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.
|
|
Экологическая пирамида — графические изображения соотношения между продуцентами и консументами всех уровней (травоядных, хищников, видов, питающихся другими хищниками) в экосистеме. Эффект пирамид в виде графических моделей разработан в 1927 году Ч. Элтоном. Выражается: в единицах массы (пирамида биомасс), в числе особей (пирамида чисел Элтона) в заключенной в особях энергии (пирамида энергий). Пусть одного человека в течение года можно прокормить 300 форелями. Для их питания требуется 90 тысяч головастиков лягушек. Чтобы прокормить этих головастиков, необходимы 27 000 000 насекомых, которые потребляют за год 1 000 тонн травы. Если человек будет питаться растительной пищей, то все промежуточные ступени пирамиды можно выкинуть и тогда 1 000 т биомассы растений сможет прокормить в 1 000 раз больше людей Начинаются с дерьма или кончаются дерьмом. Один тип пищевой цепи начинается с растений и идет к растительноядным животным и далее к хищникам. Это так называемая цепь выедания (пастбищная цепь питания). Другой тип начинается от растительноядных и животных остатков и идет к мелким животным и микроорганизмам, которые ими питаются. В результате деятельности микроорганизмов образуется полуразложившаяся масса — детрит. Такую цепь называют цепью разложения (детритная цепь питания). 5. Концепция биогеоценоза. Синэкология. Экосистемы – уникальный природный комплекс. В  сю полноту взаимодействия и взаимозависимости живых организмов и. элементов неживой природы в области распространения жизни отражает концепция биогеоценоза В.Н. Сукачева.Биогеоценоз - это динамическое, устойчивое сообщество растений, животных и микроорганизмов, находящихся в постоянном взаимодействии и непосредственном контакте с компонентами атмосферы, гидросферы и литосферы. Биогеоценоз состоит из биотической (биоценоз) и абиотической (экотоп) частей, которые связаны непрерывным обменом веществ и представляют собой энергетически и вещественно открытую систему. В биогеоценоз поступает энергия солнца, минеральные вещества почвы, газы атмосферы, вода. Биогеоценоз продуцирует тепло, кислород, углекислый газ, биогенные вещества, переносимые водой, перегной. Основными функциями биогеоценоза являются односторонне направленный поток энергии и круговороты веществ. Синэкология (от греч. syn - вместе) - раздел экологии, изучающий ассоциации популяций разных видов растений, животных и микроорганизмов (биоценозы), пути их формирования и их взаимодействие с окружающей средой. В отдельное научное направление синэкология выделена на Международном ботаническом конгрессе 1910 г. Термин "синэкология" предложил швейцарский ботаник К. Шретер (1902 г.). Экосистема есть основная функциональная единица живой природы, включающая и организм, и абиотическую среду, причем каждая часть влияет на другую и обе необходимы для поддержания жизни в том виде, в каком она существует на Земле. Как уже отмечалось, существование и функционирование экосистем связано с обменом веществом, энергией и информацией между совокупностью живых организмов и средой. 6. Экологическая сукцессия и климакс. Сукце́ссия— последовательная необратимая и закономерная смена одного биоценоза (фитоценоза, микробного сообщества и т. Д.) Другим на определённом участке среды во времени в результате влияния природных факторов (в том числе внутренних сил) или воздействия человека. Основная роль принадлежит накоплению отмерших остатков растений и продуктов разложения. Протекание первичных сукцессий проходит в несколько этапов. Например, в лесной зоне: сухой безжизненный субстрат — лишайники — мхи — однолетниковое разнотравье — злаки и многолетние травы — кустарники — деревья 1-й генерации — деревья 2-й генерации; в степной зоне сукцессия завершается на стадии трав и т. Д. Сукцессионные смены обычно связывают с тем, что существующая экосистема (сообщество) создает неблагоприятные условия для наполняющих ее организмов (почвоутомление, неполный круговорот веществ, самоотравление продуктами выделений или разложения и т. П.) . Такие явления реальны, но не объясняют всех случаев смен экосистем. Например, в северных лесах внедрение ели под полог лиственных древесных сообществ связано прежде всего с тем, что она использует биологические свойства этих сообществ по слабому притенению почвы. Сами же почвенные условия остаются не только благоприятными для лиственных древостоев, но и постепенно улучшаются для них (идет накопление питательных веществ, уменьшается кислотность почв и т. П.) . Следовательно, здесь нет оснований говорить о самоотравлении или других подобных причинах смен. Кли́макс в экологии и геоботанике — заключительное, относительно устойчивое состояние сменяющих друг друга экосистем, возникающее в результате смен, или сукцессий, и в значительной мере соответствующее экологическим условиям определенной местности. Климакс зависит от климатических факторов, от местных особенностей почв и от воздействий человека на природу. Теоретически климаксное сообщество может поддерживать себя неопределенно долго, все внутренние его компоненты уравновешены друг с другом, и оно находится в равновесии с физической средой. 7. Правило Аллена и Бергмана. Правило Аллена «Выступающие части тел теплокровных животных (уши, ноги, хвосты) в холодном климате меньше, чем в теплом». Объяснение: чем больше уши и хвосты, тем больше поверхность тела, через которую уходит тепло. Для северных животных это не выгодно, поэтому уши и хвосты у них маленькие. Для южных родственников – наоборот, удобно иметь большую поверхность, чтобы хоть как-то охлаждаться. Пример: длина тела волка около 130 см. Его более южный родственник шакал почти в два раза меньше (75 см), а уши его больше. Самый южный и хорошо приспособленный к пустынной жизни представитель семейства волчих – фенек. Сам он размером 30-40 см при дине ушей 15 см. Правило Бергмана «Размер тела теплокровных животных в холодном климате больше, чем в теплом». Объяснение: когда организм увеличивается в размере, растет его объем и растет его поверхность – все растут, но с разной скоростью. Поверхность отстает – растет медленнее, чем объем, поэтому у больших северных зверей поверхность относительно маленькая. Это нужно им все для того же – чтобы отдавать меньше тепла. Пример: полярный волк – самый крупный из всех волчьих, белый медведь – из всех медведей, росомаха – из всех куньих, лось – из всех оленей, глухарь – из всех тетеревиных. А почему же такие большие звери, как слон и бегемот, живут на юге? Потому, что там достаточно растительности, чтобы они могли прокормиться. – Но при этом им очень жарко. Бегемот постоянно сидит в воде, слон охлаждается с помощью своих громадных ушей. (Мамонты, жившие в умеренном климате, размера были такого же, как современные слоны, но при этом имели нормального размера уши и шерсть, как положено млекопитающим.) 8. Демэкология. Виды популяций. Типы пространственного распределения особей в популяциях. Демэкология — раздел общей экологии, изучающий динамику численности популяций, внутрипопуляционные группировки и их взаимоотношения. В рамках демэкологии выясняются условия, при которых формируются популяции. Демэкология описывает колебания численности различных видов под воздействием экологических факторов и устанавливает их причины, рассматривает особь не изолированно, а в составе группы таких же особей, занимающих определённую территорию и относящихся к одному виду. Типы пространственного распределения особей в популяции: -Равномерный (регулярный) – равное удаление каждой особи от соседней. -Диффузный (случайный) встречается в природе часто, особи располагаются случайно, нераномерно. -Агрегированный (групповой, мозаичный) выражается в образовании группировок особей, между которыми остаются достаточно большие незаселенные территории. Экологическая популяция – совокупность элементарных популяций, внутривидовые группировки, приуроченные к конкретным биоценозам. Растения одного вида в ценозе называются ценопопуляцией. Обмен генетической информацией между ними происходит достаточно часто. Географическая популяция – совокупность экологических популяций, заселивших географически сходные районы. Географические популяции существуют автономно, ареалы их относительно изолированы, обмен генами происходит редко – у животных и птиц – во время миграций, у растений – при разносе пыльцы, семян и плодов. На этом уровне происходит формирование географических рас, разновидностей, выделяются подвиды. 9. Закон Харди-Вайнберга, условия его проявления. Практическое применение закона Х.-В. для анализа человеческих популяций. Частоты аллелей и генотипов. Менделевская популяция, причины их отсутствия в природе. p2+2pq+q2=1; p+q=1 p2 – количество гомозигот в популяции по доминантному признаку q2 – количество гомозигот по рецессивному признаку 2pq - количествогетерозигот В пределах генофонда популяции доля генотипов, содержащих разные аллели одного гена; при соблюдении некоторых условий из поколения в поколение не изменяется. Эти условия описываются основным законом популяционной генетики, сформулированным в 1908 г. английским математиком Дж. Харди и немецким врачом-генетиком Г. Вайнбергом. «В популяции из бесконечно большого числа свободно скрещивающихся особей в отсутствие мутаций, избирательной миграции организмов с различными генотипами и давления естественного отбора первоначальные частоты аллелей сохраняются из поколения в поколение». Еще одно следствие общего порядка заключается в том, что в случае неравенства частоты аллеля у самцов и самок разность между частотами в следующем поколении уменьшается вдвое, причем меняется знак этой разницы. Обычно требуется несколько поколений для того, чтобы возникло равновесное состояние частот у обоих полов. Указанное состояние для аутосомных генов достигается за одно поколение. Закон Харди — Вайнберга описывает условия генетической стабильности популяции. Популяцию, генофонд которой не изменяется в ряду поколений, называют менделевской. Генетическая стабильность менделевских популяций ставит их вне процесса эволюции, так как в таких условиях приостанавливается действие естественного отбора. Выделение менделевских популяций имеет чисто теоретическое значение. В природе эти популяции не встречаются. В законе Харди — Вайнберга перечислены условия, закономерно изменяющие генофонды популяций. К указанному результату приводят, например, факторы, ограничивающие свободное скрещивание (панмиксию), такие, как конечная численность организмов в популяции, изоляционные барьеры, препятствующие случайному подбору брачных пар. Генетическая инертность преодолевается также благодаря мутациям, притоку в популяцию или оттоку из нее особей с определенными генотипами, отбору. Менделевская популяция - Число особей велико (отсутствие погрешностей) - Панмиктическая - В ней нет мутаций - Нет миграций - Нет естественного отбора Реальная популяция - Конечное число особей - Избирательность - Мутации есть - Существуют миграции 10. Популяция людей. Дем. изолят. Демографические показатели. Генетический полиморфизм. Генетический полиморфизм человечества. Генетический груз в популяциях людей. Экологическая дифференциация человечества Основные типы: 1. Арктический. Характерно приспособление к влажному холодному климату и кислородной недостаточности. Повышение газообмена, высокое содержание иммуноглобулина и холестерина. Уменьшение длины конечностей. 2. Жители пустыни. Сухость, высокая температура. Повышенная теплоотдача, за счет испарения и длинные конечности и истощенное тело. 3. Жители высокогорья. Пониженная температура, гипоксия. Широкая грудная клетка, большая ЖЕЛ, больше эритроцитов, выше уровень гемоглобина, выше уровень окислительных ферментов. Особи любого вида распространены в своем ареале не равномерно, а отдельными устойчивыми скоплениями – популяциями. В антропогенетике популяцией называют группу людей, занимающих общую территорию и свободно вступающих в брак. Изоляционные барьеры, препятствующие заключению брачных союзов, нередко носят выраженный социальный характер (например, различия в вероисповедании). Благодаря этому в формировании популяций людей главную роль играет не общность территории, а социальные факторы. Популяции не свойственен единообразный генотип, она характеризуется генетической разнородностью. Приток нового генетического материала происходит так же путем миграции особей из одной популяции в другую. Мутации как правило не являются полезными, но они направлены на приспособление к условиям существования. Человечество характеризуется большим полиморфизмом. Сохраняется этот полиморфизм благодаря нейтральности этих признаков по отношению к жизнеспособности. Но полиморфизм в активности иммунной системы не является нейтральным. Размер, уровень рождаемости и смертности, возрастной состав, экономическое состояние, уклад жизни являются демографическими показателями популяций людей. Генетически они характеризуются генофондами (аллелофондами). Демографические показатели оказывают серьезное воздействие на состояние генофондов человеческих популяций, главным образом через структуру браков. Большое значение в определении структуры браков имеет размер группы. Популяции из 1500—4000 человек называют демами, популяции численностью до 1500 человек — изолятами. Для демов и изолятов типичен относительно низкий естественный прирост населения —соответственно порядка 20% и не более 25% за поколение. Частота внутригрупповых браков в них составляет 80—90% и свыше 90%, а приток лиц из других групп сохраняется на уровне 1—2% и менее 1%. В силу высокой частоты внутригрупповых браков члены изолятов, просуществовавших четыре поколения (примерно 100 лет) и более, являются не менее чем троюродными братьями и сестрами (сибсами). Любая популяция характеризуется определенными показателями или свойствами. А так как популяция — это надорганизменная структура, то ей свойственны показатели, характерные как для отдельных организмов (например, рост, развитие), так и характеризующие ее как группу особей (рождаемость, смертность, плотность). Наиболее существенными характеристиками являются численность, плотность, рождаемость, смертность, рост, прирост, структура. Численность популяции — это общее число особей (или их биомасса, или связанная в биомассе энергия) на данной территории или в данном объеме. Этот показатель варьирует и колеблется в широких пределах. Зависит от условий обитания, наличия пищи, врагов, соотношения полов в популяции, размеров, составляющих ее особей. Плотность — это количество особей популяции (либо биомасса), отнесенное к единице занимаемого пространства или объема (количество деревьев на 1 га, масса циклопов в 1 м 3 воды). Этот показатель свидетельствует о различиях в условиях обитания организмов: чем они благоприятнее, тем выше плотность. Рождаемость — число новых особей, родившихся за определенный промежуток времени, отнесенное к определенному количеству особей популяции (у людей — на 1000 человек населения). Рождаемость характеризует способность популяции к увеличению численности. Смертность характеризует гибель особей популяции и показывает число погибших за единицу времени, рассчитанное на определенное количество живущих особей (антипод рождаемости). Минимальная смертность наблюдается в идеальных условиях, экологическая — в конкретных. Прирост популяции — это разница между рождаемостью и смертностью. Его считают показателем жизненности популяции. При высокой рождаемости высокая смертность не всегда является для популяции отрицательным явлением. Прирост говорит о перспективности развития популяции, о возможности человека эксплуатировать такую популяцию без риска ее уничтожения Рост популяции означает увеличение ее численности. На этот показатель оказывают влияние многочисленные внешние и внутренние факторы, и прежде всего — соотношение рождаемости и смертности. Рост популяции сдерживают неблагоприятные условия, недостаток корма, хищники Человечество несет в себе генетический груз возникших мутаций, среди которых немало рецессивных, летальных, полулетальных и ряда наследственных, проявляющиеся лишь в гомозиготном состоянии. Проблема генетического груза имеет большое значение для медицины. Для медико-генетичесих консультантов важно иметь представление о насыщенности генами наследственных болезней населения населяющих те или иные территории. Она важна для решения вопроса о роли факторов окружающей среды в мутационных процессах и в охране ее от загрязнения. В изменении генофонда человеческих популяций не последняя роль принадлежит миграциям. С ними связано разрушение прежних границ браков, появление смешанных браков. Миграции ведут к изменению состава генов в популяциях из которых население эмигрировало, и в тех, куда оно иммигрировало. 11. Антропогенные факторы экосистемы. Роль человека в круговороте веществ. Промышленное загрязнение окр. среды. Привести примеры отрицательного влияния науч.-тех-го прогресса на биосферу. Антропогенные факторы, результат воздействия человека на окружающую среду в процессе хозяйственной и другой деятельности. Антропогенные факторы можно разделить на 3 группы: оказывающие прямое воздействие на окружающую среду в результате внезапно начинающейся, интенсивной и непродолжительной деятельности, напр. Прокладка автомобильной или железной дороги через тайгу, сезонная промысловая охота в определённом районе и т. д.; косвенное воздействие – через хозяйственную деятельность долговременного характера и малой интенсивности, напр. Загрязнение окружающей среды газообразными и жидкими выбросами завода, построенного у проложенной железной дороги без необходимых очистных сооружений, приводящее к постепенному усыханию деревьев и медленному отравлению тяжёлыми металлами животных, населяющих окрестную тайгу; комплексное воздействие вышеперечисленных факторов, приводящее к медленному, но существенному изменению окружающей среды (рост населения, увеличение численности домашних животных и животных, сопровождающих человеческие поселения – ворон, крыс, мышей и т. Д., преобразование земельных угодий, появление примесей в воде и т. П.). В результате в изменённом ландшафте остаются лишь растения и животные, сумевшие приспособиться к новому состоянию жизни. Напр., хвойные деревья заменяются в тайге мелколиственными породами; место крупных копытных и хищников занимают таёжные грызуны и охотящиеся на них мелкие куньи и т. П. |