1 Понятие экологии как науки. Структура экологии. Эколо́гия



Скачать 462.93 Kb.
страница1/3
Дата30.04.2016
Размер462.93 Kb.
  1   2   3
1 Понятие экологии как науки. Структура экологии.

Эколо́гия (от греч. οικος — дом, жилище, хозяйство, обиталище, местообитание, родина и λόγος — понятие, учение, наука) — наука, изучающая взаимоотношения живой и неживой природы. Термин впервые предложил в книге «Общая морфология организмов» («Generalle Morphologie der Organismen») в 1866 году немецкий биолог Эрнст Геккель.

Экология — познание экономики природы, одновременное исследование всех взаимоотношений живого с органическими и неорганическими компонентами среды. (по Геккелю)

Экология — биологическая наука, которая исследует структуру и функционирование систем надорганизменного уровня (популяции, сообщества, экосистемы) в пространстве и времени в естественных и измененных человеком условиях.

Экологизация – процесс проникновения идей и проблем экологии в другие области знания.

Сейчас формируется свод дисциплин, которые называются макроэкологией – междисциплинарная область знания об устройстве и функционировании многоуровневых систем в природе и обществе и их взаимосвязь.



Геоэкология изучает взаимоотношения организмов и среды обитания с точки зрения их географической принадлежности.

Э. человека - комплекс дисциплин, исследующих взаимоотношения человека, как индивида и личности, с окр средой.

Структура экологии




2 Методы и задачи экологии.

1 Метод регистрации и оценки окр среды (периодическ. слежение за состоянием экологич объектов и за качеством среды), биомониториг, биоиндикация – использ для контроля среды некоторых организмов, особенно чувствительных к среде и изменен среды и появлением в них вредных примесей.

2 Метод количественного учета организмов и методы оценки биомассы и продуктивности растений и животных.

3 Исследование влияния факторов среды на жизнедеятельность организмов.

4 Методы изучения взаимоотношений между организмами в многовидовых сообществах. В ряде случаев для лабораторного моделирования создают искусственные, частично замкнутые и самоподдерживающиеся многовидовые системы – микрокосмы.

5 Метод математического моделирования

6 Методы прикладной экологии

В современной экологии существует 2 системы взглядов к проблеме взаимоотношений человека и природы:



  1. Антропоцентрический (технологический)

  2. Биоцентрический (экоцентрический)

Главные проблемы

1 объём антропогенного воздействия на природу и о.с. оказался очень велик или превысил нормы.

2 природа отвечает на антропогенные воздействия непредвиденными изменениями.

3 Человек столкнулся с противореч м/у своей консервативной сущностью и отчуждением от природы.



Основные задачи

1 Всеобъемлющая диагностика состояния природы и её ресурсов.

2 Разработка прогнозов изменения биосферы и состояния о.с. при различных сценариях развития человечества.

3 отказ от антропоцентризма и формирование новой идеологии экоцентризма.

4 разработка критериев наиболее согласованных с законами э и эколгич ориентир социально экономического развития общества.

5 формирование такой стратегии поведения человечества, такой экологической технологии, кот приведут масштабы и характер хоз деятельности в соответствие с экологической выносливостью природы.



Проблемы э РФ

1 отсутствие последовательной э политики.

2 превышен допуск антропоген нагрузки на природн среду, обусловлен рядом факторов.

3 состояние здоровья населения РФ ухудшается под влиянием экологич факторов.


3 Основные понятия экологии: вид, популяция, биоценоз, экосистема, биогеоценоз.

Вид (лат. species) — таксономическая, систематическая единица, группа особей с общими морфофизиологическими, биохимическими и поведенческими признаками, способная к взаимному скрещиванию, дающему в ряду поколений плодовитое потомство, закономерно распространённая в пределах определённого ареала и сходно изменяющаяся под влиянием факторов внешней среды. Вид — реально существующая генетически неделимая единица живого мира, основная структурная единица в системе организмов, качественный этап эволюции жизни.

Популя́ция (от лат. populatio — население) —совокупность особей одного вида, занимающих определенный ареал, свободно скрещивающихся друг с другом, имеющих общее происхождение, генетическую основу и в той или иной степени изолированных от других популяций данного вида.

Хар-ки популяций

1 структура

2 численность и амплитуда колебаний

3 плотность популяции

4 рождаемость

5 смертность

6 характерное расположен в пределах террит



Биоценоз – сообщество взаимосвязанных между собой популяций разных видов. Вид занимает экологическую нишу в биоценозе. Выпадение из состава биоценоза основных видов ведёт к разрушению всей системы и смене сообщества.

Экосистема - природный комплекс (биокосная система), образованный живыми организмами (биоценоз) и средой их обитания (косной, например атмосфера, или биокосной — почва, водоём и т. п.), связанными между собой обменом веществ и энергии.

Биогеоценоз – исторически сложившаяся закономерность любых организмов (биоценоз) и абиотической среды вместе с земным участком поверхности, занимаемой ими. Любой биогеоценоз является экосистемой, но не всякая экосистема считается биогеоценозом.

Экотоп – совокупность на определённой территории абиотических факторов. Экотопы делятся на элафотопы и климатопы.

Биоценоз

Фитоценоз

Зооценоз

Микробиоценоз



4 Экологические факторы.

Экологический фактор — условие среды обитания, оказывающее воздействие на организм. Среда включает в себя все тела и явления, с которыми организм находится в прямых или косвенных отношениях.

Большинство экологических факторов — температура, влажность, ветер, наличие пищи, хищники, паразиты, конкуренты и т. д. — отличаются значительной изменчивостью во времени и пространстве. Степень изменчивости каждого из этих факторов зависит от особенностей среды обитания. Например, температура сильно варьируется на поверхности суши, но почти постоянна на дне океана или в глубине пещер. Паразиты млекопитающих живут в условиях избытка пищи, тогда как для большинства хищников ее запасы меняются в соответствии с изменением численности жертв. Изменение факторов среды наблюдается в течение года и суток, в зависимости от приливов и отливов в океане, при бурях, ливнях, обвалах, при похолодании или потеплении климата, зарастании водоемов, постоянном выпасе скота на одном и том же участке и т. д.

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. Интенсивность освещения и спектральный состав света исключительно важны в жизни фототрофных растений, а в жизни гетеротрофных организмов (грибов и водных животных) свет не оказывает заметного влияния на их жизнедеятельность.

Экологические факторы действуют на организмы по-разному. Они могут выступать как раздражители, вызывающие приспособительные изменения физиологических функций; как ограничители, обусловливающие невозможность существования тех или иных организмов в данных условиях; как модификаторы, определяющие морфологические и анатомические изменения организмов.



Биотические факторы — всё множество факторов среды, связанных с деятельностью живых организмов.

Антропогенные факторы — всё множество факторов, связанных с деятельностью человека.

Абиотические факторы — всё множество факторов, связанных с процессами в неживой природе. К ним относятся климатические (температурный режим, влажность, давление), эдафогенные (механический состав, воздухопроницаемость, плотность почвы), орографические и др.

5 Закон минимума экологических факторов. Закон толерантности.

Закон минимума Либиха — один из фундаментальных законов в экологии, гласящий, что наиболее значим для организма тот фактор, который более всего отклоняется от оптимального его значения. При нарушении абиотических факторов жизнедеятельность организмов будет снижаться пропорционально фактору влияние которого стремится к min.

Закон толерантности Шелфорда — закон, согласно которому существование вида определяется лимитирующими факторами, находящимися не только в минимуме, но и в максимуме. Лимитирующим фактором процветания организма может быть как минимум, так и максимум экологического влияния, диапазон между которыми определяет степень выносливости (толерантности) организма к данному фактору.

Экологическая пластичность — способность организмов выносить отклонения факторов среды от оптимальных для них. Способность организма переносить неблагоприятное влияние того или иного фактора среды.

6 Законы Б. Коммонера.

Наследие Коммонера включает четыре закона экологии, сформулированных в виде афоризмов:



1 Всё связано со всем. Это закон об экосистемах и биосфере, обращающий внимание на всеобщую связь процессов и явлений в природе. Он призван предостеречь человека от необдуманного воздействия на отдельные части экосистем, что модет привести к непредвиденным последствиям. (например, осушение болот приводит к обмелению рек).

2 Всё должно куда-то деваться. Это закон о хозяйственной деятельности человека, отходы от которых неизбежны, и потому необходимо думать как об уменьшении их количества, так и о последующем их использовании.

3 Природа знает лучше — закон имеет двойной смысл — одновременно призыв сблизится с природой и призыв крайне осторожно обращаться с природными системами.

4 Ничто не даётся даром (вольный перевод — в оригинале что-то вроде «Бесплатных обедов не бывает»). Это закон рационального природопользования.

7 Популяция и биоценоз.

Популя́ция (от лат. populatio — население) —совокупность особей одного вида, занимающих определенный ареал, свободно скрещивающихся друг с другом, имеющих общее происхождение, генетическую основу и в той или иной степени изолированных от других популяций данного вида. Хар-ки популяций:

1 структура

2 численность и амплитуда колебаний

3 плотность популяции

4 рождаемость

5 смертность

6 характерное расположен в пределах террит

Биоценоз – сообщество взаимосвязанных между собой популяций разных видов. Вид занимает экологическую нишу в биоценозе. Выпадение из состава биоценоза основных видов ведёт к разрушению всей системы и смене сообщества.

Биоценоз - (от греч. βίος — «жизнь» и κοινός — «общий»), исторически сложившаяся совокупность растений, животных, микроорганизмов, населяющих участок суши или водоёма (биотоп) и характеризующихся определёнными отношениями как между собой, так и с абиотическими факторами окружающей среды. Впервые предложил термин «биоценоз» немецкий гидробиолог К. Мёбиус в 1877 г.
8 Биогеоценоз и экосистема, сходства и различия.

Экосистема - природный комплекс (биокосная система), образованный живыми организмами (биоценоз) и средой их обитания (косной, например атмосфера, или биокосной — почва, водоём и т. п.), связанными между собой обменом веществ и энергии.

Биогеоценоз – исторически сложившаяся закономерность любых организмов (биоценоз) и абиотической среды вместе с земным участком поверхности, занимаемой ими. Каждый биогеоценоз — это экосистема, но не каждая экосистема — биогеоценоз. Для характеристики биогеоценоза используются два близких понятия: биотоп и экотоп (факторы неживой природы: климат, почва). Биотоп — это территория, которую занимает биогеоценоз. Экотоп — это биотоп, на который оказывают воздействие организмы из других биогеоценозов. Фитоценоз Зооценоз Микробиоценоз

Свойства: 1естественная, исторически сложившаяся система 2 система, способная к саморегуляции и поддержанию своего состава на определенном постоянном уровне 3 характерен круговорот веществ 4открытая система для поступления и выхода энергии, основной источник которой — Солнце.



9 Понятие экологической системы, её основные компоненты.

Экосистема - природный комплекс (биокосная система), образованный живыми организмами (биоценоз) и средой их обитания (косной, например атмосфера, или биокосной — почва, водоём и т. п.), связанными между собой обменом веществ и энергии.

В состав экосистемы входят след компоненты:

1 неорганические эл-ты (N,C,H20)

2 Органич (белки, углеводы, нуклеиды, жиры) они связывают биотические и абиотические компоненты системы

3 воздушная, водная и субстрактная среды

4 продуценты, консументы, редуценты

Экосистемы, в которых недостаёт некоторых звеньев, называются незавершенными, в которых идёт накопление биомассы аккумулятивные.

Все организмы Земли и среда их обитания также представляют собой экосистему высшего ранга - биосферу. Биосфера также обладает устойчивостью и другими свойствами экосистемы. Экология рассматривает взаимодействие живых организмов и неживой природы. Это взаимодействие, во-первых, происходит в рамках определенной системы (экологической системы, экосистемы) и, во-вторых, оно не хаотично, а определенным образом организовано, подчинено законам. для естественной экосистемы характерны три признака:

1) экосистема обязательно представляет собой совокупность живых и неживых компонентов

2) в рамках экосистемы осуществляется полный цикл, начиная с создания органического вещества и заканчивая его разложением на неорганические составляющие;

3) экосистема сохраняет устойчивость в течение длительного времени, что обеспечивается определенной структурой биотических и абиотических компонентов. Примерами природных экосистем являются озеро, пещера, лес, пустыня, тундра, океан, биосфера. Как видно из примеров, более простые экосистемы входят в состав более сложно организованных. При этом реализуется иерархия организации систем, в данном случае экологических. Таким образом, устройство природы следует рассматривать как системное целое, состоящее из вложенных одна в другую экосистем. В рамках биосферы происходит обмен энергией и веществом между всеми живыми и неживыми составляющими в масштабах планеты. Грозящая всему человечеству катастрофа состоит в том, что нарушен один из признаков, которым должна обладать экосистема: биосфера как экосистема деятельностью человека выведена из состояния устойчивости.
10 Взаимосвязи организмов в экосистеме.

Можно выразить в виде экологических пирамид – графические изображения соотношения между продуцентами, консументами и редуцентами в экосистеме.

Выражается:

1 в единицах массы (пирамида биомасс),

2 в числе особей (пирамида чисел Элтона)

3 в заключенной в особях энергии (пирамида энергий)



Правило пирамиды:

Количество растительного вещества, служащего основой цепи питания, примерно в 10 раз больше, чем масса растительноядных животных, и каждый последующий пищевой уровень также имеет массу, в 10 раз меньшую.

Каждый год продуцентами на Земле создаётся около 100 млрд тон орган вещ-ва, за счет дыхания тоже кол-во вещ-ва окисляется.

Гомеоста́з — саморегуляция, способность открытой системы сохранять постоянство своего внутреннего состояния посредством скоординированных реакций, направленных на поддержание динамического равновесия.

Существуют гомеостатические механизмы:

Хищник – жертва.

Кроме механизма обратной связи изменимость функциональных омпонентов.


11 Трофические уровни и трофические связи

Обычно для каждого звена цепи можно указать не одно, а несколько других звеньев, связанных с ним отношением «пища — потребитель». Так, траву едят не только коровы, но и другие животные, а коровы являются пищей не только для человека. Установление таких связей превращает пищевую цепь в более сложную структуру — трофическую сеть.

Трофический уровень — условная единица, обозначающая удалённость от продуцентов в трофической цепи данной экосистемы.

В некоторых случаях в трофической сети можно сгруппировать отдельные звенья по уровням таким образом, что звенья одного уровня выступают для следующего уровня только в качестве пищи. Такая группировка называется трофическим уровнем.

Пищева́я (трофи́ческая) цепь — ряды видов растений, животных, грибов и микроорганизмов, которые связаны друг с другом отношениями: пища — потребитель.

12 Понятие о глобальной продукции и глобальном распаде.

 Каждый год продуцентами на Земле создается около 100 млрд т органического вещества, что составляет глобальную продукцию биосферы. За этот же промежуток времени приблизительно такое же количество живого вещества, окисляясь, превращается в СО2 и Н2О в результате дыхания организмов. Этот процесс называется глобальным распадом. Но этот баланс существовал не всегда. Примерно 1 млрд лет назад часть образуемого продуцентами вещества не расходовалась на дыхание и не разлагалась, так как в биосфере еще не было достаточного числа консументов. В результате этого органическое вещество сохранялось и задерживалось в осадках. Преобладание синтеза органических веществ над их разложением привело к уменьшению в атмосфере Земли углекислого газа и накоплению кислорода. Около 300 млн лег назад особенно большой избыток органической продукции привел к образованию горючих ископаемых, за счет которых человек позже совершил промышленную революцию. А более чем 60 млн лет назад выработалось колеблющееся стационарное соотношение между глобальной продукцией и распадом.  Однако за последние полвека в результате хозяйственной деятельности человека, связанной главным образом со сжиганием горючих ископаемых, концентрация СО2 в атмосфере повысилась, а 02 - уменьшилась, что создает критическую ситуацию для устойчивости атмосферы. Таким образом, важнейшей характеристикой экосистем является круговорот веществ, определяемый глобальной продукцией и распадом.



13 Энергия в экосистемах. Продуктивность экосистемы и методы ее оценки.

Продуктивность экосистемы – способность её к созданию новой биомассы.

А – а = а1 где А – созданная био-а а – деструкция а1 – чистый продукт

А<а экосистема уменьшается

А>а экосистема увеличивается

Организмы в экосистеме связаны общностью энергии и питательных веществ, которые необходимы для поддержания жизни. Главным источником энергии для подавляющего большинства живых организмов на Земле является Солнце. Фотосинтезирующие организмы (зеленые растения, цианобактерии, некоторые бактерии) непосредственно используют энергию солнечного света. При этом из углекислого газа и воды образуются сложные органические вещества, в которых часть солнечной энергии накапливается в форме химической энергии. Органические вещества служат источником энергии не только для самого растения, но и для других организмов экосистемы. Высвобождение заключенной в пище энергии происходит в процессе дыхания. Продукты дыхания — углекислый газ, вода и неорганические вещества — могут вновь использоваться зелеными растениями. В итоге вещества в данной экосистеме совершают бесконечный круговорот. При этом энергия, заключенная в пище, не совершает круговорот, а постепенно превращается в тепловую энергию и уходит из экосистемы. Поэтому необходимым условием существования экосистемы является постоянный приток энергии извне.

Пирамида энергии отражает величину потока энергии в цепи питания. На форму этой пирамиды не влияют размеры особей, и она всегда будет иметь треугольную форму с широким основанием внизу, как это диктуется вторым законом термодинамики.

Энергетические превращения осуществляются по законам термодинамики – энергия переходит из одной формы в другую, но не исчезает и не появляется. Самопроизвольно идут только те процессы, где энергия рассеивается. Энтропия – мера упорядоченности системы. Живые системы открыты для обмена энергией. Извне поступает даровая энергия солнца. Фотосинтез – синтез сахара из неорганических веществ – CO2 и H2O, при помощи солнечной энергии. 6CO2 + 12H20 (2816 Дж, хлорофилл)  C6H12O6 + 6O2 + 6H2O



14 Гомеостаз в экосистемах. Механизмы поддержания гомеостаза.

Гомеоста́з - саморегуляция, способность открытой системы сохранять постоянство своего внутреннего состояния посредством скоординированных реакций, направленных на поддержание динамического равновесия.

Гомеостаз популяции — способность популяции поддерживать определённую численность своих особей длительное время.

Механизмы гомеостаза. Когда происходит изменение в переменных, наблюдаются два основных типа обратной связи, на которые реагирует система:

1 Отрицательная обратная связь, выражающаяся в реакции, при которой система отвечает так, чтобы изменить направление изменения на противоположное. Так как обратная связь служит сохранению постоянства системы, это позволяет соблюдать гомеостаз.

2 Положительная обратная связь, которая выражается в усилении изменения переменной. Она оказывает дестабилизирующий эффект, поэтому не приводит к гомеостазу. Положительная обратная связь реже встречается в естественных системах, но также имеет своё применение.

Устойчивым системам необходимы комбинации из обоих типов обратной связи. Тогда как отрицательная обратная связь позволяет вернуться к гомеостатическому состоянию, положительная обратная связь используется для перехода к совершенно новому (и, вполне может быть, менее желанному) состоянию гомеостаза, — такая ситуация называется «метастабильность». Такие катастрофические изменения могут происходить, например, с увеличением питательных веществ в реках с прозрачной водой, что приводит к гомеостатическому состоянию высокой эвтрофикации (зарастание русла водорослями) и замутнению.

Примером гомеостаза является сокращение численности хищников при малом количестве жертв и обратно рост числа хищников при большом количестве жертв.

15 Классификации экосистем.

2 классификации:



1 биомная классификация основана на преобладающем типе растительности

- наземные биомы (тундра, хвойные леса..)

- пресноводные (стоячие воды…)

- морские



2 по энергетическому признаку

- движимые солнцем несубсидируемые экосистемы (участки открытоко океана)

- экосистемы, движимые солнцем но субсидируемые естевственным природным источником (приливы)

- экосистемы движимые солнцем и субсидируемые человеком

- экосистемы движимые человеком

В общем виде экосистемы подразделяются на естественные (луг, тундра, пустыня, лес, озеро, море, океан) и искусственные (город, агроэкосистема, аквариум, космический корабль).


16 Виды экосистем.

Автотрофные – пребладают продуценты – это живые организмы, которые способны синтезировать органическое вещество из неорганических составляющих с использованием внешних источников энергии. Эти экосистемы сами снабжают себя органическим веществом. Гетеротрофные – продуцентов нет или их роль незначительна. Гетеротрофы – потребители (консументы), используют вещества, накопленные продуцентами.Природные экосистемы и антропогенные экосистемы.По размеру: микроэкосистемы, мезоэкосистемы (лес), макроэкосистемы (контененты, океаны), глобальная экосистема (биосфера).

Виды экосистем: естественные, или природные (лес, луг, болото, водоем и др.), и искусственные (поле, сад и др.)

Транспортные, концентрационные

17 Понятие о биосфере, ее границы и составляющие.

Биосфера – сложная наружная оболочка Земли, населенная организмами, составляющими в совокупности живое вещество планеты и результат их деятельности. Термин был введен в 1875г. Эдуардом Зюссом. В 1/3 20века возникло фундаментальное научное направление в естествознании – учение о биосфере, основоположником которого явл-ся В.Вернадский.

Биосфера охватывает нижнюю часть атмосферы до высоты озонового экрана (20-25 км), верхнюю часть литосферы (кора выветривания) и всю гидросферу до глубинных слоев океана. В. И. Вернадский отмечал, что «пределы биосферы обусловлены, прежде всего, полем существования жизни».

По Вернадскому в биосферу включается:

- Живое вещество

- биогенное вещество

- косное вещество – образуется без участия живого вещества

- биокосное – в рез-те совместного действия организмов и биогенного вещества.

Масса живого вещества планеты 0,25% всего вещества биосферы. Но осуществляет важнейшие биогеотические функции планетарные и космические.



Поделитесь с Вашими друзьями:
  1   2   3


База данных защищена авторским правом ©ekollog.ru 2017
обратиться к администрации

войти | регистрация
    Главная страница


загрузить материал