1. Определение, предмет и задачи экологии
 Скачать 1.19 Mb.
|
    1.Определение, предмет и задачи экологии.Экология (греч. oikos — жилище, местопребывание, logos — наука)— биологическая наука о взаимоотношениях между живыми организмами и средой их обитания. Этот термин был предложен в 1866 г. немецким зоологом Эрнстом Геккелем. Становление экологии стало возможным после того, как были накоплены обширные сведения о многообразии живых организмов на Земле и особенностях их образа жизни в различных местообитаниях и возникло понимание, что строение, функционирование и развитие всех живых существ, их взаимоотношения со средой обитания подчинены определенным закономерностям, которые необходимо изучать. Задачи экологии меняются в зависимости от изучаемого уровня организации живой материи. Популяционная экология исследует закономерности динамики численности и структуры популяций, а также процессы взаимодействий (конкуренция, хищничество) между популяциями разных видов. В задачи экологии сообществ (биоценологии) входит изучение закономерностей организации различных сообществ, или биоценозов, их структуры и функционирования (круговорот веществ и трансформация энергии в цепях питания). Главная же теоретическая и практическая задача экологии — раскрыть общие закономерности организации жизни и на этой основе разработать принципы рационального использования природных ресурсов в условиях все возрастающего влияния человека на биосферу. 2.Уровни системной организации, изучаемые в экологии. Понятие об экосистеме, биосфере, популяции. Экосисте́ма, или экологи́ческая систе́ма— биологическая система, состоящая из сообщества живых организмов (биоценоз), среды их обитания (биотоп), системы связей, осуществляющей обмен веществом и энергией между ними. Биосфе́ра— оболочка Земли, заселённая живыми организмами, находящаяся под их воздействием и занятая продуктами их жизнедеятельности; «плёнка жизни»; глобальная экосистема Земли. Популя́ция — это совокупность организмов одного вида, длительное время обитающих на одной территории. Этот термин используется в различных разделах биологии, экологии, демографии, медицине и психометрике. 3.Методы исследования в экологии. Для экологической характеристики любой группы популяций используются методы физиологии, биохимии, анатомии, систематики, биологии, географии. Во время полевых исследований определяют распространение, численность и качество вида, популяции, биоценоза, экосистемы, озер, рек и других объектов. Проводят исследования по влиянию абиотических, биотических, антропогенных факторов на организмы. Сбор материалов проводится длительно, в любое время года, охватывает все географические природные зоны. Данные полевых опытов обрабатываются в лабораторных условиях. Лаборатории должны соответствовать международным стандартам и оснащены современным оборудованием: климат-камерами, видеоаппаратурой, оптическими приборами, аналитическими весами, топографическими приборами, термостатами, хроматографией, электронными машинами, микроскопами, компьютерами. Полевые опыты полностью не раскрывают содержания научной работы. Только на основе лабораторных опытов определяются способность организмов к размножению, половые и возрастные особенности. Кроме того, изучение поведения организмов, уровня загрязнения воздуха, воды, почвы требует экспериментального подтверждения. Поэтому наблюдения за объектами исследований ведутся в лабораторных условиях методом постановки лабораторного опыта. В экологии широко используются математические методы. Применение этих методов дает возможность получить объективное представление об определенной популяции, различные возможные варианты, определить количественное соотношение биомассы. В современной экологии широко применяются методы теории информации и кибернетики, теория вероятности, теория чисел, интегральные исчисления. 4.Классификация экологических факторов. Любой организм в окружающей среде подвергается воздействию огромного числа экологических факторов. Наиболее традиционной классификацией экологических факторов является их деление на абиотические, биотические и антропогенные.  Абиотические факторы - это комплекс условий окружающей среды, влияющих на живой организм (температура, давление, радиационный фон, освещенность, долгота дня, влажность, состав атмосферы, морских и пресных вод, донных отложений, почвы и др.). Биотические факторы - это совокупность влияний жизнедеятельности одних организмов на другие (конкуренция, хищничество, паразитизм и др.). Антропогенные факторы - это совокупность влияний деятельности человека на окружающую среду (выбросы вредных веществ в атмосферу, разрушение почвенного слоя, нарушение природных ландшафтов и др.) 5.Абиотические факторы. Абиотические факторы - это комплекс условий окружающей среды, влияющих на живой организм (температура, давление, радиационный фон, освещенность, долгота дня, влажность, состав атмосферы, морских и пресных вод, донных отложений, почвы и др.). 6.Свет, как экологических фактор. Понятие фотопериода и фотопериодизма. Свет как экологический фактор имеет важнейшее значение потому, что является источником энергии для процессов фотосинтеза, т. е. участвует в образовании органических веществ из неорганических составляющих. Он играет большую и разнообразную роль в различных жизненных процессах у животных, что определяется его физическими свойствами. Фотопериод-чередование в течение 24 ч светлого и темного времени суток. В районах с умеренным климатом фотопериод изменяется в зависимости от времени года (короткие световые дни зимой и длинные — летом), а на экваторе он почти постоянен в течение всего года. Оказывает большое влияние на рост и развитие организмов. Фотопериодизм-(от греч. photos - свет) - особенности поведения и жизнедеятельности организмов в связи с суточной ритмикой светового режима. У растений выражается в замедлении развития при длине дня более 10-12 ч (короткодневные растения, напр, просо) и в замедлении развития при уменьшении дня (длиннодненые растения, напр, пшеница). У животных наблюдается в виде периодизма суточного поведения (утренняя, дневная или ночная активность, вертикальные миграции некоторых организмов морского планктона). 7.Температура, как экологический фактор. Правило Бергмана, правило Аллена. Температура – один из важнейших экологических факторов, от которого зависит выживание на планете, ее формы и виды. Жизнь человека, также, напрямую зависит от температуры окружающей среды. Температура оказывает огромное влияние на многие стороны жизнедеятельности организмов их географии распространения, размножения и другие биологические свойства организмов зависящие в основном от температуры. Диапазон, т.е. пределы температур в которых может существовать жизнь, колеблется примерно от -200°С до +100°С, иногда обнаруживается существование бактерии в горячих источниках при температуре 250°С. В действительности, большинство организмов могут существовать при еще более узком диапазоне температур. Правило Бергмана: Животные, обитающие в областях с преобладающими низкими температурами, имеют, как правило, более крупные размеры тела по сравнению с обитателями более теплых зон и областей. Правило Аллена: Животные, обитающие в областях с преобладающими низкими температурами, имеют, как правило, более короткие выступающие части тела (уши, лапы, хвост, нос) по сравнению с обитателями более теплых зон и областей. 8.Адаптация организмов(растений и животных)к перегреву и охлаждению. Все живые организмы подразделяются на несколько видов:
Температура адаптации всего живого подразделяется на три типа:
9.Вода, как экологический фактор. Аридные и гумидные условия. Эфемеры и эфемеройды. Вода является основной частью растительных организмов. Её содержание доходит до 90 % от массы организмов, и она участвует прямо или косвенно во всех жизненных проявлениях. Вода- это та среда, в которой протекает все процессы обмена веществ. Она составляет основную часть цитоплазмы, поддерживает ее структуру, Молекулы белков, нуклеиновых кислот, мембраны сохраняет свою структуру и активность при наличии водородных связей. Высокое содержание воды придает содержимому клетки (цитоплазме) подвижный характер. Все реакции гидролиза, многочисленные окислительно-восстановительные реакции идут с участием воды. Вода способствует стабилизации температуры растений. Вода — растворитель разнообразных веществ, она обеспечивает транспорт минеральных, органических веществ и газов по растению, участник биохимических превращений. Она принимает участие в фотосинтезе, дыхании, гидролитических процессах, а также служит источником О2.Вода обеспечивает связь органов друг с другом, координацию их деятельности. Из этого можно сделать вывод, что вода не только самая распространенная, но и самая важная в природе жидкость. Достаточно сказать, что в воде зародилась жизнь. Без нее невозможно существование животных и растений. 10. Биотические факторы -факторы живой среды, влияющие на жизнедеятельность организмов. Биотические факторы подразделяются на:
- симбиоз (гриб+водоросль) - протокооперация (цветок+пчела)
- нахлебничество - сотрапезничество - квартиранство
11. Основные законы экологии ( оптимума, минимума, лимитирующего фактора) Оптимума: для любого организма для любого фактора существут верхний и нижний предел выносливости, вне этих пределов существование невозможно. Минимума: из множества факторов, действующих на организм самым значительным будет тот, который в большей степени отличается от требуемого Лимитирующего фактора: любой фактор, приближающийся к пределам выносливости или выходящий за него наз-ся лимитирующим или ограничивающим. 12. Экологическая толерантность. Эврибионты и стенобионты. Экологическая толерантность — способность организмов жить и развиваться в широком диапазоне условий окружающей среды (в т.ч. при неблагоприятных факторах). Эврибионты - животные и растительные организмы, способные существовать при значительных изменениях условий окружающей среды. Эврибионтность вида увеличивается способностью переносить неблагоприятные условия в состоянии анабиоза. К таким видам можно отнести ель, сосну, березу, многие сорные травянистые растения. Из животного царства – собаки, крысы, мыши. Птицы – воробей, синица, голубь и др. Стенобионты– это виды с узким диапазоном выносливости по данному фактору. Они чаще всего требуют специфических условий жизни. Пример: Ледяная рыба, форель, пингвины, колибри др. 13. Экологическая ниша. Понятие о фундаментальной и реализованной нише. Экологическая ниша — это совокупность факторов среды, в пределах которых обитает тот или иной вид организмов, его место в природе, в пределах которого данный вид может существовать неограниченно долго. Фундаментальная ниша – это те условия среды, в которых вид может существовать и даже процветать при отсутствии конкуренции, а реализованная ниша – это часть фундаментальной ниши, которую он способен отстоять от конкурентов при их наличии. Например со степными злаками, приспособленными к сухим почвам, – ковылями и типчаком. При выращивании на грядке продуктивность будет выше, если их поливать. Если же на грядке появятся те луговые виды, которые вытеснили на удобренном лугу душистый колосок, то ковыль и другие степные злаки в конкуренции с ними также проиграют. Фундаментальная ниша этих степных злаков охватывает и степные, и луговые почвы, а реализованная – только степные, где они нормально растут благодаря мощной корневой системе и узким листьям, экономно испаряющим воду. 14.Среда обитания( водная, почвенная, наземно-воздушная,организм) Водная среда. Эта среда самая однородная среди других. Она почти не изменяется в пространстве, в ней нет четких границ между экосистемами. В частности, амплитуды температуры не превышают 50 °С (для наземно-воздушной среды – до 100 °С). Среду характеризует высокая плотность (океанические воды – 1,3 г/см3, пресные – близки к единице). Давление здесь изменяется в зависимости от глубины. Лимитирующие факторы – кислород и свет. Содержание кислорода часто не более 1 % от объема. В воде мало теплокровных организмов из-за двух причин: небольшое колебание температур и недостаток кислорода. Основной адаптационный механизм теплокровных животных (киты, тюлени) – противостояние неблагоприятным температурам. И их существование также невозможно без периодической связи с воздушной средой. Большинство обитателей водной среды имеют переменную температуру тела (группа пойкилотерм-ных). К высокой плотности воды организмы адаптируются, либо используя ее как опору, либо имеют плотность (удельный вес), мало отличающуюся от плотности воды (группа планктона). Наземно-воздушная среда. Она наиболее сложная по свойствам и по разнообразию в пространстве. Характерны: низкая плотность воздуха, значительные колебания температуры, высокая подвижность. Лимитирующие факторы – недостаток или избыток влаги и тепла. Для организмов наземно-воздушной среды характерны три механизма адаптации к изменению температуры: физический (регулирование теплоотдачи), химический (постоянная температура тела), поведенческий. Для регулирования водного баланса организмы используют также три механизма: морфологический (форма тела), физиологический (высвобождения воды из жиров, белков и углеводов), через испарение и органы выделения, поведенческий (выбор основного расположения в пространстве). Почвенная среда. Ее свойства сближают с водной и наземно-воздушной средами. Многие мелкие организмы здесь – гидробионты, они живут в поровых скоплениях свободной воды. В почвах также невелики колебания температур. Амплитуды их затухают с глубиной. Наличие пор, заполненных воздухом – сходство с наземно-воздушной средой. Специфические свойства: плотное сложение (твердая часть или скелет). Лимитирующие факторы: недостаток тепла, а также недостаток или избыток влаги. Организмы как среда обитания. С данной средой связан паразитический и полупаразитический образ жизни. Организмы этих групп получают кондиционированную среду (по температуре, влажности и другим параметрам) и готовую легкоусвояемую пищу. Результатом этого является упрощение всех систем и органов, а также потеря некоторых из них. Наиболее слабое (лимитирующее) звено в жизни паразитов - возможность потери хозяина. Это неизбежно при его смерти. По этой причине паразиты, как правило, не убивают своего хозяина («разумный паразитизм») и имеют приспособления, увеличивающие вероятность выживания в случае потери хозяина. Основной путь сохранения вида (популяции) в таких условиях - большое число зачатков («закон большого числа яиц») в виде долгосохраняющихся цист, спор и т. п. Это увеличивает вероятность встречи с хозяином. Часто используются промежуточные хозяины. Человек может как увеличивать, так и уменьшать численность паразитов, воздействуя как на среду для организмов- хозяинов, так и непосредственно на последних. Используются различные методы прямого уничтожения или ограничения численности паразитов. 15. Водная среда. Особенности водной среды и экологические области в водоеме. 16. Экологические группы гидробионтов, представители. 1. Нектон-совокупность активно передвигающихся животных, не им непосредственной связи с дном. Крупные животные, которые способны преодолевать большие расстояния, сильные течения имеют обтекаемую форму тела и развитые органы дыхания( ластоногие). В пресных- земноводные. 2. Планктон-совокупность организмов, которые не обладают способностью к быстрым передвижениям. Это мелкие животные- зоопланктон и растения- фитопланктон. Они могут располагаться над поверхностью воды, на глубине и придонном слое. Фитопланктон играет важную роль в жизни водоемов, т.к является основным продуцентом органического вещ-ва. Это диамантовые и зеленые водоросли. В пресных- сине-зеленые водоросли. Зоопланктон- рачки, простейшие. 3. Бентос- обитатели дна , которые медленно передвигаются по дну или роющие животные. Растения представлены бурыми, красными и зелеными водорослями 4. Нейстон- организмы, обитающие на поверхности воды. 5. Плейстон- организмы , у которых часть их находится над водой, а часть под. |