ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.05.2019
Просмотров: 1904
Скачиваний: 8
Поддержание жизнедеятельности организмов и круговорот вещества в экосистемах возможны только за счет постоянного притока энергии. Вся жизнь на Земле существует за счет солнечной энергии, которая переводится фотосинтезирующими организмами в химические связи органических соединений. Гетеротрофы получают энергию с пищей. Все живые существа являются объектами питания других, т.е. связаны между собой энергетическими отношениями. Пищевые связи в сообществах – это механизмы передачи энергии от одного организма к другому.
Ряды, в которых можно проследить пути расходования изначальной дозы энергии, называют цепями питания
Место каждого звена в цепи питания называют трофическим уровнем. Первый трофический уровень – продуценты, второй - растительноядные консументы; к третьему - плотоядные; потребляющие других плотоядных –к четвертому и т.д. Виды с широким спектром питания могут включаться в пищевые цепи на разных трофических уровнях.
Поглощенная пища усваивается не полностью. Неусвоенная возвращается во внешнюю среду (экскременты) и вовлечена в другие цепи питания. Большая часть энергии уходит на поддержание рабочих процессов в клетках. Меньшая часть усвоенной пищи идет на рост или откладывание запасных питательных веществ, увеличение массы тела.
Передача энергии в химических реакциях в организме происходит с потерей части ее в виде тепла. Вся энергия, использованная на метаболизм, переходит в тепловую и рассеивается в окружающем пространстве.
Энергии при переходе из одного звена в другое теряется, так как к следующему потребителю поступает лишь та энергия, которая заключается в массе поедаемого организма. Потери составляют около 90% при каждой передачи энергии через пищевую цепь.
Пищевая цепь включает обычно всего 4–5 звеньев из-за угасания энергии в цепях питания. Потерянная в цепях питания энергия может быть восполнена только поступлением новых ее порций. Поэтому в экосистемах не может быть круговорота энергии, аналогичного круговороту веществ. Экосистема функционирует только за счет направленного потока энергии, постоянного поступления ее извне в виде солнечного излучения или готовых запасов органического вещества.
Цепи, которые начинаются с растений - цепями выедания (пастбищными),а цепи, начинающиеся с отмерших остатков растений, трупов и экскрементов– детритными цепями. Таким образом, поток энергии, входящий в экосистему, разбивается далее как бы на два основные русла, поступая к консументам через живые ткани растений или запасы мертвого органического вещества, источником которого также является фотосинтез.
В разных типах экосистем мощность потоков энергии через цепи выедания и разложения различна.
-
Среды жизни, - принципы их формирования; краткая характеристика основных параметров.
На планете выделяют 4 среды: водную, наземно-воздушную, почвенную и организменную.
Водная среда
Вода характеризуется свойствами: высокая теплоемкость, подвижность, прозрачность. На характер распределения водных организмов оказывают влияние плотность, соленость, световой режим и пр. Так, плотность определяет условия передвижения организмов. Высокая плотность воды обеспечивает возможность опираться на нее, что особенно важно для бесскелетных форм, образующих планктон. Важным фактором является соленость: пресноводные формы не могут жить в морях, а типично морские – не переносят опреснения. Температура в морских глубинах отличается постоянством(3-40С).
С глубиной меняется освещенность. Разные лучи солнечного света поглощаются неодинаково: быстрее поглощаются красные и оранжевые лучи, хуже зеленые, синие и фиолетовые. Вода – хороший растворитель. Поэтому в озерах, океанах, и в подземных водах содержится растворы солей. Воде свойственна слабая аэрация. Всех обитателей водной среды называют гидробионтами. В водной среде выделяют дно (бенталь); толщу воды (пелагиаль); береговую часть (литораль). Обитателей бентали именуют бентосом; нектон – активно плавающие крупные формы; нейстон – обитателей поверхностной пленки воды.
Наземно-воздушнаясреда
Среда характеризуется обилием света и кислорода. Она динамична во времени и пространстве. На поверхности суши выделяют климатические и высотные пояса, природные зоны. Возможные резкие перепады температуры. Влажность зависит от климатического пояса, степени удаленности от океана, ветра. Живые организмы способны модифицировать параметры среды. Для всех обитателей - характерны: наличие опорного скелета и механизмов регуляции гидротермического режима; освобождение полового процесса от воды; защитные механизмы от дефицита тепла и влаги. В данной среде наблюдается самый высокий уровень биоразнообразия.
Почвенная среда
Почва – это поверхностный слой земной коры, который образуется в результате взаимодействия растительности, животных, микроорганизмов, горных пород и является самостоятельным природным образованием. Важнейшим свойством почв является их плодородие, т.е. способность обеспечивать рост и развитие растений. Среда характеризуется четырехфазностью; отсутствием света; высокой плотностью и гетерогенностью в пространстве. У организмов живущих в почвенной среде сложились следующие адаптации: вальковатая форма тела; гладкая поверхность; хорошо развитая мускулатура и копательный аппарат. Для почвенных жителей характерны микроскопические размеры и редукция зрения. В почве выделяют почвенные горизонты: перегнойно-аккумулятивный, элювиальный, иллювиальный. Сверху находится лесная подстилка, или луговой и степной войлок.
Организменная среда
Одна из самых древних сред. Характеризуется наибольшим постоянством в пространстве и времени; постоянством температурного и солевого режимов; отсутствием угрозы высыхания и защищенностью от врагов. Наряду с этим для среды характерно отсутствие света, нехватка кислорода и жизненного пространства. Может быть как жидкой (кровь, лимфа), так и твердой (кости, мышцы). Для обитателей этой среды характерны следующие адаптации: выработка защиты от переваривания хозяином; коадаптация паразита и хозяина; синхронизация биоритмов; редукция зрения и пищеварительной системы; усиление размножения и системы укрепления в организме хозяина. Организменная среда заселяется паразитами и симбионтами, которые могут быть как внешними, так и внутренними. Они могут быть облигатными или факультативными. Для многих характерны сложные циклы развития, часто со сменой одного или нескольких промежуточных хозяев.
БИЛЕТ № 7
-
Функции и свойства живого вещества в биосфере.
Всю совокупность организмов на планете В. И. Вернадский назвал живым вещество
Функции:
1. Энергетическая - связана с запасанием энергии в процессе фотосинтеза, передачей её по цепям питания и рассеиванием в окружающем пространстве.
2. Газовая – способность изменять и поддерживать определённый газовый состав среды обитания и атмосферы в целом.
3. Окислительно-восстановительная – связана с ростом под влиянием живого вещества интенсивности процессов как окисления и восстановления.
4. Концентрационная – способность организмов концентрировать в своём теле рассеянные химические элементы.
5. Деструктивная – разрушение организмами и продуктами их жизнедеятельности, в том числе и после их смерти. Основной механизм этой функции связан с круговоротом веществ.
6. Транспортная – перенос вещества и энергии в результате активной формы движения организмов.
7. Средообразующая
8. Рассеивающая функция, противоположная концентрационной. Она проявляется через трофическую (питательную) и транспортную деятельность организмов.
9. Информационная функция живого вещества выражается в том, что живые организмы и их сообщества накапливают информацию, закрепляют её в наследственных структурах и передают последующим поколениям.
Свойства:
1. Способность быстро занимать свободное пространство, связано с интенсивным размножением и со способностью организмов интенсивно увеличивать поверхность своего тела
2. Движение не только пассивное (под действием силы тяжести), но и активное. Например, против течения воды, силы тяжести, движения воздушных потоков.
3. Устойчивость при жизни и быстрое разложение после смерти, сохраняя при этом высокую физико-химическую активность.
4. Высокая приспособительность(адаптация) к различным условиям
5. Феноменально высокая скорость протекания химических реакций. Она на несколько порядков значительнее, чем в неживой природе.
6. Высокая скорость обновления живого вещества.
7. Разнообразие форм, размеров и химических вариантов, значительно превышающее многие контрасты в неживом, косном веществе.
8. Индивидуальность (в мире нет одинаковых видов и даже особей).
Все перечисленные и другие свойства живого вещества обусловливаются концентрацией в нём больших запасов энергии.
-
Адаптация растений к поддержанию водного баланса. Экологические группы растений по отношению к воде.
Низшие наземные растения из влажного субстрата поглощают воду погруженными в него частями таллома, а влагу дождя, росы и тумана – всей поверхностью. Мохообразные поглощают воду из почвы ризоидами, а остальные – корнями.
Когда в близости от корней запасы воды в почве истощаются, корни растут в направлении большей влажности - корневая система постоянно находится в движении. У степных и пустынных растений эфемерные корни, быстро вырастающие в периоды увлажнения почвы, а с наступлением засушливого периода засыхающие.
Семена поглощают воду из почвы. Из воздуха, насыщенного водяными парами поглощают воду эпифиты. В чашевидных влагалищах листьев зонтичных скапливается вода, которая всасывается эпидермисом. Поступившая в растение вода транспортируется от клетки к клетке и по ксилеме во все органы, где расходуется на жизненные процессы. Вода испаряется со всех поверхностей, как внутренних, так и наружных. Различают устьичную, кутикулярную и перидермальную транспирацию.
Через устьица транспирируется влага, испарившаяся с поверхности клеток внутри органов. Это основной путь расходования воды растением. По приспособлениям растений к колебаниям условий водоснабжения и испарения различают пойкилогидрические и гомойогидрические виды. Пойкилогидрические - не могут регулировать транспирацию, быстро теряют и поглощают воду, используя влагу росы, туманов, кратковременных дождей, в сухом состоянии находятся в анабиозе. Гомойогидрические растения - способны поддерживать относительное постоянство обводненности тканей.
2) Гидатофиты – водные растения, целиком или почти целиком погруженные в воду (элодея,уруть и др.). Вынутые из воды - высыхают и погибают. Редуцированы устьица и нет кутикулы. Транспирация отсутствует, а вода выделяется через особые клетки – гидатоды. Корневая система цветковых гидатофитов сильно редуцирована, иногда отсутствует совсем. Поглощение воды и минеральных солей происходит всей поверхностью тела. Цветоносные побеги выносят цветки над водой, после опыления побеги снова могут погружаться, и созревание плодов происходит под водой
Гидрофиты – растения наземно-водные, частично погруженные в воду. У них лучше, чем у гидатофитов, развиты проводящие и механические ткани. У гидрофитов есть эпидерма с устьицами, интенсивность транспирации очень высока, и они могут расти только при постоянном интенсивном поглощении воды.
Гигрофиты – наземные растения, живущие в условиях повышенной влажности воздуха. Среди них различают теневые и световые. Теневые гигрофиты – это растения нижних ярусов сырых лесов К световым гигрофитам относятся виды открытых местообитаний, растущие на постоянно влажных почвах и во влажном воздухе (рис, росянка и др.). Переходные группы – мезогигрофиты и гигромезофиты.
Мезофиты могут переносить непродолжительную и не очень сильную засуху (вечнозеленые деревья верхних ярусов тропических лесов и тд). По способности регулировать свой водный обмен одни приближаются к гигрофитам (мезогигрофиты), другие – к засухоустойчивым формам (мезоксерофиты).
Ксерофиты - растут в местах с недостаточным увлажнением и имеют приспособления, позволяющие добывать воду при ее недостатке, ограничивать испарение воды или запасать ее на время засухи. Это растения пустынь, степей, жестколистных вечнозеленых лесов и кустарниковых зарослей, песчаных дюн.
Ксерофиты подразделяются на два основных типа: суккуленты и склерофиты.
БИЛЕТ № 8
-
Функциональные блоки организмов в экосистеме: продуценты, консументы и редуценты.
В каждой экосистеме можно выделить функциональные блоки, которые параллельно отражают трофическую структуру экосистемы. Это: продуценты, консументы и редуценты.
Продуценты – это автотрофные организмы, синтезирующие органические вещества из неорганического углерода, используя фотосинтез или хемосинтез (растения и цианобактерии – фотоавтотрофы, осуществляющие фотосинтез из углекислого газа и воды с выделением кислорода при использовании солнечной энергии и автотрофные бактерии – хемоавтотрофы, использующие для синтеза органических соединений химическую энергию окисления неорганических соединений).
Консументы – это организмы, которые используют готовое органическое вещество в живом или мертвом состоянии. Внутри консументов можно выделить следующие функциональные группы:
-фитофаги – растительноядные организмы. От насекомых, до крупных млекопитающих – лосей, слонов, жирафов;
-зоофаги – хищники. От крупных (лев, тигр, волк), до мелких (овод, слепень, комариха);
-паразиты – организмы, длительное время живущие внутри или на теле другого организма – хозяина, и питающиеся за его счет;
-симбиотрофы – микроорганизмы (грибы, бактерии, простейшие), связанные отношениями взаимовыгодного сотрудничества с растениями или
животными. Они питаются прижизненными выделениями или продуктами пищеварения, получению которых способствуют;
-детритофаги – животные, питающиеся детритом (мертвыми тканями животных или растений или экскрементами).
Редуценты (деструкторы) – гетеротрофные организмы, как правило, бактерии и грибы, питающиеся органическими остатками и разлагающие их до минеральных веществ. Благодаря редуцентам в атмосферу возвращается большая часть углекислого газа, потребленного в процессе фотосинтеза, а также образуется метан при анаэробном разложении органического вещества в условиях повышенной влажности.