Курсовая: Биосфера и цивилизация

Курсовая: Биосфера и цивилизация

РЕФЕРАТ

на тему:

“Биосфера и цивилизация.”

Ðåôåðàò

ïî äèñöèïëèíå:

Êîíöåïöèÿ ñîâðåìåííîãî åñòåñòâîçíàíèÿ.

1. Уровни организации живой материи.

Все живые организмы, населяющие нашу планету, существуют не сами по себе, они

зависят от окружающей среды и испытывают на себе ее воздействия. Это точно

согласованный комплекс множества факторов окружающей среды, и приспособление

к ним живых организмов обуславливает возможность существования всевозможных

форм организмов и самого различного образования их жизни.

Экология (от греческого oikos - жилище, местообитание) - наука, изучающая

взаимосвязи живых организмов в природе: организацию и функционирование

популяций, биогеоценозов и биосферы в целом; законы “здорового” состояния как

нормы и основы существования жизни.[3]

Живая природа представляет собой сложно организованную, иерархичную систему.

Выделяют несколько уровней организации живой материи.

1.Молекулярный. Любая живая система проявляется на уровне взаимодействия

биологических макромолекул: нуклеиновых кислот, полисахаридов, а также других

важных органических веществ.

2. Клеточный. Клетка - структурная и функциональная единица размножения и

развития всех живых организмов, обитающих на Земле. Неклеточных форм жизни нет,

а существование вирусов лишь подтверждает это правило, т.к. они могут проявлять

свойства живых систем только в клетках.

3.Организменный. Организм представляет собой целостную одноклеточную или

многоклеточную живую систему, способную к самостоятельному существованию.

Многоклеточный организм образован совокупностью тканей и органов,

специализированных для выполнения различных функций.

4.Популяционно-видовой. Под видом понимают совокупность особей, сходных

по структурно-функциональной организации, имеющих одинаковый кариотип и единое

происхождение и занимающих определенный ареал обитания, свободно скрещивающихся

между собой и дающих плодовитое потомство, характеризующихся сходным поведением

и определенными взаимоотношениями с другими видами и факторами неживой природы.

Совокупность организмов одного и того же вида, объединенная общим местом

обитания, создает популяцию как систему надорганизменного порядка. В этой

системе осуществляются простейшие, элементарные эволюционные преобразования.

5.Биогеоценотический. Биогеоценоз - сообщество, совокупность организмов

разных видов и различной сложности организации со всеми факторами конкретной

среды их обитания - компонентами атмосферы, гидросферы и литосферы.

6.Биосферный. Биосфера - самый высокий уровень организации жизни на нашей

планете. В ней выделяют живое вещество - совокупность всех живых организмов,

неживое или косное вещество и биокосное вещество (почва).[3]

1.1. Популяции, сообщества, экосистемы. Принципы их организации.

Популяцией называют группу особей одного вида, обладающих способностью свободно

скрещиваться и неограниченно долго поддерживать свое существование в

определенном местообитании. Популяция - это некоторое единство, которое

общностью их происхождения, сходством строения и поведения. Например: все

особи, обитающие в небольшом озере, или все деревья одного вида в лесу.

Наиболее близким по значению к значению термина “популяция” является понятие

“племя”. Следовательно, популяции состоят из одинаковых организмов, совместно

населяющих определенные участки и связанных между собой различными

взаимоотношениями, которые обеспечивают им устойчивое существование в данной

природной среде.

Слово “популяция” происходит от латинского “популюс” - народ, население.

Экологическую популяцию, таким образом, можно определить как население одного

вида на определенной территории.[2]

Члены одной популяции оказывают друг на друга не меньшее взаимодействие, чем

физические факторы среды или другие обитающие совместно виды организмов. В

популяциях проявляются в той или иной степени все формы связей, характерные

для межвидовых отношений, но наиболее ярко выражены мутуалистические (взаимно

полезные) и конкурентные. Во всех случаях в популяциях действуют законы,

позволяющие таким образом использовать ограниченные ресурсы среды, чтобы

обеспечить оставление потомства. Достигается это в основном через

количественное изменение населения. Популяции многих видов обладают

свойствами, позволяющими им регулировать свою численность.[1]

Поддержание оптимальной в данных условиях численности называют гомеостазом

популяции. Гомеостатические возможности популяций по-разному выражены у

различных видов. Осуществляются они через взаимодействия особей.

Таким образом, популяции, как групповые объединения, обладают рядом

специфических свойств, которые не присущи каждой отдельной особи. Групповые

особенности - это основные характеристики популяций. К ним относятся:

1) численность - общее количество особей на выделяемой территории;

2) плотность - среднее число особей на единицу площади или объема ,

занимаемого популяцией пространства; плотность популяции можно выражать также

через массу членов популяции в единице пространства;

3) рождаемость - число новых особей, проявившихся за единицу времени в

результате размножения;

4) смертность - показатель, отражающий количество погибших в популяции особей

за определенный отрезок времени;

5) прирост популяции - разница между рождаемостью; прирост может быть как

положительным, так и отрицательным;

6)темп роста - средний прирост за единицу времени.

Популяции свойственна определенная организация. Распределение особей по

территории, соотношения групп по полу, возрасту, морфологическим,

физиологическим, поведенческим и генетическим особенностям отражают структуру

популяции. Она формируется, с одной стороны, на основе общих биологических

свойств вида, а с другой - под влиянием абиотических факторов среды и популяций

других видов. Структура популяций имеет, следовательно,

приспособительный характер. Разные популяции одного вида обладают как

сходными особенностями структуры, так и отличительными, характеризующими

специфику экологических условий в местах их обитания.[1]

Таким образом, кроме адаптивных возможностей отдельных особей, население вида

определенной территории характеризуется еще и приспособительными чертами

групповой организации, которые являются свойствами популяции как

надиндивидуальной системы. Адаптивные возможности вида в целом как системы

популяций значительно шире приспособительных особенностей каждой конкретной

особи.

Сообщество (биоценоз) - не просто сумма образующих его видов, но и

совокупность взаимодействий между ними. Как и популяция, сообщество имеет

собственные свойства, проявляющиеся только при изучении его самого, как,

например, видовое разнообразие, структура пищевой сети, биомасса,

продуктивность. Одна из главных задач экологии - выяснить взаимосвязи между

свойствами и структурой (составом) сообщества, которые проявляются независимо

от того, какие виды входят в него.[2]

Каждый организм живет в окружении множества других организмов, вступает с ними в

самые разнообразные отношения, как с отрицательными, так и с положительными для

себя последствиями и в конечном счете не может существовать без этого живого

окружения. Связь с другими организмами - необходимое условие питания и

размножения, возможность защиты, смягчения неблагоприятных условий среды, а с

другой стороны - это опасность ущерба и часто даже непосредственная угроза

существования индивидуума. Всю сумму воздействий, которую оказывают друг на

друга живые существа, объединяют под названием биотические факторы среды

.[2]

Непосредственно живое окружение организма составляет его биоценотическую

среду.[2] Представители каждого вида способны существовать лишь в таком

живом окружении, где связи с другими организмами обеспечивают им нормальные

условия жизни. Иными словами, многообразные живые организмы встречаются на

земле не в любом сочетании, а образуют определенные сожительства или

сообщества, в которые входят виды, приспособленные к совместному обитанию.

биоценозами (от латинского bios - жизнь, cenos - общий). Приспособленность

членов биоценоза к совместной жизни выражается в определенном сходстве

требований к важнейшим абиотическим условиям среды и закономерных отношений

друг с другом.[1]

Масштабы биоценотических группировок организмов очень различны, от сообществ

подушек лишайников на стволах деревьев или разлагающегося пня до населения

целых ландшафтов: лесов, степей, пустынь и т.п.

Термин “биоценоз” в современной экологической литературе чаще употребляют

применительно к населению территориальных участков, которые на суше выделяют

по относительно однородной растительности (обычно по границам растительных

ассоциаций), например, биоценоз ельника-кисличника, большого суходольного

луга, сосняка-беломошника, большой ковыльной степи, пшеничного поля и т.д.

При этом имеется в виду вся совокупность живых существ, растений, животных

микроорганизмов, приспособленных к совместному обитанию на данной территории.

В водной среде различают биоценозы, соответствующие экологическим

подразделениям частей водоемов, например, больших прибрежных галечных,

песчаных или илистых грунтов, абиссальных глубин, пелагических больших

крупных водоворотов водных масс и т.п.

По отношению к более мелким сообществам (населению стволов или листвы

деревьев, моховых кочек на болотах, нор, муравейников и т.д.) применяют

разнообразные термины: “микросообщества”, “биоценотические группировки”,

“биоценотические комплексы” и др.

Принципиальной разницы между биоценотическими группировками разных масштабов

нет. Более мелкие сообщества входят составной , хотя и отностительно

автономной частью в более крупные, а те, в свою очередь, являются частями

сообществ еще больших масштабов. Так, все живое население моховых и

лишайниковых подушек на стволе дерева - это часть более крупного сообщества

организмов, связанных с данным деревом и включающего его подкоровых и

наствольных обитателей, население кроны, ризосферы и т.п.

В свою очередь эта группировка - лишь одна из составных частей лесного

биоценоза. Последний входит в более сложные комплексы, образующие в конечном

счете весь живой покров Земли. Таким образом, организация жизни на

биоценотическом уровне иерархична.[1] С увеличением масштабов сообществ

усиливается их сложность и доля непрямых, косвенных связей между видами.

Экосистема - это любое сообщество живых существ вместе с его физической

средой обитания, функционирующее как единое целое.[2]

Рассмотрение экосистемы важно в тех случаях, когда речь идет о потоках

вещества и энергии, циркулирующих между живыми и неживыми компонентами

природы, о динамике элементов, поддерживающих существование жизни, об

эволюции сообществ. Ни отдельный организм, ни популяцию, ни сообщество в

целом нельзя изучать в отрыве от окружающей среды. Экосистема, по сути, это

то, что мы называем природой.

Экосистема - понятие очень широкое и применимо как к естественным (тундра,

океан), так и к искуственным комплексам (аквариум). Поэтому для обозначения

элементарной природной экосистемы экологи также используют термин "

биогеоценоз".

Биогеоценоз - исторически сложившаяся совокупность живых организмов

(биоценоз) и абиотической среды вместе с занимаемым ими участком земельной

поверхности (биотопом). Граница биогеоценоза устанавливается по границе

растительного сообщества (фитоценоза) - важнейшего компонента биогеоценозов.

Для каждого биогеоценоза характерен свой тип вещественно-энергетического

обмена.

Итак, биогеоценоз - это составная часть природного ландшафта и элементарная

биотерриториальная единица биосферы.[2]

Все природные экосистемы связаны между собой, и вместе образуют живую

оболочку Земли, которую можно рассматривать как самую большую экосистему,

которая называется биосферой.

2. Формы биологических отношений в сообществах.

Основу возникновения и существования биоценозов представляют отношения

организмов, их связи, в которые они вступают друг с другом, населяя один и тот

же биотоп (местообитание биоценоза, от латинского bios - жизнь, top -

место). Эти связи определяют основное условие жизни в сообществе, возможность

добывания пищи и завоевывания нового пространства.

Живые организмы поселяются друг с другом не случайно, а образуют определенные

сообщества, приспособленные к совместному обитанию. По направленности действия

на организм все воздействия подразделяются на позитивные, негативные и

нейтральные.[3]

2.1. Позитивные отношения.

Симбиоз - сожительство (от греческого sym - вместе, bios - жизнь) - форма

взаимоотношений, при которых оба партнера или один из них извлекает пользу от

другого. Есть несколько форм симбиоза:

Кооперация. Общеизвестное сожительство раков-отшельников с мягкими

коралловыми полипами-актиниями. Рак поселяется в пустой раковине моллюска и

возит ее на себе вместе с полипом. Такое сожительство взаимовыгодно:

перемещаясь по дну, рак увеличивает пространство, используемое актинией для

ловли добычи, часть которой падает на дно и поедается раком.[3]

Мутуализм (от латинского mutuus - взаимный). Форма взаимовыгодных отношений

видов - от временного, необязательного контакта до симбиоза - неразделимой

полезной связи двух видов. Лишайники - это сожительство гриба и водоросли. В

лишайнике гифы гриба, оплетая клетки и нити водорослей, образуют специальные

всасывающие отростки, проникающие в клетки. Через них гриб получает продукты

фотосинтеза, образованные водорослями. Водоросль же из гиф гриба извлекает

воду и минеральные соли.[3] Всего в природе насчитывается более 20000 видов

симбиотических организмов. Кишечные симбионты участвуют в переработке грубых

растительных кормов у многих жвачных животных. Менее обязательны, но

чрезвычайно существенны мутуалистические отношения, например, между сибирской

кедровой сосной и птицами - кедровкой, поползнем и кукшей, которые , питаясь

семенами сосны и запасая корма, способствуют самовозобновлению

кедровников.[1]

Коменсализм - нахлебничество (от латинского com - вместе, mensa - трапеза).

Одна из форм симбиоза- взаимоотношения, при которых один вид получает пользу

от сожительства, а другому это безразлично. Это одностороннее использование

одного вида другим без принесения ему вреда. Таковы, например,

взаимоотношения львов и гиен, подбирающих остатки недоеденной львами добычи.

Рыбы-лоцманы сопровождают акул, дельфинов, двигаясь вместе с ними в слое

воды, примыкающей непосредственно к поверхности тела этих животных, и не

затрачивая поэтому усилий на такую большую скорость и питаясь остатками пищи,

экскрементами и паразитами сопровождаемых животных. В гнездах птиц, норах

грызунов обитает огромное количество членистоногих, использующих микроклимат

жилищ и находящих там пищу за счет разлагающихся остатков или других видов

сожителей. Многие виды вне нор не встречаются совсем. Отношения типа

комменсализма очень важны в природе, способствуя более тесному сожительству

видов, более полному освоению среды и использованию пищевых ресурсов.[3]

Квартирантство. Для некоторых организмов тела животных других видов или их

местообитания (постройки) служат убежищами. Мальки рыб прячутся под зонтиками

крупных медуз. В знездах птиц, норах грызунов живут членистоногие. Растения

также используют другие виды как места обитания: эпитафы (водоросли, мхи,

лишайники).Древесные растения служат им местом прикрепления. Питаются же

эпитафы за счет отмирающих тканей, выделений хозяина и за счет

фотосинтеза.[3]

2.2. Негативные отношения.

Антибиотическая форма взаимоотношений, при которой обе взаимодействующие

популяции или одна из них испытывают отрицательное влияние. Отношения хищник

- жертва, паразит - хозяин - это прямые пищевые связи, по существу к этому

типу экологических взаимодействий можно отнести все варианты пищевых связей.

Хищничество - одна из самых распространенных форм, имеющих большое значение в

саморегуляции биоценозов. Хищниками называют животных (а также некоторые

растения), питающихся другими животными, которых они ловят и умерщвляют.

Объекты охоты хищников разнообразны. Например, лисы поедают плоды; медведи

собирают ягоды и любят мед лесных пчел. Естественный отбор, действующий в

популяции хищников, увеличивает эффективность средств поиска и ловли добычи,

вырабатывают сложное поведение, например, согласованные действия стаи волков

при охоте на оленей. Жертвы в процессе отбора тоже совершенствуют средства

защиты и избегания хищников.[3]

Паразитизм. Организмы могут использовать другие виды не только как место

обитания, но и как постоянный источник питания. По существу паразитический

характер имеют связи насекомых-вредителей с растениями. Известно несколько

десятков тысяч видов паразитических форм, из них около 500 - паразиты

человека, поэтому изучение паразитов необходимо для предупреждения и лечения

заболеваний.

Формы паразитизма.

Паразиты могут быть временными, когда организм-хозяин подвергается нападению

на короткий срок, лишь на время питания. Таковы слепни, клопы, блохи, мухи-

жигалки.

Организмы, способные длительное время использовать хозяина, не приводя его к

слишком ранней гибели и обеспечивая себе тем самым наилучшее существование. К

числу постоянных паразитов относятся: простейшие (дизентерийная амеба,

малярийный плазмодий), плоские черви (цепни, сосальщики), круглые черви

(власоглав, аскарида), членистоногие (чесоточный зудень). С гибелью хозяина

погибает и паразит.

Гнездовой паразитизм свойственен позвоночным животным. Обыкновенная кукушка

откладывает свои яйца в гнезда более 100 видов птиц, преимущественно мелких

воробьиных. Птенцы паразитического вида вылупливаются быстрее, чем птенцы

хозяина. Вылупившийся кукушонок выталкивает яйца и птенцов своих хозяев и

получает всю пищу от приемных родителей.

Паразитические отношения встречаются и у растений. Особенно распространены

паразитические бактерии и грибы. Один из самых процветающих паразитов высших

растений - гриб рода фитофтора. Некоторые виды этого рода поражают любые

растения.[3]

Конкуренция - одна из форм отрицательных взаимоотношений между видами.

Ч.Дарвин считал конкуренцию одной из важнейших составных частей борьбы за

существование, играющей большую роль в эволюции видов.[3] Конкуренция - это

взаимоотношения, возникшие между видами со сходными экологическими

требованиями. Когда такие виды обитают совместно, каждый из них находится в

невыгодном положении, т.к. присутствие другого уменьшает возможности в

овладении ресурсами, убежищами и прочими средствами к существованию, которым

располагает местообитание. Конкуренция - единственная форма экологических

отношений, отрицательно сказывающаяся на обоих взаимодействующих партнерах.

Формы конкурентного взаимодействия могут быть самыми различными: от прямой

физической борьбы до совместного существования. Тем не менее рано или поздно

один конкурент вытесняет другого.[1]

Причины вытеснения одного вида другим могут быть различными. У растений

подавление конкурентов происходит в результате перехвата питательных веществ

и почвенной влаги корневой системой и солнечного света - листовым аппаратом,

а также в результате выделения токсичных соединений.

У животных встречаются случаи прямого нападения одного вида на другой в

конкурентной борьбе. Например, личинки яйцееда diachasoma и tryonhi opius

humilis, оказавшиеся в одном яйце хозяина, вступают друг с другом в схватку и

убивают соперника, прежде чем приступить к питанию.[1]

2.3. Нейтральные отношения.

Нейтрализм - форма взаимоотношений, при которых обитающие на одной территории

организмы не влияют друг на друга. При нейтрализме особи разных видов не

связаны друг с другом непосредственно, но, формируя биоценоз, зависят от

состава сообщества в целом. Например, белки и лоси, обитая в одном лесу, не

контактируют друг с другом, однако состояние леса сказывается на каждом из

этих видов.[3]

При аменсализме для одного из двух взаимодействующих видов последствия

совместного обитания отрицательны, тогда как другой от них не получает ни

вреда, ни пользы, что чаще встречается у растений (например, светолюбивые

травянистые виды, растущие под елью, испытывают угнетение в результате

затенения, тогда как для самого дерева соседство может быть безразличным).[1]

Все перечисленные формы биологических связей между видами служат регистраторами

численности животных и растений в биоценозе, определяя степень его

устойчивости; при этом чем больше видовой состав биоценоза, тем устойчивее

сообщество в целом.

Видовой состав входящих в сообщество организмов и количественное соотношение

видовых популяций является одним из важнейших показателей структуры

сообщества. При изучении сообществ наиболее многочисленным видам уделяется

основное внимание, однако редкие виды часто являются лучшими индикаторами

состояния среды; общее число видов является показателем условий существования

живых организмов. Видовое разнообразие - признак экологического разнообразия:

чем больше видов, тем больше экологических ниш, т.е. выше богатство среды.

Видовое разнообразие связано с устойчивостью сообщества по той простой

причине, что чем больше разнообразие, тем шире возможности адаптации

сообщества к изменившимся условиям, будь это изменение климата или других

факторов.[3]

Объяснение этого состоит в том, что наличие разных организмов с разными

требованиями к среде повышает приспособленность сообщества в целом. Так, редкие

в данный момент виды при изменившихся условиях могут оказаться в выигрышном

положении и стать многочисленными, и наоборот. Таким образом, за счет

на случай неожиданных изменений условий жизни.

3. Круговороты вещества и энергии.

Главная функция биосферы заключается в обеспечении круговорота химических

элементов, который выражается в циркуляции веществ между атмосферой, почвой,

гидросферой и живыми организмами.

Экосистемы - это сообщества организмов, связанные с неорганической средой

теснейшими материально-энергетическими связями. Растения могут существовать

только за счет постоянного поступления в них углекислого газа, воды,

кислорода, минеральных солей. В любом конкретном местообитании запасов

неорганических соединений, необходимых для поддержания жизнедеятельности

населяющих его организмов, хватило бы ненадолго, если бы эти запасы не

возобновлялись. Возврат биогенных элементов в среду происходит как в течение

жизни организмов (в результате дыхания, экскреции, дефекации), так и после их

смерти, в результате разложения трупов и растительных остатков. Таким

образом, сообщество обретает с неорганической средой определенную систему, в

которой поток атомов, вызываемый жизнедеятельностью организмов, имеет

тенденцию замыкаться в круговорот.

Любую совокупность организмов и неорганических компонентов, в которой может

осуществляться круговорот веществ, называют экосистемой. Такой термин был

предложен в 1935 году английским экологом А.Тенсли, который подчеркивал, что

при таком подходе неорганические и органические факторы выступают как<