Основные термины и понятия, проверяемые в экзаменационной работе: абиотические факторы, антропогенные факторы, биогеоценоз, биологические ритмы, биомасса, биотические факторы, зона оптимума, консументы, ограничивающий фактор, пищевые цепи, пищевые сети, плотность популяций, пределы выносливости, продуктивность, продуценты, репродуктивный потенциал, сезонные ритмы, суточные ритмы, фотопериодизм, экологические факторы, экология.

Любой организм находится под прямым или косвенным воздействием условий окружающей среды. Эти условия называются экологическими факторами . Все факторы подразделяются на абиотические, биотические и антропогенные.

К абиотическим факторам – или факторам неживой природы, относятся климатические, температурные условия, влажность, освещенность, химический состав атмосферы, почвы, воды, особенности рельефа.

К биотическим факторам относятся все организмы и непосредственные продукты их жизнедеятельности. Организмы одного вида вступают в различные по характеру отношения, как друг с другом, так и с представителями других видов. Эти отношения, соответственно подразделяются на внутривидовые и межвидовые.

Внутривидовые отношения проявляются во внутривидовой конкуренции за пищу, кров, самку. Так же они проявляются в особенностях поведения, иерархии отношений между членами популяции.

Антропогенные факторы связаны с деятельностью человека, под влиянием которой среда изменяется и формируется. Деятельность человека распространяется, практически, на всю биосферу: добыча полезных ископаемых, освоение водных ресурсов, развитие авиации и космонавтики сказываются на состоянии биосферы. В результате возникают разрушительные процессы в биосфере, к которым относятся загрязнение вод, «парниковый эффект», связанный с увеличением концентрации диоксида углерода в атмосфере, нарушения озонового слоя, «кислотные дожди» и т.д.

Организмы адаптируются (приспосабливаются) к влиянию определенных факторов в процессе естественного отбора. Их адаптационные возможности определяются нормой реакции по отношению к каждому из факторов, как постоянно действующих, так и колеблющихся в своих значениях. Например, длина светового дня в конкретном регионе постоянна, а температура и влажность могут колебаться в достаточно широких пределах.

Экологические факторы характеризуются интенсивностью действия, оптимальностью значения (оптимумом ), максимальным и минимальным значениями, в пределах которых возможна жизнь конкретного организма. Эти параметры для представителей разных видов различны.

Отклонение от оптимума какого-либо фактора, например, снижение количества пищи, может сузить пределы выносливости птиц или млекопитающих по отношению к понижению температуры воздуха.

Фактор, значение которого в данный момент находится на пределах выносливости, или выходит за них называется ограничивающим .

Биологические ритмы. Многие биологические процессы в природе протекают ритмично, т.е. разные состояния организма чередуются с достаточно четкой периодичностью. К внешним факторам относятся – изменение освещенности (фотопериодизм), температуры (термопериодизм), магнитного поля, интенсивности космических излучений. Рост и цветение растений зависят от взаимодействия между их биологическими ритмами и изменениями средовых факторов. Эти же факторы определяют время наступления перелетов птиц, линьку животных и т.д.

Фотопериодизм – фактор, определяющий длину светового дня и в свою очередь влияющий на проявление других факторов среды. Длина светового дня для многих организмов является сигналом смены сезонов. Очень часто на организм оказывает влияние сочетание факторов, и если какой либо из них является ограничивающим, то влияние фотопериода снижается или не проявляется вовсе. При низких температурах, например растения не зацветают.

А1. Организмы, как правило, приспосабливаются

1) к нескольким, наиболее существенным экологическим факторам

2) к одному, важнейшему для организма фактору

3) ко всему комплексу экологических факторов

4) в основном, к биотическим факторам

А2. Ограничивающим называется фактор

1) снижающий выживаемость вида

2) наиболее приближенный к оптимальному

3) с широким диапазоном значений

4) любой антропогенный

А3. Ограничивающим фактором для ручьевой форели может стать

1) скорость течения воды

2) повышение температуры воды

3) пороги в ручье

4) длительные дожди

А4. Актиния и рак-отшельник находятся в отношениях

3) нейтральных 4) симбиотических

А5. Биологическим оптимумом называется положительное действие

1) биотических факторов

2) абиотических факторов

3) всех видов факторов

4) антропогенных факторов

А6. Наиболее важным приспособлением млекопитающих к жизни в непостоянных условиях среды можно считать способность к

1) саморегуляции 3) охране потомства

2) анабиозу 4) высокой плодовитости

А7. Фактор, вызывающий сезонные изменения в живой

природе, – это

1) атмосферное давление 3) влажность воздуха

2) долгота дня 4) температура воздуха

А8. К антропогенному фактору относится

1) конкуренция двух видов за территорию

4) сбор ягод

А9. Воздействию факторов с относительно постоянными значениями подвергается

1) домашняя лошадь 3) бычий цепень

А10. Более широкой нормой реакции по отношению к сезонным колебаниям температуры обладает

1) прудовая лягушка 3) песец

2) ручейник 4) пшеница

В1. К биотическим факторам относят

1) органические остатки растений и животных в почве

2) количество кислорода в атмосфере

3) симбиоз, квартиранство, хищничество

4) фотопериодизм

5) смена времен года

6) численность популяции

С1. Почему необходимо очищать сточные воды, перед попаданием их в водоемы?

7.2. Экосистема (биогеоценоз), ее компоненты: продуценты, консументы, редуценты, их роль. Видовая и пространственная структура экосистемы. Цепи и сети питания, их звенья. Типы пищевых цепей. Составление схем передачи веществ и энергии (цепей питания). Правило экологической пирамиды. Структура и динамика численности популяций

Биогеноценоз – саморегулирующаяся экологическая система, образованная совместно обитающими и взаимодействующими между собой и с неживой природой, популяциями разных видов в относительно однородных условиях среды. Таким образом, биогеоценоз состоит из неживой и живой частей окружающей среды. Любой биогеоценоз имеет естественные границы, для него характерен определенный круговорот веществ и энергии. Организмы, населяющие биогеоценоз, по своим функциям делятся на продуцентов, консументов и редуцентов :

– продуценты , – растения, производящие органические вещества в процессе фотосинтеза;

– консументы – животные, потребители и преобразователи органических веществ;

– редуценты , – бактерии, грибы, а также питающиеся падалью и навозом животные, разрушители органических веществ, преобразующие их в неорганические;

Перечисленные компоненты биогеоценоза составляют трофические уровни , связанные обменом и переносом питательных веществ и энергии.

Организмы разных трофических уровней образуют пищевые цепи , в которых вещества и энергия ступенчато передаются с уровня на уровень. На каждом трофическом уровне используется 5-10% энергии поступившей биомассы.

Пищевые цепи обычно состоят из 3-5 звеньев, например:

1) растения – корова – человек;

2) растения – божья коровка – синица – ястреб;

3) растения -муха – лягушка – змея – орел.

Пищевые цепи бывают детритными и пастбищными.

В детритных пищевых цепях пищей служат мертвые органические вещества (мертвые ткани растений – грибы – многоножки – хищные клещи – бактерии ). Пастбищные пищевые цепи начинаются с живых существ. (Примеры пастбищных цепей приведены выше .)

Масса каждого последующего звена в пищевой цепи уменьшается примерно в 10 раз. Это правило называется правилом экологической пирамиды . Соотношения энергетических затрат могут отражаться в пирамидах чисел, биомассы, энергии.

Пирамида чисел отражает соотношение продуцентов, консументов и редуцентов в биогеоценозе. Биомасса – это величина, показывающая массу органического вещества, заключенного в телах организмов, населяющих единицу площади.

Структура и динамика численности популяций. Одной из важнейших характеристик популяции является ее численность. Численность популяции определяется различными факторами – внутрипопуляционным взаимодействием организмов, возрастными особенностями, конкуренцией, взаимопомощью. Структура популяции – это ее подразделейность на группы. Популяция делится по возрастным группам, половым отличиям, генотипам и фенотипам. Пространственная структура популяций отражает ее особенности размещения в пространстве. Особи образуют группы – стаи, семьи. Для таких групп характерно территориальное поведение.

Динамика численности популяции – это изменение числа особей в ней. Численность популяции определяется через ее плотность – количество особей на единицу площади. Изменения численности зависят от миграции и эмиграции особей, их гибели в результате эпидемий или влияния других экологических факторов.

А1. Биогеоценоз образован

1) растениями и животными

2) животными и бактериями

3) растениями, животными, бактериями

4) территорией и организмами

А2. Потребителями органического вещества в лесном биогеоценозе являются

1) ели и березы 3) зайцы и белки

2) грибы и черви 4) бактерии и вирусы

А3. Продуцентами в озере являются

1) лилии 3) раки

2) головастики 4) рыбы

А4. Процесс саморегуляции в биогеоценозе влияет на

1) соотношение полов в популяциях разных видов

2) численность мутаций, возникающих в популяциях

3) соотношение хищник – жертва

4) внутривидовую конкуренцию

А5. Одним из условий устойчивости экосистемы может служить

1) ее способность к изменениям

2) разнообразие видов

3) колебания численности видов

4) стабильность генофонда в популяциях

А6. К редуцентам относятся

1) грибы 3) мхи

2) лишайники 4) папоротники

А7. Если общая масса полученной потребителем 2-го порядка равна 10 кг, то какова была совокупная масса продуцентов, ставших источником пищи для данного потребителя?

1) 1000 кг 3) 10000 кг

2) 500 кг 4) 100 кг

А8. Укажите детритную пищевую цепь

1) муха – паук – воробей – бактерии

2) клевер – ястреб – шмель – мышь

3) рожь – синица – кошка – бактерии

4) комар – воробей – ястреб – черви

А9. Исходным источником энергии в биоценозе является энергия

1) органических соединений

2) неорганических соединений

4) хемосинтеза

1) зайцами 3) дроздами-рябинниками

2) пчелами 4) волками

А11. В одной экосистеме можно встретить дуб и

1) суслика 3) жаворонка

2) кабана 4) синий василек

А12. Сети питания – это:

1) связи между родителями и потомством

2) родственные (генетические) связи

3) обмен веществ в клетках организма

4) пути передачи веществ и энергии в экосистеме

А13. Экологическая пирамида чисел отражает:

1) соотношение биомасс на каждом трофическом уровне

2) соотношение масс отдельного организма на разных трофических уровнях

3) структуру пищевой цепи

4) разнообразие видов на разных трофических уровнях

А14. Доля энергии, передаваемая на следующий трофический уровень, составляет приблизительно:

1) 10% 2) 30% 3) 50% 4) 100%

В1. Подберите примеры (правая колонка) к каждой форме взаимодействия популяций разных видов (левая колонка).

С1. Чем объяснить, что определенный биогеоценоз населен определенными животными?

Биогеоценоз относительно устойчив во времени и способен к саморегуляции и саморазвитию в случае однонаправленных изменений биотопа. Смена биоценозов называется сукцессией . Сукцессия проявляется в виде появления и исчезновения видов в определенном местообитании. Примером сукцессии может служить зарастание озера, смена его видового состава. Замена видового состава экологического сообщества является одним из существенных признаков сукцессии. В ходе сукцессии простые сообщества могут заменяться сообществами с более сложной структурой и разнообразным видовым составом.

Агроэкосистемы, основные отличия от природных экосистем. Искусственные биоценозы, созданные людьми, занимающимся сельским хозяйством, называются агроценозами . Они включают те же компоненты среды, что и естественные биогеоценозы, обладают большой продуктивностью, но не обладают способностью к саморегуляции и устойчивости, т.к. зависят от внимания к ним человека. В агроценозе (например, ржаного поля) складываются те же пищевые цепи, что и в природной экосистеме: продуценты (рожь и сорняки), консументы (насекомые, птицы, полевки, лисы) и редуценты (бактерии, грибы). Обязательным звеном этой пищевой цепи является человек. Агроценозы, помимо солнечной энергии, получают дополнительную энергию, которую затратил человек на производство удобрений, химических средств против сорняков, вредителей и болезней, на орошение или осушение земель и т.д. Без такой дополнительной затраты энергии длительное существование агроценозов практически невозможно. В агроценозах действует преимущественно искусственный отбор, направленный человеком, прежде всего, на максимальное повышение урожайности сельскохозяйственных культур. В агроэкосистемах резко снижено видовое разнообразие живых организмов. На полях обычно культивируют один или несколько видов (сортов) растений, что приводит к значительному обеднению видового состава животных, грибов, бактерий. Таким образом, по сравнению с естественными биогеоценозами агроценозы имеют ограниченный видовой состав растений и животных, не способны к самообновлению и саморегулированию, подвержены угрозе гибели в результате массового размножения вредителей или возбудителей болезней и требуют неустанной деятельности человека по их поддержанию.

А1. Быстрее всего к сукцессии биогеоценоза может привести

1) распространение в нем инфекций

2) повышенное количество осадков

3) распространение инфекционных заболеваний

4) хозяйственная деятельность человека

А2. Обычно первыми поселяются на скалах

1) грибы 3) травы

2) лишайники 4) кустарнички

А3. Планктон – это сообщество организмов:

1) сидячих

2) парящих в толще воды

3) малоподвижных донных

4) быстроплавающих

А4. Найдите неверное утверждение.

Условие длительного существования экосистемы:

1) способность организмов к размножению

2) приток энергии извне

3) наличие более чем одного вида

4) постоянная регуляция численности видов человеком

А5. Свойство экосистемы сохраняться при внешних воздействиях, называют:

1) самовоспроизводством

2) саморегуляцией

3) устойчивостью

4) целостностью

А6. Стабильность экосистемы повышается, если в ней:

2) уменьшается число видов редуцентов

3) увеличивается число видов растений, животных, грибов и бактерий

4) исчезают все растения

А7. Наиболее устойчивая экосистема:

1) поле пшеницы

2) фруктовый сад

4) культурное пастбище

А8. Основная причина неустойчивости экосистем:

1) несбалансированность круговорота веществ

2) саморазвитие экосистем

3) постоянный состав сообщества

4) колебания численности популяций

А9. Укажите неверное утверждение. Изменение видового состава деревьев в лесной экосистеме определяется:

1) изменениями среды, вызываемыми членами сообщества

2) сменой климатических условий

3) эволюцией членов сообществ

4) сезонными изменениями в природе

А10. В ходе длительного развития и смены экосистемы число видов живых организмов, входящих в нее,

1) постепенно уменьшается

2) постепенно растет

3) остается неизменным

4) бывает по-разному

А11. Найдите неверное утверждение. В зрелой экосистеме

1) популяции видов хорошо воспроизводятся и не замещаются другими видами

2) видовой состав сообщества продолжает изменяться

3) сообщество хорошо приспособлено к окружающим условиям

4) сообщество обладает способностью к саморегуляции

А12. Целенаправленно созданное человеком сообщество называют:

1) биоценозом

2) биогеоценозом

3) агроценозом

4) биосферой

А13. Укажите неверное утверждение. Оставленный человеком агроценоз гибнет, т.к.

1) усиливается конкуренция между культурными растениями

2) культурные растения вытесняются сорняками

3) он не может существовать без удобрений и ухода

4) он не выдерживает конкуренции с природными биоценозами

А14. Найдите неверное утверждение. Признаки, характеризующие агроценозы

1) большее разнообразие видов, более сложная сеть взаимосвязей

2) получение дополнительной энергии наряду с солнечной

3) неспособность к длительному самостоятельному существованию

4) ослабление процессов саморегуляции

В1. Выберите признаки агроценоза

1) не поддерживают свое существование

2) состоят из малого числа видов

3) повышают плодородие почвы

4) получают дополнительную энергию

5) саморегулируемые системы

6) отсутствует естественный отбор

В2. Найдите соответствие между природной и искусственной экосистемами и их признаками.

ВЗ. Найдите правильную последовательность событий при заселении растительностью скальных пород:

1) кустарники

2) накипные лишайники

3) мхи и кустистые лишайники

4) травянистые растения

С1. Как скажется на биоценозе леса замещение соболя куницами?

Круговорот веществ и энергии в экосистемах обусловлен жизнедеятельностью организмов и является необходимым условием их существования. Круговороты не замкнуты, поэтому химические элементы накапливаются во внешней среде и в организмах.

Углерод поглощается растениями в процессе фотосинтеза и выделяется организмами в процессе дыхания. Он так же накапливается в среде в виде топливных ископаемых, а в организмах в виде запасов органических веществ.

Азот превращается в соли аммония и нитраты в результате деятельности азотфиксирующих и нитрифицирующих бактерий. Затем, после использования соединений азота организмами и денитрификации редуцентами азот возвращается в атмосферу.

Сера находится в виде сульфидов и свободной серы в составе морских осадочных пород и почвы. Превращаясь в сульфаты, в результате окисления серобактериями, она включается в ткани растений, затем вместе с остатками их органических соединений подвергается воздействию анаэробных редуцентов. Образовавшийся в результате их деятельности сероводород снова окисляется серобактериями.

Фосфор содержится в составе фосфатов горных пород, в пресноводных и океанических отложениях, в почвах. В результате эрозии фосфаты вымываются и, в кислой среде переходят в растворимое состояние с образованием фосфорной кислоты, которая усваивается растениями. В тканях животных фосфор входит в состав нуклеиновых кислот, костей. В результате разложения редуцентами остатков органических соединений, он снова возвращается в почвы, а затем в растения.

Существуют два определения биосферы.

Первое определение. Биосфера – это населенная часть геологической оболочки Земли.

Второе определение. Биосфера – это часть геологической оболочки Земли, свойства которой определяется активностью живых организмов.

Второе определение охватывает более широкое пространство: ведь образовавшийся в результате фотосинтеза атмосферный кислород распределен по всей атмосфере и присутствует там, где нет живых организмов. Биосфера в первом смысле состоит из литосферы, гидросферы и нижних слоев атмосферы – тропосферы . Пределы биосферы ограничены озоновым экраном, находящимся на высоте 20 км, и нижней границей, находящейся на глубине около 4 км.

Биосфера во втором смысле включает всю атмосферу. Учение о биосфере и ее функциях разработал академик В.И. Вернадский. Биосфера – это область распространения жизни на Земле, включающая живое вещество (вещество, входящее в состав живых организмов), биокосное вещество, т.е. вещество, не входящее в состав живых организмов, но формирующееся за счет их активности (почва, природные воды, воздух), косное вещество, формирующееся без участия живых организмов.

Живое вещество, составляющее мене 0,001% массы биосферы, является наиболее активной частью биосферы. В биосфере происходит постоянная миграция веществ, как биогенного, так и абиогенного происхождения, в котором живые организмы играют основную роль. Круговорот веществ определяет устойчивость биосферы.

Основным источником энергии для поддержания жизни в биосфере является Солнце. Его энергия преобразуется в энергию органических соединений в результате фотосинтетических процессов, происходящих в фототрофных организмах. Энергия накапливается в химических связях органических соединений, служащих пищей растительноядным и плотоядным животным. Органические вещества пищи разлагаются в процессе обмена веществ и выводятся из организма. Выделенные или отмершие остатки разлагаются бактериям, грибами и некоторыми другими организмами. Образовавшиеся химические соединения и элементы вовлекаются в круговорот веществ. Биосфера нуждается в постоянном притоке внешней энергии, т.к. вся химическая энергия превращается в тепловую.

Функции биосферы. Газовая – выделение и поглощение кислорода и углекислого газа, восстановление азота. Концентрационная – накопление организмами химических элементов, рассеянных во внешней среде. Окислительно-восстановительная – окисление и восстановление веществ в ходе фотосинтеза и энергетического обмена. Биохимическая – реализуется в процессе обмена веществ. Энергетическая – связана с использованием и преобразованием энергии.

В результате биологическая и геологическая эволюции происходят одновременно и тесно взаимосвязаны. Геохимическая эволюция происходит под влиянием биологической эволюции.

Масса всего живого вещества биосферы составляет ее биомассу, равную примерно 2,4 ? 10 12 т.

Организмы, населяющие сушу, составляют 99,87% от общей биомассы, биомасса океана – 0, 13%. Количество биомассы увеличивается от полюсов к экватору. Биомасса (Б) характеризуется:

– своей продуктивностью – приростом вещества, приходящегося на единицу площади (П);

– скоростью воспроизведения – отношением продукции к биомассе за единицу времени (П/Б).

Самыми продуктивными являются тропические и субтропические леса.

Часть биосферы, находящуюся под влиянием активной деятельности человека, называется ноосферой – сферой человеческого разума. Термин обозначает разумное влияние человека на биосферу в современную эпоху научно-технического прогресса. Однако, чаще всего, это влияние губительно для биосферы, что в свою очередь губительно для человечества.

А1. Главная особенность биосферы:

1) наличие в ней живых организмов

2) наличие в ней неживых компонентов, переработанных живыми организмами

3) круговорот веществ, управляемый живыми организмами

4) связывание солнечной энергии живыми организмами

А2. Залежи нефти, каменного угля, торфа образовались в процессе круговорота:

1) кислорода

2) углерода

4) водорода

А3. Найдите неверное утверждение. Невосполнимые природные ресурсы, образовавшиеся в процессе круговорота углерода в биосфере:

2) горючий газ

3) каменный уголь

4) торф и древесина

А4. Бактерии, расщепляющие мочевину до ионов аммония и углекислого газа, принимают участие в круговороте

1) кислорода и водорода

2) азота и углерода

3) фосфора и серы

4) кислорода и углерода

А5. В основе круговорота веществ лежат такие процессы, как

1) расселение видов 3) фотосинтез и дыхание

2) мутации 4) естественный отбор

А6. Клубеньковые бактерии включают в круговорот

1) фосфор 3) углерод

2) азот 4) кислород

А7. Солнечная энергия улавливается

1) продуцентами

2) консументами первого порядка

3) консументами второго порядка

4) редуцентами

А8. Усилению парникового эффекта, по мнению ученых, в наибольшей степени способствует:

1) углекислый газ 3) двуокись азота

2) пропан 4) озон

А9. Озон, который образует озоновый экран, формируется в:

1) гидросфере

2) атмосфере

3) в земной коре

4) в мантии Земли

А10. Наибольшее количество видов находится в экосистемах:

1) вечнозеленых лесов умеренного пояса

2) влажных тропических лесов

3) листопадных лесов умеренного пояса

А11. Наиболее опасной причиной обеднения биологического разнообразия – важнейшего фактора устойчивости биосферы – является

1) прямое истребление

2) химическое загрязнение среды

3) физическое загрязнение среды

4) разрушение мест обитания

С1. Какую роль играют животные в поддержании качества воды в водоемах?

С2. Назовите возможные способы получения энергии бактериями и кратко раскройте их биологический смысл.

С3. Почему разнообразие видов служит признаком устойчивости экосистемы

С4. Нужно ли регулировать рождаемость населения?

1) к нескольким, наиболее существенным экологическим факторам

2) к одному, важнейшему для организма фактору

3) ко всему комплексу экологических факторов

Ограничивающим называется фактор

1) снижающий выживаемость вида

2) наиболее приближенный к оптимальному

3) с широким диапазоном значений

Ограничивающим фактором для ручьевой форели может стать

1) скорость течения воды

2) повышение температуры воды

3) пороги в ручье

Биологическим оптимумом называется положительное действие

1) биотических факторов

2) абиотических факторов

3) всех видов факторов

Наиболее важным приспособлением млекопитающих к жизни в непостоянных условиях среды можно считать способность к

1) саморегуляции

2) анабиозу

3) охране потомства

Фактор, вызывающий сезонные изменения в живой природе, – это

1) атмосферное давление

2) долгота дня

3) температура воздуха

К антропогенному фактору относится

1) конкуренция двух видов за территорию

3) сбор ягод

Воздействию факторов с относительно постоянными значениями подвергается

1) домашняя лошадь

3) бычий цепень

Более широкой нормой реакции по отношению к сезонным колебаниям температуры обладает

1) прудовая лягушка

3) пшеница

К биотическим факторам относят

1) органические остатки растений и животных в почве

2) количество кислорода в атмосфере

3) симбиоз, квартиранство, хищничество

К редуцентам относятся

2) лишайники

13. В экосистеме в результате жизнедеятельности организмов осуществляется непрерывный поток атомов из неживой природы в живую и обратно, который называют:

1) обменом веществ;

2) цепями питания;

3) круговоротом веществ.

14. При каждом очередном переносе энергии в пищевой цепа рассеивается:
1) 10-20% потенциальной энергии;

2) 40-50% потенциальной энергии;

3 80-90% потенциальной энергии.

15. Пастбищная цепь начинается:

1) от зеленых растений;

2 от консументов;

16. Детритная цепь начинаетеся:

1) от зеленых растений;

2) от консументов;

3) от мертвого органического вещества.

17. Элементы среды, оказывающие существенное влияние на живые организмы, называются:

1) антропогенными факторами;

2) лимитирующими факторами;

3) экологическими факторами.

18. К эдафическим факторам относятся:

1) продолжительность дня и ночи, рельеф местности;

2) солнечный свет, температура, влажность;

3) состав и свойства почв.

19. Органическими веществами мертвых остатков питаются:
1) редуценты;

3) фаготрофы.

20. Минерализация органических остатков в биосфере происходит благодаря:

1) редуцентам;

2) фаготрофам;

3) фотоавтотрофам.

21. Агроценозы это экосистемы:

1) природные, движимые Солнцем;

2) природные, движимые Солнцем, субсидируемые другими природными источниками;

3) движимые Солнцем, субсидируемые человеком.

22. Воздушная, водная и твердая среда обитания входят в группу:

1) абиотических компонентов экосистемы;

2) биотических компонентов экосистемы;

3) антропогенных компонентов экосистемы.

23. Продуценты, консументы и редуценты входят в группу:

1) абиотических компонентов;

2) биотических компонентов;

3) антропогенных компонентов.

24. Организмы, использующие в качестве источника энергии солнечный свет, называются:
1) редуцентами;

2) фотоавтотрофами;

3) хемоавтотрофами.

25. Организмы, использующие энергию, выделяющуюся при химических реакциях, называются:

1) редуцентами;

2) фотоавтотрофами;

3) хемоавтотрофами.

26. Растительными или животными организмами питаются:

1) редуценты;

3) фаготрофы.

27. Урбоценозы это экосистемы

1) природные, движимые Солнцем, субсидируемые другими природными источниками.

2) природные, движимые Солнцем и человеком.

3) индустриально-городские, движимые топливом.

Похожая информация:

1. А точнее сказать - из-за невозможности ее поменять, ведь старому руководству доступны только старые ресурсы, раздобыть новые оно, как правило, не в состоянии.

Понятия факторов воздействия

Прежде чем начать обсуждение понятий факторов внешнего и внутреннего воздействия выясним, что понимается под внешним и, соответственно, внутренним. Советский энциклопедический словарь утверждает, что «Внешнее и внутреннее это – философские категории. Внешнее выражает свойства объекта как целого и характеризует его взаимодействие с окружающей средой, внутреннее – выражает структуру, сущность объекта». Таким образом, можно считать, что в динамике внешнее характеризует процессы взаимодействие объекта со средой, а внутреннее – характеризует процессы внутри самого объекта.

Как известно, любой материальный объект вселенной, в которой мы существуем, после его синтеза (т.е. создания или возникновения) находится во взаимодействии с окружающей его средой. Это взаимодействие продолжается в течение всего жизненного цикла и оканчивается вместе с распадом объекта. Здесь необходимо отметить, что термин «жизненный цикл» является вполне техническим и применяется в технике для обозначения периода существования любого технического изделия или системы.

Агенты, через которые объект взаимодействует со средой, совпадают с формами существования материи. В известной нам вселенной это различного вида поля и потоки частиц вещества. Все виды воздействия одного объекта на другой как раз и сводятся к этим двум разновидностям.

В зависимости от своих (т. е. присущих именно ему) особенностей, объект воздействует на окружающую его среду. Особенности объекта, о которых мы говорим, в основном определяются его организацией, т.е. материалами из которых состоит объект, его структурой, взаимодействием его составных частей, видами преобразования энергии в его пределах, способом выведения за пределы объекта продуктов его жизнедеятельности либо просто потерями вещества и энергии при взаимодействии объекта с внешней средой. Известно, что воздействие объекта на окружающую его среду неизбежно, в большей или меньшей степени, изменяет ее, а, следовательно, и характер и степень ее воздействия на объект, т.е. этот процесс является, как говорят, самосогласованным. В технике для обозначения подобных процессов применяется термин «обратная связь».

Люди так устроены, что любое явление окружающего мира пытаются упростить, чаще всего за счет разбиения сложного на более простое, т. е. на составляющие элементы. Так процесс взаимодействия со средой разбивается на отдельно рассматриваемые процессы воздействия среды на объект и объекта на среду. Далее в процессе воздействия среды на объект выделяются его (процесса) отдельные стороны или факторы. Процесс разбиения на этом не заканчивается, но об этом мы поговорим далее.

Из вышеизложенного понятно как возникают понятия «Факторов внешнего воздействия» или, как их иногда называют, «Внешних воздействующих факторов». (Нужно заметить, что эти понятия абсолютно идентичны). Таким образом, под факторами внешнего воздействия понимают выделенную из совокупности сторону, процесс, механизм и т. п. воздействия среды на рассматриваемый объект.

Но функционирование объекта не ограничивается только его взаимодействием с внешней средой, очень часто более важными представляются взаимодействия его составных частей с точки зрения их влияния на функционирование объекта и изменение параметров во времени. Здесь мы приходим к возникновению понятия «Факторов внутреннего воздействия». К ним следует относить изменения во времени свойств материалов слагающих объект, видов его организации и т. п.

Классификация факторов воздействия

Известно, что качество изделий, а под термином «изделие» будем понимать технические системы самого различного назначения, закладывается на стадии разработки, обеспечивается в процессе производства и поддерживается на стадии эксплуатации. Разрабатывая изделия, необходимо учитывать условия их эксплуатации, хранения и транспортирования, характеризующиеся воздействием внешних и внутренних факторов.

К внешним факторам в технике относят действие окружающей среды и особенности эксплуатации, связанные с местом установки изделия и (или) условиями его транспортирования. Указанные внешние воздействия могут вызвать ограничение или потерю работоспособности изделия или его составных частей в процессе эксплуатации.

Внутренними факторами для объектов техники являются процессы старения и изнашивания. Процессы старения происходят непрерывно, причем они совершаются как во время работы, так и во время хранения и транспортирования изделий. Изнашивание проявляется в основном в процессе эксплуатации и зависит от воздействия внешних факторов, от режимов эксплуатации и работы изделий. Вероятность влияния внутренних факторов возрастает по мере увеличения длительности эксплуатации и при нарушении режимов работы, которые могут характеризоваться: частотой включений и переключений, вызывающей в изделиях переходные процессы; перенапряжениями; толчками и т. д. Частые включения и переключения некоторых изделий могут также влиять на механическое изнашивание их конструктивных элементов. В изделиях, предназначенных для циклических режимов работы, существенное влияние на тепловые режимы оказывают соотношения продолжительности работы и перерывов. Действие внутренних факторов во многих случаях зависит от схем и конструкций изделий.

По времени и характеру воздействия, режимы эксплуатации и работы изделий могут быть:

непрерывными,

периодическими (циклическими),

апериодическими (одноразовыми),

повторно – прерывными,

случайными.

В классификациях факторы обычно группируют по какому-то признаку, поэтому выделяют факторы механические, климатические и т. д.

Соответствующий ГОСТ делит все внешние воздействующие факторы (ВВФ) на следующие классы: механические, климатические, биологические, радиационные, электромагнитные, специальных сред и термические.

В свою очередь каждый класс подразделяется на группы, а каждая группа на виды, которым, кстати, соответствуют определенные виды испытаний. Например, класс климатических воздействий делится на группы:

атмосферное давление,

температура среды.

влажность воздуха или других газов и т. д.

Группы в свою очередь подразделяются на следующие виды:

атмосферное повышенное или пониженное давление,

изменение атмосферного давления или его перепад,

повышенная и, соответственно, пониженная температура среды

изменение температуры среды и т. д.

Таким образом, классификации факторов вешнего воздействия чаще всего строятся по схеме

Правда иногда от этой схемы бывают отступления – вводится еще одна градация или уровень – подгруппа. Пример такого исключения имеет место в приведенной классификации применительно к механическим ФВВ.

Некоторые виды, группы и классы воздействий определяются назначением изделий и их взаимодействием со средами, создаваемыми человеком в процессе его деятельности. К таким классам относятся классы ВВФ:

специальных сред,

радиационные,

электромагнитные,

термические.

Освоение космоса привело к необходимости выделения еще одного класса (не предусмотренного стандартами), в который вошли все виды так называемых космических воздействий.

Одна из возможных классификаций ФВВ приведена на рисунке 1.

Как видим из классификации, к механическим факторам относят две их группы: факторы статического воздействия и факторы динамического воздействия. К факторам статического воздействия относятся такие их виды как:

растяжение,

кручение,

вдавливание.

Очевидно, что здесь классификация ФВВ повторяет виды деформации материалов.

К механическим факторам динамического воздействия относятся такие их виды как воздействие:

ускорения – линейного или углового, что вызывает перегрузки либо состояние полной или частичной невесомости,

вибрационное,

акустического шума,

Среди климатических факторов обычно выделяют воздействия:

солнечного излучения (в приповерхностных слоях атмосферы);

влаги содержащейся в воздухе или любой другой смеси газов (под влагой не обязательно понимать только пары воды – это могут быть и пары любой другой жидкости так, например, в атмосфере Юпитера роль воды, по-видимому, играет метан, во внутренней атмосфере КА эту роль может выполнять жидкое рабочее тело какой-то из его систем попавшее внутрь аппарата в результате протекания магистралей);

выпадающих осадков, к которым обычно относят – дождь, изморозь, снег, лед и т. п.

атмосферы (газовый состав, наличие примесей в виде жидких и твердых аэрозолей, частиц пыли, песка.),

давления аэростатического либо гидростатического (нормального, повышенного, пониженного), его изменений или перепадов.

К климатическим факторам можно отнести и такой, в общем-то, механический по своей природе, фактор, как воздействие движения среды, т. е. ветер, волновое движение жидкости и т. п.

В биологических факторах обычно выделяют воздействие на технические системы:

плесневых грибов и других микроорганизмов,

насекомых,

грызунов.

Иногда в виде биологического фактора воздействия внешней среды могут выступать и пресмыкающиеся или животные, но вероятность такой ситуации гораздо ниже, чем для грызунов.

Представляется целесообразным включение в этот класс ФВВ и воздействие человека, которое по своей разрушительности и масштабам может превзойти воздействие других биологических факторов.

К радиационным факторам относят совокупность ионизирующих излучений с которыми техническая система может столкнуться при своей нормальной эксплуатации. Это потоки α- и β- частиц, протонов и нейтронов; γ- Re- и УФ- излучения. Необходимо отметить, что факторы этого класса по большей части имеют техногенное происхождение.

Это же, в основном, можно сказать и о таком классе факторов, как воздействие специальных сред. Имеется в виду воздействие в основном химическое, т. е. кислот, щелочей, растворителей и растворов химически активных веществ.

Термические воздействия в некоторых случая рассматриваются как часть климатических воздействий, а, в иных случаях, выделяют в отдельный класс. К ним относят воздействие повышенной, пониженной температуры, ее периодические (т. н. термоциклирование) и непериодические изменения.

К факторам внешнего воздействия космического пространства в районе Земли или аналогичного космического тела можно отнести воздействие:

собственной внешней атмосферы космического аппарата;

атмосферы планеты (состав и температура атмосферы);

потоков нейтральных частиц в зависимости от их состава и скорости;

потоков заряженных частиц, генерируемых в атмосфере планеты;

«солнечного ветра»;

солнечного космического излучения;

электромагнитного излучение Солнца (обычно весь спектр его электромагнитных излучений излучений разбивают на ряд участков);

отраженного планетой Солнечного излучения;

собственного теплового излучения планеты (косвенно этот фактор характеризует температуру грунта планеты и степень его черноты);

Галактических космических излучений;

потоков межпланетной пыли и метеорных частиц;

магнитного поля планеты;

вмороженного магнитного поля «Солнечного ветра»;

Необходимо заметить, что иногда одновременное действие нескольких факторов классифицируется как независимый фактор, так одновременное воздействие вибрации и ударного нагружения классифицируется как тряска – еще один вид механического нагружения технических объектов.

Классификация, приведенная выше, не претендует ни на полноту, ни на универсальность. Это, в общем-то, и не нужно т. к. для различных технических объектов и систем набор ФВВ будет свой, специфический, отражающий как особенности объекта, так и условия его эксплуатации.

Воздействия внешних и внутренних факторов на материалы изделий проявляются в основном путем:

адсорбционного,

диффузионного,

химического,

коррозионного и

радиационного механизмов воздействия.

Происходящие при этом физико-химические процессы приводят к изменениям значений параметров и характеристик материалов и изделий, в ряде случаев вызывающим отказы. Возможны изменения необратимые и обратимые. Примерами необратимых изменений являются коррозия металлов, изменение структуры материалов при интенсивном радиоактивном облучении и т. д. К обратимым изменениям относятся такие, как восстановление свойств материала, адсорбировавшего газы или влагу своей поверхностью; восстановление свойств, значений параметров и характеристик изделий после прекращения температурных воздействий и т. п.

Таким образом, возникновение отказов можно представить как временной кинетический процесс, зависящий от изменений структуры и свойств материалов, из которых изготовлено изделие.

Физико-химические процессы, возникающие в материалах, могут происходить в объеме и на поверхности изделий, в электрических цепях, в подвижных и неподвижных соединениях. Причиной, приводящей к появлению указанных процессов, является воздействие внешней энергии, превращающейся при этом из одного вида в другой.

Наиболее часто на изделия воздействуют следующие виды энергии:

тепловая,

электрическая,

электромагнитная,

механическая и

химическая.

Каждому виду энергии соответствует определенный характер взаимодействия между частицами в соответствующих энергетических полях. Под действием энергии одного или нескольких видов в изделиях возникают физико-химические процессы, которые могут приводить к отказам. Наиболее распространены следующие причины возникновения отказов:

тепловое разрушение (потеря тепловой устойчивости, перегорание, расплавление и т. д.),

деформация и механическое разрушение, включая нарушение контактов, обрывы и короткие замыкания, нарушение механических фиксаций и т. д.,

электрическое разрушение (пробой, нарушение электрической прочности и т. д.),

электрохимическая коррозия,

радиационное разрушение,

изнашивание изделий,

загрязнение поверхностей деталей и изделий (нарушение контактов, изменение фотометрических характеристик, ухудшение зрительного восприятия информации и т. д.)

Одним из путей повышения качества изделий можно считать изучение физико-химических процессов в материалах, элементах и готовых изделиях, происходящих на стадии эксплуатации, с целью их учета на стадиях разработки и производства.

Особое значение приобретают знания указанных процессов для правильной организации испытаний и анализа их результатов, что мы будем осуждать на пятом курсе.

Для того чтобы подчеркнуть важность рассматриваемых нами процессов и явлений приведем данные о воздействии некоторых ФВВ на аппаратуру и материалы при различных условиях (см. таблицу 1.).

Таблица 1. Отказы аппаратуры военного назначения и материалов при различных условиях.

Краткому рассмотрению воздействия механических климатических, биологических, коррозионных, радиационных и космических факторов на объекты ракетно-космической техники как наземного, так и космического базирования и посвящен этот курс лекций.

Совокупности факторов внешнего воздействия

Не сложно понять, что в природе практически ни один фактор не действует обособленно. Объект всегда находится под воздействием некоторой совокупности факторов, причем суммарное воздействие этой совокупности, как правило, не просто сумма воздействия отдельно взятых факторов. Суммарное воздействие факторов внешней среды на конкретную техническую систему непросто описать и математической моделью и очень часто данный вопрос может быть разрешен (с большей или меньшей точностью) только путем проведения т. н. комбинированных испытаний.

Примеры этого можно найти как на Земле, так и в космосе.

Так в результате суммарного воздействия ионизирующих излучений и вакуума космического пространства скорость разрушения пластических масс заметно выше, чем при отдельном воздействии каждого из указанных факторов.

Необходимо отметить и еще один момент - для каждого района космического пространства набор действующих факторов и величины их воздействия, в общем-то, индивидуален. Эти отличия зависят от расстояния до Солнца, от расстояния до других небесных тел солнечной системы, и от положения рассматриваемой точки относительно плоскости эклиптики и т. д. В любом случае действие отдельных ФВВ и их совокупности, характерной для данной точки пространства индивидуально.

Точно так же для каждой данной местности на Земле существует не просто произвольный набор факторов, а их совокупность. В общем случае эта совокупность ФВВ зависит от географических координат данной местности, от рельефа, причем не только самой местности, но и от окружающих ее местностей, от других характеристик т. н. подстилающей поверхности таких, например, как устойчивость почвы к воздействию ветровой эрозии, наличию больших объемов воды и т. п.

Так в пустыне не следует ожидать высокой влажности воздуха, но наоборот следует ожидать заметных изменений температуры в течение суток. Если рассматриваемая нами местность находится недалеко от экватора, и где-то рядом имеются большие массы воды (допустим, недалеко расположено море), то априори можно сказать, что господствующим направлением ветра летом будет от моря, а зимой наоборот. Понятно, что влажность в такой местности будет выше летом. Не следует, разумеется, считать, что, зная какой-то один «самый главный» параметр мы уже знаем весь набор факторов. Но разумные предположения о том на какие факторы необходимо обратить внимание, применительно к данной местности, сделать возможно. Таким образом, существует возможность, зная параметры местности, где предполагается использовать разрабатываемую техническую систему, сделать разумные предположения об условиях, в которых этой системе придется работать, т. е. о наборе факторов внешнего воздействия среды. Далее, разумеется, необходимо выяснить реальные значения параметров каждого фактора и провести детальный анализ их воздействия на разрабатываемую систему по одному и в тех сочетаниях, которые могут реализоваться в данной местности.

Выше шла речь о взаимной связи между климатическими факторами среды. Однако существуют связи климатических факторов с другими характерными для данной местности. Так, землетрясения и вызванные ими воздействия на систему механических факторов, скорее всего, следует ожидать на границах т. н. «платформ» или «щитов». Внешне эти границы достаточно часто привязаны к определенным видам рельефа, прежде всего к горам. Но горный климат достаточно специфичен и определить, априори, набор основных факторов внешнего воздействия для него не так уж и сложно.

Далее, если мы рассматриваем местность достаточно плоскую и окруженную столь же невыраженным рельефом, то можно предполагать, что воздух в такой местности может разгоняться до больших скоростей. Если при этом на пути его движения имеются почвы подверженные ветровой эрозии, то следует предполагать возможность пылевых или песчаных бурь. Какими они могут – быть зависит от вида почв. В любом случае может иметь место механическое воздействие воздушного потока с пылью на элементы технической системы. Вблизи от крупных промышленных центров следует ожидать присутствие в воздухе коррозионно-активных агентов, их же присутствие может обнаруживаться и на достаточно больших удалениях от их источника, но в направлении преимущественного движения воздушных масс. Примеры такого рода можно продолжать и далее, но и так понятно о чем идет речь.

В то же время необходимо обратить ваше внимание на еще один аспект проблемы - на связь других не климатических факторов внешнего воздействия с климатическими. Имеется в виду связь, например, биологических и климатических факторов. Как и выше эта связь не жесткая, не однозначная, но и здесь можно априори сделать разумные предположения.

Известно, что биологические организмы, в том числе и те которые мы вынуждены рассматривать как факторы внешнего воздействия на наши системы, не могут обитать в среде с произвольными параметрами. Для их существования необходим определенный диапазон температур, влажности и других параметров внешней среды. Если мы знаем этот набор для какого-то организма, который может выступить в роли вредного фактора для нашей техники, то мы можем оценить, есть ли необходимость рассматривать в данном конкретном случае воздействие именно этого организма или ее нет.

Понятно, что для технических систем, которые будут использоваться в тундре вряд ли необходимо к биологическим факторам внешней среды относить термитов (ну не живут они в тундре). В то же время если вы проектируете техническую систему для какой-нибудь африканской или латиноамериканской страны, то необходимо выяснить, не живут ли они на территории этой страны. Аналогично можно решить вопрос и относительно других биологических или небиологических факторов.

Из вышеизложенного следует, что набор факторов внешнего воздействия, который необходимо учитывать при разработке технической системы, например наземного базирования, не является произвольным и во многом зависит от климата местности, где предполагается использовать разрабатываемую систему. Уже во время предварительного анализа можно приблизительно оценить возможный набор этих факторов и отранжировать их по степени важности для разрабатываемой системы. Но далее обязательно должен следовать этап уточнения данных об этих факторах и, соответственно, новый этап анализа, но на этом этапе уже нет необходимости снова рассматривать все факторы, достаточно проанализировать только существенные. Это же справедливо и в отношении систем космического базирования.

Экологические факторы — это комплекс окружающих условий, воздействующих на живые организмы. Различают факторы неживой природы — абиотические (климатические, эдафические, орографические, гидрографические, химические, пирогенные), факторы живой природы — биотические (фитогенные и зоогенные) и факторы антропогенные (воздействие человеческой деятельности). К лимитирующим относятся любые факторы, ограничивающие рост и развитие организмов. Приспособление организма к среде обитания называется адаптацией. Внешний облик организма, отражающий его приспособленность к условиям среды, называется жизненной формой.

Понятие об экологических факторах среды, их классификация

Отдельные компоненты среды обитания, воздействующие на живые организмы, на которые они реагируют приспособительными реакциями (адаптациями), называются факторами среды, или экологическими факторами. Иначе говоря, комплекс окружающих условий, влияющих на жизнедеятельность организмов, носит название экологические факторы среды.

Все экологические факторы делят на группы:

1. включают компоненты и явления неживой природы, прямо или косвенно воздействующие на живые организмы. Среди множества абиотических факторов главную роль играют:

• климатические (солнечная радиация, свет и световой режим, температура, влажность, атмосферные осадки, ветер, атмосферное давление и др.);
• эдафические (механическая структура и химический состав почвы, влагоемкость, водный, воздушный и тепловой режим почвы, кислотность, влажность, газовый состав, уровень грунтовых вод и др.);
• орографические (рельеф, экспозиция склона, крутизна склона, перепад высот, высота над уровнем моря);
• гидрографические (прозрачность воды, текучесть, проточность, температура, кислотность, газовый состав, содержание минеральных и органических веществ и др.);
• химические (газовый состав атмосферы, солевой состав воды);
• пирогенные (воздействие огня).

2. — совокупность взаимоотношений живых организмов, а также их взаимовлияний на среду обитания. Действие биотических факторов может быть не только непосредственным, но и косвенным, выражаясь в корректировке абиотических факторов (например, изменение состава почвы, микроклимата под пологом леса и т.д.). К биотическим факторам относятся:

• фитогенные (влияние растений друг на друга и на окружающую среду);
• зоогенные (влияние животных друг на друга и на окружающую среду).

3. отражают интенсивное влияние человека (непосредственно) или человеческой деятельности (опосредованно) на окружающую среду и живые организмы. К таким факторам относятся все формы деятельности человека и человеческого общества, которые приводят к изменению природы как среды обитания и других видов и непосредственно сказываются на их жизни. Каждый живой организм испытывает влияние неживой природы, организмов других видов, в том числе человека, и в свою очередь оказывает воздействие на каждую из этих составляющих.

Влияние антропогенных факторов в природе может быть как сознательным, так и случайным, или неосознанным. Человек, распахивая целинные и залежные земли, создает сельскохозяйственные угодья, выводит высокопродуктивные и устойчивые к заболеваниям формы, расселяет одни виды и уничтожает другие. Эти воздействия (сознательные) часто носят отрицательный характер, например необдуманное расселение многих животных, растений, микроорганизмов, хищническое уничтожение целого ряда видов, загрязнение среды и др.

Биотические факторы среды проявляются через взаимоотношения организмов, входящих в одно сообщество. В природе многие виды тесно взаимосвязаны, их отношения друг с другом как компонентами окружающей среды могут носить чрезвычайно сложный характер. Что касается связей между сообществом и окружающей неорганической средой, то они всегда являются двусторонними, обоюдными. Так, характер леса зависит от соответствующего типа почв, но сама почва в значительной мере формируется под влиянием леса. Подобно этому температура, влажность и освещенность в лесу определяются растительностью, но сформировавшиеся климатические условия в свою очередь влияют на сообщество обитающих в лесу организмов.

Воздействие экологических факторов на организм

Воздействие среды обитания воспринимается организмами через посредство факторов среды, называемых экологическими. Следует отметить, что экологическим фактором является только изменяющийся элемент окружающей среды , вызывающий у организмов при своем повторном изменении ответные приспособительные эколого-физиологические реакции, наследственно закрепляющиеся в процессе эволюции. Они подразделяются на абиотические, биотические и антропогенные (рис. 1).

Называют всю совокупность факторов неорганической среды, влияющих на жизнь и распространение животных и растений. Среди них различают: физические, химические и эдафические.

Физические факторы - те, источником которых служит физическое состояние или явление (механическое, волновое и др.). Например, температура.

Химические факторы — те, которые происходят от химического состава среды. Например, соленость воды, содержание кислорода и т.п.

Эдафические (или почвенные) факторы представляют собой совокупность химических, физических и механических свойств почв и горных пород, оказывающих воздействие как на организмы, для которых они являются средой обитания, так и на корневую систему растений. Например, влияние биогенных элементов, влажности, структуры почвы, содержание гумуса и т.п. на рост и развитие растений.

Рис. 1. Схема воздействия среды обитания (окружающей среды) на организм

— факторы деятельности человека, воздействующие на окружающую природную среду ( и гидросферы, эрозия почв, уничтожение лесов и т.п.).

Лимитирующими (ограничивающими) экологическими факторами называют такие факторы, которые ограничивают развитие организмов из-за недостатка или избытка питательных веществ по сравнению с потребностью (оптимальным содержанием).

Так, при выращивании растений при различных температурах точка, при которой наблюдается максимальный рост, и будет оптимумом. Весь интервал температур, от минимальной до максимальной, при которых еще возможен рост, называют диапазоном устойчивости (выносливости), или толерантности. Ограничивающие его точки, т.е. максимальная и минимальная пригодные для жизни температуры, — пределы устойчивости. Между зоной оптимума и пределами устойчивости по мере приближения к последним растение испытывает все нарастающий стресс, т.е. речь идет о стрессовых зонах, или зонах угнетения, в рамках диапазона устойчивости (рис. 2). По мере удаления от оптимума вниз и вверх по шкале не только усиливается стресс, но по достижении пределов устойчивости организма происходит его гибель.

Рис. 2. Зависимость действия экологического фактора от его интенсивности

Таким образом, для каждого вида растений или животных существуют оптимум, стрессовые зоны и пределы устойчивости (или выносливости) в отношении каждого фактора среды обитания. При значении фактора, близкого к пределам выносливости, организм обычно может существовать лишь непродолжительное время. В более узком интервале условий возможно длительное существование и рост особей. Еще в более узком диапазоне происходит размножение, и вид может существовать неограниченно долго. Обычно где-то в средней части диапазона устойчивости имеются условия, наиболее благоприятные для жизнедеятельности, роста и размножения. Эти условия называют оптимальными, в которых особи данного вида оказываются наиболее приспособленными, т.е. оставляют наибольшее число потомков. На практике выявить такие условия сложно, поэтому оптимум обычно определяют отдельные показатели жизнедеятельности (скорость роста, выживаемость и т.п.).

Адаптация состоит в приспособлении организма к условиям среды обитания.

Способность к адаптациям — одно из основных свойств жизни вообще, обеспечивающее возможность ее существования, возможность организмов выживать и размножаться. Адаптации проявляются на разных уровнях — от биохимии клеток и поведения отдельных организмов до строения и функционирования сообществ и экологических систем. Все приспособления организмов к существованию в различных условиях выработались исторически. В результате сформировались специфические для каждой географической зоны группировки растений и животных.

Адаптации могут быть морфологическими, когда меняется строение организма вплоть до образования нового вида, и физиологическими, когда происходят изменения в функционировании организма. К морфологическим адаптациям близко примыкает приспособительная окраска животных, способность менять ее в зависимости от освещенности (камбала, хамелеон и др.).

Широко известны примеры физиологической адаптации — зимняя спячка животных, сезонные перелеты птиц.

Весьма важными для организмов являются поведенческие адаптации. Например, инстинктивное поведение определяет действие насекомых и низших позвоночных: рыб, земноводных, пресмыкающихся, птиц и др. Такое поведение генетически запрограммировано и передается по наследству (врожденное поведение). Сюда относится: способ построения гнезда у птиц, спаривание, выращивание потомства и др.

Существует также и приобретенное повеление, полученное индивидом в процессе его жизни. Обучение (или научение) - главный способ передачи приобретенного поведения от одного поколения к другому.

Способность индивида управлять своими познавательными способностями, чтобы выжить при неожиданных изменениях среды обитания, является интеллектом. Роль научения и интеллекта в поведении возрастает с совершенствованием нервной системы — увеличением коры головного мозга. Для человека — это определяющий механизм эволюции. Свойство видов адаптироваться к тому или иному диапазону факторов среды обозначается понятием экологическая мистичность вида.

Совместное действие экологических факторов на организм

Экологические факторы обычно действуют не по одному, а комплексно. Действие одного какого-либо фактора зависит от силы воздействия других. Сочетание разных факторов оказывает заметное влияние на оптимальные условия жизни организма (см. рис. 2). Действие одного фактора не заменяет действие другого. Однако при комплексном воздействии среды часто можно наблюдать «эффект замещения», который проявляется в сходстве результатов воздействия разных факторов. Так, свет не может быть заменен избытком тепла или обилием углекислого газа, но, воздействуя изменениями температуры, можно приостановить, например фотосинтез растений.

В комплексном влиянии среды воздействие различных факторов для организмов неравноценно. Их можно подразделить на главные, сопутствующие и второстепенные. Ведущие факторы различны для разных организмов, если даже они живут в одном месте. В роли ведущего фактора на разных этапах жизни организма могут выступать то одни, то другие элементы среды. Например, в жизни многих культурных растений, таких, как злаки, в период прорастания ведущим фактором является температура, в период колошения и цветения — почвенная влага, в период созревания — количество питательных веществ и влажность воздуха. Роль ведущего фактора в разное время года может меняться.

Ведущий фактор может быть неодинаков у одних и тех же видов, живущих в разных физико-географических условиях.

Понятие о ведущих факторах нельзя смешивать с понятием о . Фактор, уровень которого в качественном или количественном отношении (недостаток или избыток) оказывается близким к пределам выносливости данного организма, называется лимитирующим. Действие лимитирующего фактора будет проявляться и в том случае, когда другие факторы среды благоприятны или даже оптимальны. Лимитирующими могут выступать как ведущие, так и второстепенные экологические факторы.

Понятие лимитирующих факторов было введено в 1840 г. химиком 10. Либихом. Изучая влияние на рост растений содержания различных химических элементов в почве, он сформулировал принцип: «Веществом, находящимся в минимуме, управляется урожай и определяется величина и устойчивость последнего во времени». Этот принцип известен под названием закона минимума Либиха.

Лимитирующим фактором может быть не только недостаток, на что указывал Либих, но и избыток таких факторов, как, например, тепло, свет и вода. Как отмечалось ранее, организмы характеризуются экологическим минимумом и максимумом. Диапазон между этими двумя величинами принято называть пределами устойчивости, или толерантности.

В общем виде всю сложность влияния экологических факторов на организм отражает закон толерантности В. Шелфорда: отсутствие или невозможность процветания определяется недостатком или, наоборот, избытком любого из ряда факторов, уровень которых может оказаться близким к пределам, переносимым данным организмом (1913 г.). Эти два предела называют пределами толерантности.

По «экологии толерантности» были проведены многочисленные исследования, благодаря которым стали известны пределы существования многих растений и животных. Таким примером является влияние загрязняющего атмосферный воздух вещества на организм человека (рис. 3).

Рис. 3. Влияние загрязняющего атмосферный воздух вещества на организм человека. Макс — максимальная жизненная активность; Доп — допустимая жизненная активность; Опт — оптимальная (не влияющая на жизненную активность) концентрация вредного вещества; ПДК — предельно допустимая концентрация вещества, существенно не изменяющая жизненную активность; Лет — летальная концентрация

Концентрация влияющего фактора (вредного вещества) на рис. 5.2 обозначена символом С. При значениях концентрации С = С лет человек погибнет, но необратимые изменения в его организме произойдут при значительно меньших значениях С = С пдк. Следовательно, диапазон толерантности ограничивается именно значением С пдк = С лим. Отсюда, С пдк необходимо определить экспериментально для каждого загрязняющего или любого вредного химического соединения и не допускать превышения его С плк в конкретной среде обитания (жизненной среде).

В охране окружающей среды важны именно верхние пределы устойчивости организма к вредным веществам.

Таким образом, фактическая концентрация загрязняющего вещества С факт не должна превышать С пдк (С факт ≤ С пдк = С лим).

Ценность концепции лимитирующих факторов (С лим) состоит в том, что она дает экологу отправную точку при исследовании сложных ситуаций. Если для организма характерен широкий диапазон толерантности к фактору, отличающемуся относительным постоянством, и он присутствует в среде в умеренных количествах, то такой фактор вряд ли является лимитирующим. Наоборот, если известно, что тот или иной организм обладает узким диапазоном толерантности к какому-то изменчивому фактору, то именно этот фактор и заслуживает внимательного изучения, так как он может быть лимитирующим.

Часть А

А1. Организмы, как правило, приспосабливаются

1) к нескольким, наиболее существенным экологическим факторам

2) к одному, важнейшему для организма фактору

3) ко всему комплексу экологических факторов

4) в основном, к биотическим факторам

А2. Ограничивающим называется фактор

1) снижающий выживаемость вида

2) наиболее приближенный к оптимальному

3) с широким диапазоном значений

4) любой антропогенный

А3. Ограничивающим фактором для ручьевой форели может стать

1) скорость течения воды

2) повышение температуры воды

3) пороги в ручье

4) длительные дожди

А4. Актиния и рак-отшельник находятся в отношениях

3) нейтральных 4) симбиотических

А5. Биологическим оптимумом называется положительное действие

1) биотических факторов

2) абиотических факторов

3) всех видов факторов

4) антропогенных факторов

А6. Наиболее важным приспособлением млекопитающих к жизни в непостоянных условиях среды можно считать способность к

1) саморегуляции 3) охране потомства

2) анабиозу 4) высокой плодовитости

А7. Фактор, вызывающий сезонные изменения в живой

природе, – это

1) атмосферное давление 3) влажность воздуха

2) долгота дня 4) температура воздуха

А8. К антропогенному фактору относится

1) конкуренция двух видов за территорию

4) сбор ягод

А9. Воздействию факторов с относительно постоянными значениями подвергается

1) домашняя лошадь 3) бычий цепень

А10. Более широкой нормой реакции по отношению к сезонным колебаниям температуры обладает

1) прудовая лягушка 3) песец

2) ручейник 4) пшеница

Часть В

В1. К биотическим факторам относят

1) органические остатки растений и животных в почве

2) количество кислорода в атмосфере

3) симбиоз, квартиранство, хищничество

4) фотопериодизм

5) смена времен года

6) численность популяции

Часть С

С1. Почему необходимо очищать сточные воды, перед попаданием их в водоемы?

Экосистема (биогеоценоз), ее компоненты: продуценты, консументы, редуценты, их роль. Видовая и пространственная структура экосистемы. Цепи и сети питания, их звенья. Типы пищевых цепей. Составление схем передачи веществ и энергии (цепей питания). Правило экологической пирамиды. Структура и динамика численности популяций

Биогеноценоз – саморегулирующаяся экологическая система, образованная совместно обитающими и взаимодействующими между собой и с неживой природой, популяциями разных видов в относительно однородных условиях среды. Таким образом, биогеоценоз состоит из неживой и живой частей окружающей среды. Любой биогеоценоз имеет естественные границы, для него характерен определенный круговорот веществ и энергии. Организмы, населяющие биогеоценоз, по своим функциям делятся на продуцентов, консументов и редуцентов :

– продуценты , – растения, производящие органические вещества в процессе фотосинтеза;

– консументы – животные, потребители и преобразователи органических веществ;

– редуценты , – бактерии, грибы, а также питающиеся падалью и навозом животные, разрушители органических веществ, преобразующие их в неорганические;

Перечисленные компоненты биогеоценоза составляют трофические уровни , связанные обменом и переносом питательных веществ и энергии.

Организмы разных трофических уровней образуют пищевые цепи , в которых вещества и энергия ступенчато передаются с уровня на уровень. На каждом трофическом уровне используется 5-10% энергии поступившей биомассы.

Пищевые цепи обычно состоят из 3-5 звеньев, например:

1) растения – корова – человек;

2) растения – божья коровка – синица – ястреб;

3) растения -муха – лягушка – змея – орел.

Пищевые цепи бывают детритными и пастбищными.

В детритных пищевых цепях пищей служат мертвые органические вещества (мертвые ткани растений – грибы – многоножки – хищные клещи – бактерии ). Пастбищные пищевые цепи начинаются с живых существ. (Примеры пастбищных цепей приведены выше .)

Масса каждого последующего звена в пищевой цепи уменьшается примерно в 10 раз. Это правило называется правилом экологической пирамиды . Соотношения энергетических затрат могут отражаться в пирамидах чисел, биомассы, энергии.

Пирамида чисел отражает соотношение продуцентов, консументов и редуцентов в биогеоценозе. Биомасса – это величина, показывающая массу органического вещества, заключенного в телах организмов, населяющих единицу площади.

Структура и динамика численности популяций. Одной из важнейших характеристик популяции является ее численность. Численность популяции определяется различными факторами – внутрипопуляционным взаимодействием организмов, возрастными особенностями, конкуренцией, взаимопомощью. Структура популяции – это ее подразделейность на группы. Популяция делится по возрастным группам, половым отличиям, генотипам и фенотипам. Пространственная структура популяций отражает ее особенности размещения в пространстве. Особи образуют группы – стаи, семьи. Для таких групп характерно территориальное поведение.

Динамика численности популяции – это изменение числа особей в ней. Численность популяции определяется через ее плотность – количество особей на единицу площади. Изменения численности зависят от миграции и эмиграции особей, их гибели в результате эпидемий или влияния других экологических факторов.