чтобы восстановить ее плодородие,
необходимо вносить удобрения.

Для получения необходимых продуктов питания созданы высокопродуктивные
сорта растений, но они требуют высокой культуры земледелия. Без вмешательства
человека агроценозы зерновых и овощных культур существуют не более года,
плодовых культур — 20 — 30 лет. Необходима правильная и своевременная обработки
почвы — весенняя и осенняя вспашка, рыхление, дополнительный полив. Внесение
удобрений должно быть дробным — в разные периоды вегетации растению требуются
различные удобрения, вносить которые нужно строго по норме. Севооборот,
использование лучших предшественников помогают в борьбе с сорняками и
вредителями. Использование бобовых растений приводит к обогащению почвы азотом.
Кроме того, создаются новые сорта, устойчивые к заболеваниям и приспособленные
к различным климатическим зонам. Ведется большая работа по созданию новых
препаратов для борьбы с насекомыми-вредителями (инсектициды), с
грибами-паразитами (фунгициды), с сорняками (гербициды).

Агроценоз

Биогеоценоз

1.
Искусственный отбор

2.
Источник энергии —
Солнце и энергия, которую вносит человек (удобрения)

3.
Регулируется человеком

4.
Часть питательных
веществ выносится урожаем и поэтому человек постоянно вносит в почву
удобрения

5.
Пищевые цепи короткие

6.
Органические вещества
удаляются человеком

7.
Внутри агроценоза
факторы среды действуют ослаблено

8.
Видовой состав
малочисленный

9.
Преобразование почвы
осуществляется человеком

1.
Естественный отбор

2.
Источник энергии –
солнце

3.
Саморегулирующаяся
экосистема

4.
Все элементы
потребленные растениями, со временем возвращаются в почву

5.
Видовой состав
разнообразный

6.
Пищевые цепи длинные

7.
Численность видов
сбалансирована

8.
Преобразование почвы
осуществляется естественным путем

9.
Органические вещества
остаются внутри системы

Вопросы:

1.
Чем
определяется устойчивость естественных экосистем?

Пояснение.

1)
Количеством видов,

2)
количеством звеньев в пищевых цепях и их сложным переплетением,

3)
саморегуляцией и самовозобновлением.

2. Почему
видовой состав кукурузного поля значительно беднее, чем леса?

Пояснение.

1) В агроэкосистеме
(кукурузное поле) небольшое биоразнообразие, т.к. продуцент представлен
монокультурой и ограниченным числом сорных растений.

2)
Несбалансированный круговорот веществ.

3)
Непродолжительные сроки существования .

3. Почему
в агроэкосистеме короткие цепи питания?

Пояснение.

1) В
агроэкосистеменебольшое биоразнообразие (чаще всего продуцент представлен
монокультурой).

2)
Несбалансированный круговорот веществ (или, изымается человеком продукция,
истощается почва).

3)
Непродолжительные сроки существования.

Биосфера и ее
границы

В.И.Вернадский.

(1863
—1945)

Термин «биосфера» (от
греч. bios — жизнь, sphaira — пленка) был предложен австралийским ученым
Э.Зюссом (1831 — 1914), который понимал под биосферой совокупность живых
организмов Земли. Учение о биосфере разработано российским ученым, академиком
В.И.Вернадским (1863 — 1945). В.И.Вернадский распространил понятие биосферы не
только на живые организмы, но и на геологические оболочки, заселенные ими.

В 1926 году вышла его книга
«Биосфера», в которой он показал, что деятельность живых организмов
изменяет геологические оболочки Земли и создает биосферу. Биосфера — открытая
система, источником энергии для ее существования является солнечный свет.
Используя эту энергию, живые организмы извлекают из неживой природы различные
химические элементы и вовлекают их в круговорот веществ.

В.И.Вернадский, подчеркивая роль живого вещества, писал: «Жизнь
захватывает значительную часть атомов, составляющих материю земной поверхности.
Под ее влиянием эти атомы находятся в непрерывном интенсивном движении. Из них
все время создаются миллионы разнообразнейших соединений. И этот процесс длится
без перерыва десятки миллионов лет. На земной поверхности нет химической силы,
более постоянно действующей, а потому более могущественной по своим конечным
последствиям, чем живые организмы, взятые в целом«.

Энергия солнечного света в процессе фотосинтеза преобразуется в энергию
химических связей образованного органического вещества растений, которое во
время дыхания частично используется самими растениями. Другая часть
образованной органики является строительным материалом и источником энергии для
многочисленных гетеротрофов. При разрушении неживой органики остатки энергии
теряются в виде теплового излучения. Таким образом, для существования
биосферы необходим постоянный приток энергии солнечного света, который
обеспечивает все жизненные функции биосферы и в конечном итоге рассеивается в
виде тепла.

Биосфера представляет собой сложную систему, включающую компоненты
неживой и живой природы. К неживой природе относятся верхняя часть литосферы,
гидросфера, нижняя часть атмосферы. Эти геологические оболочки связаны
круговоротом веществ и потоками энергии, которые протекают в различных
биогеоценозах. Биогеоценоз является элементарной структурной единицей
биосферы, а сама биосфера представляет собой глобальную экологическую систему —
экосферу.

Все вещества биосферы подразделяются на четыре группы:

живое вещество	совокупность живых организмов Земли	Живые организмы
косное вещество	вещество неживой природы	песок, глина, гранит, базальт);
биокосное вещество	результат взаимодействия живых организмов с неживой природой	вода, почва, ил, некоторые молодые глины
биогенное вещество	вещества, создаваемые в результате жизнедеятельности организмов	осадочные породы, каменный уголь, нефть, известняки, торф, газы атмосферы, кислород, углекислый газ, азот

В неживой природе биосферы (косное вещество биосферы) В.И.Вернадский
различал три геологические оболочки: литосферу, тропосферу и гидросферу,
которые в результате воздействия живых организмов стали биокосным веществом.

Геосферы	Составляющие	Границы, характеристика, ограничения жизни	Биомасса
Литосфера	Осадочные породы, гранит базальт	Жизнь сконценрирована на поверхности (8-10м), бактерии на глубине до 2-4 км); ограничения жизни: высокая температура и давление, отсутствие света, снижение содержания кислорода и повышения углекислого газа	Биомасса различных участков поверхности Земли зависит от климатических условий — температуры, количества выпадаемых осадков. Суровые климатические условия тундры — низкие температуры, вечная мерзлота, короткое холодное лето сформировали своеобразные растительные сообщества с небольшой биомассой. Растительность тундры представлена лишайниками, мхами, стелющимися карликовыми формами деревьев, травянистой растительностью, выдерживающей такие экстремальные условия. Биомасса тайги, затем смешанных и широколиственных лесов постепенно увеличивается. Зона степей сменяется субтропической и тропической растительностью, где условия для жизни наиболее благоприятны, биомасса максимальна. В верхнем слое почвы наиболее благоприятный водный, температурный, газовый режим для жизнедеятельности. Растительный покров обеспечивает органическим веществом всех обитателей почвы — животных (позвоночных и беспозвоночных), грибы и огромное количество бактерий. Бактерии и грибы — редуценты, они играют значительную роль в круговороте веществ биосферы, минерализуя органические вещества. «Великие могильщики природы» — так назвал бактерии Л.Пастер.
Гидросфера	Вода	Жизнь сконцентрирована на поверхности воды и в прибрежных районах, встречается на всей глубине (свыше 11 км). Ограничения жизни: высокое давление, отсутствие света, снижение содержания кислорода и повышение углекислого газа	Поэтому гидросфера заселена по всей толщине, живые организмы представлены бентосом, планктоном и нектоном. Бентосные организмы (от греч. benthos — глубина) ведут придонный образ жизни, живут на грунте и в грунте. Фитобентос образован различными растениями — зелеными, бурыми, красными водорослями, которые произрастают на различных глубинах: на небольшой глубине зеленые, затем бурые, глубже — красные водоросли которые встречаются на глубине до 200 м. Зообентос представлен животными — моллюсками, червями, членистоногими и др. Многие приспособились к жизни даже на глубине более 11 км. Планктонные организмы (от греч. planktos — блуждающий) — обитатели толщи воды, они не способны самостоятельно передвигаться на большие расстояния, представлены фитопланктоном и зоопланктоном. К фитопланктону относятся одноклеточные водоросли, цианобактерии, которые находятся в морских водоемах до глубины 100 м и являются основным продуцентом органических веществ — у них необычайно высокая скорость размножения. Зоопланктон — это морские простейшие, кишечнополостные, мелкие ракообразные. Для этих организмов характерны вертикальные суточные миграции, они являются основной пищевой базой для крупных животных — рыб, усатых китов. Нектонные организмы (от греч. nektos — плавающий) — обитатели водной среды, способные активно передвигаться в толще воды, преодолевая большие расстояния. Это рыбы, кальмары, китообразные, ластоногие и другие животные.
Атмосфера	Тропосфера (8-21 км) стратосфера до 1000 км, внизу ее – озоновый слой.В атмосфере, на высоте 15-35 км свободный кислород (О2) превращается в озон (О3), который отражает жесткий ультрафиолет (свет с длиной волны менее 290 нм), вызывающий мутации в клетках живых организмов.	Жизнь сконцентрирована в нижней части тропосферы, вверху лишь бактерии и споры. Ограничения жизни: интенсивное излучение, низкая температура, дефицит кислорода и воды

Круговорот веществ и поток энергии в биосфере

Вещества	Круговорот
Вода	Запасы воды сосредоточены в океанах, морях, реках, озерах, ледниках. С их поверхности она испаряется, переносится воздушными течениями, выпадает на поверхность суши в виде осадков и возвращается в реки, моря и океаны. Растения извлекают воду из почвы и испаряют ее в атмосферу. Часть воды в процессе фотосинтеза расщепляется на водород и кислород. Водород используется для синтеза органических соединений, а кислород выделяется в атмосферу. При окислении органических соединений вновь образуется вода. Вода полностью разлагается и восстанавливается в биотическом круговороте за 2 млн лет
Углерод	Его круговорот начинается с фиксации атмосферного диоксида углерода зелеными растениями в процессе фотосинтеза. Углеводы используются растениями и животными для получения энергии, при этом образуется диоксид углерода, который возвращается в атмосферу. Мертвые растения и животные разлагаются, углерод из тканей окисляется до диоксида углерода и также возвращается в атмосферу. Диоксид углерода атмосферы проходит через организмы за 300 лет
Азот	Основные запасы азота сосредоточены в атмосфере. Растения могут использовать азот только в виде химических соединений. Связывание атмосферного азота производят азотфиксирующие бактерии, клубеньковые бактерии и цианобактерии. Часть азота фиксируется из атмосферы в виде оксидов во время грозовых разрядов. После гибели микроорганизмов соединения азота используются продуцентами, затем консументами. Связанный азот усваивается зелеными растениями, идет на построение белков и других соединений, которые поступают в организмы животных и человека. В процессе жизнедеятельности белковые молекулы расщепляются до аммиака, мочевой кислоты, мочевины и др., поступающих в окружающую среду. При гниении погибших организмов также образуется аммиак. Аммиак превращается бактериями либо в усвояемые растениями формы, либо а свободный азот, поступающий в атмосферу. При разложении органических веществ *аммонифицирующие бактерии* образуют аммиак (NH₃). *Нитрифицирующие бактерии* окисляют аммиак до нитритов и нитратов. Растения способны усваивать нитраты, используя азот для синтеза белков. Возвращают азот в атмосферу денитрифицирующие бактерии, которые в процессе гниения остатков растений и животных превращают нитраты в свободный азот.
Кислород	Свободный кислород атмосферы имеет биогенное происхождение. Пополнение его содержания происходит благодаря разложению воды при фотосинтезе. Кислород при дыхании используется для окисления органических соединений. Одним из конечных продуктов окисления является диоксид углерода, поступающий в атмосферу. Диоксид углерода восстанавливается в процессе фотосинтеза до углеводов
Поток энергии	В процессе фотосинтеза солнечная энергия превращается в химическую. Часть ее выделяется при разрушении органических веществ в процессе дыхания, брожения, гниения. Растения и животные расходуют энергию на процессы жизнедеятельности, которая восполняется за счет световой энергии Солнца

ЕГЭ.
Почему сильное «цветение» воды часто приводит к замору рыбы и гибели других
обитателей водоема?

Пояснение.

1) После
быстрого размножения растения отмирают, и при гниении используется кислород
водоема.

2) Это
приводит к кислородному голоданию и гибели его обитателей.

3)
Некоторые сине-зеленые водоросли выделяют ядовитые вещества при бескислородном
разложении органических веществ: выделяются метан, аммиак, сероводород, которые
губительны для всех обитателей.

Какие
процессы обеспечивают постоянство газового состава атмосферы (кислорода,
углекислого газа, азота)? Приведите не менее трёх процессов и поясните их.

Пояснение.

Элементы
ответа:

1) при
фотосинтезе регулируется концентрация кислорода и углекислого газа: выделяется
кислород и поглощается углекислый газ;

2) при
дыхании и брожении регулируется концентрация кислорода и углекислого газа:
поглощается кислород и выделяется углекислый газ;

3) в
результате азото-фиксации бактериями поглощается молекулярный азот из
атмосферы, при денитрификации азот выделяется

Живое вещество и его функции

Биомасса биосферы. Биомасса биосферы составляет примерно 0,01% от массы
земной коры, причем около 99% процентов биомассы приходится на долю растений,
на долю консументов и редуцентов — около 1%. На континентах преобладают
растения (99,2%), в океане — животные (93,7%)

Биомасса суши гораздо больше биомассы мирового океана, она составляет
почти 99,9%. Это объясняется большей массой продуцентов на поверхности Земли,
где использование солнечной энергии для фотосинтеза достигает 0,1%, а в океане
— только 0,04%.

Биогенная миграция. В биосфере совершается постоянный круговорот активных
элементов с помощью живых организмов, биогенная миграция. Различают биогенную
миграцию первого рода, которая совершается микроорганизмами,

Миграция второго рода осуществляется многоклеточными организмами.
Миграция первого рода превышает миграцию второго рода, т.к у микроорганизмов
очень высокая интенсивность жизнедеятельности и скорость размножения.

Добыча и транспорт полезных ископаемых, газа, нефти, сжигание топлива –
это биогенная миграция третьего рода, осуществляемая человеком.

Функции живого вещества. Различают пять основных функций живого вещества:

Функция	Характеристика, примеры
1. Энергетическая	Усвоение живым веществом (преимущественно растениями) солнечной энергии и передача ее по трофическим цепям
2. Газовая	Поддержание постоянства газового состава атмосферы (поглощение СО₂ и выделение О₂ при фотосинтезе; поглощение О₂ и выделение СО₂ при дыхании) ü Фотосинтез, дыхание, деятельность азотфиксирующих и денитрифицирующих бактерий создали атмосферу Земли, содержащую 21% кислорода, 0,03% углекислого газа, около 80% азота. Метан, сероводород — эти газы также биогенного происхождения.
3. Концентрационная	Способность живых организмов поглощать и накапливать биогенные химические элементы: углерод, азот, кислород, водород, фосфор, серу, калий, натрий, йод, железо и др.
4. Окислительно-восстановительная	Функция связана с химическими превращениями веществ. Эти реакции лежат в основе метаболизма, в основе реакций пластического и энергетического обменов. Пример восстановление диоксида углерода до углеводов в процессе фотосинтеза и окисление их до диоксида углерода при дыхании
5. Деструкционная	Заключается в минерализации отмерших организмов и возвращении химических элементов в биогеохимический круговорот. Результатом является образование биогенного и биокосного веществ биосферы
6. Средообразующая	Преобразование физико-химических параметров среды – заболачивание почвы после поселения сфагнума

Человек и биосфера

Причины
загрязнения биосферы

Геосферы	Источники загрязнения
Атмосфера	Транспорт и промышленные предприятия (оксид и диоксид углерода, сернистый газ, оксиды азота, фреоны)
Гидросфера	Сброс неочищенных вод промышленными предприятиями, смыв минеральных удобрений и ядохимикатов; нефтепродукты и синтетические моющие средства
Литосфера	Ненормированное применение минеральных удобрений и ядохимикатов, отходы производства (пустые породы) и бытовой мусор.

Виды загрязнений биосферы и их предупреждение

Вид	Характеристика, примеры
Физическое	Тепловое, шумовое, радиоактивное (авария на ЧАЭС), электромагнитное
Химическое	Соли тяжелых металлов, инсектициды и пестициды, нефтепродукты, пластмассы
Биологическое	Привнесение человеком в экосистемы, нехарактерных для них живых организмов; особенно опасно загрязнение среды возбудителями инфекций ( чума, холера, дизентерия, СПИД). В связи с развитием генной инженерии не исключено попадание во внешнюю среду генетически измененных микроорганизмов, растений и животных

Нефть
нерастворима в воде и слаботоксична. Почему же загрязнение вод нефтепродуктами
считается одним из самых опасных?

Пояснение.

1) Тонкая
нефтяная пленка препятствует газообмену между водой и атмосферой,

2) из-за
кислородного голодания страдают все обитатели водоема, особенно обитающие на
поверхности

(или, вызывает гибель планктона, и других
организмов, обитающих в толще воды;

или, перестаёт размножаться планктон –
основной продукт питания морских обитателей;

3)
Покрывая перья водоплавающих птиц, она препятствует полету, птицы погибают.

оседая на дно водоёма приводит к гибели
бентосных организмов

Сплав
деревьев по рекам экономически очень выгоден (не надо строить дороги, тратить
топливо на транспортировку). Объясните, почему экологи против такой
транспортировки, особенно, если деревья не связаны в плоты, а сплавляются
поодиночке?

Пояснение.

1) При
такой транспортировке часть деревьев тонет, загромождает берега, оседает на
излучинах рек, на дно реки попадает большое количество коры и частей бревен.

2)
Затонувшие деревья гниют с потреблением большого количества кислорода и
выделением разных ядовитых веществ.

3) Это
приводит к массовой гибели рыб и других обитателей (особенно в летнее время).

Почему в
нижних слоях атмосферы в настоящее время сокращается концентрация кислорода

Пояснение.

1) Это происходит
потому, что сокращается площадь растительного покрова Земли из-за вырубки
лесов,

2)
происходит гибель фитопланктона Мирового океана вследствие его загрязнения,

3)
увеличивается потребление кислорода при сгорании топлива (автотранспорта,
промышленности и др. ).

Природоохранные мероприятия

1	Мониторинг – проведение постоянного длительного наблюдения за состоянием параметров окружающей среды, степенью их ухудшения, источниками загрязнения. Биологический мониторинг позволяет оценивать состояние среды путем наблюдения за видами-индикаторами
2	Создание охранных территорий (заповедников, заказников, национальных парков)
3	Разработка методов разведения редких и исчезающих видов животных и растений
4	Принятие законов, регулирующих природоохранные мероприятия
5	Научно-просветительская деятельность

ЕГЭ. Какие
преимущества и недостатки имеют альтернативные источники энергии —
солнечная, ветровая, энергия приливов и отливов, электрическая?

Пояснение.

1)
Преимущества: они бесплатные, нескончаемые, не наносят вреда окружающей
природе.

2)
Недостатки: не могут удовлетворить все энергетические потребности,

3) не на
всех территориях их можно использовать, так как зависят от климата и местности.

Почему
сбор металлолома и макулатуры считается важным природоохранным мероприятием?

Пояснение.

1)
Вторичное использование сырья уменьшает изъятие его из природы,

2) в
результате снижается отрицательное влияние на природу, связанное с добычей
сырья, экономится само сырье, энергия, человеческий труд,

3)
уменьшается загрязнение окружающей среды отходами.

Почему
необходимо поддерживать биоразнообразие для сохранения биосферы?

Пояснение.

1)
Биоразнообразие — это основа разнообразных цепей и сетей питания в
экосистемах биосферы.

2) Разнообразие
цепей и сетей питания — это основа сбалансированного круговорота веществ,
сохранения целостности биосферы.

3)
Сбалансированный круговорот веществ является основой устойчивости,
саморегуляции и сохранения биосферы.

Международная Красная книга

Нулевая	Виды, скорее всего исчезнувшие, не обнаруженные в течение ряда лет, но, возможно, уцелевшие в некоторых недоступных местах или в неволе (культуре)
Первая	Виды, находящиеся под угрозой исчезновения, которым грозит непосредственная опасность вымирания; дальнейшее существование их невозможно без осуществления специальных мер охраны
Вторая	Редкие виды, не находящиеся под непосредственной угрозой исчезновения, но встречающиеся в таком небольшом количестве, что могут быстро исчезнуть
Третья	Сокращающиеся виды, численность и ареал которых уменьшается в течение определенного времени либо по естественным, либо по антропогенным причинам
Четвертая	Не определенные 9в плане систематики) виды, явно находящиеся под угрозой исчезновения, но недостаточно изученные

Появление человечества (около 40 тыс. лет назад) привело к появлению
еще одного фактора, антропогенного. Каменный век (палеолит), продолжавшийся
около 30 тыс. лет проходил в период последнего оледенения третичного периода,
основой существования человека была охота. 10 — 12 тыс. лет назад наступило
резкое потепление климата, были уничтожены или вымерли крупные животные. Наряду
с собирательством и охотой все большее значение приобретает одомашнивание
животных, на освободившихся от ледника территориях развивается земледелие. Уже
на ранних этапах своего развития человек оказывал серьезное воздействие на
окружающую его природу — по его вине исчезли многие виды животных, на больших
территориях были вырублены леса, появились пустыни.

В настоящее время в связи с развитием промышленности, автотранспорта,
ростом населения антропогенное влияние на биосферу стало направляющей силой в
эволюции биосферы.

Докажите,
что влияние человека на природные экосистемы при переходе от собирательства к
земледелию и скотоводству увеличилось (приведите не менее ТРЕХ примеров).

Пояснение.

Когда
человек вел собирательскую деятельность, он оказывал небольшое влияние на среду
вокруг себя.

1) При
переходе от собирательства к земледелию человеку нужно больше ресурсов, и он
начал активно изменять окружающий мир в своих целях, вырубая леса для полей,
распахивая земли. При неумелом пользовании землей это приводило к эрозии почв,
уменьшению их плодородности. Для ведения животноводства также необходимы
пастбища, которые часто вытаптываются скотом, и растительность там скуднеет.
Создавая агроценозы, человек вмешивается в природу и подрывает стабильность
природных экосистем, нарушает естественный круговорот веществ.

2) Для
увеличения продуктивности животных и растений человек начал вести одомашивание
диких животных и искуственный отбор. А для защиты своих животных человек убивал
хищников, нападавших на его скот. Тем самым разрушая пищевые цепи в экосистемах
и ставил некоторые виды на грани вымирания или полностью их уничтожал.

3) При
переходе происходило увеличение численности людей и их расселение по Земле.
Переселенцы вели такую же деятельность и влияние человека на природные
экосистемы только росло.

Парниковый эффект и глобальное потепление.Некоторые газы, подобно стеклу в теплице не
пропускают инфракрасное излучение, испускаемое земной поверхностью, и тем самым
способствуют сохранению тепла в атмосфере. Этот эффект и называют парниковым, а газы, молекулы которых способствуют
накоплению тепла — парниковыми газами. К ним относят диоксид углерода
(за последние 100 лет концентрация углекислоты повысилась на 12%), метан,
оксиды азота и фреоны (хлорфторуглероды, ХФУ), которые в XX в.
начали широко применять для распыления лаков, красителей и в качестве
хладагентов в холодильниках и кондиционерах.

ü
Концентрация СН₄
с начала XIX в. почти удвоилась. Добавочное поступление СО₂ связано
в основном со сжиганием топлива, а также со сведением лесов и минерализацией гумуса
пахотных почв.

ü Возрастание концентрации метана в атмосфере объясняют
увеличением поголовья скота (СН₄ — один из продуктов метаболизма
жвачных животных), переувлажнением земель при культивации риса и возрастанием
добычи угля, в залежах которого этот газ накапливается.

ü
Глобальный нагрев
атмосферы, по мнению ученых, на 50% связан с СО₂, на 18% — с СН₄,
на 14% — с фреонами и на 18% — с другими газами, включая N₂O. Пары
воды и озон также усиливают парниковый эффект.

Разрушение озонового слоя. Максимальных величин концентрация О₃
достигает на высоте 20—25 км над поверхностью Земли. Роль озонового слоя для
биосферы исключительная: он поглощает, не пропуская к поверхности Земли,
ультрафиолетовое излучение, смертоносное для живых организмов.

Уже ряд лет отмечается ослабление озонового слоя, что, вероятно,
связано с попаданием в верхние слои атмосферы фреонов (хлорфторуглеродов,
ХФУ). В 80-е гг. появился новый тревожный феномен — образование озоновых
дыр (в 1982 г. такая дыра была обнаружена над Антарктидой, а в 1987 г. — над
Северным полюсом). В 1987 г. 50 стран подписали в Монреале соглашение,
предусматривающее снижение производства фреонов на 50%.

Загрязнение атмосферы, кислотные дожди. Главные источники выбросов в атмосферу — это
потребители энергии, сжигающие ископаемое топливо: промышленность, коммунальное
хозяйство и транспорт. Основные загрязнители воздуха — оксиды серы, азота,
твердые частицы и оксиды углерода.

ü
Особую тревогу вызывает
загрязнение воздуха сернистым газом, порождающее кислотные дожди. Последствия кислотных дождей для биосферы
исключительно тяжелые. Они превращают озера, реки и пруды в безжизненные
водоемы, уничтожая сообщества животных и растений. В США около 200 озер
лишились рыбы, в Швеции приблизительно 20% озер уже мертвы или умирают.

ü
В атмосферу попадают
вещества, являющиеся канцерогенами или сильными мутагенами. Особенно опасны
радиоактивные загрязнения, которые происходят при авариях АЭС, испытании
ядерного оружия.

Население Земли в настоящее время составляет свыше 6 млрд человек, к
2020 году превысит 7 млрд, а количество производимого белка достаточно только
удовлетворения потребностей половины мирового населения.

ü
Расширение пахотных земель
сопровождается вырубкой лесов, интенсивно вырубаются и тропические леса —
основные поставщики кислорода в атмосферу.

ü
Смог

Каковы причины
появления влажного смога в крупных городах?

Пояснение.

1) Влажный
смог — это сочетание тумана с примесью дыма и газовых отходов производства.

2) Причина
влажная безветренная погода.

ИЛИ, смог
наблюдается обычно слабом ветре или штиле. ИЛИ, чаще всего образуются в
безветренные ночи зимой иногда и днём.

3) В
результате интенсивного излучения тепла земной поверхностью, приводит к
охлаждению как её самой, так и прилегающего слоя воздуха содержащего большой
процент загрязняющих веществ, пыли и дыма.

Растительный и животный мир Земли, плодородие почвы относятся к возобновляемым ресурсам с точки
зрения человека. Большая часть природных экосистем используется для
хозяйственных нужд, но это использование часто приводит к серьезным нарушениям
в биогеоценозах.

ü
Применение различных
ядохимикатов для борьбы с
вредителями сельского хозяйства приводят к загрязнению окружающей среды, многие
из них не разлагаются длительное время и обладают способностью накапливаться в
живом организме и вызывать различные нарушения в обмене веществ, сказываются на
воспроизведении.

ü
Неправильная агротехника
при обработке земель приводит к их эрозии, засолению и выведению из
хозяйственной деятельности.

ЕГЭ. Ученые считают, что перевыпас
скота, частые пожары в степных и полупустынных районах Земли служат основной
причиной опустынивания этих территорий. Объясните, почему?

Пояснение.

1) Частые пожары уничтожают растительный
покров, а органические и минеральные вещества почвы переходят в газообразное
состояние и уносятся с ветром, а это обедняет почву.

2) При перевыпасе скота растения не
успевают возобновляться и оголяется почва. Эти территории расширяются,
усиливается водная и ветровая эрозия.

3) Открытые территории быстрее
нагреваются, усиливается испарение, что истощает подземные воды и увеличивает
засоление почвы. На открытых территориях изменяется направление воздушных масс,
уменьшаются осадки, ускоряется процесс опустынивания.

Почему со
временем повышается устойчивость насекомых-вредителей к ядохимикатам?

Пояснение.

1) В
популяции насекомых–вредителей из-за появления мутаций со временем появляются
особи, устойчивые к ядохимикатам.

2) Эти
особи сохраняются естественным отбором и их количество в последующих поколениях
увеличивается.

3) Поэтому
прежние дозы или виды ядохимикатов уже перестают действовать на вредителей.

Объясните
механизм появления популяций насекомых-вредителей, устойчивых к
ядохимикатам.

Пояснение.

Элементы
ответа:

1) в исходной
популяции имеются единичные особи с мутациями, обусловливающими
устойчивость к ядохимикатам;

2) устойчивые
мутантные особи сохраняются естественным отбором и дают потомство,
увеличивается их численность;

3) через
несколько поколений образуется новая популяция, устойчивая к
ядохимикатам.

Укажите
примеры губительного влияние человека на флору, поясните в чём выражается вред
влияния. Укажите не менее 4 х пунктов.

Пояснение.

1)
Чрезмерное внесение удобрений вызывает засаливание почв — затрудняет всасывание
воды растениями.

2) Чрезмерный
выпас скота — вытаптывание растений.

3) Вырубка
лесов — гибель тенелюбивых растений, гибель лесных грибов.

4)
Деятельность заводов, фабрик — вредные выбросы и тяжёлые металлы накапливаются
в почве и растениях

5)
Строительство городов и дорог — уничтожение растений и их мест обитания.

Опишите,
как формируется приспособленность насекомых к ядохимикатам.

Пояснение.

В
популяции насекомых-вредителей возникает мутация.

Если эта
мутация положительная, то есть полезная, и обеспечивает устойчивость особи к
новому ядохимикату, то данная мутация закрепляется естественным отбором, то
есть преимущественно выживают особи, устойчивые к условиям среды, а особи, у
которых мутантного гена нет, погибают.

В
результате эта мутация распространяется по всей популяции (насекомые очень
быстро размножаются), и почти у каждой особи имеется мутантный ген,
обеспечивающий ее устойчивость к ядохимикатам.

Таким
образом, под действием естественного отбора формируется популяция, устойчивая к
данному ядохимикату.

Какие
экологические проблемы можно считать глобальными для человечества?

Пояснение.

1)
Увеличение численности населения Земли,

2)
загрязнение Мирового океана,

3) аварии
на АЭС,

4)
«озоновые дыры»,

5) загрязнение
атмосферы, парниковый эффект (изменение климата планеты),

6)
сведение лесов (особенно тропических),

7)
опустынивание,

сокращение энергетических ресурсов.

К каким
отрицательным последствиям приводит применение в сельском хозяйстве гербицидов
– химических веществ для борьбы с сорняками? Укажите не менее трёх последствий.

Пояснение.

1.
Уничтожаются насекомые, консументы первого порядка.

2.
Уменьшается количество птиц, консументов второго порядка.

3. Все это
приведет к уменьшению растительности.

4.
Уменьшение видов приводит к уменьшению устойчивости экосистемы.

Для борьбы
с насекомыми — вредителями человек применяет химические вещества.
Объясните, как может измениться жизнь дубравы в случае, если в ней химическим
методом будут уничтожены все растительноядные насекомые.

Пояснение.

1)
Растительноядные насекомые в большинстве являются опылителями, их уничтожение
приведет к резкому сокращению численности насекомоопыляемых растений.

2) Это
может привести к сокращению численности или исчезновению консументов 2-го
порядка (насекомоядных).

3)
Химические вещества, попавшие в почву могут привести к нарушению
жизнедеятельности растений, гибели почвенной микрофлоры и фауны. Все это может
привести к серьезным нарушениям экологического равновесия и даже к гибели
дубравы.

Как можно
защитить урожай культурных растений от вредителей без использования
ядохимикатов?

Пояснение.

1) С
помощью биологических методов борьбы: использование паразитов и хищников
вредителей (наездников, бактерий и вирусов, птиц, стрекоз, муравьев, божьих
коровок).

2) Выпуск
на природу стерильных (т. е. бесплодных) самцов вредителей (самки после
спаривания не дают потомство.

3)
Выведение устойчивых к вредителям сортов растений.

4)
Отпугивание зерноядных птиц, распашка нор грызунов.

В
результате длительного применения ядохимикатов на полях иногда наблюдается
резкий рост численности вредителей. Укажите не менее трёх причин,
способствующих увеличению их численности.

Пояснение.

1)
Длительное применение ядохимикатов приводит к тому, что погибают хищники,
питающиеся этими насекомыми, поскольку в конце пищевой цепи накапливается
высокая концентрация ядохимикатов.

2)
Воздействие ядохимикатов приводит к выживанию особей на которых яд не
действует, следовательно выживут и дадут потомство, у которых мутация они не
восприимчивы к яду.

3)
Насекомые, приобретшие устойчивость к ядохимикату, находятся в очень хороших
условиях (обилие пищи, отсутствие конкурентов и хищников), поэтому происходит
резкий рост их численности.

Зимой на
дорогах используют соль, чтобы не было гололеда. К каким изменениям в водоемах
и почве это приводит?

Пояснение.

1) Соль
смывается с дорог в водоемы и в почву,

2) из-за
увеличения их засоления растения и почвенные организмы обезвоживаются, что
приводит к их гибели.

3) Почвы и
водоемы становятся безжизненными.

Луга,
произрастающие в лесной зоне и предоставленные сами себе, быстро зарастают
лесом. Однако в местах постоянного ведения сельского хозяйства этого не
происходит. Почему?

Пояснение.

1) В
местах ведения сельского хозяйства почва вытаптывается,

2)
уплотняется,

3) подрост
деревьев уничтожается.

ЕГЭ
Какие действия человека приводят к снижению биологического разнообразия
растений?

Пояснение.

1)
Истребление многих видов (растений, занесенных в красную книгу) способствует
снижению биологического разнообразия.

2)
Осушение болот; вследствие чего гибнут многие растения, обитающие в данном
биогеоценозе.

3)
Использование гербицидов приводит к уничтожению сорняков, что в свою очередь
ведет к заболеваниям других растений (так как нет конкуренции)

4)
Массовая вырубка лесов приводит к уничтожению естественного биогеоценоза, то
есть вместе с растительностью погибают другие организмы (животные, грибы,
обитающие на данной территории.

или,

Главные
угрозы биологическому разнообразию, вытекающие из деятельности человека,
заключаются в

—разрушении
мест обитания, их фрагментации и деградации (включая загрязнение),

— в
глобальном изменении климата,

—
чрезмерной эксплуатации видов человеком,

—
вторжении экзотических видов и увеличивающемся распространении болезней.

Природные ресурсы. Среди природных богатств планеты различают исчерпаемые
и неисчерпаемые ресурсы. Неисчерпаемые ресурсы подразделяются на
космические, климатические и водные. Это энергия солнечной радиации, морских
волн, ветра. Выделение это относительно. Например, пресную воду уже можно
рассматривать как ресурс исчерпаемый, поскольку во многих регионах земного шара
возник острый дефицит воды. Можно говорить и о неравномерности ее
распределения, и невозможности ее использования из-за загрязнения.

Исчерпаемые ресурсы делятся на возобновимые и невозобновимые.
Растительный и животный мир Земли, плодородие почвы относятся к возобновимым
ресурсам с точки зрения человека. Использование огромного количества газа,
нефти, угля, минерального сырья, которые относятся к невозобновимым ресурсам,
приведет к их исчерпанию в обозримом будущем и человечеству придется искать
другие источники энергии. Причем несовершенная технология приводит к
образованию большого количества отходов, к серьезному загрязнению атмосферы,
почвы, воды.

Развитие промышленности —
закономерный процесс, который нельзя остановить, экологические проблемы
необходимо решать. В.И.Вернадский назвал человечество ноосферой, сферой
разума. Для сохранения биосферы необходимы согласованные усилия всех стран,
развитие человечества не должно сопровождаться разрушением природы. Усиливается
экологический контроль за деятельностью предприятий, создаются очистные
сооружения и малоотходные предприятия.

Разрабатываются законы и правила
природопользования, создаются заповедники, заказники, позволяющие сохранить
растительный и животный мир Земли. В сельском хозяйстве применяются научно
обоснованные методы землепользования, использования ядохимикатов и удобрений.

Проблема рационального и разумного использования природных ресурсов на
основе экологических законов является одной из важнейших задач человечества.

ЕГЭ. Какие
ресурсы относятся к исчерпаемым и невозобновимым?

Пояснение.

1) Нефть,

2)
природный газ,

3) уголь,

4) разные
виды руд (железные, медные, полиметаллические и другое).

Примечание.

Невозобновимыми
числятся ресурсы земных недр. Строго говоря, многие из них могут возобновляться
в ходе геологических циклов, но длительность этих циклов, определяемая
сотнями миллионов лет, несоизмерима с этапами развития общества
и скоростью расходования минеральных ресурсов. К невозобновимым
ресурсам относится: полезные ископаемые, топливо, металлическое
минеральное сырье, неметаллическое минеральное сырье.

Невозобновимые
энергоресурсы: Нефть, Природный газ, Уголь, Реакция ядерного деления
и т. д.

В чем
проявляются особенности биосферы как оболочки Земли?

Пояснение.

1) В биосфере
протекают биогеохимические процессы, проявляется геологическая деятельность
организмов;

2)
происходит непрерывный процесс круговорота веществ, регулируемый деятельностью
организмов;

3)
биосфера преобразует энергию Солнца в энергию органических веществ.

В. И.
Вернадский писал: «На земной поверхности нет химической силы более постоянно
действующей, а потому и более могущественной по своим конечным последствиям,
чем живые организмы, взятые в целом». Объясните, какие изменения произошли в
литосфере благодаря жизнедеятельности живых организмов?

Пояснение.

1)
Образование почвы,

2)
разрушение горных пород (например, лишайниками, которые выделяют органические
кислоты),

3)
формирование ряда полезных ископаемых (например, каменного и бурого угля,
железосодержащих руд, торфа, известняка и др. ).

Чем
характеризуется биологическое разнообразие?

Пояснение.

1)
Генетической неоднородностью особей в популяциях.

2)
Разнообразием популяций, входящих в состав вида.

3)
Разнообразием видов в экосистемах и экосистем в биосфере.

Почему
антропогенное влияние на биосферу вызывает серьёзные опасения у учёных и
общественных деятелей? Приведите не менее трёх аргументов.

Пояснение.

1.
Промышленные отходы загрязняют воздушную и водную среды.

2.
Неэффективное земледелие разрушает почвенный покров, увеличивает посевные
площади.

3.
Хозяйственная деятельность, браконьерство ведут к уменьшению биологического
разнообразия растительного и животного мира

Задание 25 № 11078

По данным
статистики, курящие люди значительно чаще страдают хроническими
сердечно-сосудистыми заболеваниями, чем некурящие. Объясните, какое влияние
оказывают ядовитые вещества (например, угарный газ, никотин), содержащиеся в
табачном дыме, на эритроциты крови и кровеносные сосуды курильщика?

Пояснение.

1)
Происходит резкое сужение кровеносных сосудов, повышается давление

2)
Снижается эластичность кровеносных сосудов, что может привести к инфаркту при
повышении давления.

3) На
стенках сосудов могут откладываться вредные и ядовитые вещества.

4)
Происходит взаимодействие угарного газа с гемоглобином эритроцитов, в
результате резко снижается их способность переносить кислород, наступает
кислородное голодание всего организма, нарушается обмен веществ.

Что представляют собой витамины, какова их
роль в жизнедеятельности организма человека?

Пояснение.

1) витамины — биологически активные
органические вещества, необходимые в небольших количествах;

2) они входят в состав ферментов, участвуя
в обмене веществ;

3) повышают сопротивляемость организма к
неблагоприятным воздействиям внешней среды, стимулируют рост, развитие
организма, восстановление тканей и клеток.

характеризуйте роль витаминов в жизнедеятельности
организма человека. Какой витамин образуется в коже и при каких условиях?
Укажите его значение.

Пояснение.

1) Витамины — биологически активные
вещества, являются компонентами ферментов, тем самым оказывают влияние на
процессы обмена веществ.

2) В коже образуется витамин Д,
условие — воздействие ультрафиолетового излучения (УФ) — загар.

3) Значение витамина Д — обеспечивает
формирование костной ткани (усвоение солей Ca), обмен кальция и фосфора.

В толстом кишечнике человека обитает
большое количество бактерий, составляющих нормальную микрофлору. Укажите
не менее трёх значений этих бактерий для нормальной жизнедеятельности
организма.

Пояснение.

Бактерии кишечника:

1) способствуют расщеплению клетчатки

2) синтезируют витамины (например, группы
В, К, Н)

3) Подавляют деятельность патогенных
микроорганизмов.

Какие меры предосторожности необходимо
соблюдать, чтобы избежать пищевых отравлений? Приведите четыре
аргумента.

Пояснение.

1) Необходимо употреблять только
доброкачественную пищу.

2) Обращать внимание на срок годности
продуктов.

3) Не употреблять консервы со вздувшимися
крышками.

4) Тщательно мыть руки перед едой.

или такие критерии, как тщательно мыть овощи и фрукты и
не пить сырой воды из водоёмов и др.

Ваш приятель заболел, у него насморк, кашель
и температура. Мама приятеля собралась купить в аптеке антибиотики. Как
Вы считаете, правильно ли она поступает? Ответ поясните.

Пояснение.

1) Мама приятеля поступает
неправильно.

2) Перечисленные симптомы подходят
не только болезням, вызванным бактериями, но также могут подходить и к
гриппу, который вызывается вирусом, а антибиотиками вирусную инфекцию
вылечить нельзя.

3) Приятелю стоит сначала обратиться
к врачу, чтобы более точно поставить диагноз

У Вашего родственника появились
странные высыпания на коже. Ваша бабушка утверждает, что это просто воспаление
от грязи и советует помазать кожу мазью, содержащем антибиотик. Как Вы
считаете, правильный ли совет она дала? Ответ поясните.

Пояснение.

1) Бабушка дала неправильный совет.

2) Высыпания на коже могут иметь много
различных причин, вовсе не обязательно это бактериальная инфекция, и
антибиотики могут не помочь.

3) Родственнику стоит сначала обратиться
к врачу, чтобы точно поставить диагноз

Какова роль симбиотических бактерий
в организме человека?

Пояснение.

1) симбиотические бактерии, обитающие
в пищеварительном тракте, снабжают организм человека витаминами, незаменимыми
аминокислотами;

2) бактерии обеспечивают брожение
клетчатки, которая в пищеварительном тракте не переваривается;

3) симбиотические бактерии конкурируют
с болезнетворными бактериями за местообитание и пищу, тем самым защищая
организм от паразитов

Николай Иванович Лунин исследовал влияние
химического состава пищи на мышей. Он кормил их искусственными смесями белков,
жиров и углеводов. Мыши гибли на 11 день. Он добавил в пищу поваренную соль и
воду. Мыши гибли на 30 день. Когда Н.И. Лунин добавил в их искусственную пищу
все необходимые соли, все мыши тоже погибли. Другая группа мышей питалась
коровьим молоком и была здорова. Какие выводы сделал Н.И. Лунин из первого
опыта? Какие выводы он сделал после кормления мышей пищей, содержащей все
необходимые соли? Почему выжили мыши, питавшиеся коровьим молоком?

Пояснение.

Элементы ответа.

1) Первый вывод: мышам кроме органических соединений
необходимы неорганические – минеральные соли.

2) Второй вывод: полного набора
минеральных солей для жизни мышей недостаточно, необходимы ещё какие-то
вещества.

3) Мыши, питавшиеся коровьим молоком,
выжили потому, что в нём содержатся все питательные вещества и витамины, на
необходимость которых и указал Н.И. Лунин.

Роберт Кох, изучая причины заболевания
овец сибирской язвой, выделил чистую культуру микроорганизмов, взятых у больной
овцы. Он ввёл эту культуру 70 другим здоровым овцам, из которых 50 заболели
сибирской язвой и погибли. Ответьте на следующие вопросы: какова причина гибели
50 овец; почему выжили 20 овец, является ли культура, выделенная Кохом,
вакциной? Ответ объясните.

Пояснение.

Элементы ответа.

1) Овцы погибли, так как они были заражены
возбудителем сибирской язвы.

2) У 20 овец был естественный иммунитет
против этого заболевания (либо: они переболели раньше и приобрели иммунитет к
этой болезни).

3) Культура, выделенная Кохом, вакциной не
является, так как она не ослаблена, и выжившим овцам предварительно не
вводилась

Литература:

1.
Пименов А.В., Гончаров
О.В. Пособие по биологии для поступающих в ВУЗы

2.
Материалы для подготовки к
ЕГЭ по биологии, задания ФИПИ

Дезинфекция (уничтожение микробов) —
совокупность действий, направленных на уничтожение патогенных микроорганизмов
во внешней среде. Дезинфицируют территорию, производственные, бытовые
помещения, ветеринарные объекты, санбойни, спецодежду, инвентарь, предметы
ухода, навоз, сточные воды, транспорт. Профилактическая дезинфекция помещений
проводится 2 раза в год — весной после перевода животных на пастбищное
содержание и осенью перед их постановкой на стойловое содержание. При
поточно-цеховой системе содержания животных, когда применяется принцип
«все свободно — все занято», технологические отсеки (цеха)
дезинфицируют в периоды между их заполнением животными. При использовании
глубокой несменяемой подстилки помещение дезинфицируют дважды — после очистки
от старой подстилки и перед закладкой новой.

Дезинсекция (истребление насекомых)
направлена в первую очередь против мух. Большое скопление мух на ферме — это
показатель антисанитарного состояния. В помещении преобладают комнатные мухи, а
на территории синяя и зеленая падальные мухи. Мухи являются переносчиками
многих инфекционных и инвазионных заболеваний, часто служат промежуточными
хозяевами для их возбудителей.

Меры борьбы делятся на
профилактические (сетки на окнах от мух и птиц, соблюдение чистоты,
проветривание, своевременное навозоудаление) и истребительные (дезинсекция
навоза, инсектицидные клеи, ленты с липкой массой «Mухолов»,
опрыскивание стен, потолков растворами инсектицидов).

Дератизация (борьба с грызунами). Из грызунов
на фермах наиболее распространены серая, черная крыса и домовая мышь. Грызуны
причиняют большой вред, повреждая корма, помещения, тару, кроме того, они
нападают на сельскохозяйственную птицу. Одна крыса съедает за год 20 кг зерна,
мышь — 1,8 кг. Грызуны переносят инфекционные заболевания.

Дезодорация — это искусственное удаление
неприятных запахов, которые образуются на фермах в основном из-за гнилостного
разложения органических субстратов. Для дезодорации бытовых помещений
используют таблетки » Таволга» и ультрафиолетовые лампы различных марок,
в производственных помещениях — аэрозоли или растворы различных дезодорантов.

Источник

Экосистема (греч. oikos — жилище) — единый природный комплекс, образованный живыми организмами и средой
их обитания, находящихся в закономерной взаимосвязи друг с другом и образующих систему.

Вы можете встретить синоним понятия экосистема — биогеоценоз (греч. bios — жизнь + geo — земля + koinos — общий). Следует разделять
биогеоценоз и биоценоз. В понятие биоценоз не входит компонент окружающей среды, биоценоз — совокупность исключительно живых организмов со
связями между ними.

Совокупность биогеоценозов образует живую оболочку Земли — биосферу.

Продуценты, консументы и редуценты

Организмы, населяющие биогеоценоз, по своим функциям разделены на:

Продуцентов

Растения, преобразующие энергию солнечного света в энергию химических связей. Создают органические
вещества, потребляемые животными.

Консументы

Животные — потребители готового органического вещества. Встречаются консументы I порядка — растительноядные
организмы, консументы II, III и т.д. порядка — хищники.

Редуценты

Это сапротрофы (греч. sapros — гнилой + trophos — питание) — грибы и бактерии, а также некоторые
растения, которые разлагают останки мертвых организмов. Редуценты обеспечивают круговорот веществ, они
преобразуют накопленные организмами органические вещества в неорганические.

Продуценты, консументы и редуценты образуют в экосистеме так называемые трофические уровни (греч. trophos — питание), которые
тесно взаимосвязаны между собой переносом питательных веществ и энергии — процессом, который необходим для круговорота веществ,
рождения новой жизни.

Пищевые цепи

Взаимоотношения между организмами разных трофических уровней отражаются в пищевых цепочках (трофических цепях), в которых каждое
предыдущее звено служит пищей для последующего звена. Поток энергии и веществ идет однонаправленно: продуценты → консументы → редуценты.

Трофические цепи бывают двух типов:

Пастбищные — начинаются с продуцентов (растений), производителей органического вещества
Детритные (лат. detritus — истертый) — начинаются с органических веществ отмерших растений и животных

В естественных сообществах пищевые цепи часто переплетаются, в результате чего образуются пищевые сети. Это связано с тем,
что один и тот же организм может быть пищей для нескольких разных видов. Например, филины охотятся на полевок, лесных мышей, летучих
мышей, некоторых птиц, змей, зайцев.

Экосистемы обладают важным свойством — устойчивостью, которая противостоит колебаниям внешних факторов
среды и помогает сохранить экосистему и ее отдельные компоненты. Устойчивость экосистемы обусловлена:

Большим разнообразием обитающих видов
Длинными пищевыми цепочками
Разветвленностью пищевых цепочек, образующих пищевую сеть
Наличием форм взаимоотношений между организмами (симбиоз)

Экологическая пирамида

Экологическая пирамида представляет собой графическую модель отражения числа особей (пирамида чисел), количества их биомассы
(пирамида биомасс), заключенной в них энергии (пирамида энергии) для каждого уровня и указывающая на снижение всех показателей
с повышением трофического уровня.

Существует правило 10%, которое вы можете встретить в задачах по экологии. Оно гласит, что на каждый последующий уровень экологической
пирамиды переходит лишь 10% энергии (массы), остальное рассеивается в виде тепла.

Представим следующую пищевую цепочку: фитопланктон → зоопланктон → растительноядные рыбы → рыбы-хищники → дельфин. В соответствии с
изученным правилом, чтобы дельфин набрал 1кг массы нужно 10 кг рыб хищников, 100 кг растительноядных рыб, 1000 кг зоопланктона и
10000 кг фитопланктона.

Агроценоз

Агроценоз — искусственно созданный биоценоз. Между агроценозом и биоценозом существует ряд важных отличий. Агроценоз
характеризуется:

Преобладает искусственный отбор — выживают особи с полезными для человека признаками и свойствами
Источник энергии — солнце (открытая система)
Круговорот веществ — незамкнутый, так как часть веществ и энергии изымается человеком (сбор урожая)
Видовой состав — скудный, преобладают 1-2 вида (поле пшеницы, ржи)
Устойчивость экосистемы — снижена, так как пищевые цепочки короткие, пищевые сети неразветвленные
Биомассы на единицу площади — мало

Биоценоз характеризуется:

Преобладает естественный отбор — выживают наиболее приспособленные особи
Источник энергии — солнце (открытая система)
Круговорот веществ — замкнутый
Видовой состав — разнообразный, тысячи видов
Устойчивость экосистемы — высокая, так как пищевые цепочки длинные, разветвленные
Биомассы на единицу площади — много

Факторы экосистемы

Любой организм в экосистеме находится под влиянием определенных факторов, называемых экологическими факторами.
Они подразделяются на абиотические, биотические и антропогенные.

Абиотические (греч. α — отрицание + βίος — жизнь)

К абиотическим факторам относятся факторы неживой природы. Существуют физические — климат, рельеф, химические —
состав воды, почвы, воздуха. В понятие климата можно включить такие важные факторы как освещенность,
температура, влажность.

Биотические (греч. βίος — жизнь)

К биотическим факторам относятся все живые существа и продукты их жизнедеятельности. Например: хищники регулируют
численность своих жертв, животные-опылители влияют на цветковые растения и т.д. Это и самые разнообразные формы
взаимоотношений между животными (нейтрализм, комменсализм, симбиоз).

Антропогенные (греч. anthropos — человек)

К антропогенным факторам относится влияние человека на окружающую среду в процессе хозяйственной и другой деятельности.
Человек «разумный» (Homo «sapiens») вырубает леса, осушает болота, распахивает земли — уничтожает дом для сотен видов животных.

В результате деятельности человека произошли глобальные изменения: над Антарктикой появились «озоновые дыры», ускорилось
глобальное потепление, которое ведет к таянию ледников и повышению уровня мирового океана.

За миллионы лет эволюции растения и животные вырабатывают приспособления к тем условиям среды, где они обитают. Так у алоэ,
растения живущего в засушливом климате, имеются толстые мясистые листья с большим запасом воды на случай засухи. У каждого
организма вырабатывается своя адаптация.

Формируются привычные биологические ритмы (биоритмы): организм адаптируется к изменениям освещенности, температуры, магнитного
поля и т.д. Эти факторы играют важную роль в таких событиях как сезонные перелеты птиц, осенний листопад.

Если адаптация не вырабатывается, или это происходит слишком медленно по сравнению с другими видами, то данный вид подвергается
биологическому регрессу: количество особей и ареал их обитания уменьшаются и со временем вид исчезает. Иногда деятельность
человека играет решающую роль в исчезновении видов.

Закон оптимума

Если фактор оказывает на жизнедеятельность организма благоприятное влияние (отлично подходит для животного/растения), то
про фактор говорят — оптимальный, значение фактора в зоне оптимума. Зона оптимума — диапазон действия фактора, наиболее благоприятный
для жизнедеятельности.

За пределами зоны оптимума начинается зона угнетения (пессимума). Если значение фактора лежит в зоне пессимума,
то организм испытывает угнетение, однако процесс жизнедеятельности может продолжаться. Таким образом, зона пессимума лежит в пределах
выносливости организма. За пределами выносливости организма происходит его гибель.

Фактор, по своему значению находящийся на пределе выносливости организма, или выходящий за такое значение, называется ограничивающим
(лимитирующим). Существует закон ограничивающего фактора (закон минимума Либиха), гласящий, что для организма наиболее значим фактор,
который более всего отклоняется от своего оптимального значения.

Метафорически представить этот закон можно с помощью «бочки Либиха». Смысл данной метафоры в том, что вода при заполнении бочки начинает
переливаться через наименьшую доску, таким образом, длина остальных досок уже не играет роли. Так и наличие выраженного ограничивающего фактора
сводит на нет благоприятность остальных факторов.

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение
(в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов
без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования,
обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Источник

Экологические факторы: абиотические, биотические, их значение

Среда обитания, кроме того, что она окружает конкретный организм, оказывает на него определенное влияние, как и он на нее. Поэтому тела и явления природы, способные взаимодействовать с организмом, называются экологическими факторами. Их делят на две группы: абиотические и биотические.

К абиотическим факторам относят все физико-химические влияния, способные вызвать ответную реакцию организма. К ним относят климатические (свет, температура, влажность), химические (химический состав среды обитания), эдафические (типы почв) и другие воздействия.

Светом называется весь диапазон солнечного излучения, который представляет собой поток энергии с длинами волн от 1 до 1000 нм. Далеко не весь свет, излучаемый Солнцем, попадает на поверхность Земли: больше половины его отражает и рассеивает атмосфера. Влияние света, являющегося основным источником энергии на Земле, можно рассматривать с точки зрения его интенсивности, длины волны и фотопериода.

По отношению к интенсивности света растения делятся на светолюбивые, тенелюбивые и теневыносливые, а животные — на дневных и ночных. Приспособление к улавливанию света у растений выражается в том, что они выносят листья к солнцу и располагают их таким образом, чтобы один не затенял другой (листовая мозаика). Однако даже светолюбивые растения не всегда способны выдерживать слишком яркое солнце, и поэтому защищаются от него изменением положения листьев и хлоропластов в них, усилением опушения листьев, рассеивающего свет и т. д. Тенелюбивым растениям присуще несколько иное соотношение фотосинтетических пигментов, чем у светолюбивых, большее количество хлоропластов и другие особенности, вследствие которых они не только приобретают темно-зеленую окраску, но и более эффективно улавливают свет.

Спектр света делится на несколько областей:

10–400 нм — ультрафиолетовая радиация;
400–740 нм — видимый свет;
740–1000 нм — инфракрасное излучение.

Длина волны света важна для протекания важнейших процессов жизнедеятельности. Так, малые дозы ультрафиолетового излучения необходимы для видения многих насекомых, образования витамина D в коже у человека, а большие являются губительными, вызывая образование злокачественных опухолей (рака) кожи при длительном нахождении на открытом солнце. От избыточного количества ультрафиолета Землю защищает озоновый экран в верхних слоях атмосферы, однако в последние годы его состояние вызывает серьезные опасения вследствие применения различных химических соединений, запусков ракет и т. д.

Видимый свет обеспечивает протекание процесса фотосинтеза и транспирации у растений (открывание и закрывание устьиц регулируется в том числе и светом различной длины волны), видение большинства животных и человека, а также является синхронизатором биологических ритмов для обеих групп организмов.

Более длинноволновой диапазон света называют инфракрасным излучением. Это излучение повышает температуру нагреваемого тела и снижает его у испускающего лучи с данной длиной волны. Инфракрасное излучение используют различные холоднокровные животные и некоторые растения, повышая таким образом температуру тела или отдельных его частей. Однако эти же лучи, отражаемые от поверхности Земли и испускаемые животными и растениями, не могут пройти через атмосферу, насыщенную углекислым газом, и отражаются обратно, способствуя усугублению глобального потепления. Из-за сходства данного явления с процессами, происходящими в закрытом грунте, оно получило название «парникового эффекта».

Фотопериодом называют продолжительность светового дня и ночи, которая имеет суточную и сезонную ритмичность и определяет сроки цветения многих растений и поведение животных вследствие заблаговременного ощущения ими грядущих перемен.

Температура влияет на скорость протекания биохимических реакций, однако значительная часть организмов может существовать только в узком диапазоне температур, поскольку резкие переходы от тепла к холоду и обратно неблагоприятно сказываются на их метаболизме. Исключение составляют, пожалуй, лишь бактерии, споры которых могут выдерживать охлаждение до –200 $°$С и нагревание до 100 $°$С.

Температуры, при которых происходят активные физиологические процессы, называются эффективными, их значения не выходят за пределы летальных температур. Суммы эффективных температур, или суммы тепла, являются величиной постоянной для каждого вида и определяют границы его распространения. Например, ранние сорта картофеля можно выращивать и в Магаданской области, а подсолнечник — нет.

По отношению к температуре все организмы делят на теплолюбивые (термофилы) и холодолюбивые (криофилы). К термофилам относятся бактерии, растения и животные. Так, некоторые виды цианобактерий обитают в геотермальных источниках на Камчатке при температурах 75–80 $°$С, кактусы и верблюжья колючка переносят нагревание воздуха до 70 $°$С, а целый ряд пустынных видов кузнечиков, бабочек и пресмыкающихся предпочитают температуру около 40 $°$С. Вместе с тем какао погибает при снижении температуры до +8 $°$С.

Холодолюбивые виды могут осуществлять свою жизнедеятельность при 8–10 $°$С, однако редко выживают при повышении температуры. Семена растений, споры бактерий и грибов, коловратки и некоторые круглые черви выдерживают замораживание свыше –270 $°$С без особого ущерба для последующей жизнедеятельности, а в активном состоянии при отрицательных температурах существует ряд видов животных (пингвины) и растений (водоросли, голосеменные).

Растения не способны поддерживать постоянную температуру тела, но, в отличие от животных, они вынуждены приспосабливаться к ее действию. Как это ни парадоксально, но приспособления к перенесению высоких и низких температур у растений во многом схожи: накопление в цитоплазме растворимых сахаров, аминокислот и других соединений, связывающих воду, повышение интенсивности дыхания. Многие арктические виды отличаются компактными размерами, тогда как их репродуктивные органы относительно велики. Растения южных широт могут иметь очень мелкие листья или вовсе утрачивают их (молочаи, кактусы), при этом функцию фотосинтеза выполняет стебель.

У животных реакции на температуру окружающей среды направлены на регулирование теплоотдачи. Тех, которые не способны поддерживать постоянную температуру тела, относят к пойкилотермным, а тех, у которых она постоянна, — к гомойотермным.

К пойкилотермным животным относятся все беспозвоночные, рыбы, земноводные и пресмыкающиеся. Они отличаются более низкой интенсивностью метаболизма. Повышение температуры их тела обеспечивается за счет поглощения теплового излучения солнечного света и нагретых предметов (земноводные, пресмыкающиеся), работы мышц (насекомые в полете), общественной жизни (термиты, муравьи, пчелы), интенсивности испарения влаги с поверхности тела и т. д. При существенном снижении температуры пойкилотермные животные впадают в состояние оцепенения (анабиоз).

Гомойотермные животные (птицы и млекопитающие) характеризуются более высоким уровнем обменных процессов, которые и сопровождаются выделением тепла. При низких температурах у гомойотермных животных повышается интенсивность биохимических реакций и возрастает количество тепла, которое распределяется по телу. Высокие температуры сопровождаются у них усилением потоотделения и даже излучением тепла. Важную роль в защите тела от резких перепадов температур играют перьевой или волосяной покровы, а также подкожная жировая клетчатка, выполняющие термоизоляционную функцию. Однако несмотря на столь сложную систему терморегуляции, резервы организма гомойотермных животных не безграничны, и при слишком низких или высоких температурах они погибают.

Вода является необходимым компонентом клетки, однако ее количество и доступность в определенных местах обитания может ограничивать распространение организмов.

По степени потребности в воде растения делят на три основные экологические группы: ксерофиты, мезофиты и гигрофиты. Ксерофиты — это растения засушливых мест обитания, для них характерны удлинение корней, утолщение кутикулы, опушение листьев, уменьшение размеров листьев, а иногда и их сбрасывание. К ним относятся кактусы, толстянки, верблюжья колючка — саксаул и др.

Мезофиты занимают умеренно увлажненные участки земной поверхности, к ним относятся пшеница, горох и др. Некоторые представители этой экологической группы при наступлении неблагоприятных условий способны быстро завершать вегетационный период и переживать засуху в виде семян, луковиц, клубней или корневищ (тюльпан, ландыш, пролески).

Гигрофиты приспособились к обитанию в условиях избыточного увлажнения. К ним относятся кувшинка, тростник, рогоз и др. Специальные приспособления для защиты от испарения отсутствуют, однако избыток влаги в среде, который может вызывать недостаток кислорода, способствует развитию у гигрофитов воздухоносных полостей.

Животные, как и растения, должны восполнять потерю воды, для чего они пьют ее на водопоях, часто расположенных на расстоянии десятков километров, извлекают из пищи или запасают. В случае полного отсутствия воды некоторые животные способны впадать в спячку.

Химический состав среды играет в жизни организмов не меньшую роль, чем другие факторы. Так, снижение содержания кислорода в атмосфере может привести к гибели значительного числа видов растений и животных, например, человека. Поэтому в зависимости от потребности в кислороде все организмы делятся на аэробов и анаэробов. Кислород необходим даже корням растений, надземная часть которых выделяет его в процессе фотосинтеза. Анаэробами же являются многие паразитические организмы, в частности печеночный сосальщик, бычий цепень и др.

Недостаток минеральных солей в почве провоцирует их недостаток в организме, вследствие чего нарушаются процессы жизнедеятельности и, в конечном итоге, отклонение от нормы темпов роста и развития. Например, недостаток кальция у человека может привести к увеличению ломкости костей, а у растений — уменьшению размеров листьев, отмиранию корней и верхушек и т. д.

В случае избытка солей водный обмен растений и животных затрудняется, к тому же многие ионы токсичны для организма. Поэтому биоразнообразие флоры и фауны солончаков намного уступает числу видов в экосистемах, не обремененных столь высокими концентрациями солей. Однако обитающие в этих местах растения приспособились к использованию такого количества солей, которое необходимо им для протекания процессов жизнедеятельности, а избыток солей откладывается в вакуолях или выделяется наружу. Растения и животные, приспособившиеся жить в условиях повышенного засоления, называются галофилами. К ним относятся солерос, тамарикс, кораллы, многие морские беспозвоночные, бактерии и др.

Кислотность также является существенным фактором среды, поскольку многие процессы обмена веществ с окружающей средой происходят в ограниченной зоне рН, а в почве отражается также на составе и деятельности микрофлоры, обеспечивающей жизнедеятельность растений. Так, при низких значениях рН снижается, например, поступление азота из почвы в растения, тогда как доступность кальция, наоборот, повышается. Растения, приспособившиеся к обитанию в условиях повышенной кислотности, называются ацидофилами (мох кукушкин лен, некоторые хвощи и осоки), пониженной — базофилами (тысячелистник, ольха, мятлик), а растения почв с нейтральной реакцией — нейтрофилами (земляника, марьянник, кислица).

Естественными источниками ионизирующего излучения являются космические лучи, почти полностью задерживаемые верхними слоями атмосферы, а также излучение ряда химических элементов (изотопов урана, радия, калия и др.) и продуктов их распада. В последние десятилетия появились искусственные источники ионизирующего излучения — реакторы атомных электростанций, ледоколов и подводных лодок, ракетные боеголовки и ядерные бомбы, рентгеновские аппараты в медицинских учреждениях, бытовые приборы и др. Небольшие дозы ионизирующего излучения, не превышающие значения природного фона, могут повышать всхожесть семян и скорость роста растений, а их увеличение вызывает мутации, нарушения обмена веществ и деления клеток, роста и развития организма, и может привести к гибели.

Определенное влияние на живые организмы оказывают также рельеф местности, атмосферное давление, атмосферное электричество, пожары, магнитное поле Земли, шум и другие факторы.

Биотическими факторами среды называют совокупность живых организмов, оказывающих влияние на другие живые существа своей жизнедеятельностью. Одним из биотических факторов является также влияние человека. Определяющими в этом отношении являются видовое разнообразие сообщества и численность популяций, образующих его. Живые организмы поселяются друг с другом не случайно, а образуют определенные сообщества, приспособленные к совместному обитанию. По направлению действия на организм все взаимоотношения между организмами в сообществах могут подразделяться на симбиоз, антибиоз и нейтрализм.

Под симбиозом понимают любой вид взаимоотношений, при котором оба партнера или хотя бы один из них извлекает пользу. Формами симбиоза являются мутуализм, кооперация, комменсализм и даже паразитизм.

Мутуализм — это взаимовыгодное сожительство, при котором присутствие партнера является обязательным условием существования каждого из организмов, например сожительство корней растений с клубеньковыми бактериями и грибами.

Кооперацией называется форма симбиоза, при которой сожительство партнеров приносит обоим очевидную пользу, однако их связь необязательна, как между раком-отшельником и актинией.

Комменсализм — это форма взаимоотношений, при которой один из партнеров извлекает из них пользу, а другому это безразлично (эпифитные и древесные растения).

Паразитизм — использование одним организмом другого в качестве места обитания и постоянного источника питания, причем организму-хозяину наносится очевидный ущерб (острица детская и человек).

К антибиозу относят любой вид взаимоотношений, при котором обе взаимодействующие популяции или хотя бы одна из них испытывает отрицательное влияние. Формами антибиоза являются хищничество, растительноядность, конкуренция, аменсализм и аллелопатия. К нему можно причислить также и паразитизм.

Хищничество заключается в умерщвлении одними животными пойманных особей других видов. Хищниками являются не только животные, но и насекомоядные растения, некоторые грибы.

Взаимоотношения между особями одного или разных видов, соревнующихся за одни и те же ресурсы, имеющиеся в ограниченном количестве, называют конкуренцией. Например, грибы могут ограничивать рост бактерий путем выделения антибиотиков, а животные — даже нападать друг на друга.

Аменсализм фактически является крайним случаем конкуренции, если один из конкурентов намного сильнее другого. Например, большое дерево затеняет траву под его кроной, при этом оно практически не ощущает сопротивления.

Аллелопатия в широком значении этого термина подразумевает взаимодействие растений при помощи биологически активных веществ, однако исходно под ней подразумевалось только подавление одними растениями других. Примерами аллелопатии является подавление роста других растений корневыми выделениями пырея.

Нейтрализмом называется любой вид взаимоотношений, при котором совместно обитающие на одной территории организмы не оказывают друг на друга прямого влияния, как, например, дуб и лось в дубраве.

Источник

Фактор – движущая сила совершающихся процессов или влияющее на эти процессы условие.

Все, что окружает организмы (живые системы), прямо или косвенно влияя на их состояние и функционирование, носит название окружающей среды, которая включает как природную, так и техногенную, созданную человеком, составляющие. Компоненты среды, способные оказывать прямое или косвенное влияние на живые организмы, называются экологическими факторами, которые по природе их происхождения традиционно делят на три группы: абиотические, биотические и антропогенные.

Абиотические экологические факторы – все компоненты неживой природы. К этим факторам относятся: свет, температура, давление, влажность, ветер, состав воздуха, воды и почвы, долгота дня и т.д.

Биотические экологические факторы – факторы, которые связаны с живыми организмами, они характеризуют влияние одних организмов на другие. К этим факторам относятся: конкуренция, хищничество, паразитизм, сотрудничество

Антропогенные экологические факторы – факторы, которые связаны с влиянием деятельности человека на природную среду. Человек загрязняет и тем самым разрушает природную среду.

Благоприятные для нормальной жизнедеятельности организма значения экологического фактора называются зоной оптимума. Чем значительнее отклонение действия фактора от оптимума, тем больше данный фактор в диапазоне, называемом стрессовой зоной, угнетает жизнедеятельность живой системы. Максимально и минимально переносимые значения экологического фактора — это критические точки, отмечающие начало зоны гибели, где существование организма или популяции уже невозможно. Диапазон между минимумом и максимумом экологического фактора называется диапазоном толерантности (от лат. tolerantia – терпение) и определяет величину выносливости или экологическую валентность организма к данному фактору

Зоны воздействия экологического фактора на организм

ГРУППЫ ОРГАНИЗМОВ (по отношению к факторам среды)

фактор	группа	характеристика
свет	Гелиофиты . Световые растения. Обитатели открытых мест обитания: лугов, степей, верхних ярусов лесов, ранневесенние растения, многие культурные растения.	мелкие размеры листьев; встречается сезонный диморфизм: весной лестья мелкие, летом — крупнее; листья располагаются под большим углом, иногда почти вертикально; листовая пластинка блестящая или густо опушенная; образуют разряженные насаждения.
Сциофиты . Не выносят сильного света. Места обитания: нижние затемненные ярусы; обитатели глубоких слоев водоемов. Прежде всего, это растения, растущие под пологом леса (кислица, костынь, сныть).	листья крупные, нежные; листья темно-зеленого цвета; листья подвижные; характерна так называемая листовая мозаика (то есть особое расположение листьев, при котором листья макимально не заслоняют друг друга).
Теневыносливые . Занимают промежуточное положение. Часто хорошо развиваются в условиях нормального освещения, но могут при этом переносить и затемнение. По своим признакам занимают промежуточное положение
Тепло	Стенотермные организмы — приспособленные к относительно постоянным температурным условиям среды и не выносящие их колебания	напр., все глубоководные и подземные обитатели, постоянные обитатели высоких широт и экваториального пояса).
Эвритермные — способны переносить колебания температуры в широких пределах.	Организмы умеренных широт
Тепло	Термофилы (теплолюбивые) и криофилы (холодолюбивые)
Тепло	Животные способны поддерживать постоянную температуру тела, не зависимо от температуры окружающей среды. Такие организмы называются гомойтермными. У других животных температура тела меняется в зависимости от температуры окружающей среды. Их называют пойкилотермными.
Влаж-ность	1.Гидатофиты — это водные растения. 2. Гидрофиты — это растения наземно-водные. 3. Гигрофиты — наземные растения живущие в условиях повышенной влажности. 4. Мезофиты — это растения, произрастающие при среднем увлажнении 5. Ксерофиты — это растения произрастающие с недостаточным увлажнением. Они в свою очередь делятся на: суккуленты — сочные растения (кактусы); склерофиты — это растения с узкими и мелкими листьями, и свернутыми в трубочки. Они также делятся на эуксерофиты и стипаксерофиты. Эуксерофиты — это степные растения. Стипаксерофиты — это группа узколистных дерновинных злаков (ковыль, типчак, тонконог и др.). В свою очередь мезофиты также делятся на мезогигрофиты, мезоксерофиты и т.д.

Популяция — это совокупность организмов одного вида, обменивающихся генетической информацией и населяющих определенное ограниченное пространство в течение многих поколений. Популяция характеризуется рядом признаков:

Численность – число особей в популяции, которое зависит от биологического потенциала вида и внешних условий и может значительно изменяться во времени.

Плотность – число особей, приходящееся на единицу площади или объема. Оптимальная плотность – это такой уровень плотности, при котором совмещается рациональное использование территории и осуществление внутрипопуляционных функций. Поддержание оптимальной плотности — сложный процесс биологического регулирования, основанный на принципе обратной связи.

Половая структура популяции – соотношение особей женского и мужского пола в популяции, тесно связанное с ее генетической и возрастной структурой.

Возрастная структура популяции – соотношение в популяции особей разных возрастных групп. Темпы роста популяции определяются долей половозрелых особей в ней. Если процент неполовозрелых высок – это говорит о потенциальном увеличении численности популяции.

Генетическая структура популяции – соотношение в популяциях различных генов. Она отражает богатство генофонда популяции (совокупность генов всех особей популяции), который определяет общие видовые свойства, а так же особенности, возникшие в порядке приспособления популяции к определенным условиям среды.

Пространственная структура популяции – это распределение особей в пределах ареала, зависящее от особенностей организмов и среды их обитания. Оно может быть равномерным (характеризуется равным удалением особей друг от друга), диффузным (особи распределяются по территории случайно) или мозаичным (особи распределяются группировками, на определенном расстоянии друг от друга).

Рождаемость – число новых особей, появившихся в популяции за единицу времени в результате размножения.

Смертность – число особей, погибших в популяции за единицу времени от всех причин.

По своему происхождению экосистемы могут быть естественными (природными) – например, лес, озеро, луг и т.д., — и искусственными (антропогенными)

Крупные наземные экосистемы, приуроченные к однородным природно-климатическим зонам, называются биомами (тундра, тайга, степь, пустыня). Водные экосистемы подразделяются на морские и пресноводные, а последние еще и на стоячие (озерные) и проточные (речные) экосистемы.

Совокупность растений, животных и микроорганизмов, которые совместно проживают в одних и тех же условиях среды, называют биоценозом (греч. биос – жизнь, койнос – общий).

Участок земной поверхности (суши или водоема) с одинаковыми условиями среды, на котором существует биоценоз, называют биотопом (греч. биос – жизнь, топос – место). СТРУКТУРЫ ЭКОСИСТЕМ:

1.Видовая структура экосистем. Под ней понимают количество видов, которые образуют экосистему, и соотношение их численностей. Видовое разнообразие исчисляется сотнями и десятками сотен. Оно тем значительнее, чем богаче биотоп экосистемы. Самыми богатыми по видовому разнообразию являются экосистемы тропических лесов. Богатство видов зависит и от возраста экосистем. В сформировавшихся экосистемах обычно выделяется один или 2 – 3 вида явно преобладающих по численности особей. Виды, которые явно преобладают по численности особей, – доминантные (от лат. dom-inans – «господствующий»). Также в экосистемах выделяются виды – эдификаторы (от лат. aedifica-tor – «строитель»). Это те виды, которые являются образователями среды (ель в еловом лесу наряду с доминантностью имеет высокие эдификаторные свойства).

2. Трофическая структура. В каждой из них можно выделить три функциональных группы организмов, связанных между собой потоками энергии, вещества и информации: фотосинтезирующие растения — продуценты, различные уровни консументов, детритофагов и редуцентов. Они составляют биотическую структуру экосистем.

Зеленые растения улавливают энергию Солнца и превращают ее в потенциальную энергию химических связей органических веществ, создаваемых ими в ходе реакции фотосинтеза:

Кроме растений-фотосинтетиков продуцировать органическое вещество могут некоторые бактерии, которые используют энергию, выделяющуюся при окислении неорганических соединений, например, аммиака, железа и особенно серы. Это так называемая энергия химического синтеза, поэтому организмы называются хемосинтетиками.

Таким образом, растения и хемосинтетики создают органическое вещество из неорганических составляющих с помощью энергии окружающей среды. Их называют продуцентами или автотрофами.

Виды, потребляющие созданную продуцентами органику как источник вещества и энергии для своей жизнедеятельности, называются консументами (потребителями) или гетеротрофами.

Питающиеся непосредственно продуцентами растительноядные животные, или фитофаги, называются первичными консументами или консументами первого порядка. Их самих употребляют в пищу хищники, или плотоядные – консументы второго и более высоких порядков.

Мертвые растительные и животные органические остатки, например опавшие листья, экскременты и трупы животных, называются детритом. Организмы, специализирующиеся на питании детритом (например, грифы, шакалы, черви, раки, термиты, муравьи и т.д.), называются детритофагами. Значительная часть детрита в экосистемах не поедается животными, а гниет и разлагается с участием грибов и бактерий, которых обычно выделяют в особую группу детритофагов и называют редуцентами.

Различают два типа пищевых цепей – пастбищные (или цепи выедания), и детритные (цепи разложения).

Прирост биомассы в экосистеме за единицу времени называется биологической продуктивностью (продукцией). Первичная продукция – это биомасса, созданная за единицу времени продуцентами Вторичная продукция – это биомасса, созданная за единицу времени консументами на разных трофических уровнях. Каждому последующему трофическому уровню передается в среднем около 10% от количества энергии, поступившей на предыдущий (закон Линдемана или «правило 10%»). Поскольку в каждом звене пищевой цепи около 90% энергии теряется, длина пищевой цепи ограничивается размерами этих потерь и, как правило, не превышает 3 — 4 уровня.

Последовательная смена сообществ на одной территории под действием экологических факторов называется сукцессией. Первичная сукцессия – развитие экосистемы на голом месте, например на возникшем в море вулканическом острове. Вторичная сукцессия – процесс восстановления нарушенного сообщества до равновесного (климаксного) состояния.

Основные функции живого вещества в биосфере

Функции	Краткая характеристика процессов
Энергетическая	Поглощение солнечной энергии при фотосинтезе, химической энергии в результате разложения энергонасыщенных веществ; передача энергии по пищевой цепи разнородного живого вещества.
Концентрационная	Избирательное накопление в ходе жизнедеятельности определенных видов вещества, используемых для построения тела организма и удаляемых из него при метаболизме.
Деструктивная	Минерализация био- и небоигенного органического вещества; разложение неживого неорганического вещества; вовлечение образовавшихся веществ в биологический круговорот.
Средообразующая	Преобразование физико-химических параметров среды.
Транспортная	Перенос вещества против силы тяжести и в горизонтальном направлении.

Источник

16 мая 2016

В закладки

Обсудить

Жалоба

Подготовка к ЕГЭ по биологии. Экология

Материал в помощь учителю биологии для проведения консультации по теме «Экология».

Задания ЕГЭ, направленные на проверку знаний по экологии

Номер задания	Проверяемые элементы содержания	Максимальный балл за выполнение задания
22	Экологические факторы. Взаимоотношения организмов в природе	1
23	Экосистема, ее компоненты. Цепи питания. Разнообразие и развитие экосистем. Агроэкосистемы	1
24	Биосфера. Круговорот веществ в биосфере. Глобальные изменения в биосфере	1
25	Биологические закономерности. Уровневая организация и эволюция живой природы	1
26-33	Задания с множественным выбором, на установление соответствия и на определение последовательности	2
38	Обобщение и применение знаний в новой ситуации об экологических закономерностях и эволюции органического мира	3

Автор: Высоцкая Евгения Васильевна.

ecologi.rar

Источник

Материалы для подготовки к ЕГЭ. Онлайн-Справочник по биологии.
Раздел 8. Экология и учение о биосфере. Глава 8.1. Экология особей.

ВСЕ РАЗДЕЛЫ СПРАВОЧНИКА

8.1. Экология особей

8.1.1. Среды обитания

Среда обитания (жизни) — это часть природы, окружающая живые организмы и оказывающая на них определённое воздействие.

На нашей планете живые организмы освоили четыре среды обитания (табл. 8.1):

водную;
наземно-воздушную;
почвенную;
организменную.

Первой была освоена водная среда. Затем появились паразиты и симбионты, использующие организменную среду обитания. В дальнейшем, после выхода жизни на сушу, живые организмы населили наземно-воздушную среду, а одновременно с этим создали и заселили почву. Под почвенной средой обитания подразумевают не только собственно почву, но и горные породы поверхностной части литосферы.

Таблица 8.1. Сравнение сред жизни

Примечание: ПБП — первичная биологическая продукция; ЭМП — элементы минерального питания.

8.1.2. Экологические факторы

Каждая из сред жизни отличается особенностями воздействия экологических факторов — отдельных элементов среды, которые воздействуют на организмы. Существуют различные классификации экологических факторов (табл. 8.2).

Таблица 8.2. Классификация экологических факторов

Группа	Характеристика	Примеры
1. По природе
Абиотические	Воздействие компонентов неживой природы	Свет, температура, влажность
Биотические	Воздействие живых организмов	Конкуренция за пищу, нападение хищника
2. По участию человека
Природные	Воздействие природных факторов	Свет, температура, влажность
Антропогенные	Воздействие человека (в том числе его деятельности)	Вырубка леса, охота, загрязнение, разрушение местообитаний
3. По среде возникновения (для абиотических)
Климатические	Влияние климатических условий	Ветер, атмосферное давление
Геологические	Влияние геологических условий	Землетрясения, извержения вулканов, движение
ледников, радиоактивное излучение
Орографические, или факторы рельефа	Влияние условий рельефа	Высота местности над уровнем моря, крутизна местности, экспозиция местности
Эдафические, или почвенно-грунтовые	Влияние почвенных условий	Гранулометрический состав, химический состав, плотность, структура, pH
Гидрологические	Влияние гидрологических условий	Течение, солёность, давление
4. По природе (для абиотических)
Физические	Влияние физических факторов	Температура, давление, плотность
Химические	Влияние химических факторов	Химический состав, солёность
5. По виду воздействующего организма (для биотических)
Внутривидовые	Влияние на организм особей этого же вида	Влияние зайца на зайца, сосны на сосну
Межвидовые	Влияние на организм особей других видов	Влияние волка на зайца, сосны на берёзу
6. По принадлежности к определённому царству (для биотических)
Фитогенные факторы	Влияние на организм растений	Ель и растения нижнего яруса
Зоогенные факторы	Влияние животных	Ковыль и травоядные копытные
Микогенные факторы	Влияние грибов	Берёза и подберёзовик
Микробиогенные факторы	Влияние микроорганизмов (вирусов, бактерий, простейших)	Человек и вирус гриппа
7. По типу взаимодействия (для биотических)
Нейтрализм	Сожительство двух видов на одной территории, не имеющее для них ни положительных, ни отрицательных последствий	Белки и лоси
Протокооперация	Взаимовыгодное, но не обязательное сосуществование организмов, пользу из которого извлекают оба участника	Раки-отшельники и коралловые полипы актинии
Мутуализм	Взаимовыгодное сожительство, когда либо один из партнёров, либо оба не могут существовать без сожителя	Травоядные копытные и целлюлозоразрушающие бактерии
Комменсализм	Взаимоотношения, при которых один из партнёров полу чает пользу от сожительства, а другому присутствие первого безразлично	Крупные хищники и падальщики
Растительноядность	Взаимоотношения, при которых один из участников (фитофаг) использует в качестве пищи другого (растение)	Зайцы и растения
Хищничество	Взаимоотношения, при которых один из участников (хищник) использует в качестве пищи другого (жертва)	Волки и зайцы
Паразитизм	Взаимоотношения, при которых паразит не убивает своего хозяина, а длительное время использует его как среду обитания и источник пищи	Аскарида человеческая и человек
Конкуренция	Взаимоотношения, при которых организмы соперничают друг с другом за одни и те же ресурсы внешней среды при недостатке последних	Щука и судак
Аллелопатия	Взаимоотношения, при которых во внешнюю среду выделяются продукты жизнедеятельности одного организма, отравляя её и делая непригодной для жизни другого	Гриб-пеницилл и некоторые сапротрофные бактерии
Аменсализм	Взаимоотношения, при которых один организм воздействует на другой и подавляет его жизнедеятельность, а сам не испытывает никаких отрицательных влияний со стороны подавляемого	Ель и растения нижнего яруса
8. По характеру воздействия (для антропогенных)
Прямое влияние	Оказывают прямое (непосредственное) воздействие на организм	Скашивание травы, вырубка леса, отстрел животных, отлов рыбы
Косвенное влияние	Оказывают косвенное (опосредованное через другие экологические факторы) воз действие на организм	Загрязнение окружающей среды, разрушение местообитаний, беспокойство
9. По последствиям (для антропогенных)
Положительные	Улучшают жизнь организмов и увеличивают их численность	Разведение и охрана животных, посадка и подкормка растений, охрана окружающей среды
Отрицательные	Ухудшают жизнь организмов и снижают их численность	Вырубка деревьев, отстрел животных, разрушение местообитаний
10. По изменчивости в пространстве и во времени
Относительно постоянные	Относительно постоянны в пространстве и во времени	Сила тяготения, солнечная радиация, солёность океана
Очень изменчивые	Очень изменчивы в пространстве и во времени	Температура и влажность воздуха, сила ветра
11. По характеру изменения во времени
Регулярно-периодические	Меняют свою силу в зависимости от времени суток, сезона года, ритма приливов и отливов	Освещённость, температура, длина светового дня
Нерегулярные (непериодические)	Не имеют чётко выраженной периодичности	Наводнение, ураган, землетрясение, извержение вулкана, нападение хищника
Направленные	Действуют на протяжении длительного промежутка времени в одном направлении	Похолодание или потепление климата, зарастание водоёма, эрозия почвы
12. По характеру ответной реакции организма на воздействие
Раздражители	Вызывают биохимические и физиологические изменения (адаптации)	Недостаток кислорода в условиях высокогорья приводит к увеличению содержания гемоглобина в крови животных
Модификаторы	Вызывают морфологические и анатомические изменения (адаптации)	Недостаток влаги привёл к видоизменению листьев в колючки у кактуса
Ограничители	Обусловливают невозможность существования организма в данных условиях и ограничивают ареал его распространения	Недостаток воды ограничивает распространение жизни в пустынях
Сигнализаторы	Информируют об изменении других факторов	Длина светового дня для листопадных растений
13. По расходованию
Ресурсы	Потребляются организма ми, то есть их количество в результате взаимодействия с организмом может уменьшаться	Пища, вода, солнечная энергия, кислород, углекислый газ
Условия	Не потребляются организмами, то есть их количество не уменьшается, но они могут оказывать влияние на организм	Температура, влажность, атмосферное давление, гравитационное поле, солёность воды

Действие экологических факторов на организм может быть прямым и косвенным. Косвенное воздействие осуществляется через другие экологические факторы. Например, высокая температура может вызвать ожог (прямое воздействие), а может привести к обезвоживанию организма (косвенное воздействие).

8.1.3. Адаптации

Адаптации — приспособления организмов к среде обитания. Они вырабатываются в процессе эволюции и индивидуального развития организмов. Адаптации развиваются под действием трёх основных факторов: наследственности, изменчивости и естественного (а также искусственного) отбора. Адаптации подразделяют на типы (табл. 8.3).

Таблица 8.3. Типы адаптаций живых организмов

Существуют три основных пути приспособления организмов к условиям окружающей среды (табл. 8.4). Обычно приспособление вида к среде осуществляется тем или иным сочетанием всех трёх возможных путей адаптации.

Таблица 8.4. Пути адаптаций живых организмов

8.1.4. Закономерности действия экологических факторов

Закон оптимума. Экологические факторы среды имеют количественное выражение. Каждый фактор имеет определённые пределы положительного влияния на организмы (рис. 8.2). Как недостаточное, так и избыточное действие фактора отрицательно сказывается на жизнедеятельности особей.

Рис. 8.2. Зависимость действия экологического фактора от его количества

По отношению к каждому фактору можно выделить зону оптимума (зону нормальной жизнедеятельности), зону пессимума (зону угнетения), верхний и нижний пределы выносливости организма.

Зона оптимума — такое количество экологического фактора, при котором интенсивность жизнедеятельности организмов максимальна.

Зона пессимума — такое количество экологического фактора, при котором интенсивность жизнедеятельности организмов угнетена.

Верхний предел выносливости — максимальное количество экологического фактора, при котором возможно существование организма.

Нижний предел выносливости — минимальное количество экологического фактора, при котором возможно существование организма. За пределами выносливости существование организма невозможно.

Значения экологического фактора между верхним и нижним пределами выносливости называются зоной толерантности.

Виды с широкой зоной толерантности называются эврибионтными, с узкой — стенобионтными (рис. 8.3).

Рис. 8.3. Экологическая валентность (пластичность) видов: 1 — эврибионтные; 2 — стенобионтные

Организмы, переносящие значительные колебания температуры, называются эвритермными, а приспособленные к узкому интервалу температур — стенотермными. Таким же образом по отношению к давлению различают эври- и стенобатные организмы, по отношению к степени засоления среды — эври- и стеногалинные и т. д.

Явление акклиматизации. Положение оптимума и пределов выносливости может в определённых пределах сдвигаться. Например, человек легче переносит пониженную температуру окружающей среды зимой, чем летом, а повышенную — наоборот. Это явление называется акклиматизацией (или акклимацией). Акклиматизация происходит при смене сезонов года или при попадании на территорию с другим климатом.

Неоднозначность действия фактора на разные функции организма. Одно и то же количество фактора неодинаково влияет на разные функции организма. Оптимум для одних процессов может являться пессимумом для других. Например, у растений максимальная интенсивность фотосинтеза наблюдается при температуре воздуха +25… +35°С, а дыхания +55°С (рис. 8.4).

Рис. 8.4. Схема зависимости фотосинтеза и дыхания растения от температуры: tмин, tопт, tмакс — температурный минимум, оптимум и максимум для прироста растений (заштрихованная область)

Соответственно, при более низких температурах будет происходить прирост биомассы растений, а при более высоких — потеря биомассы. У холоднокровных животных повышение температуры до +40 °С и более сильно увеличивает скорость обменных процессов в организме, но тормозит двигательную активность, и животные впадают в тепловое оцепенение. У человека семенники вынесены за пределы таза, так как сперматогенез требует более низких температур. Для многих рыб температура воды, оптимальная для созревания гамет, неблагоприятна для икрометания, которое происходит при другой температуре.

Экологическая валентность вида. Экологические валентности отдельных особей не совпадают. Они зависят от наследственных и онтогенетических особенностей отдельных особей: половых, возрастных, морфологических, физиологических и т.д. Поэтому экологическая валентность вида шире экологической валентности каждой отдельной особи. Например, у бабочки мельничной огнёвки — одного из вредителей муки и зерновых продуктов — критическая минимальная температура для гусениц -7 °С, для взрослых форм -22 °С, а для яиц —27 °С. Мороз в —10 °С губит гусениц, но не опасен для имаго и яиц этого вредителя.

Экологический спектр вида. Набор экологических валентностей вида по отношению к разным факторам среды составляет экологический спектр вида. Экологические спектры разных видов отличаются друг от друга. Это позволяет разным видам занимать разные места обитания. Знание экологического спектра вида позволяет успешно проводить интродукцию растений и животных.

Взаимодействие факторов. В природе экологические факторы действуют совместно, то есть комплексно. Зона оптимума и пределы выносливости организмов по отношению к какому-либо фактору среды могут смещаться в зависимости от того, с какой силой и в каком сочетании действуют одновременно другие факторы. Например, высокую температуру труднее переносить при дефиците воды, сильный ветер усиливает действие холода, жару легче переносить в сухом воздухе и т. д. Таким образом, один и тот же фактор в сочетании с другими оказывает неодинаковое экологическое воздействие (рис. 8.5). Соответственно, один и тот же экологический результат может быть получен разными путями. Например, компенсация недостатка влаги может быть осуществлена поливом или снижением температуры. Создаётся эффект частичного взаимозамещения факторов. Однако взаимная компенсация действия факторов среды имеет определённые пределы, и полностью заменить один из них другим нельзя.

Рис. 8.5. Смертность яиц соснового шелкопряда при разных сочетаниях температуры и влажности

Таким образом, абсолютное отсутствие какого-либо из обязательных условий жизни заменить другими экологическими факторами невозможно, но недостаток или избыток одних экологических факторов может быть возмещён действием других экологических факторов.

Например, полное (абсолютное) отсутствие воды нельзя компенсировать другими экологическими факторами. Однако если другие экологические факторы находятся в оптимуме, то перенести недостаток воды легче, чем когда и другие факторы находятся в недостатке или избытке.

Закон лимитирующего фактора. Возможности существования организмов в первую очередь ограничивают те факторы среды, которые наиболее удаляются от оптимума. Экологический фактор, количественное значение которого выходит за пределы выносливости вида, называется лимитирующим (ограничивающим) фактором. Такой фактор будет ограничивать существование (распространение) вида даже в том случае, если все остальные факторы будут благоприятными (рис. 8.6).

Лимитирующие факторы определяют географический ареал вида. Например, продвижение вида к полюсам может лимитироваться недостатком тепла, в аридные районы — недостатком влаги или слишком высокими температурами.

Рис. 8.6. Зависимость урожая от лимитирующего фактора («Бочка Либиха»)

Условия жизни и условия существования. Комплекс факторов, под действием которых осуществляются все основные жизненные процессы организмов, включая нормальное развитие и размножение, называется условиями жизни. Условия, в которых размножения не происходит, называются условиями существования.

8.1.5. Характеристика основных экологических факторов

Свет. В спектре солнечного света выделяют области, различные по своему биологическому действию. Ультрафиолетовые лучи в небольших дозах необходимы живым организмам (бактерицидное действие, стимуляция роста и развития клеток, синтез витамина D и т. д.), в больших дозах губительны из-за способности вызывать мутации. Значительная часть ультрафиолетовых лучей отражается озоновым слоем. Видимые лучи — основной источник жизни на Земле, дающий энергию для фотосинтеза. Инфракрасные лучи — основной источник тепловой энергии.

Для растений солнечный свет необходим прежде всего как источник энергии для фотосинтеза. По отношению к условиям освещённости растения подразделяют на экологические группы (табл. 8.5).

Таблица 8.5. Классификация растений по отношению к условиям освещённости

Для животных свет — это условие ориентации. Животные могут вести дневной, ночной и сумеречный образ жизни.

По отношению к продолжительности дня организмы (в основном растения) делят на короткодневные (обитатели низких широт) и длиннодневные (обитатели умеренных и высоких широт).

Реакция организмов на продолжительность дня называется фотопериодизмом. Это очень важное приспособление, регулирующее сезонные явления у организмов. Изменение длины дня тесно связано с годовым ходом температуры, но в отличие от последней не подвержено случайным колебаниям. Фотопериодизм обусловливает такие сезонные явления, как листопад, перелёты птиц и т. п.

Температура. От температуры окружающей среды зависит температура организмов, а следовательно, скорость всех химических реакций, составляющих обмен веществ. В основном живые организмы способны жить при температуре от 0 до +50 °С, что обусловлено свойствами цитоплазмы клеток. Верхним температурным пределом жизни является + 120…+140°С (близкие к нему значения температуры выдерживают споры, бактерии), нижним —190…273 °С (переносят споры, семена, сперматозоиды).

По отношению к температуре организмы делят на криофилов (обитающих в условиях низких температур) и термофилов (обитающих в условиях высоких температур).

Организмы могут использовать два источника тепловой энергии: внешний (тепловая энергия Солнца или внутреннее тепло Земли) и внутренний (тепло, выделяемое при обмене веществ). В зависимости от того, какой источник преобладает в тепловом балансе, живые организмы делят на пойкилотермных и гомойотермных (табл. 8.6). Если речь идёт только о животных, то их ещё называют холоднокровными и теплокровными соответственно.

Таблица 8.6. Классификация организмов по преобладанию
источника тепла в их тепловом балансе

У живых организмов различают три механизма терморегуляции (табл. 8.7).

Таблица 8.7. Механизмы терморегуляции

Вода. Вода обеспечивает протекание в организме обмена веществ и нормальное функционирование организма в целом. Одни организмы живут в воде, другие приспособились к постоянному недостатку влаги. Среднее содержание воды в клетках большинства живых организмов составляет около 70 %.

По отношению к воде среди живых организмов выделяют следующие экологические группы: гигрофилы (влаголюбивые), ксерофилы (сухолюбивые) и мезофилы (промежуточная группа).

Из наземных животных к гигрофилам относятся ондатра и бобр, к ксерофилам — суслик и варан, к мезофилам — волк и косуля. Среди растений различают гигрофитов, мезофитов и ксерофитов (табл. 8.8).

Таблица 8.8. Классификация растений по отношению к воде

Водные организмы по типу местообитания и образу жизни объединяются в следующие экологические группы (табл. 8.9).

Таблица 8.9. Классификация водных организмов
по типу местообитания и образу жизни

8.1.6. Биологические ритмы

Биологические ритмы представляют собой периодически повторяющиеся изменения интенсивности и характера биологических процессов и явлений. Они в той или иной форме присущи всем живым организмам и отмечаются на всех уровнях организации: от внутриклеточных процессов до биосферных. Биологические ритмы наследственно закреплены и являются следствием естественного отбора и адаптации организмов. Ритмы бывают внутрисуточные, суточные, сезонные, годичные, многолетние и многовековые. Биологические ритмы делят на эндогенные и экзогенные (табл. 8.10).

Таблица 8.10. Биологические ритмы

ВСЕ РАЗДЕЛЫ СПРАВОЧНИКА

Материалы для подготовки к ЕГЭ. Онлайн-Справочник по биологии.
8.1. Экология особей

Источник

На ЕГЭ не спрашивают про сортировку отходов или электромобили, но могут спросить про круговорот углерода или названия разных типов водных растений. Как не запутаться в большом количестве информации? Собрали все темы, которые могут встретиться в вопросах про экологию, чтобы вам было проще спланировать подготовку к экзамену.

1. Из чего состоит экология?

Тема «экология» в ЕГЭ включает в себя три больших блока:

Экологические факторы;
Экосистема;
Биосфера.

Главный совет для этого раздела биологии: старайтесь не заучивать термины, а понимать суть и приводить примеры. Это поможет и для запоминания во время подготовки, и при ответе на развёрнутые вопросы во второй части экзамена. Не зубрите теорию. Придумывайте ассоциации, вникайте в логику.

Что нужно знать про экологические факторы

Среды обитания и их характеристики:

наземно-воздушная;
водная;
почвенная;
организменная.

Нужно уметь их сравнивать по количеству кислорода и света, плотности и другим параметрам.

Адаптации к каждой среде обитания. Например, форма конечностей, особенности зрения и обоняния, форма тела, особенности метаболизма обитателей разных сред.
Предел выносливости и зона оптимума для разных видов организмов.

Чтобы редкие вопросы по этой теме не стали сюрпризом, рекомендуем почитать книгу «Биология: модульный триактив курс» от В.С. Рохлова. Например, чтобы узнать, что такое бочка Либиха и лимитирующий фактор.

Характеристики самих биологических факторов:

Свет: группы растений по отношению к свету, фотопериодизм;
Температура: механизмы терморегуляции;
Вода: группы растений по отношению к воде, экономия воды.

❗️Эти темы часто спрашивают в письменной части экзамена — уделите им время. Стоит не только понять их суть, но и заучить термины, чтобы в них не запутаться.

Ещё нужно уметь отличать биотические факторы от антропогенных. Тут всё просто: биотические относятся к живой природе, антропогенные — это воздействие человека.

Что нужно знать про экосистему

Общие понятия из экологии:

Функциональные группы организмов: продуценты, консументы и редуценты;
Пищевые цепи и сети;
Устойчивость экосистем: развитость пищевых цепей, ярусность в лесных экосистемах, другие факторы устойчивости;
Экологические пирамиды.

Есть разные виды пирамид, к экзамену важно выучить пирамиду биомассы, остальные пирамиды построены по схожему принципу.

Обратите внимание на «правило 10 процентов».

Особенности биоценоза:

Связи в биоценозе: трофическая, топическая и др. Не обязательно заучивать названия, главное понимать и уметь объяснять;
Структура популяции: как расположены относительно друг друга разные популяции и особи в одной популяции;
Экологические характеристики популяции: рождаемость, смертность, плотность, половой состав;

Разница между биогеоценозом и экосистемой;
Сравнение искусственной и естественной экосистем: замкнутость/незамкнутость, устойчивость, видовое разнообразие;
Биотические отношения: симбиоз, мутуализм, квартиранство и т. п.

Сукцессия: первичная и вторичная. На экзамене часто просят установить последовательность процессов восстановления экосистемы.

Что нужно знать про биосферу

Границы биосферы: до какого уровня возможна жизнь в атмосфере, гидросфере и литосфере, какие факторы ограничивают распространение организмов.
Вещества биосферы: косное, биокосное, биогенное, живое. Здесь советуем нарешивать задания, чтобы привыкнуть к типичным вопросам из ЕГЭ.

Функции живого вещества: концентрационная, окислительно-восстановительная, газовая, деструктивная.
Биогеохимические циклы:

Биогенная миграция атомов (обычно не спрашивают, но повторить стоит);
Круговорот углерода;
Круговорот азота;
Сера и фосфор (вряд ли попадется, но на всякий случай можно почитать).

Полезные материалы для подготовки к ЕГЭ по биологии можно скачать на нашем сайте в разделе «Шпаргалки».

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter. Мы обязательно поправим!

Источник