ответы по экологии. ответы по экологии. экзамен. Популяция как биологическая система. Статические характеристики популяции
 Скачать 1.69 Mb.
|
|
БИЛЕТ № 1 Популяция как биологическая система. Статические характеристики популяции. Популяция - группа особей одного вида, находящихся во взаимодействии между собой и совместно населяющих общую территорию. Основные характеристики популяций: 1)численность – общее количество особей на выделяемой территории; 2)плотность популяции – среднее число особей на единицу площади или объема занимаемого популяцией пространства; плотность популяции можно выражать также через массу членов популяции в единице пространства; 3)рождаемость– число новых особей, появившихся за единицу времени в результате размножения; 4)смертность – показатель, отражающий количество погибших в популяции особей за определенный отрезок времени; 5)прирост популяции – разница между рождаемостью и смертностью; прирост может быть как положительным, так и отрицательным; 6)темп роста – средний прирост за единицу времени. К статическим характеристикам популяции относятся общая численность и плотность, пространственное распределение особей, а также демографическая структура (возрастной и половой состав) популяции. Соотношение полов в популяции устанавливается не только по генетическим законам, но и в известной мере под влиянием среды С возрастом требования особи к среде и устойчивость к отдельным ее факторам закономерно и весьма существенно изменяются. На разных стадиях онтогенеза могут происходить смена сред обитания, изменение типа питания, характера передвижения, общей активности организмов. Возрастная структура. Возрастное, или онтогенетические состояние особи– это этап ее онтогенеза, на котором она характеризуется определенными отношениями со средой. Возрастная структура растений. Проростки, ювенильные, имматурные, взрослые вегетативные, молодые генеративные, средневозрастные генеративные, старые генеративные, старые вегетативные (субсенилъные), сенилъные растения, отмирающие особи. Возрастная структура популяций у животных. В зависимости от особенностей размножения члены популяции могут принадлежать к одной генерации или к разным. В первом случае все особи близки по возрасту и примерно одновременно проходят очередные этапы жизненного цикла. Пространственная структура популяций растений и животных. Типы распределения особей в пространстве. Занимаемое популяцией пространство предоставляет ей средства к жизни. Каждая территория может прокормить лишь определенное число особей. Неравномерное размещение членов популяции может проявляться в двух крайних вариантах со всевозможными переходами между ними: 1) в резко выраженной мозаичности с незанятым пространством между отдельными скоплениями особей и 2) в распределении случайного, диффузного типа. Растения в ценопопуляции чаще всего распределены крайне неравномерно, образуя более или менее изолированные группы, скопления, так называемые микроценопопуляции, субпопуляции или ценопопуляционные локусы. У животных благодаря их подвижности способы упорядочивания территориальных отношений более разнообразны по сравнению с растениями. В популяциях диффузного типа животные распределены в пространстве дисперсно, не образуя обособленных поселений. Мозаичный тип размещения оседлых животных возникает в том случае, если пригодные для заселения биотопы распределены в пространстве резко неравномерно. Пульсирующий тип пространственной структуры характерен для популяций с резкими колебаниями численности. Циклический, или переложный, тип пространственной структуры популяций оседлых животных характеризуется закономерным попеременным использованием территории в течение года. История формирования экологической науки. Вклад отечественных и зарубежных экологов в процесс становления и развития экологии. Первые попытки обобщения сведений об образе жизни, характере распределения животных и растений мы встречаем в трудах античных философов. Аристотель описал свыше 500 видов известных ему животных. Теофраст Эрезийский привел сведения о зависимости формы и роста растений от разных условий, почвы и климата. В средние века интерес к изучению природы ослабевает и заменяется господством богословия и схоластики. Великие географические открытия в эпоху Возрождения, колонизация новых стран послужили толчком к развитию систематики. Первые систематики – А. Цезальпин, Д. Рей, Ж. Турнефор и другие сообщали и о зависимости растений от условий произрастания или возделывания. Ж. Бюффон выпустил 44 тома «Естественной истории», где он впервые утверждал, что влияние условий может стать причиной изменения («вырождения») самих видов. В XVIIIв. много таких путешествий было организовано и по неизведанным краям России. В трудах С. П. Крашенинникова, И. И. Лепехина , П. С. Палласа и других российских географов и натуралистов указывалось на связь изменения климата, растительности и животного мира на обширных пространствах страны. Первые попытки выявить общие закономерности во влиянии климата на растительность принадлежат немецкому естествоиспытателю А. Гумбольдту. Его труды положили начало развитию нового направления – биогеографии. К. Бергман выявил географические закономерности в изменении размеров теплокровных животных. А. Декандоль в «Географии растений» обобщил все накопленные сведения о влиянии отдельных факторов среды на растения и обратил внимание на их повышенную пластичность по сравнению с животными. Ж.-Б. Ламар к провозгласил идею эволюции всего живого мира, его постоянного развития от простого к сложному. Идеи «единства» организмов с условиями их жизни развивал и горячо защищал профессор Московского университета К. Ф. Рулье К. Ф. Рулье впервые обратил внимание на сходство внешнего строения у разных видов, ведущих сходный образ жизни в той или иной среде, положив начало изучению жизненных форм в животном мире. К. Ф. Рулье глубоко повлиял на направление и характер работ своих учеников, которые составили в последующем блестящую плеяду русских натуралистов-экологов (Н. А. Северцов, А. Ф. Миддендорф, А. Н. Бекетов и др.). В 1859 г. появилась книга Ч. Дарвина «Происхождение видов путем естественного отбора, или Сохранение благоприятствуемых пород в борьбе за жизнь». Термин «экология» ввел известный немецкий зоолог Э. Геккель. В 1877 г. немецким гидробиологом К. Мёбиусом была выдвинута концепция биоценоза. Оформляется учение о растительных сообществах – фитоценозах, которое вскоре обособилось в отдельную область ботанической экологии. Большую роль в этом сыграли труды российских ученых С. И. Коржинского и И. К. Пачосского, назвавшего новую науку «фитосоциологией». Для развития идей общей биоценологии в первой половине XX в. большое значение имели в нашей стране фитоценологические исследования Г. Ф. Морозова, В. Н. Сукачева, Б. А. Келлера, Л. Г. Раменского, В. В. Алехина, А. П. Шенникова и др., за рубежом – К. Раункиера в Дании, Г. Дю Рие в Швеции, И. Браун-Бланке в Швейцарии. В развитие популяционной экологии в нашей стране большой вклад внесли С. А. Северцов, Н. П. Наумов, С. С. Шварц, Г. А. Викторов. В 1935 г. английский ботаник А. Тенсли выдвинул понятие экосистемы, а в 1942 г. В. Н. Сукачев обосновал представление о биогеоценозе. Развитие экосистемного анализа привело к возрождению учения о биосфере, принадлежащего крупнейшему естествоиспытателю XX в. В. И. Вернадскому. Таким образом, зародившись как «естественная история» видов, основным объектом внимания которой были отношения «организм – среда», экология прошла ряд этапов развития, сформировав представления о сложной системе связей органического мира и постепенно охватив все основные уровни организации жизни. БИЛЕТ № 2 Экология как наука. Предмет, задачи и методы экологии. Структура экологии и ее место в системе естественных наук. Экология – это наука о связях, поддерживающих устойчивость жизни в окружающей среде. В настоящее время экология представляет собой разветвленную систему наук. Центральным ее ядром является общая экология с четырьмя основными подразделениями, соответствующими изучению связей на разных уровнях организации жизни: аутэкология, или экология организмов, популяционная экология, биоценология и экосистемная экология.Популяционную и биоценотическую экологию часто объединяют под общим названием «синэкология», так как общая их задача – изучение совместной жизни организмов. Физиологическая экология выявляет закономерности физиологических изменений, лежащих в основе адаптации организмов. В биохимической экологии внимание направлено на молекулярные механизмы приспособительных реакций организмов при изменениях среды. Палеоэкология изучает экологические связи вымерших организмов и древние сообщества, эволюционная экология – экологические механизмы преобразования популяций, морфологическая экология – закономерности строения органов и структур организмов в зависимости от условий обитания, геоботаника – особенности сложения и распределения фитоценозов. Экологической наукой является и гидробиология, на разных уровнях изучающая экосистемы водоемов. Экологические разделы появились и в науках о Земле (например, экология ландшафтов, глобальная экология, геоэкология и т. п.), и в науках об обществе (например, социальная экология). Объектом экологии являются биологические системы организменного и надогранизменного уровня. Главный объект изучения в экологии экосистемы. Кроме того, в область ее компетенции входит изучение отдельных видов организмов (организменный уровень), их популяций (популяционно-видовой уровень), биотических сообществ, т.е. совокупностей популяций (биоценологический уровень) и биосферы в целом (биосферный уровень). Предметом экологии является взамоотношения организмов и надорганизменных систем с окружающей их средой. Цель и важнейшая проблема экологии - вывести человечество, из глобального экологического кризиса на путь устойчивого развития, при котором достигается удовлетворение жизненных потребностей нынешнего поколения без лишения такой возможности будущих поколений. Задачи экологической науки состоят в следующем: разработка теории и методов оценки устойчивости экологических систем на всех уровнях, включая биосферный. исследование регуляции численности популяций, биотического разнообразия и механизмов его поддержания, регулирующего воздействия биоты на окружающую среду. изучение и прогнозирование изменений биосферы под влиянием естественных (природных) и антропогенных факторов и оценка их экологических последствий. оценка состояния и динамики природных ресурсов и экологических последствий их потребления. разработка и совершенствование методов управления качеством окружающей среды. формирование биосферного уровня мышления экологизация сознания людей, выработка норм экологической этики и морали оптимизация экономических, социальных и иных решений для обеспечения экологически безопасного устойчивого развития. стратегическая задача – развитие теории взаимодействия природы и общества на основе нового взгляда, рассматривающего человеческое общество как неотъемлемую часть биосферы. Методы экологических исследований подразделяются на неспецифические (использует методы биологических и небиологических наук), специфические (пример, количественный анализ структуры и функционирования надорганизменных систем). Ее методическую основу составляет сочетание системного подхода, натурных наблюдений, эксперимента и моделирования. Методы экологии подразделяются на полевые (изучение жизни организмов и их сообществ в естественных условиях, т. е. длительное наблюдение в природе с помощью различной аппаратуры) и экспериментальные (эксперименты в стационарных лабораториях, где имеется возможность не только варьировать, но и строго контролировать влияние на живые организмы любых факторов по заданной программе). Агроэкосистемы и урбоэкоценозы. Их сходство и отличия от природных биогеоценозов. Агроэкосистемы (сельскохозяйственные экосистемы), создаваемые человеком для получения высокой чистой продукции автотрофов (урожая), отличаются от природных рядом особенностей: 1. В них резко снижено разнообразие организмов. Видовое разнообразие разводимых человеком животных ничтожно мало по сравнению с природным. 2. Виды, культивируемые человеком, поддерживаются искусственным отбором в состоянии, далеком от первоначального, и не могут выдерживать борьбу за существование с дикими видами без поддержки человека. 3. Агроэкосистемы получают дополнительный поток энергии, кроме солнечной, благодаря деятельности людей, животных и механизмов, обеспечивающих необходимые условия роста культивируемых видов. Т.е. получение антропогенной энергии (в тч посадка, полив) Чистая первичная продукция (урожай) удаляется из экосистемы и не поступает в цепи питания. Частичное использование ее вредителями представляет нежелательное явление и всячески пресекается деятельностью человека. +Короткие цепи питания, 2 звена (человек скушал редиску) Выращивание семян, полученных в селекции (искусств материал) Неполный круговорот вещества Отсутствие саморегуляции Зависимость от поступления энергии, неравновесность, аккумулирование твердого вещества. Урбоэкоценозы – урбоэкосистемы, города, поселки с городским типом жизни, любаядеревня. БИЛЕТ № 3 Экологические пирамиды (пирамиды чисел, биомасс и энергии). Всем без исключения экосистемам свойственны определенные количественные соотношения первичной и вторичной продукции, получившие название правила пирамиды продукции: на каждом предыдущем трофическом уровне количество биомассы, создаваемой за единицу времени, больше, чем на последующем. Графически это правило выражают в виде пирамид, суживающихся кверху и образованных поставленными друг на друга прямоугольниками равной высоты, длина которых соответствует масштабам продукции на соответствующих трофических уровнях. Пирамида продукции отражает законы расходования энергии в пищевых цепях. В большинстве наземных экосистем действует также правило пирамиды биомасс, т.е. суммарная масса растений оказывается больше, чем биомасса всех фитофагов и травоядных, а масса тех, в свою очередь, превышает массу всех хищников  Для океана правило пирамиды биомасс недействительно (пирамида имеет перевернутый вид). На высших трофических уровнях преобладает тенденция к накоплению биомассы, так как длительность жизни крупных хищников велика, скорость оборота их генераций, наоборот, мала и в их телах задерживается значительная часть вещества, поступающего по цепям питания. В тех трофических цепях, где передача энергии происходит в основном через связи хищник – жертва, часто выдерживается правило пирамиды чисел: общее число особей, участвующих в цепях питания, с каждым звеном уменьшается. Правило пирамиды чисел было подмечено еще в 1927 г. Ч. Элтоном, который отметил также, что оно неприменимо к цепям питания паразитов, размеры которых с каждым звеном уменьшаются, а число особей возрастает. Все три правила пирамид – продукции, биомассы и чисел – выражают в конечном счете энергетические отношения в экосистемах, и если два последних проявляются в сообществах с определенной трофической структурой, то первое (пирамида продукции) имеет универсальный характер. Классификация популяций (по занимаемой территории; по способу размножения; по способности к самовоспроизведению; по размеру). По способу размножения и степени генетической целостности популяции делятся на панмиктические (с перекрестным оплодотворением, наиболее целостные), клональные и клонально-панмиктические. Примеры популяций последнего типа можно выделить у тлей, где партеногенетические поколения сменяются половыми. По способности к самовоспроизведению различают постоянные и временные популяции. Постоянные популяции могут быть независимыми, не нуждающимися в притоке особей извне для поддержания своей численности, и полузависимыми, когда такой приток существенно повышает численность популяции, но она может сохраняться и без него. Временные популяции могут также быть различного типа. Общие их особенности в том, что собственный приплод не покрывает смертность и длительность их существования зависит от мигрантов. По размерам различают карликовые, обычные локальные и суперпопуляции. Последние занимают сплошь обширные территории и состоят из большого числа особей. Единство таких популяций в основном топографическое, так как взаимные контакты особей ослаблены расстоянием. В их пределах вычленяют субпопуляции разных масштабов. Территориальные границы популяций разных видов не совпадают. Наряду с видами, у которых более или менее отчетливо вычленяются локальные популяции, существуют виды с более широкими популяционными границами. БИЛЕТ № 4 Классификация экологических факторов. Природные и антропогенные факторы. Биотические и абиотические факторы. Свойства среды, воздействующие на организмы называют экологическими факторами. Абиотические факторы – это элементы неживой природы, воздействующие на организмы. Их подразделяют на: климатические, орографические (совокупность неровностей земной поверхности, факторы, связанные с особенностями рельефа); эдафические (почвенно-грунтовые факторы: механический состав, плотность, гранулометрический состав, водный и температурный режим и т.д.); химические (соленость воды, кислотность почв); физические (радиоактивность, магнетизм, давление, шум). |