Шпаргалка: Агроэкосистема

Ботанические (фито)

Почвенно-зоологические

Биохимические (ферментные)

Микробиологические

См. №54

24.Методы экологических исследований.

Полевые – закладка пробных площадей (1-100 м2) и учетных площадок (1-4 м2), закладка транссект в виде продольных площадок

Лабораторные – могут включать различные химические методы по накоплению конкретных веществ, физиологические, показывающие состояние, жизненность фитоценозов

Экспериментальные – изучение причин и следствий, происходящих изменений

Магрирования – с использованием математико-статистических способов и компьютера

Дистанционный анализ природных условий (аэрофотосъемка и космическая съемка)

13.Механизм гомеостаза. Динамика ЭС.

Гомеостаз - состояние внутреннего динамического равновесия организма или природной системы, поддерживаемое регулярным возобновлением и постоянной саморегуляцией. Сообщество живых организмов и абиотическая среда влияют друг на друга, обе части биогеоценоза необходимы для поддержания жизни. Абиотические факторы регулируют существование и жизнедеятельность популяций. В то же самое время эти факторы находятся под постоянным влиянием самих живых организмов. Важные для жизни химические элементы и органические соединения образуют непрерывной поток между живым и неживым: потребление и выделение углекислого газа, кислорода, воды, образование и разложение растительного и животного опада, образование почвенных органических соединений .живые организмы черпают из среды жизненные ресурсы (например, кислород из атмосферы в процессе дыхания и углекислый газ в процессе фотосинтеза). Они поставляют в среду продукты жизнедеятельности (кислород в процессе фотосинтеза и углекислый газ в процессе разложения органических веществ и дыхания). Солнечная энергия аккумулируется зелеными растениями и передается организмам всех популяций, населяющих биогеоценоз. Потоки энергии и вещества, связывающие живые организмы друг с другом и средой их обитания, обеспечивают целостность биогеоценозов. Способность организмов к размножению, наличие в среде пищи и энергии, необходимых для роста, развития и размножения, а также воссоздание среды обитания живыми организмами - условия самовоспроизводства экосистем. Сложившиеся в ходе эволюции экосистемы находятся в равновесии со средой и проявляют устойчивость - свойство сообщества и экосистемы выдерживать изменения, создаваемые внешними воздействиями. Способность организмов переносить неблагоприятные условия и высокий потенциал размножения обеспечивают сохранение популяций в экосистеме, что гарантирует устойчивость. Совокупность всех факторов, способствующих увеличению численности популяций - биотический потенциал. Сочетание лимитирующих факторов среды, ограничивающих рост популяции - сопротивление среды. Принцип изменения популяции - изменение популяции какого-либо вида есть результат нарушения равновесия между ее биотическим потенциалом и сопротивлением среды. Гомеостаз обеспечивается механизмами обратной связи. Существует положительная и отрицательная обратная связь. Механизм положительной обратной связи всегда действует в ЕЭС. Поддержание определенной численности популяций основано на взаимодействии организмов в звеньях хищник - жертва, паразит - хозяин на всех уровнях пищевых цепей. Внутрипопуляционные механизмы гомеостаза: конкуренция, антагонизм, территориальность. Основной принцип стабильности ЭС: видовое разнообразие обеспечивает стабильность ЭС. В ЭС постоянно происходят изменения в их состояния, жизнедеятельности и соотношении популяций. Все изменения относят к двум типам: циклические и поступательные. Циклические изменения отражают суточную, сезонную и многолетнюю периодичность внешних условий и проявление эндогенных ритмов организмов. В процессе суточной и сезонной динамики целостность биоценоза не нарушается. Он испытывает лишь колебания. Поступательные изменения в ЭС приводят к смене одного биоценоза другим. Причинами подобных смен могут являться внешние факторы, действующие длительное время в одном направлении, в т.ч. и антропогенный. Нарушение естественных цепей питания под воздействием антропогенного фактора (бесконтрольная вырубка лесов, загрязнение водоемов, уничтожение пестицидами микрофлоры почвы и др.), неразумное вмешательство в экосистемы приводит к неконтролируемому росту численности особей отдельных популяций и к нарушению природных экологических сообществ. С течением времени происходит развитие экосистемы, изменение его видовой структуры и протекающих в нем процессов. Последовательность сообществ, сменяющих друг друга во времени называется сукцессией. Сукцессии бывают первичными и вторичными. Первичная сукцессия - развитие ЭС на незаселенных раннее участках (постепенное обрастание голой скалы). По мере усложнения сообщества усложняются и связи между популяциями. Высшей точкой развития является стабилизированная система, в которой на единицу имеющегося потока энергии приходится максимальная биомасса организмов. Развитие экосистем во многом аналогично развитию отдельного организма. Смена экосистем под воздействием антропогенного фактора - самая быстрая. Она проходит за несколько лет, а часто скачком. Экосистемы меняются и под действием абиотических факторов, например, климата.

17.Основные токсиканты в пищевых продуктах.

Наиболее опасными токсикантами являются тяжелые металлы, остатки пестицидов, микотоксины, нитраты, нитриты, нитрозоамины, кантоменанты (антибиотики, гормональные и некоторые регуляторы роста растений), диоксины. Тяжелые металлы. Среднее содержание Pb в продуктах питания 0,2 мг/кг, в т.ч.

Фрукты 0,01-0,6

Овощи  0,02-1,6

Крупы               0,03-3

Мучные изд.     0,03-0,82

Мясо/рыба        0,01-0,78

Молоко 0,01-0,1

Взрослый человек усваивает 10% Pb, а дети - 40%. Из крови Pb поступает в мягкие ткани и кости, где депонируется в виде трифосфата. 90% Pb выводится с фикалиями. Биологический период полувыведения Pb из мягких тканях и органов 20 дней, а из костей - до 20 лет. По данным ФАО ДСД (допустимая суточная доза) Pb - 0,007 мг/кг массы тела, а ПДК в питьевой воде - 0,05 мг/кг. Нитратное загрязнение. Нитраты - естественная форма, но нитратное загрязнение подразумевает превышение ПДК. По данным института питания нитраты и их производные встречаются практически во всех мясных, рыбных и молочных продуктах. Долгое время считали, что нитраты - источник заболевания метгемаглобиния. Благодаря работам Ильницкого стало известно, что нитраты вызывают комплекс заболеваний: сердечно-сосудистой, нервной систем, ослабляют иммунитет и ряд других. Основной поставщик нитратов - овощи. Природный ингибитор нитратов - витамин С. Микотоксины - это яды, продуцируемые грибами. Грибы - вездесущи, они выдерживают высокое давление, обладают очень мощным ферментативным аппаратом, который позволяет им адаптироваться в окружающей среде. Продуцированию микотоксинов способствует длительное неправильное применение химических средств защиты, монокультура и др. Диоксины - это высокотоксичные вещества, сложной химической структуры, суперяды, ксенобиотики, имеющие техногенное происхождение, связанное, главным образом, с производством и использованием хлорорганических соединений и их утилизацией. Источниками диоксинов является также нефтепереработка, металлургическая промышленность, сталелитейное производство, переправка металлолома, производство алюминия, выхлопы автотранспорта, пестициды, хлорированная вода и др.

18.Методы определения состояния АЭС. Оценка антропогенных воздействий в системе “почва – растение”. Индикация антропогенных нагрузок. Методы индикации.

Для оценки любой экосистемы применяются следующие простые и комплексные параметры:

Запас живой биомассы (г/м2, т/га).

Запас мертвого органического вещества (мортмасса).

Интегральная характеристика структуры органического вещества экосистемы или соотношение запасов гумуса, фитомассы, зоомассы и биомассы микроорганизмов.

Скорость воспроизводства органического вещества, как отношение величины первичной продукции к запасу живой фитомассы (в %).

Опад (г/м2, т/га в год) - количество органического вещества, заключенное во всех ежегодно отмирающих частях растений наземных и подземных.

Истинный прирост (т/га в год) - количество органического вещества, остающегося в сообществе в результате годичного прироста за вычетом опада.

Скорость общего оборота органического вещества или отношение величины запаса живого и мертвого органического вещества; этот показатель позволяет выделить подвижность органического вещества при трансформации продукции.

Скорость деструктивных процессов - отношение ежегодного поступления мортмассы к ее запасу.

Для ЭС в условиях загрязнения используются дополнительные показатели:

Годичное накопление химических элементов (кг/га в год) биотической компоненты.

Годичный возврат химических элементов с опадом (кг/га в год).

Для определения состояния АЭС используют физические, химические, но предпочтительнее биологические методы. Все биоиндикаторы подразделяют на четыре группы:

ботанические;

зоологические;

микробиологические;

биохимические.

Растения обычно служат хорошими показателями нарушенности среды хозяйственной деятельностью, промышленными загрязнениями. Животные интересны как объект, физиологически близкий к человеку, по их реакциям можно предвидеть санитарные последствия загрязнений не только для природы в целом, но и для человека.  Микробы - наиболее быстро реагирующие индикаторы, они лучше всего подходят для экотоксилогических экспериментов. Биологические факторы являются наиболее чувствительными, характеризующими физиологичексое состояние растений в системе "почва -растение".

21.Биогеценоз и его структура. Биогеохимическая. Биоценотическая деятельность биогеоценоза.

Биогеоценоз - совокупность биотической и абиотической компонент, однородных по происхождению, растительности и зооценозам, литогенной основе, находящиеся на определенной территории земной поверхности. Пространственная структура: биотоп (абиотическая компонента) и биоценоз (биотическая компоненты: фитоценозы, зооценозы, микробоценозы). Биогеохимическая роль биогеоценозов: малый биологический и большой биогеохимический круговороты. Происходит взаимодействие абиотических факторов и живых организмов биосистемы, сопровождающееся непрерывным круговоротом вещества между биотопом и биоценозом в виде чередующихся то органических, то минеральных соединений. Обмен химических элементов между живыми организмами и неорганической средой, различные стадии которого происходит внутри ЭС называется биогеохимическим круговоротом. Круговорот в биогеоценозе с одной стороны, дает возможность саморегуляции его и придает ему устойчивость, а с другой - регулирует поток всех элементов на земле. Т.е. круговорот - мощный естественный процесс, вовлекающий ежегодно в круговорот огромные массы биосферы и определяющий ее высокий кислородный потенциал. Происходит на всей поверхности земли и дает большой геохимический эффект, вовлекая ежегодно в построение органического вещества огромные количества C, P, S и т.д.

27.Агроэкологический мониторинг. Функциональные задачи. Порядок проведения.

Идея мониторинга возникла в 1972 г, а в 1983 г возникли отдельные схемы мониторинга.

               Блок-схема мониторинга (по Израэлю Ю.А.).

   информационная система           управленческая система

наблюдения®оценка факт. сост.

   ¯                      ¯                                       регулирование качества окр.

прогноз. сост. ®оценка прогн. сост.                                    среды

Блок "наблюдения" может состоять из различных видов мониторинга:

глобальный (базовый, региональный, локальный), включая фоновый;

национальный;

межнациональный;

геофизический;

биологический.

Мониторинги проводят по средам (атмосфера, океан и т.д.), по факторам и источникам (радиоактивные продукты, шумы, генетический, космический и т.д.), по возможности и остроте проблемы. Порядок функционирования определяется положением, утвержденным правительством РФ. Задача экологического мониторинга заключается в том, чтобы понять степень опасности сложившейся ситуации и определить решения данной проблемы.

29.Экология популяций и сообществ. Их видовая, пространственно-временная и экологическая структура, динамика. Индивиды любого живого вида всегда представлены не изолированными отдельностями, а их определенным образом организованными совокупностями (правило объединения в популяции). Популяция – форма существования вида, элементарная группировка организмов определенного вида, занимающая определенную территорию. Групповые свойства: смертность, рождаемость, численность, плотность, половой состав и генетическая приспособляемость. Образ жизни популяции: одиночный, групповой. Отношение внутри популяции: конкуренция, агрессия, территориальность. По размеру территории П. делятся на (Наумов): элементарные (или микропопуляции, занимают небольшой участок территории), экологические (совокупность элементарных) и географические (особи на территории с географически однородными условиями). Поддержание определенной численности популяции – гомеостаз популяции. Сообщества (биоценозы) – объединения популяций всех видов живых организмов, населяющих определенную территорию, отличающуюся по ряду показателей от других территорий. Видовая структура – разнообразие видов и соотношение их численности и массы. Пространственная структура: ярусность –  вертикальное расслоение биоценозов на равновысокие структурные части, мозаичность – расчлененность в горизонтальном направлении. Экологическая структура – это его состав из экологических групп организмов, выполняющих в сообществе в каждой экологической нише определенные функции. Экологическая ниша – положение вида в биоценозе не территориальное, а функциональное, то есть комплекс его биоценотических связей и требований к абиотическим факторам среды.

30.Экологические основы сохранения и воспроизводства плодородия почв.

Современные почвы характеризуются не только колоссальным антропогенным загрязнением, но и значительным снижением естественных природных механизмов, определяющих устойчивость и продуктивность экосистем, а также чистоту окружающей среды. Среди основных причин, приводящих к нарушению этих процессов, выступают дегумификация почвенного покрова, увеличение кислотности почв, нарушение гидрологического режима, переуплотнение почв и др. ухудшение экологического состояния почвенного покрова создает условия для продуцирования микроорганизмами необычайно токсичных веществ - микотоксинов, что может иметь непредсказуемые экологические последствия. В связи с этим следует поддерживать естественное плодородие почв. Основным направлением в решении этого вопроса является систематическое внесение органических удобрений. Для нечерноземных почв доза их составляет 6-7 т/га. Эффективным является и применение сидератов. Хорошие результаты дают применение соломы, 1 т которой эквивалентна 3,5-4 т навоза. Создание повышенного органического фона будет способствовать активизации биологических процессов в почве, что положительно скажется на обеспеченности растений питательными веществами и биологически активными соединениями, на лучшем фитосанитарном состоянии почв. В свою очередь, повышение этих показателей явится основой для экономии энергетических ресурсов. +вопрос 34.

31.Основные пути поступления биогенных веществ в водоемы.

Источники биогенных веществ:

агроэкосистемы;

селитебная зона (коммунально-бытовое хозяйство);

животноводческий комплекс;

промышленные предприятия;

рекляционная зона  и др.

32.Современные представления о структуре экологии. Задачи и объекты экологии. Экология – это наука об изучении отношений между организмами и всеми биологическими и функциональными факторами, в совокупности воздействующими на данные организмы и находящиеся под влиянием последних. Экология является теоретической базой охраны природы и изучает различные закономерности и законы при взаимодействии организмов и окружающей среды. Структура экологии:

Аутоэология – изучает экологию особей, то есть взаимодействие организмов с окружающей средой

Демэкология – экология популяций, их взаимоотношение с окружающей средой

Синэкология  - экология сообществ, их взаимоотношение с окружающей средой

Экосистемная экология – изучает взаимоотношение сообществ с абиотической внешней средой.

Основные задачи экологии:

Разработка теорий функционирования систем

Оценка воздействия на структурно-функциональную организацию и динамику систем (всех иерархических уровней) внешних факторов, в том числе и антропогенных

Разработка теоретических основ конструирования устойчивых биогеоценозов с использованием моделирования и компьютеров

Разработка системы естественных тестов-индикаторов и критериев к наблюдениям за состоянием ЭС

Управление природными ресурсами

Объектами исследования экологии: являются биологические макросистемы (популяции, биоценозы) и их динамика во времени и пространстве.

33.Ваше представление о продуцентах, консументах и редуцентах.

Продуценты (автотрофы) – это те же фитоценозы, которые являются автрофными организмами, то есть вырабатывающие органическое вещество в процессе фотосинтеза и питающиеся неорганическими соединениями. Консументы (гетеротрофы) – это все зооценозы, питающиеся органической пищей. Делятся на сапрофиты, питающиеся простыми органическими соединениями, и голозои, питающиеся сложными органическими соединениями. Редуценты – гетеротрофные организмы, получающие энергию либо путем разложения мертвых тканей, либо путем поглощения растворенного органического вещества, выделяющегося самопроизвольно или извлеченного сапрофитами из растений и других организмов.

34.Пути предотвращения и снижения опасности загрязнения почв токсичными тяжелыми металлами.

Тяжелые металлы занимают особое место среди других токсикантов по масштабам загрязнения и воздействия на биологические объекты. ТМ являются микроэлементами, однако значительные концентрации их в настоящее время в почве делают их токсичными для живых организмов. По степени опасности ТМ делят на три класса:

особо токсичные (As, Cd, Hg, Pb, Se, Zn);

токсичные (B, Co, Ni, Mo, Sb, Cr, Cu);

слабо токсичные (Ba, V, W, Mn, Sr).

Опасность, вызванную загрязнением почв ТМ, обусловливает еще и слабое выведение их из почвы. В почве ТМ претерпевают ряд химических превращений, в ходе которых их токсичность изменяется в очень широких пределах. Наибольшую опасность представляют подвижные формы ТМ. Подвижность их существенно зависит от почвенно-экологических факторов, среди которых основными являются органическое вещество, кислотность почвы, ОВ-условия, плотность почв и др. Поэтому, регулируя почвенно-экологические факторы, можно снизить опасность поступления ТМ в пищевые цепи. Для ликвидации последствий загрязнения почв ТМ важное значение имеют предупредительные меры, которые базируются на совершенствовании технологий производства, в т.ч. технологий производства  агрохимикатов. Хорошо очищенные отходы химической и машиностроительной промышленности после обогащения фосфором представляют большую ценность для с/х. Для очистки сточных вод, достаточно широко применяемых в качестве удобрения, используют различные вещества: известняк, ионообменные смолы, синтетические сорбенты. Эффективными методами являются обратный осмос, вымораживание, электролиз. Некоторые микроорганизмы способны концентрировать некоторые металлы. Эта способность дает возможность получать медь, уран и другие металлы микробиологическим путем и тем самым очищать сточные воды от ТМ. Для ликвидации уже существующего загрязнения применяют материалы, связывающие ТМ в недоступные формы (органические и минеральные удобрения, известь, цеолиты, синтетические смолы и др.). рекомендуется также возделывать культуры, толерантные к загрязнению и не влияющие на здоровье людей или используемые в технических целях. Для сильно загрязненных территорий практикуют удаление загрязненного слоя с последующим извлечением ТМ путем перевода их соединений в подвижную форму и дальнейшего вымывания раствором FeCl3 в кислой среде. Внесение в почву солей железа способствует улучшению физического состояния: происходит агрегирование почв за счет склеивающего эффекта железогуматных комплексов. При завершении очистки проводят комплексное окультуривание почвы: известкование, внесение органических и минеральных удобрений, компенсирующих потери биогенных элементов при промывке. Менее дорогим приемом рекультивации почв является внесение веществ-инактиваторов, например, меркапто-8-триазин. При этом Cd, Pb, Hg и Ni прочно фиксируются в почве в нерастворимом и недоступном растениям виде. Элементы питания - Ca, Mg, K и другие - при этом не закрепляются. Недостатком этого приема является ограниченная емкость и инактивирующая способность веществ-инактиваторов. В основе химической мелиорации также лежит перевод ТМ в недоступное состояние, главным образом путем изменения реакции среды. В гумидных регионах с избыточным увлажнением достигается это с помощью известкования. Защитное действие извести проявляется в результате замены водорода в ППК на кальций. При этом происходит нейтрализация среды и образование коллоидов гидроксидов ТМ, находящихся в почвенном растворе. Важное место в детоксикации ТМ отводится органическим удобрениям, которые также снижают подвижность ТМ вследствие образования органо-минеральных соединений, обладающих низкой растворимостью. Однако при этом необходимо учитывать степень разложения органического вещества. Внесение в почву неразложившейся и слаборазложившейся соломы повышало подвижность ТМ при рН 8. Для снижения фитотоксичности ТМ можно использовать природные цеолиты, которые являются не только хорошими сорбентами, но и источниками элементов питания, а также веществами, улучшающими структуру почвы. В целях снижения опасности загрязнения почв ТМ значительную роль играют агрономические средства защиты, главным образом подбор сельскохозяйственных культур, использование различных частей растений с учетом неодинаковой способности их к накоплению ТМ и др.

Страницы: 1, 2, 3, 4