экология - Библиотечно-информационный комплекс
реклама
Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Ухтинский государственный технический университет (УГТУ) О. В. Воловик, О. П. Кейн ЭКОЛОГИЯ Упражнения, задачи и задания в тестовой форме Учебное пособие 2-е издание УХТА 2010 УДК 574 (075.8) В 68 Воловик О. В. Экология. Упражнения, задачи и задания в тестовой форме [Текст]: учеб. пособие / О. В. Воловик, О. П. Кейн. – 2-е изд. – Ухта: УГТУ, 2010. – 164 с.: ил. ISBN 978-5-88179-452-1 Учебное пособие предназначено для проведения практических работ по курсу «Экология» на технических специальностях вузов. Учебное пособие содержит теоретический материал по темам: организм и среда обитания, популяции и сообщества, экосистемы, биосфера, охрана окружающей среды. Рецензент: заведующая кафедрой экологии Института управления, информации и бизнеса, к.г.н. Г. Г. Осадчая. © Ухтинский государственный технический университет, 2007, 2010 © Воловик О. В., Кейн О. П., 2007, 2010 ISBN 978-5-88179-452-1 3 ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ .............................................................................................................. 4 1. ОРГАНИЗМ И СРЕДА ОБИТАНИЯ ................................................................ 5 2. ПОПУЛЯЦИИ И СООБЩЕСТВА................................................................... 36 3. ЭКОСИСТЕМЫ ................................................................................................. 59 4. БИОСФЕРА ........................................................................................................ 94 5. ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ............................................................ 124 БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК................................................................ 162 4 ВВЕДЕНИЕ Учебное пособие является кратким изложением основ экологии, преподаваемой в высших учебных заведениях для студентов, изучающих цикл неестественных наук. Дисциплина обязательна для студентов всех специальностей высшего образования. Экология – естественно-научная дисциплина, направленная на формирование у студента биоцентрического мировоззрения и способностей оценивать профессиональную деятельность с позиций рационального использования природных ресурсов и охраны окружающей среды. В результате изучения дисциплины студент должен: • овладеть знаниями теоретических основ и закономерностей функционирования экологической науки, выделяя ее особенности, раскрывая принципы соотношения методологии и методов в познании природных систем; • ориентироваться в многообразии научных направлений, школ, концепций экологии; • быть способным анализировать взаимосвязи экологических проблем на локальном и глобальном уровнях. Природная среда обеспечивает человека сырьевыми ресурсами, энергией, различными материалами, придает эмоциональный комфорт его внутреннему состоянию. В то же время человек – источник часто необратимых изменений среды обитания. Экология помогает понять взаимосвязи организмов, популяций, в том числе человека и человеческого общества, со средами обитания; взаимоотношения природных и антропогенных экосистем, условия устойчивого состояния экосистем, причины возникновения экологического кризиса; экологические принципы рационального природопользования, которые обеспечивают устойчивое развитие; правовые аспекты экологической безопасности личности, государства, всего человечества, что способствует становлению активной жизненной и гражданской позиции студента, его системы ценностей. Рассматриваются элементы общей экологии, включая ее предмет, задачи, основные абиотические и биотические факторы природной среды, основы взаимоотношений организма и среды его обитания, характеризуется существование популяций внутри экосистем, дается информация о биосфере как глобальной экосистеме, ее составе, структуре, внутренних связях, обеспечивающих ее функционирование и устойчивость. 5 1. ОРГАНИЗМ И СРЕДА ОБИТАНИЯ Среда обитания – это природные тела и явления, с которыми организм находится в прямых или косвенных отношениях. Окружающая организм среда характеризуется огромным разнообразием, слагаясь из множества динамичных во времени и пространстве элементов, явлений, условий, которые рассматриваются в качестве факторов. Земной биотой освоены три основные среды обитания: водная, наземно-воздушная и почвенная, а также выделяют организменную. Экологический фактор – это любое условие среды, способное оказывать прямое или косвенное влияние на живые организмы. В свою очередь, организм реагирует на экологический фактор приспособительными реакциями. Классификацию экологических факторов представим в виде таблицы. Таблица 1 Классификация экологических факторов Экологические факторы Абиотические – факторы Биотические – факторы Антропогенные – неживой природы живой природы результат трудовой деятельности Климатические Фитогенные человека Почвенные Зоогенные (эдафические) Орографические Микробиогенные Химические Перечислим основные климатические абиотические факторы: 1. Лучистая энергия Солнца. Солнечная энергия – основной источник энергии на Земле, основа существования живых организмов (процесс фотосинтеза). Количество энергии у поверхности Земли равно 21*1023 кДж (солнечная постоянная) на экваторе. Уменьшается к полюсам примерно в 2,5 раза. Также количество солнечной энергии зависит от периода года, продолжительности дня, прозрачности атмосферного воздуха. 2. Освещение – определяется годовой суммарной солнечной радиацией, географическими факторами (состояние атмосферы, характер рельефа и т.д.). Свет необходим для процесса фотосинтеза, определяет сроки цветения и плодоношения растений. Растения подразделяются на: светолюбивые – растения открытых, хорошо освещаемых мест; тенелюбивые – нижние ярусы лесов (зеленый мох, лишайник); тепловыносливые – хорошо растут на свету, но и переносят затенение. Для животных световой режим не является таким необходи- 6 мым экологическим фактором, но он необходим для ориентации в пространстве. Поэтому различные животные имеют различную конструкцию глаз. У беспозвоночных – самая примитивная, у других – очень сложная. У постоянных обитателей пещер – может отсутствовать. Гремучие змеи видят инфракрасную часть спектра, поэтому охотятся ночью. 3. Температура – один из важнейших абиотических факторов, прямо или косвенно влияющий на живые организмы. Температура непосредственно влияет на жизнедеятельность растений и животных, определяя их активность и характер существования в конкретных ситуациях. Особенно заметное влияние оказывает температура на фотосинтез, обмен веществ, потребление пищи, двигательную активность и размножение. Например, у картофеля максимальная продуктивность фотосинтеза при +20°С, а при температуре, равной +48°С, рост растения прекращается. В зависимости от характера теплообмена с внешней средой организмы делятся на различные группы: • Организмы, у которых температура тела равна температуре окружающей среды, то есть меняется в зависимости от температуры окружающей среды, нет эффективного механизма терморегуляции (растения, рыбы, рептилии и так далее). Растения понижают температуру за счет интенсивного испарения. • Организмы с постоянной температурой тела (млекопитающие, птицы), имеют более высокий уровень обмена веществ. У таких животных существует теплоизоляционный слой (мех, перья, жир), температура равна 36-40°C. • Организмы с постоянной температурой тела (еж, барсук, медведь), в период активности у таких животных постоянная температура тела, а в период зимней спячки – значительно уменьшается (низкие потери энергии). Также выделяют организмы, способные переносить колебания температуры в широких пределах (лишайники, млекопитающие, северные птицы), и организмы, существующие только при определенных температурах (глубоководные организмы, водоросли полярных льдов). 4. Влажность атмосферного воздуха. Наиболее богаты влагой нижние слои атмосферы (до высоты 2 км), где концентрируется до 50% всей влаги, количество водяного пара, содержащегося в воздухе, зависит от температуры воздуха. 5. Атмосферные осадки – это дождь, снег, град и так далее. Осадки определяют перемещение и распространение вредных веществ в окружающей среде. В общем кругообороте воды наиболее подвижны именно атмосферные осадки, так как объем влаги в атмосфере меняется 40 раз за год. Основными условиями возникновения осадков являются: температура воздуха, движение воздуха и рельеф. 7 5. Давление атмосферы. Нормальным давлением принято считать 760 мм ртутного столба, или 105 кПа. Кроме перечисленных климатических абиотических факторов, существуют и другие. К почвенным (эдафическим) абиотическим факторам относят физический, механический состав почвы, влагоемкость, воздухопроницаемость, плотность почвы. Почвенный покров представляет собой самостоятельную земную оболочку – педосферу. Почва – это поверхностный слой земной коры, который образуется и развивается в результате взаимодействия растений, животных, микроорганизмов, горных пород и является самостоятельной экосистемой. Важнейшим свойством почвы является плодородие, то есть способность обеспечивать рост и развитие растений. Это свойство представляет исключительную ценность для жизни человека и других организмов. Почва состоит из хорошо выраженных слоев, обычно различающихся по цвету, которые называются почвенными горизонтами. По специфическим свойствам и химическому составу выделяют основные почвенные горизонты: 1. Самый верхний слой – лесная подстилка или степной войлок. 2. Гумусовый, или перегнойный, слой – в нем происходит накопление органического вещества в форме гумуса, связанного с минеральными веществами; самый темноокрашенный слой почвенного профиля: цвет в зависимости от содержания гумуса от черно-бурого, коричневого до светло-серого. 3. Слой вымывания – формируется под влиянием кислого и щелочного разрушения минеральных веществ; осветленный слой, обеднен гумусом и другими соединениями. 4. Слой накопления минеральных солей, вымываемых из верхних слоев. 5. Материнская порода, или почвообразующая порода, – верхний слой горных пород, на котором под воздействием факторов почвообразования происходит формирование почвы. Толщина почвы варьируется и может меняться от 0,2 м (горы) до 3 и более м (черноземы). Гумус – органическое вещество почвы, образующееся в результате биохимического разложения растительных и животных остатков, которое накапливается в верхнем слое почвы. Главный источник питания растений. В гумусе также накапливаются микроэлементы. В процессе эксплуатации почв количество гумуса уменьшается. 8 В зависимости от содержания гумуса почвы подразделяются на следующие основные типы: 1. Арктические и тундровые (гумуса до 1-3%). 2. Подзолистые (хвойные леса, гумуса до 4-5%). 3. Черноземы (степь, гумуса до 10%). 4. Каштановые (в сухих степях, гумуса до 4%). 5. Серо-бурые (пустыни, субтропические пояса, гумуса 1-1,5%). 6. Красноземы (влажный субтропический лес, гумуса до 6%). К физическим свойствам почвы относятся: • механический состав – содержание частиц различного диаметра; • плотность; • теплоемкость, теплопроводность; • влагоемкость, влагопроницаемость; • аэрация – способность насыщения почвы воздухом достигается рыхлением почвы. К орографическим абиотическим факторам относятся рельеф, высота над уровнем Мирового океана, экспозиция склона и другие. К химическим абиотическим факторам относят химический состав воздуха, почвы, воды. Химический состав воздуха практически постоянен и включает 78% азота, около 21% кислорода, остальное – это аргон, углекислый газ, частицы воды и др. Химические свойства почвы обусловлены наличием минеральных веществ, реакцией среды, засоленностью. Рассмотрим, какие факторы действуют на живые организмы в водной среде. К абиотическим факторам водной среды относят физические и химические свойства воды как среды обитания живых организмов. Водная оболочка Земли называется гидросферой и включает океаны, моря, реки, озера, болота, ледники и т.д. Вода занимает преобладающую часть биосферы Земли (71% земной поверхности). Средняя глубина составляет 3554 м. Опишем некоторые физические свойства водной среды: 1. Плотность, как экологический фактор, определяет условия передвижения организмов, причем некоторые из них (головоногие моллюски, ракообразные и так далее), обитающие на больших глубинах, могут переносить давление до 400-500 атмосфер. Плотность воды также обеспечивает возможность опираться на нее, что особенно важно для бесскелетных форм (планктон). 2. Температура – изменение температуры в зависимости от глубины и колебания (суточные и сезонные). Температурный режим водоемов более устойчив, чем на суше, что связано с высокой теплоемкостью воды. 9 3. Световой режим играет важную роль в распределении водных организмов. Водоросли в океане обитают в освещаемой зоне, чаще всего на глубине до 40 м, если прозрачность воды велика, то и до 200 м. У Багамских островов обнаружены водоросли на глубине 265 м, а туда доходит всего 5*10-6 % солнечной радиации. С глубиной меняется и окраска животных. Наиболее ярко и разнообразно окрашены обитатели мелководной части океана. В глубоководной зоне распространена красная окраска, здесь она воспринимается как черный цвет, что позволяет животным скрываться от врагов. В наиболее глубоководных районах Мирового океана в качестве источника света организмы используют свет, испускаемый живыми существами (биолюминесценция). 4. Подвижность – это постоянное перемещение водных масс в пространстве. 5. Прозрачность зависит от содержания взвешенных частиц. Самое чистое – море Уэдделла в Антарктиде, видимость – 80 метров, что соответствует прозрачности дистиллированной воды. Перечислим некоторые химические свойства водной среды: 1. Соленость воды – содержание растворенных сульфатов, хлоридов, карбонатов. В океане 35 г/л солей. Черное море – 19 г/л. Пресноводные виды не могут обитать в морях, а морские – в реках. Однако такие рыбы, как лосось, сельдь, всю жизнь проводят в море, а для нереста поднимаются в реки. 2. Количество растворенного кислорода и углекислого газа. 3. Реакция водной среды, которая может быть кислая, нейтральная или щелочная. Все обитатели приспособились к определенным кислотно-щелочным условиям. Их изменение в результате загрязнения может привести к гибели организмов. Фитогенные биотические факторы – это влияние растений на живой организм. Зоогенные биотические факторы – это влияние других живых организмов на живой организм. Микробиогенные биотические факторы – это влияние вирусов, бактерий на живой организм. Таким образом, биотические факторы – это совокупность влияний жизнедеятельности одних организмов на жизнедеятельность других, а также на неживую природу. Все взаимоотношения между живыми организмами подразделяют на следующие виды. 1. Нейтрализм – взаимоотношения между организмами разных видов, когда животные обитают в одинаковых условиях, питаются похожей пищей, но не взаимодействуют друг с другом – делят экологическую нишу. Примером может быть лось и тетерев. 2. Конкуренция – это использование ресурсов (пищи, воды, света, пространства) одним организмом, который тем самым уменьшает доступность этого ресурса для другого организма. 10 Конкуренция бывает внутривидовая и межвидовая. Если численность популяции невелика, то внутривидовая конкуренция выражена слабо и ресурсы имеются в изобилии. При высокой плотности популяции интенсивная внутривидовая конкуренция снижает наличие ресурсов до уровня, сдерживающего дальнейший рост, тем самым регулируется численность популяции. Межвидовая конкуренция – взаимодействие между популяциями, которое неблагоприятно сказывается на их росте и выживаемости. При завозе в Британию из Северной Америки каролинской белки уменьшилась численность обыкновенной белки, так как каролинская белка оказалась более конкурентоспособной. Конкуренция бывает прямая и косвенная. Прямая – это внутривидовая конкуренция, связанная с борьбой за место обитания, в частности защита индивидуальных участков у птиц или животных, выражающаяся в прямых столкновениях. При недостатке ресурсов возможно поедание животных особей своего вида (волки, рыси, хищные клопы, пауки, крысы, щука, окунь и так далее). Косвенная – между кустарниками и травянистыми растениями в Калифорнии. Тот вид, который обосновался первым, исключает другой тип. Быстро растущие травы с глубокими корнями снижали содержание влаги в почве до уровня, непригодного для кустарников. Высокий же кустарник затенял травы, не давая им произрастать из-за нехватки света. 3. Хищничество – поедание одного организма (жертвы) другим организмом (хищником). Хищники обладают широким спектром питания, легко переключаются с одной добычи на другую – более доступную. Норка уничтожает больных и старых ондатр, а на взрослых особей не нападает. 4. Симбиоз – сожительство двух организмов разных видов, при котором особь одного вида может приносить пользу особи другого вида. По степени партнерства симбиоз делится на: - комменсализм (нахлебничество) – один организм питается за счет другого, не нанося ему вреда, примером таких взаимоотношений могут быть рак и актиния: актиния прикрепляется к раковине, защищая его от врагов, и питается остатками пищи; - мутуализм (взаимовыгодный) – оба организма получают пользу, при этом они не могут существовать друг без друга, например, лишайник-гриб и водоросль, гриб защищает водоросль, а водоросль кормит его; - квартирантство – когда особи одного вида используют особи другого вида как жилье, не принося ни пользы, ни вреда, например рыба-прилипала, которая находит убежище под плавником акулы; - паразитизм – это такой вид сожительства, при котором одному из видов 11 наносится вред, организм-паразит живёт за счёт питания тканями или соками другого организма-хозяина, примером могут быть блохи, глисты и так далее. 5. Антибиоз (аменсализм) – это когда особь одного вида угнетает особь другого вида, выделяя специальное вещество (фунгицид, или антибиотик). Например, скунс, помечая территорию обитания, может принести вред живым организмам, попавшим в зону действия выделенных ферментов. Большинство факторов качественно и количественно изменяются во времени. Например, климатические – в течение суток, сезона, по годам (температура, освещенность и другие). Факторы, изменения которых во времени повторяются регулярно, называют периодическими. К ним относятся не только климатические, но и некоторые гидрографические – приливы и отливы, некоторые океанские течения. Факторы, возникающие неожиданно (извержение вулкана, нападение хищника), называются непериодическими. Подразделение факторов на периодические и непериодические имеет важное значение при изучении приспособленности организмов к условиям жизни. Адаптация (лат. «приспособление») – приспособление организмов к среде. Этот процесс охватывает строение и функции организмов (особей, видов, популяций) и их органов. Адаптация всегда развивается под воздействием трех основных факторов – изменчивости, наследственности и естественного отбора (равно как и искусственного, осуществляемого человеком). Основные адаптации организмов к факторам внешней среды наследственно обусловлены. Они формировались на историко-эволюционном пути биоты и изменялись вместе с изменчивостью экологических факторов. Организмы адаптированы к постоянно действующим периодическим факторам, но среди них важно различать первичные и вторичные. Первичные – это те факторы, которые существовали на Земле еще до возникновения жизни: температура, освещенность, приливы, отливы и др. Адаптация организмов к этим факторам наиболее древняя и наиболее совершенная. Вторичные периодические факторы являются следствием изменения первичных: влажность воздуха, зависящая от температуры; растительная пища, зависящая от цикличности в развитии растений; ряд биотических факторов внутривидового влияния и др. Они возникли позднее первичных, и адаптация к ним не всегда четко выражена. В нормальных условиях в местообитании должны действовать только периодические факторы, непериодические – отсутствовать. Рассмотрим некоторые законы, связанные с влиянием на живой организм экологических факторов. Дадим определение лимитирующего фактора. 12 Впервые на значение лимитирующих факторов указал немецкий агрохимик Ю. Либих в середине XIX века. Он установил закон минимума: урожай (продукция) зависит от фактора, находящегося в минимуме. Если в почве полезные компоненты в целом представляют собой уравновешенную систему и только какое-то вещество, например фосфор, содержится в количествах, близких к минимуму, то это может снизить урожай. Но оказалось, что даже те же самые минеральные вещества, очень полезные при оптимальном содержании их в почве, снижают урожай, если они в избытке. Значит, факторы могут быть лимитирующими, находясь и в максимуме. Таким образом, лимитирующими экологическими факторами следует называть такие факторы, которые ограничивают развитие организмов из-за недостатка или их избытка, по сравнению с потребностью (оптимальным содержанием). Их иногда называют ограничивающими факторами. Что касается закона минимума Ю. Либиха, то он имеет ограниченное действие и только на уровне химических веществ. Р. Митчерлих показал, что урожай зависит от совокупного действия всех факторов жизни растений, включая температуру, влажность, освещенность и так далее. Различия в совокупном и изолированном действиях относятся и к другим факторам. Например, действие отрицательных температур усиливается ветром и высокой влажностью воздуха, но, с другой стороны, высокая влажность ослабляет действие высоких температур и так далее. Однако, несмотря на взаимовлияние факторов, все-таки они не могут заменить друг друга, что и нашло отражение в законе независимости факторов В.Р. Вильямса: условия жизни равнозначны, ни один из факторов жизни не может быть заменен другим. Например, нельзя действие влажности (воды) заменить действием углекислого газа или солнечного света и так далее. Наиболее полно и в наиболее общем виде всю сложность влияния экологических факторов на организм отражает закон толерантности В. Шелфорда: отсутствие или невозможность процветания определяется недостатком (в качественном или количественном смысле) или, наоборот, избытком любого из ряда факторов, уровень которых может оказаться близким к пределам переносимого данным организмом. Эти два предела называют пределами толерантности. Относительно действия одного фактора можно проиллюстрировать этот закон так: некий организм способен существовать при температуре от -5°С до 25°С, то есть диапазон его толерантности лежит в пределах этих температур. Организмы, для жизни которых требуются условия, ограниченные узким диапазоном толерантности по величине температуры, называют стенотермными 13 («стено» – узкий), а способных жить в широком диапазоне температур – эвритермными («эври» – широкий). Для решения предложенных далее заданий необходимо воспользоваться дополнительной литературой, указанной в списке использованной литературы, а также лекциями по данной теме. Тесты и задания по теме «Организм и среда обитания» Выберите правильный ответ: 1. Силы и явления природы, происхождение которых прямо не связано с жизнедеятельностью ныне живущих организмов, называют: 1) условиями среды; 2) абиотическими факторами; 3) биотическими факторами; 4) антропогенными факторами. 2. Комплекс природных тел и явлений, с которыми организм находится в прямых или косвенных взаимоотношениях, называют: 1) условием; 2) фактором; 3) спектром; 4) средой. 3. 1) 2) 3) 4) Жизнедеятельность организмов ограничивается недостатком тепла в: сухих субтропиках; тундре и лесотундре; широколиственных лесах; зоне приливов и отливов. 4. Фактор, уровень которого приближается к пределам выносливости организма или превышает ее, называют: 1) оптимальным; 2) экологическим; 3) минимальным; 4) ограничивающим. 14 5. Силы и явления природы, которые обязаны своим происхождением жизнедеятельности ныне живущих организмов, называют: 1) биотическими факторами; 2) природными условиями; 3) абиотическими факторами; 4) окружающей средой. 6. Любое условие среды, на которое организм реагирует приспособительными реакциями, называют: 1) экстремальным условием; 2) экологическим фактором; 3) местом обитания; 4) экологическим ресурсом. 7. Диапазон благоприятного воздействия фактора на организмы называют зоной: 1) экологической; 2) пессимума; 3) буферной; 4) оптимума. 8. Силы и явления природы, которые обязаны своим происхождением деятельности человека, называют: 1) абиотическими факторами; 2) антропогенными условиями; 3) природными условиями; 4) окружающей средой. 9. 1) 2) 3) 4) Сущность закона оптимума заключается в том, что: при ухудшении условий существования по одному фактору изменяется диапазон восприимчивости других факторов; наиболее значим тот экологический фактор, который больше всего отклоняется от оптимальных для организма величин; любой экологический фактор имеет определенные пределы положительного влияния на жизнедеятельность организмов; все экологические факторы среды играют равнозначную роль. 15 1) 2) 3) 4) Одной из существенных особенностей наземно-воздушной среды является: возможность перемещения в трех измерениях; быстрая циркуляция воздуха; наличие капельно-жидкой влаги; действие геомагнитных полей. 1) 2) 3) 4) Одной из особенностей наземно-воздушной среды является: высокое содержание молекулярного азота; возможность свободного перемещения по суше; существенные колебания температуры; наличие капельно-жидкой влаги. 10. 11. 12. Наличие у многих наземных растений корневой системы обусловлено необходимостью: 1) закрепления в почве; 2) поглощения кислорода; 3) регуляции температуры; 4) регуляции водообмена. 13. Одной из существенных особенностей наземно-воздушной среды обитания является: 1) низкая плотность воздушной среды; 2) действие геомагнитных полей; 3) присутствие солей в почвенных растворах; 4) рассеяние солнечной радиации. 14. Рыхлый, тонкий органо-минеральный слой суши, который контактирует с воздушной средой и возник в результате взаимодействия живых организмов и сил неживой природы, называется: 1) субстратом; 2) грунтом; 3) перегноем; 4) почвой. 15. Почву, как среду обитания, сближает с водной средой: 1) способность к перемешиванию; 2) угроза иссушения верхних горизонтов; 16 3) температурный режим; 4) проникновение солнечного света. 1) 2) 3) 4) Почва представляет собой трехфазную систему, состоящую из: свободной влаги с твердыми частицами и воздухом; твердых частиц, которые окружены воздухом и водой; воздуха со взвешенными твердыми частицами и влагой; воздушной, водной и твердой фаз в равной пропорции. 1) 2) 3) 4) Неоднородность условий в почве контрастней всего проявляется: в горизонтальном направлении; при смене дня и ночи; в вертикальном направлении; при смене сезона. 1) 2) 3) 4) В почвенной среде могут возникать анаэробные условия при: возрастании температуры; засолении почвы; понижении давления; затоплении почвы. 16. 17. 18. 19. 1) 2) 3) 4) Почвой называют: находящиеся на поверхности суши, полуразложившиеся остатки организмов, включающие структуры, сохранившие тканевое строение; особый, рыхлый, тонкий поверхностный слой суши, залегающий преимущественно в пределах зоны выветривания земной коры и контактирующий с воздушной средой; органо-минеральное природное образование, возникшее при воздействии живых организмов и сил неживой природы на минеральный субстрат и остатки мертвых организмов; темноокрашенный полуразложившийся слой, являющийся продуктом биохимического разложения растительных и животных остатков. 20. Животные, которые передвигаются в почве по тонким скважинам, не прибегая к рытью, имеют тело: 1) малого поперечного сечения и способное изгибаться; 2) с жесткими чешуйчатыми покровами; 17 3) с головой, расширенной и укрепленной толстым слоем хитина; 4) с роющими конечностями. 1) 2) 3) 4) Водная среда пополняется кислородом за счет: химических реакций; дыхания зоопланктона; разложения органики; фотосинтеза водорослей. 1) 2) 3) 4) Особенностью Мирового океана как водной среды обитания является: постоянная циркуляция воды; равномерное распределение жизни; рассеивание энергии; изолированность от суши. 21. 22. 23. Одной из особенностей Мирового океана как водной среды обитания является постоянная циркуляция водных масс, которая обусловлена: 1) перемещением гидробионтов; 2) постоянно дующими ветрами; 3) разницей температур слоев воды; 4) испарением с поверхности. 24. Явление замора, то есть массовой гибели обитателей водной среды, может быть вызвано: 1) нехваткой пищи; 2) недостатком кислорода; 3) отсутствием света; 4) наличием паразитов. 25. 1) 2) 3) 4) 26. Острый недостаток кислорода ощущается в слоях воды: с очень быстрым постоянным течением; сильно заселенных бактериями и животными; с большой плотностью фитопланктона; сильно заселенных бурыми водорослями. Условия, близкие к анаэробным, могут создаваться в: 1) прибрежной зоне водоема; 18 2) серединной части водоема; 3) зоне прилива; 4) придонной области. 27. Физиологическое состояние организма, при котором приостанавливаются все жизненные процессы, называют: 1) симбиозом; 2) паразитизмом; 3) анабиозом; 4) аменсализмом. 28. Плотность грунта влияет на распределение наземных животных, которые используют почву для: 1) убежища от неблагоприятных температур; 2) получения питьевой воды; 3) убежища от эктопаразитов; 4) обучения потомства охоте. 29. Организмы, жизнедеятельность и активность которых зависят от поступающего извне тепла, называют: 1) теплокровными; 2) эндотермными; 3) холоднокровными; 4) гетеротермными. 30. Избегание животными неблагоприятных условий как способ выживания в условиях недостатка влаги проявляется в: 1) образовании метаболической влаги; 2) развитии волосяных покровов; 3) поиске водопоев; 4) развитии ороговевших покровов. 31. 1) 2) 3) 4) К физиологическим приспособлениям регуляции температуры тела относят: потоотделение; специальные жировые отложения; развитие волосяных покровов; густое оперение. 19 32. 1) 2) 3) 4) Цикличность факторов внешней среды обусловлена в первую очередь: вращением Земли вокруг Солнца; передвижением воздушных масс; направлением океанических течений; количеством атмосферной влаги. 33. Чередование темного и светлого времени суток не оказывает существенного влияния на жизнедеятельность: 1) крота; 2) тритона; 3) белки; 4) гадюки. 1) 2) 3) 4) По смене периодов сна и бодрствования животных делят на: холоднокровных и теплокровных; хищников и жертв; дневных и ночных; гетеротрофов и автотрофов. 1) 2) 3) 4) Для определения времени года большинство организмов используют: сезонные соотношения дневных и ночных температур; изменение соотношения увлажнений воздуха и почвы; ритм чередования темного и светлого времени суток; изменение амплитуды значений атмосферного давления. 34. 35. 36. Кроме циклического воздействия абиотических факторов, внешними ритмами для жизнедеятельности рыси является цикличность жизни: 1) дятла; 2) косули; 3) кобчика; 4) медведя. 37. Характерным признаком организмов, активно передвигающихся в плотной и вязкой среде, является: 1) развитие конечностей; 2) развитый скелет; 3) развитая продольная мускулатура; 4) развитие органов осязания. 20 38. Компактное тело с мощными передними конечностями характерно для животного, которое: 1) скачет; 2) прыгает; 3) бегает; 4) роет. 39. Локальные модификации климата, которые складываются в приземном слое воздуха благодаря наличию растительного покрова, называют: 1) средой; 2) фактором; 3) погодой; 4) микроклиматом. 40. Биологическое самоочищение водоемов является результатом деятельности разнообразных организмов, питание которых основано на: 1) паразитизме; 2) фотосинтезе; 3) хищничестве; 4) фильтрации. 41. Наиболее существенное влияние на формирование мягкого климата на планете оказывают: 1) степи; 2) луга; 3) болота; 4) леса. 42. 1) 2) 3) 4) Основным источником поступления кислорода в атмосферу Земли является: жизнедеятельность бактерий; вулканический процесс; таяние ледников; процесс фотосинтеза. 43. Главным компонентом почвы, который определяет ее биологическую продуктивность и является результатом совместной деятельности многих организмов и сил неживой природы, является: 1) подзол; 21 2) кремнезем; 3) гумус; 4) подстилка. 44. Улучшают условия для произрастания корней растений, разрыхляют и перемешивают почву, при этом существенно повышая почвенное плодородие: 1) кроты и землеройки; 2) дождевые черви; 3) личинки хрущей и щелкунов; 4) медведки и мокрицы. 45. Способ питания, основанный на отцеживании и/или осаждении взвешенных в воде частиц органического происхождения и многочисленных мелких организмов, называют: 1) гумификацией; 2) фильтрацией; 3) деструкцией; 4) транспирацией. 46. Способность видов к увеличению численности в геометрической пропорции основана на таком фундаментальном свойстве живой материи, как: 1) наследственность; 2) изменчивость; 3) самовоспроизведение; 4) саморегуляция. 47. 1) 2) 3) 4) Главным ограничителем беспредельного роста численности вида является: гибель от инфекционных заболеваний; влияние хищников; недостаток пищи; число потомков. 48. Главным свойством живой материи, позволяющим различным видам организмов поддерживать свое существование неограниченно долго, считают способность к: 1) обмену веществ; 2) самовоспроизведению; 22 3) передвижению; 4) освоению новых местообитаний. 49. 1) 2) 3) 4) Высокой плодовитостью отличаются те виды, у которых: в избытке пищевые ресурсы; отсутствует внутривидовая конкуренция; велика гибель потомства в природе; новорожденные особи небольших размеров. 50. Показатель, который отражает теоретический максимум потомков от одной пары (или одной особи) за год или за весь жизненный цикл, в экологии называют: 1) естественным отбором; 2) экологической валентностью; 3) биотическим потенциалом; 4) геометрической прогрессией. 51. Характерным местообитанием петрофитов, то есть растений, произрастающих на каменистых почвах, являются: 1) тропические леса; 2) побережья рек; 3) низинные болота; 4) расщелины скал. 52. Наст – твердая корка на поверхности снега – имеет важное значение в жизни зимующих животных, потому что: 1) облегчает передвижение; 2) препятствует добыче пищи; 3) способствует созданию убежищ; 4) затрудняет размножение. 53. 1) 2) 3) 4) К физиологическим приспособлениям к недостатку влаги относят: ороговение покровов; впадение в спячку; строительство нор; развитие раковины. 23 54. Фактор, находящийся в избытке или недостатке и ограничивающий распространение организмов, является: 1) антропогенным; 2) лимитирующим; 3) угнетающим; 4) абиотическим. 55. Растения, которые произрастают в районах с жарким климатом, избегают перегрева благодаря увеличению: 1) синтеза углеводов; 2) интенсивности фотосинтеза; 3) листовой транспирации; 4) поглощения минеральных веществ. 56. Фактором, который лимитирует жизнь в наземно-воздушной среде обитания на Крайнем Севере, является: 1) высокая влажность; 2) наличие снежного покрова; 3) температурный режим; 4) особенность ландшафта. 57. Компоненты и явления неживой, неорганической природы, прямо или косвенно воздействующие на живые организмы, называют: 1) модифицирующими факторами; 2) абиотическими факторами; 3) антропогенными факторами; 4) биотическими факторами. 58. 1) 2) 3) 4) 5) 59. На нашей планете представлены несколько сред жизни: океаны и материки; литосфера, гидросфера, атмосфера, биосфера; вода и суша; водная, наземно-воздушная, почва и живой организм; среда обитания и местообитание. Условиями среды можно назвать: 1) все факторы, оказывающие влияние на организм; 2) взаимоотношения организмов в сообществе; 24 3) факторы, воздействие которых на организм не зависит от их потребления другими организмами; 4) климат; 5) абиотические факторы. 60. 1) 2) 3) 4) 5) Толерантность – это: способность организмов выносить отклонения факторов среды от оптимальных значений; способность организмов переносить неблагоприятные условия; реакция организмов на изменение действия абиотических факторов; степень выносливости организмов к воздействиям факторов среды; способность организмов приспосабливаться к изменяющимся условиям среды. 5) Экологической нишей является: место обитания организма; положение вида в пространстве; положение вида в пространстве и его функциональная роль в сообществе; совокупность условий жизни, которые требуются для существования вида в сообществе; ярус, занимаемый видом в сообществе. 1) 2) 3) 4) 5) Автором правила минимума является: Ю. Либих; Г. Гаузе; Б. Коммонер; В. Вернадский; Ч. Дарвин. 61. 1) 2) 3) 4) 62. 63. Виды, имеющие широкий диапазон устойчивости к действию экологического фактора, называются: 1) стенобионтами; 2) эврибионтами; 3) гидробионтами; 4) доминантами; 5) эдификаторами. 25 64. У большинства растений цветение происходит в светлое время суток, но некоторые из них раскрывают свои цветы ночью. Так, свои сильно пахнущие цветки ночная красавица, душистый табак раскрывают около 20 часов, а маттиола двурогая – с 21 до 5 часов утра. Каково значение ночного цветения этих растений? 1) это приспособление от яркого света; 2) позволяет использовать в качестве опылителей ночных насекомых; 3) украшают сады и леса ночью; 4) используют ночную прохладу и влагу; 5) так задумано было Богом при создании этих растений. 65. 1) 2) 3) 4) Экология – наука, изучающая: влияние загрязнений на окружающую среду; влияние загрязнений на здоровье человека; влияние деятельности человека на окружающую среду; взаимоотношения организмов с окружающей их средой обитания (в том числе многообразие взаимосвязей их с другими организмами и сообществами). 66. Какие из абиотических факторов (1 – минералы; 2 – свет; 3 – азот; 4 – кислород) лимитируют распространение жизни в океане, но обычно не лимитируют распространение жизни на суше? 1) 1, 3; 2) 1, 4; 3) 2, 3; 4) 2, 4. 67. Экологические факторы, оказывающие наибольшее влияние на численность современных пресмыкающихся: 1) абиотические; 2) биотические; 3) антропогенные; 4) абиотические и биотические. 68. 1) 2) 3) 4) Толерантность – это способность организмов: выдерживать изменения условий жизни; приспосабливаться к новым условиям; образовывать локальные формы; приспосабливаться к строго определенным условиям. 26 Выберите несколько правильных ответов: 1) 2) 3) 4) 5) К экологическим факторам относятся: климат; рельеф; затмение Солнца; опыление насекомыми растений; содержание кислорода в воде. 1) 2) 3) 4) 5) Для растений ресурсами являются: вода; минеральные соли; солнечная энергия; органические вещества; углекислый газ. 1) 2) 3) 4) 5) Основные среды жизни: водная; почвенная; наземно-воздушная; живые организмы; щелочно-кислотная. 69. 70. 71. 72. 1 2 3 4 5 6 7 Выберите правильные суждения: Экологические факторы могут оказывать как непосредственное, так и косвенное влияние на организмы. Толерантность особи остается неизменной в течение всей жизни. Любой экологический фактор имеет определенные пределы положительного влияния на живые организмы. Высокая специализация характерна только для организмов с короткой продолжительностью жизни. В ходе эволюции сходные жизненные формы могут возникнуть в сходных экологических условиях у систематически разных групп организмов. Экологические ниши совместно живущих видов могут частично перекрываться, а иногда совпадают полностью. Виду свойственна только одна определенная ниша независимо от места его обитания и географического района. 27 8 Систематически далекие друг от друга организмы могут занимать сходные ниши в экосистемах. 9 Организмы с широким диапазоном толерантности, как правило, имеют больше шансов в борьбе за существование. 10 Любой фактор, влияющий на живые организмы, может стать либо оптимальным, либо ограничивающим, в зависимости от силы своего воздействия. 73. Расставьте объекты экологического изучения разного уровня в порядке их усложнения: экосистема, популяция, биосфера, особь, сообщество. 74. Впишите после знака равенства названия объектов экологии по составляющим их компонентам. Группа особей одного вида = Совокупность популяций разных видов = Биотоп + биоценоз = Совокупность всех экосистем = Факторы + ресурсы + пространство = 75. На какие группы условно подразделяются факторы окружающей среды? Впишите их названия в рамки на схеме. По какому признаку факторы среды объединены в эти группы? Факторы 76. Какие абиотические факторы влияют на организмы, живущие на суше, в воде, в почве? Впишите названия факторов в таблицу и подчеркните важнейшие из них в каждой среде. Среда обитания Суша Вода Почва Основные факторы 28 77. Какой экологический фактор или ресурс может ограничить нормальное развитие и жизнь организма – вплоть до полного вымирания? Как это можно показать (на каком примере)? 78. Впишите в таблицу названия животных и растений из предлагаемого списка соответственно их экологической характеристике, то есть принадлежности к стенобионтам или эврибионтам. Лишайники, кораллы, млекопитающие, орхидеи, птицы, медузы, пресмыкающиеся, мхи, форель, человек. Стенобионты Эврибионты 79. Укажите (галочкой или знаком +) в соответствующей графе таблицы, какие природные ресурсы среды используют для своей жизнедеятельности растения, животные и грибы. Природные ресурсы среды Растения Животные Грибы Территория Растительная пища Минеральные вещества Животная пища Органические остатки Солнечный свет Тепло Вода Кислород Гумус почвы 80. Заполните таблицу примерами жизненных форм разных млекопитающих (напишите названия животных) в зависимости от среды обитания и способа передвижения. Если животное обитает в двух или более средах, укажите. 29 Способ передвижения Среда обитания Суша Вода Почва Воздух Бег, ходьба Прыгание Лазание Рытье Полет Плавание 81. Укажите на рисунке номера соответствующих жизненных форм рыб согласно прилагаемому списку. 1. Глубоководные. 2. Донные. 3. Обитающие в толще воды. 4. Верховые. 82. Назовите несколько известных вам животных и растений и адаптации (приспособления), способствующие переживанию ими неблагоприятных циклических изменений внешней среды. Организмы Адаптации 83. В чем различие экзотермных и эндотермных животных? Как те и другие поддерживают свой тепловой баланс? 30 84. Приведите примеры животных из каждой группы: Эндотермные – Экзотермные – 85. По своим личным наблюдениям и на основе знаний из биологии приведите примеры животных и растений, для которых свойственны такие взаимоотношения: Симбиоз – Мутуализм – Протокооперация – Комменсализм – Паразитизм – Конкуренция межвидовая – Конкуренция внутривидовая – Хищничество – Аменсализм – Нейтрализм – 86. Во многих водоемах средней полосы России, в том числе и в Подмосковье, в последнее время широко распространился и акклиматизировался так называемый ротан (головешка). При этом почти везде, где появляется ротан, исчезает исконный обитатель озер и прудов – карась. Можно ли сказать, что ротан вытесняет карася в результате конкуренции? Если «да» – то за какой ресурс они конкурируют? Если «нет» – то как называются взаимоотношения между этими двумя популяциями, в результате которых одна исчезает? (Проанализируйте толерантность обоих видов, их экологические ниши, характер питания.) 87. Прочтите внимательно предлагаемый список животных. Они объединены здесь по одному определенному общему способу питания. По какому? Определите и вычеркните из списка тех животных, которые здесь лишние. Дельфин, божья коровка, сокол, акула, ласточка, сова, осьминог, дрозд, тигр, щука, кит, жужелица, лягушка, белка, лиса, дятел, судак, стрекоза, летучая мышь, кашалот, клест, улитка, орлан, ротан, жук-плавунец, карп, ящерица, саранча, жаба, дафния, гадюка, актиния, крокодил, паук, пчела, дождевой червь, тюлень, морж, черепаха. 31 88. Подумайте и напишите, какие свойства сорняков дают им возможность не только успешно конкурировать с культурными растениями, значительно снижая урожай, но и столь же успешно выдерживать борьбу с ними человека? Можно ли сказать, что эти свойства выработались у сорняков в процессе эволюции в результате конкуренции? 89. Как можно показать и доказать, что растения действительно конкурируют между собой за влагу и питательные вещества почвы? Предложите один-два способа доказательства и объясните смысл эксперимента. 90. Соедините организмы, которые образуют между собой устойчивый симбиоз прямой линией, а те, которые находятся в отношениях протокооперации (сотрудничества) – пунктиром. Рак-отшельник Актиния Цветки клевера Шмели-опылители Термиты Жгутиковые (простейшие) Грибы Водоросли Жвачные животные Кишечные бактерии Деревья Грибы Бобовые растения Бактерии-азотофиксаторы В чем различие этих двух типов взаимоотношений? 91. Подберите правильные пары: какой тип взаимоотношений характерен для организмов, указанных в правой колонке таблицы. Ответ должен состоять из цифры и буквы (например, 1-Е). Тип взаимоотношений 1. Хищничество 2. Симбиоз 3. Аменсализм 4. Конкуренция внутривидовая 5. Конкуренция межвидовая 6. Паразитизм 7. Протокооперация 8. Мутуализм 9. Комменсализм 10. Нейтрализм Примеры растений и животных А. Густой подрост ельника Б. Волк и олень, сова и мышь В. Травы под елью Г. Лишайники Д. Аскарида и человек Е. Росянка и муха Ж. Прусак и черный таракан 3. Повилика и крапива И. Акула и рыба-прилипала К. Пчелы и луговые цветы Л. Синица и лягушка 32 92. Укажите (галочкой или знаком +) в соответствующей графе таблицы, за какие природные ресурсы конкурируют между собой растения, а за какие – животные. (Если конкуренции за данный ресурс нет – отмечать не надо.) Природные ресурсы среды Территория Растительная пища Минеральные вещества Животная пища Органические остатки Солнечный свет Тепло Вода Кислород Углекислый газ Гумус, почвы Растения Животные 93. В пределах одной зоологической группы (например, класса птиц) можно наблюдать почти все разнообразие типов питания. Внимательно просмотрите таблицу и составьте правильные пары – кто чем кормится (укажите цифру и букву, например 1-Л). Птицы 1. Вороны, грачи, сороки 2. Клесты, щеглы, зяблики 3. Дрозды, скворцы, попугаи 4. Колибри 5. Дятлы, ласточки, стрижи 6. Кулики, гаги, турпаны 7. Бакланы, крачки 8. Птица-секретарь 9. Цапли, аисты 10. Совы, канюки, луни 11. Грифы, поморники Пищевой рацион А. Рыба Б. Моллюски В. Нектар цветков Г. Плоды Д. Зерна, семена Е. Насекомые Ж. Пресмыкающиеся З. Мелкие млекопитающие И. Падаль К. Земноводные Л. Все съедобное Объясните, почему вы вычеркнули именно этих животных? 33 94. Здесь перечислены некоторые известные вам растения и животные. Выпишите их названия в две колонки в соответствии с экологической ролью этих организмов в природе. Роль в природе Растения Животные Хищники Комменсалы Паразиты Пантера, аскарида, акула, рыба-прилипала, удав, клоп постельный, клещ, повилика, божья коровка, паук, свиной цепень, стрекоза, росянка, орхидея, баклан, актиния, омела, гиена, лишайник-эпифит. 95. Экологическая ниша животного включает в себя не только его местообитание (жилище), но и местообитания потребляемых пищевых ресурсов. Так, птицы, гнездящиеся на деревьях, нередко кормятся на земле, и наоборот. Конкурентные отношения видов (за жилье или пищу) приводят к пространственному разделению экологических ниш. В рамочки на рисунке вписаны названия животных в соответствии с ярусами их обитания (кто где живет). Укажите, кто чем питается (или где кормится) сплошной линией и кто с кем конкурирует – пунктиром. Попробуйте разными цветами обозначить пространственные ниши конкурирующих видов. 34 96. Взаимовыгодные отношения между особями разных видов, без которых существование особей становится невозможным, называют: 1) мутуализмом; 2) комменсализмом; 3) аменсализмом; 4) нейтрализмом. 97. Одной из форм комменсализма, при которой особи одного вида используют тела (или убежища) особей другого вида в качестве жилища, называют: 1) нахлебничеством; 2) квартирантством; 3) симбиозом; 4) паразитизмом. 98. Примером биотических отношений, при которых особи одного вида потребляют остатки пищи особей другого вида, является связь между: 1) акулой и рыбой-прилипалой; 2) собакой и лопухом; 3) рыбой горчаком и двустворчатыми моллюсками; 4) пчелами и луговыми растениями. 99. Биотические отношения, при которых одни организмы живут за счет особей другого вида, называют: 1) паразитизмом; 2) мутуализмом; 3) симбиозом; 4) хищничеством. 100. Постоянное или временное сожительство особей разных видов, при котором один из партнеров питается остатками пищи или продуктами выделения другого, не причиняя ему вреда, называют: 1) нейтрализмом; 2) мутуализмом; 3) комменсализмом; 4) аменсализмом. 101. Форму связей между видами, при которой организм-потребитель использует живого хозяина не только в качестве источника пищи, но и как место постоянного или временного обитания, называют: 1) нейтрализмом; 35 2) мутуализмом; 3) паразитизмом; 4) аменсализмом. 102. Биотические отношения, при которых одни организмы питаются другими, настигая и затем убивая их, называют: 1) мутуализмом; 2) нахлебничеством; 3) хищничеством; 4) паразитизмом. 103. Примером биотических отношений, при которых одни организмы питаются другими, настигая и затем убивая их, может служить связь: 1) между аскаридой и человеком; 2) слепнем и лошадью; 3) совой и мышью; 4) картофелем и фитофторой. 104. Форма взаимоотношений, при которой оба партнера или один из них извлекают пользу от другого: 1) симбиоз; 2) биоценоз; 3) комменсализм; 4) коадаптация; 5) поляризация. 105. В чем заключается закон толерантности (Шелфорда): 1) организмы могут иметь широкий диапазон толерантности в отношении одного экологического фактора и узкий в отношении другого; 2) существование вида определяется лимитирующими факторами, находящимися не только в минимуме, но и в максимуме; 3) существование и выносливость организмов определяется самым слабым звеном в цепи их экологических потребностей. Согласно этому закону величина урожая определяется количеством в почве того из элементов питания, потребность в котором удовлетворяется меньше всего; 4) общее влияние лимитирующих факторов может превысить суммарный дополнительный эффект других факторов; 5) в организмах вещество, имеющее более высокую концентрацию, может частично заменить вещество, находящееся в дефиците. 36 2. ПОПУЛЯЦИИ И СООБЩЕСТВА По морфологическим («морфос» – форма) и другим критериям (экологогеографическим, генетическим, критерию дивергенции) мы отделяем одно видовое сообщество или вид от другого. Место обитания вида называют ареалом обитания. Если внутри ареала возникают непреодолимые преграды, например реки, горы, болотистые участки, дорога, сообщество делится на популяции. Хотя животные остаются похожими, они не могут свободно обмениваться генами. Популяция – это совокупность особей одного вида, способных свободно скрещиваться, имеющих общий генотип, населяющих одну территорию, более или менее изолированная от аналогичных совокупностей пространством или временем. Выделяют статические и динамические показатели популяции. Статические показатели характеризуют состояние популяции на данный момент времени. К ним относятся: численность, плотность, показатели структуры. Численность – это поголовье животных или количество растений в пределах некоторой пространственной единицы – ареала, бассейна, района. Плотность – это число особей, приходящихся на единицу площади. К показателям структуры относятся: - половой – это соотношение полов в популяции; - возрастной – это соотношение возрастов в популяции; - размерный – соотношение размеров. Важнейшим условием существования популяции или ее экотипа является их толерантность к факторам среды. Толерантность разных особей к разным частям спектра разная, поэтому толерантность популяции значительно шире, чем у отдельных особей. Динамические показатели характеризуют процессы, протекающие в популяции за какой-то промежуток времени. К ним относятся рождаемость, смертность, скорость роста популяции. Рождаемость – это число особей, рождающихся в популяции за промежуток времени. При рассмотрении экосистем пользуются показателем «продукция» – это сумма прироста массы всех особей из множества популяций биогенного сообщества за промежуток времени. Смертность – это число особей, погибших в популяции за промежуток времени. Но убыль или прибыль организмов в популяции зависит не только от рождаемости и смертности, но и от скорости их иммиграции (прибывший) и эмиграции (убывший) в популяции в единицу времени. 37 За бесконечно малый промежуток времени мы получим мгновенную удельную рождаемость. Эта величина зависит от интенсивности размножения особей: для бактерий – час, для фитопланктона – сутки, для насекомых – недели и так далее. Смертность – величина, обратная рождаемости, и определяется аналогичным образом. Продолжительность жизни вида зависит от условий жизни. Различают физиологическую и максимальную продолжительность жизни. Физиологическая продолжительность жизни – это продолжительность жизни, которая определяется только физиологическими особенностями организма. Она возможна лишь теоретически, если допустить, что в период всей жизни организма на него не оказывают влияние лимитирующие факторы. Максимальная продолжительность жизни – это продолжительность жизни, до которой может дожить лишь малая доля особей в реальных условиях среды. Обычно, чем крупнее животное, тем больше его продолжительность жизни, хотя бывают и исключения (например, летучие мыши могут дожить до 30 лет, а это больше, чем продолжительность жизни медведя). Смертность и рождаемость у организмов существенно изменяется с возрастом. Только увязав смертность и рождаемость с возрастной структурой популяции, удается определить структуру продолжительности жизни. Это можно определить с помощью таблиц выживания. Таблицы выживания, или еще их называют «демографическими таблицами», содержат сведения о характере распределения смертности по возрастам. Демография изучает размещение, численность, состав и динамику народонаселения, а эти таблицы она использует для определения ожидаемой продолжительности жизни человека. Таблицы выживания бывают динамические и статические. Динамические таблицы строятся по данным прямых наблюдений за жизнью когорты, то есть большой группы особей, рожденных в популяции за короткий промежуток времени относительно общей продолжительности жизни изучаемых организмов, и регистрации возраста наступления смерти всех членов данной когорты. Такие таблицы требуют длительного наблюдения, измеряемого (для разных животных) месяцами или годами. Но практически невозможно такую таблицу сделать для долго живущих животных или для человека – для этого может потребоваться более 100 лет. Поэтому используют другие таблицы – статические. Статические таблицы выживания составляются по данным наблюдений за относительно короткий промежуток времени за смертностью в отдельных возрастных группах. Зная численность этих групп (сосуществующих когорт), можно рассчитать смертность, специфическую для каждого возраста. Такие 38 таблицы представляют собой как бы временной срез через популяцию. Если в популяции не происходит существенных изменений в смертности и рождаемости, то статические и динамические таблицы совпадают. Данные таблиц выживания позволяют построить кривые выживания, или кривые (второе название) дожития, так как отражается зависимость количества доживших до определенного возраста особей от продолжительности этого интервала с самого момента от рождения организмов. Выделяют три типа основных кривых выживания (рисунок 2.1), к которым в той или иной мере приближаются все известные кривые. Кривая I типа, когда на протяжении всей жизни смертность ничтожно мала, резко возрастая в конце ее, характерна для насекомых, которые обычно гибнут после кладки яиц (ее и называют «кривой дрозофиллы»), к ней приближаются кривые выживания человека в развитых странах, а также некоторых крупных млекопитающих. Кривая III типа – это случаи массовой гибели особей в начальный период жизни. Гидробионты и некоторые другие организмы, не заботящиеся о потомстве, выживают за счет огромного числа личинок, икринок, семян и тому подобное. Моллюски, прежде чем закрепиться на дне, проходят личиночную стадию в планктоне, где личинки гибнут в огромных количествах, поэтому кривую III называют еще «кривой устрицы». Кривая II типа – «кривая гидры» – характерна для видов, у которых смертность остается примерно постоянной в течение всей жизни. Такое распределение смертности не столь уж редкое явление среди организмов. Встречаются они среди рыб, пресмыкающихся, птиц, многолетних травянистых растений. Рисунок 2.1. Различные типы кривых выживания 39 Реальные кривые выживания часто представляют собой некоторую комбинацию указанных выше «основных типов». Например, у крупных млекопитающих, да и у людей, живущих в отсталых странах, кривая I вначале круто падает за счет повышенной смертности сразу после рождения. Динамика роста численности популяции. Еще в XVII в. было установлено, что численность популяций растет по закону геометрической прогрессии, а уже в конце XVIII в. Томас Мальтус (1766-1834) выдвинул свою известную теорию о росте народонаселения в геометрической прогрессии. Эта закономерность роста выражается кривой, изображенной на рисунке 2.2. На современном математическом языке эта кривая отражает экспоненциальный рост численности организмов и описывается уравнением: Nt = Noert, где Nt – численность популяции в момент времени t; N0 – численность популяции в начальный момент времени t0; е – основание натурального логарифма (2,7182); r – показатель, характеризующий темп размножения особей в данной популяции. Рисунок 2.2. Экспоненциальный рост гипотетической популяции одноклеточного организма, делящегося каждые 4 часа: а – арифметическая шкала; б – логарифмическая шкала Экспоненциальный рост возможен только тогда, когда r имеет постоянное численное значение, так как скорость роста популяции пропорциональна самой численности (рисунок 2.2 а). Если численность отложить в логарифмическом масштабе, то кривая приобретает вид прямой линии (рисунок 2.2 б). 40 Таким образом, экспоненциальный рост численности популяции – это рост численности ее особей в неизменяющихся условиях. Условия, сохраняющиеся длительное время постоянными, невозможны в природе. Если бы это было не так, то, например, обычные бактерии могли бы дать такую массу органического вещества, которая могла покрыть весь земной шар слоем толщиной в 2 метра за 2 часа. Однако такого в природе не происходит, так как существует множество ограничивающих факторов. Тем не менее есть примеры, когда при замедлении роста, то есть при снижении рождаемости, экспоненциальный рост сохраняется, может он возникать и на коротких отрезках жизни популяций. Чтобы иметь полную картину динамики численности популяции, а также рассчитать скорость ее роста, необходимо знать величину так называемой чистой скорости воспроизводства (Ro), которая показывает, во сколько раз увеличивается численность популяции за одно поколение, за время его жизни Т. R0 = Nт /N0 , где NT – численность нового поколения; No – численность особей предшествующего поколения; RO – чистая скорость воспроизводства, показывающая также, сколько вновь родившихся особей приходится на одну особь поколения родителей. Если R0 = 1, то популяция стационарная, численность ее сохраняется постоянной. Скорость роста популяции обратно пропорциональна длительности жизни поколения: r = InR0 /Т, отсюда ясно, что чем раньше происходит размножение организмов, тем больше скорость роста популяции. Это в равной степени относится и к популяции человека, отсюда – важность значения этой закономерности в демографической политике любого государства. Воздействие экологических факторов на скорость роста популяции может довести численность популяции до стабильной (r = 0) либо ее уменьшить, то есть экспоненциальный рост замедляется или останавливается полностью и J-образная кривая экспоненциального роста как бы останавливается и превращается в так называемую S-образную кривую. В природе так и происходит: экспоненциальный рост наблюдается какое-то достаточно короткое время, после чего ограничивающие факторы его стабилизируют, и дальнейшее развитие популяции идет по логистической модели, что и описывается S-образной, или логистической кривой роста популяции (рисунок 2.3). 41 Рисунок 2.3. Логистическая модель роста популяции В основе логистической модели лежит простое допущение, что скорость роста популяции (rа) линейно снижается по мере роста численности вплоть до нуля при некой численности К. Итак, при начальной численности No (близкой к нулю) скорость роста имеет максимальное значение rmax, а при N = К, r = 0. Величину К называют еще емкостью среды в отношении особей данной популяции. Здесь речь идет о биологической емкости среды – степени способности природного или природно-антропогенного окружения обеспечивать нормальную жизнедеятельность (дыхание, питание, размножение, отдых и т.п.) определенному числу организмов и их сообществ без заметного нарушения самого окружения (Реймерс, 1990). Экологические стратегии выживания. Экологическая стратегия выживания – стремление организмов к выживанию. Экологических стратегий выживания множество. Все многообразие экологических стратегий заключено между двумя типами эволюционного отбора, которые обозначаются константами логистического уравнения: r-стратегия и К-стратегия. Тип r-стратегия, или r-отбор, определяется отбором, направленным прежде всего на повышение скорости роста популяции и, следовательно, таких качеств, как высокая плодовитость, ранняя половозрелость, короткий жизненный цикл, способность быстро распространяться на новые местообитания и пережить неблагоприятное время в покоящейся стадии. К-стратегия (или К-отбор) направлена на повышение выживаемости в условиях уже стабилизировавшейся численности. Это отбор на конкурентоспособность, повышение защищенности от хищников и паразитов, повышение вероятности выживаемости каждого потомка, на развитие более совершенных внутривидовых механизмов численности (Гиляров, 1990). 42 Очевидно, что каждый организм испытывает на себе комбинацию r- и К-отбора, но r-отбор преобладает на ранней стадии развития популяции, а К-отбор уже характерен для стабилизированных систем. Но все-таки оставляемые отбором особи должны обладать достаточно высокой плодовитостью и достаточно развитой способностью выжить при наличии конкуренции и «пресса» хищников. Конкуренция r- и К-отбора позволяет выделять разные типы стратегий и ранжировать виды по величинам r и К в любой группе организмов. Регуляция плотности популяции. Логистическая модель роста популяции предполагает наличие некой равновесной (асимптотической) численности и плотности. В этом случае рождаемость и смертность должны быть равны, если же b не равно d, то должны действовать факторы, изменяющие либо рождаемость, либо смертность. Факторы, регулирующие плотность популяции, делятся на зависимые и не зависимые от плотности. Зависимые изменяются с изменением плотности, а независимые остаются постоянными при ее изменении. Практически, первые – это биотические, а вторые – абиотические факторы. Влияние не зависимых от плотности факторов хорошо прослеживается на сезонных колебаниях численности планктонных водорослей. Например, в системе Манычских водохранилищ диатомовые водоросли дают два «пика» численности – весной (конец апреля) и осенью (конец сентября), а в остальное время действуют (точнее, преобладают) зависимые от плотности факторы – конкурентная борьба на выживание с бурно развивающимися летом зелеными и сине-зелеными водорослями. Непосредственно от плотности может зависеть и смертность в популяции. Такое явление происходит с семенами растений, когда зависимая от плотности (то есть регулирующая) смертность происходит на стадии проростков. Смертность, зависимая от плотности, может регулировать численность и высокоразвитых организмов: довольно часто гибнут птенцы птиц, если их слишком много, а ресурсов не хватает. Помимо выше описанной регуляции существует еще саморегуляция, при которой на численности популяции сказывается изменение качества особей. Различают саморегуляцию фенотипическую и генотипическую. Фенотипы – совокупность всех признаков и свойств организма, сформировавшихся в процессе онтогенеза на основе данного генотипа. Дело в том, что при большой скученности (плотности) образуются разные фенотипы за счет того, что в организмах происходят физиологические изменения в результате так называемой стресс-реакции (дистресс), вызываемой неестественно большим скоплением особей. Например, у самок грызунов происходит воспаление над- 43 почечников, что ведет к сокращению рождаемости. Кроме того, нехватка пищи заставляет особей эмигрировать на новые участки, что приводит к большой их гибели в пути и на новых участках, в новых условиях, то есть повышается смертность и сокращается численность. Генотипические причины саморегуляции плотности популяций связаны с наличием в ней, по крайней мере, двух разных генотипов, возникших в результате рекомбинации генов. При этом возникают особи, способные размножаться с более раннего возраста и более часто, и особи с поздней половозрелостью и значительно меньшей плодовитостью. Первый генотип менее устойчив к стрессу при высокой плотности и доминирует в период подъема пика численности, а второй – более устойчив к высокой скученности и доминирует в период депрессии. Примером, подтверждающим воздействие генотипических изменений, являются известные с незапамятных времен насекомые – саранча. У саранчевых имеются две разнокачественные группы – одиночная и стадная формы, которые морфологически существенно отличаются. В благоприятные по влажности года преобладают особи одиночной формы и популяция находится в равновесии. В результате же нескольких подряд засушливых лет создаются условия для развития особей стадной фазы. У стадной формы вылупившиеся из яиц молодые особи (нимфы) быстро двигаются, лучше обеспечены водой и запасами питательных веществ, и хотя у них плодовитость меньше, за счет лучшей выживаемости, более быстрого развития и ярко выраженной способности собираться в группы, процесс размножения идет очень быстро и с нарастающей скоростью. Образовавшиеся огромные стаи переносятся ветром на огромные расстояния. Так, мигрирующие очень быстро стаи красной саранчи в Центральной Африке могут занимать площадь, в 1500 раз превышающую области обитания одиночной фазы. Если во время миграции будет найдено место, благоприятное по условиям для размножения, размер стаи может увеличиться до невероятных значений. Так, стая красной саранчи, совершившая налет в Сомали в 1957 г., состояла из 1,6*1010 особей, и масса ее достигала 50 тысяч тонн. Если учесть, что за день одна саранча съедает столько, сколько весит сама, то нетрудно представить колоссальные масштабы бедствия. Именно такие нашествия насекомых рассматривались как одно из стихийных бедствий на Международном экологическом конгрессе в Иокогаме (1994). Циклические колебания можно также объяснить саморегуляцией. Климатические ритмы и связанные с ними изменения в пищевых ресурсах заставляют популяцию вырабатывать какие-то механизмы внутренней регуляции. 44 Так, у мышевидных грызунов Евразии и Северной Америки один период колебаний, состоящий из стадии подъема численности, пика, спада и депрессии, длится три-четыре года, иногда пять-шесть лет, а у зайцев – около десяти лет. Одной из известных гипотез такой цикличности является так называемая трофическая (пищевая), утверждающая, что эти циклы зависят не столько от количества пищи, сколько от ее качества. Таким образом, саморегуляция обеспечивается механизмами торможения роста численности. Таких гипотетических механизмов три: 1) при возрастании плотности и повышенной частоте контактов между особями возникает стрессовое состояние, уменьшающее рождаемость и повышающее смертность; 2) при возрастании плотности усиливается миграция в новые местообитания, краевые зоны, где условия менее благоприятны, и повышается смертность; 3) при возрастании плотности происходят изменения генетического состава популяции – замена быстро размножающихся на медленно размножающихся особей. Это свидетельствует о важнейшей роли популяции как в генетико-эволюционном смысле, так и экологическом как элементарной единицы эволюционного процесса и об исключительной важности событий, протекающих на этом уровне биологической организации, для понимания как существующих опасностей, так и «возможностей управления процессами, определяющими само существование видов в биосфере». Когда речь идет об экосистемах (в следующей главе мы более подробно рассмотрим понятие экосистемы), под биотическим сообществом понимается биоценоз, поскольку сообщество представляет собой население биотопа – места жизни биоценоза. Биоценоз – это надорганизменная система, состоящая из трех основных компонентов: растительности, животных и микроорганизмов. В такой системе отдельные виды, популяции и группы видов могут заменяться другими без ущерба для содружества. Стабильность сообщества определяется количественной регуляцией численности одних видов другими. Размеры биоценоза зависят от внешних причин, то есть от величины территории с однородными абиотическими свойствами (биотопа). Для существования сообщества важна не только величина численности организмов, но еще важнее видовое разнообразие, которое является основой биологического разнообразия в живой природе. Видовое разнообразие – это число видов в данном сообществе или регионе, оно является важнейшей характеристикой устойчивости экосистемы. 45 Тесты и задания по теме «Популяции и сообщества» Выберите правильный ответ: 1) 2) 3) 4) Совокупность особей одного вида на определенной территории называют: экосистемой; популяцией; ареалом; биоценозом. 1) 2) 3) 4) Совокупность особей одного вида является популяцией, если: они потребляют одинаковую пищу; у них преобладают особи женского пола; их численность несущественно изменяется во времени; они совместно населяют общую территорию. 1. 2. 3. Совокупность особей одного вида, которые в течение достаточно длительного времени населяют определенное пространство и свободно скрещиваются между собой, называют: 1) поколением; 2) ареалом; 3) симбиозом; 4) популяцией. 4. Среднее расстояние между местом рождения и местом размножения большинства членов популяции характеризует: 1) скорость расселения вида; 2) плотность популяции; 3) взаимоотношения особей; 4) биотический потенциал. 5. 1) 2) 3) 4) Совокупность особей считают популяцией, если: у них наблюдается определенное внешнее сходство и они населяют общую территорию; они принадлежат к одному виду; они занимают общую территорию и свободно скрещиваются между собой, принося плодовитое потомство; они населяют общую территорию и между ними наблюдается пищевая конкуренция. 46 1) 2) 3) 4) Распространение организмов за пределы видового ареала называют: рассеиванием; распределением; расселением; перемещением. 1) 2) 3) 4) Общую территорию, которую занимает вид, называют: экологической нишей; биотопом; ареалом; кормовой территорией. 1) 2) 3) 4) Описание полового и возрастного состава популяции называют: индексом численности; потенциалом; пирамидой численности; демографией. 6. 7. 8. 9. Для соотношения процессов рождаемости, смертности, плодовитости и роста численности особей в популяции используется такая характеристика, как: 1) плотность популяции; 2) биотический потенциал; 3) экологическая стратегия; 4) распределение особей в пространстве. 10. Процессы снижения численности в отдельных популяциях характеризуют показателем, который называют: 1) рождаемостью; 2) плотностью; 3) смертностью; 4) изменчивостью. 11. Характеристику процессов изменений основных биологических показателей популяции во времени называют: 1) гомеостазом популяции; 2) запасом популяции; 3) плотностью популяции; 4) динамикой популяции. 47 12. Пределы ресурсов местообитания конкретной популяции, за счет которых она существует (пища, убежища, подходящие места для размножения), называют: 1) емкостью среды; 2) экологической нишей; 3) биотическими связями; 4) регуляцией численности. 13. 1) 2) 3) 4) Неограниченный рост численности популяции сдерживается: действием факторов внешней среды; количественным соотношением мужских и женских особей; спецификой физиологии женских особей; связями между особями разных поколений. 14. Естественный отбор у животных, выкармливающих и оберегающих свое потомство, направлен на поддержание: 1) максимального для данного вида числа потомков; 2) оптимального в данных условиях числа потомков; 3) равного числа мужских и женских особей репродуктивного возраста; 4) пропорционального распределения особей по разным возрастам. 15. 1) 2) 3) 4) 16. 1) 2) 3) 4) 17. Биоценозом называют: совокупность организмов и среды обитания, связанных круговоротом веществ; группу совместно живущих организмов одного вида; совокупность совместно живущих организмов, принадлежащих к разным видам; комплекс ландшафта и почвенно-климатических условий данного местообитания. Участок абиотической среды, которую занимает биоценоз, называют: экотопом; ареалом; экосистемой; биотопом. Экологической нишей вида называют: 1) часть биотопа, используемую для добычи пищи; 48 2) совокупность условий местообитания; 3) положение вида в составе биоценоза; 4) закономерное распределение особей вида. 3) 4) Биоценозом называют: комплекс ландшафта и почвенно-климатических условий данного местообитания; совокупность совместно обитающих и взаимосвязанных организмов, принадлежащих к разным видам; совокупность организмов и среды обитания; группу совместно живущих организмов одного вида. 1) 2) 3) 4) Под видовой структурой биоценоза понимают: распределение особей разных видов по ярусам; разнообразие видов, соотношение их численности; взаимосвязи между особями разных видов; соотношение численности особей разных возрастных групп. 18. 1) 2) 19. 20. 1) 2) 3) 4) Биоценозом называют: комплекс организмов и среды обитания, объединенных круговоротом веществ и потоком энергии; совокупность организмов и природно-ландшафтного комплекса; природную систему, которая поддерживается за счет связей между особями разных видов; совокупность особей одного вида, совместно населяющих территорию, свободно скрещивающихся и приносящих плодовитое потомство. 1) 2) 3) 4) Доминантами сообщества называют виды: сильно влияющие на среду обитания; преобладающие по численности; характерные только для данного биоценоза; сохраняющиеся при смене биоценозов. 1) 2) 3) 4) Наиболее уязвимой частью биоценоза являются: многочисленные виды; доминирующие виды; малочисленные виды; средообразующие виды. 21. 22. 49 23. Какое или какие суждения правильны: 1) популяция, состоящая из неодинаковых особей, более устойчива; 2) каждая популяция имеет четко очерченные границы; 3) предел плотности популяции определяется количеством самого дефицитного ресурса. Ответьте на вопросы: 24. В чем состоит существенное отличие популяций от других совокупностей особей, таких как семья, вид, колония и тому подобное? Можно ли считать популяцией: 1. стаю грачей – 2. стадо антилоп – 3. карасей, населяющих небольшой пруд, – 4. высаженный на фермерском поле картофель – 5. всех птиц, населяющих городской парк, – 6. население большого города – 7. птичий базар – 8. обитателей муравейника – 25. Приведите примеры видов растений и животных, состояние популяций которых представляет для человека особый интерес. Укажите, в чем состоит интерес человека в отношении этих видов. Вид В чем интерес человека 26. Назовите свойства, характерные только для отдельного организма и для популяции в целом. Организм Популяция Перечислите свойства, общие для организма и популяции. 50 27. Перечислите факторы, которые могут оказывать влияние на рождаемость и смертность в популяциях рыб. Заполните таблицу, указывая в графах (+) причины, ускоряющие, а в графах (-) замедляющие соответствующие процессы. Процесс Факторы (причины) его изменения Рождаемость (+) Рождаемость (-) Смертность (+) Смертность (-) 28. Во всех организмах заложена потенция размножения, выражающаяся геометрической прогрессией, графическим изображением которой является экспонента. Неограниченный экспоненциальный рост популяции подобен взрыву, он приводит к истощению и полному разрушению ресурсов среды. В основе существования любой популяции, подчеркивает Р. Уиттекер, лежит конфликт между свойственной организму тенденцией увеличивать свою численность и разнообразными ограничениями, которые препятствуют такому увеличению. Опишите основные типы динамики популяций (по N.D. Levine), представленные ниже. 51 29. В 1884 г. на выставке хлопка в Нью-Орлеане из Венесуэлы были представлены эффектные растения с цветками, похожими на орхидеи, – водяные гиацинты. Очарованные прелестными цветами, посетители выставки приобретали рассаду и затем высаживали ее в своих прудах и реках. Гиацинты быстро распространились по рекам и каналам всей округи, разрастаясь настолько, что иногда полностью останавливали навигацию. Сейчас они стали серьезной опасностью для водных путей в Конго, найдя в этой стране прекрасные условия для размножения. Ведь у каждого растения за 50 дней появляется более 1000 потомков, и поэтому любое выкапывание с помощью драг или даже выдергивание с корнями дает лишь временный эффект. Эффективно препятствовать неограниченному росту этих растений могут гиппопотамы, которые охотно употребляют их в пищу. Приведите известные вам примеры акклиматизации или случайного завоза видов, которые вызывали серьезные нарушения в природных комплексах. 30. Акулы появились на планете 400 млн. лет назад, гораздо раньше, чем динозавры. Сейчас существует свыше 350 видов акул от 15 см до 18 м в длину. Они заняли в океанах свою экологическую нишу, подавляющее большинство из них – хищники. Акулы постоянно находятся в движении. Они чутко улавливают запах падали и крови при разведении в морской воде 1:1000000; обладают превосходным слухом, прекрасно видят в темноте; ощущают электрические импульсы от сокращения мышц животных. 52 Акулы обладают высокоэффективной иммунной системой; их раны быстро заживают; они никогда не болеют раком. Для медицинских целей и в пищу ежегодно вылавливается свыше 100 млн. акул. У акул есть только одно «слабое» место: многие виды акул начинают давать потомство только с 12 лет, причем одновременно рождается лишь несколько потомков; вынашивание эмбрионов длится от одного до двух лет. Выскажите свои предположения, что произойдет, если: а) сокращение численности акул будет идти прежними темпами; б) акулы будут полностью уничтожены человеком. 31. Американские ученые Д. Читти и Д. Христиан обнаружили у мышевидных грызунов удивительное явление. При благоприятных условиях их численность быстро возрастает, они заселяют большинство пригодных мест. И вдруг среди мышей начинается падёж. Среди умерших мышей нет больных и истощенных животных. Что за напасть приключилась? Оказалось, что у павших животных увеличены надпочечники; это же явление обнаруживается при стрессах. Выдвинули такое предположение: перенаселенность вызывает стрессовые ситуации, и некоторые организмы начинают гибнуть еще до истощения жизненных ресурсов. Плотность грызунов резко снижается, но сохраняются приличные условия для будущих поколений. О каком явлении идет речь в данном примере? Каковы механизмы этого явления? 32. Сравните летний пищевой рацион самцов и самок лесной куницы. Летний пищевой рацион куницы (в %) Виды пищи Белка Лесные полевки, мыши Землеройки Птицы Жуки, осы, кузнечики, улитки Кедровый орех, ягоды, плоды шиповника Яйца птиц Итого: Мужская особь 39,8 11,8 4,6 31,0 4,6 4,9 3,3 100,0 Женская особь 29,6 21,2 4,3 21,2 6,7 7,6 9,4 100,0 53 При этом самцы, как более крупные, охотятся в основном на крупных птиц (тетеревов, куропаток), тогда как самки питаются в основном мелкими воробьиными птицами, рябчиками. Используя представленную в таблице информацию, сделайте предположение, какая группа – самцов или самок – будет более жизнеспособной. 33. Рассмотрите таблицу, характеризующую экологическую структуру популяций. Приведите примеры животных, имеющих тот или иной образ жизни. Экологическая структура популяций Название экологической Пространственная группы по образу характеристика жизни Основные функции, выполняемые совместно Временные рамки объединения Примеры животных Одиночные животные и семьи Закрепленный участок Активная и пассивная (мечение) защита территории Длительные, на протяжении нескольких поколений Стаи Встречаются на определенном пространстве временно; активно передвигаются Защита от врагов; добыча пищи; миграции Временные Стада Колонии Добыча корма; защита Активно передвигаот врагов; размноже- Длительные или ются в пределах ние; защита молодняпостоянные большой территории ка; миграции Защита от врагов; пе- Постоянные или На ограниченной реживание неблагона период территории приятных условий размножения Каков эволюционный смысл появления различных экологических групп животных? 34. Экологическая энергетика животных является одним из наиболее перспективных разделов экологии. Широко известно, что зимой масса тела птиц больше, чем летом. Ритмы поступления энергии с пищей регулируются уровнем энергозатрат и обеспечивают не только компенсацию расходов, но и создают необходимый стратегический запас энергии на случаи изменений условий существования. Коэффициент усвоения пищи у воробьиных птиц составляет в среднем 0,85. Степень изменения этого коэффициента определяет способность вида к сохранению энергетического баланса в различных условиях среды. 54 Стратегия питания вьюрковых птиц включает способность к выбору кормов определенной калорийности, переход к питанию в сумерках, более полному усвоению органических веществ из пищи за счет снижения скорости пищеварения ночью. Предложите темы для исследований по экологической энергетике птиц; цель и задачи одного из исследований, план работы, оборудование. Дайте объяснение представленных закономерностей с использованием знаний по биологии, химии, физике, географии. 35. Определите, какой тип взаимодействий описывается в приведенных ниже примерах. Условные обозначения: «0» – нет влияния на данный вид; «+» – благоприятное влияние; «-» – неблагоприятное (отрицательное) влияние. 1. Лемминги и песцы – обитатели тундры. 2. Малярийный плазмодий в организме человека. 3. Жгутиковые простейшие в кишечнике термитов. 4. Сороки предупреждают об опасности крупных копытных. 5. Рак-отшельник и актинии. 6. Совместное гнездование крачек и цапель помогает защищаться от хищников. 7. Многие грибы и бактерии синтезируют антибиотики, тормозящие рост других бактерий. 8. Лев и антилопы. 9. Насекомые и насекомоядные растения. 10.Мальки ставриды под колоколом медуз. 11.Грибница и корни деревьев. Различные виды взаимодействий между популяциями видов А и Б № Тип взаимодействий между видами 1 2 3 4 5 6 7 8 Конкуренция Нейтрализм Мутуализм Сотрудничество Комменсализм Аменсализм Хищничество Паразитизм Вид А Вид Б — 0 + + + — + + — 0 + + 0 0 — — 55 Постройте трофические цепи. Попробуйте в жанре научного текста передать сущность информации из приведенного ниже отрывка произведения «Храм природы» Эразма Дарвина (1731-1802), деда Ч. Дарвина. Охотнице-сове, средь ночи темной, Не жаль певца любви и неги томной, А соловей съедает светляка, Не посмотрев на прелесть огонька; Светляк же – ночи светоч оживленный, Всползая вверх, цветок съедает сонный. Наездник окрыленный, чтоб запас Питательный потомству предоставить, Спешит, вонзая жало много раз, Им гусениц побольше пробуравить; Найдя в приемной матери приют, Личинки плоть ее живую жрут. Изобразите трофическую цепь. 36. Выберите правильный ответ: 37. 1) 2) 3) 4) 5) Популяцией называется совокупность особей: разных видов, населяющих общую территорию; одного вида, которые свободно скрещиваются между собой; одного вида, населяющих определенное пространство; одного вида, которые имеют общее происхождение, совместно существуют в определенном местообитании, свободно скрещиваются; одного вида, населяющих определенный континент. 38. Основной причиной уменьшения биологического разнообразия на Земле является: 1) охота; 2) сбор лекарственных трав; 3) изменение местообитаний и деградация природной среды; 4) вселение в биоценозы новых видов, которые вытесняют исходные виды; 5) использование растений и животных в пищу человеком. 56 39. Численность популяции из года в год остается примерно одинаковой, потому что: 1) каждый год погибает примерно одинаковое количество особей; 2) организмы размножаются более интенсивно при меньшей плотности и менее интенсивно – при большей плотности; 3) организмы прекращают размножение, после того как численность популяции превысит средний уровень; 4) смертность и рождаемость примерно одинаковы. 40. Как называется совокупность организмов разных видов и различной сложности организации со всеми факторами среды их обитания? 1) биогеоценоз; 2) симбиоз; 3) митоценоз; 4) антропаль; 5) аридность. 41. Как называется минимальная самовоспроизводящаяся группа особей одного вида, населяющих определенную территорию достаточно долго? 1) популяция; 2) панмиксия; 3) ареал; 4) замор. 42. 1) 2) 3) 4) 5) 43. Определенное число особей на данной площади: обилие; распространение; адаптация; рекультивация; реинтроиндукция. Мгновенную удельную рождаемость определяем по формуле 1) b = ∆Nn/N ∆t; 2) P = ∆ Nn/ ∆t; 3) d = ∆Nm/ N ∆t. 57 44. 1) 2) 3) 4) 5) 45. Какие виды биоценоза наиболее разнообразны: редкие и малочисленные виды; доминирующие виды; массовые виды; сокращающиеся виды; охраняемые виды. Как называется положение, которое вид занимает в составе биоценоза: 1) экологическая ниша; 2) количественные факторы; 3) биообрастание. 46. Тип взаимоотношения популяций, при котором представители одного вида поедают (уничтожают) представителей другого, то есть организмы одной популяции служат пищей для организмов другой. Как называется данный тип взаимоотношений? 1) вытеснение; 2) хищничество; 3) толерантность; 4) идиосинкразия. 47. 1) 2) 3) 4) 5) Экологическая ниша – это: совокупность тел живых организмов, населяющих Землю, вне зависимости от их систематической принадлежности; любое химическое соединение или элемент, возникающие в ходе спонтанно идущих химических реакций и физических процессов и естественно входящие в природный круговорот веществ; совокупность генов одной группы особей, в пределах которой они характеризуются определенной частотой встречаемости; вся совокупность видов живых организмов с проявившимися и потенциальными наследственными задатками; место вида в природе, включающее не только положение вида в пространстве, но и функциональную роль в сообществе и его положение относительно абиотических условий существования. 58 48. Численность роста популяции без учета лимитирующих факторов происходит по следующему закону: 1) R0 = Nт/N0; 2) r = ln R0/T; 3) Nt = N0 ert. 49. Рост популяции соответствует выражению: 1) b = d; 2) b > d; 3) b < d. 59 3. ЭКОСИСТЕМЫ Прежде чем дать понятие экосистемы, обратимся к определению биоценоза и биогеоценоза. Биоценоз – это совокупность совместно обитающих популяций разных видов микроорганизмов, растений и животных. Термин «биоценоз» впервые применил Мебиус (1877 г.), изучая группу организмов устричной банки, то есть с самого начала это сообщество организмов было ограничено неким географическим пространством, в данном случае границами отмели. В дальнейшем это пространство было названо биотопом. Биотоп – это однородный участок суши или воды, заселенный живыми организмами. Компоненты биотопа не просто существуют рядом, а активно взаимодействуют между собой, создавая определенную биологическую систему, которую академик В.Н. Сукачев назвал биогеоценозом. В этой системе совокупность биотических и абиотических компонентов имеет свою, особую специфику взаимодействий и определенный тип обмена веществом и энергией их между собой и другими явлениями природы и представляет собой противоречивое внутреннее диалектическое единство, находящееся в постоянном движении и развитии (Сукачев, 1971 г.). Однако, несколько раньше, в 1935 г., английским ботаником А. Тенсли был введен термин «экосистема». Экосистема – это совокупность совместно обитающих разных видов организмов и условий их существования, находящихся в закономерной взаимосвязи друг с другом, или совокупность комплексов организмов с комплексом физических факторов его окружения, то есть факторов местообитания в широком смысле. Самая большая экосистема – биосфера Земли, далее по уменьшению: суша, океан, тундра, тайга, лес, озеро, пень от дерева, горшок с цветами. Несмотря на то, что, на первый взгляд, понятие «экосистема» и «биогеоценоз» могут показаться идентичными, на самом деле это не так. Экосистема – это единство организмов и среды существования, тогда как биогеоценоз является сочетанием единства организмов и условий существования. В биогеоценоз входят только биологические объекты в пределах фитоценоза, которые возникают и существуют на основе единого биологического круговорота веществ в данной системе. Среда существования организма включает в себя другие организмы, физические факторы, химические факторы, географические процессы и явления, деятельность человека, а также рельеф и климат (по А. Тенсли). Попробуем выделить отличия биогеоценоза и экосистемы: 1) по содержанию – биогеоценоз состоит только из биологических компонентов в пределах фитоценоза, а экосистема образована не только биологическими компонентами; 2) по системообразующим связям – в биогеоценозе существует причинно- 60 следственное взаимодействие таких противоположностей, как организмы и условия их существования. Они взаимопорождают, взаимоизменяют и обусловливают существование друг друга. Экосистема состоит из разнообразных объектов, объединенных корреляционными связями, они не порождают друг друга; 3) биогеоценоз является носителем биологической формы движения материи. Все содержание этой системы возникает и существует только на основе биологического обмена веществ. В экосистеме нет общей причины существования ее компонентов, нет единого процесса, который бы порождал ее компоненты. Схематично можно изобразить следующее: Классификации природных систем биосферы базируются на ландшафтном подходе, так как экосистемы – неотъемлемая часть природных географических ландшафтов, образующих географическую (ландшафтную) оболочку Земли. Биогеоценозы образуют на поверхности Земли так называемую биогеосферу, являющуюся основой биосферы, которую В.И. Вернадский называл «пленкой жизни», а В.Н. Сукачев – «биогеоценотическим покровом». Ландшафт – это природный географический комплекс, в котором все основные компоненты (верхние горизонты литосферы, рельеф, климат, воды, почвы, биота) находятся в сложном взаимодействии, образуя однородную по условиям развития единую систему. Ландшафтный подход в экологии имеет, прежде всего, большое значение для целей природопользования. По происхождению выделяют два основных типа ландшафтов – природный и антропогенный. Природный ландшафт формируется исключительно под влиянием природных факторов и не преобразован хозяйственной деятельностью человека. Изначально выделяли следующие природные ландшафты: - геохимический – обозначает участок, выделенный на основе единства состава и количества химических элементов и соединений; 61 - элементарный ландшафт – обозначает участок, сложенный определенными породами, находящимися на одном элементе рельефа, в равных условиях залегания грунтовых вод, с одинаковым характером растительных ассоциаций и одним типом почв; - охраняемый ландшафт – на котором в установленном порядке регламентированы или запрещены все или отдельные виды хозяйственной деятельности. Антропогенный ландшафт – это бывший природный ландшафт, преобразованный хозяйственной деятельностью настолько, что изменена связь его природных компонентов. Сюда относятся ландшафты: - агрокультурный (сельскохозяйственный) – растительность которого в значительной степени заменена посевами и посадками сельскохозяйственных и садовых культур; - техногенный – структура которого обусловлена техногенной деятельностью человека, связанной с использованием мощных технических средств (нарушение земель, загрязнение промышленными выбросами). Сюда же входит ландшафт индустриальный, образующийся в результате воздействия на среду крупных промышленных комплексов; - городской (урбанистический) – с постройками, улицами и парками. Биом характеризуется определенным типом структуры сообщества, выражающим комплекс адаптации к условиям среды. Основные типы наземных и водных биомов представлены в виде таблицы (таблица 3.1). Таблица 3.1 Классификация экосистем на ландшафтной основе Экосистемы Наземные - тундра; - хвойный лес (тайга); - лиственный лес; - влажные тропические леса; - степь; - пустыня; - саванна Водные пресноводные - лентические (лат. lentes – спокойный; озера, пруды и т.д.); - лотические (лат. lotus – омывающий; реки, ручьи, родники); - заболоченные угодья (болота, болотистые леса) морские - открытый океан (пелагическая); - воды континентального шельфа (прибрежные воды); - глубоководные рифовые зоны; - районы апвеллинга (плодородные районы с продуктивным рыболовством); - эстуарии (прибрежные бухты, проливы, устья рек, соленые марши и т.д.) 62 Наземные экосистемы Тундра – это биом, расположенный в арктическом поясе Земли (это север Евразии и Северной Америки), сложился в условиях холодного климата. Он характеризуется наличием многолетней мерзлоты, безлесьем, мощным развитием мохового и лишайникового покровов и переувлажнением. Среднее количество осадков не превышает 250 мм в год. Растения низкорослые, в основном многолетние (лишайники, мхи, травы, кустарники и кустарнички), прирост растений медленный. Фауна небогата, число оседлых видов невелико. Из млекопитающих наиболее важны северный олень, песец, грызуны (в первую очередь лемминги), волк, заяц-беляк. Среди птиц преобладают водоплавающие. Обильны насекомые, особенно кровососущие (гнус). Пищевые цепи сравнительно коротки, поэтому изменение одного из трофических уровней сильно отражается на других, вызывая резкие колебания численности. Считается, что тундровые экосистемы уязвимы и хрупки, особенно под антропогенным воздействием. Хвойный лес (тайга) сложился в условиях относительно короткого безморозного периода (около четырех месяцев), холодных зим с устойчивым снежным покровом и количеством осадков, превышающим испарение (это до 750 мм в год). На Земле около 10% суши занято тайгой. По сравнению с тропическими лесами, тайга бедна видами и жизненными формами. Древесный ярус составляют, преимущественно, хвойные породы деревьев, однако в местах пожаров и вырубок растут производные, лиственные леса (в основном березовые и осиновые). Развитие кустарникового и травяного яруса зависит от освещенности под пологом леса (в еловых и пихтовых лесах подлесок редок, а в сосновых и лиственничных – хорошо выражен). Здесь обитают характерные для всей лесной зоны млекопитающие: лось, медведь, рысь, соболь, куница, белка, барсук, бурундук и другие. Типичные птицы: глухарь, рябчик, кедровка, клесты, дятлы, совы и прочие. Множество насекомых связано с хвойными деревьями: сосновый шелкопряд, жуки-усачи, короеды, таежные виды муравьев и другие. Обилен гнус. В тайге сосредоточены значительные ресурсы древесины, пищевого и лекарственного сырья, ведется интенсивный охотничий промысел. Лиственный лес – биом, занимающий южную часть лесной географической зоны умеренного пояса. Отличается от тайги большим числом обитающих здесь видов животных и растений. Главные доминирующие породы деревьев – лиственные. Ярусность хорошо выражена, при этом ярусы зачастую делятся на подъярусы. Из животных, помимо встречающихся в тайге, характерны различные виды оленей, косуля и кабан. Увеличивается количество и видовое разнообразие птиц и насекомых. Лиственные леса также являются объектом интенсивной хозяйственной деятельности человека. 63 Влажные тропические леса распространены в экваториальном, тропическом и субтропическом поясах Земли – в Южной Америке, Африке, ЮгоВосточной Азии, Новой Гвинее и Океании. Они занимают площадь примерно 30 млн. кв. км, развиваются в условиях избытка влаги и тепла. Осадков здесь выпадает более 2400 мм в год. Распространены древесные виды растений, которые преобладают над травянистыми. Деревья цветут, плодоносят и сменяют листья на протяжении всего года. Ярусы древостоя практически не выражены, кустарники чаще всего отсутствуют, травяной покров беден. Флора и фауна чрезвычайно богаты. Здесь произрастает около 80% всех видов растений. Разнообразное животное население сосредоточено, главным образом, в кронах деревьев. Из млекопитающих характерны обезьяны (в том числе человекообразные: шимпанзе, гориллы, орангутанги, гиббоны) и крупные хищники: леопард, тигр, ягуар. Из птиц – попугаи, колибри, туканы и так далее. Много земноводных и пресмыкающихся. Чрезвычайно разнообразны беспозвоночные, в первую очередь насекомые. Биоценозы тропических лесов наиболее продуктивны на нашей планете. Занимая около 6% земной суши, они дают более 28% общей продукции органического вещества. Из-за интенсивного промывания и обилия беспозвоночных и грибов, разрушающих подстилку, почвы тропических лесов бедные – гумуса в них значительно меньше, чем в лесах умеренной зоны. Влажный тропический лес играет исключительную роль в нормальном функционировании и развитии всей биосферы, поддерживая ее водный и газовый режим, сохраняя разнообразие жизненных форм. В результате деятельности человека площадь тропических лесов постоянно сокращается, что свидетельствует о необходимости значительных усилий по их охране. Степь – это тип биома, который сложился в условиях продолжительного жаркого лета и более-менее холодной зимы при количестве осадков от 200 до 500 мм в год. Степи занимают обширные территории в Евразии, образуют высотный пояс в горах, аналогами их в Северной Америке являются прерии, в Южной Америке – пампасы. Из растений преобладают многолетние морозо- и засухоустойчивые травы (преимущественно злаки). Для почв характерно образование значительного по толщине плодородного слоя. Много стадных копытных и грызунов. Обилие грызунов привлекает хищных птиц и млекопитающих. Степи широко используются человеком для развития земледелия и пастбищного скотоводства, в результате чего сейчас они почти полностью освоены и преобразованы в сельскохозяйственные угодья. В областях с крайне засушливым климатом распространены пустыни – биомы с сильно разреженным и обедненным растительным покровом. Количе- 64 ство осадков здесь не превышает 200 мм в год (при высокой испаряемости). Пустыни занимают примерно треть территории суши на всех материках. Доля покрытой растительностью площади не превышает 10-20%. В наиболее засушливых областях высшие растения отсутствуют на значительных площадях. Растения пустыни приспособлены к длительному существованию при минимальных запасах влаги (например, кактусы, опунции и молочаи, запасающие влагу в теле растения, или саксаул, имеющий очень длинный корень, достигающий водоносных слоев). Исключение составляют арктические пустыни, зависящие не от сухости климата, а от низких температур. Там обитают, преимущественно, мхи и лишайники. Для пустынной фауны в целом характерно довольно большое число видов млекопитающих, в основном грызунов (тушканчики, суслики, песчанки и другие). Встречаются копытные (кулан, джейран) и хищники (волк, койот, корсак, барханный кот и другие). В пустынях Евразии обитают верблюды, а в Южной Америке – викунья и гуанако (в одомашненном состоянии, соответственно, альпака и лама). Из птиц интересны дрофа-красотка, рябчики, жаворонки. Много пресмыкающихся, насекомых и паукообразных. Площадь пустынь постоянно увеличивается как по естественным причинам, так и под влиянием деятельности человека. Следует отметить, что наряду с основными типами биомов существует множество переходных вариантов: лесотундра, лесостепь, хвойно-лиственный лес, полупустыня и другие. Особый интерес представляет саванна – переходная зона между тропическими лесами и пустынями. Саванна развивается в условиях четкой смены сухого и дождливого сезонов при незначительном количестве осадков (примерно как в степи). Занимает около 40% площади Африки, встречается в Южной Америке, Южной Азии, Австралии. Характеризуется обилием травяного покрова. Деревья редки, далеко отстоят друг от друга, в понижениях встречаются кустарники. Обилие растительной пищи способствует существованию богатого животного населения, особенно крупных травоядных животных – антилоп, жирафов, буйволов, слонов, зебр, кенгуру (в Австралии), а также хищных – львов, гепардов и др. Много грызунов, бегающих птиц (страусов), пресмыкающихся и насекомых. Важно отметить, что на нашей планете наблюдается смена биомов в широтном (с юга на север) и вертикальном (при подъеме в горы) направлениях. Пресноводные экосистемы Озера – естественные пресноводные водоемы, образовались геологически сравнительно недавно – за последние несколько десятков тысяч лет, и возраст лишь некоторых из них исчисляется миллионами лет, например Байкала. Нали- 65 чие у большинства озер профундальной зоны (профундальная зона – дно и толща воды, куда не проникает солнечный свет) сказывается на температурном режиме водной толщи, на ее перемешивании и распределении кислорода в ней. Эти процессы сезонны, как и стратификация (расслоение) озера по температурному режиму. Пруды обладают хорошо развитой литоралью (литоральная зона – толща воды, где солнечный свет доходит до дна) и практическим отсутствием стратификации, образуются они в различных понижениях, часто временно пересыхают летом или в засушливые годы. Фауна прудов способна переживать сухие периоды в покоящемся состоянии или перебираться в другие водоемы (земноводные). Естественные пруды высокопродуктивны. В искусственных прудах, в основном, человек сам подкармливает рыб. Водохранилища создаются человеком при возведении гидроэнергетических и гидромелиоративных комплексов. Это уже не природная экосистема, а природно-техническая система. Распределение тепла и биогенов в ней зависит от типа плотины. Если вода сбрасывается придонная, то в этом случае водохранилище аккумулирует тепло и экспортирует биогенные вещества, если сброс идет поверх плотины, то экспортируется тепло и аккумулируются биогены. В первом случае спускается вода гиполимниона (гиполимнион – область холодной воды, где нет циркуляции), во втором – эпилимниона (эпилимнион – глубина, где происходит циркуляция воды). Через глубоководные шлюзы в реку поступает и более соленая вода, а биогены вызывают эвтрофикацию (перенасыщение воды биогенами) участка реки. Перечисленные пресноводные экосистемы относятся к лентическим. Лотические экосистемы – реки – отличаются от стоячих водоемов тремя основными условиями: 1) течения – важный лимитирующий и контролирующий фактор; 2) обмен между водой и сушей значительно более активен; 3) распределение кислорода более равномерно, так как практически отсутствует стратификация. Скорость течения влияет на распределение рыб в реках – они могут жить и под камнями, и в заводях, под перекатами, но это будут разные виды, адаптированные к конкретным условиям. Река – открытая экосистема, в которую поступает с прилегающих пространств большое количество органического вещества. Заболоченные пресноводные участки – болота – низинные и верховые. Низинные имеют, как правило, питание подземными водами; а верховые – атмосферными осадками. Верховые могут встречаться в любом понижении или даже на склонах гор, низинные возникают вследствие зарастания озер и речных стариц. Они покрыты водными макрофитами, болотными растениями и кустарниками. 66 Болотные почвы и торфяники содержат много углерода (14-20%), сельскохозяйственная отработка которых приводит к выделению в атмосферу большого количества углекислого газа, что усугубляет проблему СО2. Морские экосистемы Открытый океан – одна из самых больших экосистем (94% гидросферы). Жизненная среда океана непрерывна, в ней отсутствуют границы, препятствующие расселению живых организмов (на суше граница – океан между материками, на материке – реки, горы и тому подобное). В океане вода находится в постоянном движении. Существуют горизонтальные и вертикальные течения. В воде растворено 48·1015 т солей. Эти физико-химические особенности создают благоприятные условия для образования и развития разнообразных организмов. В океане насчитывается: • 150 000 видов животных (это около 7% от общего их количества). • 10 000 видов растений (это около 8% от общего их количества). В основном, различные виды водорослей. Однако органическая жизнь распределяется по горизонтали и вертикали неравномерно. В зависимости от абиотических факторов (световой режим, температура, солёность и так далее) океан подразделяют на несколько зон. В зависимости от освещения: - верхняя освещаемая – до 200 м (эвфотическая); - нижняя, лишённая света – свыше 200 м (афотическая). Экосистема океана также делится на: - толщу воды (пелагиаль); - дно (бенталь). В зависимости от глубины: - до 200 м (литоральная зона); - до 2500 м (батиальная зона); - до 6000 м (абиссальная зона); - более 6000 м (ультраабиссальная зона). В открытом океане, по сравнению с прибрежной зоной, пища менее сконцентрирована, поэтому здесь разнообразны активно плавающие организмы (рыбы, кальмары, акулы, киты и так далее). Прибрежная зона имеет оптимальные условия для жизни, по сравнению с открытым океаном (свет, температура, достаточное количество питательных веществ), поэтому здесь наблюдается максимальное видовое разнообразие флоры и фауны (до 80%). 67 Глубоководная рифовая зона океана открыта в 1977 году в зоне подводного хребта Тихого океана к северо-востоку от Галапагосских островов. Здесь, на глубине 2600 м, существуют «оазисы жизни» – гигантские черви (до 1,5 м), крупные белые моллюски, креветки, крабы, отдельные виды рыб. Поражает очень высокая плотность биомассы – до 15 кг/м3, в других местах на такой же глубине – до 0,01 кг/м3 (в 1500 раз больше). Глубоководная зона характеризуется полной темнотой, огромным давлением. Адаптация – редукция плавательного пузыря, органов зрения, развитие органов свечения и тому подобное. В рифовой зоне, кроме полной темноты, высокое содержание сероводорода и ядовитых металлов, имеются выходы термальных источников. Аналогичные участки встречаются в других районах океана. В данной экосистеме серные бактерии играют роль растений, используя вместо солнечного света сероводород и соединения серы (хемосинтез). Серобактерии – первое звено в пищевой цепи, далее – погонофоры, внутри тела которых обитают бактерии, перерабатывающие сероводород и поставляющие организму необходимые питательные вещества. Также, в симбиозе с серобактериями существуют моллюски. Районы апвеллинга наиболее продуктивны в Мировом океане. Апвеллинг – это процесс подъема холодных вод с глубины океана там, где ветры постоянно перемещают воду прочь от крутого материкового склона, взамен которой из глубины поднимается вода, обогащенная биогенами. Области апвеллинга расположены вдоль западных пустынных берегов континентов. Они богаты рыбой и птицами, живущими на островах. Но при изменении направления ветра приходит спад цветения планктона и наблюдается массовая гибель рыб вследствие развития бескислородных условий – эвтрофикация. Биотическая структура экосистемы. Несмотря на громадное разнообразие экосистем – от тропических лесов до пустынь, леса, болота, озера, им свойственна одинаковая биотическая структура. Все экосистемы включают одни и те же основные категории организмов, взаимодействующих друг с другом. Это продуценты (автотрофы), консументы (гетеротрофы), редуценты (миксотрофы). Продуценты – это, в основном, зеленые растения (одноклеточные водоросли, травы, деревья и так далее), а также хемосинтезирующие и автотрофные бактерии. Их основная функция – это создание органического вещества из минеральных веществ посредством фотосинтеза. Фотосинтез – это химическая реакция, протекающая при участии хлорофилла клетки зеленых растений с ис- 68 пользованием солнечной энергии, углекислого газа, воды и солнечной энергии. При этом происходит образование глюкозы (простейших из сахаров) и кислорода. Фотосинтез идет в каждой клетке зеленых листьев. 6СO2+6 Н2O + Q солн = C6H12O6+6O6 Кислород выделяется в атмосферу. Из глюкозы и минеральных элементов растения синтезируют сложные вещества, входящие в состав организма (белки, жиры, углеводы, ДНК). Растения продуцируют сложные органические соединения из простых неорганических. При этом солнечная энергия накапливается в органических соединениях наряду с химическими элементами. Консументы. Животные питаются органическим веществом, используя его как источник энергии и материал для формирования своего тела. Зелёные растения продуцируют пищу для других организмов экосистемы. Принято выделять консументы первого порядка – фитофаги (фито – растения, фагос – пожиратель) и консументы второго порядка – зоофаги. Бывают консументы третьего, четвёртого и более высоких порядков. Заяц ест морковь – первичный консумент, лиса, съевшая зайца, – вторичный консумент. Человек ест овощи – первичный консумент, а мясо – вторичный, хищную рыбу (щуку) – третьего порядка. Редуценты – это организмы, которые питаются мёртвыми растительными и животными остатками, еще их можно назвать детритофагами (опавшие листья, фекалии, мёртвые животные – это называется детрит). Их задачей является переработка отмерших остатков и отходов жизнедеятельности до минеральных веществ. Это грибы и бактерии. Питаясь мёртвой органикой, детритофаги разлагают её. Отмирая, сами становятся частью детрита. Некоторые организмы не укладываются в эту схему. Например, насекомоядные растения. Они улавливают насекомых, частично переваривают их с помощью ферментов и органических кислот, в результате чего восполняют недостаток азота и других питательных веществ. В России их около 20 видов (венерика мухоловка, саррацения, росянка). Обитают такие растения в местах с недостатком азота, фосфора, калия (болота очень бедны питательными веществами). Пищевая сеть. Трофические уровни. При изучении биотической структуры экосистемы становится очевидным, что одно из важнейших взаимоотношений между организмами – это пищевое. Можно проследить бесчисленные пути движения вещества в экосистеме, при котором один организм поедается другим, а тот – третьим и так далее. Пищевая цепь – это путь движения вещества (источник энергии и строительный материал) в экосистеме от одного организма к другому. 69 Растение → жук → лягушка → змея → птица В природе пищевые цепи редко изолированы друг от друга. Гораздо чаще представители одного вида (растительноядные) питаются несколькими видами растений и сами служат пищей для нескольких видов. Несмотря на многообразие пищевых сетей, они все соответствуют общей схеме: от зелёных растений к первичным консументам, от них – к вторичным консументам и так далее и к детритофагам. На последнем месте всегда стоят детритофаги, они замыкают пищевую цепь. Трофический уровень – это совокупность организмов, занимающих определённое место в пищевой сети. Детритофаги могут находиться на втором и выше трофическом уровне. Обычно в экосистеме насчитывается три-четыре трофических уровня. Это объясняется тем, что значительная часть потребляемой пищи тратится на энергию (90-99%), поэтому масса каждого трофического уровня меньше предыдущего. На формирование тела организма идет относительно немного (1-10%). Соотношение между растениями, консументами, детритофагами выражают в виде пирамид (графически). Пирамида биомассы показывает соотношение биомасс различных организмов на трофических уровнях. Пирамида энергии показывает поток энергии через экосистему. Очевидно, что существование большего числа трофических уровней невозможно из-за быстрого приближения биомассы к нулю. Автотрофы составляют первое звено в пищевой цепи и находятся на первом трофическом уровне. Гетеротрофы находятся на втором и выше трофическом уровне. На рисунке 3.1 показан пример пирамиды биомассы. Рисунок 3.1. Пирамида биомассы 70 Экологическая сукцессия. Ю. Одум (1986) под экологической сукцессией понимает вообще весь процесс развития экосистемы. Более конкретное определение дает этому явлению Н.Ф. Реймерс (1990): «Сукцессия – последовательная смена биоценозов, возникающая на одной и той же территории (биотопе) под влиянием природных факторов (в том числе и внутренних противоречий самих биоценозов) или воздействия человека». Изменения в сообществе в результате сукцессии носят закономерный характер и обусловлены взаимодействием организмов между собой и с окружающей абиотической средой. Для возникновения сукцессии необходимо свободное пространство. В зависимости от первоначального состояния субстрата, различают первичную и вторичную сукцессии. Первичная сукцессия – это если формирование сообществ начинается на первоначально свободном субстрате, а вторичная сукцессия – это последовательная смена одного сообщества, существовавшего на данном субстрате, другим, более совершенным для данных абиотических условий. Первичная сукцессия позволяет проследить формирование сообществ с самого начала. Она может возникнуть на склоне после оползня или обвала, на образовавшейся отмели при отступлении моря и изменении русла рекой, на обнаженных песках пустыни, не говоря уже об антропогенных нарушениях: свежая лесосека, намывная полоса морского побережья, искусственные водохранилища. В качестве примера первичной сукцессии можно привести зарастание еловым лесом новых территорий на севере нашей страны. Ельник – это последняя климаксная стадия развития экосистемы в климатических условиях Севера, т. е. уже коренной биоценоз. Вначале же здесь развиваются березняки, ольховники, осинники, под пологом которых растут ели. Постепенно они перерастают березу и вытесняют ее, захватывая пространство (рис. 3.2). Последовательный ряд постепенно и закономерно сменяющих друг друга в сукцессии сообществ называется сукцессионной серией. Она наблюдается в природе не только в лесах, болотах и озерах, но и на стволах отмирающих деревьев и в пнях, где происходит закономерная смена сапрофитов и сапрофагов, в лужах и прудах и так далее. Сукцессии разномасштабны и иерархичны, также как и сами экосистемы. Состояние окончательного равновесия или гомеостаза сообщества называют климаксом. Ю. Одум дал следующее определение: климаксное сообщество – это самоподдерживающееся сообщество, находящееся в равновесии с физическим местообитанием. Еще можно сказать, что климакс – это финальная относительно устойчивая фаза естественного развития биогеоценоза или растительного сообщества, наиболее соответствующая экологическим характеристикам данной местности в определенный период геологического времени. 71 Рисунок 3.2. Смена березняка ельником Задания в тестовой форме по теме «Экосистемы» Выберите правильный ответ: 1. 1) 2) 3) 4) 5) 2. Кто ввел в 1935 году термин «экосистема»: В.Н. Сукачев; А. Тенсли; Г. Зюсс; В.И. Вернадский; Э. Геккель. Экосистема – это: 1) сообщество живых организмов; 2) сообщество живых организмов, приспособленных к определенным условиям окружающей среды; 3) взаимосвязь живого и неживого; 72 4) любая экологическая система; 5) эволюционно сложившаяся, пространственно ограниченная, длительно однородная самоподдерживающаяся природная система, в которой функционально взаимосвязаны живые организмы и окружающая их абиотическая среда, характеризующаяся относительно самостоятельным обменом веществ и особым типом использования потока энергии, приходящей от Солнца. 3. 1) 2) 3) 4) 5) Устойчивость экосистемы определяется способностью: сохранять свою структуру; сохранять функциональные особенности; сохранять свою структуру и функции при воздействии внешних факторов; переносить неблагоприятные условия; изменяться под действием факторов среды. 4. Организмы, в процессе жизнедеятельности превращающие органические остатки в неорганические вещества, называются: 1) продуцентами; 2) редуцентами; 3) консументами; 4) автотрофами; 5) паразитами. 5. 1) 2) 3) 4) 5) Цепи питания имеют, как правило, не более 4-5 звеньев. Это объясняется: низкой продуктивностью растений; недостатком кормовой базы; питанием в сообществе строго определенными видами; малым разнообразием видов в природном сообществе; превращением энергии в цепях питания. 6. По правилу экологической пирамиды определите, сколько нужно планктона, чтобы в море вырос дельфин массой 400 кг: 1) 400 кг; 2) 4 т; 3) 40 т; 4) 4000 т. 73 7. Выделите тезис, с которым вы не согласны. Пищевые отношения в природе типа «хищник – жертва»: 1) создают условия для круговорота веществ; 2) регулируют численность обоих видов; 3) создают целостность экологической системы; 4) помогают выработать приспособления к выживанию; 5) должны регулироваться человеком. 8. Какая из предложенных схем правильно отражает передачу энергии в пищевой цепи? 1) лисица – землеройка – дождевой червь – листовой опад – растения; 2) листовой опад – дождевой червь – растения – землеройка – лисица; 3) растения – листовой опад – дождевой червь – землеройка – лисица; 4) растения – землеройка – дождевой червь – листовой опад – лисица; 5) дождевой червь – землеройка – лисица – растения – листовой опад. 1) 2) 3) 4) Каждая устойчивая экосистема включает следующие составляющие: автотрофы, хемотрофы;. автотрофы и редуценты; автотрофы, гетеротрофы; гетеротрофы и редуценты. 1) 2) 3) 4) Главным ограничивающим фактором в экосистеме тундр является: недостаток влаги; бедность почв; недостаток тепла; сильная солнечная радиация. 9. 10. 11. 1) 2) 3) 4) 12. Биогеоценозом называют: строго определенную совокупность живых организмов; любую совокупность совместно обитающих организмов и условий их существования, в которой поддерживается круговорот веществ; любую замкнутую саморазвивающуюся природную систему; строго определенную систему связей в живой природе между различными ее представителями. Основным принципом устойчивости экосистем является: 1) наличие энергетических источников; 74 2) наличие достаточного количества продуцентов; 3) круговорот веществ, поддерживаемый потоком энергии; 4) размер или объем экосистемы. 13. В каких из перечисленных ниже экосистемах консументы выедают до 70% общей надземной массы растений: 1) в лесных; 2) в степных; 3) в пустынных; 4) в горных. 14. В водных экосистемах существует большая зависимость от солнечного света, который проникает до глубины: 1) 10-20 м; 2) 50-60 м; 3) 100-200 м; 4) 500-600 м. 15. Из приведенных ниже экосистем выберите ту, которая характеризуется наибольшим ежегодным приростом биомассы: 1) сфагновые болота; 2) дубравы; 3) влажные тропические леса; 4) степи. 1) 2) 3) 4) Экосистема состоит из: атмосферы, гидросферы, литосферы, педосферы, живых организмов; микробиоценоза, фитоценоза, зооценоза, микосферы; гидросферы, педосферы, микосферы, фитоценоза; фитоценоза, зооценоза, микробиоценоза, микоценоза. 1) 2) 3) 4) Схематично биогеоценоз можно представить как: биотоп, педосферу и биоценоз; биотоп (экотоп) и биоценоз; педосферу и микробиоценоз; экотоп и биогеоценоз. 16. 17. 75 18. Главным ограничивающим фактором в экосистеме песчаных пустынь является: 1) недостаток влаги; 2) бедность почв; 3) сильный ветер; 4) короткий день. 19. Любая совокупность организмов и неорганических компонентов, в которой поддерживается круговорот веществ, называется: 1) биоценозом; 2) экотопом; 3) экосистемой; 4) биотопом. 20. 1) 2) 3) 4) К гетеротрофам не относятся: паразиты; сапротрофы; консументы; продуценты. 21. Наименьший ежегодный прирост биомассы осуществляется в такой экосистеме, как: 1) арктическая тундра; 2) дубрава; 3) степи; 4) сфагновые болота. 22. Для обеспечения круговорота веществ в экосистеме необходимо наличие таких составляющих, как: 1) биогенные элементы, продуценты, консументы, редуценты; 2) продуценты, сапротрофы, консументы, паразиты; 3) продуценты, редуценты, консументы; 4) биогенные элементы, продуценты, консументы. 23. Наименьшая биологическая продуктивность встречается в: 1) таежных лесах; 2) жарких и холодных пустынях; 76 3) поверхностных слоях океанов; 4) замкнутых водоемах. 1) 2) 3) 4) Биопродукцией называется: способ образования органического вещества; скорость образования органического вещества; форма образования органического вещества; скорость видообразования. 1) 2) 3) 4) Продукцию растений (продуцентов) называют: первичной; вторичной; третичной; основной. 1) 2) 3) 4) Отдельные звенья цепей питания называют: трофическими уровнями; трофическими факторами; пищевыми базами; пищевыми секторами. 1) 2) 3) 4) Цепи разложения начинаются с: мертвого растительного опада или помета животных; живых растений; редуцентов; паразитов и сапротрофов. 1) 2) 3) 4) Различают следующие цепи питания: прямые и обратные; консументов и паразитов; симбиотические и сапротрофные; выедания и разложения. 1) 2) 3) 4) Цепи выедания начинаются с: продуцентов; консументов; редуцентов; травоядных животных. 24. 25. 26. 27. 28. 29. 77 30. 1) 2) 3) 4) Растения связывают в ходе фотосинтеза в среднем около: 1% энергии света; 5% энергии света; 16% энергии света; 20% энергии света. 31. На каждом этапе передачи вещества и энергии по пищевой цепи теряется примерно: 1) 10% энергии; 2) 20% энергии; 3) 50% энергии; 4) 90% энергии. 32. 1) 2) 3) 4) Продукцию животных или других консументов называют: первичной; вторичной; третичной; основной. 33. Концентрация ядохимикатов передается и особенно усиливается по цепям питания от: 1) консументов 1-го порядка к продуцентам; 2) консументов к редуцентам; 3) продуцентов к консументам 2-го порядка; 4) паразитов к редуцентам. 34. 1) 2) 3) 4) Общая скорость фотосинтеза называется: цельной первичной продукцией; валовой первичной продукцией; основной первичной продукцией; базовой первичной продукцией. 35. Такие экосистемы, как тропические леса, коралловые рифы и поля орошения можно объединить по степени продуктивности, которая составляет у них: 1) от 10 до 25 г; 2) от 3 до 10 г; 3) от 1 до 3 г; 4) менее 1 г. 78 36. Наименьшая первичная биопродуктивность существует у таких экосистем, как: 1) степи, мелкие озера, леса умеренной полосы; 2) глубокие моря и пустыни; 3) луга, горные леса, пашни; 4) орошаемые поля, горные леса. 1) 2) 3) 4) Часть валовой первичной продукции, идущая на рост растений, называют: основной биологической продукцией; первичной биологической продукцией; базовой биологической продукцией; чистой биологической продукцией. 1) 2) 3) 4) Закон убывающего плодородия говорит о том, что: с/х производство ведет к истощению и деградации почв; с/х производство несовместимо с природными экосистемами; в природе происходит естественное вырождение почв; природные экосистемы истощают свои почвы. 1) 2) 3) 4) Агроэкосистемы характеризуются: полным подобием естественных экосистем; усилением естественных регуляторных связей; понижением конкурентоспособности культурных растений; усилением конкурентоспособности культурных растений. 1) 2) 3) 4) Основные причины неустойчивости агроэкосистем кроются в: небольших размерах таких систем; монокультуре агроэкосистем в полной зависимости от человека; неудачном территориальном размещении агросистем; плохих почвах, на которых размещают агроэкосистемы. 1) 2) 3) 4) Агроценозы отличаются от естественных биоценозов тем, что: требуют дополнительных затрат энергии; растения в них плохо размножаются; всегда занимают площадь большую, чем естественные; характеризуются большим количеством разнообразных популяций. 37. 38. 39. 40. 41. 79 42. В агроценозах для борьбы с вредителями используют пищевые связи между живыми организмами (биологический метод борьбы), который заключается в: 1) применении сильнодействующих инсектицидов; 2) использовании хищных или паразитических насекомых, бактерий, вирусов; 3) применении особых удобрений; 4) особой обработке почвы. 1) 2) 3) 4) Одной из причин неустойчивости агроэкосистем является: быстрое истощение почв, вызванное сбором урожая; большое разнообразие видов растений, высаживаемых одновременно; плохой уход за агроэкосистемами; неизученность агроэкосистем. 1) 2) 3) 4) Большую роль в поддержании устойчивости агроэкосистем играет: правильная организация севооборота; посадка одного сорта растений; увеличение площади агроценоза; усиление полива. 1) 2) 3) 4) Устойчивость агроценозов менялась во времени: на первых этапах развития земледелия агроценозы были более устойчивы; на первых этапах развития земледелия агроценозы были менее устойчивы; устойчивость агроценозов не менялась во времени; агроценозы на всех этапах развития земледелия были неустойчивы. 43. 44. 45. 46. 1) 2) 3) 4) К агроценозам (агроэкосистемам) относятся: все искусственные экосистемы, созданные на месте природного ландшафта; нарушенные человеком в своей деятельности природные территории; сельскохозяйственные ландшафты, созданные человеком с целью ведения сельского хозяйства; любые антропогенные ландшафты. 47. В нашей стране в качестве одного из биологических методов борьбы с вредителями в агроценозах используют: 1) муравьев; 2) пчел; 3) различных гусениц. 80 48. При невысокой численности сорняки могут даже приносить пользу на полях, так как: 1) вырастая высокими, они дают тень культурным растениям и дополнительную влагу; 2) накапливают различные элементы, защищают почву от эрозии, привлекают насекомых и, разлагаясь, удобряют почву; 3) своими корнями впитывают питательные вещества, передавая их культурным растениям; 4) многие из них находятся в симбиотических отношениях с культурными растениями. 49. 1) 2) 3) 4) Особую группу городских животных – спутников человека называют: антропогенной группой; урбанистической группой; синантропной группой; урбоавтропогенной группой. 50. Синантропная группа животных – спутников человека обычно имеет следующие особенности в морфологии и поведении: 1) яркую окраску и дневной образ жизни; 2) пеструю окраску, большие размеры, являются, в основном, хищниками; 3) незаметную окраску, относительно мелкие размеры и сумеречный образ жизни; 4) предостерегающую окраску, всеядность и дневной образ жизни. 51. Растения в городах из-за применения в осенне-зимний период большого количества соли (в качестве защиты от гололеда) страдают от: 1) избытка воды, растворяющей соль; 2) водного голодания, вызванного раствором солей в почве; 3) перегрева почвы (соль как антифриз); 4) холода, вызванного переохлаждением почвы. 52. 1) 2) 3) 4) В городских экосистемах наблюдается: преобладание автотрофов; преобладание консументов первого порядка; недостаток паразитов и редуцентов; преобладание гетеротрофов. 81 53. 1) 2) 3) 4) Городская экосистема отличается от естественной тем, что: в городах плотность популяций всех ее обитателей ниже, чем в пригородах; в городах лучше развит почвенный покров; в городах богаче видовой состав животного мира, чем в пригородах; городская природная среда обеднена видами живых организмов, однако плотность популяций некоторых из них выше, чем в пригородах. 54. По своим погодным условиям крупные промышленные центры отличаются от своих пригородов тем, что в них: 1) летних осадков выпадает меньше, чем в пригородах; 2) температура летом выше, чем в пригородах; 3) температура зимой ниже, чем в пригородах; 4) солнечных дней больше в течение года, чем в пригородах. 55. Наиболее важные антропоэкологические проблемы, вызванные урбанизацией, проявляются: 1) сужением профессиональных интересов людей; 2) изменением инфраструктуры города; 3) изменением количества принимаемой людьми пищи; 4) ухудшением здоровья людей. 1) 2) 3) 4) К устойчивым экосистемам из нижеперечисленных относят: дубраву; пустошь; мелководный водоем; болото. 1) 2) 3) 4) К экологическим сукцессиям, обусловленным внешними факторами, относят: изменение луга под влиянием выпаса; зарастание скал; самозарастание озера; самозарастание отвалов пустой породы. 56. 57. 58. Эвтрофикацией называется процесс: 1) повышения уровня первичной продукции водных экосистем благодаря увеличению в них концентрации биогенных элементов; 2) любого изменения состава водных экосистем; 82 3) восстановления плодородия почв на нарушенных землях; 4) дополнительного питания растений в любой экосистеме. 59. Мероприятия, направленные на восстановление утраченного плодородия почв, называются: 1) рекапитуляцией; 2) реиммиграцией; 3) реинтродукцией; 4) рекультивацией. 60. 1) 2) 3) 4) К неустойчивым экосистемам из нижеперечисленных относится: ельник темнохвойной тайги; дубрава; мелководный водоем; ковыльная степь. 61. К экологическим сукцессиям, обусловленным внутренними факторами, относится: 1) зарастание скал; 2) зарастание озера вследствие попадания избытка питательных (органических) элементов; 3) изменение луга под влиянием выпаса скота; 4) изменение в лесах, вызванное рекреационными факторами. 1) 2) 3) 4) Под влиянием внутренних факторов в процессе сукцессии сначала: происходит смена растений-однолетников на двулетники; двулетники исчезают, заменяясь однолетниками; исчезают все травы, заменяясь деревьями; древесные формы растений меняются на травы. 1) 2) 3) 4) В процессе развития сукцессии скорость изменений: постепенно замедляется; постепенно нарастает; не изменяется; быстро нарастает. 62. 63. 64. Быстрее всего происходят такие сукцессионные изменения, как: 1) зарастание мелкого водоема; 83 2) превращение болота в торфяник; 3) зарастание торфяника лесом; 4) смена березового леса дубовым. 65. 1) 2) 3) 4) Примером линейной сукцессии является: смена зарастающего озера болотом, в дальнейшем образующим торфяник; смена березовой рощи окружающим ее еловым лесом; зарастание участка выгоревшего хвойного леса; зарастание участка вырубки леса. 66. Смена растительных формаций в процессе естественной сукцессии происходит с разной скоростью, так: 1) озеро зарастает медленнее, чем болото превращается в торфяник; 2) болото медленнее превращается в торфяник, чем торфяник в дальнейшем зарастает лесом; 3) озеро медленнее превращается в болото, чем торфяник зарастает лесом; 4) озеро зарастает быстрее, превращаясь в болото, чем болото превращается в дальнейшем в торфяник. 67. 1) 2) 3) 4) Под влиянием внутренних факторов продуктивность сообщества: нарастает; уменьшается; не изменяется; слегка уменьшается. 68. К экологическим сукцессиям, обусловленным внешними факторами, относится: 1) зарастание скал; 2) зарастание озера вследствие попадания избытка питательных (органических) элементов; 3) самозарастание озера; 4) самозарастание отвалов пустой породы. 69. Изменение продуктивности и состава водных экосистем под влиянием избыточного количества элементов питания называют: 1) регрессом водных систем; 2) рекультивацией; 84 3) полификацией; 4) эвтрофикацией. 70. 1) 2) 3) 4) Основным принципом устойчивости экосистем является: многообразие форм жизни; пространственный размер экосистем; стабильный климат; географическая широта места. 71. Высокое видовое разнообразие обеспечивает такие свойства природных систем, как: 1) взаимозаменяемость видов и усиление способности к саморегуляции; 2) ослабление связей в природных системах; 3) расширение площади, занимаемой природной системой; 4) активное накопление и развитие почвенного покрова. 72. Повышение плотности популяции сверх определенного уровня сказывается на: 1) падении рождаемости особей; 2) увеличении размеров особей внутри популяции; 3) резком и долговременном улучшении генетических признаков в потомстве; 4) резком сокращении ареала данной популяции. 73. 1) 2) 3) 4) Понижение плотности популяции ниже определенного уровня отражается на: падении воспроизводительной способности особей; увеличении рождаемости внутри популяции; уменьшении размеров и массы особей внутри популяции; резком изменении в питании и образе жизни данной популяции. 74. При сравнении многообразия форм жизни в целом в океанах и на континентах оказывается, что: 1) органический мир суши более разнообразен, чем органический мир водной среды; 2) органический мир водной среды более разнообразен, чем органический мир суши; 3) органические миры водной среды и суши практически не отличаются по многообразию своих представителей; 85 4) органический мир суши лишь немного менее разнообразен, чем органический мир водной среды. 75. Многообразие форм жизни и географическая широта места находятся в определенной зависимости: 1) по мере удаления от экватора в обе стороны многообразие форм жизни нарастает; 2) по мере приближения к экватору многообразие форм жизни нарастает; 3) но мере приближения к экватору в Северном полушарии многообразие форм жизни нарастает, а в Южном – падает; 4) зависимости многообразия форм жизни от географической широты места не существует. 76. Биологическое разнообразие биосферы – необходимое условие существования жизни на планете, потому что: 1) оно обеспечивает взаимозаменяемость видов, усиление способности к саморегуляции, делает биосферу более устойчивой системой; 2) оно ускоряет эволюционные процессы, что делает биосферу более устойчивой системой; 3) оно ускоряет круговорот веществ, что способствует более быстрому освоению биосферы; 4) оно обеспечивает замедление потока энергии, что способствует увеличению продолжительности жизни всех организмов, населяющих Землю. 77. Из перечисленных ниже сообществ наибольшим многообразием форм жизни характеризуется: 1) тундра; 2) тайга; 3) полупустыня; 4) смешанный лес. 78. На данный момент многообразие форм жизни на Земле выглядит следующим образом: 1) цветковых растений – 350 тыс. видов, животных – более 1 млн., грибов – более 100 тыс. видов; 2) цветковых растений – более 1 млн. видов, животных – 500 тыс. видов, грибов – более 500 тыс. видов; 86 3) цветковых растений – 100 тыс. видов, животных – более 1 млн., грибов – 50 тыс. видов; 4) цветковых растений – 500 тыс. видов, животных – около 360 тыс. видов, грибов – 25 тыс. видов. 79. 1) 2) 3) 4) 80. 1) 2) 3) 4) В лесных экосистемах основную биомассу продуцируют: травы; кустарники; деревья; мхи и лишайники. Рекреационное значение лесов заключается в том, что: леса используются как места отдыха людей; леса служат для накопления строительного материала; леса используются для выпаса скота; леса используются как защитные участки по отношению к окружающим их полям. 81. Леса называют санитарами экосистем и биосферы в целом. Один гектар любого по составу леса способен задержать десятки тонн пыли в год. Лучше других улавливает пыль: 1) еловый лес; 2) сосновый бор; 3) дубрава; 4) данные леса улавливают пыль одинаково. 82. 1) 2) 3) 4) Конкурентные отношения в природе возникают в случае: обитания на одной территории большого разнообразия видов; исчезновения какого-либо вида; появления любого нового вида; недостаточности какого-либо ресурса. 83. Результат конкуренции среди древесных форм можно определить по внешнему виду деревьев: если они выросли в условиях конкуренции, то у них: 1) короткий и толстый ствол; 2) большая крона и много полноценной листвы; 3) высокий и прямой ствол и узкая крона; 4) раскидистая крона, но короткий ствол. 87 1) 2) 3) 4) Основная биомасса и максимальное разнообразие форм жизни встречаются: в надпочвенном и подпочвенном слоях; в основании кроны деревьев; непосредственно на коре деревьев; в почве на глубине более 10 м. 1) 2) 3) 4) Цепи разложения могут начинаться с: паразитических организмов; сапротрофных организмов; помета животных; различных консументов. 1) 2) 3) 4) Продукцию различных автотрофов называют: вторичной; первичной; главной; основной. 1) 2) 3) 4) На каждый последующий этап пищевой цепи передается примерно: 10% энергии; 20% энергии; 30% энергии; 40% энергии. 1) 2) 3) 4) Каждая последующая стадия естественной сукцессии по продолжительности: длиннее предыдущей; короче предыдущей; остается на прежнем уровне; лишь немного короче предыдущей. 1) 2) 3) 4) К неустойчивым экосистемам из нижеперечисленных относят: дубраву; крупное глубоководное озеро; тайгу; отвалы пустой породы. 84. 85. 86. 87. 88. 89. 90. Если велись разработки какой-либо руды открытым способом, то вернуть земле плодородие можно, используя мероприятия, называемые: 1) реструктуризацией; 88 2) репарацией; 3) рекультивацией; 4) рекапитуляцией. 91. 1) 2) 3) 4) 92. 1) 2) 3) 4) 93. 1) 2) 3) 4) 94. Видовой состав растений в городе может быть значительно увеличен в: интродукции; инверсии; эпифитах; рекультивации. Под влиянием внутренних факторов сообщество: не способно меняться во времени; меняется от менее продуктивного к более продуктивному; снижает продуктивность; в начальный период увеличивает продуктивность, но затем снижает ее (пульсирующая продуктивность). Одним из основных принципов устойчивости экосистем является: устойчивый круговорот веществ, поддерживаемый потоком энергии; достаточно большой по площади или объему размер экосистемы; разнообразие источников энергии; удачное сочетание природно-климатических условий. Закон убывающего плодородия утверждает, что: 1) в любой природной экосистеме нарастает со временем истощение почв; 2) сельскохозяйственное производство ведет к истощению и деградации почв; 3) чем активнее люди используют удобрения, тем больший вред приносится не только сорнякам, но и культурным формам растений. 95. Как называется среда обитания, которая очень сложна и требует более высокого уровня организации живого? Здесь существенную роль играют: температура воздуха, содержание кислорода, влажность, погода, интенсивность света, что особенно важно для растений. Это аэробная среда, в которой осуществляется интенсивный обмен газов и воды, необходимых для жизнедеятельности живых существ: 1) наземно-воздушная среда; 2) водная среда; 89 3) атмосферная среда; 4) среда социальная; 5) среда экологическая. 96. Как называются всевозможные формы влияния живых организмов друг на друга и на среду: 1) биотические факторы; 2) биологические факторы; 3) симбиотические факторы; 4) эдафические факторы; 5) экстремальные факторы. 97. Какие свойства среды остаются относительно постоянными на протяжении длительных периодов времени: 1) сила тяготения, интенсивность солнечного излучения, солевой состав океана, газовый состав и свойства атмосферы; 2) температура, влажность, ветер, количество и равномерность выпадения осадков; 3) хищники, паразиты, конкуренты и другие; 4) свойство твердых, жидких и газообразных тел улавливать из среды и удерживать газы, пары и растворенные вещества; 5) силы и явления природы, ее вещества и пространство, любая деятельность человека. 98. Наземные системы, относящиеся к одной природно-климатической зоне, имеют общую структуру доминирующей растительности и поэтому могут рассматриваться как единый большой биогеоценоз. Как называется такой биогеоценоз: 1) биом; 2) ареал; 3) антропоморфизм; 4) интродукция; 5) дампинг. 99. 1) 2) 3) 4) 5) Кто или что образует первый уровень во всех экосистемах: первый уровень во всех экосистемах образуют продуценты – растения; первый уровень во всех экосистемах образуют продуценты – млекопитающие; первый уровень во всех экосистемах образуют продуценты – простейшие; первый уровень во всех экосистемах образуют продуценты – аэробы; первый уровень во всех экосистемах образуют продуценты – сапрофиты. 90 100. Кто или что образует второй уровень во всех экосистемах: 1) второй уровень во всех экосистемах образуют первичные фитофаги; 2) второй уровень во всех экосистемах образуют первичные зоофаги; 3) второй уровень во всех экосистемах образуют первичные растения; 4) второй уровень во всех экосистемах образуют первичные сапрофаги; 5) второй уровень во всех экосистемах образуют первичные аэробионты. 101. Кто или что образует третий уровень во всех экосистемах: 1) третий уровень во всех экосистемах образуют вторичные зоофаги; 2) третий уровень во всех экосистемах образуют вторичные простейшие; 3) третий уровень во всех экосистемах образуют вторичные растения; 4) третий уровень во всех экосистемах образуют вторичные аквабионты; 5) третий уровень во всех экосистемах образуют вторичные гидрофиты. консументы – консументы – консументы – консументы – консументы – консументы – консументы – консументы – консументы – консументы – 102. Как называются продуценты экосистемы – организмы, которые из неорганических веществ синтезируют органические: 1) автохоры; 2) абиотические факторы; 3) автотрофы; 4) анаэробные бактерии; 5) бактерициды. 103. Как называется неустойчивая экосистема с искусственно созданным и обедненным видами естественным биотическим сообществом, дающим сельскохозяйственную продукцию: 1) агроцекоз; 2) агролесомелиорация; 91 3) агробиогеоценоз; 4) аллелогония; 5) авторегуляция. 104. Как называется природно-антропогенное равновесие, которое поддерживается на уровне, дающем максимальный эколого-социально-экономический эффект в течение условно бесконечного времени: 1) метаболизм; 2) миграция; 3) равновесие экологическое целесообразное; 4) размер экосистемы; 5) природная среда. 105. Что такое размер биогеоценоза: 1) сложение природных и антропогенных факторов, которое создает в сумме новые экологические условия обитания организмов и биотических сообществ; 2) сочетание естественных средообразующих компонентов и воздействий, создающих экологические условия жизни организмов и их сообществ; 3) пространство (объем), при наличии которого возможно осуществление процессов саморегуляции и самовосстановления совокупности, составляющих экосистему средообразующих компонентов и элементов; 4) способность природной системы к восстановлению баланса внутренних свойств после какого-либо природного или антропогенного влияния; 5) процесс непрерывного воспроизводства или возобновления структуры, свойств, количественного и качественного состава природных систем, который осуществляется без участия человека. 106. Что такое эрозия почв: 1) процесс засоления почв; 2) процесс механического разрушения почвы под действием поверхностного стока или ветра; 3) устойчивое ухудшение свойств почвы как среды обитания биоты, а также снижение ее плодородия; 4) снижение биологической активности почв; 5) процесс разрушения верхнего слоя почв. 92 Что такое антропоэкосистема: экотопный ландшафт; экосистема, нарушенная антропогенным воздействием; разновидность ландшафта, где человек (промышленная деятельность) выступает центральным элементом, определяющим функционирование и структуру ландшафта; 4) географический ландшафт; 5) возделываемые земли. 107. 1) 2) 3) 108. Как вы считаете, особенности микрорельефа могут приводить к тому, что на территории с избыточным увлажнением могут быть встречены растения, принадлежащие к группам, произрастающим в сухих местообитаниях: 1) нет, так как режим увлажнения почв не зависит от микрорельефа; 2) нет, так как отсутствует соответствующая экологическая ниша; 3) режим увлажнения зависит от количества осадков; 4) да, например, на болотных кочках, которые классифицируются как образования микрорельефа, могут произрастать растения из сухих местообитаний; 5) да, например, на склоне оврага менее влаголюбивая растительность, по сравнению с растительностью на дне оврага. 109. Международная конференция, прошедшая в 1992 г. в Рио-де-Жанейро, была посвящена: 1) глобальным экологическим проблемам и вопросам устойчивого развития общества; 2) вопросам, связанным с загрязнением Мирового океана; 3) вопросам, связанным с глобальным потеплением; 4) вопросам, связанным с трансграничным переносом атмосферных загрязнений; 5) вопросам резкого увеличения озоновой дыры. 110. Принцип коэволюции природы и общества, предложенный Н.Н. Моисеевым, предполагает: 1) такое развитие общества и природы, при котором развитие общества не нарушает гармонии развития биосферы, частью которого оно является; 2) естественное разрушение обществом биосферы; 93 3) наличие взаимоисключающих тенденций в развитии общества и природы. Другими словами, он определяет необходимость полного хозяйственного преобразования биосферы, передачи регулирующей функции от биоты человечеству, необходимость конструкции и воплощения глобальной технической системы регуляции окружающей среды; 4) такое развитие общества и природы, при котором развитие общества нарушает развитие биосферы; 5) консервацию научно-технического прогресса, остановку развития техносферы как необходимое условие выживания человечества. 94 4. БИОСФЕРА Биосфера (греч. bios – жизнь, sphaira – фар, сфера) – часть Земли, в которой развивается жизнь организмов, населяющих поверхность суши, нижние слои атмосферы и гидросферу. Таким образом, биосфера включает в себя: 1) живые организмы (растения, животные, микроорганизмы); 2) тропосферу (нижний слой атмосферы); 3) гидросферу (океаны, моря, реки и так далее); 4) литосферу (верхняя часть земной коры). Возраст биосферы – приблизительно 4 млрд. лет. Термин «биосфера» введен в 1875 г. австрийским геологом Зюссом. Основоположник современного учения – русский ученый Вернадский Владимир Иванович (1863-1945 гг.). Суть этого учения: биосфера – это качественно своеобразная оболочка Земли, развитие которой в значительной мере определяется деятельностью живых организмов. Биосфера представляет собой результат взаимодействия живой и неживой природы. Элементы неживой природы связаны воедино с помощью живых организмов. На рисунке 4.1 показана схема строения биосферы. Нижняя часть биосферы распространяется на 3-5 км на суше и на 2 км ниже дна океана. Верхняя граница – озоновый слой, выше которого ультрафиолетовое излучение солнца исключает органическую жизнь, его толщина изменяется от нескольких миллиметров до нескольких метров. Основой органической жизни является углерод (С). Решающее значение в истории образования биосферы имело появление на Земле растений, которые в процессе фотосинтеза синтезируют органические вещества из CO 2 и H 2O под действием солнечного света. В результате фотосинтеза ежегодно образуется 100 млрд. тонн органического вещества. Именно благодаря растениям на Земле получили развитие различные виды животных и осуществляется обмен веществом и энергией между живой и неживой природой. В.И. Вернадский выделяет в биосфере: 1) живое вещество – живые организмы; 2) биогенное вещество – продукты жизнедеятельности живых организмов (каменный уголь, нефть и т.п.); 3) косное вещество – горные породы (минералы, глины); 4) биокосное вещество – продукты распада и переработки горных и осадочных пород живыми организмами (почвы, ил, природные воды); 5) радиоактивные вещества, получающиеся в результате распада радиоактивных элементов (радий, уран, торий и т.д.); 95 6) рассеянные атомы (химические элементы), находящиеся в земной коре в рассеянном состоянии; 7) вещество космического происхождения – метеориты, протоны, нейтроны, электроны. Верхняя граница – озоновый слой 20000 Стратосфера 10000 Эверест (8848 м) Тропосфера – нижняя часть атмосферы Почва Литосфера Гидросфера Мариинская впадина (10830 м) Нефтяные воды (присутствие бактерий) 5000 Нижняя граница Рисунок 4.1. Схема строения биосферы Живое вещество – это совокупность и биомасса живых организмов в биосфере. В таблице 4.1 показано распределение биомассы организмов на Земле и в воде. Земля и окружающая ее среда сформировалась в результате закономерного развития всей Солнечной системы. Около 4,7 млрд. лет назад из рассеянного в протосолнечной системе газопылеватого вещества образовалась планета Земля. Как и другие планеты, Земля получает энергию от Солнца, достигающую земной поверхности в виде электромагнитного излучения. Солнечное тепло – одно из главных слагаемых климата Земли, основа для развития многих геологических процессов. Огромный тепловой поток исходит из глубин Земли. 96 Таблица 4.1 Таблица биомассы организмов Земли Среда Суша Океаны Суммарный Организмы Масса, 1012 т % Растения Животные Растения Животные Общая биомасса 2,4 0,02 0,0002 0,003 2,4232 99,04 0,825 0,008 0,124 100 По новейшим данным, масса Земли составляет 6·1021 т, объем – 1,083·1012 км3, площадь поверхности – 510,2 млн. км2. Размеры, а следовательно, и все природные ресурсы нашей планеты ограничены. Наша планета имеет неоднородное строение и состоит из концентрических оболочек (геосфер) – внутренних и внешних. К внутренним относятся ядро, мантия, а к внешним – литосфера (земная кора), гидросфера, атмосфера и сложная оболочка Земли – биосфера. Литосфера (греч. «литос» – камень) – каменная оболочка Земли, включающая земную кору мощностью (толщиной) от 6 (под океанами) до 80 км (горные системы). Земная кора сложена горными породами. Доля различных горных пород в земной коре неодинакова – более 70% приходится на базальты, граниты и другие магматические породы, около 17% – на преобразованные давлением и высокой температурой породы и лишь чуть больше 12% – на осадочные (таблица 4.2). Таблица 4.2 Соотношение горных пород земной коры Процент от общего объема Название горных пород земной коры, % Магматические и метаморфические породы Граниты, диориты, эффузивы 20,86 Кристаллические сланцы, гнейсы 16,91 Базальты, габбро, амфиболы 50,34 Осадочные породы Глины и глинистые сланцы 4,48 Пески и песчаники 3,56 Карбонатные породы 3,57 Прочие породы 0,28 Гидросфера (греч. «гидро» – вода) – водная оболочка Земли. Ее подразделяют на поверхностную и подземную. 97 Поверхностная гидросфера – водная оболочка поверхностной части Земли. В ее состав входят воды океанов, морей, озер, рек, водохранилищ, болот, ледников, снежных покровов и другие. Все эти воды постоянно или временно располагаются на земной поверхности и носят название поверхностных. Поверхностная гидросфера не образует сплошного слоя и прерывисто покрывает земную поверхность на 70,8%. Подземная гидросфера включает воды, находящиеся в верхней части земной коры. Их называют подземными. Сверху подземная гидросфера ограничена поверхностью Земли, нижнюю ее границу проследить невозможно, так как гидросфера очень глубоко проникает в толщу земной коры. По отношению к объему земного шара общий объем гидросферы не превышает 0,13%. Основную часть гидросферы (96,53%) составляет Мировой океан (таблица 4.3). На долю подземных вод приходится 23,4 млн. км2, или 1,69% от общего объема гидросферы, остальное – воды рек, озер и ледников. Таблица 4.3 Распределение вод на Земле Площадь Доля от обОбъем воды, Части гидросферы распространения, щих мировых тыс. км3 2 тыс. км запасов, % Мировой океан 361300 1138500 96,53 Ледники и снега (поляр16227 24064 1,74 ные и горные области) Подземные воды 134800 23400 1,69 Подземные льды в зоне 21000 300 0,023 вечной мерзлоты Озера 2058 176 0,014 Почвенная влага 82000 16,5 0,001 Пары атмосферы 510000 12,9 0,001 Болота 2682 11,4 0,0007 Речные воды 148800 2,1 0,0002 Атмосфера (греч. «атмос» – пар) – газовая оболочка Земли, состоящая из смеси различных газов, водяных паров и пыли (табл. 4.4 по Н. Реймерсу, 1990). Общая масса атмосферы – 5,15·1015 т. На высоте от 10 до 50 км, с максимумом концентрации на высоте 20-25 км, расположен слой озона, защищающий Землю от чрезмерного ультрафиолетового облучения, гибельного для организмов. Атмосфера физически, химически и механически воздействует на литосферу, регулируя распределение тепла и влаги. 98 В формировании природной среды Земли велика роль тропосферы (нижний слой атмосферы до высоты 8-10 км в полярных, 10-12 км – в умеренных и 16-18 км – в тропических широтах) и, в меньшей степени, стратосферы, области холодного разреженного сухого воздуха, толщиной примерно 20 км. Сквозь стратосферу непрерывно падает метеоритная пыль, в нее выбрасывается вулканическая пыль, а в прошлом и продукты ядерных взрывов в атмосфере. Атмосфера, гидросфера и литосфера тесно взаимодействуют между собой. Практически все поверхностные экзогенные геологические процессы обусловлены этим взаимодействием и проходят, как правило, в биосфере. Биосфера – внешняя оболочка Земли, в которую входят часть атмосферы до высоты 25-30 км (до озонового слоя), практически вся гидросфера и верхняя часть литосферы, примерно до глубины 3 км. Особенностью этих частей является то, что они населены живыми организмами, составляющими живое вещество планеты. Взаимодействие абиотической части биосферы – воздуха, воды и горных пород и органического вещества – биоты обусловило формирование почв и осадочных пород. Последние, по В.И. Вернадскому, несут на себе следы деятельности древних биосфер, существовавших в прошлые геологические эпохи. Таблица 4.4 Состав атмосферы Содержание в нижних слоях атмосферы, % Элементы и газы по объему по массе Азот 78,084 75,5 Кислород 20,964 23,14 Аргон 0,934 1,28 Неон 0,0018 0,0012 Гелий 0,000524 0,00007 Криптон 0,000114 0,0003 Водород 0,00005 0,000005 Углекислый газ 0,034 0,0466 Водяной пар: в полярных широтах 0,2 у экватора 2,6 Озон: в тропосфере 0,000001 в стратосфере 0,001-0,0001 Метан 0,00016 0,00009 Окись азота 0,000001 0,0000003 Окись углерода 0,000008 0,0000078 99 Основой динамического равновесия и устойчивости биосферы являются кругооборот веществ и превращение энергии. Биохимический круговорот – это перемещение химических элементов через косную и органическую природу при активном участии живого вещества. Химические элементы циркулируют в биосфере по различным путям биологического круговорота: поглощаются живыми веществами и заряжаются энергией, затем покидают живое вещество, отдавая накопленную энергию во внешнюю среду. Выделяют два основных круговорота: большой (геологический) и малый (биологический). Большой круговорот происходит в течение сотен тысяч миллионов лет. Он заключается в том, что горные породы подвергаются разрушению, а продукты выветривания, в том числе растворенные в воде питательные вещества, сносятся потоками воды в Мировой океан. Здесь они образуют морские напластования и лишь частично возвращаются на сушу с осадками, с извлеченными человеком из воды организмами. Крупные медленные геотектонические изменения, процессы опускания материков и поднятия морского дна, перемещение морей и океанов в течение длительного времени приводят к тому, что эти напластования возвращаются на сушу и процесс начинается вновь. Малый круговорот является частью большого и заключается в том, что питательные вещества почвы, вода, углерод аккумулируются в растениях, расходуются на построение тела и осуществление жизненных процессов как их самих, так и организмов-консументов. Продукты распада органического вещества попадают в распоряжение почвенной микрофлоры, мезофауны (бактерий, крабов, червей, моллюсков, простейших) и вновь распадаются до минеральных компонентов, доступных растениям и вновь вовлекаемых ими в поток веществ. Круговорот химических веществ из неорганической среды через растительные и животные организмы обратно в неорганическую среду с использованием солнечной энергии или энергии химических реакций носит название биогеохимического цикла. Ниже предлагается практическая работа, целью которой является закрепить теоретический материал лекционной части курса по теме «Биосфера» построением схем пути гипотетического атома, используя предлагаемые варианты возможных переходов. Переход конкретного атома из одного состояния в другое носит случайный (вероятностный) характер. На этом принципе и построено выполнение практической работы. 100 Порядок выполнения работы: Для выполнения необходимо иметь монету. Нужно подбросить монету (один или два раза) и в соответствии с выпавшим результатом сделать запись. Необходимо пройти не менее 3 круговоротов, при этом подробно описать каждый из них. Практическое задание «Круговорот углерода» Пояснения к позициям: 1. Атом углерода входит в состав молекулы углекислого газа в атмосфере. Результат подбрасывания монеты (О – орел; Р – решка). ОО – атом углерода не поглощен растением и остается в атмосфере. Необходимо повторить подбрасывание монеты. ОР или РР – атом углерода поглощен листом растения, переход в позицию 2. 2. Молекула углекислого газа с атомом углерода находится в листе растения: ОО – нет солнечного света (нет энергии), фотосинтез не происходит, молекула СО2 с атомом углерода возвращается в позицию 1; ОР или РР – происходит фотосинтез, атом углерода включен в молекулу сахара С6Н12О6. Переход в позицию 3. 3. Атом углерода входит в молекулу сахара растения: ОО – молекула сахара окисляется в процессе клеточного дыхания, обеспечивающего растение энергией для роста, атом углерода в составе СО2 возвращается в атмосферу – позиция 1; ОР или РР – молекула сахара превращается в молекулу, входящую в состав ткани растения, позиция 4. 4. Атом углерода включен в молекулу растительной ткани: ОО – растение съедено первичным консументом (животным фитофагом), переход в позицию 5; ОР или РР – часть растения отмирает, образуя детрит (мертвое органическое вещество), переход в позицию 6. 5. Ткань растения с атомом углерода съедена первичным консументом: ОО – травоядное млекопитающее, позиция 8а; ОР – птица, позиция 8б; РО – насекомое, позиция 8в; РР – человек, позиция 9. 6. Атом углерода находится в составе детрита: О – детрит поглощен детритофагом или редуцентом, позиция 10; Р – пожар, позиция 7. 7. Молекула атома углерода окисляется в результате пожара, углерод соединяется с кислородом и в виде СО2 поступает в атмосферу, позиция 1. 8а, б, в. Ткань растения с атомом углерода съедена первичным консументом: ОО – молекула с атомом углерода метаболизировалась (то есть приняла участие в процессе обмена веществ, происходящего в организме консумента); атом 101 углерода вошел в состав молекулы ткани организма консумента, позиция 11б; ОР – клеточное дыхание, позиция 12; РР – молекула углерода не переварена и, пройдя через желудочно-кишечный тракт, в виде отходов вышла наружу, позиция 6. 9. Ткань растения с атомом углерода съедена человеком: ОО – молекула с атомом углерода метаболизировалась, и он вошел в состав ткани организма человека, позиция 11а; ОР – клеточное дыхание, позиция 12; РР – молекула с атомом углерода не участвовала в метаболизме и, пройдя желудочно-кишечный тракт, вышла наружу, позиция 6. 10. Молекула с атомом углерода съедена первичным детритофагом или редуцентом: ОО – дождевой червь, позиция 15б; ОР – гриб, позиция 15в; РО – бактерия, позиция 15а; РР – личинка насекомого, позиция 15г. 11а. Атом углерода входит в состав ткани организма человека (монету подбрасываем один раз): О – соединение подвергалось расщеплению и метаболизированию в процессе клеточного дыхания, позиция 12; Р – человек умирает, и его тело кремируют, позиция 7. 11б. Атом углерода входит в состав ткани организма первичного консумента (фитофага): ОО – соединение подвергалось расщеплению и метаболизированию в процессе клеточного дыхания, позиция 12; ОР – первичный консумент съеден вторичным консументом, позиция 13; РР – первичный консумент погибает от растения, болезни, старости, позиция 6. 11в. Атом углерода входит в состав ткани вторичного консумента (плотоядного животного): ОО – вещество подвергалось расщеплению и метаболизированию в процессе клеточного дыхания, позиция 12; ОР – вторичный консумент съеден консументом третьего порядка, позиция 14; РР – вторичный консумент погиб от ранения, болезни, старости, позиция 6. 11г. Атом углерода входит в состав ткани организма консумента третьего порядка: ОО – вещество подвергалось расщеплению и метаболизированию в процессе клеточного дыхания, позиция 12; ОР – консумент 3 порядка съеден консументом 4 порядка, позиция 14; РР – консумент 3 порядка погиб, позиция 6. 12. Молекула, содержащая атом углерода, распадается в процессе клеточного дыхания с высвобождением энергии, необходимой для жизнедеятельности и движения организма, при этом атом углерода соединяется с атомом кислорода и в составе СО2 поступает в атмосферу, позиция 1 (цикл завершен). 13. Молекула, содержащая атом углерода, съедена вторичным консументом: ОО – молекула с атомом углерода метаболизировалась с образованием со- 102 единения, входящего в состав ткани организма, позиция 11в; ОР – клеточное дыхание, позиция 12; РР – молекула с атомом углерода не переварена и, пройдя через желудочно-кишечный тракт, вышла наружу, позиция 6. 14. Молекула атома углерода съедена консументом 3 или 4 порядка: ОО – молекула с атомом углерода метаболизирована с образованием соединения, входящего в состав ткани организма консумента, позиция 11г; ОР – клеточное дыхание, позиция 12; РР – молекула атома углерода не переварена и, пройдя желудочно-кишечный тракт, вышла наружу, позиция 6. 15а. Молекула с атомом углерода поглощена бактерией (подбросить монету 1 раз): О – молекула с атомом углерода включена в состав клетки бактерии, позиция 16; Р – молекула расщепляется и метаболизируется в процессе клеточного дыхания, позиция 12. 15б. Молекула с атомом углерода съедена дождевым червем: ОО – молекула включена в состав тела червя, позиция 17; ОР – клеточное дыхание, позиция 12; РР – молекула не переварена и, пройдя желудочно-кишечный тракт, вышла наружу, позиция 6. 15в. Молекула с атомом углерода поглощена грибом (монету подбрасываем один раз): О – молекула включена в состав гриба, позиция 18; Р – клеточное дыхание, позиция 12. 15г. Молекула с атомом углерода съедена личинкой насекомого: ОО – молекула включена в состав тела личинки насекомого, позиция 19; ОР – клеточное дыхание, позиция 12; РР – молекула не переварена и выходит наружу, позиция 6. 16. Атом углерода входит в состав клетки бактерии: ОО – клеточное дыхание, позиция 12; ОР – бактерия съедена дождевым червем, позиция 15б; РР – бактерия погибла, позиция 6. 17. Атом углерода входит в состав тела дождевого червя: ОО – клеточное дыхание, позиция 12; ОР – дождевого червя съела птица, позиция 8б; РР – дождевой червь погиб, позиция 6. 18. Атом углерода входит в состав гриба: ОО – клеточное дыхание, позиция 12; ОР – гриб съеден личинкой насекомого, позиция 15г; РР – гриб погиб, позиция 6. 19. Атом углерода входит в состав организма личинки насекомого: ОО – клеточное дыхание, позиция 12; ОР – личинка насекомого съедена консументом 3 или 4 порядка, позиция 14; РР – личинка насекомого погибла, позиция 6. 103 Блок-схема «Круговорот углерода» 1 5 2 3 4 8а 11б 8б 12 8в 9 7 11а 6 10 11в 16 15а 15б 13 17 15в 11г 18 14 15г 19 104 Практическое задание «Круговорот азота» Необходимо помнить: несмотря на то, что в составе воздуха содержится 78% азота, непосредственно ассимилировать его высшие организмы – продуценты не могут. В это же время азот входит в состав жизненно важных структур организма – аминокислот белка, а также нуклеиновых кислот. Химические превращения азота с образованием веществ, которые могут ассимилировать растения, возможны в результате жизнедеятельности почвенных микроорганизмов, в частности, свободно живущих бактерий: азотобактер, ризобиум, нитрозомонас, нитробактер. Значительные количества свободного азота связывают «клубеньковые» бактерии, колонии которых образуют характерные наросты на корнях растений семейства бобовых: клевера, люцерны, гороха, фасоли и других. Мощные электрические разряды молнии в теплой и очень влажной атмосфере также являются природным источником связанного азота. Круговорот азота в настоящее время подвергся сильному воздействию со стороны человека. С одной стороны, массовое производство азотных удобрений и их использование приводит к избыточному накоплению нитратов. Азот, поступающий на поле в виде удобрений, теряется из-за отчуждения урожая, выщелачивания и денитрификации. С другой стороны, при снижении скорости превращения аммиака в нитраты аммонийные удобрения накапливаются в почве. Возможно подавление деятельности микроорганизмов в результате загрязнения почвы отходами промышленности. Практически повсеместно в городах оксиды азота поступают в атмосферу при сжигании топлива на теплоэлектростанциях и на транспорте. Оксиды азота являются токсичными веществами. При естественных процессах оксиды азота появляются в атмосфере в малых количествах и в качестве промежуточных продуктов, но в городах и промышленных районах их концентрации становятся опасны. Они пагубно влияют на организмы дыхания. Под действием ультрафиолетового излучения возникают реакции между оксидами азота и углеводородами с образованием высокотоксичных и канцерогенных соединений. Пояснения позиций при круговороте азота. 1. Атом азота входит в состав молекулы атмосферного газа азота. Результат подбрасывания монеты (О – орел, Р – решка): ОО – атом азота остается в атмосфере, повторить подбрасывание монеты; ОР – атом азота окислен и вошел в состав оксида азота (результат грозовых разрядов), позиция 2. Переход в позицию 7 – следствие диффузии и диссоциации, в почве образовалась неорганическая соль, нитрат металла или аммония: РР – атом азота посредством бактерий, «азотобактер», вошел в состав иона аммония, позиция 3. 105 3. Монету подбросить один раз: О – переход в позицию 4; в результате жизнедеятельности нитрифицирующей бактерии атом азота вошел в состав иона NО2, далее переход в позицию 5, в результате жизнедеятельности нитрифицирующей бактерии атом азота вошел в состав иона NО3; далее переход в позицию 9, Р – переход в позицию 9: атом азота вошел в состав растения (из позиции 3). 6. ОО – растение погибло, атом азота перешел в детрит, позиция 9; ОР или РО – растение (часть растения) съедено первичным консументом, позиция 10; РР – это растение сгорело при пожаре, позиция 18. 7. ОО – Атом азота в составе аниона NО3 и в составе подземных вод поступил в глубинные слои литосферы, позиция 8; ОР или РО – атом азота вошел в состав растения, позиция 6; РР – атом поглощен денитрифицирующей бактерией, позиция 17. 8. ОО – извержение породы вследствие вулканической деятельности, атом азота в составе молекулы N2 поступил в атмосферу, переход в позицию 1 (круговорот завершен); РР – атом азота в составе аниона NО3 поглощен денитрифицирующей бактерией, позиция 17; ОР или РО – атом азота в составе аниона NО3 поступил в почву, позиция 17. 9. Монету подбрасывать один раз: О – атом азота поглощен «азобактер» и вошел в состав иона аммония NH4+, далее переход: позиция 4, позиция 5 – позиция 6; Р – атом азота поглощен денитрифицирующей бактерией, позиция 17. 10. ОО – первичный консумент сгорел при пожаре, позиция 18; ОР – первичный консумент погиб, атом азота вошел в состав детрита, позиция 9; РО – первичный консумент съеден насекомым, атом азота вошел в состав белка насекомого; РР – дополнительно подбросить монету один раз: О – первичный консумент съеден птицей, атом вошел в состав белка птицы, позиция 12; Р – первичный консумент съеден млекопитающим, атом азота вошел в состав белка мелкого млекопитающего, позиция 13. 11. ОО – насекомое сгорело в огне пожара, позиция 18; ОР или РО – насекомое погибло, атом азота перешел в детрит, позиция 9; РР – насекомое съедено консументом 3 или 4 порядка, атом азота вошел в состав белка консумента 3 или 4 порядка, позиция 14. 12. ОО – птица съедена консументом 3 или 4 порядка, атом азота вошел в состав белка консумента 3 или 4 порядка, позиция 14; ОР или РО – птица погибла, атом азота перешел в детрит, позиция 6; РР – молекула (ион) с атомом азота, пройдя желудочно-кишечный тракт, вышла наружу, позиция 15, преобразование в ион аммония NО4+, позиция 16. 106 13. ОО – мелкое млекопитающее съедено консументом 3 или 4 порядка, атом азота вошел в состав белка консумента 3 или 4 порядка, позиция 14; ОР или РО – молекула (ион) с атомом азота, пройдя желудочно-кишечный тракт, вышла наружу, позиция 15, далее преобразование в ион аммония NО4+; РР – млекопитающее погибло, атом азота перешел в детрит, позиция 9. 14. Ион аммония с атомом азота, пройдя желудочно-кишечный тракт, вышел наружу. 15. Преобразование в ион аммония: NО4+; Р – консумент 3 или 4 порядка погиб, атом азота перешел в детрит, позиция 9. 16. О – атом азота поглощен нитрифицирующей бактерией, образован анион NО3-, позиция 4; далее преобразование в анион NО3, позиция 5 и переход в позицию 6; Р – атом азота вошел в состав растений, позиция 6. 17 и 18. Монету не подбрасывают, один вариант перехода – поступление азота в составе молекулы N2 в атмосферу, позиция 1 – завершение цикла круговорота азота. Блок-схема «Круговорот азота» 1 2 7 17 5 4 3 6 16 10 9 11 12 13 15 14 18 8 107 Тесты по теме «Биосфера» Выберите правильный вариант ответа: 1. 1) 2) 3) 4) Живым веществом Земли В.И. Вернадский называл всю массу: живых организмов всех видов; растений и животных всех видов; наземных и почвенных животных; живых организмов всех видов, без бактерий и грибов. 2. В химическом составе атмосферы Земли и по весу, и по объему в % преобладает такой компонент, как: 1) кислород; 2) азот; 3) углекислый газ; 4) аммиак. 1) 2) 3) 4) Основные водные массы гидросферы Земли сосредоточены в: ледниках; озерах; реках; подземных и почвенных слоях. 1) 2) 3) 4) Область жизни – это… биосфера; экзосфера; тропосфера; ноосфера. 1) 2) 3) 4) Главными элементами, входящими в состав живого вещества, являются: водород, углекислый газ, железо, магний; углерод, азот, кобальт, медь; железо, кремний, кальций, водород; водород, кислород, азот, углерод. 3. 4. 5. 6. Всю массу живых организмов всех видов В.И. Вернадский называл: 1) органическим веществом; 108 2) живым веществом; 3) некосным веществом; 4) биокосным веществом. 7. Количество видов, обитающих на суше, по сравнению с водной средой: 1) меньше; 2) практически одинаково; 3) больше. 8. Биомасса растений и животных на континентах находится в следующем соотношении: 1) биомасса растений значительно меньше биомассы животных; 2) биомасса растений чуть меньше биомассы животных; 3) биомасса растений практически равна биомассе животных; 4) биомасса растений значительно больше биомассы животных. 9. 1) 2) 3) 4) Биомасса живого вещества континентов: значительно превышает биомассу Мирового океана; слегка уступает биомассе Мирового океана; практически равна биомассе Мирового океана; значительно уступает биомассе Мирового океана. 10. 1) 2) 3) 4) В океанах биомасса животных: значительно превышает биомассу растений; лишь немного превышает биомассу растений; практически равна биомассе растений; значительно уступает биомассе растений. 11. 1) 2) 3) 4) Самым нижним уровнем организации живой материи на Земле является: атомный уровень; молекулярный; популяционный; тканевый. 12. В.И. Вернадский выделял несколько биогеохимических функций живого вещества в биосфере. Одна из их них: 1) водная; 109 2) газовая; 3) литосферная; 4) ферментативная. 13. Способность к размножению – важнейшее свойство живого вещества биосферы. Особенно быстро размножаются: 1) грибы; 2) насекомые; 3) бактерии; 4) плоские черви. 1) 2) 3) 4) По определению Вернадского, к косному веществу можно отнести: торф; животных; известняк; горные породы неорганического происхождения. 1) 2) 3) 4) Видовое разнообразие растений увеличивается (возрастает) в направлении: с севера на юг; от подножия горы к ее вершине; от поверхности океана к его глубинам; от береговой линии к центральным областям океана. 14. 15. 16. Одни и те же химические элементы переходят из неживой природы в состав растений, затем в животных и человека. Этот процесс называется: 1) трансформацией элементов; 2) трансдукцией элементов; 3) круговоротом веществ в природе; 4) биогенной миграцией атомов. 17. 1) 2) 3) 4) Одним из свойств живых организмов биосферы является их способность: к аккумулированию различных элементов; к излучению радиоактивности; к беспредельному росту и выделению азота; к выделению кислорода и поглощению тепла и воды. 18. Плотность жизни зависит от ряда факторов, одним из которых является: 1) климат; 110 2) географическое положение местности; 3) сезонность года; 4) наличие пищевых ресурсов и необходимое жизненное пространство для обитания. 19. В биосфере (в каждой экосистеме) все живое распределяется по высоте или (для водоемов) по глубине обитания. Такие слои – области распределения жизни – называют: 1) стратиграфией; 2) градацией; 3) ярусностью; 4) биотолщей. 20. Слой (толща), в котором сосредоточена жизнь в океанах и на суше, соотносится следующим образом: 1) в океанах слой жизни больше, чем на суше; 2) в океанах слой жизни меньше, чем на суше; 3) по всем параметрам слои и в океанах, и на суше одинаковы; 4) слой жизни в океанах значительно меньше, чем на суше. 21. 1) 2) 3) 4) Главным энергетическим источником для жизни на Земле является: внутренняя энергия Земли; космическая радиация; энергия ветра и воды; энергия Солнца. 22. Распределение и изменение растительности от подножия горы к ее вершине называется вертикальной: 1) зональностью; 2) градацией; 3) ступенчатостью; 4) поясностью. 23. К гидрофильным веществам клетки относятся: 1) соли; 2) жиры; 3) аминокислоты. 111 24. На зональное распределение растительности влияют такие факторы среды, как количество тепла и влаги. При продвижении с севера на юг количество тепла: 1) уменьшается, а влаги увеличивается; 2) увеличивается, а влаги уменьшается; 3) и влаги увеличивается; 4) и влаги не изменяется. 25. В состав биосферы, как и в состав любой экосистемы, должны входить следующие компоненты: 1) продуценты и редуценты; 2) продуценты, консументы и редуценты; 3) только консументы, редуценты и паразиты; 4) сапротрофы-редуценты, консументы и зоофаги. 26. 1) 2) 3) 4) Биосфера, как и любая экосистема, является: закрытой системой; открытой системой; полностью автономной системой; полностью независимой системой. 27. Сток в реки и моря с поверхности суши уменьшился вследствие появления на Земле: 1) костных рыб; 2) наземных растений и почвы; 3) водных млекопитающих; 4) позвоночных животных. 28. Зональность на Земле, в основном, определяется климатическими особенностями. В.В. Докучаев отметил закономерность в соответствии зональности растений типам почв. Лесостепной зоне соответствуют: 1) черноземные почвы; 2) каштановые и бурые почвы; 3) желтоземы и красноземы; 4) серые почвы. 29. Самыми плодородными почвами являются: 1) серые лесные; 112 2) каштановые; 3) бурые; 4) черноземные. 30. 1) 2) 3) 4) Плодородие почвы зависит от наличия такого слоя, как: дерн; слой, переходный к материнской породе; слой опада; гумус. 31. 1) 2) 3) 4) Бореальной зоне соответствуют: тундровые почвы; светло-серые и подзолистые почвы; серые почвы; каштановые почвы. 32. 1) 2) 3) 4) Самые древние почвы Земли относятся к: речным и пойменным; иловато-болотным; пустынным; тундровым. 33. 1) 2) 3) 4) Одним из факторов почвообразования (по В.В. Докучаеву) является: животный и растительный мир; атмосферное давление; газовый состав атмосферы; амплитуда колебаний температуры в течение года. 34. 1) 2) 3) 4) Под хвойными лесами формируются и залегают: дерново-подзолистые почвы; серые лесные почвы; бурые и каштановые почвы; болотные почвы. 35. Первыми почвообразователями являются: 1) бактерии и лишайники; 2) водоросли и мхи; 113 3) плоские черви и личинки насекомых; 4) водоросли и круглые черви. 36. 1) 2) 3) 4) 37. 1) 2) 3) 4) Самыми молодыми почвами из нижеперечисленных являются: почвы степей; почвы лесов; почвы тундры и лесотундры; речные почвы. В среднем для образования почвенного слоя в 5 см требуется около: 10 лет; 100 лет; 500 лет; 20 000 лет. 38. Животные, постоянно живущие в почве и не выходящие кормиться на поверхность земли: 1) суслики; 2) кроты и медведки; 3) сурки и барсуки; 4) кролики. 1) 2) 3) 4) Большая часть углекислого газа современной атмосферы выделяется: из почвы и в результате дыхания животных; в результате дыхания живых существ и сжигания органического топлива; в результате сжигания топлива транспортными средствами; в результате выделения газа из глубин Земли. 1) 2) 3) 4) В атмосфере ранней Земли преобладали такие газы, как: кислород, водород и метан; водород, метан, аммиак, углекислый газ; водород, азот, углекислый газ; метан, углекислый газ, хлор, бром. 39. 40. 41. Атмосферный азот образуется, в основном, в результате жизнедеятельности: 1) растений; 2) животных; 114 3) жизнедеятельности животных, растений и грибов; 4) почвенных бактерий. 42. В результате жизнедеятельности микроорганизмов на Земле образовались залежи: 1) золота и серебра; 2) известняка, фосфоритов, кремнистых сланцев; 3) бокситов, алюминия; 4) меди, цинка, апатитов. 43. 1) 2) 3) 4) Фосфор и сера поступают в почву: в результате разрушения горных пород; из атмосферы; из воды; в результате разложения растений. 44. Области повышенной концентрации жизни в биосфере расположены на границе разделов разных сред и названы В.И. Вернадским: 1) пленками жизни; 2) областями рекреации; 3) контактными областями; 4) областями концентрации. 45. 1) 2) 3) 4) 46. 1) 2) 3) 4) Цикл кислорода занимает на Земле приблизительно: 200 лет; 2000 лет; 200 000 лет; 2 млн. лет. Важнейшим звеном биогеохимического круговорота является: воздушный перенос; фотосинтез; гликолиз; водный перенос. 47. Миграция кремнезема в биосфере сложна и многоступенчата. В частности, растворенный в океанических водах кремний усваивается: 1) бурыми водорослями и различными ракообразными; 2) диатомовыми водорослями, губками и радиоляриями; 115 3) зелеными водорослями, рыбами и иглокожими; 4) цианобактериями, золотистыми водорослями и различными моллюсками. 48. Самым распространенным металлом биосферы, играющим важную роль в геохимических процессах, является: 1) медь; 2) олово; 3) алюминий; 4) серебро. 1) 2) 3) 4) Вода на Земле совершает полный цикл примерно за: 200 лет; 2000 лет; 200 000 лет; 2 млн. лет. 1) 2) 3) 4) Совокупность организмов, плавающих в толще воды, называется: плейстоном; нейстоном; бентосом; планктоном. 49. 50. 51. Эдафические факторы играют значительную роль в нормальном существовании биосферы и распределении растений на земной поверхности, поскольку они являются важной основой формирования экосистем. Этим термином (эдафические факторы) обозначают: 1) климатические особенности континентальных биоценозов; 2) грунтовые и почвенные воды экосистем; 3) газовые составляющие атмосферы; 4) почву. 52. «Сгущения» жизни (по В.И. Вернадскому) есть концентрация организмов, приуроченная: 1) к центральным областям экосистем; 2) только к поверхности земли (почве); 3) к подземным (подпочвенным) областям; 4) к местам контактов различных сред. 116 53. 1) 2) 3) 4) Выветривание горных пород, связанное с круговоротом воды, называется: газовым выветриванием; химическим выветриванием; ферментативным выветриванием; геологическим выветриванием. 54. Верхние границы распространения жизни ограничены высотой в: 5 км; 10 км; 20 км; 40 км. 1) 2) 3) 4) 55. 1) 2) 3) 4) Наибольшая концентрация озона расположена в следующих пределах: от 5 до 10 км; от 10 до 20 км; от 20 до 25 км; от 25 до 40 км. 56. 1) 2) 3) 4) Максимальные размеры (толща) биосферы по вертикали равны: 6,21 мили; 15 км; 25 км; около 35 км. 57. 1) 2) 3) 4) Какие беспозвоночные животные встречаются в горах выше 6,2 км: жуки, моли и сверчки; пауки, ногохвостки и клещи; различные черви, моллюски брюхоногие и стрекозы; комары, мухи и муравьи. 58. Нижней границей распространения жизни в океанах является глубина около: 1) 1 км; 2) 5 км; 3) 10 км; 4) 20 км. 117 59. Верхняя граница жизни определяется наличием приемлемых для жизни условий, для большинства – это: 1) температура; 2) нормальное атмосферное давление; 3) уровень радиации и температура; 4) наличие водяных паров. 60. 1) 2) 3) 4) Максимальная плотность жизни на суше сосредоточена: до высоты в 10 км; до высоты в 1 км; от 5 метров в глубь почвы и вверх до кроны деревьев; под почвой до глубины в 100 м. 61. В литосфере нижняя граница жизни проходит на глубине: 500 м; 1 км; около 5 км; более 20 км. 1) 2) 3) 4) 62. 1) 2) 3) 4) Верхняя граница жизни в биосфере определяется: наличием пищевых ресурсов; наличием воздушно-кислородной среды; наличием нормального атмосферного давления; озоновым экраном. 63. 1) 2) 3) 4) Озоновый экран располагается: на высоте 8-10 км на полюсах и более 25 км над экватором; на высоте 25 км на полюсах и 10 км над экватором; и на полюсах, и на экваторе в среднем на одной высоте, равной 15 км; и на полюсах, и на экваторе на одной высоте – выше 25 км. 64. Газовый состав атмосферы и процент соотношения химических элементов, входивших в биогеохимический круговорот, в процессе эволюции: 1) оставался одинаковым; 2) постоянно менялся в глобальном масштабе; 3) изменялся во времени, но сейчас возвращается к исходным показателям; 4) менялся незначительно и только локально. 118 65. Усложнение и увеличение связей в природе в процессе эволюции сделало биосферу: 1) менее устойчивой к различным потрясениям; 2) более устойчивой к различным потрясениям; 3) не повлияло на ее устойчивость; 4) лишь немного менее устойчивой. 66. В.И. Вернадский видел дальнейшее развитие биосферы в переходе ее в состояние: 1) техносферы; 2) антропосферы; 3) ноосферы; 4) урбосферы. 67. Месторождения марганца и железа в процессе эволюции образовались благодаря: 1) процессам выветривания; 2) извержению вулканов; 3) хемоавтотрофным бактериям; 4) окислительно-восстановительным реакциям. 68. 1) 2) 3) 4) Осадочные породы на Земле образовались в основном благодаря: деятельности живых организмов; вулканической деятельности; физическим процессам выветривания; окислительной деятельности кислорода. 69. Большой процент углерода в процессе существования биосферы накапливался в: 1) сланцах и карбонатных породах; 2) песчаниках; 3) кремнийорганических породах; 4) железных и марганцевых рудах. 70. В ходе эволюции сложился определенный баланс расхода и образования веществ и элементов: 1) ресурсы азота практически неисчерпаемы, а запасы фосфора постепенно сокращаются; 119 2) ресурсы азота и фосфора неисчерпаемы; 3) ресурсы азота и фосфора сокращаются одновременно быстро; 4) ресурсы азота постоянно уменьшаются, а фосфора – увеличиваются. 71. По цепям питания свинец накапливается в живом веществе в следующей последовательности: 1) зоопланктон – рыбы – моллюски бентоса; 2) чайки, бакланы – хищные рыбы – морские котики; 3) бурые водоросли – кораллы – человек; 4) различные рыбы – хищные птицы – водоросли – ракообразные. 72. В биосфере Земли скопилось много углерода, причем его значительно больше содержится в: 1) растворенном виде в морях и океанах (в виде СО2, Н2, СО3 и ионов СО32НСО3-); 2) атмосфере в виде СО, СО2; 3) почвах; 4) животных и растениях. 73. Водообмен в разных объектах и средах жизни происходит с разной скоростью: 1) в полярных льдах он идет быстрее, чем в поверхностных водах суши; 2) в крупных озерах он идет быстрее, чем в реках; 3) в реках он идет медленнее, чем в полярных льдах; 4) в реках водообмен происходит быстрее, чем в крупных озерах. 74. В процессе эволюции трофическая пищевая емкость среды обитания человечества: 1) возросла в тысячи раз; 2) уменьшилась в сотни раз; 3) не изменялась со времен первобытных людей; 4) имеет тенденцию к понижению. 75. При подъеме к вершине горы происходит не только изменение влажности и температуры, но и: 1) уменьшение радиоактивности; 2) изменение атмосферного давления воздуха; 120 3) уменьшение скорости ветра; 4) пылевое загрязнение воздуха. 76. 1) 2) 3) 4) 77. 1) 2) 3) Азот выделяется в воздух из почвы благодаря деятельности: нитрифицирующих бактерий; денитрифицирующих бактерий; аэробных бактерий; сапротрофных бактерий. Малый круговорот вещества в природе называется: биогеохимический; геологический; химико-геологический. 78. В схеме иерархии основных экологических структур последняя (высшая) ступень – это: 1) экосистема; 2) сообщество; 3) организм; 4) биосфера. 79. 1) 2) 3) 4) Плотность жизни зависит от ряда факторов, одним из которых является: наличие пищевых ресурсов; видовое разнообразие; атмосферное давление; климат. 80. В.И. Вернадский выделял формы вещества на Земле: косное, некосное и воду; биокосное, (живое) органическое и воду; (живое) органическое, почву и воду; косное, биокосное, биогенное и (живое) органическое. 1) 2) 3) 4) 81. Преобладающими горными породами земной коры и газами в атмосфере являются: 1) карбонаты, пески и кислород; 2) мраморы, известняки и углекислый газ; 121 3) базальты, граниты и азот; 4) граниты, карбонаты и азот. 1) 2) 3) 4) Весь кислород атмосферы накопился за счет: почвенных существ; химических процессов в недрах Земли; фотосинтеза; водных животных. 1) 2) 3) 4) Важными свойствами живого вещества планеты являются: накопление и перераспределение вещества на Земле; излучение тепла (энергии); поглощение тепла и воды; уничтожение ресурсов Земли. 1) 2) 3) 4) К биогенному веществу можно отнести: растения; гумусовый слой; уголь; животных. 82. 83. 84. 85. Биогенные элементы биосферы способны перемещаться не только благодаря силе тяжести, стекая с суши по рекам в моря и океаны, где они концентрируются, но и поступать обратно, например к верховьям рек, в результате: 1) тектонических подвижек, землетрясений и вулканизма; 2) воздушного переноса и благодаря дождям и ураганам; 3) функционирования пищевых цепей, благодаря хищным и рыбоядным птицам, а также различным рыбам; 4) деятельности различных детритофагов. 86. Развитие живого вещества биосферы заключается в: 1) повышении уровня его организации и степени приспособленности к окружающей среде; 2) активном размножении и расселении по планете; 3) увеличении численности особей и видового разнообразия; 4) увеличении площади, занимаемой живым веществом Земли. 122 87. Биологический круговорот веществ представляет собой: 1) полностью замкнутый цикл, включающий обмен веществом и энергией; 2) открытый циклический процесс обмена веществом и энергией, обусловленный жизнедеятельностью живых существ планеты; 3) обмен энергией и веществом между внутренними слоями земных недр и поверхностью Земли; 4) обмен веществом и энергией, осуществляемый исключительно в воздушной среде позвоночными животными. 88. 1) 2) 3) 4) Основные виды взаимодействия живого вещества с окружающей средой: энергетическое, вещественное и информационное; электромагнитное, радиационное и химическое; молекулярное, генетическое, пространственное; микроволновое и пространственное. 89. 1) 2) 3) 4) Практически весь кислород атмосферы Земли накоплен за счет: космических процессов, происходивших за пределами планеты; процессов, происходивших в древних горных породах Земли; фотосинтеза зеленых растений в прошлые геологические эпохи; вулканических выбросов из недр Земли. 90. Круговороты важнейших биогенных элементов в биосфере, созданные живыми организмами, подразделяются на: 1) круговороты газов и осадочные круговороты; 2) круговороты газов и металлов; 3) круговороты растворов и горных пород; 4) круговороты органических и неорганических веществ. 91. Многие морские виды накапливают в своих скелетах кальций, кремний или фосфор и, отмирая, создают на дне морей и океанов большие толщи: 1) вулканических горных пород; 2) осадочных органогенных пород; 3) метаморфических и магматических пород; 4) таких специальных пород не существует. 92. Ежегодно в круговорот веществ поступает много млрд. т растительной продукции как с суши, так и из океанов, причем с суши поступает: 1) в два раза больше, чем из океанов; 123 2) в два раза меньше, чем из океанов; 3) приблизительно столько же, сколько и из океанов; 4) в десять раз меньше, чем из океанов. 93. 1) 2) 3) 4) Денитрифицирующие бактерии способствуют: накоплению азота в горных породах; выделению азота из почвы в атмосферу; накоплению азота в осадочных породах морей и океанов; выделению азота из растений и животных. 94. 1) 2) 3) 4) Биогенная миграция элементов осуществляет: образование осадочных горных пород; биогеохимический круговорот веществ в природе; процесс восстановления нарушенных земель; перенос веществ внутри суши. 95. Нефть, торф, уголь – ископаемые залежи: образованные в результате деятельности бактерий древних геологических эпох; образованные из остатков древних растительных организмов, накопивших солнечную энергию; неорганических веществ, образованных в прошлые геологические эпохи микроскопическими животными; являющиеся продуктами вулканической деятельности. 1) 2) 3) 4) 96. Пионерами освоения сухопутных пространств, принадлежащими к многоклеточным организмам, в давние геологические эпохи были: 1) мхи и водоросли; 2) колонии кишечнополостных и тараканы; 3) лишайники; 4) грибы, губки и кораллы. 124 5. ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ Анализ экологических последствий антропогенных воздействий позволяет разделить все их виды на положительные и отрицательные. К положительным воздействиям человека на биосферу можно отнести воспроизводство природных ресурсов, восстановление запасов подземных вод, полезащитное лесоразведение, рекультивацию земель и некоторые другие мероприятия. Отрицательное воздействие человека на биосферу проявляется в самых разнообразных и масштабных акциях: вырубка лесов, засоление и опустынивание земель, исчезновение видов и так далее. Главнейшим и наиболее распространенным видом отрицательного воздействия человека на биосферу является загрязнение. Загрязнением считается привнесение в какую-либо среду новых, нехарактерных для нее физических, химических и биологических агентов или превышение естественного уровня этих агентов в среде. Загрязнения классифицируют: 1. Ингредиентное (химическое) – это совокупность химических веществ, чуждых естественным биогеоценозам. 2. Параметрическое (физическое) – загрязнение среды, связанное с изменением качественных параметров окружающей среды. 3. Биологическое – это воздействие на состав и структуру популяций и отдельных ее представителей – биологических агентов. Кроме того, можно выделить: загрязнение атмосферного воздуха, загрязнение гидросферы, загрязнение литосферы, антропогенное воздействие на биотические сообщества. Под загрязнением атмосферного воздуха следует понимать любое изменение его состава и свойств, которое оказывает негативное воздействие на здоровье человека и животных, состояние растений и экосистем. Загрязнение атмосферы может быть естественным (природным) и антропогенным (техногенным). Естественное загрязнение воздуха вызвано природными процессами. К ним относятся вулканическая деятельность, выветривание горных пород, ветровая эрозия, массовое цветение растений, дым от лесных и степных пожаров и др. Антропогенное загрязнение связано с выбросом различных загрязняющих веществ в процессе деятельности человека. По своим масштабам оно значительно превосходит природное загрязнение атмосферного воздуха. 125 К основным источникам загрязнения атмосферы можно отнести: - тепловые и атомные электростанции; - котельные установки; - черную и цветную металлургию; - химическое производство; - выбросы автотранспорта. К важнейшим экологическим последствиям глобального загрязнения атмосферы относятся: - возможное потепление климата; - нарушение озонового слоя; - выпадение кислотных дождей. Под загрязнением водоемов понимают снижение их биосферных функций и экологического значения в результате поступления в них вредных веществ. Загрязнение вод проявляется в изменении физических и органолептических свойств (нарушение прозрачности, окраски, запахов, вкуса), увеличении содержания сульфатов, хлоридов, нитратов, токсичных тяжелых металлов, сокращении растворенного в воде кислорода воздуха, появлении радиоактивных элементов, болезнетворных бактерий и других загрязнителей. Россия обладает одним из самых высоких водных потенциалов в мире – на каждого жителя России приходится свыше 30000 м3/год воды. Однако, в настоящее время из-за загрязнения или засорения около 70% рек и озер России утратили свои качества как источника питьевого водоснабжения, в результате около половины населения потребляют загрязненную недоброкачественную воду (Государственный доклад «Вода питьевая», 1995). Нарушено исторически сложившееся равновесие в водной среде Байкала – уникальнейшем озере нашей планеты, которое, по подсчетам ученых, могло бы обеспечивать чистой водой все человечество в течение почти полустолетия. Только за последние 15 лет загрязнено более 100 км3 байкальской воды. На акваторию озера ежегодно поступает более 8500 т нефтепродуктов, 750 т нитратов, 13 тыс. т хлоридов и других загрязнителей. Ученые полагают, что только размеры озера и огромный объем водной массы, а также способность биоты участвовать в процессах самоочищения спасают экосистему Байкала от полной деградации. Основные виды загрязнения вод следующие: - химическое; - бактериальное; - механическое; - тепловое. 126 Как следствие всего этого, наблюдается нарушение функционирования пресноводных и морских экосистем, истощение подземных вод. К основным видам антропогенного воздействия на почву отнесем следующие: - эрозия (ветровая и водная); - химическое, физическое и биологическое загрязнение; - вторичное засоление и заболачивание; - опустынивание; - отчуждение земель для промышленного и коммунального строительства. Нормальное состояние и функционирование биосферы, а следовательно, и стабильность окружающей природной среды невозможны без обеспечения благоприятной среды обитания для всех биотических сообществ во всем их многообразии. Утрата же биоразнообразия ставит под угрозу не только благополучие человека, но и само его существование. Скорость уменьшения биоразнообразия, как у нас в стране, так и во всем мире, за последние 30-40 лет резко увеличилась. Снижение биоразнообразия отмечается на всех уровнях – генетическом, видовом и экосистемном, что уже приводит к необратимым изменениям природной среды. Происходит самое значительное за последние 65 млн. лет исчезновение видов растений и животных со скоростью, в пять тысяч раз превышающей естественный ход эволюции на Земле. Антропогенные воздействия происходят на главнейшие компоненты биотических сообществ – растительный и животный мир. В истории формирования природоохранной концепции можно выделить несколько последовательных этапов: видовая и заповедная охрана природы – поресурсная охрана – охрана природы – рациональное использование природных ресурсов – охрана среды обитания человека – охрана окружающей природной среды. Соответственно расширялось и углублялось само понятие природоохранной деятельности. Охрана природы – совокупность государственных и общественных мероприятий, направленных на сохранение атмосферы, растительности и животного мира, почв, вод и земных недр. Согласно закону Российской Федерации «Об охране окружающей среды» (2002 г.), основными принципами охраны окружающей среды являются следующие: - приоритет охраны жизни и здоровья человека; - научно обоснованное сочетание экологических и экономических интересов; - рациональное и неистощительное использование природных ресурсов; - платность природопользования; 127 - соблюдение требований природоохранительного законодательства, неотвратимость ответственности за его нарушение; - гласность в работе экологических организаций и тесная связь их с общественными объединениями и населением в решении природоохранных задач; - международное сотрудничество в области охраны окружающей природной среды. Важнейший природоохранный принцип – научно обоснованное сочетание экологических и экономических интересов – отвечает духу Международной конференции ООН в Рио-де-Жанейро (1992), где был взят курс на модель устойчивого развития общества, на разумное сочетание экологической и экономической составляющих, на сохранение окружающей природной среды наряду с экономическим ростом. Под качеством природной среды понимают степень соответствия ее характеристик потребностям людей и технологическим требованиям. В основу всех природоохранных мероприятий положен принцип нормирования качества окружающей среды. Этот термин означает установление нормативов (показателей) предельно допустимых воздействий человека на окружающую среду. Ниже перечислим основные экологические нормативы качества и воздействия на окружающую природную среду. Санитарно-гигиенические: - предельно допустимая концентрация вредных веществ (ПДК); - допустимый уровень физических воздействий (шума, электромагнитных излучений и другие). Производственно-хозяйственные: - допустимый выброс вредных веществ (ПДВ); - допустимый сброс вредных веществ (ПДС); - допустимое изъятие компонентов природной среды; - норматив образования отходов производства и потребления. К комплексному показателю можно отнести допустимую антропогенную нагрузку на окружающую природную среду. Предельно допустимая концентрация (ПДК) представляет собой количество загрязнителя в почве, воздушной или водной среде, которое при постоянном или временном воздействии на человека не влияет на его здоровье и не вызывает неблагоприятных последствий у его потомства. В последнее время при определении ПДК учитывается не только степень влияния загрязнения на здоровье человека, но и воздействие этих загрязнений на диких животных, растения, грибы, микроорганизмы, а также на природные сообщества в целом. 128 В настоящее время в нашей стране действуют более 1900 ПДК вредных химических веществ для водоемов, более 500 – для атмосферного воздуха и более 130 – для почв. ПДК устанавливают на основании комплексных исследований и постоянно контролируют органами гидрометеорологической службы Госкомсанэпиднадзора. ПДК не остаются постоянными, их периодически пересматривают и уточняют. После утверждения норматив становится юридически обязательным. Для нормирования содержания вредного вещества в атмосферном воздухе установлены два норматива – разовый и среднесуточный ПДК. Максимально разовая предельно допустимая концентрация (ПДК м.р.) – это такая концентрация вредного вещества в воздухе, которая не должна вызывать при вдыхании его в течение 30 мин. рефлекторных реакций в организме человека (ощущение запаха, изменение световой чувствительности глаз и другие). Среднесуточная предельно допустимая концентрация (ПДК с.с.) – это такая концентрация вредного вещества в воздухе, которая не должна оказывать на человека прямого или косвенного вредного воздействия при неопределенно долгом (годы) воздействии. Шумом принято называть звуковые колебания, выходящие за рамки звукового комфорта. Чаще всего это неупорядоченные звуковые колебания, мешающие восприятию нужных звуков либо вызывающие неприятное ощущение и повреждающие органы слуха. Как и все акустические колебания, шум может восприниматься ухом человека в пределах частот от 16 до 20000 Гц (ниже – инфразвук, выше – ультразвук). Шумы принято делить на низкочастотные (до 350 Гц), среднечастотные (350-800 Гц), высокочастотные (выше 800 Гц). Высокочастотный шум оказывает наиболее неблагоприятное воздействие на человека. По физической природе шумы могут иметь следующее происхождение: - механическое, связанное с работой машин и оборудования, вследствие ударов в сочленениях, вибрации и так далее; - аэродинамическое, вызванное колебаниями в газах; - гидравлическое, связанное с колебаниями давления и гидроударами в жидкостях; - электромагнитное, вызванное колебаниями элементов электромеханических устройств под действием переменного электромагнитного поля или электрических разрядов. Основными источниками шума являются все виды транспорта, промышленные предприятия, бытовое оборудование. Нормирование шума производится с помощью предельно допустимых уровней (ПДУ) звукового давления. Электромагнитное загрязнение возникает в результате изменений электромагнитных свойств среды, приводящих к нарушениям работы электронных 129 систем и изменениям в тонких клеточных и молекулярных биологических структурах. С развитием электромагнитных систем управления передач на первый план вышло электромагнитное загрязнение – создание искусственных электромагнитных полей. Основной мерой защиты служит установление предельно допустимого уровня напряженности электрического поля и соблюдение нормативов времени пребывания работников в зоне влияния источников. Предельно допустимый выброс (ПДВ) – это максимальный объем вещества, поступающего в окружающую среду за единицу времени, не ведущий к превышению его предельно допустимой концентрации с учетом фонового содержания данного вещества в атмосфере. Предельно допустимый сброс (ПДС) – это максимальный объем сброса сточных вод в водный объект за единицу времени, не приводящий к превышению концентрации примеси в воде над ПДК этой примеси с учетом фонового содержания в водном объекте. Ресурсы – это материалы, силы и потоки вещества, энергии и информации, которые: - образуют входные звенья природных или хозяйственных циклов, являются их необходимыми участниками и, в связи с этим, носителями функции полезности; - имеют измеряемое количественное выражение: массу, объем, плотность, концентрацию, интенсивность, мощность, стоимость; - при изменениях во времени подчиняются фундаментальным законам сохранения. Все естественные материальные и энергетические ресурсы, используемые человеком, принято называть природными ресурсами. При этом часто забывают, что: 1) большинство из них является ресурсами не только для человека, но, в основном и в первую очередь, ресурсами для живой природы. Совокупность живых организмов планеты – биота экосферы – сама является важнейшим ресурсом для человечества: она не только снабжает нас самыми важными материалами и энергией, но и обладает мощной средообразующей и средорегулирующей функцией; 2) по отношению к живой природе значительная часть ресурсов недр, используемых человеком (нефть, ртуть, уран и тому подобное), а также некоторые формы энергии (проникающая радиация, микроволны) с экологической точки зрения являются, в сущности, антиресурсами. Поэтому следует различать: - ресурсы экосферы, представленные только возобновимыми ресурсами веществ, энергии и информации, находящиеся под контролем живых организмов; 130 - ресурсы техносферы, в которые, кроме части ресурсов экосферы, захваченных человеком и вырванных им из биотического круговорота, входят и невозобновимые ресурсы, добываемые в основном из недр, находящиеся вне контроля экосферы и которые никаким существам, кроме человека, не нужны, чаще вредны. Существует несколько классификаций природных ресурсов: естественная, хозяйственная и экологическая. Наиболее детально экологические принципы классификации ресурсов разработал Н.Ф. Реймерс (1994). Естественная классификация основана на разделении ресурсов по компонентам природной среды: земельные, минеральные, водные, климатические, атмосферные, растительные, животного мира и тому подобное. В хозяйственной классификации ведущее значение имеет отраслевая принадлежность: ресурсы топливно-энергетического комплекса, металлургии, химической промышленности, сельского хозяйства, лесоперерабатывающей промышленности и так далее. С эколого-экономической точки зрения наибольший интерес представляет классификация природных ресурсов по признакам исчерпаемости и возобновляемости. К практически неисчерпаемым часто относят космические (солнечную радиацию, гравитацию) и планетарные ресурсы (наличие атмосферы, гидросферы, геотермальной энергии). Однако, в конкретных земных и, тем более, техносферных условиях XX в. действует закон ограниченности (исчерпаемости) природных ресурсов, потому что под влиянием антропогенных качественных изменений среды (состава и распределения воды, состава и спектральной прозрачности атмосферы, термического режима геосфер и тому подобное) могут быть существенно ограничены ресурсы, казавшиеся неисчерпаемыми. Возобновимые ресурсы – это вещества и силы, которые создаются на Земле благодаря текущему потоку солнечной энергии: тепло, атмосферная влага, вода осадков и всех пресных вод, течение рек и гидроэнергия, энергия ветров, волн и течений, почва, все живые организмы, экосфера, наконец, сам человек. Для различных возобновимых, особенно биологических, ресурсов существуют пределы скорости изъятия и степени исчерпания, после превышения которых уже невозможно возобновление, так как нарушается его естественный режим. Чаще всего это относится к численности популяции или биоразнообразию экосистемы, но это может быть отнесено и к экосфере в целом. Разумеется, исчерпаемы и все невозобновимые ресурсы. К ним относится подавляющее большинство ископаемых: горные материалы, руды, минералы, возникшие в геологической истории Земли, а также выпавшие из биотического круговорота 131 и погребенные в недрах продукты древней биосферы – ископаемое топливо и осадочные карбонаты. Правда, некоторые минеральные ресурсы и сейчас медленно образуются при геохимических процессах в недрах, глубинах океана или на поверхности земной коры (залежи солей, руды переходных металлов, железо-марганцевые конкреции, известняки, продукты выветривания). В отношении полезных ископаемых большое значение имеют доступность и качество ресурса, а также количественное соотношение между неизвестными, но предполагаемыми ресурсами (Я), оцененными потенциальными (Л), реальными разведанными (Р) и эксплуатационными (Э) запасами, причем обычно Я > П > Р > Э. Тесты по теме «Охрана природы» Выберите правильный ответ: 1. Основными принципами системы охраны природы являются: 1) научная обоснованность, профилактика, комплексный подход; 2) адекватность, регулярность; 3) систематичность, суммирование, историчность. 2. 1) 2) 3) 4) 3. 1) 2) 3) 4) Богатства недр относятся к: неисчерпаемым природным ресурсам; возобновляемым природным ресурсам; невозобновляемым природным ресурсам; вечным и неисчерпаемым природным ресурсам. Природопользование, в отличие от термина «охрана природы», – это: сфера общественно-производственной деятельности, направленная на удовлетворение потребностей человечества; сфера научно обоснованных международных, государственных и общественных мер, направленная на рациональное использование, воспроизводство и охрану природных ресурсов; одно из направлений охраны природы, связанное с добывающей и перерабатывающей промышленностью; система мероприятий, обеспечивающих нормальную хозяйственную деятельность человека. 132 4. Система мероприятий, обеспечивающих поддержание ресурсо- и средовоспроизводящих функций природы и сохранение невозобновляемых ресурсов, называется: 1) природопользованием; 2) охраной природы; 3) природоохранной рекреацией; 4) ландшафтной экологией. 1) 2) 3) 4) Природопользование подразделяется на: ресурсосберегающее и ресурсонеэкономное; позитивное и негативное; рациональное и нерациональное; замкнутое и незамкнутое. 1) 2) 3) 4) Воды Мирового океана относят к: неисчерпаемым природным ресурсам; возобновляемым природным ресурсам; невозобновляемым (исчерпаемым) природным ресурсам; частично исчерпаемым природным ресурсам. 5. 6. 7. Основные экологические проблемы глобального масштаба прежде всего вызваны: 1) развитием цивилизации в целом (большими темпами прогресса); 2) факторами космического порядка; 3) природными (геологическими) процессами самой Земли. 3) 4) Основным природоохранным принципом является: охрана растительных и животных богатств страны; непосредственная охрана природы в процессе использования природных ресурсов; правовая сторона охраны природы; организация экологического просвещения населения. 1) 2) 3) 4) К неисчерпаемым ресурсам относят: нефть, каменный уголь, различные руды; почву, растительность, минеральные соли; водные и климатические ресурсы; животный и растительный мир. 8. 1) 2) 9. 133 10. Поступление в окружающую среду различных загрязнителей строго регламентируется законодательством, устанавливающим: 1) ПДП, ПРК, ППП; 2) ПДК, ПДС, ПДВ; 3) ПРИ, ИКС, ПКК; 4) ПРИ, ПДУ, ПДО. 11. Проблемы озонового экрана, опустынивания, парникового эффекта являются: 1) межгосударственными проблемами регионального порядка; 2) глобальными проблемами; 3) внутригосударственными проблемами; 4) комплексными проблемами регионального порядка. 12. 1) 2) 3) 4) Более половины всех выбросов в атмосферу производят: промышленные предприятия; энергетика (тепловые станции, котельные и так далее); химическая и угольная промышленность вместе; транспортные средства. 13. Атмосфера защищает живые организмы, населяющие поверхность планеты, от воздействия: 1) высоких концентраций оксидов азота; 2) выбросов промышленных предприятий; 3) жесткого ультрафиолетового излучения; 4) несгоревших частиц топлива; 5) высокотоксичных соединений; 6) выбросов сернистого газа; 7) мелких частиц сажи. 14. 1) 2) 3) 4) 15. Основным компонентом атмосферы является: кислород; азот; аргон; озон. Главный химический загрязнитель атмосферы: 1) диоксид углерода; 134 2) радиоактивные осадки; 3) сернистый газ; 4) тетраэтилсвинец. 16. Наиболее распространенным способом промышленной очистки загрязненного воздуха является: 1) редукция; 2) абсорбция; 3) осаждение; 4) выщелачивание. 17. Атмосфера защищает живые организмы, населяющие поверхность планеты, от воздействия: 1) резких колебаний температуры; 2) умеренного радиоактивного загрязнения; 3) хозяйственной деятельности человека; 4) веществ, обладающих канцерогенными свойствами. 18. Жесткое ультрафиолетовое излучение не достигает поверхности Земли благодаря присутствию в атмосфере: 1) молекул воды; 2) озона; 3) хлорфторметана; 4) азота. 19. Постепенное потепление климата, по мнению многих ученых, на планете связано с: 1) фотохимическим смогом; 2) искусственным загрязнением; 3) парниковым эффектом. 20. Основным источником поступления в атмосферу мелких частиц свинцовой пыли являются: 1) испытания ядерного оружия; 2) сильные продолжительные лесные пожары; 3) неотрегулированные двигатели автомобилей; 4) предприятия по производству красок и лаков. 135 21. Физические методы очистки газообразных выбросов в атмосферу основаны на: 1) дожигании ядовитых примесей; 2) каталитическом превращении примесей; 3) осаждении пылеобразных веществ; 4) адсорбции твердыми веществами. 22. Атмосфера защищает живые организмы, населяющие поверхность планеты, от воздействия: 1) вулканических выбросов; 2) космических излучений; 3) парникового эффекта; 4) сернистого газа. 23. Большая часть жестких ультрафиолетовых лучей задерживается тонким озоновым слоем, который находится в: 1) тропосфере; 2) гидросфере; 3) стратосфере; 4) экзосфере. 24. 1) 2) 3) 4) Основной причиной постепенного потепления климата является: изменение естественного радиоактивного фона; увеличение в атмосфере концентрации диоксида углерода; истончение озонового слоя в атмосфере; увеличение концентрации хлорфторуглеродов. 25. Ядовитый туман, образующийся при воздействии солнечного света на смесь выбросов промышленных предприятий и транспорта, называют: 1) задымлением атмосферы; 2) белым смогом; 3) парниковым эффектом; 4) фотохимическим смогом. 26. В крупных городах значительная доля загрязнения атмосферы приходится на: 1) стройплощадки; 2) предприятия легкой промышленности; 136 3) автотранспорт; 4) предприятия пищевой промышленности. 27. В настоящее время испытывает недостаток в чистой пресной воде следующая часть населения Земли: 1) 1/3; 2) 1/2; 3) 2/3; 4) практически все население Земли. 28. Недостаток пресной воды в последние годы вызван увеличившимся расходом воды в основном на: 1) энергетическую промышленность; 2) сельскохозяйственные цели и разбавление отходов; 3) добывающую промышленность; 4) перерабатывающую промышленность. 29. 1) 2) 3) 4) Эвтрофикацией водоемов называют: быстрое бытовое загрязнение водоемов синтетическими моющими средствами; быстрое накопление органических веществ, азотных и фосфорных удобрений в водоемах; активное загрязнение водоемов продуктами нефтепереработки; активное поступление в водоемы солей тяжелых металлов. 30. Поля орошения (поля фильтрации) относят к одной из форм очистки сточных вод, а именно к: 1) механической; 2) химической; 3) биологической; 4) физико-химической. 31. 1) 2) 3) 4) Возросший дефицит пресной воды вызван, в основном: ухудшением климата; резким глобальным уменьшением объема грунтовых вод; загрязнением водоемов; глобальным засолением почв. 137 32. 1) 2) 3) 4) Основным загрязнителем воды Мирового океана является: бытовой мусор; биологические отходы; нефть и нефтепродукты; твердые промышленные отходы. 33. Уменьшение стока рек и понижение уровня грунтовых вод в средних широтах обычно вызвано: 1) резким изменением климата; 2) вырубкой лесов и осушением болот; 3) изменением глобального круговорота воды; 4) забором воды на нужды промышленных предприятий. 34. Биологическая очистка сточных вод в искусственных условиях производится: 1) на полях орошения; 2) на полях фильтрации; 3) с использованием отстойников, сит, решеток и других фильтров; 4) в аэротенках. 1) 2) 3) 4) Запасы пресной питьевой воды сосредоточены в основном в: озерах и прудах; ледниках; реках; почве. 1) 2) 3) 4) Современные способы очистки сточных вод позволяют очистить их: на 50-55%; на 70-75%; на 90-95%; почти на 100%. 35. 36. 37. Незамерзание водоемов в северных широтах в холодное время года – один из признаков: 1) здорового состояния водоема; 2) теплового загрязнения водоема; 3) загрязнения водоема твердыми бытовыми отходами; 4) естественной сукцессии водоема. 138 38. 1) 2) 3) 4) Полями ассенизации, орошения или фильтрации называются территории: предназначенные для механической и физической очистки сточных вод; на которых осуществляется химическая очистка бессточных вод; предназначенные для биологической очистки сточных вод; предназначенные для всех форм очистки сточных вод. 39. Природными водоемами, способными к самоочищению и регулирующими водность рек, являются: 1) крупные озера; 2) болота; 3) пруды и водохранилища; 4) внутренние моря. 1) 2) 3) 4) Эвтрофикации водоемов в наибольшей степени способствует: энергетика; коммуникации; земледелие; транспорт. 1) 2) 3) 4) Особенно сильно подвергаются водной эрозии почвы, расположенные на: плоской поверхности без растительности; плоской поверхности со слабой растительностью; наклонной поверхности, заросшей кустарником; наклонной поверхности, заросшей травой. 40. 41. 42. Выберите из предложенных терминов ту пару, которая характеризует такое свойство почвы, как рН почвенного раствора: 1) рыхлая – плотная; 2) темная – светлая; 3) нормальная – кислая; 4) аэрированная – бескислородная. 43. Вымывание из почв подсоленными водами органических веществ и минеральных элементов называют: 1) гумификацией; 2) заболачиванием; 3) минерализацией; 4) выщелачиванием. 139 44. Вещество, которое образуется в результате процесса разложения органических веществ растительных и животных остатков, называют: 1) сапропелем; 2) сланцами; 3) мицелием; 4) гумусом. 45. Органическое вещество, временно исключенное из круговорота веществ в экосистеме, называют: 1) золой; 2) почвой; 3) детритом; 4) подзолом. 46. Организмы, которые превращают азот атмосферы в форму, доступную для усвоения растениями, называют: 1) денитрификаторами; 2) деструкторами; 3) азотфиксаторами; 4) цианобактериями. 47. 1) 2) 3) 4) Процесс подкисления почвы наблюдается в экосистемах: широколиственных лесов; степей; сосновых лесов; еловых лесов. 48. После образования из органического вещества почвы гумус подвергается процессу: 1) гумификации; 2) минерализации; 3) урбанизации; 4) стратификации. 49. Экологически безопасные способы орошения культур основаны на: 1) подаче воды непосредственно к корням растений; 2) регулярной круглосуточной подаче воды небольшими пропорциями; 140 3) использовании специальных оросительных растворов; 4) подаче воды в самое прохладное время суток. 50. Компонентом экосистемы, который нельзя отнести ни к живым организмам, ни к условиям среды, считают: 1) воду; 2) углекислый газ; 3) почву; 4) кислород. 51. Процесс разложения органических остатков в почве под влиянием комплекса биотических и абиотических факторов называется: 1) деструкцией; 2) оподзоливанием; 3) стратификацией; 4) гумификацией. 1) 2) 3) 4) В зоне полупустынь почвы содержат мало гумуса и называются: подзолами; глиноземами; солончаками; сероземами. 1) 2) 3) 4) Основным источником энергии для агроэкосистем считают: минеральные удобрения; солнечную радиацию; органические удобрения; сельскохозяйственные машины. 52. 53. 54. Процесс разложения сложных соединений азота до молекулярного двух атомарного состояния называется: 1) деструкцией; 2) аммонификацией; 3) денитрификацией; 4) редукцией. 141 55. Площадь, занятую деревьями или кустарниками и используемую для лесохозяйственных целей, называют: 1) лесной полосой; 2) лесостепной зоной; 3) лесной площадью; 4) лесным хозяйством. 56. Наиболее отрицательное воздействие на воспроизводство лесных экосистем на всех стадиях их развития оказывают: 1) тепловые загрязнения; 2) атмосферные загрязнения; 3) фотохимические смоги; 4) световые загрязнители. 1) 2) 3) 4) Истребление лесов на обширных территориях приводит к: снижению уровня воды в реках; увеличению содержания кислорода; образованию оксидов азота; таянию высокогорных ледников. 1) 2) 3) 4) Важнейшим условием сохранения лесных ресурсов является своевременное: принятие соответствующих законов; распыление жидких удобрений; устранение источников радиации; лесовозобновление. 57. 58. 59. Наиболее перспективными и эффективными методами борьбы с вредителями лесов считают: 1) биологические методы; 2) физические способы; 3) экономические меры; 4) химические меры. 60. Совокупность всех покрытых лесом земель, а также земель, предназначенных для ведения лесного хозяйства, называют: 1) лесопарком; 2) лесными полосами; 142 3) лесным фондом; 4) лесной зоной. 61. Выращивание леса на некогда вырубленных или выжженных лесных площадях называют: 1) первичной сукцессией; 2) лесоводством; 3) лесовозобновлением; 4) демутационной сменой. 1) 2) 3) 4) Истребление лесов на обширных территориях приводит к: уменьшению прозрачности атмосферы; увеличению продуктивности лесов; дестабилизации состава атмосферы; снижению уровня естественной радиации. 1) 2) 3) 4) Среди мер по охране лесов важное значение имеет борьба с: вселением новых видов; резерватами; урбанизацией; пожарами. 1) 2) 3) 4) Охрана хозяйственно-ценных и редких видов растений состоит в: организации научно-проектных изысканий; нормированном сборе, исключающем истощение; промышленном использовании природных территорий; применении высокоэффективных комплексных удобрений. 62. 63. 64. 65. 1) 2) 3) 4) 66. Искусственным лесовозобновлением называют: распространение семян древесных пород с использованием авиационной техники; создание почвенных условий, благоприятных для выращивания древесных пород; комплекс мероприятий по контролю за изъятием древесины; посадку леса с последующим уходом за лесным молодняком. Истребление лесов на обширных территориях приводит к: 1) смягчению климатических условий; 143 2) усилению эрозии почв; 3) увеличению видового разнообразия; 4) уменьшению испарения. 67. 1) 2) 3) 4) Способом восстановления численности редких видов растений служит: разведение в ботанических садах; разведение в лесопарках; выращивание в частных оранжереях; хранение в биологических музеях. 68. Наиболее чувствительными к различным загрязнителям воздуха, в первую очередь, к диоксиду серы, являются: 1) широколиственные породы; 2) многолетние травы; 3) газонные травы; 4) хвойные породы. 69. Животные, которые в первую очередь испытывают прямое воздействие (преследование, разведение, истребление): 1) грызуны; 2) хищники; 3) промысловые животные; 4) птицы. 70. Искусственным расселением животных в районы их былого распространения называют: 1) акклиматизацией; 2) реакклиматизацией; 3) реинтродукцией; 4) реэмиграцией. 71. 1) 2) 3) 4) Косвенное влияние человека на животных проявляется при: их гибели от ядохимикатов (применяемых в сельском хозяйстве); их отравлении выбросами промышленных предприятий; их переселении или вытеснении с мест обитания; вырубке леса, где они обитают. 144 72. Правильная последовательность в соотношении количества заповедников, заказчиков и национальных парков (в сторону уменьшения): 1) национальные парки – заказники – заповедники; 2) заказники – заповедники – национальные парки; 3) заповедники – заказники – национальные парки; 4) заказники, а количество заповедников и национальных парков одинаково. 1) 2) 3) 4) Косвенное влияние человека на животных проявляется при: переселении и преследовании их; строительстве городов, поселков, плотин, дорог; истреблении их или отлове; разведении их. 1) 2) 3) 4) Впервые международная Красная книга была издана в: 1955 г.; 1966 г.; 1977 г.; 1866 г. 1) 2) 3) 4) Истребление лесов на обширных территориях приводит к нарушению: минерального питания; озонового слоя; водного режима; атмосферного давления. 1) 2) 3) 4) Химическая очистка сточных вод заключается в: использовании фильтров, сит и отстойников; добавлении реагентов, образующих осадки из растворов; использовании аэротенков; использовании полей орошения. 73. 74. 75. 76. 77. Жесткое ультрафиолетовое излучение не достигает поверхности Земли благодаря: 1) парообразной влаге; 2) парниковому эффекту; 3) озоновому экрану; 4) молекулярному азоту. 145 1) 2) 3) 4) Основным типом особо охраняемых территорий являются: заказники; природные парки; биосферные заповедники; национальные парки. 1) 2) 3) 4) Полезные ископаемые относятся к ресурсам, которые считают: неистощимыми; вторичными; невозобновимыми; энергетическими. 78. 79. 80. Неправильный и неумеренный полив в районах орошаемого земледелия, как правило, приводит к эрозии, которую называют: 1) овражистой; 2) поверхностной; 3) струйной; 4) ирригационной. 81. В России преобладают охраняемые природные территории, имеющие статус: 1) биосферных заповедников; 2) заказников и памятников природы; 3) национальных парков; 4) природных парков. 82. Одной из причин большей чувствительности хвойных лесов, по сравнению с лиственными, к воздействию токсикантов считают: 1) толщину древесины у основания ствола; 2) продолжительность жизни листовых пластин; 3) форму крон хвойных деревьев; 4) особенности строения корневой системы. 83. Выберите такой ряд, в котором скорость восстановления ресурсов последовательно уменьшается: 1) почвы – животные – леса; 2) животные – леса – почвы; 146 3) леса – почвы – животные; 4) леса – животные – почвы. 84. На нужды промышленности и сельского хозяйства в наибольшей степени используют воды: 1) озер и прудов; 2) водохранилищ; 3) рек; 4) болот и каналов. 85. Основной причиной постепенного потепления климата, по мнению многих ученых, является: 1) уменьшение в атмосфере содержания кислорода; 2) увеличение количества пылеобразных частиц; 3) уменьшение радиоактивного фона; 4) увеличение в атмосфере концентрации углекислого газа. 86. 1) 2) 3) 4) Климатические ресурсы относят к разряду: неисчерпаемых; исчерпаемых возобновимых; исчерпаемых невозобновимых; неисчерпаемых космических. 87. Природные объекты и явления, которые человек использует в производстве, называют: 1) полезными ископаемыми; 2) природными ресурсами; 3) потенциальными ископаемыми; 4) невосполнимыми ресурсами. 88. Комплекс мероприятий, направленных на восстановление продуктивности нарушенных земель и на улучшение условий окружающей среды, называют: 1) деградацией; 2) интродукцией; 3) рекультивацией; 4) мелиорацией. 147 89. Эрозию, вызванную постепенным смывом поверхностного слоя почвы талыми водами и дождями в понижения, называют: 1) плоскостной; 2) ветровой; 3) струйчатой; 4) овражистой. 90. 1) 2) 3) 4) Ирригационная эрозия может возникнуть в районах: вырубки горных лесов; интенсивного орошаемого земледелия; возделывания пропашных культур; выращивания многолетних трав. 91. 1) 2) 3) 4) На этапе биологической рекультивации земель первыми высаживают: древесные породы с малоценной древесиной; технические культуры с низкой скоростью ростовых процессов; малотребовательные культуры с большой растительной массой; пищевые культуры с коротким периодом вегетации. 1) 2) 3) 4) Основные принципы охраны окружающей природной среды изложены: в Лесном кодексе; в Земельном кодексе; в Законе РФ «Об охране окружающей среды»; во всех приведенных выше документах. 1) 2) 3) 4) Озоновый экран разрушается, по мнению многих ученых, вследствие: поступления в атмосферу диоксида углерода; повышения концентрации сернистого ангидрида; утечки хлорфторуглеводородов (фреонов); жесткого ультрафиолетового излучения. 1) 2) 3) 4) Вырубка лесов, распашка пойм, осушение болот вызывают: повышение уровня грунтовых вод; уменьшение поверхностного стока; увеличение поверхностного стока; увеличение водоносности рек. 92. 93. 94. 148 95. Характеристикой рациональности работы добывающего предприятия считают: 1) себестоимость добытых ископаемых; 2) темпы изъятия минерального сырья; 3) скорость доставки добытого сырья; 4) полноту выработки месторождения. 96. 1) 2) 3) 4) От выпадения кислотных дождей больше других страдают: северные экосистемы; тропические экосистемы; альпийские экосистемы; экваториальные экосистемы. 97. Использование водных ресурсов без изъятия воды из водных объектов называют: 1) водопользованием; 2) водопотреблением; 3) водоснабжением; 4) водозадержанием. 98. 1) 2) 3) 4) Для экосистем таежных лесов характерны: торфяники; серые почвы; подзолистые почвы; каштановые почвы. 99. Загрязнение, связанное с изменением физических параметров среды, называется: 1) инградиентное; 2) биологическое; 3) параметрическое. 100. Плотность грунта влияет на распределение наземных животных, которые используют почву: 1) в качестве убежища от хищников; 2) для испарения излишков влаги; 3) для внутрипопуляционных контактов; 4) при выведении токсичных продуктов обмена. 149 101. Самыми опасными с точки зрения влияния на экологическую обстановку производствами являются: 1) столярные цеха, кирпичные заводы; 2) производства фарфора и керамики; 3) химические и целлюлозно-бумажные комбинаты. Правило Д. Аллена говорит о закономерности, согласно которой: размеры животных севера крупнее их сородичей на юге; окраска животных к югу становится ярче; размеры выступающих частей тела теплокровных животных увеличиваются к югу; 4) длина и плотность шерсти и перьев у животных возрастают к северу. 102. 1) 2) 3) 103. Загрязнение природной среды живыми организмами, вызывающими у человека различные заболевания, называется: 1) радиоактивным; 2) биологическим; 3) химическим; 4) шумовым. 104. 1) 2) 3) 4) Некачественная питьевая вода может стать причиной заражения: туберкулезом, холерой; холерой, лептоспирозом; лептоспирозом, гриппом; гриппом, гепатитом. 105. В природных условиях естественными носителями возбудителя чумы являются: 1) волки, лисы; 2) птицы; 3) грызуны; 4) человек. 106. 1) 2) 3) 4) Канцерогенами называют вещества, вызывающие: раковые заболевания; аллергические заболевания; хроническое отравление; инфекционные заболевания. 150 107. 1) 2) 3) 4) Возбудители столбняка и ботулизма обитают в: воде; воздухе; почве; организме животных. 108. 1) 2) 3) 4) Естественный шумовой фон составляет: 20-30 дБ; 50-60 дБ; 80-90 дБ; 110-120 дБ. 109. 1) 2) 3) 4) На самочувствие человека оказывают положительное воздействие: полное отсутствие звуков (полнейшая тишина); положительно заряженные ионы; отрицательно заряженные ионы; ультра- и инфразвуки. 110. 1) 2) 3) 4) Под понятием «городской ландшафт» подразумевается: совокупность зданий, дорог, транспорта, городских коммуникаций; зеленые насаждения, парки, скверы; сочетание жилищ, городской инфраструктуры и зеленых насаждений; совокупность промышленных предприятий города. 111. 1) 2) 3) 4) Важнейшей составной частью экосистемы современного города являются: благоустроенные жилища; автодороги и транспорт; сферы услуг и развлечений; зеленые насаждения. 112. 1) 2) 3) 4) Бактерицидными свойствами обладают: лук, хлеб; чеснок, клюква; гранаты, мясо; рыба, яблоки. 151 113. Различают два адаптивных типа человека. Один из них – «спринтер», характеризующийся: 1) высокой устойчивостью к воздействию кратковременных экстремальных факторов; 2) низкой устойчивостью к воздействию кратковременных экстремальных факторов; 3) способностью переносить длительные нагрузки; 4) способностью выполнять монотонную работу. 114. Самым эффективным действием отдельного человека по улучшению экологических условий может быть: 1) повторное использование стеклотары; 2) вегетарианское питание; 3) езда на велосипеде вместо использования автотранспорта; 4) активное участие в борьбе за принятие и выполнение законов по охране окружающей среды. Выберите несколько правильных ответов: 115. 1) 2) 3) 4) 5) СПИД передается: воздушно-капельным путем; при пользовании вещами больного; при укусе комара; половым путем; при пользовании посудой больного. 116. 1) 2) 3) 4) 5) Понятие «погодные условия» включает: атмосферное давление; влажность; уровень загрязнения атмосферы; концентрацию кислорода; движение воздуха. 117. Рациональное питание предусматривает: 1) необходимость учета потребностей организма в различных питательных веществах; 152 2) 3) 4) 5) предпочтение более калорийной пищи; оценку и учет энергетической ценности продуктов питания; учет возраста, деятельности и состояния здоровья; регулярный прием пищи в определенное время. 118. 1) 2) 3) 4) 5) Химическое загрязнение окружающей среды может вызвать у человека: головокружение, тошноту, кашель; хроническое отравление; инфекционные заболевания; функциональные расстройства сердечно-сосудистой системы; острое отравление и даже смерть. 119. 1) 2) 3) 4) 5) Причиной раковых заболеваний могут стать: химическое загрязнение среды; канцерогены; курение; стрессы; малокалорийное питание. 120. Выберите правильные суждения: 1. Реакция организма на загрязнения зависит от индивидуальных особенностей человека. 2. Человек, нарушая естественные условия существования болезнетворных организмов, нередко сам становится жертвой природно-очаговых болезней. 3. Абсолютная тишина благотворно сказывается на самочувствии человека. 4. Биоритмы каждого человека индивидуальны. 5. Резкое перемещение в дальний часовой пояс приводит к сбою в биологических ритмах человека. 6. Изменения погоды одинаково сказываются на самочувствии разных людей. 7. Если продукт не содержит избытка нитратов, значит, он экологически чистый. 8. Город следует рассматривать как экосистему. 9. Значительная часть болезней человека связана с ухудшением экологической обстановки. 10. При утомлении даже у здорового человека не может происходить перераспределения резервных функций организма. 153 121. Вопрос с короткими ответами. Загрязнение природной среды оказывает неблагоприятное воздействие на организм человека. Дайте характеристику различных видов загрязнений и их возможного влияния на организм человека. Коды ответов: 1) различные химические вещества, как правило, составляющие отходы производства; 2) при попадании в организм большими концентрациями способны привести к острому отравлению его и даже к смерти; 3) болезнетворные микроорганизмы, вирусы, гельминты, простейшие; 4) звуки в 20-30 дБ; 5) звуки в 80 и более дБ; 6) инфразвуки, ультразвуки; 7) при попадании в организм вызывающие инфекционные болезни, способные вызвать тиф, чуму, малярию; 8) вызывающие нервно-психические заболевания, расстройства сердечнососудистой системы, ухудшение или потерю слуха; 9) заражающие организм воздушно-капельным путем, при тесном контакте с больным или через переносчиков; 10) вызывающие хроническое отравление организма при систематическом поступлении в него даже небольшими количествами; 11) вызывающие хронические воспалительные заболевания различных органов, изменения нервной системы, отклонения в развитии плода; 12) попадающие в организм человека при дыхании, с продуктами питания и водой. Ответы: Химические загрязнения – Биологические загрязнения – Шумовые загрязнения – 122. Дайте краткую характеристику химических функций живого вещества: № 1 2 3 4 5 6 7 Функции живого вещества Энергетическая Газовая Концентрационная Окислительно-восстановительная Деструктивная Средообразующая Транспортная Характеристика функции 154 123. Дайте краткую характеристику трем основным антропогенным кризисам: Антропогенный экологический кризис Характеристика кризиса Первый антропогенный экологический кризис (кризис консументов). Ориентировочно 10-50 тыс. лет назад Второй антропогенный экологический кризис (кризис продуцентов). Ориентировочно 150-350 лет назад Третий антропогенный экологический кризис (кризис редуцентов). Настоящее время 124. Анализируя точки зрения разных ученых на проблему разрушения озонового слоя (проблему «озоновых дыр»), заполните таблицу: Характеристика экологической проблемы разрушения озонового слоя Земли Возможные проблемы Вероятный механизм проблемы Последствия 125. Дайте краткую характеристику экологической проблемы «кислотных осадков»: Возможные причины проблемы Вероятный механизм возникновения проблемы Возможные последствия 126. Анализируя точки зрения разных ученых на проблему изменения климата («парникового эффекта»), заполните таблицу: Возможные причины проблемы Вероятный механизм проблемы Возможные последствия 127. В 1987 г. был опубликован доклад Международной комиссией по окружающей среде и развитию под руководством Г.X. Брундтланда, в котором введено понятие «устойчивое развитие» (sustainable development). Оно трактуется следующим образом: 155 1. устойчивое развитие означает такое использование естественных ресурсов, вложение капиталов, технологический прогресс и институциональные изменения, которые будут покрывать как будущие, так и существующие нужды; 2. устойчивое развитие – это такое развитие, которое удовлетворяет потребности настоящего времени, но не ставит под угрозу способность будущих поколений удовлетворять свои потребности. Оно включает два ключевых понятия: - понятие потребностей, в частности, потребностей, необходимых для существования беднейших слоев населения, которые должны быть предметом первостепенного приоритета; - понятие ограничений, обусловленных состоянием технологии и организации общества, накладываемых на способность окружающей среды удовлетворять нынешние и будущие потребности. В 1992 г. состоялась Конференция ООН по окружающей среде и развитию, где лидеры 179 стран планеты приняли новую для мирового сообщества модель развития, основанную на концепции устойчивого развития. «Sustainable development», который мы переводим как «устойчивое развитие», следует интерпретировать как стратегию перехода к такому состоянию природы и общества, которое мы можем характеризовать термином «коэволюция», или «эпоха ноосферы». На основании анализа высказанных положений предложите свою трактовку и графический образ понятия «устойчивое развитие». 128. В.И. Вернадский определил биосферу как целостную экологическую систему, в которой живое вещество взаимодействует с элементами литосферы, гидросферы, атмосферы и техносферы. В любой природной системе А.А. Крауклис предложил выделять 3 начала: инертное, мобильное и биологически активное. Сочетание мобильных и инертных начал придает экосистемам – компонентам биосферы одновременно свойства относительно отдельного (дискретного), но в то же время – непрерывного образования с «размытыми» внешними краями и подвижной внутренней структурой. Функции каких начал, по вашему мнению, выполняют следующие компоненты биосферы: минеральный субстрат, рельеф, энергия Солнца и космическое излучение, силовые поля Земли, воздушные массы, гидросфера, живое вещество биоты. Какое начало имеет, согласно учению В.И. Вернадского, определяющее значение в биосфере? 156 129. С.Б. Лавров и Ю.Н. Гладкий, анализируя глобальные проблемы современности, выделяют пять основных групп: 1. наиболее «универсальные» проблемы политического, экономического характера (1); 2. проблемы преимущественно природно-экономического характера (2); 3. проблемы преимущественно социального характера (3); 4. проблемы смешанного характера, нерешенность которых нередко приводит к массовой гибели людей (4); 5. проблемы научного характера, нерешенность которых не создает непосредственную угрозу для будущего человечества (5). Осмысливая предложенную классификацию, приведите несколько конкретных проблем, отображающих данные направления (заполните таблицу). Глобальные проблемы современного мира Группы глобальных проблем Примеры проблем Предотвращение ядерной войны 1 группа Экологическая 2 группа Демографическая 3 группа Региональные конфликты 4 группа Освоение космоса 5 группа 130. Д. Медоуз предложил «формулу глобального развития», которая выглядит следующим образом: I = Р × А × Т, где I – нагрузка на окружающую среду; Р – население; А – качество жизни (потребление); Т – ущерб от различных технологий. Попытайтесь объяснить, за 157 счет какого параметра может уменьшить нагрузку на окружающую среду: а) Запад, 2; б) Восток, 3; в) Юг, 1: 1. снижение рождаемости; 2. разумное снижение потребления; 3. перевод производства на экологические технологии; 4. возврат в прошлое; 5. нет правильного ответа. 131. На каком из международных форумов была принята «Повестка дня на XXI век» и концепция устойчивого развития: 1. Конференция ООН по проблемам окружающей среды (1972, Стокгольм); 2. Венская конференция по охране озонового слоя (1985); 3. Конференция ООН по окружающей среде и развитию (1992, Рио-де-Жанейро); 4. Тбилисская конференция по образованию в области окружающей среды (1977); 5. Международная конференция в Монреале (1987). 132. В становлении математического моделирования конструктивным оказался исторический подход Т. Куна, основанный на понятии «парадигма». Под парадигмой понимают общепризнанные научные достижения, которые в течение определенного времени дают научному сообществу модель постановки проблем и их решений. Сегодня в экологии различают следующие три парадигмы: функциональную, эскизную и имитационную. Функциональная парадигма основана на положении о том, что практически вся информация о моделирующей системе заключена в экспериментальных данных. Функциональные модели выполняют описательную и прогностическую функции. Эскизная парадигма предполагает строить модели, в которых структура и механизм функционирования живой системы отражены лишь на макроуровне. Имитационная парадигма своим возникновением связана с применением в экологии системного подхода. К какой из описанных парадигм относится модель «хищник – жертва» Лотки-Вольтерра: 1) функциональная; 2) эскизная; 3) имитационная. 158 133. Ученые выделяют следующие состояния природной среды (по С.Б. Лаврову и Ю.Н. Гладкому): - естественное – то есть не измененное непосредственной хозяйственной деятельностью человека (природа испытывает очень слабое косвенное воздействие от антропогенной деятельности); - равновесное – скорость восстановительных процессов примерно равна темпам антропогенных нарушений; - кризисное – скорость антропогенных нарушений превышает темп самовосстановления природных систем, но еще не происходит их коренного изменения; - критическое – происходит пока обратимая замена прежде существовавших экологических систем на менее продуктивные; - катастрофическое – имеет место уже труднообратимый процесс закрепления малопродуктивных экосистем; - состояние коллапса – необратимая утеря биологической продуктивности экологических систем. Какая форма состояния природной среды, с вашей точки зрения, является лучшей: 1) коллапс; 2) катастрофическое; 3) критическое; 4) естественное; 5) кризисное. 134. Согласно правилу А. Уоллеса (1859 г.), биологическое разнообразие увеличивается по мере продвижения: 1) с запада на восток; 2) с востока на запад; 3) с севера на юг; 4) с юга на север; 5) нет правильного ответа. 135. Программа ООН по окружающей среде учреждена в 1972 году, ее штабквартира находится в столице Кении Найроби. Основная задача программы – актуализация и координация деятельности других организаций по охране природы. Эта программа называется: 1) ВОЗ; 2) ЮНЕСКО; 3) МАГАТЭ; 4) Зеленый крест; 5) ЮНЕП. 159 136. На рисунке представлены два варианта круговорота фосфора: А – нормальный круговорот фосфора в биосфере; Б – круговорот фосфора, нарушенный деятельностью человека. Внимательно сравните варианты схем и дайте характеристику антропогенного нарушения естественного круговорота фосфора. 160 137. Вещество, которое вносит наибольший вклад в разрушение озонового слоя Земли: 1) углекислый газ; 2) сероводород; 3) фреоны; 4) угарный газ; 5) сернистый газ. 138. Решите кроссворд. По горизонтали: 3. Испарение воды растениями, биологический процесс. 7. Особое природное образование, биокосная система. 9. Ядра нестабильных химических элементов. 11. Превращение воды в пар, физический процесс. 14. Единица измерения дозы воздействия излучения на организм. 15. Слежение за состоянием окружающей среды. 17. Активный метод уменьшения количества загрязнений в воде. 161 По вертикали: 1. Корпускулярно-волновой поток, испускание волн и частиц. 2. Газ, выделяемый растениями, необходимый для дыхания. 4. Крупнейшая экосистема Земли, общий дом всех организмов. 5. Газ, образующий защитный экран в стратосфере. 6. Одна из форм рационального природопользования. 8. Газовая оболочка планеты. 10. Отмершие органические остатки животных и растений. 12. Газ, входящий в состав атмосферы. 13. Один из основных загрязнителей среды. 16. Органическое вещество, определяющее плодородие почвы. 162 БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1. Коробкин, В.П. Экология [Текст]: учеб. для вузов / В.П. Коробкин, Л.В. Передельский. – 5-е изд., перераб. и доп. – Ростов н/Д.: «Феникс», 2003. – 576 с. 2. Экология [Текст]: учеб. для вузов / В.Н. Большаков [и др.]. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: «Логос», 2005. – 495 с. 3. Акимов, Т.А. Экология [Текст]: учеб. для вузов / Т.А. Акимов, В.В. Хаскин. – М.: ЮНИТИ, 1998. – 445 с. 4. Гарин, М.В. Экология для технических вузов [Текст]: учеб. для тех. вузов / В.М. Гарин, И.А. Кленова, В.И. Колесников. – Ростов н/Д.: Феникс, 2001. – 384 с. 5. Степановских, А.С. Общая экология [Текст]: учеб. для вузов / А.С. Степановских. – М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2001. – 510 с. 6. Шилов, И.А. Экология [Текст]: учеб. для биол. и мед. спец. вузов / И.А. Шилов. – 4-е изд., стереотип. – М.: Высш. шк., 2003. – 512 с.: ил. 7. Потапов, А.Д. Экология [Текст]: учеб. для строит. спец. вузов / А.Д. Потапов. – М.: Высш. шк., 2002. – 446 с.: ил. 8. Горелов, А.А. Экология [Текст]: учеб. пособие для вузов / А.А. Горелов. – М.: Юрайт-М, 2002. – 312 с. 9. Экология и экономика природопользования [Текст]: учеб. для вузов / Э.В. Гирусов, С.Н. Бобылев, А.Л. Новоселов, Н.В. Чепурных; под ред. Э.В. Гирусова, В.Н. Лопатина. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: ЮНИТИ-ДАНА: Единство, 2002. – 519 с. 10. Челноков, А.А. Основы промышленной экологии [Текст]: учеб. пособие / А.А. Челноков, Л.Ф. Ющенко. – Мн.: Выш. шк., 2001. – 343 с.: ил. 11. Лямин, В.С. Социальная экология [Текст]: учеб. пособие / В.С. Лямин. – Ухта.: Изд. Коровкин Д.Б., 2003. – 225 с. 12. Константинов, В.М. Охрана природы [Текст]: учеб. пособие для студ. высш. пед. учеб. заведений / В.М. Константинов. – 2-е изд., испр. и доп. – М.: Издательский центр «Академия», 2003. – 240 с. 13. Кузнецов, В.Н. Экология [Текст]: учебно-методич. пособие для 10 (11) классов / В.Н. Кузнецов, В.Е. Титов. – М.: Дрофа, 2002. – 170 с. 14. Криксунов, Е.А. Экология [Текст]: рабочая тетрадь для 9 классов / Е.А. Крикунов, Ю.Б. Королев, В.В. Пасечник. – М.: Дрофа, 1996. – 95 с. 163 15. Алексеев, С.В. Экология [Текст]: информационно-развивающие дидактические задания / С.В. Алексеев, Н.В. Груздева, Э.В. Гущина под ред. С.В. Алексеева. – СПб.: СМИО Пресс, 1999. – 192 с. 16. Крикунов, Е.А. Экология [Текст]: учебно-методич. пособие для 10 (11) классов / Е.А. Крикунов, В.В. Пасечник. – 2-е изд., перераб. и доп. – М: Дрофа, 2001. – 43 с. 17. Скорик, А.В. Тесты по экологии [Текст]: учеб. пособие для вузов / А.В. Скорик, О.В. Ларина. – М.: Экзамен, 2005. – 223 с. Учебное издание Воловик Ольга Владимировна Кейн Ольга Павловна ЭКОЛОГИЯ Упражнения, задачи и задания в тестовой форме Учебное пособие 2-е издание Редактор К. В. Коптяева Технический редактор Л. П. Коровкина План 2010 г., позиция 48. Подписано в печать 30.06.2010. Компьютерный набор. Гарнитура Times New Roman. Формат 60х84 1/16. Бумага офсетная. Печать трафаретная. Усл. печ. л. 9,6. Уч.- изд. л. 9,4. Тираж 300 экз. Заказ № 243. Ухтинский государственный технический университет. 169300, Республика Коми, г. Ухта, ул. Первомайская, 13. Отдел оперативной полиграфии УГТУ. 169300, Республика Коми, г. Ухта, ул. Октябрьская, 13.