Сложнее организована саморегуляция в биоценозе, так как он состоит из нескольких взаимодействующих сообществ животных, растений, грибов, микробов, составленных многочисленными популяциями разных видов. Все эти популяции взаимодействуют на основе многочисленных прямых и обратных связей.

Прежде всего, важны трофические (пищевые) связи, которые выстраиваются в несколько уровней. Как мы выяснили ранее, по характеру пищевых отношений все организмы делятся на три большие группы, три трофических уровня: продуценты, консументы и редуценты (раздел 3.4, рис. 3.4). Пути передачи вещества и энергии через пищевые отношения организмов обозначаются как цепи питания, или пищевые цепи. Эти цепи имеют одностороннюю направленность: от автотрофной биомассы продуцентов, в основном зеленых растений, к гетеротрофным консументам и далее к редуцентам.

Цепи питания имеют разную сложность. Число звеньев в каждом из трех уровней может быть различным, а во многих случаях цепь образована лишь двумя уровнями - продуцентами и редуцентами. Двухуровневая цепь составляет основу оборота живой материи в лесу: древесина и листовой опад (вещество продуцентов) потребляются и перерабатываются в основном редуцентами - грибами, бактериями, некоторыми червями и насекомыми. Длинная цепь: растения - травоядные насекомые (саранча, личинки бабочек - гусеницы и др.) - хищные насекомые (многие жужелицы, стрекозы, клопы, личинки ос и др.) - насекомоядные птицы (ласточки, мухоловки и др.) - хищные птицы (орел, коршун и др.) - насекомые сапрофаги и некрофаги, черви, бактерии. Сложные пищевые цепи складываются в морских экосистемах (рис. 6).

Рис. 6.

В любой пищевой цепи возможны ответвления и запасные пути. Если какое-то звено выпадает, поток вещества идет по другим каналам. Например, выпадение личинок стрекоз компенсируется водными клопами - те и другие водные хищники. Если исчезает основной вид пищевой растительности, травоядные животные переходят на второстепенные корма. Особенно большую путаницу в пищевые цепи вносят всеядные животные и, конечно, человек, так как они “встраиваются” в цепи в самых разных звеньях. Так что на самом деле существуют не цепи, а пищевые сети - каждый трофический уровень образован многими видами. Такое положение стабилизирует потоки вещества и энергии через живые сообщества, увеличивает устойчивость биоценозов. Тем не менее общее направление трофического потока неизменное: продуценты - консументы нескольких порядков - редуценты.

Теперь сформулируем главную мысль настоящего раздела: пищевая пирамида экосистемы осуществляет саморегуляцию, т.е. сохраняет внутренний, экосистемный гомеостаз. Оптимальные численность и пропорция разных обитателей биоценоза устанавливаются сами по себе, в результате процессов саморегуляции. Во всех популяциях, на всех трофических уровнях всегда происходит колебание численности особей, причем колебания на низшем уровне неизменно ведут к колебаниям на следующем уровне, но в целом на значительном протяжении времени система поддерживает равновесное состояние.

Рис. 7.

На рис. 7 приведен пример саморегулирующегося биоценоза. В зависимости от колебаний погодно-климатических условий (солнечная активность, количество осадков и др.) год от года варьирует урожай кормовых растений - продуцентов. Вслед за ростом зеленой биомассы увеличивается численность травоядных животных - консументов первого порядка (прямая положительная связь), но уже на следующий год это отрицательно скажется на урожае растений, так как большинство из них не успеет дать семена, поскольку будет съедено (обратная отрицательная связь).

В свою очередь, увеличение числа травоядных создаст условия для хорошего питания и размножения хищников - консументов второго порядка, их численность начнет возрастать (прямая положительная связь). Но следом пойдет на убыль численность травоядных (обратная отрицательная связь). К этому времени в почве за счет активности различных редуцентов начнут разлагаться до минеральных веществ останки корней и травяной опад от первой волны урожая, а также трупы и экскременты животных, что создаст благоприятные условия для роста растений. Начнется вторая волна урожая, и цикл повторится. Год от года численность популяций организмов на разных трофических уровнях будет варьировать, но в среднем на протяжении многих лет биоценоз будет сохранять устойчивое состояние. Это и есть экологический гомеостаз.

Автором учения о биогеоценозах был советский ученый В. Н. Сукачев. Под этим термином он подразумевал совокупность живых организмов и факторов , которые расположены на определенной территории. Любой биогеоценоз связан с конкретным участком суши, то есть зависит от растительного сообщества.

Отличие биогеоценоза от агроценоза, биоценоза и экосистемы

Под агроценозом подразумевают искусственную , которая была создана людьми. Она, в отличие от биогеоценоза, не имеет устойчивых связей. Каждое естественное природное сообщество формировалось на протяжении столетий. На его развитие оказывал влияние естественный отбор. Поля и плантации, созданные человеком, подчиняются искусственному отбору. С помощью людей агроценозы получают дополнительную энергию, в то время как биогеоценозы существуют за счет солнечной энергией.

Биоценозом называют совокупность живых организмов, которые населяют определенное пространство. Это может быть не только участок суши, но и водоем. Понятие биогеоценоза гораздо шире, оно включает в себя биоценоз и факторы окружающей среды.

Термин "экосистема" придумал английский ботаник А. Тенсли. Он гораздо шире, чем биогеоценоз и агроценоз. Оба понятия тождественны, если речь идет о , или полях. , в которых невозможно выделить фитоценоз, попадают под определение экосистемы. Каждый биогеоценоз является экосистемой, но не каждая экосистема соответствует биогеоценозу.

Свойства биогеоценоза

Основными свойствами биогеоценоза являются:

• Целостность . Солнечная энергия и питательные вещества обеспечивают все живые организмы. Неиспользованная пища переносится во внешнюю среду, возвращаясь в круговорот веществ, который происходит непрерывно;
• Устойчивость . Сложившийся биогеоценоз способен выдержать испытания внешней среды;
• Саморегуляция . Поддерживание определенного количества живых существ в разных пищевых цепях и сетях;
• Самовоспроизводство . Способность организмов к размножению и воссозданию популяций;
• Изменение . Явления, связанные с , влияют на численный состав организмов.

Показатели биогеоценоза

Существует три показателя биогеоценоза. Под видовым разнообразием понимают совокупность всех групп организмов. Если какое-то звено в цепи питания будет нарушено, то пострадает вся система. Плотность популяции напрямую зависит от обеспеченности питанием. На продуктивность биогеоценоза влияет биомасса, живое вещество во всех растительных и животных группах.

Структура биогеоценоза

Видовой состав систем всегда различен. На него влияет поступление и распределение света, состав почвы и климатические условия. Ученые рассматривают несколько структур:

• Видовая . Она предполагает разнообразие живых организмов, их состав и количество. Сокращение одного вида носит угрозу существованию биогеоценоза.
• Пространственная . Популяции распространяются по ярусам, в зависимости от своих потребностей. Чаще всего ярусность определяется растениями. Животные способствуют распространению семян и пыльцы.
• Экологическая . Соотношение живых существ зависит от неорганической среды.
• Трофическая . Животные в составе одного биогеоценоза служат пищей друг для друга. Сложные пищевые связи образуют пищевые сети.

Поскольку биогеоценозы складываются много сотен лет подряд, ученые периодически вводят новые компоненты в их структуру.

Виды и примеры биогеоценоза

Система представляет собой совокупность растений, животных, микроорганизмов и грибов. Основными компонентами является углерод, кислород, солнечный свет и живые организмы. Солнце обеспечивает необходимый приток энергии, в результате чего происходит круговорот энергии. Она передается от простейших организмов к гетеротрофам.

Примерами биогеоценоза могут послужить лес, пруд, луг, степь или пустыня.

Смена биогеоценозов

Численность видов в условиях одной системы постоянно меняется. Из-за различных факторов на смену одних биогеоценозов приходят другие. Скорость таких изменений может быть разной. изменят экосистему в пределах одного поколения людей. На то, чтобы вместо дюн были образованы леса, уйдут тысячелетия.

Главная роль в развитии биогеоценоза отведена растениям. Процесс саморазвития сообществ называется сукцессией. Самым простым примером смены биогеоценоза может послужить зарастание водоема. Сначала он покрывается тиной, а затем заболачивается. Видовой состав организмов будет существенно отличаться от обитателей водоема.

Устойчивость биогеоценоза

Устойчивостью называют способность непрерывно поддерживать структуру. Больше всего на нее оказывает влияние богатство видового состава. Именно от него зависит круговорот веществ и энергии. Бедные сообщества неустойчивы. К неблагоприятным воздействиям готовы сложные биогеоценозы, характеризующиеся многоярусностью и разнообразными пищевыми отношениями.

Формы взаимоотношений между организмами в биогеоценозах
Все элементы системы тесно связаны друг с другом. Взаимосвязь может быть положительной, отрицательной и нейтральной. Отношения, которые приносят пользу одному или обоим организмам, называют . Они возникают среди животных, птиц, растений, грибов. Ярким примером симбиоза являются пчелы и цветы.

Подразумевает, что только один из видов получит пользу. При два вида, проживающие в одном биогеоценозе, никак друг от друга не зависят. Как правило, животные не контактируют. Конкуренция предполагает, что два вида будут соперничать друг с другом за одни и те же ресурсы.

ОЛИМПИАДА ПО ЭКОЛОГИИ

Муниципальный этап

уч. год

ЗАДАНИЯ 9 КЛАСС

Задание № 1.

Выберите один правильный ответ из четырех предложенных и обведите кружочком:

1. Как называют максимальное репродуктивное усилие популяции:

а) популяционной волной;

б) экологической рождаемостью;

в) биотическим потенциалом;

г) популяционным гомеостазом.

2. Взаимоотношения белки и лося относятся к типу:

а) факультативного мутуализма;

б) аменсализма;

в) нейтрализма;

г) конкуренции.

3. Вещество, сформировавшееся при участии живых организмов и сил неживой природы, называл:

а) биокосным веществом;

б) живым веществом;

в) биогенным веществом;

г) косным веществом.

4. Перенос животными других животных называется:

а) форезией;

б) зоохорией;

в) симбиозом

5. Термин "жизненная форма" впервые употребил в 1884 году:

а) итальянец В. Вольтерра;

б) датчанин К. Раункиер;

в) немец К. Мебиус;

г) датчанин Е. Варминг

6. Почвенные мхи елового леса относятся к экологической группе:

а) гелиофитов;

б) хамефитов;

в) сциофитов;

г) терофитов.

7. Какой тип почв характерен для экосистем таежных лесов:

а) торфяник;

б) серые почвы;

в) подзолистые почвы;

г) каштановые почвы.

Задание № 2. Выберите правильный ответ и обведите кружочком:

1. Популяции угрожает гибель, если ее численность:

а) максимальна,

б) минимальна

в) колеблется,

г) гибель популяции не зависит от ее численности.

2. Устойчивость экосистемы при увеличении ее сложности, как правило:

а) снижается

б) не изменяется

в) возрастает

г) подвержена колебаниям

3. К биотическому фактору относятся:

г) ни один ответ не верен.

4. Типичной структурой биоценоза является структура, состоящая из:

а) консументов и редуцентов

б) продуцентов и консументов

в) продуцентов, консументов и редуцентов

г) возможны разные варианты.

5. Саморегуляция в биоценозе направлена на:

а) уменьшение видового состава

б) возвращение к норме,

в) увеличение видового состава

г) верны все ответы.

6. Наиболее вредное воздействие на живые организмы может оказывать:

а) инфракрасное излучение

б) излучение в сине-зеленой части спектра

в) излучение в желто-красной части спектра

г) ультрафиолетовое излучение.

7. К автотрофным организмам относятся:

а) консументы

б) редуценты

в) хищники,

г) ни один из ответов не верен.

8. Агроценоз отличается от естественного биогеоценоза:

а) меньшим количеством популяций

б) необходимым количеством дополнительных затрат энергии,

в) преобладанием искусственного отбора,

г) верны все ответы.

Задание № 3.

Используя информацию в двух строках, подбери пару, которая будет правильным ответом:

1. Где и в каком году на международной конференции была принята конвенция о

биологическом разнообразии

а) 1972; б) 1982; в) 1992; г) 1995

1) Вене; 2)Рио-де-Жанейро; 3) Бухарест; 4) Хельсинки

2. Из терминов и предложений составьте пары таким образом, чтобы получились правильные определения, раскрывающие смысл терминов:

а) находящийся под угрозой полного вымирания вид, численность сохранившихся особей которого недостаточна для самоподдерживания популяций в естественных условиях;

б) морфофизиологические и/или поведенческие особенности которого не соответствуют современным условиям среды жизни;

в) вид, обитающий только в денном регионе и не живущий в других;

г) морфофизиологические и/или поведенческие особенности которого включают его

представителей в хозяйственный оборот.

Термины: 1. Вымирающий вид. 2. Эндемический вид. 3.Эксплуатируемый вид. 4.Исчезающий вид.

Задание № 4.

По заданной специализации отобрать из перечисленных нужные признаки, составив портрет «едока» и назвав его. Зверь, питающийся рыбой:

1. Небольшое округлое тело.

2. Длинный мохнатый хвост.

3. Хвост короткий.

4. Хвоста нет.

5. Массивное обтекаемое тело.

6. Длинная шея

7. Короткая шея.

8. Шеи нет совсем.

9. Густой блестящий мех.

10. Длинные косматые волосы.

11. Волос на теле нет.

12. Широкая беззубая пасть

13. Рост не большой.

14. Мощные клыки.

15. Длинные хватательные конечности.

16.Конечности - ласты.

17. Задних конечностей нет.

18. Двулопастный хвост.

19. Острые кривые когти.

20. Когти небольшие тупые.

21. Когтей нет.

22. Кожа жесткая, грубая.

23. Кожа рыхлая, мягкая.

24. Под кожей слой жира.

25. Небольшая голова.

26. Очень крупная голова.

27. Между пальцами плавательные перепонки.

28. Крупные уши

(2 варианта ответов).

Задание № 5.

Назовите основные искусственные источники загрязнения атмосферы.

Задание № 6.

Назовите особо охраняемые территории Прибайкалья, когда они основаны и их площадь?

Задание № 7.

Какой вред приносит Байкалу неограниченный туризм?

Задание № 8.

Какой вид бизнеса не загрязняет озеро Байкал?

ОЛИМПИАДА ПО ЭКОЛОГИИ

Муниципальный этап

(уч. год)

9 КЛАСС

ОТВЕТЫ

Максимальный балл - 41 или 43 балла, в зависимости от 2-го варианта задания № 4.

Задание № 1 (7 баллов)

1в; 2в; За; 4а; 5г; б в; 7в. Каждое задание 1 балл.

Задание № 2 (8 баллов)

16, 2в, Зг, 4в, 56, 6а, б,.г, 7г, 8г. Каждое задание 1 балл.

Задание № 3 (5 баллов)

1)а; 2); 2 - а(4; 2- б)1; 2- в)2; 2- г)3.

Каждое задание - 1 балл.

Задание № 4 1 вариант – 7 баллов

2 вариант - 9 баллов

Зверь, питающийся рыбой - 3,7,9,13,14,20,2 (норка) .

2-й вариант -1,4,7,11,13,14,16,22,24 (нерпа) .

Задание № 5 (5 баллов)

Основными источниками искусственного (антропогенного) загрязнения

являются: промышленные предприятия (1 б) транспорт (1б) теплоэнергетика

Задание № 6 (5 баллов)

К особо охраняемым территориям Прибайкалья относят:

1. Прибайкальский национальный парк (ПНП), основан в 1986 г., площадь 418 тыс. га.

2. Забайкальский национальный парк, основан в 1987 г., площадь 307 тыс. га.

3. Баргузинский заповедник, основан в 1916 г., площадь 248 тыс. га.

4. Байкало-Ленский заповедник, основан в 1987 г., площадь 659 тыс. га.

5. Байкальский заповедник, основан в 1969 г., площадь 165 тыс. га

Задание № 7 (2 балла)

1. Воздействие на растительный покров и почву (вытаптывание растительного покрова, использование территории для размещения палаток, мест отдыха);

2. Загрязнение территории и воды озера:

· органическое вещество (пищевые отходы, фекалии);

· металлическая тара для консервных продуктов (железо, олово);

· стеклянная тара;

16. Современные достижения науки позволяют создать абсолютно безотходные технологии

17. Пространственное распределение организмов свидетельствует об экологических взаимодействиях между особями.

Задание №5

а) две популяции имеют совершенно одинаковое количество особей, но одна занимает гектар, а другая расположилась на площади в 5 гектаров. Как называется численность организмов на единицу площади или объема?

б) две популяции занимают одну и ту же территорию и входят в состав одного сообщества. Как называется в экологии такое явление?

Задание №6

По данной специализации отобрать из перечисленных нужные признаки, составив портрет «едока» и назвав его (два варианта ответов).

Зверь, питающийся рыбой:

1. Небольшое округлое тело; 2. Длинный мохнатый хвост; 3. Хвост короткий; 4. Хвоста нет

5. Массивное обтекаемое тело; 6. Длинная шея; 7. Короткая шея; 8. Шеи нет совсем; 9. Густой блестящий мех; 10. Длинные мохнатые волосы; 11. Волос на теле нет; 12. Широкая беззубая пасть; 13. Рот небольшой; 14. Мощные клыки; 15. Длинные хватательные конечности; 16. Конечности – ласты; 17. Задних конечностей нет; 18. Двулопастный хвост; 19. Острые кривые когти; 20. Когти небольшие тупые; 21. Когтей нет; 22. Кожа жесткая, грубая; 23. Кожа рыхлая, мягкая; 24. Под кожей слой жира; 25. Небольшая голова; 26. Очень крупная голова; 27. Между пальцами плавательные перепонки; 28. Крупные уши.

Задание №7

Особо охраняемые животные, класс птиц, млекопитающих Прибайкалья?

Задание №8

Какое количество отходов оставят отдыхающие в одной байкальской бухте за летний сезон при условии, если:

количество туристов в бухте равно 100 человек; время пребывания туристов составит 60 дней; в среднем, в сутки на одного человека приходится:

в) пластиковая тара – 5 г.

д) зубная паста – 0,5 г.

ж) фекалии – 400 г.

Задание №9

Важнейшие законодательные документы, касающиеся охраны озера Байкал?

ОЛИМПИАДА ПО ЭКОЛОГИИ

(уч. год)

О Т В Е Т Ы

10 КЛАСС

Всего: 74 балла (1 вариант) 76 балл (2 вариант, задание №6)

ЗАДАНИЕ № 1 (12 БАЛЛОВ)

1а, 2а, 3б, 4г, 5г, 6а, 7б, 8в, 9а, 10б, 11а, 12б

ЗАДАНИЕ № 2 (7 БАЛЛОВ)

1в, 2в, 3а, 4а, 5г, 6в, 7в.

ЗАДАНИЕ № 3 (5 БАЛЛОВ)

1-2а), 2-2б), 2-2в), 2-3г)

ЗАДАНИЕ № 4 (8 БАЛЛОВ)

1, 2, 4, 6, 9, 13, 17

ЗАДАНИЕ № 5 (5 БАЛЛОВ)

а) Плотность популяции - 2б

б) Симпатрия - зб

ЗАДАНИЕ № 6 (1 вариант - 7 баллов, 2 вариант - 9 баллов, каждый признак - 1 балл).

1 ВАРИАНТ - 3. 7, 9, 13, 14, 20, 27 - Н О Р К А.

2 ВАРИАНТ - 1, 4, 7, 11, 13, 14, 16, 22, 24 - Н Е Р П А.

ЗАДАНИЕ № 7 (20 БАЛЛОВ)

К таким видам относятся: Снежный баран, Хорь светлый, Черношапочный сурок, Речная выдра, все рукокрылые (летучие мыши).

Из птиц: большой баклан, черный аист, гусь сухонос, скопа, степной орел, орел-беркут, орлан-долгохвост, орлан-белохвост, сокол-сапсан, черный журавль, журавль-красавка, дрофа, клушница, овсянка Годлевского.

ЗАДАНИЕ № 8 (7 БАЛЛОВ)

К= (N×M×В):1000, где

К – количество отходов за время пребывания, г/чел. сут;

N – количество отдыхающих;

M – время пребывания, дни;

ЗАДАНИЕ № 9 (3 БАЛЛА)

Федеральный Закон об охране озере айкал, принят в 1999 г. Нормы допустимых воздействий на экологическую систему озера Байкал. Были приняты в 1987 г., в настоящее время этот документ перерабатывается в соответствии с современными требованиями.

Постановление Правительства Российской Федерации, г. Москва «Об утверждении перечня видов деятельности , запрещенных в центральной экологической Зоне Байкальской природной территории». В этом постановлении на побережье айкала запрещается развивать металлургическую, химическую, целлюлозно-бумажную, микробиологическую, топливно-энергетическую промышленность .

ОЛИМПИАДА ПО ЭКОЛОГИИ (Муниципальный этап)

(уч. год)

11 КЛАСС

ЗАДАНИЕ № 1. Выберите правильный ответ и обведите кружочком.

1. Укажите название внешнего слоя земного шара

а) геосфера;

б)тропосфера;

в)литосфера;

г) ионосфера;

д) ноосфера

2. Укажите название линий, соединяющих на климатических картах точки с одинаковым атмосферным давлением

а) изоанты;

б) изобары;

в) изобаты;

г) изогиеты;

д) изотермы

3. Укажите название науки, в которой изучается живое вещество на клеточном уровне

б) генетики;

в) геронтология;

4. Укажите название объектов, которые вместе с растениями принимают участие в создании первичной продукции экосистемы

б) микроорганизмы;

в) насекомые;

д) животные

5. Укажите название органоидов клеток зеленых листьев, в которых происходит фотосинтез

а) митохондрии;

б) рибосомы;

в) полисомы;

г) хромосомы;

д) хлоропласты

6. Укажите название организмов, которые не являются гетеротрофами

а) дробянки;

в) животные;

г) человек.

7. Укажите вид энергии, который используют растения в процессе фотосинтеза

а) тепловая;

б) химических связей;

в) биологическая;

г) активная;

д) солнечная.

8. Укажите название процесса удвоения молекул ДНК

а) репликация;

б) транскрипция;

в) трансляция;

г) транслитерация;

д) дублирование.

9. Укажите название газа, который разрушает озон

в) пропан;

д) углекислый газ.

10. Определите, какой из перечисленных газов накапливается в нижних этажах здания

а) диоксид углерода;

б) оксид углерода;

11. Какие из признаков человека наследуются

б) мышление;

12. Какой абиотический фактор оказался в процессе эволюции главным регулятором и сигналом сезонных явлений в жизни растений и животных

а) температура;

б) продолжительность дня и ночи;

в) количество пищи;

г) количество осадков.

13. Известно. Что условия обитания определяют и видовой состав растений, и их фенотип, физические особенности. Почему альпийские растения низкорослые?

а) колебания температуры воздуха проявляются над землей в меньшей степени

б) недостаточно питательных веществ

в) недостаток воды

г) короткий период теплового времени.

ЗАДАНИЕ № 2 Выбери один правильный ответ из четырех предложенных:

1. Ионы какого элемента, применяемого для производства труб, красок, автомобильного топлива, отличаются высокой токсичностью, вызывают анемию , почечную недостаточность, заболевания легких, заменяют ионы кальция в костях:

б) свинец;

г) кобальт

2. Явление индустриального меланизма характерно для:

а) уссурийских тигров;

б) домовых воробьев в районе Кузбасса;

в) некоторых видов термитов в промышленных городах;

г) бабочек пядениц в окрестностях Манчестера.

3. Вымывание из почв подсоленными водами органических веществ и минеральных элементов называется

а) гумификацией;

б) заболачиванием;

в) минерализацией;

г) выщелачиванием.

4. Как называется раздел экологической медицины, занимающейся ранней диагностикой заболеваний, вызванных промышленным загрязнением

5. Какой элемент, используемый при приготовлении пестицидов, моющих средств и лекарственных препаратов при попадании в кровь вызывает почечную недостаточность, рак легких и кожи, приводит к умственным расстройствам

а) мышьяк;

б) марганец;

в) железо;

6. Озоновый слой атмосферы, разрушается под действием

а) жесткой солнечной радиации;

б) хлорфторорганических соединений;

в) углекислого газа.

7. При каком содержании в атмосфере углекислого газа отмечаются покраснения на лице, головная боль, шум в ушах, повышение кровяного давления, возбужденное состояние

а) 0. 1 %, б) 1 %, в) 4 %, г) 8 %.

ЗАДАНИЕ № 3

«Вставь пропущенное слово». Впишите нужное слово (термин, фамилию, название города и др.), исходя из содержания вопроса

1. Химические соединения, понижающие поверхностное натяжение воды и используемые в качестве моющих средств и амульгаторов называются...

2. Метод, широко используемый в промышленном производстве для выращивания в искусственных условиях цветов, овощей, зеленой массы, лекарственных растений называется...

3. Результат необратимых изменений, полностью разрушающих структуру ландшафта и его способность выполнять ресурсо-и средовоспроизводящие функции называется...

4. Способность растений сохранять свою жизнеспособность при относительно больших концентрациях токсичных газов в окружающей среде называется...

5. Исчезновение леса с определенной территории в результате естественных причин или антропогенных факторов называется...

ЗАДАНИЕ № 4.

Какие Вам известны способы азотфиксации?

ЗАДАНИЕ № 5. Выберите один правильный ответ из четырех предложенных.

1. Перенос животными других животных называется:

а) форезией;

б) зоохорией;

в) симбиозом;

г) зооценозом

2. К числу видов. Встречающихся в экосистемах тундры нельзя отнести

а)карликовую березу (ерник);

б) голубику;

в) морошку;

г) волчье лыко.

3. К числу видов встречающихся в экосистемах тундры, относятся

а) можжевельник обыкновенный;

б) вероника;

в) багульник;

4. Урожай лимитируется количеством тепла

а) в зоне сухих субтропиков;

б) в зоне тундры;

в) в лесной зоне;

г) в прибрежной зоне

5. Почвенные мхи елового леса относятся к экологической группе

а) гелиофитов;

б) хамефитов;

в) сциофитов;

г) терофитов.

6. Какой тип почв характерен для экосистем таежных лесов

а) торфяник;

б) серые почвы;

в) подзолистые почвы;

г) каштановые почвы

7. Укажите термин, который выпадает из предложенного ряда

а) консумент;

б) доминант;

в) редуцент;

г) продуцент.

8. Какой ученый обосновал закон толерантности

а) Г. Зюсс;

б) А. Тэнсли;

в) В. Шелфорд;

ЗАДАНИЕ № 6. Из предложенных признаков «соберите» животного - «специалиста», отбросив неподходящие позиции и назвав его (2 ВАРИАНТА) Хищная птица питается рыбой

1. Ноги длинные

2. Когти небольшие, прямые

3. Длинный клюв загнут на конце

4. Клюв прямой, острый

5. Подклювье с кожистым мешком

6. Оперенье плотное

7. Оперенье рыхлое

8. Хвост длинный

9. Пальцы соеденены перепонкой

10. Пальцы свободные

11. Хвост короткий

12. Птица небольшая

13. Очень крупная птица

14. Крылья короткие, округлые

15. Крылья широкие, длинные.

ЗАДАНИЕ № 7.

Назовите особо охраняемые растения, обитающие на берегах Байкала и его предгорьях?

ЗАДАНИЕ № 8.

Какое количество отходов оставят отдыхающие на Байкале за год, если каждый год на Байкал в среднем приезжает около 60 тысяч отдыхающих, в среднем, на 5 дней, если в сутки в среднем на человека приходится:

а) металлическая тара – 1 банка весом около 50 г.

б) стеклянная тара – 100 г. (вес 1 стеклянной бутылки емкостью 0,5 л. равен 400 г.)

в) пластиковая тара – 5 г.

г) синтетические моющие средства (СМС) – 0,5 г.

д) зубная паста – 0,5 г.

е) пищевые отходы (остатки продуктов, очистки и т. п.) – 50 г.

ж) фекалии – 400 г.

ЗАДАНИЕ № 9.

Что на Ваш взгляд, нужно сделать для защиты Байкала и его сохранения для будущих поколений?

ОЛИМПИАДА ПО ЭКОЛОГИИ

(уч. год)

11 КЛАСС

Всего: 74 балла (1 вариант) 81 балл (2 вариант, задание №6)

О Т В Е Т Ы

Задание № 1 1в, 2б. 3а, 4б, 5д, 6а, 7д, 8а, 9г, 10в, 11в, 12б, 13а. (13 баллов)

Задание № 2 1б, 2г, 3г, 4в, 5а, 6б, 7в. (7 баллов)

Задание № 3 1 – детергент 2 – гидропоника 3 – деградация 4 – газоустойчивость 5 - обезлесивание (5 баллов)

Задание № 4 биологическая фиксация - 1 б; клубеньковые бактерии - 1 б;цианобактерии сине-зеленых водорослей - 1 б; вулканизм, ионизация - 1 б; фиксация в атмосфере при электрических разрядах - 1 б; промышленная фиксация - 1 б (6 баллов)

Задание № 5 1а, 2г, 3б, 4б, 5в, 6в, 7б, 8в. (8 баллов)

Задание № 6 (7 баллов + 7 баллов)

(первый вариант) - 1, 4, 6, 8, 9, 12, 14 (ц а п л я)

Хищная птица питается р ы б о й

(второй вариант) - 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15. (п е л и к а н)

Задание № баллов)

Особо охраняемыми растениями являются эндемичные виды: Тридактилина Кириллова, Бородиния тилинга, Астрагал ольхонский, Копеечник зундукский, Касатик (Ирис) тигровый, Венерин башмачок, Ятрышник шлемоносный, Надбородник безлистный, Луговик Турчанинова, Овсяница баргузинская, Ветреница байкальская, Орехокрыльник монгольский, Фиалка надрезанная, Шлемник байкальский.

Задание № 8 (7 баллов)

Расчеты производятся по формуле:

К= (N×M×В):1000, где

К – количество отходов за год, кг;

N – количество отдыхающих;

M – время пребывания, дни;

В – количество отходов на одного человека в сутки, кг/чел. сут.

Задание № 9 (7 баллов)

Ответы могут быть различными:

соблюдать выполнение Законе о охране Бйкала; развивать экологически-ориентированные виды бизнеса на Байкале (экологический туризм, пищевая промышленность , бутылирование байкальской воды и др. , а так же систему управления отходами) решить вопрос о перепрофилировании БЦБК усилить государственные службы по охране озера Байкал, усилить борьбу с браконьерским выловом омуля и отстрелом нерпы усилить финансирование национальных парков и заповедников на Байкале создать общественную службу по охране озера Байкал развивать систему непрерывного экологического образования населения.

Потоки энергии и вещества, связывающие живые организмы друг с другом и со средой их обитания, обеспечивают целостность биогеоценозов. Способность организмов к размножению, наличие в среде пищи и энергии, необходимых для роста, развития и размножения, обусловливают самовоспроизводство биогеоценозов.

Биогеоценозы находятся в состоянии динамического равновесия и проявляют устойчивость, т.е. выдерживают изменения, создаваемые внешними воздействиями. Устойчивость биогеоценоза зависит от многообразия входящих в него видов, тесно связанных между собой различными формами взаимоотношений и эволюционно приспособленных к совместному обитанию. Богатый видовой состав экосистемы обеспечивает разветвленный характер цепей питания и наиболее полный круговорот веществ.

Численность особей в биогеоценозах саморегулируется: возрастание количества хищников приводит к снижению численности жертв. Снижение численности жертв ведет к замедлению размножения хищников, и количество хищника и жертвы возвращается к нормальному исходному соотношению. Та же зависимость проявляется при взаимодействии в звене паразит-хозяин. Если по каким-то причинам один из компонентов пищевых цепей исчезает, виды, питавшиеся в основном исчезнувшим видом, начинают поедать в большом количестве ту пищу, которая раньше была для них второстепенной. Вследствие подобной замены пищи численность видов-потребителей сохраняется.

Общее представление о структуре экологической системы было изложено при характеристике уровней организации жизни (глава 2) и глобального круговорота веществ и энергии (глава 3). Напомним, что полноценная экосистема представляет собой био­гео­ценоз – неразрывное единство биоценоза и абиотической окружающей среды. Биоценоз – это слож­ное сообщество из популяций организмов разных видов и разных трофических групп: животных, растений, грибов, микроорганизмов, населяющих определенный ареал. При этом популяцией обозначают совокупность особей одного ви­да, обитающих на данном ареале. Вся сумма фак­торов неживой среды (почва, воздух, вода, освещенность и др.) определяет свойства биотопа – места обитания данного биоценоза.

Находясь под действием разнообразных экологических факто­ров, хорошо сбалансированный по составу биоценоз, тем не менее, саморегулируется и поддерживает внутреннее постоянство – гомеостаз . Состояние гомеостаза проявляется в том, что 1) организмы нормально размножаются ; 2) несмотря на высокую естественную смертность, численность различных популяций в сообществе поддерживается на определенных уровнях , хотя и в колебательном режиме; 3) биоценоз сохраняет устойчивость и самовоспроизводится при колебаниях климатических условий .

Теперь несколько подробнее рассмотрим эти закономерности и вскроем основные механизмы экологической устойчивости.

(1) Саморегуляция в популяциях организмов

Элементарная саморегуляция осуществляется на уровне отдельных попу­ляций конкретных видов животных, растений, грибов, бактерий. Численность популяции зависит от противодействия двух начал: биотического (репродуктивного) потенциала популяции и сопротив­ле­ния среды , между которыми устанавливаются прямая и обратная связи (рис. 5.5). Поясним это конкретным примером. Когда европейцы завезли в Австралию кроликов, последние, не встретив хищников, быстро расселялись по богатым растительностью территориям, их численность быстро возрастала. Этому способствовал высокий биотический потенциал (плодовитость) кроликов. Но вскоре пищи стало не хватать, возник голод, распространились болезни, и численность кроликов пошла на убыль. Сработал фактор сопротивления среды , который и выступил в качес­тве отрицательной обратной связи . Пока популяция кроликов пре­бы­вала в угнетенном состоянии, среда (растительность) восстанови­лась, и процесс пошел на новую волну. Через несколько циклов амп­литуда колебаний численности кроликов сократилась и устано­ви­лась некоторая средняя плотность популяции.

Рис. 5.5. Саморегуляция численности особей в популяции

Кроме действия среды, численность популяции саморегулируется поведением ее членов . Например, у многих грызунов в перенаселенной популяции повышается агрессивность особей, возникает каннибализм (взрослые особи поедают детенышей), что тормозит дальней­ший рост численности. Происходят изменения в гормональной регу­ля­ции размножения, уменьшается рождаемость и увеличивается смерт­ность. В основе этих регуляторных механизмов лежит физиологическая реакция стресса, управляемая выделением адреналина (см. предыдущий раздел). Так механизмы саморегуляции отдельных организмов согласу­ют­ся с механизмами саморегуляции популяций.

(2) Саморегуляция в биоценозе

Сложнее организована саморегуляция в биоценозе , так как он состоит из нескольких взаимодействующих сообществ животных, растений, грибов, микробов, составленных многочисленными популя­ция­ми разных видов. Все эти популяции взаимодействуют на основе многочисленных прямых и обратных связей.

Прежде всего, важны трофические (пищевые) связи , которые выстраиваются в несколько уровней. Как мы выяснили ранее, по характеру пище­вых отношений все организмы делятся на три большие группы, три трофических уровня: продуценты, консументы и редуценты (раздел 3.4, рис. 3.4). Пути передачи вещества и энергии через пищевые отношения организмов обозначаются как цепи питания, или пищевые цепи . Эти цепи име­ют одностороннюю направленность: от автотрофной биомассы про­ду­центов, в основном зеленых растений, к гетеротрофным консументам и далее к редуцентам.

Цепи питания имеют разную сложность. Число звеньев в каждом из трех уровней может быть различным, а во многих случаях цепь образована лишь двумя уровнями – продуцентами и редуцентами. Двухуровневая цепь составляет основу оборота живой материи в лесу: древесина и листовой опад (вещество продуцентов) потребляются и перерабатываются в основном редуцентами – грибами, бактериями, некоторыми червями и насекомыми. Длинная цепь: растения – травоядные насекомые (саранча, личинки бабочек – гусеницы и др.) – хищные насекомые (многие жужелицы, стрекозы, клопы, личинки ос и др.) – насекомоядные птицы (ласточки, мухоловки и др.) – хищные птицы (орел, коршун и др.) – насекомые сапрофаги и некрофаги, черви, бактерии. Сложные пищевые цепи складываются в морских экосистемах (рис. 5.6).

Рис. 5.6. Пищевые цепи в морской экосистеме

В любой пищевой цепи возможны ответвления и запасные пути. Ес­ли какое-то звено выпадает, поток вещества идет по другим каналам. Например, выпадение личинок стрекоз компенсируется водными кло­пами – те и другие водные хищники. Если исчезает основной вид пи­ще­вой растительности, травоядные животные переходят на второсте­­пенные корма. Особенно большую путаницу в пищевые цепи вносят всеядные животные и, конечно, человек, так как они “встра­и­ваются” в цепи в самых разных звеньях. Так что на самом деле су­ществуют не цепи, а пищевые сети – каждый трофический уровень образован многими видами. Такое положение стабилизирует потоки вещес­тва и энергии через живые сообщества, увеличивает устойчивость биоце­нозов . Тем не менее общее направление трофического потока неизменное: продуценты – консументы нескольких порядков – редуцен­ты.

Теперь сформулируем главную мысль настоящего раздела: пищевая пира­мида экосистемы осуществляет саморегуляцию , т.е. сохраняет внутренний, экосистемный гомеостаз . Оптимальные численность и пропорция разных обитателей биоценоза устанавливаются сами по себе, в результате процессов саморегуляции. Во всех популя­циях, на всех трофических уровнях всегда происходит колебание числен­нос­ти особей , причем колебания на низшем уровне неизменно ведут к колебаниям на следующем уровне, но в целом на значитель­ном протяжении времени система поддерживает равновесное состояние.

Рис. 5.7. Саморегуляция биоценоза на основе пищевых связей

На рис. 5.7 приведен пример саморегулирующегося биоценоза. В зависимости от колебаний погодно-климатических условий (солнечная актив­ность, количество осадков и др.) год от года варьирует урожай кормовых растений – продуцентов. Вслед за ростом зеленой биомассы увеличивается численность травоядных животных – консументов пер­во­го порядка (прямая положительная связь), но уже на следующий год это отрицательно скажется на урожае растений, так как большинство из них не успеет дать семена, поскольку будет съедено (обратная отри­ца­тельная связь). В свою очередь, увеличение числа травоядных создаст условия для хорошего питания и размножения хищников – кон­су­ментов второго порядка, их численность начнет возрастать (пря­мая поло­жительная связь). Но следом пойдет на убыль численность тра­во­ядных (обратная отрицательная связь). К этому времени в почве за счет активности различных редуцентов начнут разлагаться до мине­раль­ных веществ останки корней и травяной опад от первой волны уро­жая, а также трупы и экскременты животных, что создаст благоприятные усло­вия для роста растений. Начнется вторая волна урожая, и цикл по­вторится. Год от года численность популяций организмов на раз­ных тро­фических уровнях будет варьировать, но в среднем на про­тяжении мно­гих лет биоценоз будет сохранять устойчивое состояние. Это и есть экологический гомеостаз.

(3) Устойчивое развитие экологических систем

Как отмечено вначале, биоценоз должен не просто саморегу­ли­ро­ват­ься (судя по приведенной схеме, это не так уж и сложно), но он дол­жен иметь устойчивость к изменениям внешних (абиотических, погодно-климатических) факторов , так сказать, запас прочности на слу­чай временных неблагоприятных условий среды или даже долгосрочного направленного изменения климата. Поддержанию высокой устой­чи­вос­ти биоценоза будет способствовать ряд условий: 1) высокий, но сбалансированный репродуктивный потенциал отдельных популяций – на случай массовой гибели особей; 2) адаптации (приспособления) отдельных видов к переживанию неблагоприятных условий; 3) максимальное разнообразие сообществ и разветвленные пищевые сети: исчезнувший объект должен заменяться другим, в норме – второстепенным.

Фактически процессы накопления в биоценозе индивидуальных и видовых адаптаций, перестройки в пищевых сетях, т.е. замены одних видов на другие, способствующие длительному выживанию сообщества, составляют в совокупности экологический гомеокинез – адаптивную перестройку к новым гомеостатическим состояниям. Как помним, гомеокинез – это уже не устойчивость, а развитие . Тогда весь процесс достаточно длительного существования биогеоценоза, сочетающий гомеостатические и гомеокинетические фазы, следует назвать устойчивым развитием . Устойчивое развитие экосистемы характеризуется ее самовоспроизведением , саморегуляцией видового состава и численности особей, динамической устойчивостью к изменению климатических факторов .

Но процесс устойчивого развития экосистемы может быть нарушен . Наиболее типичны два сценария. В естественных условиях биоценоз практически разрушается при сильных, катастрофических изменениях внешней среды (пожары, наводнения, продолжительные засухи, оледенения и другие природные катаклизмы). Кроме того, биоценоз существенно меняет свой облик при резких изменениях состава сообществ (обычно человеком), например в результате массового отстрела хищников, заселения новых видов, как было с кроликами или овцами в Австралии, вы­рубки лесов, распашки степей под монокультуру, осушения болот и т.д. Такие катастрофические события приводят к гибели значительной части населения биоценоза, полному исчезновению отдельных видов, разрушению пищевых связей и, естественно, прерывают состояние устойчивого развития. Биоценоз в его прежнем составе перестает существовать.

В дальнейшем происходит поэтапная смена состава экосистемы, ее переход в новое качество , что означает формирование нового биоценоза , новый цикл в направлении устойчивого развития. Такой «экологический ренессанс» называется сукцессией (лат. successio – преемственность), так как заселение новых видов идет преемственно, от низших форм (бактерий, низших грибов, водорослей) к все более сложным (мхи и лишайники, далее травы, черви и насекомые, кустарники и т.д.). На старом месте формируются новые сообщества организмов, с новыми пищевыми связями. Процесс смены экосистемы и ее развития к новому состоянию устойчивости происходит не только поэтапно, но и очень медленно – в зависимости от степени разрушения, от десятилетий до нескольких тысяч лет.

Таким образом, несмотря на саморегуляцию в экологических системах, природа закономерно и необратимо изменяется . Это естественный биогеохимический процесс, идущий независимо от воли и деятельности человека. Когда он протекает без резких отклонений, говорят об устойчивом развитии экосистем. В этом определении отражено единство противоположностей: устойчивость, гомеостаз, с одной стороны, и развитие, необратимое изменение – с другой. Нарушение устойчивого развития означает наступление экологического кризиса или катастрофы . В последние 30 тыс. лет экологические кризисы неоднократно происходили по вине человека. Причины и пути преодоления антропогенных кризисов мы рассмотрим в главе 8.

Подведем общий итог проблемы саморегуляции и устойчивого развития.

Саморегуляция и поддержание гомеостаза– обязательное свойство живых систем любого уровня сложности . Регулируется и поддерживается относительное постоянство физико-химических параметров клетки. Сохраняется в пределах физиологической нормы состояние тканей и органов многоклеточного организма. Воспроизводятся состав и численность живых сообществ в биоценозах. В основе поддержания гомеостаза лежит универсальный принцип отрицательной обратной связи .

При избыточных (критических, но не катастрофических) воздействиях внешних факторов на систему механизмы ее саморегуляции дополняются адаптивными перестройками, происходит гомеокинез – переход к достижению нового уровня гомеостаза . Даже в нормальных условиях живые системы изменяются направленно и необратимо в ходе индивидуального и исторического развития, реализуя генетические и эпигенетические “установки”, используя механизмы самоорганизации. По своей сущности развитие – процесс, противоположный саморегуляции, так как он происходит на основе положительных обратных связей . Устойчивость, неизменность биосистем, с одной стороны, и их постепенное изменение, развитие – с другой, представляют диалектическое единство противоположностей, что выражается понятием устойчивое развитие . При естественном и сбалансированном течении этих процессов клетки нормально функционируют на протяжении всей жизни организма, человек в здравии и уме доживает до 100 лет, биосфера Земли сохраняет перспективу жизнеспособности на миллионы лет.

Вместе с тем клет­ки не только делятся, развиваются и работают, но в итоге они и умирают. Организмы тоже стареют и умирают. Биоценозы разрушаются и подвергаются сукцес­сиям, а в итоге погибнут вследствие остывания Земли и Солнца. Эти изменения обычно происходят в череде кризисов и катастроф . Они неизбежны, как неизбежна эволюция Вселенной.

Понятно, что продлить жизнь человека или биоценоза, как и всей Биосферы, можно в форме устойчивого развития , за счет максимально возможного продления гомеостатических состояний и надежности гомеокинетических механизмов. Для этого необходимы не только совершенные механизмы саморегуляции систем, но и относительно стабильные условия внешней среды. В определенной мере эти условия подконтрольны человеку, а значит, и его будущее находится в его собственных руках.