Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Федеральное агентство по образованию
Пензенский Государственный Технологический Университет
Кафедра биологии, биохимии и экологии.
Индивидуальное задание по экологии.
Выполнил:
студент группы 12СО1б
Кочетков
Денис
Приняла:
доцент, к. б. н.
Малышева Е. А.
Пенза, 2013 г.
Содержание:
1)Что такое биологическая продуктивность?
2)Что такое экосистема?
3)Заключение.
4) Список использованной литературы:
экологическое и общебиологическое понятие, обозначающее воспроизведение биомассы растений, микроорганизмов и животных, входящих в состав экосистемы, в более узком смысле — воспроизведение диких животных и растений, используемых человеком. Б. п. реализуется в каждом отдельном случае через воспроизведение видовых популяций растений и животных, идущее с некоторой скоростью, что может быть выражено определённой величиной — продукцией за год (или в иную единицу времени) на единицу площади (для наземных и донных водных организмов) или на единицу объёма (для организмов, обитающих в толще воды и в почве). Продукция определённой видовой популяции может быть отнесена также к её численности или биомассе. Б. п. различных наземных и водных экосистем проявляется во многих формах. Соответственно многообразны и используемые человеком продукты, воспроизводимые в природных сообществах (например, древесина, рыба, меха и мн. др.). Человек обычно заинтересован в повышении Б. п. экосистем, т.к. это увеличивает возможности использования биологических ресурсов природы. Однако в ряде случаев высокая Б. п. может приводить к вредным последствиям (например, чрезмерное развитие в высокопродуктивных водах фитопланктона определённого видового состава — синезелёных водорослей в пресных водах, токсичных видов перидиней— в морях).
Понятие Б. п. во многих отношениях аналогично понятию плодородие почвы, но по содержанию и объёму шире последнего, т.к. может быть отнесено к любому биогеоценозу, или экосистеме. Изредка термин «Б. п.» применяется по отношению к культурным сообществам, производительность которых в большой мере — результат приложения общественного труда. Однако и природные наземные и водные экосистемы находятся под прямым или косвенным воздействием человека. Поэтому с ростом численности и научно-технической вооружённости человечества Б. п. всё более разнообразных экосистем отражает не только их исходные естественно-исторические особенности, но и результат влияний человека.
Общей и адекватной мерой Б. п. служит продукция, но не биомасса сообщества или его компонентов. Биомасса отдельных видов или всего населения в целом может служить для оценки продукции и продуктивности только при сравнении экосистем одинаковой или сходной структуры и видового состава, но совершенно непригодна в качестве общей меры Б. п. Например, в результате высокой интенсивности фотосинтеза одноклеточных водорослей планктона в наиболее продуктивных участках океана за год синтезируется на единицу площади примерно столько же органических веществ, сколько и в высокопродуктивных лесах, хотя их биомасса в сотни тысяч раз больше биомассы фитопланктона.
Продукция каждой популяции за определённое время представляет собой сумму приростов всех особей, включающую прирост отделившихся от организмов образований и прирост особей, устранённых (элиминированных) по тем или иным причинам из состава популяции за рассматриваемое время. В предельном случае, если нет элиминации и все особи доживают до конца изучаемого периода, продукция равна приросту биомассы. Если же начальная (B1) и конечная (B2) биомассы равны, то это означает, что прирост компенсирован элиминацией, т. е. что при этом условии продукция (Р) равна элиминации (Е). В общем случае P=|B2— B1|+E.
Иногда определённую таким образом продукцию называют «чистой продукцией», противопоставляя ей «валовую продукцию», в которую включают не только приросты, но и затраты на энергетический обмен. Термины «чистая» и «валовая продукция» укрепились по отношению к растениям. В приложении к животным «валовая продукция» представляет собой усвоенную пищу, или «ассимиляцию», а термин «продукция» употребляется в смысле чистой продукции.
Продукцию автотрофных организмов, способных к фото- или хемосинтезу, называют первичной продукцией, а сами организмы — продуцентами. Основная роль в создании первичной продукции принадлежит зелёным растениям, высшим — на суше, низшим — в водной среде. Продукцию гетеротрофных организмов обычно относят ко вторичной продукции, а сами организмы называют консументами. Все виды вторичной продукции возникают на основе утилизации вещества и энергии первичной продукции; при этом энергия, в отличие от вещества, многократно возвращающегося в круговорот, может быть использована для выполнения работы только один раз. Схематически сложные трофические связи можно представить в виде «потока энергии» через экосистему, т. е. ступенчатого процесса утилизации энергии солнечной радиации и вещества первичной продукции. Первый трофический уровень утилизации солнечной энергии составляют фотосинтезирующие организмы, создающие первичную продукцию, второй — потребляющие их растительноядные животные, третий — плотоядные животные, четвёртый — хищники второго порядка. Каждый последующий трофический уровень потребляет продукцию предыдущего, причём часть энергии потребленной и ассимилированной пищи идёт на нужды энергетического обмена и рассеивается. Поэтому продукция каждого последующего трофического уровня меньше продукции предыдущего (например, выход на основе одной и той же первичной продукции растительноядных животных всегда больше, чем живущих за их счёт хищников). Часто при переходе от низших трофических уровней к высшим снижается не только продукция, но и биомасса. Однако, в отличие от продукции, биомасса последующего уровня может быть и выше биомассы предыдущего (например, биомасса фитопланктона меньше суммарной биомассы всего живущего за его счёт животного населения океана). Видное место в механизме Б. п. занимают гетеротрофные микроорганизмы, которые утилизируют поступающее со всех трофических уровней мёртвое органическое вещество, частично минерализуя его, частично превращая в вещество микробных тел. Последние служат важным источником питания для многих водных (фильтраторы и детритофаги бентоса и планктона) и сухопутных (почвенная фауна) животных.
По другому принципу продукцию делят на промежуточную и конечную. К промежуточной относят продукцию, потребляемую другими членами экосистемы, вещество которой вновь возвращается в осуществляемый в её пределах круговорот; к конечной — продукцию, в той или иной форме отчуждаемую от экосистемы, т. е. выходящую за её пределы. К конечной продукции относятся и используемые человеком виды продукции, которые могут принадлежать к любому трофическому уровню, включая первый, занятый растениями.
Возрастающие потребности и растущая техническая мощь человечества быстро увеличивают возможности его влияния на живую природу. Возникает необходимость управления экосистемами. Все средства влияния на Б. п. экосистем и управления ею направлены либо на повышение полезной первичной продукции (разные: формы удобрения, мелиорации, регулирования численности и состава потребителей первичной продукции и пр.), либо на повышение эффективности утилизации первичной продукции на последующих трофических уровнях в нужном для человека направлении. Это требует хорошего знания видового состава и структуры экосистем и экологии отдельных видов. Наибольшие перспективы имеют такие формы хозяйственной эксплуатации живой природы и управления ею, которые основаны на знании особенностей местных экосистем и характерных для них форм Б. п.
Что такое экосистема?
природный комплекс (биокосная система), образованный живыми организмами (биоценоз) и средой их обитания (косной, например атмосфера, или биокосной — почва, водоём и т.п.), связанными между собой обменом веществ и энергии. Одно из основных понятий экологии, приложимое к объектам разной сложности и размеров. Примеры Экосистемы — пруд с обитающими в нём растениями, рыбами, беспозвоночными животными, микроорганизмами, донными отложениями, с характерными для него изменениями температуры, количества растворённого в воде кислорода, состава воды и т.п., с определённой биологической продуктивностью лес с лесной подстилкой, почвой, микроорганизмами, с населяющими его птицами, травоядными и хищными млекопитающими, с характерным для него распределением температуры и влажности воздуха, света, почвенных вод и др. факторов среды, с присущим ему обменом веществ и энергии. Гниющий пень в лесу, с живущими на нём и в нём организмами и условиями обитания, тоже можно рассматривать как Экосистему.
В идеальном случае Экосистема со сбалансированной жизнедеятельностью автотрофных и гетеротрофных организмов могут приближаться к замкнутой системе, обменивающейся с окружающей средой только энергией. Однако в естественных условиях длительное существование Экосистемы возможно только при притоке из окружающей среды не только энергии, но и большего или меньшего кол-ва вещества. Все реальные Экосистемы, в совокупности слагающие биосферу Земли, принадлежат к открытым системам, обменивающимся с окружающей их средой веществом и энергией.
Термин «Экосистема» приложим как к природным, так и к искусственным Экосистемам, таким, например, как с.-х. угодья, сады, парки.
В процессе всестороннего изучения природных комплексов взаимодействующих между собой растений, животных и микроорганизмов учёные давали этим надорганизменным единицам разные названия. Большая часть из предложенных терминов не получили распространения, некоторые используются лишь в определённых случаях (например, термином «биом» в США обозначают такие макроэкосистемы, как зона хвойных лесов, степная зона и др.). Термин «Экосистема», вытеснивший многие другие термины сходного содержания, предложил в 1935 английский ботаник А. Тенсли. В 1944 В. Н. Сукачёв стал пользоваться применительно к наземным живым системам термином Биогеоценоз, не считая, однако, его тождественным Экосистемам. Действительно, даже аквариум или пчелиный улей несомненно представляют собой Экосистему, но не могут быть названы биогеоценозами. Кроме того, общая особенность биогеоценоза — меньшая суммарная биомасса животных по сравнению с биомассой растений, в то время как в водной Э. господствует обратное их соотношение.
Экосистема характеризуются видовым составом, численностью особей отдельных видов, их биомассой, распределением и сезонной динамикой. Начиная с 40—50-х гг. 20 в. развернулись исследования, позволяющие количественно характеризовать функциональные особенности Экосистемы, прежде всего цепи питания, через которые осуществляется биологическая трансформация вещества и энергии. Количеств. выражение интенсивности и эффективности этих процессов с помощью современной методов, в частности математического моделирования экологических систем, — необходимая основа решения актуальных вопросов рационального использования биологических ресурсов природы и сохранения среды обитания человека.
понятие, введенное А. Тенсли, обозначающее относительно устойчивую систему динамического равновесия, в которой организмы и неорганические факторы являются полноправными компонентами. Экосистема представляет собой совместно функционирующие на данном участке организмы (биотическое сообщество), взаимодействующие с физической средой таким образом, что поток энергии создает четко определенные биотические структуры и круговорот веществ между живой и неживой частями. В дальнейшем понятие трансформировалось многими авторами, и в своей функциональной части близко понятию биогеоценоза, но лишено географичности последнего, и следовательно, размеры Экосистемы не определяются заранее заданным правилом. Экосистемы могут быть разных порядков: от самых мельчайших до весьма обширных вплоть до биосферы. Экосистема - широкое понятие и в этом смысле близко к понятиям комплекс природный-1, геосистема, но более биологично по существу, поскольку центральной концепцией Экосистема является представление о цепях питания и трофических уровнях.
В экосистеме постоянно происходят обратимые изменения.
Это изменения экосистемы в течение года с весны до весны при колебаниях климата в разные годы и изменении роли некоторых видов растений в связи с ритмами их жизненного цикла (например, цветение дуба один раз в 4 года, вспышки численности непарного шелкопряда в лесу или мышевидных грызунов в степи). При таких изменениях видовой состав экосистемы сохраняется, она лишь подстраивается к колебаниям.
Однако под воздействием закона оптимальности, гласящего, что любая система лучше всего функционирует только в строго определенных пространственно-временных пределах, чрезмерно крупные особи, требующие слишком большого количества пищи для поддержания своей энергетики, обычно вымирают.
Все это способствует повышению устойчивости систем, ее способности противостоять энтропии. Высшая, наиболее сбалансированная ступень сукцессии, которая может существовать очень длительное время, называется климаксом.
Однако прогрессивными процессами характеризуются обычно только сукцессии, связанные с естественными воздействиями. Если же происходит быстрое и массированное нарушение гомеостаза, например при вторжении человека, то эволюционные механизмы нарушаются и системы не могут восстановить внутреннее равновесие на прежнем высоком организационном уровне. В лучшем случае они заменяются другими, как правило, менее продуктивными и устойчивыми, а в худшем — происходит опустынивание, уничтожение или резкое снижение биомассы с невозможностью ее самовосстановления.
Дело в том, что чем организованнее, совершеннее вид, тем сложнее его генетический аппарат, обеспечивающий устойчивость, сохранение в поколениях наследственных признаков. Конечно, у таких видов, в том числе у человека, как правило, довольно высокая приспособляемость к различным значениям экологических факторов. Однако и она имеет свои пределы. И если они нарушаются слишком резко или быстро, то генетическая устойчивость, в нормальных условиях помогающая виду сохранить свои достоинства, оборачивается его гибелью.
Менее организованные, но более способные к мутации виды получают преимущество и вытесняют более организованные виды, занимая их экологические ниши. При этом часто новые виды оказываются более агрессивными и трудноуничтожаемыми за счет высокой изменчивости (как это произошло с вирусом СПИДа, пришедшим на смену вирусам кори, скарлатины и др.).
Заключение.
По продуктивности экосистемы разделяются на 4 класса.
1. Экосистемы очень высокой биологической продуктивности — свыше 2 кг/м2 в год. К ним относятся заросли тростника в дельтах Волги, Дона и Урала. По продуктивности они близки к экосистемам тропических лесов и коралловых рифов.
2. Экосистемы высокой биологической продуктивности — 1—2 кг/м2 в год. Это липово-дубовые леса, прибрежные заросли тростника на озере, посевы кукурузы и многолетних трав при орошении.
3. Экосистемы умеренной биологической продуктивности — 0,25—1 кг/м2 в год. Такую продуктивность имеют многие растения: сосновые и березовые леса, сенокосные луга и степи, "морские луга", водоросли в Японском море.
4. Экосистемы низкой биологической продуктивности — менее 0,25 кг/м2 в год. Это арктические пустыни островов Северного Ледовитого океана, тундры, полупустыни.
Средняя продуктивность экосистем Земли не превышает 0,3 кг/м2 в год.
Биологическая продуктивность экосистем — основа жизни биосферы и человека как ее части. Она зависит от ресурсов почвы (ее обеспеченности питательными элементами и влагой), атмосферы, солнечного света и тепла. Каждый из этих ресурсов незаменим. Продуктивность экосистемы в основном зависит от того ресурса, которого недостаточно или который находится в избытке (пример: переувлажнения почвы или высокая температура воздуха).
Такой ресурс называется лимитирующим (т. е. ограничивающим) фактором; так, например, в Прикаспийской низменности урожай лимитируется количеством осадков. В зоне тундры и горных районов урожай лимитируется количеством тепла.
Чтобы повысить продуктивность экосистем, человек стремится уменьшить влияние лимитирующих факторов — вносит удобрения, сажает влаголюбивые культуры, строит теплицы, парники.
Биологическая продуктивность может снижаться и при загрязнении экосистем газообразными или жидкими ядовитыми отходами промышленных и сельскохозяйственных предприятий (кислотные дожди, ядохимикаты, дефолианты и т. д.).
Любое нарушение взаимосвязей в экосистемах означает нарушение энергетических потоков. Производство способно развиваться только за счет использования ресурсов окружающей среды. Но нарушение энергетики биосферы более чем на 1% может привести к резкому нарастанию энтропии и гибели всей системы в результате термодинамического кризиса.
Таким образом, биологическая продуктивность — основа жизни и человека. Она зависит от ресурсов почвы, от атмосферы, солнечного света и тепла. Каждый из этих элементов незаменим.
Список использованной литературы:
1) Лит.: Зенкевич Л. А., Фауна и биологическая продуктивность моря, т. 1—2, М., 1947—51; Макфедьен Э., Экология животных, пер. с англ., М., 1965; Наумов Н.П. Экология животных 2 изд. М 1963; Основы лесной биогеоценологии, под ред. В. Н. Сукачева и Н. В. Дылиса, М., 1964; Дювиньо П., Танг М., Биосфера и место в ней человека, пер. с франц. М., 1968.
2) Лит.: Основы лесной биогеоценологии, под ред. В. Н. Сукачева и Н. В. Дылиса, М., 1964; Дювиньо П., Танг М., Биосфера и место в ней человека. (Экологические системы и биосфера), пер. с франц., [2 изд.], М., 1973; Меншуткин В. В., Математическое моделирование популяции и сообществ водных животных, Л., 1971; Одум Ю., Основы экологии, пер. с англ., М., 1975.