Файл: Цель изучения дисциплины.docx

Цель изучения дисциплины: формирование у студентов экологического мировоззрения, воспитание способности сознательно и ответственно оценивать и организовывать свою профессиональную деятельность с точки зрения охраны биосферы и окружающей среды.

Тема 1. Основные понятия и законы экологии

Цели и задачи изученияданной темы — получение общетеоретических знаний об уровнях организации живых систем и взаимоотношениях организмов и среды в экологических системах. Серьёзное и целенаправленное изучение первой темы познакомит студентов с основными экологическими факторами, основными законами экологии, а также с основами понятийного аппарата дисциплины.
Адаптация — эволюционно возникшее приспособление организмов к условиям среды в виде изменений их внешних и внутренних особенностей.

Анабиоз (лат. anabiosis — оживление) — состояние живого организма при котором обмен веществ и другие процессы жизнедеятельности замедляются настолько, что отсутствуют видимые признаки жизни.

Биогеоценоз (по В.Н. Сукачеву) — совокупность на известном протяжении земной поверхности однородных природных явлений: атмосферы, горной породы, гидрологических условий, растительности, животного мира, микроорганизмов и почвы.

Биотоп (греч. bios — жизнь, topos — место) — пространство с более или менее однородными условиями, которое занимает биоценоз.

Биосфера — совокупность всех биогеоценозов Земли, область распространения жизни на ней.

Биоценоз (греч. bios — жизнь, koinos — общий) — организованная группа взаимосвязанных популяций растений, животных, грибов и микроорганизмов, живущих совместно в практически одних и тех же условиях среды.

Криптобиоз (греч. kriptos— тайный, bios — жизнь) — обезвоживание тканей организмов для обеспечения его выживания в неблагоприятных условиях среды путём глубокого замедления метаболизма.

Популяция (по С.С. Шварцу) —элементарная группировка организмов определённого вида, обладающая всеми необходимыми условиями для поддержания своей численности в постоянно изменяющихся условиях среды необозримо длительное время.

Среда — комплекс природных тел и явлений, с которыми организм находится в прямых или косвенных взаимоотношениях.

---

Терморегуляция — способность живых организмов изменять в определённых пределах температуру своего тела при помощи физиологических процессов.

Экологическая валентность организмов — диапазон приспособленности (адаптированности) вида к разнообразным условиям среды.

Экологическая система (экосистема) — совокупность организмов и неорганических компонентов окружающей их среды, в которой может осуществляться круговорот веществ.

Экологический спектр вида — совокупность экологических валентностей вида по отношению к различным факторам среды.

Экологический фактор — любое условие среды, способное оказывать на живой организм хотя бы на протяжении одной из фаз его индивидуального развития прямое или косвенное влияние.

Фотопериодизм — способность живых организмов реагировать на изменение продолжительности дня.
Вопрос 1. Уровни организации живых систем.

 

При всей сложности организации живой системы она состоит из биологических макромолекул (нуклеиновых кислот ДНК и РНК, белков, полисахаридов) и некоторых других важных органических веществ, поэтому организация живой материи начинается с молекулярногоуровня. На этом уровне начинаются процессы, обеспечивающие жизнедеятельность организма — обмен веществ, превращение энергии, передача наследственной информации и другие.

На следующем, клеточном, уровне сопрягаются важнейшие процессы передачи информации и превращения веществ и энергии. Клетка, являясь структурной и функциональной единицей каждого живого организма, также является е единицей его развития.

Совокупность клеток образует организм. На организменном уровне элементарной единицей выступает отдельная особь.

Популяции, объединяя общим местом обитания, организмы одного вида, формируют следующий уровень организации жизни — популяционно-видовой. Обладая общим генофондом и занимая определённую территорию, популяции являются надорганизменными системами, в которых происходят элементарные эволюционные изменения. Обладая способностью перестраивать свой генофонд в соответствии с изменениями экологических факторов среды обитания, популяции представляют собой, с точки зрения современной экологии, элементарную единицу микроэволюции. Формирование у особей популяций соответствующих условиям местообитаний адаптаций делают популяцию развивающейся единицей. Популяции, будучи длительное время включёнными в состав сложившихся в их местообитаниях трофических (пищевых) цепей, также являются основными биотическими элементами экологических систем. В популяциях действуют специфические законы, обусловленные воздействием как абиотических, так и биотических факторов (источником которых являются не только совместно обитающие виды, но собственные особи популяции). Несмотря на ограниченность имеющихся в распоряжении популяции ресурсов, действие этих законов обеспечивает реализацию генетической цели популяции — её воспроизводство в оставляемом потомстве. Важность популяционно-видового уровня в иерархии организации живой материи обусловило появление и развитие в рамках общей экологии отдельного научного направления — демэкологии, приоритетной проблемой изучения которой являются биотические взаимоотношения в популяциях.

---

Демэкология(от греч. demos — народ) — раздел общей экологии, изучающий структурные и функциональные характеристики, динамику численности популяции, внутрипопуляционные группировки и их взаимоотношения, выясняющий условия, при которых формируются популяции, и др.

Следующий уровень организации жизни, биогеноценотический, образован биогеоценозами — системами, включающими биоценозы и занимаемые ими биотопы. Биоценозы являются высшей формой существования живых организмов и так же, как и популяции, являются надорганизменными макросистемами. Они включают в себя характерную совокупность живых организмов, сохраняющих в пространстве и времени свои основные признаки и образующих относительно устойчивые флору и фауну. В качестве компонентов биоценоза выступают фитоценоз (растительность), зооценоз (животный мир) и микробоценоз (микроорганизмы), а компонентов биотопа — климатоп (атмосфера) и эдафотоп (почва и грунт). Биотоп и находящийся на нём биоценоз связаны между собой следующими основными принципами:

1)       чем разнообразнее условия биотопа, тем больше видов в биоценозе — принцип разнообразия(А. Тинеман);

2)       чем выше отклонения условий биотопа от нормы, тем беднее видами и специфичнее биоценоз, а численность особей отдельных составляющих его видов выше — принцип отклонения условий(А. Тинеман);

3)       чем более плавно изменяются условия среды в биотопе и чем дольше он остается неизменным, тем богаче видами биоценоз и тем более он уравновешен и стабилен — принцип плавности изменения среды (Г.М. Франц).

 

В рамках общей экологии исследованием биоценозов занимается синэкология.

Синэкология (биоценология) — раздел общей экологии, изучающий закономерности возникновения сообществ и совместной жизни в них живых организмов.

Для биогеоценоза характерны специфические взаимодействия составляющих его элементов, их специфичная структура и тип обмена веществ и энергии как между собой, так и с другими компонентами природной среды. Любой биогеоценоз включает в себя три основные живые составляющие части:

1)       продуценты, организмы, производящие первичную продукцию (зелёные растения);

2)       консументы

---

, организмы, нуждающиеся в готовой пище (первичные или консументы 1‑го рода — травоядные, вторичные или консументы 2-го рода — хищники, третичные или консументы 3-го рода — всеядные);

3)       редуценты, организмы, разлагающие отмершее органическое вещество до неорганического, которое впоследствии используется продуцентами (грибы и микроорганизмы).

 

Высшим уровнем организации жизни является биосферный. На биосферном уровне происходят превращение энергии и круговорот веществ.

 

Вопрос 2. Взаимоотношения организмов и среды в экологических системах.

В биоценозах совместно сосуществуют различные виды, оказывая друг на друга нейтральное, благоприятное или неблагоприятное воздействие.

Основными видами взаимодействия живых организмов в биоценозах являются следующие.

Нейтрализм — виды не зависят друг от друга и не оказывают влияния друг на друга.

Конкуренция — популяции или особи в борьбе за ресурсы (пищевые, местообитание и другие) отрицательно воздействуют друг на друга. В соответствии с сформулированным Г.Ф. Гаузе законом конкурентного исключения в условиях ограниченных пищевых ресурсов два одинаковых в экологическом отношении и потребностях вида сосуществовать не могут и рано или поздно один конкурент вытесняет другого. Конкурентные отношения играют важнейшую роль не только в формировании видового состава биоценоза, регуляции численности видов и их распределения в пространстве, но и в эволюции видов в целом.

Мутуализм (симбиоз) — жизнедеятельность каждого из видов возможна только в присутствии другого. Следует отметить, что в борьбе за существование важное место занимает межвидовая взаимопомощь.

Комменсализм — один вид своей деятельностью предоставляет пищу или убежище другому (комменсалу), который не приносит первому ни пользы, ни вреда. Разновидностью комменсализма является форезия, при которой большой организм переносит на себе меньший.

Аменсализм — один вид причиняет вред другому, не получая при этом для себя ощутимой пользы, характерно для растительного мира (деревья под кронами угнетают травянистую растительность, затеняя её).

Паразитизм — один из видов живёт за счёт другого, находясь внутри (эндопаразиты) или на поверхности (эктопаразиты) его тела. Паразит использует живого носителя как источник пищи и как место обитания (постоянного или временного), при этом эктопаразиты могут, обладая достаточной подвижностью, менять носителя.

---

Широко распространённым видом биотических отношений в биоценозах является хищничество. Они благоприятны для хищника и неблагоприятны для жертвы, однако оба вида приобретают такой образ жизни и численные соотношения, которые обеспечивают их существование и вырабатывают различные адаптации как жертвы, так и хищников.

Особым видом видовых взаимоотношений является аллелопатия — химическое воздействие одних видов растений на другие продуктами своего метаболизма, способствующая вытеснению одного вида другим.

В процессе своей жизнедеятельности организмы взаимодействуют с внешним миром, в котором принято выделять несколько сфер:

1) внешняя среда — силы и явления природы, её вещество и пространство, любая деятельность (организма или человека) находящаяся вне рассматриваемого объекта или субъекта и необязательно непосредственно контактирующая с ним;

2) окружающая среда — внешняя среда, находящаяся с объектом или субъектом в непосредственном контакте;

3) природная среда — сочетание факторов живой и неживой природы (как естественных и изменённых человеческой деятельностью), воздействующих на организм;

4) абиотическая среда — силы и явления природы, не связанные прямо с ныне живущими организмами;

5) биотическая среда — силы и явления природы, обусловленные ныне живущими организмами;

6) среда обитания — элементы среды, с которыми организм непосредственно вступает в отношения (прямые либо непрямые).

В процессе эволюции жизнь освоила вначале водную среду, в которой зародилась и распространилась, затем овладела наземно-воздушной средой, в дальнейшем — создала и заселила почву. Сами живые организмы также стали специфической средой обитания для паразитов и симбионтов.

В каждой среде обитания действует свой специфический комплекс экологических факторов абиотического происхождения, однако существует ряд абиотических факторов, влияние которых на живые организмы практически везде почти одинаково. К таким факторам, в частности, относятся:

· солнечный свет, важнейшими экологическими характеристиками которого являются продолжительность воздействия, интенсивность и спектральный состав;

· адаптационные ритмы: суточные (приспосабливают к смене дня и ночи), годовые (приспосабливают к смене сезонов) и приливно-отливные; важнейшим экологическим периодом в годовых циклах для живых организмов является фотопериод — изменение соотношения продолжительности дня и ночи;

---