Лекции по "Экологии"

1. Законы оптимума и пессимума. Каждый фактор имеет лишь определенные пределы положительного воздействия на организмы. Как недостаточное, так и избыточное его воздействие отрицательно влияет на жизнедеятельности организма. Благоприятная сила воздействия фактора называется оптимумом. Чем сильнее отклонение от оптимума, тем сильнее угнетающее действие данного фактора на организм, что называется пессимумом. Верхний и нижний пределы пессимума кончаются критическими точками. Предел выносливости организма между критическими точками называется экологической валентностью, или толерантностью (лат.tolerantia-терпение) организма. Широкую экол. валентность обозначают приставкой «эври» (гр.eyros-широкий), а узкую – «стено» (гр.stenos-узкий).

2. Закон лимитирующих факторов Шелфорда. Когда отклонение от оптимума достигает критические точки, организм дальше не может существовать (обоснован американским зоологом Эрнстом Шелфорд).

3. Закон Коммонера состоит из 4-х подзаконов: 1) все связано со всем; 2) все должно куда-то деваться; 3) природа «знает» лучше; 4) ничто не дается даром.

Нужно знать, что  организмы могут существовать лишь в условиях занятия собственной  экологической ниши.

Организмы не конкурируют  между собой лишь благодаря занятию  экологической ниши (обосновал американский эколог Джосеф Гринелл в 1917 г.).

3.4. Закономерности воздействия экологических

факторов  на организмы

 

Несмотря на большое разнообразие экологических факторов в характере их воздействия на организмы и в ответных реакциях организмов можно выявить следующие общие закономерности:

1. Неоднозначность  воздействия фактора на разные  функции организма. Влияние одного и того же фактора на разные функции организма бывает разным. Напр., у холоднокровных животных повышение темпер. усиливает обменных процессов, но тормозит двигательную активность.

2. Изменчивость  ответных реакций организма на  действие фактора у отдельных  особей вида. В зависимости от пола, возраста и физиологического состояния организма отдельных особей вида степень их выносливости на действие одного и того же фактора бывает разной.

3. К  каждому фактору виды приспосабливаются  независимым путем. Степень выносливости вида к воздействию разных факторов бывает разной, т.е. экологическая валентность вида по отношению к разным факторам может иметь специфичный характер. Напр., эвритермные виды могут быть стеногалинными, стенобатными, или наоборот. Некоторые виды могут иметь широкое приспособление к разным факторам среды, т.е. могут иметь широкую экологическую валентность одновременно к нескольким факторам среды.

4. Не  совпадение экологических спектров  отдельных видов. Каждый вид специфичен по своим экологическим возможностям, что не совпадает даже у близких видов.

5.  Взаимодействие факторов среды. Пределы выносливости организмов по отношению к какому-либо фактору среды могут смещаться в зависимости от сочетания взаимодействующих факторов.

6.  Правило ограничивающих факторов. Удаление фактора среды от оптимума затрудняет возможность существования вида в данных условиях. Если хотя бы один из экологических факторов достигнет критической точки, то несмотря на оптимальное сочетание остальных условий, особи здесь жить не смогут. В данном случае этот фактор выступает в качестве лимитирующий. Лимитирующие факторы определяют географический ареал вида. Лимитирующие факторы могут быть биотическими,  абиотическими или антропическими (примеры: 1) влияние температуры на расширение ареала распространения; 2) наличие на данной территории более сильных конкурентов; 3) влияние на воробьев снесение человеком древостоя вокруг зерновых культур). 

 

                                  

1. Объясните, что такое среда и что такое условия существования?
2. Классифицируйте экологических факторов по их свойствам
3. Классифицируйте экологических факторов по характеру их воздействия на организмы
4. Объясните закон оптимума, пессимума и критические точки
5. Что такое экологическая валентность?
6. Что такое экологическая ниша?

 

Основная литература

Гарин В.М. и др. Экология для технических вузов. Ростов-на-Дону: Феникс, 2003 – 384 с.

Николайкин Н.И. и др.  Экология. М.: Дрофа, 2005 – 622 с.

Розанов С.И. Общая экология. Санкт-Петербург-Москва-Краснодар: Лань, 2005 – 288 с.

Чернова Н.М., Былова А.М.  Экология. М.: Просвещение, 1988 – 271 с.

 

Дополнительная литература

Андреева Т.А.  Экология в вопросах и ответах. М.: Проспект, 2007 – 179 с.

Банников А.Г. и др. Основы экологии и охрана окружающей среды. М.: Колос, 1999 – 303 с.

Валуконис Г.Ю., Мурадов Ш.О.  Основы экологии. Т. 1. Общая экология. Кн.1. Тошкент: Меҳнат, 2001 – 326 с.

Зайцев В.А. и др.  Промышленная экология. М.: Химия, 1988

Лосев А.В, Провадкин Г.Г. Социальная экология. М.: Владос, 1998 – 310 с.

Маврищев В.В. Общая экология //Курс лекций//. Минск: Новое знание, 2005- 298 с.

Маслова Т.Н., Федорова Е.В. Основы экологических знаний. М.: Изд-во Московского энергетического института, 2001- 60 с.

Мурадов Ш.О. ва бошқ. Экология //Умумий экология//.Қарши, 2005 –120 c.

Никитин Д.П., Новиков  Ю.В. Окружающая среда и человек. М.: Высшая школа, 1980 – 423 с.

Новиков Ю.В. Экология, окружающая среда и человек. М.: Гранд. 2005 – 728 с.

Радкевич  Е.А.  Экология. Минск, 1983 – 282 с.

Салимов Х.В. Экология //Русско-узбекский толковый словарь//. Ташкент: Изд-во O‘zbekiston milliy ensiklopediyasi, 2009 – 461 с.

Тўхтаев А., Ҳамидов А.  Экология асослари ва табиатни муҳофаза қилиш. Тошкент: Ўқитувчи, 1994 – 158 c.

Хван  Т.А. Промышленная экология. Ростов-на-Дону: Феникс, 2003 – 310 с.

Щукин И.  Экология (шпаргалки для студентов вузов). Ростов-на-Дону: Феникс, 2005 – 219 с.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 –  тема 

 

  Экология биологических макросистем

 

 

План  темы:

 

4.1. Понятие о биологических макросистемах

 

4.2. Цепь  питания и трофический уровень        

        организмов в ней

 

4.3. Биотические  взаимоотношения организмов

 

4.4. Проблемы  сохранения биоразнообразия 

 

 

4.1. Понятие  о биологических макросистемах

Под биологических  макросистем понимают сообщества организмов. В данном случае  – это популяции и биоценозы.

4.1.1. Популяция – это совокупность взаимосвязанных особей одного вида, занимающих одну общую территорию. Термин введен в науку в 1903 году датским биологом Л. Иогансоном.

Популяция имеет половую, возрастную, пространственную и этологическую структуры.

Половая структура – это численное соотношение особей разного пола в популяции.

Возрастная  структура – это соотношение в популяции особей разных возрастных групп. Формирование возрастной структуры происходит в результате совместного действия процессов размножения и смертности.

Пространственная  структура – это характер распределения особей в пределах ареала. Бывает 3 типа распределения: равномерное, неравномерное (групповое, мозаичное) и случайное.

Этологическая структура – (гр. еthos – поведение) – отражает разнообразные формы совместного существования особей в популяциях: одиночный образ жизни, семейный образ жизни, стайный, стадный, колониальный образ жизни и т.п.

4.1.2. Биоценоз – это совокупность взаимосвязанных особей разных видов, обитающих на одной определенной территории.

 Различают видовую, пространственную и экологическую структуры биоценоза:

Видовая структура – это число видов в биоценозе и соотношение их численности или массы.

Пространственная  структура – это распределение организмов разных видов в пространстве (по вертикали и по горизонтали). По вертикали – ярусность,  по горизонтали – мозаичность.

Экологическая структура – это соотношение организмов разных экологических групп в биоценозе. В любом биоценозе могут существовать организмы с разными экологическими потребностями. К примеру, в одном биоценозе могут быть насекомые, занимавшие разную экологическую нишу: в почве – геобий, на земле – герпетобий, населяющие мхи – бриобий, на травах – филлобий и т.п.

 

4.2. Цепь  питания и трофический уровень  организмов в ней

Для продолжения  жизни на Земле главную роль играет Солнечная энергия. На 1 см² площади Земной поверхности в год достигает 55 ккал энергии. 01-03 % этой энергии достаточно для процесса фотосинтеза.

Фотосинтез – это мощный фактор, благодаря которому зеленые растения мира в год синтезируют до 190 млрд.т. органическое вещество, 10 % из него служит пищей для гетеротрофных организмов.

Все зеленые  растения, которые с помощью Солнечной энергии из минеральных веществ образуют органическое вещество, называются продуцентами, т.е. автотрофными организмами. Все животные, которые питаются готовой органической пищею, называются консументами, т.е. гетеротрофными организмами.

 

Разлагатели –  это сапротрофные бактерии и грибы, которые в экологии называются деструкторами, или редуцентами (лат. reducent - восстановитель).

Таким образом, питаясь друг с другом, живые организмы  образуют цепь питания (трофическую цепь).

 

Цепь питания  состоит из 3-4, редко 5 звеньев. Каждое звено цепи называется трофическим  уровнем: 1) продуценты; 2) консументы первого порядка (растительноядные животные); 3) консументы второго порядка (первичные хищники, питающиеся растительноядными животными); 4) консументы третьего порядка (вторичные хищники, питающиеся плотоядными животными); 5) редуценты (сапротрофные бактерии и грибы), осуществляющие минерализацию органического вещества.

 При передаче энергии с одного трофического уровня на другой, большая часть энергии рассеивается в виде тепла и только 10 % от первоначального количества передаётся по пищевой цепи.

Трофическую структуру  биоценоза отображают в виде экологических  пирамид, разработанных в 1927 году английским зоологом Ч. Элтоном.

        

Различают 3 типа экологических пирамид:

1. Пирамида чисел – отражает уменьшение численности организмов от продуцентов к консументам.

2. Пирамида биомасс – показывает изменение биомасс на каждом следующем трофическом уровне: для наземных экосистем пирамида биомасс сужается к верху, для экосистем океана – наоборот, что связанно с быстрым потреблением фитопланктона консументами.

3. Пирамида энергии – отражает уменьшение количества энергии, содержащейся в продукции, создаваемой на каждом следующем трофическом уровне.

 

4.3. Биотические  взаимоотношения организмов

 

   Каждый  вид организма в биоценозах  занимает свою экологическую  нишу и находится во взаимосвязи  между собой. Различают 4 типа межвидовых связей:

1. Трофические взаимосвязи (гр. trophe – пища) проявляются в питании одного вида другим видом.
2. Топические проявляется в изменении физических, химических и др.параметров среды обитания одного вида другим видом.
3. Форические взаимосвязи (лат. foris - снаружи) проявляются в распространении одних видов посредством других видов (например, растений – животными (зоохория от гр. zoon - животные, choreo - распространяюсь).
4. Фабрические проявляются в использовании для гнездостроения одним видом производные или тело организма других видов.

  Все организмы  биоценоза свою жизнедеятельность  проводят в условиях межвидовых  взаимоотношений. Различают следующие  виды взаимоотношений:

1. Взаимоотношения «хищник-жертва», «паразит-хозяин» – это типичные межвидовые трофические связи (+, -)
2. Комменсализм (лат. com. вместе, mensa - трапеза) – при этом одна сторона обеспечивает другую сторону пищей или другими условиями жизни, не получая от этого ни выгоду и ни вреда (0,+).
3. Мутуализм (лат. mutuus - взаимный) – взаимовыгодное отношение для обеих сторон. Это типичные симбиотические взаимоотношения организмов (+, +).
4. Нейтрализм – это такое взаимоотношение, от которого ни одна сторона не получает ни выгоду и ни вреда (0, 0)
5. Аменсализм (греч. а… отрицание, mensa пища) – при этом совместное существование организмов отрицательно для одной стороны, ни положительно и ни отрицательно для другой. Такое взаимоотношение бывает обычно у растений)  (-, 0)  
6. Конкуренция (лат. concurro - сталкиваюсь) – одна из форм борьбы за существование. Такое взаимоотношение отрицательно для обоих сторон (-, -)

 

0. Проблемы сохранения биоразнообразия