Жизнь как термодинамический процесс

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего

профессионального образования 

«КАЛИНИНГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» 
 
 
 

Кафедра ихтиологии и экологии 
 
 
 
 

Контрольная работа по дисциплине:

«Экология» 
 
 
 

Вариант № 6  Вопрос 6 Экологическая ниша. 

Вопрос 17 Жизнь как термодинамический процесс 
 
 
 
 
 
 
 

Выполнил студент                                                                Учебной группы 
 

                                              Проверил:

                                                         
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Калининград 

2011г. 
 
 
 
 

Содержание работы. 
 
 
 
 

1 Введение…………………………………………………………………………….3

2 Вопрос №6 Экологическая  ниша………………………………………………..5 3 Вопрос №17 Жизнь как термодинамический процесс…………………………11

4 Заключение………………………………………………………………………..17

5 Список использованной литературы……………………………………………18  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                     

Введение.   

Экология своими корнями уходит в далекое прошлое. Потребность в знаниях, определяющих отношение живого к окружающей его среде, возникло очень давно. Достаточно вспомнить труды Аристотеля, Плиния Старшего, Р Бойля и других, в которых обсуждалось значение среды обитания в жизни организмов и приуроченность их к определённым местам обитания, чтобы убедится в этом. 

Экология (от греческого «ойкос» - дом, жилище и «логос» - учение) - наука, изучающие условия существования живых организмов и взаимодействия между организмами и средой, в которой они обитают. Изначально экология развивалась как составная часть биологической науки, в тесной связи с другими естественными науками - химией, физикой, геологией, географией, почвоведенией, математикой.

    Предметом экологии является совокупность, или структура, связей между организмами и средой. Главный объект изучения в экологии - экосистемы, т.е. единые природные комплексы, образованные живые организмами и средой обитания. Кроме того, в область её компетенции входит изучение отдельных видов организмов, их популяций и биосферы в целом.

    Основной, традиционной частью экологии как биологической науки является общая экология, которая изучает общие закономерности взаимоотношений любых живых организмов и среды.

    В составе общей экологии выделяют следующие основные разделы:

- аутэкологию, исследующие индивидуальные связи отдельного организма с окружающей его средой;   

- популяционную экологию, в задачу которой входит изучение и структуры и динамику популяций отдельных видов. Популяционную экологию рассматривают как раздел аутэкологии;

- синэкологию - изучающую взаимоотношение популяций, сообществ и экосистем со средой.

    Для всех этих направлений главным является изучения выживания живых существ в окружающей среде и задачи перед ними стоят преимущественно биологического свойства- изучить закономерности адаптации организмов и их сообществ к окружающей среде, само регуляцию, устойчивость экосистем и биосферы и т.д.

        С точки зрения фактора времени экология разделяется на историческую и эволюционную.

    Кроме того, экология классифицируется по конкретным объектам и средам исследования, различают экологию растений и микроорганизмов, экологию животных.

    В последнее время роль и значение биосферы как объекта биологического анализа непрерывно растет. Особенно большое значение в современной экологии уделяет проблемам взаимодействия человека с окружающей средой. Выдвижение на первый план этих разделов в экологической науки связанного с резким усиления взаимного отрицательного влияния человека и среды, возросшей ролью экономических, социальных и нравственных аспектов в связи с резко негативными последствиями научно-технического прогресса.

    Таким образом, современная экология не ограничивается только рамками биологической дисциплины, трактующей отношения главным образом животных и растений, она превращается в междисциплинарную науку, изучающую сложнейшие проблемы взаимоотношения человека с окружающей средой. Актуальность и многогранность этой проблемы, вызванной обострением экологической обстановки в масштабах всей планеты, привела к «экологизации» многих естественных, технических и гуманитарных наук.

    Соответственно более широкое толкование получил и сам термин «экология», а экологический подход при изучении взаимодействия человеческого общества и природы был признан основополагающим.

    Современная экология тесно связана с политикой, экономикой, правом, психологией и педагогикой, так как только в союзе с ними возможно преодолеть технократическую парадигму мышления и выработать новый тип экологического сознания, коренным образом меняющий поведение людей по отношению к природе.

Стратегической задачей экологии считается развитее теории взаимодействия природы и общества на основе нового взгляда, рассматривающего человеческое общество как неотъемлемую часть биосферы.

    Таким образом, экология становится одной из важнейших наук будущего и , возможно существование человека и самой природы на нашей планете  зависит от того как она станет прогрессировать. 

         Вопрос 6 Экологическая ниша.

    Экологическая ниша-место вида в природе, преимущественно в биоценозе, включающее как положение его в пространстве, так и функциональную его роль в сообществе, отношение к условиям существования. Важно подчеркнуть, что эта ниша не просто физическое пространство, занимаемое организмом, но его место в биологическом сообществе, определяемое его экологическими функциями. Ю Одум образно представил экологическую нишу как занятие, «профессию» организма в той системе видов, к которой он принадлежит, а его местообитание - это «адрес» вида.

    Знание экологической ниши позволяет ответить на вопросы, как, где и чем питается вид, чьей добычей он является, каким образом и где он отдыхает и размножается.

    Модель экологической ниши, предложенная Хатчинсоном, довольно проста: достаточно на ортогональных проекциях отложить значения интенсивности различных факторов, аз точек пределов толерантности восстановить перпендикуляры, то ограниченное ими пространство и будет соответствовать экологической ниши данного вида. Экологическая ниша- это область комбинаций таких значений факторов среды, в пределах которой данный вид может существовать неограниченно долго.

    Например, для существования наземного растения достаточно определённого значения температуры и влажности, в этом случаи можно говорить о двумерной ниши. Для морского животного уже необходимо кроме температуры еще как минимум два фактора- солёность и концентрация кислорода - тогда уже следует говорить о трехмерной ниши и т.д. На самом деле этих факторов множество и ниша многомерна.

    Экологическую нишу, определяемую только физиологическими особенностями организмов, называют фундаментальной, а ту, в которой вид реально встречается в природе реализованной.   

    Реализованная ниша- это часть фундаментальной ниши, которую данный вид, популяция в состоянии отстоять в конкурентной борьбе. Конкуренция, это отрицательное взаимодействие двух организмов, стремящихся к одному и тому же. Межвидовая конкуренция - это любое взаимодействие между популяциями, которое вредно сказывается на выживании и их росте. Конкуренция проявляется в виде борьбы видов за экологические ниши.

    Биологические взаимодействия двух видов бывают:

- нейтрализм - ни одна популяция не влияет на другую;

- конкуренция непосредственное взаимодействие - прямое взаимное подавление обоих видов;

- конкуренция взаимодействие из-за ресурсов - непрямое подавление при дефиците внешнего ресурса;

- аменсализм - популяция 2 подавляет популяцию 1, но сама не испытывает отрицательного воздействия;

- паразитизм - популяция паразит 1 состоит из меньших по величине особей чем популяция 2;

- хищничество - особи хищника 1 обычно крупнее, чем особи жертвы 2;

- комменсализм - популяция 1, комменсал, получает пользу от объединения, популяции 2 это безразлично;

- протокооперация - взаимодействие благоприятно для обоих видов, ноне обязательно;

- мутуализм - взаимодействие благоприятно для обоих видов и обязательно.

    Не существует двух различных видов, занимающих одинаковые экологические ниши, но есть близкородственные виды, часто сходные, что им требуется по существу одна и та же ниша. В этом случаи, когда ниши частично перекрываются, возникает особо жесткая конкуренция, но в конечном итоге нишу занимает один вид. Это явление получило название получило название принципа конкурентного исключения или закон Гаузе, в честь ученого, доказавшего его существование экспериментально в 1934 году.

    Г. Ф. Гаузе экспериментально исследовал конкуренцию двух видов инфузорий. Их культивировали раздельно и вместе, используя строго дозированную бактериальную пищу. При раздельном культивировании их численность росла по обычной S-образной кривой, при совместном - побеждал в конкурентной борьбе P. aurelia. Поражение P. cadatym объясняется тем, что она плохо переносила накопление в среде продуктов метаболизма бактерий и размножалась медленнее. Но при смене пищи, например при замене её на дрожжи, побеждала уже P.candatum, так в благоприятных для обоих видов условиях она имела преимущество за счет способности к более быстрому размножению и увеличению своей численности.

    Межвидовая конкуренция за ресурсы может касаться пространства, пищи, биогенных веществ и т. п. Именно уменьшение ресурсов приводит к ситуациям, когда мы имеем дело лишь к отрицательным взаимодействиям. Результатом межвидовой конкуренции может быть либо взаимное приспособление двух видов, либо популяция одного вида заменяется популяцией другого вида, а первый вынужден переселиться в другое место или перейти на другую пищу. Если виды живут в разных местах, то говорят, что они занимают разные экологические ниши, если же они живут в одном месте, но потребляют разную пищу, то говорят об их несколько различающихся экологических нишах. Процесс разделения популяциями видов пространства и ресурсов называется дифференциацией экологических ниш.

    Главный результат дифференциации ниш - снижение конкуренции. Например, тенелюбивые растения не конкурируют со светолюбивыми, менее остра конкуренция за ресурсы, численность доминирующего вида, например, регулируется хищником и т.п. Иными словами, есть множество обстоятельств, при которых разные виды - антогонисты могут сосуществовать. И тем не менее это отрицательное взаимодействие, поскольку взаимовлияние видов остаётся и не позволяет полностью раскрыть свои возможности каждому из них. 

    Нейтрализм - это форма биологических взаимоотношений, когда сожительство двух видов на одной территории не влечёт за собой ни положительных, ни отрицательных последствий для них. В этом случае виды не связаны непосредственно друг с другом и даже не контактируют между собой. Например, белки и лоси, слоны и обезьяны и т.п. Отношение нейтрализма характерны для богатых видами сообществ.

    Аменсализм - это биотические отношения, при которых происходит торможение роста одного вида продуктами выделения другого. Такие отношения обычно относят к прямой конкуренции и называют антибиозом. Наиболее хорошо они изучены у растений, которые применяют различные ядовитые вещества в борьбе с конкурентами за ресурсы, и данное явление называют аллелопатия.