Реферат. 1.2_Коллоквиум 5 (ответы). 1. Предмет, содержание и структура экологии. Понятие о эндо и экзоэкологии. Аут, дем, синэкология, экосферология, мегаэкология. Экофакторы (классификация, эволюция и взаимосвязь). Экологическая валентность. Экология
 Скачать 277.24 Kb.
|
|
1. Предмет, содержание и структура экологии. Понятие о эндо- и экзоэкологии. Аут-, дем-, синэкология, экосферология, мегаэкология. Экофакторы (классификация, эволюция и взаимосвязь). Экологическая валентность. Экология - наука об отношениях живых организмов и их сообществ между собой и с окружающей средой. Термин впервые предложил немецкий биолог Эрнст Геккель в 1866 году. Предметом исследования экологии являются биологические макросистемы (популяции, биоценозы, экосистемы) и их динамика во времени и пространстве. Задачи экологии: 1. Исследование влияния среды на строение, жизнедеятельность и поведение организмов. 2. Исследование закономерностей организации жизни, в том числе в связи с антропогенными воздействиями на природные системы. 3. Изучение экологических механизмов адаптации к среде. 4. Исследование процессов, протекающих в биосфере, с целью поддержания ее устойчивости. 5. Создание научной основы рациональной эксплуатации природных ресурсов, прогнозирование изменений природы под влиянием деятельности человека и управления процессами, протекающими в биосфере. 6. Прогнозирование и оценка возможных отрицательных последствий в природной среде под влиянием деятельности человека. 7. Оптимизация экономических, правовых, социальных и иных решений для обеспечения экологически безопасного, устойчивого развития. 8. Восстановление нарушенных природных систем, сохранение эталонных участков биосферы. 9. Формирование экологического мировоззрения, развитие экологического сознания и культуры у людей всех возрастов и профессий. 10. Создание новых технологий, основанных на понимании экологических возможностей данного региона, его специфичности. Современная экология — сложная, разветвлённая наука. Ч. Элтон использовал концепции трофической (пищевой цепи), пирамиды численности, динамики численности Полагают, что вклад в теоретические основы современной экологии внёс Б. Коммонер, сформулировавший основные 4 закона экологии: 1. Всё связано со всем 2. Ничто не исчезает в никуда 3. Природа знает лучше — закон имеет двойной смысл — одновременно призыв сблизиться с природой и призыв крайне осторожно обращаться с природными системами. 4. Ничто не даётся даром Эндоэкология — это наука, которая изучает и разрабатывает методы и средства, позволяющие поддерживать чистоту внутренней среды организма, тем самым обеспечивая нормальную жизнедеятельность всех органов и тканей. Эндоэкология — новое ответвление научной медицины, которое призвано не лечить заболевания, а в первую очередь заниматься их профилактикой, что является крайне важным в современных условиях. Экзоэкология – это наука, изучающая условия существования организмов во внешней среде и взаимосвязи организма и среды. Аутэкология - раздел экологии, изучающий взаимоотношения организма с окружающей средой. Демэкология - раздел общей экологии, изучающий динамику численности популяций, внутрипопуляционные группировки и их взаимоотношения. Синэкология — раздел экологии, изучающий взаимоотношения организмов различных видов внутри сообщества организмов. Экосферология – учение о среде формирования биосферы. Мегаэкология - область знания, объединяющая все науки (в том числе и небиологические), имеющими дело с экологическими проблемами (например, социальную экологию, экологию личности, правовую экологию и т.д.), и мероприятия, направленные на решение экологических проблем (приемы охраны окружающей среды и рационального использования природных ресурсов). Экологические факторы — свойства среды обитания, оказывающие какое-либо воздействие на организм. Один и тот же фактор среды имеет разное значение в жизни совместно обитающих организмов. Например, солевой режим почвы играет первостепенную роль при минеральном питании растений, но безразличен для большинства наземных животных. Экологические факторы могут выступать как раздражители, вызывающие приспособительные изменения физиологических функций; как ограничители, обусловливающие невозможность существования тех или иных организмов в данных условиях; как модификаторы, определяющие морфо-анатомические и физиологические изменения организмов. По характеру воздействия: - Прямо действующие — непосредственно влияющие на организм, главным образом на обмен веществ - Косвенно действующие — влияющие опосредованно, через изменение прямо действующих факторов (рельеф, экспозиция, высота над уровнем моря и др.) По происхождению: - Абиотические — факторы неживой природы: климатические: годовая сумма температур, среднегодовая температура, влажность, давление воздуха эдафические (эдафогенные): механический состав почвы, воздухопроницаемость почвы, кислотность почвы, химический состав почвы орографические: рельеф, высота над уровнем моря, крутизна и экспозиция склона химические: газовый состав воздуха, солевой состав воды, концентрация, кислотность физические: шум, магнитные поля, теплопроводность и теплоёмкость, радиоактивность, интенсивность солнечного излучения - Биотические — связанные с деятельностью живых организмов: фитогенные — влияние растений микогенные — влияние грибов зоогенные — влияние животных микробиогенные — влияние микроорганизмов - Антропогенные (антропические): физические: использование атомной энергии, перемещение в поездах и самолётах, влияние шума и вибрации химические: использование минеральных удобрений и ядохимикатов, загрязнение оболочек Земли отходами промышленности и транспорта биологические: продукты питания; организмы, для которых человек может быть средой обитания или источником питания социальные — связанные с отношениями людей и жизнью в обществе По расходованию: - Ресурсы — элементы среды, которые организм потребляет, уменьшая их запас в среде (вода, CO2, O2, свет) - Условия — не расходуемые организмом элементы среды (температура, движение воздуха, кислотность почвы) По направленности: - Векторизованные — направленно изменяющиеся факторы: заболачивание, засоление почвы - Многолетние-циклические — с чередованием многолетних периодов усиления и ослабления фактора, например изменение климата в связи с 11-летним солнечным циклом - Осцилляторные (импульсные, флуктуационные) — колебания в обе стороны от некоего среднего значения (суточные колебания температуры воздуха, изменение среднемесячной суммы осадков в течение года) Взаимодействие факторов - одновременное или последовательное суммарное воздействие на организмы различных природных факторов, приводящее к ослаблению, усилению или видоизменению действия отдельного фактора. Все экологические факторы или во всяком случае основные, ведущие, довольно тесно взаимосвязаны друг с другом. Обычно изменение одного из них влечет за собой и изменение других. Поэтому, изучая реакцию растения на тот или иной фактор, всегда надо иметь в виду это взаимодействие факторов и по возможности исключить действие других факторов, «вычленить» один изучаемый. Экологическая валентность - степень приспособляемости живого организма к изменениям условий среды. 2. Методы экологии: полевой, экспериментальный, математическое моделирование и др. Понятие об открытых и закрытых системах. Методы: Полевые способы предполагают изучение экологических явлений в природной среде. Они помогают установить взаимосвязи организмов, видов и сообществ со средой, выяснить общую картину развития и жизнедеятельности биосистем. Лабораторные методы используются при проведении работ в лабораторных условиях, но пересекаются с методами полевых исследований. Эти методы дают возможность получить приблизительные результаты, которые требуют дальнейшего подтверждения в полевых условиях. Моделирование– метод опосредованного практического и теоретического оперирования объектом, когда исследуется не сам интересующий объект непосредственно, а вспомогательная, искусственная или естественная система (модель), соответствующая свойствам реального объекта. Любая модель всегда упрощена, отражает общую суть процесса. Экспериментальные методы - это методы, позволяющие изучить влияние отдельных факторов естественной или моделированной среды на естественные или моделированные биологические системы. Они применяются в сочетании как с полевыми, так и с лабораторными методами. Кроме собственных методов экология широко использует методы таких наук, как биохимия, физиология, микробиология, генетика, цитология, гистология, физика, химия, математика и др. Открытая система — это система, которая взаимодействует с окружающей ее средой. Обмениваться веществом, энергией, информацией с окружающей средой. Закрытая система, изолированная от внешней среды. Термодинамическая система, которая может обмениваться с окружающей средой теплом и энергией, но не веществом. 3. Оптимальные значения и пределы выносливости (границы терпимости факторов). Лимитирующие факторы. Эврибионты и стенобионты. Биологический оптимум - максимально благоприятная область действия экологического фактора, в которой вид имеет наибольшую жизненность. Наилучшее сочетание всех факторов, влияющих на организм. Б  иологический оптимум, максимально благоприятная область действия экологического фактора, в которой вид имеет наибольшую жизненность;Графически подобная реакция организма на изменение значений фактора изображается в виде кривой жизнедеятельности (экологической кривой), при анализе которой можно выделить некоторые точки и зоны: Кардинальные точки: Точки минимума и максимума — крайние значения фактора, при которых возможна жизнедеятельность организма Точка оптимума — наиболее благоприятное значение фактора Зоны: Зона оптимума — ограничивает диапазон наиболее благоприятных значений фактора Зоны пессимума (верхнего и нижнего) — диапазоны значений фактора, в которых организм испытывает сильное угнетение Зона жизнедеятельности — диапазон значений фактора, в котором он активно проявляет свои жизненные функции Зоны покоя (верхнего и нижнего) — крайне неблагоприятные значения фактора, при которых организм остаётся живым, но переходит в состояние покоя Зона жизни — диапазон значений фактора, в котором организм остаётся живым. Впервые на значение лимитирующих факторов указал немецкий агрохимик Ю.Либих в середине XIX в. 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. Виды, для существования которых необходимы строго определенные экологические условия, называют стенобионтными, а виды, приспосабливающиеся к экологической обстановке с широким диапазоном изменения параметров, - эврибионтными. 4. Биотические факторы. Демэкология. Трофические цепи биоценоза, его компоненты. Цепи питания и правило экологической пирамиды. Биотические — связанные с деятельностью живых организмов: Фитогенные — влияние растений Микогенные — влияние грибов Зоогенные — влияние животных Микробиогенные — влияние микроорганизмов Конкуренция — в биологии, любые антагонистические отношения, связанные с борьбой за существование, за доминирование, за пищу, пространство и другие ресурсы между организмами или видами, нуждающимися в одних и тех же ресурсах. Внутривидовая конкуренция Это конкуренция между представителями одной или нескольких популяций вида. Идёт за ресурсы, внутригрупповое доминирование, самок/самцов и т.д. Межвидовая конкуренция Это конкуренция между популяциями разных видов несмежных трофических уровней в биоценозе. Она связана с тем, что представители разных видов сообща используют одни и те же ресурсы, которые обычно ограничены. Ресурсы могут быть как пищевые (например, одни и те же виды жертв у хищников или растений — у фитофагов), так и другого рода, например наличие мест для выведения потомства, убежищ для защиты от врагов и т. П. Виды могут конкурировать и за доминирование в экосистеме. Существует две формы конкурентных взаимоотношений: прямая конкуренция (интерференция) и косвенная (эксплуатация). При прямой конкуренции между популяциями видов в биоценозе эволюционно складываются антагонистические отношения (антибиоз), выражающиеся разными видами взаимного угнетения (драки, перекрытие доступа к ресурсу, аллелопатия и т.д.). При косвенной конкуренции один из видов монополизирует ресурс или местообитание, ухудшая при этом условия существования конкурентного вида сходной экологической ниши. Конкурировать могут в природе как эволюционно (таксономически) близкие виды, так и представители очень далеких групп. Например, суслики в сухой степи выедают до 40% растительного прироста. Это значит, что пастбища могут прокормить меньшее число сайгаков или овец. А в годы массового размножения саранчи пищи не хватает ни сусликам, ни овцам. Хищничество — трофические отношения между организмами, при которых один из них (хищник) атакует другого (жертву) и питается частями его тела, то есть обычно присутствует акт умерщвления жертвы. Антибиоз (от др.-греч. ἀντι- — против, βίος — жизнь) — антагонистические отношения видов, когда один организм ограничивает возможности другого, невозможность сосуществования организмов, например из-за интоксикации одними организмами (антибиотиками, фитонцидами) среды обитания других организмов. Случай, когда негативное воздействие направлено лишь в одну сторону называется аменсализм, обоюдное негативное влияние организмов описывается термином конкуренция. Пример — отношения молочнокислых и гнилостных бактерий. Мутуализм (англ. Mutual — взаимный) — широко распространённая форма взаимополезного сожительства, когда присутствие партнёра становится обязательным условием существования каждого из них. Более общим понятием является симбиоз, который представляет собой сосуществование различных биологических видов. Но в отличие от мутуализма, симбиоз может быть и не выгоден одному из партнёров, например, в случае паразитизма. Примером мутуализма является симбиоз рыб-клоунов с актиниями. Вначале рыба слегка касается актинии, позволяя ей ужалить себя и выясняя точный состав слизи, которым покрыта актиния, — эта слизь нужна актинии, чтобы она сама себя не жалила. Затем рыба-клоун воспроизводит этот состав и после этого может прятаться от врагов среди щупалец актинии. Рыба-клоун заботится об актинии — вентилирует воду и уносит непереваренные остатки пищи. Рыбки никогда не удаляются далеко от «своей» актинии. Самцы прогоняют от неё самцов, самки — самок. Территориальное поведение, видимо, стало причиной контрастной окраски. "Квартиранство" - форма комменсализма, при которой один вид использует другой (его тело или его жилище) в качестве убежища или своего жилья. Особую важность приобретает использование надежных убежищ для сохранения икры или молоди. Пресноводный горчак откладывает икру в мантийную полость двухстворчатых моллюсков - беззубок. Отложенные икринки развиваются в идеальных условиях снабжения чистой водой. "Нахлебничество" - форма комменсализма, при которой один вид потребляет остатки пищи другого. Примером перехода нахлебничества в более тесные отношения между видами служат взаимоотношения рыбы-прилипалы, обитающей в тропических и субтропических морях, с акулами и китообразными. Передний спинной плавник прилипалы преобразовался в присоску, с помощью которой та прочно удерживается на поверхности тела крупной рыбы. Биологический смысл прикрепления прилипал заключается в облегчении их передвижения и расселения. Паразитизм- форма антибиоза, когда представители одного вида используют питательные вещества или ткани особей другого вида, а также его самого в качестве временного или постоянного местообитания. Например, миноги нападают на треску, лососей, корюшку, осетров и других крупных рыб и даже на китов. Присосавшись к жертве минога питается соками ее тела в течение нескольких дней, даже недель. Многие рыбы погибают от нанесенных ею многочисленных ран. Коадаптация - взаимно – приспособительные свойства живых организмов, возникшие в результате длительного совместного обитания разнообразных видов. Пищева́я (трофи́ческая) цепь — ряды видов растений, животных, грибов и микроорганизмов, которые связаны друг с другом отношениями: пища — потребитель (последовательность организмов, в которой происходит поэтапный перенос вещества и энергии от источника к потребителю).Организмы последующего звена поедают организмы предыдущего звена, и таким образом осуществляется цепной перенос энергии и вещества, лежащий в основе круговорота веществ в природе. На каждом этапе передачи вещества и энергии по пищевой цепи теряется примерно 90%, и только около одной десятой доли переходит к очередному потребителю. Это правило передачи энергии в пищевых связях организмов называют «правилом десяти процентов» . Представителям четвертого трофического уровня (например, хищнику, поедающему другого хищника) достанется только около одной тысячной доли той энергии, усвоенной растением, с которого начиналась пищевая цепь. Поэтому отдельные цепи питания в природе не могут иметь слишком много звеньев, энергия в них быстро иссякает. |