Оптимум и минимум экологических факторов

ВЗАИМООТНОШЕНИЯ ОРГАНИЗМА И СРЕДЫ

Б И О С Ф Е Р А И Ч Е Л О В Е К

ИЗ ПРОГРАММЫ

Основы учения о биосфере.

Биосфера и ее границы. Биомасса поверхности суши, Мирового океана, почвы. Живое вещество, его газовая, концентрационная, окислительная и восстановительная функции. Круговорот веществ и превращение энергии в биосфере. В.И.Вернадский о возникновении биосферы.

Биогеоценоз. Взаимосвязи популяций в биогеоценозе. Цепи питания. Правило эколо-гической пирамиды. Саморегуляция. Смена биогеоценозов. Агроценозы. Повышение продуктивности агроценозов на основе мелиорации земель, внедрения новых технологий выращивания растений.

Предмет и задачи экологии, математическое моделирование в экологии. Эколо-гические факторы. Деятельность человека как экологический фактор. Комплексное воздействие факторов на организм. Ограничивающие факторы. Фотопериодизм. Вид, его экологическая характеристика.

Популяция. Факторы, вызывающие изменения численности популяции, способы ее регулирования.

Рациональное использование видов, сохранение их разнообразия. Охрана биогеоценозов.

Понятие о растительном сообществе. Взаимосвязи растений, животных, микроорганизмов и неживой природы в сообществе. Цепи питания. Ярусность надземная и подземная. Сезонные изменения сообщества.

ВОПРОСЫ ИЗ ЭКЗАМЕНАЦИОННЫХ БИЛЕТОВ

Биосфера и ее границы (по В.И.Вернадскому). Круговорот веществ и превращение энергии в биосфере.!

Биогеоценозы. Их характеристика. Основные формы биологических связей в биогеоценозах. Агроценозы. Пути повышения их продуктивности.!

Предмет и задачи экологии. Экологические факторы, их взаимодействие. Ограничивающие факторы.!

Экосистемы и биогеоценозы, их сравнительная характеристика. Разнообразие экологических систем.!

Круговорот веществ и превращение энергии в биосфере.!

Биоценоз и биогеоценоз (структуры популяций, биотические связи, трофические связи: цепи питания, правило экологической пирамиды).!

Биогеоценоз. Цепи питания. Правило экологической пирамиды.!

Основные абиотические факторы Среды.!

Фитоценоз его характеристика. Взаимосвязь организмов в фитоценозе. Ярусность подземная и надземная. Жизненные формы.!

Природные биогеоценозы, их характеристика. Смена биогеоценозов (сукцессия).!

Биосфера

(термин, определение, структура, границы)

Биосфера - биологическая оболочка Земли. Биосфера - часть оболочки Земли, населенная живыми организмами. Включает верхнюю часть литосферы, гидросферу, тропосферу и нижнюю часть стратосферы. Учение о биосфере развито акад. В.И.Вернадским.

Термин предложен австрийским геологом Эдвардом Зюссом в 1875 г. для обозначения тонкой пленки жизни на поверхности Земли. В современном понимании биосфера - это часть оболочек Земли, населенная живыми организмами. Общая толщина биосферы - около 20 км. Она включает в себя следующие оболочки Земли:

1. Верхнюю часть твердой оболочки Земли литосферы (литобиосфера) Особенно важную роль в биосфере играет самый верхний слой литосферы - почва, образуемая живыми организмами и воздействием климатических факторов на поверхность литосферы. Ее главное свойство - плодородие. Оно необходимо для произрастания зеленых растений, которые являются основными продуцентами органических веществ.

2. Вся водная оболочка Земли - гидросфера (гидробиосфера), занимающая 70% поверхности Земли, при средней глубине около 4 км.

3. Нижняя часть воздушной оболочки Земли - атмосферы. Ее нижний слой, содержащий основную массу газов атмосферы. Она содержит водяные пары, перемещается, имеет толщину 15 км.

4. Нижняя часть стратосферы до высоты 25 км, т.е. до озонового слоя.

Границы биосферы

Ограничивающими факторами распространения живых организмов являются:

а) в литосфере - высокая температура и давление;

б) в стратосфере различные виды космических излучений.

Представления В.И.Вернадского о биосфере

Целостное представление о структуре и свойствах биосферы сформулировал В.И. Вернадский - выдающийся отечественный ученый (1864 - 1945). Он изложил свое представление в книге “Биосфера” в 1926 году. В составе биосферы он выделял 2 основных веще-ства: живое (совокупность живых организмов) и косное (это неживая природа, составляющая среду обитания живых организмов). Суммарное биогенное вещество (остатки живых организмов), биокосное (почва), вещества космического происхождения.

Живое вещество, составляя тысячную долю процента массы биосферы, является наиболее мощным химическим и энергетическим фактором биосферы, т.к. жизнедеятельность живых организмов обеспечивает круговорот веществ и энергии в биосфере, необходимые для самой жизни. Осуществление жизнедеятельности организмов в целом характеризуется:

1. трансформацией и аккумуляцией солнечной энергии в органических веществах в процессе фотосинтеза;

2. жизнедеятельность и размножение обеспечивают накопление органических и других веществ, например, кислорода;

3. в основе жизнедеятельности лежит работа ферментов, которые в миллионы раз ускоряют течение биохимических реакций.

Вещественно-энергетический круговорот включает в себя различные биогеохимические циклы превращений различных элементов и веществ. Они различны в разных районах Земли, но взаимосвязаны, а неполная их замкнутость обеспечивает накопление в биосфере важных для жизни веществ, например, кислорода.

Вернадский первым указал на все возрастающее значение деятельности человека для биосферы. Эта деятельность стала соизмеримой с геологическими и биогеохимическими процессами и угрожает гомеостазу биосферы. Поэтому Вернадский предложил термин ноосфера (сфера действия разума человека) для обозначения такого состояния биосферы, когда оно управляется разумом человека, когда он осознал важность сохранения равновесия в биосфере для жизни.

Ноосфера - часть биосферы, в которой проявляется деятельность человека, как положительная, так и отрицательная.

Живое вещество биосферы

(его масса (биомасса), ее распределение в биосфере, структура)

Биомасса Земли - совокупность всех живых организмов (живого вещества) планеты. Выражается в единицах массы или энергии, отнесенной к единице площади или объема. Биомасса Земли - вся масса живого вещества - составляет 2,423 х 10¹² тонн, из которых растений 97%, животных - 3%.

При этом жизнь, в основном, сосредоточена на суше (в 1000 раз больше, чем в воде). Более 90% биомассы суши составляют растения (до 99%), а из животных самую большую биомассу имеют почвенные беспозвоночные, особенно дождевые черви. Биомасса Мирового океана (гидробиосферы) - совокупность всех живых организмов, населяющих основную часть гидросферы Земли- в 1000 раз меньше, чем биомасса суши, так как использование солнечной энергии в воде составляет 0,04%, на суше - 0,1 - 0,3%.

Важной особенностью биомассы гидросферы является обратное соотношение животных и растений (животных более 90%). Это объясняется огромной продуктивностью планктона мирового океана.

Планктон - совокупность всех взвешенных в воде организмов (растений - фитопланктон, животных - зоопланктон, бактерий - бактериальный планктон).

Именно фитопланктон обеспечивает питанием животных гидросферы (находится в верхних слоях воды, имеет интенсивный обмен веществ). Кроме планктона в гидросфере выделяют нектон - совокупность всех активно плавающих животных (рыб, китообразных, головоногих моллюсков) и бентос - совокупность прикрепленных ко дну водорослей и донных беспозвоночных.

Нижняя часть атмосферы - атмобиосфера содержит небольшое количество живого вещества. Это живые организмы, которые либо активно, либо пассивно поднимаются в атмосферу на некоторое время для передвижения и расселения, для питания. Это птицы, рукокрылые млекопитающие, насекомые, а также споры бактерий и цисты простейших.

По мнению Вернадского, живое вещество выполняет следующие функции в биосфере:

1. газовую - осуществляет постоянный газообмен с окружающей средой в процессе дыхания или фотосинтеза;

2. концентрационную - обеспечивает концентрацию биогенных элементов (азот, кислород, водород, углерод), соединения которых в виде органических веществ обеспечивают жизнедеятельность.

3. окислительно-восстановительную - осуществляет преобразование веществ, поступивших в живые организмы в ходе реакций обмена веществ.

Биогеоценотическая структура биосферы

Биогеоценоз

Биосфера является крупнейшей биологической системой, а это значит, что она является открытой системой, т.е. связана потоками веществ и энергии с другими оболочками Земли и с космосом. Биосфера имеет системную организацию, т.е. состоит из закономерно связанных друг с другом элементов, а такими элементами являются биогеоценозы.

Биогеоценоз - устойчивая саморегулирующаяся экологическая система, в которой органические компоненты неразрывно связаны с неорганическими.

Биогеоценоз - это исторически сложившаяся совокупность живых организмов и среды их обитания, которые связаны друг с другом потоками веществ и энергии. Он представляет собой разновидность экологической системы - это естественная макроэкосистема. Она состоит:

· из неживой части - биотопа (или экотопа) это пространство, в котором обитают живые организмы и которое характеризуется определенными относительно постоянными климатическими и физико-химическими особенностями,

· и живой части - биоценоза - совокупности живых организмов, населяющих биотоп.

Каждый биогеоценоз имеет свой характерный вещественно-энергетический круговорот (обусловленный особенностями биотопа и биоценоза). Характерными особенностями биогеоценоза как экосистемы являются саморегуляция и устойчивость.

Саморегуляция в биогеоценозе - способность к восстановлению внутреннего равновесия после какого-либо природного или антропогенного влияния.

Биогеоценоз способен к самовоспроизведению после экологических катастроф и к саморазвитию.

Биоценоз (живая часть биогеоценоза)

(Характерные особенности, структура, взаимные связи живых организмов в биоценозе)

Биоценоз - сообщество растений и животных, населяющих одну территорию, взаимно связанных в цепи питания и влияющих друг на друга.

Биоценоз - это живая часть биогеоценоза. Она характеризуется определенным видовым составом. При этом:

1. составляющие биоценоз виды адаптированы к условиям биотопа;

2. виды биоценоза взаимно связаны различными биотическими отношениями, и особую важность имеют пищевые связи: они определяют структуру биоценоза;

3. биоценоз обладает саморегуляцией численностей входящих в его состав видов, т.к. виды находятся в определенных соотношениях по массе и количеству.

Пищевые связи живых организмов биоценоза

Пищевые цепи, их звенья, основные уровни

Правило экологической пирамиды. Объяснение, значение

Пищевые связи образуют цепи питания. Звенья цепей питания различны в разных биоценозах, но все они начинаются с автотрофных организмов и имеют 3 основных уровня:

1. продуценты - фотосинтезирующие растения - они продуцируют органические вещества;

2. консументы - потребители - консументы I порядка - травоядные животные; консументы II порядка - плотоядные, хищники; консументы III порядка - более крупные хищные и всеядные животные;

3. Редуценты - деструкторы (в основном, бактерии, грибы, простейшие и почвенные беспозвоночные).

Цепи питания - цепи, взаимосвязанных видов, последовательно извлекающих вещество и энергию из исходного пищевого вещества; каждое предыдущее звено является пищей для следующего.

Пищевые цепи не могут быть очень длинными. Они включают обычно 3 - 5 звеньев. Это связано с тем, что лишь 10% энергии пищи используется на построение нового органического вещества каждого следующего звена пищевой цепи, а остальное идет на осуществление процессов жизнедеятельности, либо не усваивается вообще.

Отсюда правило экологической пирамиды: масса каждого последующего звена пищевой цепи прогрессивно уменьшается, в среднем, в 10 раз. Существуют разные категории экологических пирамид, по соотношению чисел звеньев, пирамиды биомассы, пирамиды энергии.

Правило экологической пирамиды - закономерность, согласно которой 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.

В природных биоценозах много параллельных и переплетающихся цепей питания, которые имеют общие звенья; образуются сети питания, а это делает биоценозы более устойчивыми.

Сети питания - сложные взаимоотношения в экологической системе, при которых разные компоненты потребляют разные объекты и сами служат пищей различным членам экосистемы.

Искусственный биоценоз

Характерные особенности

Искусственный биоценоз - биоценоз, созданный человеком в своих интересах, например, агроценоз, т.е. поле, засеянное какой-либо сельскохозяйственной структурой, или зооценоз - животноводческая ферма, птицеферма, пруд.

Искусственные биоценозы характеризуются высокой продуктивностью: например, агроценозы занимают 10% суши и поставляют 90% питательных веществ, сырья. Однако, это продуктивность одного вида растений или животных, а поэтому для искусственного биоценоза не характерны саморегуляция и устойчивость. Он не может длительно существовать без помощи человека. В этом случае он исчезает.

Агроценоз - искусственно созданный человеком биоценоз. Он не способен длительное время существовать без вмешательства человека, не обладает саморегуляцией и в то же время характеризуется высокой продуктивностью (урожайностью) одного или нескольких видов (сортов) растений либо пород животных.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

1.Какие оболочки Земли входят в состав биосферы, какие - не входят?

2.Кто впервые ввел название “биосфера” и кто создал учение о биосфере?

3.Из каких слоев состоит атмосфера и чем они характеризуются?

4.Из каких горных пород сложена литосфера?

5.Какова доля Мирового океана по сравнению с сушей?

6.Каковы верхние и нижние пределы жизни во всех оболочках Земли?

7.Что такое биомасса и какую долю от массы биосферы она составляет?

8.Каковы свойства биомассы?

9.Как изменяется плотность жизни в различных природных зонах?

10.Какими признаками биогеоценоза характеризуется почва?

11.Как изменяется мощность почвы в различных природных зонах?

12.Какие биологические, химические и физические процессы происходят в почве?

13.Что такое круговорот веществ в природе?

14.Какую роль в круговороте веществ и превращении энергии играют зеленые растения и животные?

15.Какое значение имеет наука - биология - в сохранении жизни на Земле?

16.Почему В.И.Вернадский назвал современную биосферу - ноосферой (сферой разума)?

Основные термины и понятия

Биосфера - часть оболочки Земли, населенная живыми организмами. Включает верхнюю часть литосферы, гидросферу, тропосферу и нижнюю часть стратосферы. Учение о биосфере развито акад. В.И.Вернадским.

Биомасса Земли - совокупность всех живых организмов (живого вещества) планеты. Выражается в единицах массы или энергии, отнесенной к единице площади или объема. Биомасса Земли составляет 2,423 х 10¹² степени тонн, из которых растений 97%, животных - 3%.

Биомасса поверхности суши - совокупность всех живых организмов - растений, животных, микроорганизмов, населяющих сушу.

Биомасса почвы - совокупность живых организмов, обитающих в почве и играющих ведущую роль в процессе формирования почвы. Почвенные организмы включают в кругооборот веществ биосферы важнейшие химические соединения.

Гумус - органическое вещество почвы, образующееся за счет разложения растительных и животных остатков и продуктов их жизнедеятельности. Количество гумуса служит показателем плодородия почвы, так как в нем находятся все основные элементы питания растений (гумусовый горизонт черноземных почв содержит до 30% гумуса).

Биомасса Мирового океана - совокупность всех живых организмов, населяющих основную часть гидросферы Земли. Биомасса его в 1000 раз меньше, чем биомасса суши, так как использование солнечной энергии в воде составляет 0,04%, на суше - 0,1 - 0,3%.

Биологическая продуктивность - количество органического вещества, производимого за определенное время организмами, входящими в состав того или иного биогеоценоза (луга, леса, поля, водоема). Измеряется в единицах массы, времени и площади.

Живое вещество - совокупность живых организмов (биомассы) биосферы. Представляет собой открытую систему, для которой характерны рост, размножение, распространение, обмен веществ и энергии с внешней средой.

Функции живого вещества

а) газовая - постоянный газообмен с окружающей средой в процессе дыхания растений и животных и фотосинтез растений;

б) концентрационная - биогенная миграция атомов, которые сначала концентри-руются в живых организмах, а затем, после их отмирания и минерализации переходят в неживую природу;

в) окислительно-восстановительная - обмен веществ и энергии с внешней средой: при диссимиляции окисляются органические вещества, выделяется тепловая энергия и в АТФ аккумулируется энергия химических связей, при ассимиляции образуются химические вещества, необходимые организму, за счет усвоения и превращения питательных веществ у животных и фотосинтеза у зеленых растений, при этом используется энергия АТФ.

Биохимия - наука, изучающая химический состав организмов и химические превращения веществ и энергии, составляющих основу жизнедеятельности организмов.

Геохимия - наука, изучающая химический состав Земли, находящихся в ней химических элементов и их стабильных изотопов, закономерности распространения химических элементов в различных геосферах, законы их поведения и миграции (концентрации и рассеяния) в природных процессах.

Биогеохимия - отрасль геохимии, изучающая геохимические процессы, происходящие в биосфере при участии организмов. Она рассматривает роль организмов в процессе миграции, распределения, рассеяния и концентрации химических веществ в земной коре.

Воздействие человека на биосферу - процесс, при котором в биосфере резко ускоряется миграция атомов по сравнению с естественными биогеохимическими процессами. Количество элементов, включающихся в круговорот, увеличивается и усиливает давление на неорганическую среду: создается искусственная оболочка Земли - ноосфера. Познание закономерностей взаимоотношений человека с биосферой, разумное управление процессами, происходящими в природе, регулирование отношений человека с природой - главная задача экологии в мировом масштабе. Человек - часть биосферы, без которой он существовать не может.

Круговорот веществ - естественные циклические процессы превращения и перемещения химических элементов. В воздушный круговорот включается 98,3% веществ, в водный - 1,7%. Через газооборотную фазу проходят кислород, водород, азот, углерод и др., через водную фазу - натрий, магний, железо, сера, хлор, калий и др.

Биологический круговорот - биогенная миграция атомов, круговорот веществ представляет собой два противоположных процесса - аккумуляцию элементов в живых организмах и минерализацию в результате разложения мертвых организмов. Образование живого вещества преобладает на поверхности суши, в верхних слоях морей, минерализация его - в почве и в глубинах морей.

Круговорот азота - биогеохимический процесс в биосфере, в котором участвуют организмы-редуценты, а также нитрифицирующие и клубеньковые бактерии.

Аммонификация - разложение, гниение белков с образованием аммиака (минерализация органического вещества). Осуществляется редуцентами.

Нитрификация - процесс окисления солей аммиака в соли азотной кислоты (I этап - превращение аммиака в нитриты, II этап - превращение нитритов в нитраты). Осуществляется почвенными нитрифицирующими бактериями (нитрозомонос, нитрозобактер).

Денитрификация - образование газообразного азота. Осуществляется почвенными денитрифицирующими бактериями.

Азотфиксация - образование азотистых соединений путем фиксации атмосферного азота свободноживущими почвенными бактериями (азотбактер) или бактериями, живущими в симбиозе с корнями бобовых растений (клубеньковые бактерии ризобиум).

Превращение энергии - трансформация поступающей на Землю энергии солнечной радиации в энергию химических связей. Осуществляется зелеными растениями в процессе фотосинтеза. Расходуется на процессы жизнедеятельности всех живых организмов либо выделяется в форме теплоты, либо консервируется в земной коре в виде залежей угля, нефти, торфа.

ВЗАИМОСВЯЗЬ ПРИРОДЫ И ОБЩЕСТВА

Взаимосвязь природы и общества - диалектическое единство человека и окружающей среды. Человек как составная часть биомассы Земли на протяжении всей эволюции находился и находится в непосредственной зависимости от окружающей природы. С развитием высшей нервной деятельности человек сам становится мощным фактором среды (антропогенный фактор), поэтому влияние его на природу двоякое - положительное и отрицательное.

Охрана природы - совокупность международных, государственных и региональных мероприятий, направленных на поддержание природы Земли в состоянии, соответствующем эволюционному уровню современной биосферы и ее живого вещества, в том числе человека.

Защита природной среды от загрязнений - система мероприятий, направленных на устранение отрицательного влияния человека, которое выражается в выбросах промышленными предприятиями ядовитых газов, спуске загрязненной воды, засорении почвы и вод пестицидами, горючими материалами, радиоактивными веществами, в создании интенсивных шумов и т.д.

Заповедники (эталоны) - участки территории суши или акватории со всеми находящимися в их пределах природными объектами, полностью исключенными из всех видов хозяйственного использования. На этих участках естественные ландшафты сохраняются в ненарушенном состоянии. Заповедники создаются в местах, типичных или уникальных для данной территории.

Заказники - участки территории суши или акватории, где временно запрещается использование определенных видов природных ресурсов (отдельных видов растений, животных, полезных ископаемых). Чаще всего встречаются заказники для сохранения или воспроизводства промысловых животных.

Национальные парки - территории, исключенные из промышленной и сельскохозяйственной эксплуатации с целью сохранения природных комплексов, имеющие особую экологическую, историческую и эстетическую ценность, а также используемые для отдыха человека.

Памятники природы - уникальные или типичные, ценные в научном, культурно-познавательном или эстетическом отношении природные объекты (рощи, озера, водопады, гейзеры, пещеры, живописные скалы, старинные парки, уникальные деревья и т.д.).

Ресурсы природные - источники, запасы природных богатств, используемые человечеством в прошлом, настоящем или будущем.

Ландшафт - общий вид местности, пейзаж; совокупность взаимосвязанных экологических и биоценотических компонентов, расположенных на участке суши или акватории с более или менее различимыми границами (ландшафт городской, сельский, горный, степной, лесной, озерный и т.д.).

Полезащитная полоса - посадка леса и кустарника в виде загущенных или продуваемых полос, предназначенных для защиты поля от ветровой эрозии, сухих ветров, улучшения водного режима, задержания снега, создания среды обитания для насекомых-опылителей, птиц и т.д.

Осушение земель - мелиоративное мероприятие, направленное на улучшение земель путем отвода поверхностных или грунтовых вод с помощью дренажных (канавы, трубы) устройств.

Орошение земель - мелиоративное мероприятие, направленное на улучшение земель путем изменения водного режима почв с помощью оросительной системы.

Мелиорация почвы - улучшение свойств почвы с целью повышения ее плодородия. Виды мелиорации: гидротехническая- орошение, осушение, промывка засоленных почв; химическая - известкование, гипсование, окисление (увеличение кислотности почв); физическая - пескование, глинование, агролесомелиорация и др.

Рекультивация земель - искусственное воссоздание плодородия почвы и растительного покрова, нарушенное вследствие горных разработок, строительства дорог, каналов, плотин и т.д.

Водохранилище - водоем с практически стоячей водой, обычно значительного размера, искусственно созданный в русле реки при постройке плотины, в понижении земной поверхности или при выемке грунта. Служит для запаса пресной воды, для орошения, разведении рыбы, улучшения микроклимата.

Сохранение видового разнообразия - система международных, государственных или региональных мероприятий, направленных на охрану популяционно-видового состава и поддержания численности видов растений и животных на уровне, обеспечивающем их существование.

Красная книга - список редких и исчезающих видов растений и животных, находящихся в опасности. Международным союзом охраны природы издано 5 томов Красной книги, куда включены 1182 вида животных и 20 тыс. видов растений.

Черный список - международный список вымерших видов животных и растений, от которых остались лишь чучела, скелеты, тушки, рисунки, гербарии, находящиеся в музеях. С 1600 г по 1974 на Земле исчезли 63 вида млекопитающих, 64 вида птиц, только в Европе - 3 тыс. видов растений.

О С Н О В Ы Э К О Л О Г И И

ПЛАН

1. Экология, ее основные понятия. Экологическая система, экологические факторы.

2. Экологическая адаптация вида. Ареал вида. Оптимум и минимум экологических факторов. Граница переносимости. Ограничивающие факторы.

3. Климатические экологические факторы (элементы климата: свет, тепло, влажность). Их основные характеристики и значение для живых организмов.

4. суточные и сезонные колебания интенсивности климатических факторов. Значение колебаний для живых организмов.

5. Фотопериодизм и сумма эффективных температур и их значение для живых организмов.

6. Возможности живых организмов переживать неблагоприятные сезонные и суточные изменения климатических факторов (т.е. временный выход этих факторов за границы переносимости живых организмов). Охранительные состояния:

а) покой растений,

б) оцепенение пойкилотермных (холоднокровных животных),

в) спячка теплокровных (гомойотермных) животных,

г) зимний сон крупных млекопитающих,

д) анабиоз - особое охранительное состояние для переживания крайне неблагоприятных условий (характерные особенности, применение в медицине).

7. Биологические ритмы: эндогенные (биологические часы), и экзогенные - суточные и годичные (сезонные).

Экология, ее основные понятия

(Экологическая система, экологические факторы)

Термин имеет два греческих корня, означающие “жилище” и “наука”. Его предложил в 1866 г Эрнст Геккель (немецкий зоолог) для обозначения науки о взаимоотношениях живых организмов со средой обитания. В настоящее время экология - это наука о закономерностях связей живых организмов между собой и со средой их обитания. Эти связи осуществляются в экологических системах.

Экология - наука о закономерностях взаимоотношений организмов, видов, сообществ со средой обитания.

Экологические системы - это функциональные системы, включающие в себя живые организмы и среду их обитания. Этот термин предложил английский ботаник Артур Тенсли в 50-х годах. Примером экологической системы является биогеоценоз (термин предложил русский ботаник В.Н.Сухачев в 1942 г). Биогеоценоз является естественной экологической системой. Она имеет естественные границы (биотоп). Здесь действует полный набор естественных экологических факторов на живые организмы, а поэтому эта система обладает устойчивостью, способна к самовос-становлению и саморазвитию. Однако, не всякая экологическая система является биогеоценозом, т.к. границы экологической системы произвольны: они определяются вниманием, интересом исследователя к определенным экологическим связям, а потому различают микроэкосистемы (например, капля воды с бактериями и простейшими), мезоэкосистемы (поляна, роща, пруд) и макроэкосистемы (тайга, тундра, степь), т.е. биогеоценозы.

Экологическая система - сообщество живых организмов и среды их обитания, составляющее единое целое на основе пищевых связей и способов получения энергии.

Экологические факторы - это факторы окружающей среды, которые оказывают определенное влияние на живые организмы. Обычно на живые организмы действует целый комплекс экологических факторов. Последние подразделяются на:

1. абиотические (элементы климата, физико-химические характеристики среды);

2. биотические - обусловлены влиянием живых организмов.

Это разнообразные антагонистические и неантагонистические отношения между особями разных видов и внутривидовые отношения.

3. антропогенные - обусловлены прямым воздействием человека или косвенным воздействием человека на природу (примером косвенных воздействий может служить возрастание диоксида углерода в атмосфере и развитие “парникового эффекта”).

Абиотические факторы - элементы неживой природы: климатические (температура, влажность, свет), почвенные, орографические (рельеф).

Биотические факторы - живые организмы, взаимодействующие и влияющие друг на друга.

Антропогенный фактор - непосредственное воздействие человека на организмы или воздействия через изменение им среды обитания.

Экологическая адаптация вида. Ареал вида.

Оптимум и минимум экологических факторов

Граница переносимости. Ограничивающие факторы

Каждый биологический вид в процессе эволюции приспособился к определенному набору экологических факторов, их интенсивности и колебаниям. Эта адаптация определяет границы ареала вида. В этих границах имеется полный набор жизненно важных экологических факторов, а сами границы определяются границами переносимости особей вида к верхним и нижним значениям климатических факторов. При этом в центре ареала вида интенсивность экологического фактора близка к оптимуму - это такая интенсивность, которая обусловливает наилучшие условия для жизнедеятельности (например, развитие яиц аскариды происходит при температуре от 12 до 40 °, а оптимум составляет 25 °С, при этом развитие происходит в течение 2-х недель).

Оптимум и граница переносимости различны для различных видов. Они имеют различный ареал. Поэтому существуют тепло- и холодолюбивые растения и животные, сухо- и влаголюбивые. Обычно, живые организмы нуждаются в комплексе жизненно важных экологических факторов. Эта комплексность обеспечивает некоторую взаимную компенсацию экологических факторов (при оптимальной температуре повышается выносливость к недостатку воды и пищи). Однако, ни один экологический фактор не способен полностью заменить другой, поэтому выход за границы переносимости одного из экологических факторов означает невозможность существования данных живых организмов в таких условиях. Ограничивающим фактором на Севере является недостаток тепла, а на Юге - недостаток воды.

Оптимальный фактор - наиболее благоприятная для организма интенсивность экологического фактора (света, температуры, воздуха, влажности, почвы и т. д.).

Ограничивающий фактор - фактор среды, выходящий за пределы выносливости организма (за пределы допускаемого максимума или минимума): влага, свет, температура, пища и т.д.

Предел выносливости - граница, за пределами которой существование организма невозможно (ледяная пустыня, горячий источник, верхние слои атмосферы). Для всех организмов и для каждого вида существуют свои границы по каждому экологическому фактору отдельно.

Животные или растения, существующие при широких изменениях окружающей среды, называются эврибионты. Так, многие наземные животные, обитающие в условиях континентального климата, способны выдержать значительные колебания температуры, влажности, солнечной радиации.

Организмы, способные обитать лишь в условиях постоянства климатических факторов среды, называются стенобионтами (стеноз - узкий). Это могут быть стенотермные организмы, которые существуют в узких границах температуры. Существуют стенобионты в отношении солености воды, количества воды. Стенобионты могут нуждаться в повышенном значении какого-либо фактора, или в пониженном значении. Белые медведи, моржи - стенобионты, нуждаются в пониженной температуре. Слоны и носороги - в повышенной температуре.

Дата добавления: 2015-10-26