Тема: Проблема кислотных осадков

Тема: Проблема кислотных осадков

 

Ct

 

рнистый газ относится к ________ компонентам атмосферы.

			необязательным
			обязательным
			заменимым
			космогенным

 

Решение:
Атмосфера – газообразная оболочка Земли, состоящая из смеси различных газов, водяных паров и пыли. Главными составными частями атмосферы являются азот, кислород, аргон, углекислый газ. Примерное содержание естественных компонентов атмосферы в нижних слоях атмосферы по объему (в %) следующее: азот – 78,084; кислород – 20,946; аргон – 0,934; неон – 0,0018; гелий – 0,000524; криптон – 0,000114; водород – 0,00005; двуокись углерода – 0,034; водяной пар – 0,2–2,6; озон – 0,001–0,000001; метан –0,00016; окись азота – 0,000001; окись углерода – до 0,000008.
Сернистый газ не относится к обязательным компонентам атмосферы, по массе и распространенности негативных эффектов он является атмосферным загрязнителям номер один. В индустриальную эпоху сернистый газ техногенного происхождения в громадных количествах образуется при сжигании серосодержащего топлива, переработке серосодержащих руд и присутствует в приземном слое воздуха промышленных центров и городов. Сернистый газ естественного происхождения периодически попадает в атмосферу при извержении вулканов. Соединяясь с водяными парами, сернистый газ превращает атмосферные осадки в «кислотные дожди». В промышленных районах рН дождевой воды составляет 3,0–5,0, отмечены случаи выпадения осадков с рН 2,2–2,3.

 

 

Тема: Охрана атмосферного воздуха и почвы

 

 

Самоочищение атмосферы от загрязняющих веществ происходит при …

			вымывании аэрозолей осадками
			осаждении частиц под влиянием гравитации
			трансграничном переносе загрязняющих веществ
			использовании пылеулавливающего оборудования

 

Решение:
Атмосфера обладает способностью к самоочищению от загрязняющих веществ. Аэрозоли (дымы, туманы) вымываются из воздуха осадками, частицы оседают под влиянием гравитации и электрического поля атмосферы. Оседанию способствует сорбция мелких частиц на поверхности более крупных частиц. Крупные частицы оседают с течение нескольких часов вблизи источника их образования, мелкие (размером менее 1 мкм) могут находиться в атмосфере до 10 – 20 суток. В отсутствие осадков происходит выпадение аэрозолей при соприкосновении нижнего слоя воздуха с земной поверхностью и расположенными на ней предметами, особенно способствуют осаждению древесные растения. Например, осадками из атмосферы вымываются такие опасные загрязнители, как сернистый газ и оксиды азота, при этом выпадают «кислотные дожди».

 

Тема: Охрана атмосферного воздуха и почвы

 

 

Атмосферный воздух выполняет такие экологические функции, как …

			регуляция теплового режима Земли
			определение светового режима Земли
			формирование «кислотных дождей»
			разрушение озонового слоя

 

Решение:
Атмосферный воздух в биосфере выполняет сложнейшие экологические функции. Регулируя тепловой режим, атмосфера способствует перераспределению тепла по земному шару, предохраняет планету от чрезмерного остывания и нагревания, обеспечивает среднюю температуру Земли около 25^оС. Атмосферный воздух разбивает солнечные лучи на миллионы мелких лучей, рассеивает их и создает равномерное освещение. Молекулы основных химических элементов воздуха рассеивают в основном лучи с короткой длиной волны – фиолетовые, синие и голубые лучи, что придает небу голубой цвет. Атмосферный воздух защищает живое на Земле от губительных ультрафиолетовых, рентгеновских и космических лучей, метеоритов и др.

 

 

Тема: Основные среды жизни

 

 

На рисунке показаны особенности ________________ среды обитания.

			наземно-воздушной
			организменной
			почвенной
			водной

 

Решение:
Наиболее сложной по экологическим условиям является наземно-воздушная среда. Здесь, на границе двух земных оболочек, обитает подавляющее большинство растений и животных. Специфику их местообитаний определяет рельеф местности, характер грунта и атмосферные явления. Основными особенностями наземно-воздушной среды является большая амплитуда изменения экологических факторов, неоднородность среды, действие сил земного тяготения, низкая плотность воздуха. Комплекс физико-географических и климатических факторов, свойственных определенной природной зоне, приводит к эволюционному становлению морфофизиологических адаптаций организмов к жизни в этих условиях, многообразию форм жизни.

 

 

Экологические пирамиды

Функциональные взаимосвязи можно представить в виде экологической пирамиды. Трофическую структуру, можно изобразить графически, в виде так называемых экологических пирамид. Экологическая пирамида — это графическое изображение потерь энергии в цепях питания между продуцентами, консументами и редуцентами.В такой пирамиде каждый последующий уровень приблизительно в 10 раз меньше предыдущегоОснованием пирамиды служит уровень продуцентов, а последующие уровни питания образуют этажи и вершину пирамиды.

Известны три основных типа экологических пирамид:

1) пирамида чисел, отражающая численность организмов на каждом уровне (пирамида Элтона);

2) пирамида биомассы, характеризующая массу живого вещества, — общий сухой вес, калорийность и т. д.;

3) пирамида продукции (или энергии), имеющая универсальный характер, показывает изменение первичной продукции (или энергии) на последовательных трофических уровнях.

Пирамида чисел отображает отчетливую закономерность, обнаруженную Элтоном: количество особей, составляющих последовательный ряд звеньев от продуцентов к консументам, неуклонно уменьшается (рис. 1).

Рис. 1. Упрощенная схема пирамиды Элтона (по Г. А. Новикову, 1979)

В основе этой закономерности лежит, во-первых, тот факт, что для уравновешивания массы большого тела необходимо много маленьких тел; во-вторых, от низших трофических уровней к высшим теряется количество энергии (от каждого уровня до предыдущего доходит лишь 10% энергии) и, в-третьих — обратная зависимость метаболизма от размера особей (чем мельче организм, тем интенсивнее обмен веществ, тем выше скорость роста их численности и биомассы). Однако пирамиды численности будут сильно различаться по форме в разных экосистемах, поэтому численность лучше приводить в табличной форме, а вот — биомассу — в графической. Она четко указывает на количество всего живого вещества на данном трофическом уровне, например, в единицах массы на единицу площади — г/м2 или на объем — г/м3 и т. д.

В наземных экосистемах действует следующее правило пирамиды биомасс: суммарная масса растений превышает массу всех травоядных, а их масса превышает всю биомассу хищников. Это правило соблюдается, и биомасса всей цепочки изменяется с изменениями величины чистой продукции, отношение годового прироста которой к биомассе экосистемы невелико и колеблется в лесах разных географических зон от 2 до 6%. И только в луговых растительных сообществах она может достигать 40—55%, а в отдельных случаях, в полупустынях — 70—75 %.

 

Рис. 2. Пирамиды биомассы некоторых биоценозов (по Ф. Дре, 1976): П — продуценты; РК — растительноядные консументы; ПК — плотоядные консументы; Ф — фитопланктон; 3 — зоопланктон (крайняя справа пирамида биомассы имеет перевернутый вид)

На рис. 2 показаны пирамиды биомасс некоторых биоценозов. Как видно из рисунка, для океана приведенное выше правило пирамиды биомасс недействительно — она имеет перевернутый (обращенный) вид. Для экосистемы океана характерна тенденция накапливания биомассы на высоких уровнях у хищников/Хищники живут долго и скорость оборота их генераций мала, но у продуцентов — у фитопланктонных водорослей, оборачиваемость может в сотни раз превышать запас биомассы. Это значит, что их чистая продукция и здесь превышает продукцию, поглощенную консументами, т. е. через уровень продуцентов проходит больше энергии, чем через всех кон-су ментов. Отсюда понятно, что еще более совершенным отражением влияния трофических отношений на экосистему должно быть правило пирамиды продукции (или энергии): на каждом предыдущем трофическом уровне количество биомассы, создаваемой за единицу времени (или энергии), больше, чем на последующем. Пирамида продукции отражает законы расходования энергии в трофических цепях. На рис. 3 показана пирамида энергий (Ю. Одум, 1986).

Рис. 3. Пирамида энергий для Силвер-Спрингс, в ккал /м2год (по Ю. Одуму) (заштрихованные части прямоугольника и цифры в скобках энергия, аккумулированная в биомассе): Р — продуценты; Н — травоядные; С — плотоядные; ТС — хищные рьбы; D р деструкторы.

В конечном итоге все три правила пирамид отражают энергетические отношения в экосистеме, а пирамида продукции (энергии) имеет универсальный характер. В природе, в стабильных системах биомасса изменяется незначительно, т. е. природа стремится использовать полностью валовую продукцию. Знание энергетики экосистемы и количественные ее показатели позволяют точно учесть возможность изъятия из природной экосистемы того или иного количества растительной и животной биомасссы без подрыва ее продуктивности. Человек получает достаточно много продукции от природных систем, тем не менее, основным источником пищи для него является сельское хозяйство. Создав агроэкосистемы, человек стремится получить как можно больше чистой продукции растительности, но ему необходимо тратить половину растительной массы на выкармливание травоядных животных, птиц и т, д. Значительная часть продукции идет в промышленность и теряется в отбросах, т. е. и здесь теряется около 90% чистой продукции и только около 10% непосредственно используется на потребление человеком. В природных экосистемах энергетические потоки также изменяются по своей интенсивности и характеру, но этот процесс регулируется действием экологических факторов, что проявляется в динамике экосистемы в целом.

Снижение количества доступной энергии на каждом последующем трофическом уровне сопровождается уменьшением биомассы и численности особей. Таким образом, пирамиды биомассы и численности особей для определенного биогеоценоза повторяют в общих чертах пирамиды продуктивности.

Размеры биогеоценозов различны. Совокупности биогеоценозов образуют главные природные экосистемы, имеющие глобальное значение в обмене энергии и вещества на планете, к которым относятся:

• тропические леса;

• леса умеренной климатической зоны;

• пастбищные земли (степь, саванна, тундра, травянистые ландшафты);

• пустыни и полупустыни;

• озера, болота, реки, дельты;

• горы;

• острова,

• океан.

Цепи питания — это устойчивые цепи взаимосвязанных видов, последовательно извлекающих материалы и энергию из исходного пищевого вещества, сложившиеся в ходе эволюции живых организмов и биосферы в целом. Они составляют трофическую структуру любого биоценоза, по которой осуществляются перенос энергии и круговороты веществ. Пищевая цепь состоит из ряда трофических уровней, последовательность которых соответствует потоку энергии.

Первичным источником энергии в цепях питания является солнечная энергия. Первый трофический уровень — продуценты (зеленые растения) — используют солнечную энергию в процессе фотосинтеза, создавая первичную продукцию любого биоценоза. При этом только 0,1% солнечной энергии используется в процессе фотосинтеза. Эффективность, с которой зеленые растения ассимилируют солнечную энергию, оценивается величиной первичной продуктивности. Более половины энергии, связанной при фотосинтезе, тут же расходуется растениями в процессе дыхания, остальная часть энергии переносится далее по пищевым цепям.

При этом действует важная закономерность, связанная с эффективностью использования и превращения энергии в процессе питания. Сущность ее заключается в следующем: количество энергии, расходуемой на поддержание собственной жизнедеятельности, в цепях питания растет от одного трофического уровня к другому, а продуктивность падает.

Фитобиомасса используется в качестве источника энергии и материала для создания биомассы организмов второго трофического уровня потребителей первого порядка — травоядных животных. Обычно продуктивность второго трофического уровня составляет не более 5 - 20% (10%) предыдущего уровня. Это находит отражение в соотношении на планете биомасс растительного и животного происхождения. Объем энергии, необходимой для обеспечения жизнедеятельности организма, растет с повышением уровня морфофункциональной организации. Соответственно, количество биомассы, создаваемой на более высоких трофических уровнях, снижается.

Экосистемы очень разнообразны по относительной скорости создания и расходования как чистой первичной продукции, так и чистой вторичной продукции на каждом трофическом уровне. Однако всем без исключения экосистемам свойственны определенные соотношения первичной и вторичной продукции. Всегда количество растительного вещества, служащего основой цепи питания, в несколько раз (около 10 раз) больше, чем общая масса растительноядных животных, а масса каждого последующего звена пищевой цепи, соответственно, пропорционально изменяется.

Прогрессивное снижение ассимилированной энергии в ряду трофических уровней находит отражение в структуре экологических пирамид.

Снижение количества доступной энергии на каждом последующем трофическом уровне сопровождается снижением биомассы и численности особей. Пирамиды биомассы и численности организмов для данного биоценоза повторяют в общих чертах конфигурацию пирамиды продуктивности.

Графически экологическую пирамиду изображают в виде нескольких прямоугольников одинаковой высоты, но разной длины. Длина прямоугольника уменьшается от нижнего к верхнему соответственно уменьшению продуктивности на последующих трофических уровнях. Нижний треугольник самый большой по длине и соответствует первому трофическому уровню - продуцентам, второй - приблизительно в10 раз меньше и соответствует второму трофическому уровню — растительноядным животным, потребителям первого порядка и т.д.

Скорость создания органического вещества не определяет его суммарные запасы, т.е. общую массу организмов каждого трофического уровня. Наличная биомасса продуцентов и консументов в конкретных экосистемах зависит от того, как соотносятся между собой темпы накопления органического вещества на определенном трофическом уровне и передачи его на вышестоящий, т.е. насколько сильно выедание образовавшихся запасов. Важную роль при этом имеет скорость воспроизведения основных генераций продуцентов и консументов.

В большинстве наземных экосистем, как уже говорилось, действует также правило биомасс, т.е. суммарная масса растений оказывается больше, чем биомасса всех травоядных, а масса травоядных превышает массу всех хищников.

Следует различать количественно продуктивность, — а именно годовой прирост растительности — и биомассу. Разница между первичной продукцией биоценоза и биомассой определяет масштабы выедания растительной массы. Даже для сообществ с преобладанием травянистых форм, скорость воспроизводства биомассы у которых достаточно велика, животные используют до 70% годового прироста растений.

В тех трофических цепях, где передача энергии осуществляется через связи «хищник — жертва», часто наблюдаются пирамиды численности особей: общее число особей, участвующих в цепях питания, с каждым звеном уменьшается. Это связано еще и с тем, что хищники, как правило, крупнее своих жертв. Исключение из правил пирамиды численности составляют случаи, когда мелкие хищники живут за счет групповой охоты на крупных животных.

Все три правила пирамиды — продуктивности, биомассы и численности - выражают энергетические отношения в экосистемах. При этом пирамида продуктивности имеет универсальный характер, а пирамиды биомассы и численности проявляются в сообществах с определенной трофической структурой.

Знание законов продуктивности экосистем, возможность количественного учета потока энергии имеют важное практическое значение. Первичная продукция агроценозов и эксплуатация человеком природных сообществ — основной источник пищи для человека. Важное значение имеет и вторичная продукция биоценозов, получаемая за счет промышленных и сельскохозяйственных животных, как источник животного белка. Знание законов распределения энергии, потоков энергии и вещества в биоценозах, закономерностей продуктивности растений и животных, понимание пределов допустимого изъятия растительной и животной биомассы из природных систем позволяют правильно строить отношения в системе «общество — природа».

 

 

Тема: Основные среды жизни

Главная особенность почвенной среды – постоянное поступление органического вещества в основном за счет …

			отмирающих растений и опадающей листвы
			биомассы фито- и зоопланктона
			фосфорных и азотных удобрений
			обильного полива и внесения пестицидов

 

Тема: Динамика экосистем

Способность экосистемы к саморегуляции и поддержанию динамического равновесия называется …

гомеостазом

 

Тема: Динамика экосистем

Способность экосистемы к саморегуляции и поддержанию динамического равновесия называется …

гомеостазом

 

Тема: Продукция и энергия в экосистемах. Экологические пирамиды
Скорость возобновления биомассы растений, животных и микроорганизмов, входящих в состав экосистемы, называется …

 

биологической продуктивностью

 

Тема: Динамика экосистем

Антропогенным фактором, вызывающим возникновение вторичных сукцессий, является …

вырубка леса

Решение: Причиной начала процесса сукцессии обычно являются изменения фундаментальных свойств среды обитания, возникающие под влиянием комплекса факторов. Такие факторы бывают естественными (отступление ледников, наводнения, землетрясения, извержения вулканов, пожары), а также антропогенными (расчистка лесных угодий, распашка участков степи, открытая добыча полезных ископаемых, создание прудов и водохранилищ, пожары, загрязнение экологических систем).

 

Тема: Динамика экосистем

Сукцессии, вызванные пожарами, называются …

пирогенными

Тема: Основные среды жизни

В наземно-воздушной среде жизни, благодаря подвижности воздуха, у некоторых видов растений появилась способность расселения с помощью воздушных потоков (например, семена растений на рисунке), которая называется …

анемохорией

Решение: Жизнь многих растений полностью зависит от ветра, и расселение совершается с его помощью. Такая двойная зависимость наблюдается у елей, сосен, тополей, берез, вязов, ясеней, пушиц, рогозов и др. У многих видов развита анемохория – расселение с помощью воздушных потоков. Анемохория характерна для спор, семян и плодов растений (одуванчик, клен, сосна и др.), цист простейших, мелких насекомых, пауков и т.п.

 

ТЕМА: Динамика экосистем

Сформировавшаяся в процессе вторичной сукцессии дубрава, как показано на рисунке, будет являться …

климаксовым сообществом

Решение: Сукцессия завершается стадией, когда все виды экосистемы, размножаясь, сохраняют относительно постоянную численность и дальнейшей смены ее состава не происходит. Такое равновесное состояние называют климаксом, а экосистему – климаксовой. В разных абиотических условиях формируются неодинаковые климаксовые экосистемы. В жарком и влажном климате это будет дождевой тропический лес, в сухом и жарком – пустыня. Основные биомы земли – это климаксовые экосистемы соответствующих географических областей.

 

Тема: Динамика экосистем

Установите последовательность смены фитоценозов в ходе сукцессии после пожара в пихтово-кедровой тайге.

			вейниковый луг
			березовый лес
			сосново-лиственный лес
			кедрово-пихтовый лес

 

Решение: При вторичной сукцессии сибирского темно-хвойного леса (пихтово-кедровой тайги) после опустошительного лесного пожара на более выжженных местах из спор, занесенных ветром, появляются мхи-пионеры: через 3–5 лет после пожара наиболее обилен «пожарный мох» (Funaria и др.). Из высших растений весьма быстро заселяет гари иван-чай, который уже через 2–3 месяца обильно цветет на пожарище, а также вейник наземный и другие виды. Дальнейшее происхождение фаз сукцессии: вейниковый луг сменяется кустарниками, затем березовым или осиновым лесом, смешанным сосново-лиственным лесом, сосновым лесом, сосново-кедровым лесом, и, наконец, через 250 лет происходит восстановление кедрово-пихтового леса.

 

Тема: Основные среды жизни

На рисунке показаны особенности ________________ среды обитания.

наземно-воздушной

 

Тема: Проблема кислотных осадков

 

Ct

 

рнистый газ относится к ________ компонентам атмосферы.

			необязательным
			обязательным
			заменимым
			космогенным

 

Решение:
Атмосфера – газообразная оболочка Земли, состоящая из смеси различных газов, водяных паров и пыли. Главными составными частями атмосферы являются азот, кислород, аргон, углекислый газ. Примерное содержание естественных компонентов атмосферы в нижних слоях атмосферы по объему (в %) следующее: азот – 78,084; кислород – 20,946; аргон – 0,934; неон – 0,0018; гелий – 0,000524; криптон – 0,000114; водород – 0,00005; двуокись углерода – 0,034; водяной пар – 0,2–2,6; озон – 0,001–0,000001; метан –0,00016; окись азота – 0,000001; окись углерода – до 0,000008.
Сернистый газ не относится к обязательным компонентам атмосферы, по массе и распространенности негативных эффектов он является атмосферным загрязнителям номер один. В индустриальную эпоху сернистый газ техногенного происхождения в громадных количествах образуется при сжигании серосодержащего топлива, переработке серосодержащих руд и присутствует в приземном слое воздуха промышленных центров и городов. Сернистый газ естественного происхождения периодически попадает в атмосферу при извержении вулканов. Соединяясь с водяными парами, сернистый газ превращает атмосферные осадки в «кислотные дожди». В промышленных районах рН дождевой воды составляет 3,0–5,0, отмечены случаи выпадения осадков с рН 2,2–2,3.