Файл: Вопросы к дифференцированному зачету по дисциплине Экологические основы природопользования.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 06.11.2023
Просмотров: 49
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
| № п/п | Вопросы к дифференцированному зачету по дисциплине «Экологические основы природопользования». | Ответы к дифференцированному зачету по дисциплине «Экологические основы природопользования». |
| | Экология как наука об экологических системах, становление экологии как науки. Разделы экологии. | Экология-наука о взаимоотношениях живых организмов и среды их обитания. Понятие экология распространено очень широко. Под экологией понимается также взаимодействие человека и природы или ухудшение качества окружающей нас среды, вызванное хозяйственной деятельностью. Экология понимается как качество окружающей нас среды, воздействует на экономику и определяется ею, вторгается в социальную жизнь, влияет на внутреннюю и внешнюю политику государств и зависит от политики. Современная экология это комплексная наука, которая синтезирует данные естественных и общественных наук о природе и взаимодействии природы и общества. Экология делится на общую и прикладную. Общая: изучает наиболее общие закономерности взаимоотношений организмов и их сообществ со средой в естественных условиях. -биоэкология, изучающая закономерности взаимоотношений живых организмов, популяций и сообществ друг с другом и окружающей средой. - геоэкология изучает биосферные оболочки Земли (атмосферу, литосферу, гидросферу) и требует интеграции геологии и географии, почвоведения и геохимии, гидрогеологии и гидрологии и др. в единую систему знаний. По конкретным средам исследования в геоэкологии различают экологию суши, экологию пресных вод, экологию моря, экологию высокогорий и др. В конце 20 века появилась и существует - социальная экология, которая изучает взаимоотношения в системе «человеческое общество-природа» и определяет: специфическую роль человека в системах различного ранга, отличие этой роли от роли других живых существ, пути оптимизации взаимоотношений человека со средой, теоретические основы рационального природопользования. Прикладная экология призвана решать конкретные вопросы природопользования, определять допустимые нагрузки на среду, разрабатывать методы управления экосистемами и способы «экологизации» различных видов деятельности человека. Если предметом социальной экологии является специфика и масштабы действия человека как социального вида, то предметом прикладной экологии - следствия этих действий, пути решения возникающих проблем. -Урбоэкология представляет собой одно из направлений социальной экологии, предметом которой является жизнедеятельность человеческих популяций в городской среде обитания, включенной в природный биогеоценотический комплекс.Урбоэкология имеет своим предметом четко обозначенную систему «человек - город», которая исторически возникла и находится в непрерывном пространственно-временном движении. -Инженерная изучает воздействие хозяйственных объектов от отдельного предприятия до техносферы на природную среду и обратное влияние. -С/х исследует проблемы культурных растений и домашних животных. Этапы становления экологии как науки: Первый этап– отражает примитивные знания, накапливаемые людьми, в т.ч. первобытными, в процессе тесного общения с природой и ведения натурального хозяйства. Начался за много веков до новой эры и завершился в первые века до новой веры. Второй этап– накопление фактического материала, но уже античными учеными, средневековый застой. Период: I-III век до н.э. – XIV век н.э. Третий этап– продолжение сбора и первые попытки систематизация колоссального фактического материала, накопленного с началом великих географических открытий и колонизацией новых стран – в эпоху Возрождения. Период: с IV по XVIII век включительно. Четвертый этап– связан с крупными ботанико-географическими открытиями, способствовавшими дальнейшему развитию экологического мышления; предпосылка экологических идей; выделены экология растений и экология животных. Период: конец XVIII – начало XIX века. Пятый этап– становление эволюционной экологии, углубление экологических исследований, начало изучения взаимосвязей. Период: с начала XIX века до второй половины (1866 г.) XIX века Шестой этап– определение понятия "экология", доминирование исследований аутэкологического направления – изучение естественной совокупности видов, непрерывно перестраивающихся применительно к изменению факторов среды, т.е. факториальной аутэкологии. М.С. Гиляров называл этот этап временем факториального редукционизма. Период: со второй половины (1866 г.) XIX до середины (1936 г.) XX века. Седьмой этап отражает новый – системный, подход к исследованиям природных систем, формирование общей экологии, как самостоятельной фундаментальной биологической науки, доминирование синэкологического направления – изучение процессов материально-энергетического обмена, развитие количественных методов и математического моделирования. Период: 40-70 гг. XX века. Специфика этого этапа – мнение о примате конкурентных отношений в биоценозах и принижение значимости эволюционных факторов, господство парадигмы дискретности. Восьмой этап– "экологизация" науки; становление экологических наук, учитывающих деятельность Человека, т.е. социальной и политической направленности. Возрастание интереса к изучению популяций (демэкология), динамики формирования биогеоценозов в связи с антропогенными нарушениями. Большое внимание уделяется стационарным исследованиям. Основная методология – системный анализ. Одно из главных направлений – длительный экологический мониторинг разных уровней (наземный, региональный, глобальный и пр.). Период: с 80-х годов XX века по настоящее время. Специфика – отказ от примата конкурентных взаимоотношений в ценозе; в фитоценологии смена парадигмы дискретности на парадигму континуальности; развитие методов и теории экологического мониторинга.В последнее десятилетие произошло объединение ряда тенденций последних периодов. Учеными признается как континуальность, так и дискретность растительного покрова – в природе есть и то и это, формируется новая парадигма – биологического разнообразия. |
| | Экологические факторы. | Экологи́ческие фа́кторы — свойства среды обитания, определяющие условия метаболизма организма и биогеоценоза (экосистемы) в целом. Например, наличие углекислого газа, доступ кислорода, влажность и рыхлость почвы и другое. Индифферентные элементы среды, например инертные газы являются экологическими факторами, но их роль крайне ограничена. |
| | Понятие популяции, законы популяционной экологии. | В природе каждый существующий вид представляет собой сложный комплекс или даже систему внутривидовых групп, которые охватывают особей со специфическими чертами строения, физиологии и поведения. Таким внутривидовым объединением особей и является популяция. Слово «популяция» происходит от латинского «популюс» — народ, население. Следовательно, популяция— совокупность живущих на определенной территории особей одного вида, т.е. таких, которые скрещиваются только друге другом. Термин «популяция» в настоящее время используют в узком смысле слова, когда говорят о конкретной внутривидовой группировке, населяющей определенный биогеоценоз, и широком, общем смысле — для обозначения обособленных групп вида независимо оттого, какую территорию она занимает и какую генетическую информацию несет. Показатели популяции Количественные показатели популяции делятся на статистические и динамические. Статистические показатели: Численность- количество особей н определенной территории Плотность- число особей на единицу площади Структура– половая – соотношение полов, размерная – распределение по размеру, возрастная Динамические показатели: Рождаемость-число особей, родившихся в популяции за единицу времени Смертность- число особей погибших в популяции за единицу времени Скорость изменения численности– разница между рождаемостью и смертностью. Продолжительность жизнизависят от условий жизни. Различают физиологическую и максимальную продолжительность жизни. Физиологическая - определяется только физиологическими возможности организма. Возможна только если на организм не оказывают влияния лимитирующие факторы. Максимальная – продолжительность жизни, до которой может дожить лишь малая доля особей. Информацию о статистических показателях получают с помощью таблиц выживания (демографических). Данные таблиц выживания позволяют построить кривые выживания. Кривые выживания различают 3 типов: 1«Кривая дрозофилы»(выпуклая) - на протяжении всей жизни смертность мала, резко возрастает в конце. Характерна для насекомых. 2 « Кривая гидры» (диагональная) -смертность остается примерно одинаковой в течение всей жизни Характерна для рыб, пресмыкающихся, птиц, многолетних травянистых растений. 3. « Устрицы» (вогнутая) - случаи массовой гибели особей в начальный период жизни. Еще в 17веке заметили,что численность популяций растет по закону геометрической прогрессии. В конце 18в. Томас Мальтус выдвинул теорию о росте народонаселения в геометрической прогрессии. Экологические стратегии выживаемости –стремление организмов к выживанию. Различают 2типа эволюционного отбора: r- отбор (стратегия) k- отбор. r-отбор определяется повышение скорости роста популяции ( высокая плодовитость, ранняя половая зрелость, короткий жизненный цикл, способность быстро распространятся на новые места ипережить неблагоприятное время. К-отбор направлен на повышение выживаемости в условиях стабилизации численности популяции. Это отбор на конкурентноспособности, повышение защищенности от хищников и паразитов, выживаемости каждого потомка, совершенствование механизмов численности. Регуляция численности популяции может быть связана с изменением Э.Ф.,а также с процессами саморегуляции, при которой на численность популяции влияют изменения качества особей. Различают саморегуляцию фенотипическую и генотипическую. Пример: фенотипической регуляции: при большой скученности в результате стресс-реакции у самок грызунов происходит воспаление надпочечников, что ведет к сокращению рождаемости, нехватка пищи ведет к миграции, гибели. Генотипические возникают в результате рекомбинации генов. Так, саранча имеет 2 формы – одиночная и стадная. При благоприятных условиях по влажности преобладают одиночные особи, в результате нескольких засушливых лет создаются условия для развития стадной формы- личинки быстро развиваются, собираются в группы. Где процесс размножения идет очень быстро и с нарастающей скоростью. Члены одной популяции оказывают друг на друга не меньшее воздействие, чем физические факторы среды или другие обитающие совместно виды организмов. В популяциях проявляются в той или иной степени все формы связей, характерные для межвидовых отношений, но наиболее ярко выражены мутуалистические (взаимно выгодные) и конкурентные. Популяции могут быть монолитными или состоять из группировок субпопуляционного уровня - семей, кланов, стад, стай и т.п. Объединение организмов одного вида в популяцию создает качественно новые свойства. По сравнению со временем жизни отдельного организма популяция может существовать очень долго. Вместе с тем популяция обладает сходством с организмом как биосистемой, так как имеет определенную структуру, целостность, генетическую программу самовоспроизведения, способность к авторегуляции и адаптации. Взаимодействие людей с видами организмов, находящихся в среде, в природном окружении или под хозяйственным контролем человека, опосредуется обычно через популяции. Важно, что многие закономерности популяционной экологии относятся и к популяциям человека. Популяция является генетической единицей вида, изменения которой осуществляет эволюция вида. Как группа совместно обитающих особей одного вида, популяция выступает первой надорганизменной биологической макросистемой. У популяции приспособительные возможности значительно выше, чем у составляющих ее индивидов. Популяция как биологическая единица обладает определенными структурой и функциями. Структура популяции характеризуется составляющими ее особями и их распределением в пространстве. Функции популяции аналогичны функциям других биологических систем. Им свойствен рост, развитие, способность поддерживать существование в постоянно меняющихся условиях, т.е. популяции обладают конкретными генетическими и экологическими характеристиками. В популяциях действуют законы, позволяющие таким образом использовать ограниченные ресурсы среды, чтобы обеспечить оставление потомства. Популяции многих видов обладают свойствами, позволяющими им регулировать свою численность. Поддержание оптимальнойв данных условиях численности называют гомеостазом популяции. Таким образом, популяции, как групповые объединения, обладают рядом специфических свойств, которые не присущи каждой отдельно взятой особи. Основные характеристики популяций: численность, плотность, рождаемость, смертность, темп роста. Популяции свойственна определенная организация. Распределение особей по территории, соотношения групп по полу, возрасту, морфологическим, физиологическим, поведенческим и генетическим особенностям отражают структуру популяции. Она формируется, с одной стороны, на основе общих биологических свойств вида, а с другой — под влиянием абиотических факторов среды и популяций других видов. Структура популяций имеет, следовательно, приспособительный характер. Адаптивные возможности вида в целом как системы популяций значительно шире приспособительных особенностей каждой конкретной особи. |
| | Структура популяции. Гомеостаз популяции. Динамика популяций. | Структура популяции — это определенная организация, формирующаяся, с одной стороны, на основе биологических свойств вида, а с другой — под влиянием абиотических факторов среды и популяций других видов. Структура популяции не стабильна. Различают пространственную (территориальную), возрастную, половую, генетическую, поведенческую и другие виды структуры популяции. Пространственная структура популяции — это особенность размещения особей популяции в пространстве. Она зависит как от свойств мест обитания, так и от биологических особенностей вида. Она может изменяться во времени, зависит от сезона года, от численности популяции и т.д. Пространственное размещение особей в популяциях может быть равномерным, случайным и групповым (рис. 8). Рис. 8. Пространственное размещение особей в популяциях При равномерном (регулярном) распределении особи размещены через более или менее равные промежутки, например, деревья в зрелом сосновом лесу. В действительности же равномерное распределение особей встречается в природе редко. При случайном (диффузионном) распределении особи размещены неравномерно и их встречи друг с другом носят случайный характер. Такой тип распределения широко представлен среди растений и многих видов животных. Случайное расселение имеет место в однородной среде. При групповом (мозаичном) расселении особи встречаются группами, как, например, осоковые кочки на низинном болоте, стада млекопитающих или колонии птиц. Групповое размещение обеспечивает популяции более высокую устойчивость по отношению к неблагоприятным условиям. На больших географических пространствах со временем особи одной и той же популяции при распределении могут образовывать комбинации из этих трех типов размещения. Примером может служить расселение деревьев в лесу. Вначале происходит групповое расселение, а затем размещение может становиться равномерным (сосновые леса). Расселение тли и колорадского жука вначале может быть случайным, а по мере их размножения приобретает групповой или равномерный характер. Границы популяции могут быть или хорошо выражены, когда территория разделена препятствием, таким, как горный хребет или река, или смазаны. Многие животные, ведущие подвижный образ жизни, расселяются активно. Это приводит к интенсивному перемешиванию популяций и стирает границы между ними. Например, очень подвижные и активно перемещающиеся песцы, некоторые птицы и другие животные имеют огромные ареалы без резких границ между популяциями. У малоподвижных и пассивно перемещающихся организмов (земноводных, наземных моллюсков), наоборот, популяции четко разграничены даже на сравнительно небольшой территории. Территория, занимаемая популяцией прыткой ящерицы (Lacerta agilis), может колебаться от 0,1 до нескольких гектаров. Популяция северного оленя занимает территорию более 100 кв. км. Для животных как подвижных организмов ведущее значение в определении характера пространственной структуры популяции имеет степень привязанности к территории. По типу использования пространства все подвижные животные делятся на две группы: оседлые и кочевые (номадные), кроме этого существует ряд промежуточных групп. Видам, для которых характерен оседлый образ жизни, как правило, свойственен интенсивный тип использования территории, при котором отдельные особи или их группировки в течение длительного времени эксплуатируют ресурсы на относительно ограниченном пространстве. Для видов, отличающихся кочевым образом жизни, характерен экстенсивный тип использования территории, при котором ресурсы потребляются обычно группами особей, постоянно перемещающимися в пределах обширной площади. Распространение организмов за пределы популяции называется расселением. Способы расселения отражают, каким образом популяция занимает все большее пространство. Среди них выделяют следующие: анемохория (распространение ветром), гидрохория (водой), фитохория (растениями), зоохория (животными) и антропохория (человеком). Расселение может быть пассивным (аллохория) и активным (автохория). Передвижения животных, вызванные изменением условий существования или связанные с циклами их развития, называются миграциями. Они могут быть регулярными (суточными и сезонными) и нерегулярными (при засухах, наводнениях, пожарах и т.д.). Классический пример сезонной миграции — перелеты птиц. Нерегулярные миграции, как правило, носят хаотический характер в отличие от большей части организованных, регулярных. Миграции свойственны непаразитирующим животным. Распространение паразитирующих организмов связано с инвазиями. Инвазия (от лат. invasio — нападение, вторжение) — это заражение растений, животных и человека паразитами животного происхождения. Источниками инвазии являются организмы — носители паразитов, а также вода и корм. Инвазии приводят к вспышке численности паразитирующих организмов (простейших, червей, клещей и некоторых членистоногих) и поражению большого числа организмов — хозяев. Среди инвазионных заболеваний человека и животных наиболее известны гельминтозы (возбудители — черви), акарозы (возбудители — клещи), анто-мозы (возбудители — насекомые), а также малярия, лейш-маниоз, амёбиоз, таксоплазмоз и другие (возбудители — простейшие). Относительная территориальная изоляция популяции приводит к изоляции воспроизводства — ограничению свободы скрещивания. Популяция распадается на несколько панмиктических подразделений — близкородственных объединений особей по полу и возрасту, живущих в непосредственной близости друг от друга и потому часто контактирующих между собой. Такими микропопуляциями у растений являются парцеллы, а у животных — демы (стада, колонии и др.), которые существуют в течение жизни одного или нескольких поколений. Половая структура популяции — это количественное соотношение особей по полу. Соотношение полов популяции устанавливается по генетическим законам, а затем на него влияет среда. У большинства видов пол будущей особи определяется в момент оплодотворения в результате перекомбинации половых хромосом. Сцепленные с полом признаки часто определяют различия в морфологии (размеры, окраска), физиологии (темпы роста, сроки полового созревания), экологии и поведении самцов и самок. Например, самцы комаров семейства Culicidae, в отличие от кровососущих самок, в имагинальный период либо не питаются совсем, либо ограничиваются слизыванием росы, потреблением нектара растений. Соотношение особей по полу, особенно размножающихся самок в популяции, имеет большое значение для дальнейшего роста ее численности. В природе есть виды, отличающиеся высокой смертностью самок (например, ондатры, пингвины, летучие мыши), и наоборот, более высокой смертностью самцов (большие синицы, фазаны, многие грызуны). Так, у некоторых летучих мышей доля самок в популяции после зимней спячки снижается до 20%. На соотношение полов в популяции влияют условия среды. У некоторых видов пол изначально определяется не генетическими, а экологическими факторами. Например, у растений Arisaema japonica пол зависит от накопления запасов питательных веществ в клубнях. Из крупных клубней вырастают экземпляры с женскими цветками, из мелких — с мужскими. У рыжих лесных муравьев (Formica ruf а) из яиц, отложенных при температуре ниже +20°С развиваются самцы, а при более высокой температуре — самки. Механизм этого явления заключается в том, что мускулатура семяприемника, где хранится после копуляции сперма, активизируется лишь при высоких температурах, обеспечивая оплодотворение откладываемых яиц. Из не-оплодотворенных яиц у перепончатокрылых развиваются лишь самцы. В пределах ареала видов половая структура популяций растений более или менее постоянна, однако изменение внешних условий меняет соотношения полов. Например, в засушливый 1975 год в Зауралье резко уменьшилось число женских форм у шалфея степного (в 10 раз). Генетическая структура популяции характеризуется разной степенью генетического разнообразия особей. Совокупность генов, которые имеются у особей конкретной популяции, называется генофондом. Совокупность всех генов, сосредоточенных в хромосомах одного организма, называется генотипом. С позиций генетики, популяция — совокупность генотипов. Если соотношение генотипов в популяции неизменно в поколениях, то популяция устойчива, в ней существует генотипическое равновесие. Несмотря на изменчивость в ее структурных частях, популяция как целостная система устойчиво сохраняет генофонд, наследованный от предковой популяции. Генотип, взаимодействуя с условиями среды, формирует фенотип. Фенотипом называются элементарные признаки организма, определяющие индивидуальные особенности его строения и жизнедеятельности (морфологические, физиологические и поведенческие), которые зависят от взаимодействия генотипа с условиями среды. Совокупность внешних признаков организма, отражающих его приспособленность к условиям среды, образует жизненную форму или биоморфу. Существование в течение многих поколений особей в популяции с двумя и более отчетливо выраженными формами, различающимися строением и выполняемыми функциями, называется полиморфизмом. Полиморфными видами, например, являются береза бородавчатая (Betula pendula), ель европейская (Picea abies), сосна обыкновенная (Pinus sylvestris). У ели европейской три формы ветвления (гребенчатая, компактная и плоская лапчатая), шишки красного, зеленого и пурпурного цвета. В ельниках можно встретить деревья с гладкой, чешуйчатой, пластинчатой и ольховидной корой. Различают формы ели и по строению шишек (тупо-чешуйчатые и острочешуйчатые). Причем ель с острочешуйчатыми шишками растет быстрее и имеет древесину лучшего качества. Универсальным свойством всего живого, от вирусов и микроорганизмов до высших растений и животных, является способность давать мутации — внезапные естественные или вызываемые искусственно, наследуемые изменения генетического материала, приводящие к изменению тех или иных признаков организма. Мутации лежат в основе наследственной изменчивости и проявляются в фенотипе взрослого организма в результате того, что они изменяют процессы его онтогенеза. Мутационная изменчивость не отвечает условиям окружающей среды и, как правило, нарушает существующие адаптации. Ведущим фактором видообразования является индивидуальный естественный отбор — выживание особей, наиболее приспособленных к среде обитания. В процессе борьбы за существование проявляется биологическая разнокачест-венность составляющих популяцию особей. Часть особей гибнет, другие выживают и размножаются. Вновь возникающие мутации комбинируются с генами, уже прошедшими отбор особей, их фенотипы меняются, и на этой основе возникают новые адаптации, вызывающие дальнейшее преобразование организмов. Относительная пространственная обособленность популяции приводит к ее репродуктивной изоляции — ограничению свободы скрещивания особей разных популяций. Эта изоляция обеспечивает уникальность генофонда популяции и возможность ее самостоятельной эволюции. Однако в природе не существует полностью изолированных популяций и может происходить миграция (отток и приток) генов, приводящих к изменениям их генетической структуры. Возрастная структура популяции определяет все возрастные группы особей, в том числе всех стадий и фаз развития организма, например, личинки и куколки насекомых, проростки растений. В популяции животных выделяют три экологических возраста: предрепродуктивный (довоспро-изводящий), репродуктивный (воспроизводящий) и пострепродуктивный (послевоспроизводящий). Длительность каждого возраста по отношению к общей продолжительности жизни не одинакова у разных видов. У современного человека на каждую возрастную группу приходится примерно треть жизни. У многих животных и растений наиболее длительным бывает предрепродуктивный период. У поденок (Ephemeroptera), например, он продолжается несколько лет, у разных видов цикад (Cicadidea) — 13 и 17 лет (длительное развитие личинок). Репродуктивный же возраст их составляет всего несколько дней (период размножения взрослых особей), пострепродуктивный — практически отсутствует. Популяции, у особей которых короткий предрепродуктивный период, быстро восстанавливают свою численность, например полевки (Clethrionomys). В жизненном цикле растений выделяют около десяти возрастных состояний, объединенных в четыре периода (таблица 4.1). Таблица 4.1 Возрастные периоды и состояния у семенных растений Период Возрастное состояние Индекс 1. Латентный (период покоя) 1. Семена sm II. Прегенеративный (вегетативный) 2. Проросток (всход) З. Ювенильное 4. Имматурное б. Виргинильное Pi j im V III. Генеративный (плодоносящий) 6. Молодое 7. 3релое в.Старое gi g2 дз IV. Постгенеративный (старческий) Э. Субсенильное Ю. Сенильное 11. Отмирающее ss s sc Возрастное состояние особи — это этап ее онтогенеза, на котором она характеризуется определенными отношениями со средой. Для наглядности приведем несколько примеров: - проростки имеют смешанное питание за счет запасных веществ семени и собственной ассимиляции; - ювенильные растения переходят к самостоятельному питанию, у них уже отсутствуют семядоли; - у имматурных растений начинается ветвление побега; - переход растений в генеративный период определяется не только появлением цветков и плодов, но и внутренней биохимической и физиологической перестройкой организма. Соотношение особей популяции по этим состояниям называют возрастным спектром популяции. Он отражает количественные соотношения разных возрастных групп. Возрастной спектр связан с интенсивностью смертности и рождаемости организмов. Возрастная структура популяции может изменяться под действием внешних факторов, так как они контролируют процессы и рождаемости, и смертности. По возрастному спектру оценивается способность популяции к самоподдержанию и ее устойчивость к внешним воздействиям: чем сложнее возрастной спектр, тем устойчивее воспроизводство популяции. Наибольшей жизнеспо- собностью отличаются популяции, в которых все возрасты представлены относительно равномерно. Такие популяции называются нормальными. Если в популяции преобладают старческие особи, это свидетельствует о наличии отрицательных факторов, нарушающих репродуктивные функции. Такие популяции называются регрессивными, или вымирающими. Популяции, представленные в основном молодыми особями, рассматриваются как внедряющиеся, или инвазионные. Жизненность их не вызывает опасений, но велика вероятность вспышек чрезмерно высокой численности особей. Особенно опасно, если такие популяции представлены видами, которые ранее здесь отсутствовали. Для сопоставления численности особей разных возрастов в популяциях строятся гистограммы возрастных структур (рис. 9). Рис. 9. Возрастная структура популяций: 1 — инвазионная (растущая); 2 — нормальная (стабильная); 3 — регрессивная (сокращающаяся) Исследования возрастной структуры популяций растений и животных редки из-за чрезмерной сложности и трудоемкости количественного учета особей разных возрастных групп. Исключение составляют популяции человека. Периодически проводимые переписи, позволяют достаточно полно охарактеризовать возрастной состав населения, который отражается в специальных диаграммах (рис. 10). Рис. 10. Возрастная пирамида населения России Изучение распределения организмов по возрастам имеет большое значение в охотничьем и рыбном промыслах, в рубке леса и т.д. Если взять, например, охотничий промысел, то преобладание молодых особей свидетельствует о благополучном размножении вида и позволяет ожидать в следующем сезоне увеличение его численности. Лесоводы, сообразуясь с экологическими свойствами популяций, разработали два вида рубок древостоя: промежуточного и главного пользования. Рубки промежуточного пользования проводятся во всех возрастах жизни леса с целью создания благоприятных условий для роста остающейся части древостоя. При рубках главного пользования убирается весь древостой, достигший возраста спелости. Этологическая (поведенческая) структура — это система взаимоотношений между членами одной популяции. Этология (от греч. ethos — характер, нрав и logos — наука) — наука о биологических основах поведения животных, оформилась в 30-х годах XX века. Ее становление связывают с работами австрийского этолога Конрада Лоренца и нидерландского этолога Николаса Тинбергена, заложивших основы теории инстинктивного поведения. Усиление контактов этологии с популяционной экологией в 60-х годах XX века дало мощный толчок изучению социального поведения и этологической структуры популяций животных. Поведение животных по отношению к другим членам популяции зависит от того, какой образ жизни ведут особи: одиночный или групповой. При одиночном образе жизни особи популяции независимы и обособлены друг от друга. Такой образ жизни характерен для многих видов, но лишь на определенных стадиях жизненного цикла. Полностью одиночное существование невозможно из-за основной жизненной функции — размножения. Хотя исключением могут быть отдельные водные животные с наружным способом оплодотворения, например, одиночные актинии. Виды с одиночным образом жизни иногда образуют временные скопления особей. Например, божьи коровки и жужелицы в сухой подстилке возле пней в местах зимовок, щуки и сомы на дне водоемов и т.д. При групповом образе жизни животные образуют семьи, колонии, стаи и стада, которые организованы иерархически. Иерархия у животных представляет собой систему поведенческих связей между особями группы, регулирующую их взаимоотношения и доступ к пище, убежищу, особям противоположного пола. Иерархия и другие формы жизни группы носят приспособительный адаптивный характер и составляют сущность жизни вида. Семья — простейшая группировка особей, которая после размножения может распадаться, а может состоять из родителей и потомков нескольких поколений, как, например, кланы у гиеновых собак, прайды у львов. Различают семьи отцовского, материнского и смешанного типа, в зависимости от того, кто из родителей берет на себя уход за потомством. Например, самка темной саламандры обвивает кладку своим телом и не покидает ее до выклева личинок. Самец трехиглой колюшки после охраны кладки и заботы о ней еще некоторое время оберегает мальков. В семьях с устойчивым образованием пар, в охране и выкармливании принимают участие и самец, и самка. При семейном образе жизни территориальное поведение животных выражено наиболее ярко: различные сигналы, маркировки, ритуальные формы угрозы и прямая агрессия обеспечивают владение участком. Пение птиц, например, это разговорный язык, способ обозначения своей территории, привлечение внимания самки. Колонии — групповое поселение оседлых животных. Они могут существовать длительно или возникать на период размножения как, например, у многих птиц: грачей, чаек, гагар, тупиков и других. Примером такого поселения может служить колония бакланов (Phalacrocorax bougainvillei), насчитывающая не менее 10 000 особей, в которой на 1 кв. м площади приходится не менее трех гнезд. Стаи — временные подвижные группировки особей для защиты от врагов, добычи пищи, миграции. Наиболее широко стайность распространена среди саранчи, птиц и рыб. У млекопитающих она характерна для собачьих (волков, гиен, койотов и др.). У птиц стаи формируются при сезонных перелетах, у оседлых или кочевых форм — при зимних кормежках. В стаях между особями существует постоянная звуковая и зрительная связь. Например, пеликаны (Pelecanidae) интенсивнее добывают рыбу сообща, стаями загоняя ее на мелководье. Волчьи стаи образуются для групповой охоты зимой. При групповой охоте волки практикуют преследование с выходом на перехват жертвы, нагон жертвы на засаду или захват ее в кольцо. Для этого требуется согласованность и координация действий всех особей. В стаях млекопитающих велика роль вожаков. Стада — это более длительные и постоянные объединения животных. Стадами, как правило, живут китообразные, копытные, приматы (например, павианы). Стадо представляет собой группу животных одного вида, сохраняющих близость друг к другу, ведущих себя одинаково. Размеры стада и его состав по возрасту и полу изменчивы во времени. Стада китов, обезьян включают десятки животных, стада северных оленей, сайгаков состоят из сотен и тысяч особей. Например, наиболее продуктивные стада северных оленей включают 300-400 особей, а для выживания африканских слонов в стаде должно быть не менее 25 особей. В стадах осуществляются все основные функции жизни: добывание корма, защита от хищников, миграции, размножение, воспитание молодняка и т.п. Основу группового поведения животных в стадах составляют взаимоотношения доминирования-подчинения, основанные на индивидуальных различиях между особями. Среди доминантов в одних стадах выделяются лидеры — более опытные члены стада (как у северных оленей), в других стадах — вожаки, более сильные особи. Биологический смысл иерархической системы доминирования—подчинения заключается в создании согласованного поведения группы, выгодного всем ее членам. Эффект группы. Группам присущи все типичные черты популяций, но они характеризуются более высокой степенью объединения и способностью к саморегуляции численности. Это свойство носит название эффекта группы. Одним из показателей эффекта группы является территориальность. Многие животные привязаны к определенным местам. Они метят границы своей территории, на которой добывают пищу, строят гнезда или жилище, выкармливают молодняк. Положительное значение территориальности заключается в том, что она предупреждает перенаселенность. У животных, ведущих групповой образ жизни, наблюдается тесное общение особей посредством запахов, звуков, специфики поведения. Благодаря сложной системе сигнализации у особей и их взаимному обмену информацией возрастает эффективность функционирования группы, направленная на удовлетворение важных жизненных потребностей всех ее членов. Положительный эффект группы проявляется лишь до некоторого оптимального уровня плотности популяции. Если особей становится слишком много, это оборачивается для них недостатком ресурсов среды. Тогда в действие вступают механизмы гомеостаза популяции. В явлениях эффекта группы большую роль играют гормональные и нервные системы, регулирующие физиологические процессы в организме. Эффект группы проявляется как психофизиологическая реакция отдельной особи на присутствие других особей своего вида. Например, голуби некоторых пород не откладывают яйца, если не видят других птиц. Достаточно поставить перед самкой зеркало, чтобы она приступила к яйцекладке. У овец вне стада учащаются пульс и дыхание, а при виде приближающегося стада эти процессы нормализуются. Одиночно зимующие летучие мыши отличаются более высоким уровнем обмена веществ от живущих в колонии. Это ведет к повышенной трате энергии, истощению и часто заканчивается гибелью. Самое яркое проявление эффекта группы свойственно общественным насекомым. Пчелы, муравьи, термиты не могут жить изолированно, в одиночку. Они обладают сложной системой сигнализации, способствующей сохранению особей во времени и пространстве. Таким образом, эффект группы проявляется у животных в ускорении темпов роста, в образовании условных рефлексов, повышении плодовитости, экономии энергетических затрат, повышенной средней продолжительности жизни индивидуума и т.д. Гомеостаз популяции — способность популяции поддерживать определённую численность своих особей длительное время. Динамика популяций – это процессы изменения ее основных биологических показателей (численности, биомассы, структуры) во времени в зависимости от экологических факторов. ДП – это приспособительный ответ на условия существования вида, одно из наиболее значимых биологических и экологических явлений, т.к. жизнь популяции проявляется в ее динамике. Важным процессом динамики популяций является рост численности (или просто «рост популяции»), который происходит при освоении организмами новых мест обитаний или после перенесенной катастрофы. Характер роста бывает различным. Рост популяций у любых видов, от бактерий до человека, имеет общие закономерности. Теоретически численность любого вида может расти бесконечно в силу того, что размножение обычно происходит в геометрической прогрессии. Число потомков, которое может оставить после себя одна особь, носит название биотический потенциал вида. Потомков может быть всего два, как при простом делении клетки надвое (бактерии, амебы, инфузории), а может быть – сотни миллионов (количество икринок, откладываемых за жизнь рядом плодовитых рыб, число мелких семян у многих древесных растений и т.п.). |
| | Экосистема как совокупность всех живых организмов и их неживого окружения в некоторых пространственных пределах. | Экосистема– это совокупность всех живых организмов, проживающих на общей территории вместе с окружающей их неживой средой. Экосистема - основная функциональная единица в экологии, поскольку в неё входят и организмы и неживая среда - компоненты, взаимно влияющие на свойства друг друга и необходимые для поддержания жизни в той её форме, которая существует на. Земле. Примером может служить луг, лес, озеро. |
| | Виды природных экосистем земли. Виды водных экосистем. | Выделяют виды экосистем: арктическая тундра бореальные хвойные леса, летнезеленые лиственные и смешанные леса, степь, пампасы умеренной зоны альпийская (высокогорная) тундра субтропические заросли жестколистных кустарников — чапараль тропические пустыни, злаковники, саванна, вечнозеленые сухие и дождевые леса Водная экосистема — экосистема в водной среде. В водных экосистемах обитают скопления организмов, зависящих друг от друга и от их среды обитания. Водные экосистемы делятся на два основных типа — морские и пресноводные экосистемы |
| | Трофические цепи в экосистемах различного типа. | |
| | Устойчивость и динамика биогеоценозов и экосистем. | |
| | Механизм атмосферной циркуляции. Влияние атмосферной циркуляции на климатические особенности природных экосистем. | |
| | Свойства воды. Климатообразующее влияние воды. | |
| | Биосфера. Потоки энергии в биосфере. | |
| | Вода, кислород и углерод в биосфере. | |
| | Фосфор и сера в биосфере. | |
| | Потоки информации в биосфере. Ноосфера. | |
| | Особенности антропогенных экосистем. Понятие антропогенной нагрузки. | |
| | Типы и характеристики загрязняющих веществ. Понятие ПДК. | |
| | Распространение загрязняющих веществ. Рациональное размещение производства. Кислотное загрязнение. | |
| | Загрязнение пылью, тяжелыми металлами, ядовитыми химическими соединениями, биологическое и физическое разрушение и загрязнение природной среды. | |
| | Радиация, радиоактивное загрязнение и атомная энергетика. | |
| | Глобальные проблемы загрязнения окружающей среды. Аварии как источники загрязнения. | |
| | Парниковый эффект. Разрушение озонового слоя. Утилизация бытовых и промышленных отходов. | |
| | Динамика народонаселения Земли. Проблемы сохранения человеческих ресурсов. | |
| | Продовольственная проблема, её характер. Причины зелёной революции. | |
| | Природные ресурсы: классификация природных ресурсов и их общая характеристика. | |
| | Минеральные ресурсы. Почва и категории земель. | |
| | Водные ресурсы. Ресурсы мирового океана. | |
| | Леса. Пастбища. | |
| | Энергетические ресурсы. Угроза энергетического голода. | |
| | Принципы рационального природопользования. | |
| | Понятие особо охраняемой территории. Биосферные заповедники. | |
| | Виды заказников. Национальные природные памятники. Памятники природы. | |
| | Проблема сохранения рекреационных зон. Музеи-заповедники. | |
| | Эволюция взаимоотношений природы и общества. Характер научно-технической революции. Понятие постиндустриального общества. | |
| | Концепция устойчивого развития. | |
| | История Российского и международного природоохранных законодательств. Природоохранный надзор. | |
| | Экологический мониторинг состояния природной среды. Экологическое прогнозирование. | |
| | Понятие экологического регулирования и экологического права. Проблемы экологического регулирования. | |
| | Экологический контроль в РФ. Особенности природоохранного законодательства. | |
| | Взаимоотношение общественных и государственных организаций в области экологического мониторинга и экологического регулирования. | |
| | Приемлемый и сбалансированный риск. | |
| | Международное сотрудничество в области охраны окружающей среды. | Основную роль в организации международного сотрудничества по экологическим вопросам играет ООН (в частности, ЮНЕП) и организации, работающие под ее эгидой: ЮНЕСКО, ВОЗ, МАГАТЭ, ФАО, ЮНИДО, ВМО. Проблемами охраны окружающей среды занимаются и международные организации, не имеющие отношения к ООН и правительствам: Римский клуб, Гринпис, WWF, МСОП, Международный экологический суд. |