экзамен магистратура экология. 1. Экология как наука. Место экологии в структуре человеческого знания. В начале xx в сформировалась новая биологическая наука экология. Термин экология
 Скачать 2.4 Mb.
|
|
36. Понятие особи у растений, животных, МО. Различия в реакциях на внешнюю среду у унитарных и модулярных организмов. Особь – элементарная неделимая единица единого биологического вида, характеризующаяся взаимосвязью непосредственно соприкосающихся функционирующих частей и при отделении любой из этих частей происходит потеря ценностей и гибель. Две счетные единицы: 1) морфологическая. Подсчет физиологии надземных органов. Изучаются формы, не способные к вегетативному размножению (изучаются корн сист)(соответствует целостному организму, внутри - физическая непрерывность) 2)фитоценотическая. Изучается центр воздействия на среду, объем растительного материала, изучаются растения способные к вегетативному размножению. генета-особь\группа особей возникшая из одной зиготы ранета-индивидуум\часть индивидуального генетического происхождения Аутэкология рассматривает организм в качестве некоторого образца систем, выстроенных по эволюционному принципу. Т.е. организм – представитель какого-либо таксона. В широком смысле, организм (от лат. organizo – придавать стройный вид) – некое образование, состоящее из взаимосвязанных и соподчиненных элементов, взаимоотношения которых достаточно жестко детерминированы их функционированием как единого целого. Особь – отдельный живой организм, обладающий всеми признаками, свойст-венными виду к которому он принадле-жит, и в то же время обладающий морфологическими и физиологическими особенностями, отличающими его от других организмов того же вида (Дудкин И. А., 1984). Особь – закрытое во времени образование, т. к. имеет заданный срок существования, и какими бы комфортными ни были внешние условия, смерть неизбежна. Все ошеломляющее разнообразие живых организмов на Земле построено двумя основными способами: унитарным и модулярным. Жизнь унитарных организмов начинается с оплодотворенной яйцеклетки – зиготы, и путем дальнейших эмбриональных и постэмбриональных преобразований формируется организм. Последовательное прохождение стадий, морфофизиологический облик и конечный исход индивидуального развития организма предопределены достаточно жесткой генетической программой. Крольчиха всегда воспроизводит крольчат, волчица волчат и т.д, внешне похожих на родителей. При этом каждый признак хотя и проявляется в некотором разнообразии (в различной массе тела, окраске шерсти и т.п.), но размах таких колебаний (норма реакции) не изменяет общий план строения организма. Унитарные организмы имеют высокую смертность даже при не очень больших изменениях в окружающей среде. К этой группе организмов относятся позвоночные животные, и следовательно, человек, насекомые и небольшое количество некоторых других. Рост ограничен генетической программой. У модулярных организмов из зиготы развивается не целый организм, а отдельная его единица строения – модуль. Организм строится путем увеличения количества модулей и образованием различных комбинаций между ними. Типичным представителем таких организмов являются высшие растения. Основной, конструктивный модуль, из которого строится тело растения, -лист с пазушной почкой, прилегающим участком стебля и междоузлием. Из почки формируется новый модуль и тд. Органы размножения образуют измененный модуль – цветок, порождающий новые зиготы. Модули могут образовывать комбинации определенной формы, которые тоже будут повторятся.Рост ограничен внешними условиями.Растения, грибы, мшанки, кораллы, гидроиды, губки, многие простейшие. Отсутствие жесткой программы индивидуального развития и возможность широкого комбинирования модулей дают высокую экологическую пластичность и приводят к появлению значительного разнообразия жизненных форм. Смерть отдельного модуля не означает смерти всего организма. В целом на Земле доминируют организмы с модулярным строением, что является основой устойчивости живого в-ва в геологическом масштабе времени. Пример: сравнение реакции унитарного организма, птицы, и модулярного, картофеля, на резкое июньское похолодание или выпадение снега. В первом случае – высокая смертность как взрослых особей, так и птенцов, а во втором – только задержка в росте ввиду гибели уже появившихся модулей, но не смерть всего организма. 37. Теория стресса и ее значение для анализа экологических взаимодействий. Как любая биологическая система организм обитает в сложных и изменчивых условиях среды, с которыми поддерживает непрерывные и жизненно важные взаимосвязи, основанные на обменных процессах. Устойчивость организменной системы, ее относительная самостоятельность зависят от того, насколько структура и физиологические свойства организма сохраняют свои главные особенности на фоне меняющихся внешних условий. Именно в этом и состоит принцип гомеостаза на уровне организма. Гомеостаз – («одинаковое состояние») это состояние динамического равновесия организма со средой, при котором организм сохраняет свои свойства и способность к осуществлению жизненных функций на фоне меняющихся внешних условий. Стресс – неспецифичный ответ организма на любое предъявленное ему требование. Исследования показали, что организм реагирует однотипно, одинаковыми биохимическими изменениями, назначение которых – справиться с возросшими требованиями к организму. Факторы, вызывающие стресс, стрессоры, - различны, каждое предъявляемое организму требование в каком-то смысле специфично (вызывает в организме своеобразные изменения). Но все агенты в целом требуют от организма перестройки – это неспецифичное требование, оно заключается в адаптации к возникшей трудности. С точки зрения стрессовой реакции не имеет значения приятна или нет ситуация, с которой сталкивается организм. Имеет значение лишь интенсивность потребности в адаптации. В 1930 году канадец Ганс Селье сформулировал концепцию стресса. Ответом любого организма на стресс служит трехфазная реакция (общий адаптационный синдром – ОАС). 1). Реакция тревоги (увеличиваются надпочечники, которые становятся темно-красного цвета из-за повышенного содержания жировых гранул; резко сморщиваются вилочковая железа и лимфоузлы, в желудке появляются многочисленные кровоточащие язвочки). 2). Фаза сопротивления (если движение стрессора совместимо с возможностями организма, то он сопротивляется). 3). Фаза истощения (постепенно истощаются запасы адаптационной энергии. Характерные признаки этого: гипогликемия, дегенерация печени, невроз). Способность к адаптации небезгранична. Невозможно делать дополнительные вклады адаптационной энергии сверх унаследованной от родителей. После крайнего изнеможения отдых восстанавливает сопротивляемость и способность к адаптации почти до прежнего уровня. Но полного восстановления, вероятно, не бывает, и любая биологическая деятельность оставляет необратимые химические рубцы. СТРЕСС ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ - нарушение внутренней структуры популяции, уменьшающее плодовитость особей, увеличивающее смертность и т. д. Наступает в результате увеличения частоты контактов между особями. Экологический стресс является ответной реакцией организма или системы организмов на резкие изменения факторов окружающей среды. Экологический стресс ведет к возрастанию степени риска различных соматических заболеваний и к поведенческим расстройствам. Например, в популяциях лемингов перенаселение, возникающее один раз в 3—4 года, приводит к специфическому синдрому, проявляющемуся в безостановочных миграциях животных к морскому побережью и, в конечном итоге, к их гибели в море. В экологии наибольшее применение теория стресса находит в популяционной регуляции. В силу особенностей структуры взаимоотношений особей во внутрипопуляционных группировках часть из них практически постоянно испытывает состояние психического (эмоционального) стресса. При повышении плотности населения уровень этой реакции в популяции возрастает, что может отвечать за увеличение смертности и снижение воспроизводительного потенциала, наблюдаемые в популяциях с высокой плотностью. При длительном и сильном воздействии стрессоров нарушается общее эндокринное равновесие в организме, что в комплексе с внешними воздействиями влечет за собой развитие стадии истощения ОАС. Повышение уровня смертности при высокой плотности не всегда прямым образом связано с внутрипопуляционным стрессом. Наиболее значимая роль этой реакции состоит в том, что стресс, вызванный переуплотнением, понижает устойчивость организма к внешним воздействиям. 38. Виды и методы оценки природных ресурсов. Понятие об экологическом кадастре. 39. Экологический мониторинг: определение, цели и задачи. Виды мониторинга. Классификация систем мониторинга. В процессе взаимодействия человека с природой возникают антропогенные изменения. Их особенность заключается в том, что они могут привести к резкому изменению природной среды в каком-либо регионе. Они делятся на: А) Намеренные: человек их производит для собственных потребностей (пр. строит города, с\х угодья). Они позитивные (необходимы для развития общества). Б) отрицательные (в большинстве случаев). (Пр. деградация земель в итоге научно необоснованной распашки). Основа НТП – намеренное изменение, но с развитием общества возрастает и количество ненамеренных. Появляются новые (качественно) виды воздействий, возрастают уровни и масштабы, и в итоге предпосылки экол. кризисов и др. глобального изменения. Некоторые антропогенные изменения приводят к резко отриц-ым последствиям, и биосфера с ними не может справиться за небольшой отрезок времени (пр. нарушение природных геохимических циклов (природная концентрация химических элементов заменяется их рассеиванием - при разработке полезных ископаемых)). Поэтому стоит важнейшая задача: осуществление постоянного контроля природной среды. Цели контроля: 1) Организация рационального природопользования - охрана и восстановление возобновимых ресурсов и разумное ограничение использования невозобновимых ресурсов на основе применения новых источников энергии и материалов. 2) Предотвращение отриц-ых последствий человеческой деятельности (или их смягчение) А) комплексная переработка ресурсов (более полное извлечение полезных компонентов) Б) малоотходные технологии В) очистка выбросов и сбросов, обезвреживание отходов 3)Переход к модели устойчивого развития общества Задачи, которые решает контроль природной среды: 1) Изучение естеств-ых изменений природной среды и их тенденций 2) Выявление и изучение антропогенных изменений естественного фона (контроль источников антропогенного изменения и определение последствий их деятельности) 3) Оценка текущего состояния природной среды, изучение экол. резерва биосферы и прогноз её будущего состояния Контроль осуществляют ГОСКОМГИДРОМЕТ, Фед. Служба России по метеорологии и мониторингу окруж. среды (естественные изменения). Антропогенными изменениями занимается система наблюдения и анализа природной среды различными загрязнениями и эффектов, вызываемых ими в биосфере - система мониторинга прир. среды (система мониторинга антропогенных изменений прир. среды). Мониторинг прир. среды - система наблюдения и анализа состояний природной среды, загрязнений и эффектов, вызываемых ими в биосфере. В мониторинг включаются: 1) Наблюдение за факторами воздействия и состоянием окр. среды 2) Оценка фактического состояния 3) Прогноз будущих состояний прир. среды Он осуществляет контроль - элементы управления и регулирования наблюдений за прир. средой и принятие решений, регулирующей состояния прир. среды. Виды мониторинга: 1) По наблюдениям: а) за источниками и факторами антропог. воздействия всех видов (физ., мех., хим., био.) б) за эффектами, которые вызываются этими воздействиями в биосфере 2)По обьектам: а) медико-биолог. мониторинг (факторы, связанные со здоровьем человека) б) мониторинг состояния экосистем ( эколог. мониторинг) в) климатический мониторинг 3)По масшабам: а) глобальный мониторинг- слежение за общемировыми процессами и явлениями в биосфере, и предупреждение о возможных экстремальных ситуациях глобального характера б) базовый (фоновый) мониторинг – за обще биосферными явлениями природного хар-ра в) региональный мониторинг – в пределах региона, где происходят отличия прир. хар-ру и антропог. Воздействию от базового фона г) импактный мониторинг – мониторинг локальных и региональных воздействий в регионах, расположенных особо опасных с экол. точки зрения предприятий и объектов Наблюдения применяются различными методами: 1) Непосредственное наблюдение за отдельными компонентами экосистем (полевые исследования) 2) Отбор и исследование проб различных сред, тканей и органов растений и животных 3) Измерение разных геофизических параметров на стационарных постах 4) Дистанционные методы - (с определённого расстояния получают информацию)- авиационные и космические методы Т.о. Эколог. мониторинг – информационная система, обеспечивающая наблюдение, оценку и прогноз состояния экосистем и биосферы в целом. Он комплексный и включает 2 блока исследований: 1) Наблюдение, оценка и прогноз изменений состояний неживой компоненты биосферы (абиотической) + изменения уровней загрязнений прир. среды под воздействием антропог. факторов. 2) Изучение ответной реакции экосистем на изменения неживой составляющей биосферы и изменений, связанных с воздействием загрязнений, с\х использованием земель, вырубкой леса и др. факторами антропог. воздействия. В составе экосистем рассматривается человек. Экологич. подход: Эколог. мониторинг – комплексная подсистема мониторинга биосферы, которая включает 2 блока исследований: 1) связан с неживыми компонентами биосферы и включает следующее: а) изучение состояния прир. среды б) наблюдение за изменениями уровня загрязнения прир. среды под воздействием антропог. факторов в) оценка и прогноз состояния неживой составляющей биосферы 2) связан с биологической составляющей биосферы и включает: а) исследования текущего состояния экосистем б) изучение изменения в экосистеме, обусловленное антропог. факторами прямого действия (вырубка леса и т.д.) в) изучение изменений в экосистеме, обусловленное антропог. факторами опосредованного действия (изучение реакции неживой составляющей биосферы) г) оценка и прогноз антропог. изменений состояния экосистем Эколог. мониторинг – одна из составных частей глобальной системы мониторинга окр. Среды. 2 задачи глобальной системы мониторинга: 1) Оценка критических проблем, возникающих в итоге землепользования и с\х деятельности 2) Оценка реакции надземных экосистем на антропог. и естеств. Изменения окр. Среды Решение задачи №1: Основной метод – периодическое картирование территорий городов, районов опустынивания, вырубки и насаждения лесов, прибрежных зон, с\х территорий, районов вечной мерзлоты, заболоченных земель и занятых горными работами земель. Решение задачи №2: Организуют наблюдения за состоянием эталонных прир. систем и за их изменениями под воздействием антропог. факторов. Изучают состояние почвы и биологических компонентов экосистем + изменение радиационного баланса, теплового и водного режима среды и некоторых других факторов, и ведут наблюдения за измененными экосистемами, подверженными антропог. влиянию в разной степени. Чтобы успешно решать задачи экол. мониторинга, применяют определённые методологические подходы. Методологические подходы экол. мониторинга: 1) Выявление биоиндикаторов состояния окружающей среды, которые обладают повышенной и избирательной чувствительностью к тем или иным видам воздействия. Осуществляется с помощью полевых исследований и частично экспериментом. ПР.: Закисление поверхностных вод: окислы S и окислы N из атмосферы - ежегодный прирост объема выбросов 5 % - увеличение кислотности осадков – отрицат. последствия водных экосистем – рН 6,5 – 7,5 (питьевая). Пробы нужно производить постоянно, т.к. существуют организмы. Которые очень быстро реагируют на изменение кислотности воды (улитки, дафнии (смерть менее 6)). По биоиндикаторам можно составить некоторые соответствия рН и присутствия тех или иных организмов. 2) Определение зависимости дозы от ответной реакции. Определяют количественные характеристики изменения состояния организмов в итоге антропог. воздействия. Специфика: разная плотность антропог. воздействий – есть зоны, где деятельность практически отсутствует, а есть места с антропог. воздействиями очень высокого уровня (в них ландшафт и рельеф полностью разрушены – высокая концентрация промышленности и горных разработок, урбанизированные территории). Здесь имеет значение не только получение данных о районах воздействия, но и о смежных территориях, т.к. районы с разрушенной экосистемой могут с течением времени оказать отрицательное воздействие на экосистемы соседних участков (наступление пустынь и т.д.). Виды исследований: полевые наблюдения, эксперимент и математическое моделирование. 3) Анализ путей и процессов трансформации загрязнителей в экосистемах и их включение в БГХ-круговорот веществ. Задачи: а) мониторинг источников загрязнения: выявление источников и путей поступления загрязняющих веществ в окр. среду и контроль объема загрязняющих веществ. б) мониторинг состояния абиотических компонентов биосферы: контроль состояния прир. сред + изучение процессов рассеивания, преобразования и накопления загрязнений в прир. средах, а также процессов, которые при этом происходят. в) исследование поведения загрязнителей в живых компонентов экосистем: выявление путей поступления загрязнителей в живые организмы + изучение процессов трансформации и накопления загрязнителей в организмах, и возникающих при этом эффектах. |