Воздействие промышленных объектов на окр. среду / 3. Взаимодействие с Окр. средой
.docxОсобенности взаимодействия живых организмов и окружающей среды.
Биотические образования в биосфере.
С позиций экологии в биосфере рассматривают два ряда биотических образований: экобиосистемный (особь, популяция, вид) и биоценотический (образования сообществ живых организмов разных видов).
Экобиосистемный ряд начинает особь - собственно организм как чисто генетическая структура, и заканчивает вид.
В биоценотическом ряду нет индивидов как таковых. Здесь рассматриваются сообщества организмов, которые связаны теснейшими материально-энергетическими связями между собой и окружающей их неорганической средой.
Этот ряд начинается с групповых образований - фитоценов и зооценов, как функциональных представителей ценозов (от греческого «ценоз» обший).
Группировки совместно обитающих и взаимосвязанных организмов называют биоценозами. Отдельные биоценозы, сочетаясь, складывают биоценомические типы, взаимодействие которых образует региональные биоты. Последние, в свою очередь, слагают биомы, рассматриваемые в чисто биологическом смысле вне факторов среды.
Экологическая система или биогеоценоз.
Экосистемой называется функциональная система, включающая в себя сообщества организмов и среду их обитания.
Биогеоценоз - сложный природный комплекс живых существ на определенной протяженности земной поверхности, взаимодействующий с неорганической средой и находящийся в материально-энергетической зависимости от нее.
Термины «экологическая система» и «биогеоценоз» в общем случае не являются синонимами. Понятие экологической системы шире, так как обозначает любую совокупность организмов и окружающей среды.
Состав и функциональная структура экосистемы. Трофическая цепь.
Цепь последовательной передачи вещества (и эквивалентной ему энергии) от одних организмов к другим называется трофической цепью.
Упрощенная схема переноса веществ и энергии в экосистеме:
перенос веществ; перенос энергии; сток энергии в среду
По способу питания различают следующие группы организмов — автотрофы и гетеротрофы.
Автотрофы (самопитающие) — организмы, образующие органическое вещество своего тела из неорганических веществ — диоксида углерода и воды — посредством процессов фотосинтеза, и хемосинтеза. Фотосинтез осуществляют фотоавтотрофы — все хлорофиллоносные (зеленые) растения и микроорганизмы. Хемосинтез наблюдается у некоторых хемоавтотрофных бактерий, которые используют в качестве источника энергии окисление водорода, серы, сероводорода, аммиака, железа.
Автотрофы составляют основную массу всех живых существ и полностью отвечают за образование всего нового органического вещества в любой экосистеме, т.е. являются производителями продукции — продуцентами экосистем.
Гетеротрофы (питающиеся другими) — организмы, потребляющие готовое органическое вещество других организмов и продуктов их жизнедеятельности. Это все животные, грибы и большая часть бактерий. Гетеротрофы выступают как потребители и деструкторы органических веществ. В зависимости от источников питания и участия в деструкции они также подразделяются на несколько категорий: консументы, детритофаги и редуценты.
Консументы - потребители органического вещества живых организмов. К их числу относятся:
-
Растительноядные животные (фитофаги), питающиеся живыми растениями.
-
Плотоядные животные (зоофаги), поедающие других животных.
-
Паразиты, живущие за счет веществ организма-хозяина.
-
Симбиотрофы — бактерии, грибы, простейшие, которые, питаясь соками или выделениями организма-хозяина, выполняют вместе с этим и жизненно важные для него трофические функции.
Детритофаги, или сапрофаги, — организмы, питающиеся мертвым органическим веществом остатками растений и животных. Это различные гнилостные бактерии, грибы, черви, личинки насекомых, жуки-копрофаги и другие животные — все они выполняют функцию очищения экосистем. Детритофаги участвуют в образовании почвы, торфа, донных отложений водоемов.
Редуценты — бактерии и низшие грибы — завершают деструктивную работу консументов и сапрофагов, доводя разложение органики до ее полной минерализации и возвращая в среду экосистемы последние порции двуокиси углерода, воды и минеральных элементов.
Основной процесс в экосистеме
В подавляющем большинстве экосистем осуществляется фундаментальный обратимый химический процесс, составляющий основу биотического круговорота. Из атмосферного углекислого газа и воды в процессе фотосинтеза в растениях образуется органическое вещество и выделяется кислород, а в обратной реакции - окислении и распаде органических веществ - потребляется кислород и вновь образуются углекислый газ и вода:
Здесь ΔGі — энергия солнечного света, потребленная в процессе фотосинтеза; ΔНе — энергия окисления органических веществ (дыхания), в конечном счете, выделенная в виде теплоты. (СН2О)n - синтезируемое и распадающееся (окисляемое) органическое вещество представлено в реакции углеводом (глюкоза, целлюлоза) Их окисление дает энергию для различных физиологических и биохимических процессов. Количества поглощенной и выделенной энергии в описываемой реакции равны: ΔGі = ΔНе ≈ 478 кДж/моль. Общий множитель n определяет масштаб преобразований вещества и энергии в экосистеме. Прямая реакция полностью, а обратная на 80-90% обеспечиваются растениями.
Независимо от степени сложности экосистема характеризуется:
-
видовым составом;
-
численностью организмов;
-
биомассой;
-
соотношением отдельных трофических групп;
-
интенсивностью процессов продуцирования и деструкции (разложения) органического вещества.
Круговорот веществ в природе
Круговорот веществ в природе - это процессы превращения и перемещения веществ в природе, имеющие более или менее выраженный циклический характер.
Солнечная энергия обеспечивает на Земле два круговорота веществ: геологический (большой); биотический (малый).
Большой круговорот длится сотни тысяч или миллионов лет. Он заключается в том, что горные породы разрушаются, выветриваются, сносятся в океан, где образуют морские напластования, т.е. крупные геотектонические изменения. Процессы опускания материков, поднятия дна, перемещения морей и океанов приводят к тому, что эти напластования снова возвращаются на сушу, и процесс начинается вновь.
Под биотическим круговоротом понимается поступление элементов из почвы, воды и атмосферы в живые организмы; превращения в организмах поступающих элементов в новые сложные соединения и возвращение их в почву, воду и атмосферу в процессе жизнедеятельности или с отмершими организмами, входящими в состав биогеоценозов.
Различают большой круг биотического обмена (биосферный) и малый (биогеоценотический).