Экология: биологическая регуляция, сукцессия, мониторинг

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФГБОУ ВПО «ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ ИМПЕРАТОРА ПЕТРА I»

Кафедра информационного обеспечения

и моделирования агроэкономических систем

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по предмету: «Экология».

Вариант № 42.

Выполнил: студент БГП-1С


Воронеж

2015

Оглавление

Вопрос №19. Биологическая регуляция геохимической среды. Гипотеза Геи.

Вопрос 47. Кривые роста популяции.

Вопрос №64. Терминальная стадия сукцессии: климатические, эдафические климаксы. Антропогенный сублимакс.

Вопрос №92. Виды мониторинга и их характеристика.

Вопрос № 101. Основные принципы организации и проведения Государственной экологической экспертизы.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Вопрос №19. Биологическая регуляция геохимической среды. Гипотеза Геи.

Отдельные организмы не только сами приспосабливаются к физической среде, но и своей совместной деятельностью в экосистемах приспосабливают геохимическую среду к своим биологическим потребностям. Таким образом, сообщества организмов, а также их среда обитания развиваются как единое целое. Тот факт, что химия атмосферы и сильно забуференная физическая среда Земли резко отличаются от условий на любой другой планете Солнечной системы, привел к созданию гипотезы Геи, согласно которой организмы, особенно микроорганизмы вместе с физической средой, образуют сложную систему регуляции, поддерживающую на Земле условия, благоприятные для жизни (Lovelock, 1979).

Объяснения

Всем известно, что абиотическая среда («физические факторы») контролирует деятельность организмов, однако не все понимают, что организмы в свою очередь влияют на абиотическую среду и контролируют ее самыми разнообразными способами. Организмы постоянно изменяют физическую и химическую природу инертных веществ, отдавая в среду новые соединения и источники энергии. Так, состав морской воды и донных илов моря в значительной мере определяется активностью морских организмов, Растения, живущие на песчаной дюне, образуют на ней почву, совершенно отличную от исходного субстрата. Яркий пример того, как организмы изменяют абиотическую среду, — коралловый атолл в южной части Тихого океана. Из простого сырья, предоставляемого морем, животные (кораллы) и растения строят целые острова. Организмы контролируют даже состав нашей атмосферы.

Это распространение биологического контроля на глобальный уровень стало основой гипотезы Геи (Гея — древнегреческая богиня Земли), созданной Джеймсом Лавлоком (James Lovelock). Физик, изобретатель и инженер Джеймс Лавлок и микробиолог Линн Маргулис (Lynn Margulis) изложили гипотезу Геи в ряде статей п в недавно выпущенной книге (Lovelock, 1979; Lovelock, Margulis, 1973; Margulis, Lovelock, 1974, 1975; Lovelock. Epton, 1975). Они пришли к выводу, что состав атмосферы Земли с ее уникально высоким содержанием кислорода и низким содержанием двуокиси углерода, а также умеренные температурные условия и условия кислотности на поверхности Земли нельзя объяснить, если не учитывать, что основную роль здесь сыграла буферная активность ранних форм жизни. Она продолжалась координированной активностью растений и микроорганизмов, сглаживающей колебания физических факторов, которые проявились бы в отсутствие хорошо организованных живых систем. Например, аммиак, выделяемый организмами, поддерживает в почвах и донных осадках рН, благоприятный для жизнедеятельности самых разнообразных организмов. Без этого продукта жизнедеятельности организмов значение рН в почве могло бы стать таким низким, что лишь очень немногие виды организмов оказались способными выжить в таких условиях.

Представление о том, что сначала в результате чисто случайного взаимодействия физических сил на Земле возникла атмосфера, благоприятная для поддержания жизни, а затем уже появилась и сама жизнь, приспосабливающаяся к этим условиям, неверно. Вероятнее всего, что именно организмы играли основную роль в развитии и регуляции геохимической среды, благоприятной для них. Лавлок и Маргулис рассматривают сложную сеть микроорганизмов «коричневого пояса» как тонкую регулирующую систему, функционирующую по принципу хемостата и несколько напоминающую систему кондиционирования, которая поддерживает пригодные для жизни условия в небоскребе. Эта регулирующая система («Гея») делает Землю сложной, но единой кибернетической системой (см. разд. 6 этой главы). Все это весьма гипотетично. К удовлетворению многих скептиков пока не найдена реальная сеть системы контроля, хотя большинство признают сильное биологическое влияние на (атмосферу. Лавлок согласен, что «поиски Геи» могут быть долгики и трудными, поскольку в интегрированном механизме регуляции такого масштаба должны участвовать сотни разных процессов.

Человек, несомненно, интенсивнее, чем другие организмы, пытается изменять физические условия среды для удовлетворения своих непосредственных нужд, не замечая при этом, что рубит сук, на котором сидит. Уничтожаются биотические компоненты, физиологически необходимые для нашего существования, нарушаются глобальные равновесия. Поскольку человек относится и к гетеротрофным и к фаготрофным организмам, процветающим на вершине сложных пищевых цепей, он зависит от природной среды, несмотря на все совершенство развитой им техники. Наши огромные города — всего лишь паразиты на биосфере, если рассматривать их, исходя из потребностей человека в ресурсах жиг — необеспечения, о которых мы уже говорили, т. е. потребности в воздухе, воде, горючем и пище. Чем крупнее и благоустроеннее становятся города, тем больше ресурсов им требуется от окружающей местности и тем больше опасность того, что они нанесут ущерб своему «хозяину» — природной среде.

Предложенная Лавлоком гипотеза Геи указывает на важность изучения и сохранения регулирующих механизмов, которые позволяют биосфере приспособиться по крайней мере к некоторому количеству не сосредоточенных в одной точке загрязнений, например загрязнений двуокисью углерода, «теплом», окислами азота и т. д. Соответственно, стремясь всеми средствами снизить уровень загрязнения, человек должен также сохранять целостность и крупномасштабность буферной системы жизнеобеспечения.

Вопрос 47. Кривые роста популяции.

Если рождаемость в популяции превышает смертность, то популяция будет расти, если, конечно, изменения в результате иммиграции и эмиграции незначительны. Чтобы понять закономерности роста популяций, полезно вначале рассмотреть модель, описывающую рост популяции бактерий после посева их на свежую культуральную среду. В этой новой и благоприятной среде условия для роста популяции оптимальны и наблюдается экспоненциальный рост. Кривая такого роста- это экспоненциальная, или логарифмическая кривая. Но, в конце концов достигается такая точка, когда по нескольким причинам, в том числе из-за уменьшения пищевых ресурсов и накопления токсичных отходов метаболизма экспоненциальный рост становится невозможным. Он начинает замедляться так, что кривая роста приобретает сигмоидную (S-образную) форму. Такой тип роста называют зависимым от плотности, так как скорость роста зависит от плотности популяции, которая влияет на истощение пищевых ресурсов и накопление токсичных продуктов, а потому на рост. С увеличением плотности скорость роста популяции постепенно снижается до нуля, а кривая выходит на плато. При нулевом росте популяция стабильна, т.е. размеры ее не меняются (напомним, что отдельные организмы при этом могут расти и размножаться; нулевая скорость роста популяции означает лишь то, что скорость размножения, если оно происходит, уравновешена смертностью). Такая сигмоидная кривая роста получена для ряда одноклеточных и многоклеточных организмов, например для клеток водорослей в культуральной среде, для фитопланктона озер и океанов весной, для насекомых, таких, как мучные хрущаки или клещи, интродуцированные в новое местообитание с обильными запасами где нет хищников.

Кривая другого типа получается, когда рост продолжается вплоть до внезапного падения плотности популяции в результате исчерпания ресурсов среды. Эту кривую называют "J-образной" или кривой типа "бум и крах". Такой рост не зависит от плотности, так как его регуляция не связана с плотностью популяции до самого момента катастрофы. Крах может происходить с тем же причинам, например из-за истощения пищевых ресурсов, которое в случае сигмоидной кривой роста заблаговременно оказывало регулирующее влияние на рост. Миграция или расселение, так же как и внезапное снижение скорости размножения может способствовать уменьшению численности популяции. Расселение может быть связано с определенной стадией жизненного цикла, например с образованием семян.

Рассматривая вопрос об оптимальных размерах популяции в данной среде, важно учитывать поддерживающую емкость, или "кормовую продуктивность", этой среды. Чем выше поддерживающая емкость, тем больше максимальный размер популяции, который может существовать в данном местообитании неопределенно долгое время. Дальнейшему росту популяции будет препятствовать один или несколько лимитирующих факторов. Это зависит от доступности ресурсов для данного вида. Как показано на рисунке, в случае J-образной кривой роста популяция внезапно выходит за пределы поддерживающей емкости среды. Эту величину обозначают символом К, который можно использовать также для обозначения максимальных размеров стабильной популяции в данных условиях

Для обоих типов характерна экспоненциальная фаза в начале роста.

Сигмоидная и J-образная кривые - это две модели роста популяции. При этом предполагается, что все организмы очень сходны между собой, имеют равную способность к размножению и равную вероятность погибнуть, так что скорость роста популяции в экспоненциальной фазе зависит только от ее численности и не ограничена условиями среды, которые остаются постоянными. Но в отношении природных популяций эти предположения часто неверны. Например, скорость роста популяции в естественном местообитании будет зависеть от климатических изменений, от снабжения пищей и от того, ограничено ли размножение определенным

Вопрос №64. Терминальная стадия сукцессии: климатические, эдафические климаксы. Антропогенный сублимакс.

Одним из центральных вопросов при анализе сукцессий является вопрос о том, чем характеризуются заключительные стадии сукцессии, которые мы привыкли называть коренными сообществами, или в соответствии с зарубежной терминологией климаксовыми сообществами. Единственное, что можно сказать с уверенностью о климаксовых геосистемах, это то, что они более устойчивы, способны длительное время существовать на одних участках. Смены геосистем неизбежно приводят к устойчивому состоянию и объяснение этому весьма тривиально, а именно все, что неустойчиво довольно быстро сменяется другим. Как отмечает А.А.Ляпунов (1970), цель живой природы, разумеется, условная, - это стремление к самосохранению; те части живой природы, которые этим свойством не обладают, оказываются неустойчивыми и быстро отмирают.

Существующие классификации сукцессий довольно сложны и разнообразны. Прежде всего, можно выделить первичные и вторичные сукцессии. Первичные сукцессии начинаются с оголенного субстрата, то есть по сути дела «с чистого листа», а вторичные связаны с нарушенной геосистемой, в которой сохранился хотя бы один, а чаще несколько блоков. Кроме того, различают так называемые дигрессионные и демутационные сукцессии. Дигрессия (деградация) – процесс, обычно противоположный нормальной сукцессии развития, связанный с упрощением структуры геосистем и часто приводящий к их конвергенции; демутация – это восстановительная сукцессия, обычно (но не всегда) эквифинальная с нормальной сукцессией развития. Для разных типов восстановительной сукцессии используют термины – постэксарационная – для залежной сукцессии и постпирогенная – для сукцессии, начинающейся на пожарищах. В каждой сукцессии можно выделить инициальные (начальные) и терминальные (конечные) стадии – это обычно климакс или антропогенный субклимакс. Пионерным видам, заселяющим ландшафты на начальных стадиях сукцессий, обычно свойственно минимальное характерное время, в течение которого вид осваивает новую территорию.

КЛИМАКС КЛИМАТИЧЕСКИЙ

Конечная (финальная), относительно устойчивая фаза развития экосистемы, в наибольшей мересоответствующая климатические условиям данной местности. Это теоретическое сообщество, к достижениюкоторого направлено все развитие сукцессии в данном районе; оно реализуется там, где физические условиясубстрата не столь экстремальны, чтобы изменять воздействие преобладающего климата. В тех местах, гдерельеф местности, почва, водоемы, пожары и др. факторы препятствуют развитию, климатический климаксзаканчивается климаксом эдафическим.

КЛИМАКС ЭДАФИЧЕСКИЙ

Педоклимакс, конечная (финальная), относительно устойчивая фаза развития экосистемы, определяемая(контролируемая), кроме климата и эволюционных причин, почвенными условиями.

СУБКЛИМАКС АНТРОПОГЕННЫЙ

Дисклимакс стабильное сообщество (экосистема), не представляющее собой климатический или эдафический климакс для данной местности. Поддерживается человеком или домашними животными.

Вопрос №92. Виды мониторинга и их характеристика.

Базовый мониторинг выполняет слежение за общебиосферными, в основном природными, явлениями без наложения на них региональных антропогенных влияний.

Глобальный мониторинг осуществляет слежение за общемировыми процессами и явлениями в биосфере Земли и ее экосфере, включая все их экологические компоненты (основные материально-энергетические составляющие экологических систем) и предупреждение о возникающих экстремальных ситуациях.

Региональный мониторинг производит слежение за процессами и явлениями в пределах какого-то региона, где эти процессы и явления могут отличаться и по природному характеру, и по антропогенным воздействиям от базового фона, характерного для всей биосферы.

Импактный мониторинг – это мониторинг региональных и локальных антропогенных воздействий в особо опасных зонах и местах.

Мониторинг окружающей человека среды осуществляет слежение за состоянием окружающей человека природной среды и предупреждение создающихся критических ситуаций, вредных или опасных для здоровья людей и других живых организмов (табл. 4).

Реализация мониторинга требует использования достаточно широко развитого математического обеспечения, включающего комплексы математических моделей изучаемых явлений.Разработка модели конкретного явления или природной системы связана с выбором ее концептуальной структуры и наличия замкнутого пакета машинных программ. Наиболее распространенным типом моделей являются наборы дифференциальных уравнений, отражающие биологические, геохимические и климатические процессы в изучаемой системе. При этом коэффициенты уравнений либо имеют конкретный смысл, либо определяются косвенным образом через аппроксимацию экспериментальных данных.

Моделирование реальной природной системы, в основе которой заложены экспериментальные данные, и проведение над ней многочисленных экспериментов позволяют получить количественные оценки взаимодействий различных компонентов сообществ как в природных системах, так и сформировавшихся в результате вторжения в природную среду хозяйственной деятельности человека.

Вопрос № 101. Основные принципы организации и проведения Государственной экологической экспертизы.

Адресатами данной статьи являются все лица, участвующие в эколого-экспертном процессе. Разработчики материалов, которые впоследствии станут объектом экологической экспертизы, и заказчик государственной экологической экспертизы должны знать какие принципиальные требования будут предъявлены их материалам. Субъекты, проводящие экологическую экспертизу, в своей работе должны ими руководствоваться.

Сформулированные в Законе нормы-принципы экологической экспертизы являются стержнем всей системы права в данной сфере. Они выражают сущность и социальное назначение экологической экспертизы, основу ее правового регулирования и осуществления. Принципы должны соблюдаться всеми субъектами, участвующими в эколого-экспертном процессе, включая заказчика планируемой деятельности, проектные организации, эколого-экспертные органы и организации.

1. Принцип презумпции потенциальной экологической опасности любой намечаемой хозяйственной и иной деятельности означает, что при оценке материалов, являющихся объектом экологической экспертизы, эксперты должны исходить из того, что реализация соответствующей деятельности может повлечь вредные воздействия на окружающую природную среду. Исходя из этой презумпции, перед лицами, участвующими в процессе экологической экспертизы, стоит первоочередная задача выявить все потенциальные виды и масштабы таких воздействий. Основываясь на полученных данных, они должны определить и оценить меры по охране окружающей среды от вредных воздействий и рациональному использованию природных ресурсов, нейтрализующие такие воздействия и адекватные требованиям действующего природоохранного законодательства.

2. Принцип обязательности проведения государственной экологической экспертизы до принятия решений о реализации объекта экологической экспертизы адресован заказчику планируемой деятельности и органам государственной экологической экспертизы. Для заказчика данный принцип означает, что он не вправе принять решение о реализации планируемой деятельности и осуществлять такую деятельность, если она в соответствии со статьями 11 и 12 Федерального закона "Об экологической экспертизе" представляет собой объект государственной экологической экспертизы. До принятия решения он обязан представить материалы на государственную экологическую экспертизу согласно п. 1 ст. 14 этого Закона.

Для специально уполномоченных государственных органов в области экологической экспертизы или их территориальных органов из этого принципа вытекает обязанность принять на экспертизу материалы, соблюдая при этом положения п. 1 ст. 14 Закона, организовать и провести государственную экологическую экспертизы.

3. Хотя принцип комплексности оценки воздействия на окружающую природную среду хозяйственной и иной деятельности и его последствий распространяется на оба регулируемых настоящим законом вида экологической экспертизы, его в полной мере обязаны соблюсти, прежде всего, органы государственной экологической экспертизы. Требовать от общественной экологической экспертизы, проводимой инициативно, всесторонней оценки экспертируемых материалов не вправе.

Данный принцип устанавливает обязанность органов и комиссий государственной экологической экспертизы оценить полноту видов и масштабов воздействий на природную среду в процессе реализации объекта экспертизы.

С учетом того, что в законодательстве об охране окружающей среды отсутствует пока толкование требований экологической безопасности, принцип обязательности учета этих требований при проведении экологической экспертизы выглядит в известной степени абстрактно. Как минимум, данный принцип предусматривает обязанность субъектов эколого-экспертного процесса обеспечивать соблюдение нормативов качества окружающей природной среды, устанавливаемых на уровнях, безопасных для здоровья человека, объектов животного и растительного мира, правовых экологических требований к размещению, проектированию, строительству, эксплуатации объектов, влияющих на состояние природной среды, и в конечном счете права каждого на благоприятную окружающую среду.

4. Принцип достоверности и полноты информации, представляемой на экологическую экспертизу, устанавливает, прежде всего, обязанность заказчика обеспечить представление на экологическую экспертизу достоверной и полной информации об объекте экспертизы.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Абдурахманов Г.М., Криволуцкий Д.А. Биогеография. – М.: Академия, 2006

Георгиевский А.Б. Дарвинизм: Учебное пособие для студентов биологических и химических специальностей педагогических институтов. – М: Просвещение, 1985

Лобашев М.Е., Ватти К., Тихомирова М.М. Генетика с основами селекции. – М.: Просве-щение, 1970

Одум Ю. Основы экологии. – М.: Мир, 1975

Реймерс Н.Ф. Экология (теории, законы, правила, принципы и гипотезы). – М.: изд-во Рос-сия Молодая, 1994

Эттенборо Д. Живая природа. – М.: Мир книги, 2001

← Предыдущая
Страница 1
Следующая →

Контрольная работа по предмету: «Экология». Биологическая регуляция геохимической среды. Гипотеза Геи. Кривые роста популяции. Терминальная стадия сукцессии: климатические, эдафические климаксы. Антропогенный сублимакс. Виды мониторинга и их характеристика. Основные принципы организации и проведения Государственной экологической экспертизы.

У нас самая большая информационная база в рунете, поэтому Вы всегда можете найти походите запросы

Искать ещё по теме...

Похожие материалы:

Доклад принцип защиты трудовых прав

Конституционный статус президента РФ

Согласно Конституции, Президент РФ является главой государства. Это выделяет президентскую власть в особое положение, как бы возвышает ее над тремя традиционными ветвями власти – законодательной, исполнительной и судебной.

Особенности построения математических моделей

Математические модели в количественной форме. Оценка качества имитационной модели. Основные концепции моделирования в GPSS/W. Компьютерное моделирование и вычислительный эксперимент. Подбор параметров распределения. Виды параллельных процессов в сложных системах. Методы решения математических моделей. Планирование эксперимента. Оценка адекватности модели.

Договор аренды жилого помещения. Образец

Образец договора аренды. Обязанности и права арендодателя. Обязанности и права арендатора. Платежи и порядок расчетов. Адреса и подписи сторон.

МАРК ТУЛЛИЙ ЦИЦЕРОН Отрывки из трактата «De officiis»

Богословский факультет Кафедра древних языков и древнехристианской письменности МАРК ТУЛЛИЙ ЦИЦЕРОН Отрывки из трактата «De officiis» на латинском языке с комментариями и словарем

Сохранить?

Пропустить...

Введите код

Ok