Отличие большого и малого круговорота веществ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Рязанский государственный агротехнологический университет им. П. А. Костычева»

 

 

Агроэкологический факультет

 

 

кафедра лесного  хозяйства, экологии и селекции растений

 

 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по дисциплине «Экология»

 

 

 

 

 

Выполнил студент 2-го курса

Агроэкологического факультета

по направлению «Лесное  дело»

Проверил

 

 

 

 

 

Рязань 2013

Содержание 

 

1. Биотические и абиотические компоненты экосистем......................……2

 

2. Почвенный биоценоз. Общая характеритсика..........................................7

 

3. Отличие большого и малого круговорота веществ..................................5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Биотические и  абиотические компоненты экосистем

 

Экосистема – сложная, самоорганизующаяся, саморегулирующаяся и саморазвивающаяся система. Основная характеристика экосистемы — наличие относительно замкнутых, стабильных в пространстве и времени потоков вещества и энергии между биотической и абиотической частями экосистемы. Из этого следует, что не всякая биологическая система может назваться экосистемой. Экосистема является открытой системой и характеризуется входными и выходными потоками вещества и энергии.

Каждая природная экосистема имеет  установившуюся структуру (строение). Она состоит из двух основных компонентов: абиотической и биотической.

 Абиотический компонент –  часть экосистемы включает различные  физические и химические факторы:  рельеф, почву, поверхностные и  подземные воды, атмосферу, солнечный  свет и тепло, питательные вещества. Таким образом, биотический компонент  обеспечивает условия жизни живым  организмам – биотическому компоненту  экосистемы. Главными химическими  факторами являются питательные  элементы и их соединения в  атмосфере, гидросфере и земной  коре, необходимые в больших или  малых количествах для существования,  роста и размножения организмов.

Наиболее важные для жизни химические элементы, необходимые в больших  количествах, называются макроэлементами (С, О, Н, N, P, S, Ca, Mg, K, Na).

Элементы, необходимые для жизни  в малых или следовых количествах  – микроэлементы (Fe, Cu, Zn, Cl).

Биотические компоненты экосистем.

Основные типы организмов, которые  формируют живые, или биотические, компоненты экосистемы, принято подразделять по преобладающему способу питания  на продуцентов, консументов и редуцентов.  

Продуценты - это организмы, производящие органические соединения из неорганических. Продуценты (в большинстве своем  зеленые растения) создают органические вещества в процессе фотосинтеза  или хемосинтеза. Эти органические вещества используются продуцентами как  источник энергии и как строительный материал для клеток и тканей организма.

Фотосинтез может быть представлен  следующим образом:

6CO₂ + H₂O                          C₆H2₂O₆ + 6O₂

 

 

 

 Хемосинтез – преобразование неорганических соединений в питательные органические вещества в отсутствие солнечного света, за счет энергии химических реакций.  

Только продуценты способны сами производить  для себя пищу. Более того, они  непосредственно или косвенно обеспечивают питательными элементами консументов  и редуцентов.

По типу питания все продуценты являются автотрофами - сами производят органические вещества из неорганических. Консументы и редуценты по типу питания  являются гетеротрофами - питаются органическим веществом, произведенным другими  живыми организмами.  

Консументы – организмы, получающие питательные вещества и необходимую  энергию, питаясь живыми организмами - продуцентами или другими консументами.  

Редуценты – организмы, получающие питательные вещества и необходимую  энергию питаясь останками мертвых  организмов (животных, растений). 

В зависимости от источников питания  консументы подразделяются на три основных класса:

• фитофаги (растительноядные) – это консументы 1-го порядка, питающиеся исключительно живыми растениями. Например, птицы едят семена, почки и листву.
• хищники (плотоядные) – консументы 2-го порядка, которые питаются исключительно растительноядными животными (фитофагами), а также консументы 3-го порядка, питающиеся только плотоядными животными.
• эврифаги (всеядные), которые могут поедать как растительную, так и животную пищу. Примерами являются свиньи, крысы, лисы, тараканы, а также человек.

 

 

Существует два основных класса редуцентов:

1.       Детритофаги – напрямую потребляют мертвые организмы или органические остатки. (пример: шакалы, грифы, дождевые черви).

2.       Деструкторы – разлагают мертвую органическую материю на простые неорганические соединения (процесс гниения и разложения). Примером могут служить грибы и микроскопические одноклеточные бактерии. 

 

Организмы в экосистеме связаны  общностью энергии  и  питательных  веществ.  Всю  экосистему   можно   уподобить   единому   механизму, потребляющему энергию  и питательные вещества для совершения  работы. Питательные  вещества  первоначально  происходят  из   абиотического

компонента системы, в который, в конце концов, и возвращаются либо в качестве отходов жизнедеятельности, либо после гибели  и  разрушения организмов.  Таким  образом,  в  экосистеме  происходит   круговорот питательных  веществ,  в  котором  участвуют    живые   и   неживые компоненты.

 

 

 

Почвенный биоценоз. Общая характеристика.

 

Биоценоз – совокупность организмов, населяющих данный биотоп и характеризующихся определенными отношениями как между собой, так и с абиотическими факторами среды. (БИОГЕОЦЕНОЗ  – биоценоз + биотоп. Биоценоз предоставляет собой совокупность растений, животных, микроорганизмов, населяющих определенный биотоп. Участок земной поверхности (суши или водоема) с однотипными абиотическими условиями (рельефом, климатом, почвами, характером увлажнения и др.), занимаемый тем или иным биоценозом, называется биотопом. В пространственном отношении биотоп соответствует биоценозу. Биотоп, с которым связаны обитающие здесь организмы и условия их существования, подвергается изменениям со стороны биоценоза). Понятие Б. введено немецким натуралистом К. Мёбиусом в 1877 г. Оно равноценно термину “сообщество” (community).

Биоценоз представляет собой  совокупность растений, животных, грибов и микроорганизмов, совместно населяющих участок земной поверхности и  характеризующихся определенными  отношениями как друг с другом, так и с совокупностью абиотических факторов. Составными частями биоценоза  являются фитоценоз (совокупность растений), зооценоз (совокупность животных), микоценоз (совокупность грибов) и микробоценоз (совокупность микpoopганизмов). Вместе с тем экосистема – основная функциональная и структурная природная система  биосферы, так как ее составляют взаимозависимые организмы и  абиотическая среда, поддерживающие жизнь  в той форме, в какой она  существует на Земле. При полевых  исследованиях границы биоценоза  устанавливают по фитоценозу, имеющему легко распознаваемые черты. Например, луговое сообщество легко отличить от лесного, еловые леса — от сосновых верховое болото — от низинного.

Видовая структура биоценоза. Каждый биоценоз можно описать, основываясь на совокупности составляющих его видов. Видовое разнообразие различных биоценозов разное, что обусловлено их разным географическим положением. Установлено: оно уменьшается по направлению от тропиков в сторону высоких широт, что объясняется ухудшением условий жизни организмов.

Пространственная структура биоценоза. Виды распределяются в пространстве в соответствии с их потребностями и условиями местообитания. Такое распределение в пространстве видов, составляющих биоценоз, называется пространственной структурой биоценоза. Различают вертикальную и горизонтальную структуру биоценоза.

Вертикальная структура  биоценоза образована отдельными его элементами, особыми слоями, которые называются ярусами. Ярус — совместно произрастающие группы видов растении, различающиеся по высоте и положению в биоценозе ассимилирующих органов (листья, стебли, подземные органы — клубни, корневища, луковицы и т.п.). Как правило, разные ярусы образованы разными жизненными формами (деревьями, кустарниками, кустарничками, травами, мхами). Наиболее четко ярусность выражена в лесных биоценозах (рис. 2.3). Так, первый ярус здесь обычно формируют самые большие деревья с высоко расположенной листвой, которая хорошо освещается солнцем. Неиспользованный свет может поглощаться деревьями поменьше, образующими второй, подпологовый, ярус. Около 10 % солнечной радиации перехватывается ярусом подлеска, который образуют различные кустарники, и только от 1 до 5 % — растениями травяного покрова (травяно-кустарничковый ярус).

Напочвенный слой мхов и лишайников формирует мохово-лишайнико-вый  ярус. Итак, схематично в лесном биоценозе  выделяется 5 ярусов.

Подобно распределению растительности разные виды животных в биоценозах также занимают определенные уровни (рис. 2.4). В почве живут почвенные  черви, микроорганизмы, землеройные  животные. В листовом опаде, на поверхности  почвы живут различные многоножки, жужелицыклещи и другие мелкие животные. В верхнем пологе леса гнездятся  птицы, причем одни могут питаться и  гнездиться ниже верхнего яруса, другие — в кустарниках, а третьи —  возле самой земли. Крупные млекопитающие  обитают в нижних ярусах.

Живые организмы распределены в  пространстве неравномерно. Обычно они  составляют группировки, что является приспособительным фактором в их жизни. Такие группировки организмов определяют горизонтальную структуру биоценоза.

Расчлененность в горизонтальном направлении — мозаичность —  свойственна практически всем биоценозам. Наличие мозаичности имеет важное значение для жизни сообщества. Мозаичность  позволяет более полно использовать различные типы микроместообитаний. Особям, образующим группировки, свойственна  высокая выживаемость, они наиболее эффективно используют пищевые ресурсы. Это ведет к увеличению численности  и разнообразию видов в биоценозе, способствует его устойчивости и  жизнеспособности.

Из всех типов биотических отношений  между видами в биоценозе наибольшее значение имеют топические и трофические  связи, поскольку они удерживают друг возле друга организмы разных видов, объединяя их в достаточно стабильные сообщества разного масштаба.

Трофические отношения возникают тогда, когда один вид в биоценозе питается другим (либо мертвыми остатками особей этого вида, либо продуктами их жизнедеятельности). Божья коровка, питающаяся тлей, корова на лугу, поедающая сочную траву, волк, охотящийся на зайца, — это все примеры прямых трофических связей между видами.

Топические отношения характеризуют изменение условий обитания одного вида в результате жизнедеятельности другого. Ель, затеняя почву, вытесняет светолюбивые виды из-под своей кроны, ракообразные поселяются на коже китов, мхи и лишайники располагаются на коре деревьев. Все эти организмы связаны друг с другом топическими связями.

По размеру биоценозы могут  быть разными — от мелких (кочка  на болоте, муравейник, подушки лишайников на стволах деревьев, небольшой пруд), до очень больших (биоценоз леса, луга, озера, болота, ковыльной степи).

Биоценозы чаще всего не имеют четких границ. В природе они переходят  друг в друга постепенно, благодаря  чему невозможно определить, где кончается  один биоценоз и начинается другой. Например, биоценоз сухого леса постепенно переходит в биоценоз увлажненного луга, который сменяется болотом. Визуально мы можем отграничить  лесной биоценоз от лугового и болотного, но сказать четко, где проходит линия  границы, мы не в состоянии. В подавляющем  большинстве случаев мы будем  иметь дело со своеобразной переходной полосой различной ширины и длины, потому что жесткие, резкие границы  в природе — редкое исключение. Такая переходная полоса (или зона) между смежными физиологически различимыми сообществами называется экотоном.

Почва - важнейшее связующее звено между биотическими и абиотическими компонентами  наземных  экосистем.

 Почва – самый поверхностный слой суши земного шара, возникший в результате изменения горных пород под воздействием живых и мертвых организмов (растительности, животных, микроорганизмов), солнечного тепла и атмосферных осадков. Почва представляет собой совершенно особое природное образование, обладающее только ей присущим строением, составом и свойствами. Важнейшим свойством почвы является ее плодородие, т.е. способность обеспечивать рост и развитие растений. Чтобы быть плодородной, почва должна обладать достаточным количеством питательных веществ и запасом воды, необходимым для питания растений, именно своим плодородием почва, как природное тело, отличается от всех других природных тел (например, бесплодного камня), которые не способны обеспечить потребность растений в одновременном и совместном наличии двух факторов их существования – воды и минеральных веществ.