Санкт-Петербургский государственный университет
промышленных технологий и дизайна»
Кафедра инженерной химии и промышленной экологии
Контрольная работа №1
по дисциплине
Экология
Вариант №12
Выполнила: студентка II курса
группы 2-ТЗА-2 Виноградова Л.Н.
зачетная книжка №1632312
Проверил:
Санкт-Петербург
2018
Вопросы для контрольной работы.
1.Экологический фактор. Абиотические экологические факторы.
2.Популяция.Внутривидовая конкуренция.
3.Охрана окружающей среды. Виды природоохранной деятельности.
Экологический фактор. Абиотические экологические факторы.
В основе взаимодействия организмов и окружающей их среды находятся причинно-следственные отношения. Организм получает из окружающей среды информацию в виде определенных сигналов, имеющих материальную природу, и реагирует на эти сигналы. При этом организмы и сами способны существенно воздействовать на среду. Жизнедеятельность организмов сильно влияет на газовый состав атмосферы, формирует почвенный покров, определяет содержание растворенных органических и минеральных солей в природных водах. Организмы меняют как химический состав среды, так и ее физические свойства.
Экологический фактор – это любой элемент окружающей среды или условие (параметр, характеристика, компонент, объект, явление и т.п.) окружающей среды, способное оказывать прямое или косвенное влияние на живой организм на протяжении хотя бы одной из фаз его индивидуального развития.
Экологические факторы подразделяют на абиотические, биотические и антропические. Особую группу составляют факторы антропогенные, действующие на человека.
Абиотические факторы (или физико-химические факторы) - температура, свет, рН среды, соленость, радиоактивное излучение, давление, влажность воздуха, ветер, течения- это все свойства неживой природы, которые прямо или косвенно влияют на живые организмы.
Биотические факторы - это формы воздействия живых существ друг на друга. Окружающий органический мир - составная часть среды каждого живого организма. Взаимные связи организмов – основа существования популяций и биоценозов.
Антропические (антропогенные) факторы – это разнообразные формы действия человека, которые приводят к изменению природы как среды обитания всех живых организмов, или непосредственно сказываются на их жизни. Хотя человек влияет на живую природу через изменение абиотических факторов и биотических связей видов, деятельность людей на планете выделяют в особую силу. Основными способами антропического влияния являются завоз растений и животных, сокращение ареалов и уничтожение видов, распашка земель, вырубка и выжигание лесов, выпас домашних животных, выкашивание, осушение; в последнее время заметно возросла интенсивность действия на природные экосистемы через мелиорацию, обводнение, внесение повышенных доз минеральных удобрений, пестицидов, радиацию, физическое, химическое и биологическое загрязнения. В результате деятельности человека возникают новые и изменяются сложившиеся в природе пути миграции веществ, появляются новые вещества, ранее не существовавшие в природе, происходит накопление одних и снижение концентрации других химических элементов. Процесс урбанизации становится мощным экологическим фактором, приведшим к возникновению таких сложных экологических проблем, как кислотные дожди, парниковый эффект, засоление и эрозия почв, утеря генофонда и биоразнообразия, деградация многих природных систем. Одновременно урбанизация становится антропогенным фактором.
Экологические факторы среды могут выступать как:
1) раздражители – вызывают приспособительные изменения физиологических и биохимических функций организма;
2)ограничители – обуславливают невозможность существования в данных условиях;
3) модификаторы – вызывают анатомические и морфологические изменения организмов;
4) сигналы – свидетельствуют об изменении других факторов среды.
К абиотическим относятся химические и физические (или климатические) факторы. Химическими абиотическими факторами являются газовые составляющие атмосферного воздуха, химический состав водоемов, почв. Основные физические факторы – это температура, влажность, интенсивность солнечного излучения. В отдельную группу в некоторых классификациях выделяют такие абиотические факторы, как орографические, включающие рельеф, геологические различия земной поверхности. Сочетание различных абиотических факторов определяет распространение видов организмов по разным областям земного шара. Влияние на организм абиотических факторов разнообразно и зависит от интенсивности воздействия каждого отдельно взятого фактора и сочетания их между собой. Наиболее существенно влияние трех абиотических факторов – температуры, влажности и света.
Важнейшим для всех живых организмов является свет. Во-первых, потому, что это практически единственный источник энергии для всего живого. Автотрофные (фотосинтезирующие) организмы —растения, цианобактерии, преобразуя энергию солнечного света в энергию химических связей (в процессе синтеза органических веществ из минеральных), обеспечивают свое существование. Но кроме того, органические вещества, ими созданные, служат (в виде пищи) источником энергии для всех гетеротрофов. Во-вторых, свет играет важную роль как фактор, регулирующий образ жизни, поведение, физиологические процессы, происходящие в организмах.
Важную роль в регуляции активности живых организмов и их развитии играет продолжительность и интенсивность воздействие света – фотопериод. Постепенное сокращение светового дня запускает сложный процесс физиологической перестройки растений в преддверии долгого зимнего периода. Изменения светового дня в течение года имеют огромное значение и для животных умеренного пояса. Сезонностью обусловлены размножение многих их видов, смена оперения и мехового покрова, рогов у копытных, метаморфоз у насекомых, миграции рыб, птиц. Кроме сезонных, есть еще и суточные изменения режима освещенности, смена дня и ночи определяет суточный ритм физиологической активности организмов.
Не менее важным абиотическим фактором, чем свет, является температура. Большинство живых существ может жить лишь в диапазоне от –50 до +50 °С. Однако есть виды, которые приспособились к существованию при очень высоких или низких значениях температуры. Температура как абиотический фактор способна существенно влиять на темпы развития, физиологическую активность живых организмов, поскольку подвержена суточным и сезонным колебаниям. Колебание температуры в воде обычно меньше, чем на суше, поэтому пределы устойчивости к температуре у водных организмов хуже, чем у наземных. От температуры зависит интенсивность обмена веществ; при повышении температуры скорость обмена веществ возрастает. Потребности животных и растений в тепле должны находиться в определенном равновесии с его наличием во внешней среде, т.е. между ними должен быть достигнут температурный гомеостаз. Животным доступны два основных источника тепловой энергии – внешний (солнечная энергия, запасы тепла во внешней среде, например в пище) и внутренний (тепло, процудируемое в процессе обмена веществ). Возможности растений регулировать температуру тела, по сравнению с теплокровными животными, ограничены.
Вода является важнейшим химическим соединением, содержащимся в живом веществе, поэтому наличие (отсутствие) воды в окружающей среде (именуемое «влажностью») является важнейшим экологическим фактором, оказывающим огромное воздействие на жизнедеятельность различных организмов, в том числе и человека. Вода необходима для поддержания структурной целостности клеток всего организма, принимает непосредственное участие в процессе образования первичных продуктов фотосинтеза. Недостаток влаги приводит к резкому снижению продуктивности живого вещества. Влажность (содержание воды в окружающей среде) зависит от климата, т.е. от количества осадков и их распределения по временам года, и местонахождения данной среды обитания на планете. Атмосферные осадки – это вода в жидком(капли) или твердом состоянии, выпадающая на земную поверхность из облаков или осаждающаяся непосредственно из воздуха вследствие сгущения водяного пара. Осадки в течении года могут выпадать не равномерно, живым организмам (например животным и растениям саванн) приходится переносить длительные засухи. Животные и растения для поддержания нормального водного баланса, для регулирования расходования влаги используют разнообразные морфологические, физиологические, экологические и этологические адаптации.
В зависимости от влияния факторов неживой природы, растения и животных делят на различные группы и у них появляются приспособленности к влиянию этих абиотических факторов.
Виды приспособленностей организмов к колебаниям температуры, влажности и света:
1) теплокровность – поддержание организмом постоянной температуры тела;
2) зимняя спячка – продолжительный сон животных в зимнее время года;
3) анабиоз – временное состояние организма, при котором жизненные процессы замедленны до минимума и отсутствуют все видимые признаки жизни (наблюдается у холоднокровных и у животных зимой и в жаркий период времени);
4) морозостойкость - способность организмов переносить отрицательные температуры;
5) состояние покоя – приспособительное свойство многолетнего растения, для которого характерно прекращение видимого роста и жизнедеятельности, отмирание наземных побегов у травянистых форм растений и опадение листьев у древесных форм.
6. летний покой - приспособительное свойство раннецветущих растений (тюльпан, шафран) тропических районов, пустынь, полупустынь.
Одним из важных абиотических факторов является воздух. Воздух — это природная смесь газов, имеющая относительно постоянный состав. Постоянство состава природного воздуха может нарушаться как за счет природных явлений (например, извержения вулканов, землетрясения, лесные пожары), так и в результате деятельности человека. Воздух необходим для любых аэробных организмов (и для растений, и для животных), так как обеспечивает процесс дыхания (газообмен), а для растений является источником газового минерального питания (без углекислого газа невозможен фотосинтез).
Другие абиотические факторы не менее важны, но в разной степени для разных групп живых организмов. Так, для водных видов существенную роль играет соленость, на фауну и флору островов в океанах и морях значительное влияние оказывает ветер, для обитателей почвы важна ее структура, т. е. размер частиц грунта.
Любой абиотический фактор, оказывающий влияние на отдельный вид, входящий в состав изучаемой экосистемы, будет влиять и на саму экосистему, на ее фундаментальные свойства. Это воздействие можно объяснить следующими причинами. Во-первых, абиотические факторы в совокупности создают климатический режим экосистемы, на фоне которого протекают все процессы жизнедеятельности видов и осуществляется взаимодействие между ними. Во- вторых, все особи, входящие в состав экосистемы, являются объектами воздействия абиотических факторов. Абиотические факторы, влияя на биотическую совокупность экосистемы, будут определять не только свойства этой системы, но и стратегию ее развития.
.
Популяция. Внутривидовая конкуренция.
Популяцией в экологии называют совокупность особей одного вида, находящихся во взаимодействии между собой и населяющих общую территорию. Популяция представляет собой форму внутривидовой организации или форму существования вида, обеспечивающую наиболее полное использование данной группой особей природных ресурсов территории, к которой популяция приурочена. Популяция обладает свойствами, определяемыми биологическими особенностями вида: жизненным циклом, типом питания, способом размножения, образом жизни. Места обитания видов популяции называют стациями. Стация обитания – это участок территории, занятый популяцией вида и характеризующийся определенными экологическими условиями, отвечающими экологической нише данного вида. Выбор стации, как правило, определяется каким-нибудь одним фактором; это может быть кислотность, соленость, влажность и т. д.
Экологическая ниша –место вида в природе, преимущественно в биоценозе, включающее как положение его в пространстве, так и функциональную его роль в сообществе, отношение к абиотическим условиям существования. Важно подчеркнуть, что эта ниша не просто физическое пространство, занимаемое организмом, но и его место в сообществе, определяемое его экологическими функциями. Знание экологической ниши позволяет ответить на вопросы, как, где и чем питается вид, чьей добычей он является, каким образом и где он отдыхает и размножается.
Популяции характеризуются рядом специфических параметров:
1. Численность – общее количество особей на выделяемой территории или в данном объеме.
2. Плотность популяции – среднее число особей (или биомасса) на единицу площади или объема занимаемого популяцией пространства.
3. Рождаемость (плодовитость) – число новых особей, появившихся за единицу времени в результате размножения.
4. Смертность – число погибших в популяции особей в определенный отрезок времени, выражается в процентах к начальной или средней величине популяции.
5. Возрастное распределение членов популяции – описывает размер возрастных групп, составляющих популяцию.
6. Половое распределение – формируется на базе различной морфологии (формы и строения тела) и экологии различных полов.
7. Прирост популяции – разница между рождаемостью и смертностью, прирост может быть положительным, нулевыми и отрицательным. Кроме того, иногда в приросте популяции учитывают перемещение организмов между популяциями – эмиграцию и иммиграцию.
8. Темп (скорость) роста популяции – средний рост ее за единицу времени.
9. Занимаемая территория (ареал) – ее размер, характеристики, однородность.
Динамика популяции – это процессы изменений ее основных биологических показателей (численности особей, биомассы, популяционной структуры и т.д.) во времени.
На уровне популяции абиотические факторы воздействуют на такие параметры, как рождаемость, смертность, средняя продолжительность жизни особи, скорость роста популяции и ее размеры, нередко являясь важнейшими причинами, определяющими характер динамики численности популяции и пространственное распределение особей в ней. Популяция может приспосабливаться к изменениям абиотических факторов, во-первых, меняя характер своего пространственного распределения и, во-вторых, путем адаптивной эволюции.
Члены одной популяции оказывают друг на друга не меньшее воздействие, чем физико-химические факторы среды или обитающие рядом организмы других видов. Поскольку контакты между особями одной популяции происходят чаще, чем между особями разных популяций, то именно внутривидовые отношения являются более напряженными, чем межвидовые. Взаимоотношения между членами популяции зависят прежде всего от того, одиночный или групповой образ жизни свойствен виду. Формы же существования особей в популяции чрезвычайно различны.
Формы совместного существования особей в популяции (этологическая структура популяции) подразделяются следующим образом:
1. Одиночный образ жизни. Особи популяции обособлены и независимы друг от друга. Усложнение отношений внутри популяций происходит по двум направлениям: усилению связи между половыми партнерами и возникновению контактов между родительским и дочерними поколениями.
2. Семейный образ жизни, который резко усиливает связи между родителями и их потомством.
3. Колония. Она может существовать как длительно, так и возникать лишь на период размножения.
4. Стая. Временное объединение животных одного вида, связанное с общностью места обитания или размножения.. Стайность облегчает защиту от врагов, добычу пищи, миграцию.
5. Стадо. Группа диких или домашних животных одного вида, обитающих на какой–либо территории; более длительные и постоянные объединения животных по сравнению со стаями. В основе группового поведения животных в стадах лежат взаимоотношения доминирования-подчинения. В стаде ранг каждой особи определяется многими причинами: возрастом, физической силой, опытом и наследственными качествами животного. Как правило, над слабыми доминируют сильные и опытные, с устойчивым типом нервной системы. Это проявляется в праве на самку, преимуществе при поедании пищи, передвижении в группе и др.
6.Гарем.Небольшая устойчивая группа размножающихся полигамных животных – некоторых млекопитающих, птиц и рукокрылых, многих копытных животных. На одного половозрелого самца в гареме приходится несколько самок.
Внутривидовая конкуренция — это борьба за одни и те же ресурсы, происходящая между особями одного и того же вида. Внутривидовая конкуренция (за пищу, полового партнера, жизненное пространство, место для размножения и др.) увеличивается как с ростом плотности популяции, так и степени специализации вида. Формы конкурентного взаимодействия могут быть самыми различными: от прямой физической борьбы до их мирного совместного существования.
Чаще всего конкуренция начинается за пищу, когда в результате размножения при еще достаточном запасе пищи плотность популяции повышается. Недостаточное питание может приводить нередко к снижению плодовитости, пока уменьшение популяции не позволит виду снова размножиться. Конкуренция за пищу приводит иногда к ускорению развития и изменению всего жизненного цикла вида. У растений внутривидовая конкуренция нередко проявляется в виде «пассивной борьбы». Пассивная борьба приводит к появлению особых адаптивных черт в строении, обеспечивающих им выгодное размещение своих органов.
Внутривидовая конкуренция нередко проявляется в территориальности - охране отдельными животными или их группами индивидуальных участков. Обычно охраняется кормовая территория. Территориальное поведение характерно для некоторых видов насекомых, рыб, многих видов ящериц, млекопитающих и подавляющего большинства видов птиц. Это явление основано на врожденном стремлении особи к свободе передвижения на некоторой минимальной площади.
Существуют также гнездовые и брачные территории, появление которых обусловлено наличием конкурентной борьбы за места размножения или брачного партнера. Конкуренция за некоторый ограниченный ресурс обычно приводит к более равномерному пространственному размещению животных. У животных с общественным поведением конкуренция нередко выражается в возникновении иерархии доминирования, позволяющей упорядочить распределение ресурсов между животными в группе.
Среди внутривидовых связей довольно часто встречаются различные формы агрессии, когда истребление одних особей вида другими способствует поддержанию численности популяции, ее плотности на занимаемой территории и обеспечивает высокую жизненность сохранившихся особей.Агрессия — это форма связей, характеризующаяся истреблением особей своего вида. В отдельных случаях агрессия представлена каннибализмом, или пожиранием особей своего вида. Таким образом, внутривидовая конкуренция имеет тенденцию регулировать численность популяции.
