Основы экологии

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

1. Предмет и содержание экологии. Структура экологии

2. Динамика популяций

3. Среда. Понятие об экологических факторах, их классификация

4. Гомеостаз популяций, его механизмы

5. Закон оптимума, его практическое значение

6. Пространственная структура популяций. Адаптивное значение территориальных отношений

7. Неоднозначность действия фактора на разные функции организма. Изменчивость, вариабельность и разнообразие ответных реакций на действие среды у отдельных особей вида

8. Видовая структура биоценоза. Виды доминанты и эдификаторы. Краевой эффект

9. Экологический спектр вида, правила экологической индивидуальности

10. Понятие о жизненной форме растений и животных. Примеры классификаций жизненных форм

11. Взаимодействие факторов. Закон ограничивающего фактора

12. Поток энергии в экосистемах. Пирамиды Ч. Эльтона

13. Принципы экологической классификации организмов. Примеры экологических классификаций

14. Симбиоз, формы проявления в природе, роль в жизни организмов

15. Действие различных участков спектра солнечного излучения на живые организмы. Роль света в жизни растений и животных

16. Пространственная и экологическая структура биоценоза

17. Экологические группы организмов в связи со световым режимом местообитания. Их адаптивные особенности

18. Понятие о биологической продуктивности. Виды биологической продукции. Мировое распределение первичной продукции

19. Значение тепла в жизни живых организмов. Пути адаптаций организмов к колебаниям температуры окружающей среды

20. Цепи питания, пищевые сети, трофические уровни

21.Специфика теплообмена у животных. Пойкилотермия, гомойотермия, гетеротермия

22. Понятие биоценоза. Биотоп. Связь организмов в биоценозах

23. Роль влажности в жизни наземных организмов. Пути поступлений и расхода влаги у растений. Адаптации пойкилогидрических и гомойогидрических растений

24. Биологические ритмы живых организмов, их адаптивный характер

25. Способы регуляции водного баланса у наземных животных в связи с водным режимом местообитания. Экологические группы

26. Геохимическая работа живого вещества. Космическая роль биосферы

27. Адаптации нектонных, планктонных и бентосных форм животных

28. Отношения паразит-хозяин. Значение отношений хищник-жертва, паразит-хозяин в регуляции численности и эволюционной судьбе вида

29. Адаптация. Основные пути адаптаций живых организмов к среде

30. Почва, как среда обитания. Особенности температурного и водного режимов

31. Биотические взаимоотношения организмов в биоценозе. Их значение

32. Специфика теплового режима у растений. Адаптации растений к условиям крайнего дефицита и избытка тепла

33. Понятие о популяции в экологии. Основные экологические характеристики популяции

34. Экологические группы почвенных животных, их адаптивные особенности

35. Этологическая структура популяций. Эффект группы



1. Предмет и содержание экологии. Структура экологии

Предмет экологии- биологические макросистемы (популяции, биоценозы, биогеоценозы) и их динамика во времени и пространстве.

Содержанием является: исследование взаимоотношений организмов друг с другом и со средой обитания на популяционно-биоценотическом уровне и изучение жизни биологических макросистем более высокого ранга: биогеоценозов (экосистем) и биосферы, их продуктивности и энергетики.

Структурно подразделяется на: Аутэкология изучает пределы существования особи (организма), которые он выбирает из всего диапазона физических и химических факторов, в том числе и во внешней среде.

Демэкология изучает естественные группировки особей одного вида т.е. популяции .Важнейшей задачей демэкологии является выявление условий, при которых формируются и развиваются популяции.

Эйдэкология изучает вид с выявлением условий его формирования и развития. Синэкология или экология сообществ ,изучает совокупность разных видов растений, животных и микроорганизмов, образующих биоценозы.

2. Динамика популяций

Изменение в численности, структуре и распределении популяций как реакция на условия окружающей среды называется динамикой популяции.

Наиболее важные популяционные характеристики, на основании анализа которых можно судить об устойчивости и перспективном развитии популяции: рождаемость, смертность

Рождаемость определяется как число особей, рожденных в популяции за некоторый промежуток времени (час, день, месяц, год) при фактических или специфических условиях среды. Пр. прорастание семян подорожника или овса, появление детенышей из яиц у курицы или черепахи, рождение потомства у слона, кита либо человека.

Экологи выделяют максимальную рождаемость в условиях отсутствия лимитирующих(ограничивающих) экологических факторов (добиться этого весьма сложно, даже невозможно). Под максимальной рождаемостью понимается теоретически возможный максимум скорости образования новых особей в идеальных условиях. Следует подчеркнуть, что максимальная рождаемость -- понятие теоретическое. Ни один вид в природе не может бесконтрольно и безгранично размножаться, иначе не избежать экологической катастрофы.

Смертность -- это число особей, погибших в популяции за единицу времени. Подобно рождаемости, смертность можно выразить числом особей, или в виде удельной смертности для всей популяции (или ее части). При определении смертности популяции учитываются все погибшие особи независимо от причины смерти (умерли ли они от старости или погибли в когтях хищника, отравились ядохимикатами или замерзли и т.д.).

3. Среда. Понятие об экологических факторах, их классификация

Совокупность природных условий и явлений, окружающих живые организмы, с которыми эти организмы находятся в постоянном взаимодействии, называется средой обитания. Именно среда изменяет организмы тем, что способствует их совершенствованию путем естественного отбора. Организмы не просто приспосабливаются к среде, но эволюционируют.

Средообразующая роль живых организмов велика. Растения выделяют кислород и тем самым поддерживают его баланс в атмосфере планеты. Высокие растения затеняют почву, способствуют перераспределению влаги, вместе с травами создают особый микроклимат.

Отчетливо различают четыре качественно отличные среды обитания для живых организмов:

1) водная;

2) наземно-воздушная;

3) почвенная;

4) сами живые организмы, заселенные паразитами, полупаразитами и симбионтами.

Первые три разновидности среды обитания составляют абиотическую среду, четвертая -- биотическую.

комплекс окружающих условий, влияющих на жизнедеятельность организмов, носит название экологические факторы среды. Абиотические факторы включают компоненты и явления неживой природы, прямо или косвенно воздействующие на живые организмы. (климатические; факторы водной среды, почвенные, рельефные и тд) Биотические факторы -- совокупность взаимоотношений живых организмов, а также их взаимовлияний на среду обитания. фитогенные (влияние растений друг на друга и на окружающую среду); зоогенные (влияние животных друг на друга и на окружающую среду). Антропогенные факторы отражают интенсивное влияние человека (непосредственно) или человеческой деятельности (опосредованно) на окружающую среду и живые организмы.

4. Гомеостаз популяций, его механизмы

Гомеостаз - это способность популяции или экосистемы поддерживать устойчивое динамическое равновесие в изменяющихся условиях среды. В основе гомеостаза лежит принцип обратной связи. Поддержание гомеостаза происходит за счет саморегуляции. Гомеостатические механизмы функционируют в определенных пределах, обозначенных внешними или внутренними лимитирующими факторами.

Механизмы популяционного гомеостаза включают поддержание определенной пространственной структуры (благодаря особенностям социальных отношений и характеру использования территории), поддержание генетической структуры (через богатство генома популяции и геномов каждой особи) и регуляцию плотности населения (без которой невозможно оптимальное использование территории).

Существует два механизма гомеостаза, отрицательная обратная связь (меняет реакцию системы на противоположную )и положительная обратная связь(приводит к дестабилизирующему эффекту)

- Отрицательная обратная связь, выражающаяся в реакции, при которой система отвечает так, чтобы изменить направление изменения на противоположное. Например, когда концентрация углекислого газа в организме человека увеличивается, лёгким приходит сигнал к увеличению их активности и выдыханию большего количество углекислого газа. Позволяет вернуться к гомеостатическому состоянию

- Положительная обратная связь, которая выражается в усилении изменения переменной. Она оказывает дестабилизирующий эффект. Например, Свёртывание крови и события при рождении можно привести в качестве других примеров положительной обратной связи.

Устойчивым системам необходимы комбинации из обоих типов обратной связи. Используется для перехода к совершенно новому (и, вполне может быть, менее желанному) состоянию гомеостаза, -- такая ситуация называется «метастабильность».

5. Закон оптимума, его практическое значение

Каждый фактор имеет определенные пределы положительного влияния на организмы. Результат действия переменного фактора зависит прежде всего от силы его проявления. Как недостаточное, так и избыточное действие фактора отрицательно сказывается на жизнедеятельности особей. Благоприятная сила воздействия называется зоной оптимума экологического фактора или просто оптимумом для организмов данного вида. Чем сильнее отклонения от оптимума, тем больше выражено угнетающее действие данного фактора на организмы (зона пессимума). Максимально и минимально переносимые значения фактора - это критические точки, за пределами которых существование уже невозможно, наступает смерть. Пределы выносливости между критическими точками называют экологической валентностью живых существ по отношению к конкретному фактору среды.

Закон оптимума имеет большое практическое значение: не существует всецело положительных или отрицательных факторов - всё зависит от меры их проявления. Все формы влияния среды на организмы имеют сугубо количественные выражения. Чтобы управлять жизнедеятельностью вида, следует, прежде всего, не допускать выхода разных экологических факторов за их критические значения и стараться выдерживать зону оптимума.

6. Пространственная структура популяций. Адаптивное значение территориальных отношений

Пространственная структура популяции отражает характер размещение особей в пространстве. Выделяют три основных типа распределения особей в пространстве:Единообразное(равномерное) (особи размещены в пространстве равномерно, на одинаковых расстояниях друг от друга). аггрегационное, или мозаичное ("пятнистое", особи размещаются в обособленных скоплениях); случайное, или диффузное (особи распределены в пространстве случайным образом).

Пространственная структура имеет важное экологическое значение: позволяет популяции эффективно использовать ресурсы среды и снизить внутривидовую конкуренцию. Она обеспечивает взаимодействие особей внутри популяции

Адаптивная роль территориальных отношений.

По типу использования пространства все подвижные животные делятся на 2 основные группы: оседлых и кочевых.

При оседлом существовании животных в течении всей или большей части жизни используется ограниченный участок среды. Такие животные отличаются инстинктами привязанности к своему участку, а в случае вынужденного переселения - стремлением вернуться на хорошо знакомую территорию. (скворцы).

Плюсы оседлого/ж: на хорошо знакомой территории животное свободно ориентируется, тратит меньше t на поиски корма, кратчайшим путем спасается в известные ему укрытия. НО! оседлый о/ж таит в себе угрозу быстрого истощения ресурсов.

Кочевой о/ж: Преимущества: животные не зависят от запасов корма на конкретной территории. В пасущихся стадах копытных м/у отдельными животными поддерживается определенное среднее расстояние, при котором они не мешают друг другу обладая свободой передвижения. Т.о при кочевом о/ж животные совершают закономерные циклические перемещения по обширной территории с повторным использованием одних и тех же участков ч/з определенные сроки.

7. Неоднозначность действия фактора на разные функции организма. Изменчивость, вариабельность и разнообразие ответных реакций на действие среды у отдельных особей вида

Каждый фактор неодинаково влияет на разные функции организма. Оптимум для одних процессов может являться пессимумом для других. Так, температура воздуха от +40 до +45 °C у холоднокровных животных сильно увеличивает скорость обменных процессов в организме, но тормозит двигательную активность, и животные впадают в тепловое оцепенение.

Изменчивость, вариабельность и разнообразие ответных реакций на действие среды у отдельных особей вида.

Степень выносливости, критические точки, оптимальные и пессимальные зоны отдельных индивидуумов не совпадают. Эта изменчивость определяется как наследственными качествами особей, так и половыми, возрастными и физиологическими различиями. Следовательно, экологическая валентность вида всегда шире экологической валентности каждой отдельной особи.

8. Видовая структура биоценоза. Виды доминанты и эдификаторы. Краевой эффект

Под видовой структурой биоценоза понимают разнообразие составляющих его видов и соотношение их численности или массы. Видовое разнообразие биоценоза зависит от разнородности среды обитания и возрастает на границах биотопов.

Виды, преобладающие по численности, являются доминантами сообщества. Доминанты господствуют в сообществе и составляют его "видовое ядро". Среди доминантов выделяют виды-эдификаторы ("строители"), оказывающие наибольшее влияние на существование сообщества (например, в сосновом лесу вид-эдификатор - сосна).Чем бедней видовой состав, тем больше видов доминантов. Эдификаторам принадлежат главные средообразующие функции фитоценоза. Они определяют микросреду (микроклимат) всего сообщества и их удаление грозит полным разрушением биоценоза. Это виды, создающие условия для жизни других видов, ими во многом определяются особенности биоценоза. Эдификаторы всегда доминанты, но доминанты не всегда эдификаторы.

Почти везде есть своеобразная переходная полоса различной ширины и длины, потому что жесткие, резкие границы в природе -- редкое исключение. Они характерны главным образом для сообществ, подверженных интенсивному антропогенному воздействию.

Проследить данный феномен можно, исследуя опушку леса, за которой начинается луговое сообщество. Четкой границы между этими биоценозами фактически нет.

В начале 30-х гг. XX в. американский натуралист А. Леопольд - «эффекта опушки». Под опушкой в данном случае понималась не только окраина леса, но и любая граница между двумя биоценозами. По обе стороны от этой условной черты увеличивается относительное видовое разнообразие растений и животных, улучшаются кормовые и защитные условия для дичи, ослабляется фактор беспокойства, а главное -- эта зона обладает повышенной продуктивностью. Такая переходная полоса (или зона) между смежными физиономически различимыми сообществами называется экотоном.

Тенденция к увеличению разнообразия и плотности живых организмов на границах биоценозов и называется краевым (опушечным, граничным) эффектом. Наиболее отчетливо краевой эффект проявляется в зонах, отделяющих лес от луга (зона кустарников), лес от болота и т.д

9. Экологический спектр вида, правила экологической индивидуальности

Экологические валентности вида к разным экологическим факторам могут существенно отличаться. Набор экологических валентностей по отношению к разным факторам среды составляет экологический спектр вида. Способность живых организмов переносить количественные колебания действия экологического фактора в той или иной степени называется экологической валентностью (толерантностью, устойчивостью, пластичностью).

Правило экологической индивидуальности (Л.Г. Раменский): каждый вид специфичен по экологическим возможностям адаптации, двух идентичных видов не существует.

Разнообразие индивидуальных реакций на факторы среды. Степень выносливости критические точки, оптимальная и пессимальные зоны отдельных индивидуумов не совпадают. Эта изменчивость определяется как наследственными качествами особей, так и половыми, возрастными и физиологическими различиями. ( температура для бабочки мельничной огневки: гусеница -7 градусов, взрослые формы -22, яйца -27) Экологическая валентность вида всегда шире экологической валентности каждой отдельной особи.

Относительная независимость приспособления организмов к разным факторам. Степень выносливости к какому- нибудь фактору не означает соответствующей экологической валентности вида по отношению к остальным факторам. ( виды, переносящие широкие изменения температуры, совсем не обязательно должны также быть приспособленными к широким колебаниям влажности или солевого режима).

10. Понятие о жизненной форме растений и животных. Примеры классификаций жизненных форм

Жизненная форма организма -- внешний облик, отражающий его приспособленность к определенным условиям среды. Общий вид организма, определяющий ту или иную жизненную форму, является результатом адаптации в процессе эволюции к определенным аспектам окружающей среды. (Й. Варминг)

Классификация жизненных форм растений Раункиера. В ее основу как раз и положена степень защищенности от неблагоприятных условий наиболее уязвимых частей растения. А именно, речь идет о положении почки возобновления. фанерофиты: почка возобновления находится высоко над землей (деревья, кустарники,); хамефиты: почки возобновления находятся невысоко над поверхностью почвы (на 20-30 см) и, как правило, зимой защищены снежным покровом (кустарнички, полукустарники, полукустарнички); гемикриптофиты: почка возобновления находится на уровне почвы(иногда чуть выше) и защищена чешуями, опавшими листьями и снежным покровом; криптофиты: почки возобновления закладываются на корневищах, клубнях, луковицах и находятся на некоторой глубине в почве (геофиты) или под водой (гидрофиты); терофиты: неблагоприятное время года переносят в виде семян (это все однолетние и двулетние растения).

Классификации Ивана Григорьевича Серебрякова. Он выделял типы, отделы, классы, подклассы, группы, подгруппы и секции жизненных форм. В основе системы Серебрякова лежит онтогенез, то есть индивидуальное развитие, побега в конкретных условиях существования. Так, в классификации Серебрякова выделяются типы Кустарники, Кустарнички, Деревья, Монокарпические травы (монокарпики цветут и плодоносят один раз в жизни), Поликарпические травы и так далее. Например, в типе Поликарпических трав выделяются стержнекорневые поликарпики, дерновые многолетники и так далее.

Какой-то единой классификации жизненных форм животных нет. Однако, как объективная необходимость, жизненные формы возникают и у животных: роющие млекопитающие (крот, слепыш); прыгуны (тушканчики, кенгуру); лазящие животные ( белка, бурундук, соболь) и так далее.

Итак, жизненные формы отражают сходные пути приспособления к среде обитания. По характеру питания:

1) автотрофы (хемосинтетики и фотосинтетики)

2) гетеротрофы (сапрофиты и голозои (сапрофаги, фитофаги, зоофаги, некрофаги)) по широте экологической валентности:

1) эврибионты - широкая

2) стенобионты- узкая по способу добывания пищи:1) фильтраторы2) пасущиеся формы

3) собиратели

4) охотники на движущуюся добычу

11. Взаимодействие факторов. Закон ограничивающего фактора

Правило взаимодействия факторов. Сущность его заключается в том, что одни факторы могут усиливать или смягчать силу действия других факторов. Например, избыток тепла может в какой-то мере смягчаться пониженной влажностью воздуха, недостаток света для фотосинтеза растений -- компенсироваться повышенным содержанием углекислого газа в воздухе и т. п. Из этого, однако, не следует, что факторы могут взаимозаменяться. Они не взаимозаменяемы.

3. Закон ограничивающего (лимитирующего) фактора гласит, что наиболее значим для организма тот фактор, который более всего отклоняется от оптимального его значения. Закон был установлен в 1905 г. английским ученым Блеккером.

Именно от этого, минимально (или максимально) представленного в данный конкретный момент экологического фактора зависит выживание организма. В другие отрезки времени ограничивающим могут быть другие факторы. Так, фактором, ограничивающим распространение оленей, является глубина снежного покрова. Ограничивающие факторы среды определяют географический ареал вида

12. Поток энергии в экосистемах. Пирамиды Ч. Эльтона

Односторонний приток энергии как универсальное явление природы происходит в результате действия законов термодинамики. Первый закон гласит, что энергия может превращаться из одной формы (например, света) в другую (например, потенциальную энергию пищи), но не может быть создана или уничтожена. Второй закон утверждает, что не может быть ни одного процесса, связанного с превращением энергии, без потерь некоторой ее части. Определенное количество энергии в таких превращениях рассеивается в недоступную тепловую энергию, а следовательно, теряется.

Таким образом, живые организмы являются преобразователями энергии. И каждый раз, когда происходит превращение энергии, часть ее теряется в виде тепла. В конечном итоге вся энергия, поступающая в биотический круговорот экосистемы, рассеивается в виде тепла. Живые организмы фактически не используют тепло как источник энергии для совершения работы - они используют свет и химическую энергию.

Экологическая пирамида - графические изображения соотношения между продуцентами и консументами всех уровней (травоядных, хищников, видов, питающихся другими хищниками) в экосистеме. Эффект пирамид в виде графических моделей разработан в 1927 году Ч. Элтоном.

Выражается:

Ш в единицах массы (пирамида биомасс),

Ш в числе особей (пирамида чисел Элтона)

Ш в заключенной в особях энергии (пирамида энергий

Правило экологической пирамиды

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

13. Принципы экологической классификации организмов. Примеры экологических классификаций

Современная систематика растений и животных построена на основе единственного главного критерия - степени родства организмов. При этом внешние особенности видов, относимых к одной группе, часто могут сильно различаться.

Экологические классификации отражают сходство, возникающее у представителей самых разных групп, если они используют сходные пути адаптации. В основу экологических классификаций могут быть положены самые разнообразные критерии: способы питания, передвижения, отношение к температуре, влажности, солености среды, давлению и т. п.

Разделение организмов на группы по характеру питания. Автотрофы - это организмы, использующие в качестве источника для построения своего тела неорганические соединения. Гетеротрофы - все живые существа, нуждающиеся в пище органического происхождения. В свою очередь, автотрофы делятся на фототрофов и хемотрофов. Первые для синтеза органических молекул используют энергию солнечного света, вторые - энергию химических связей. Гетеротрофов делят на сапрофитов, использующих растворы простых органических соединений, и голозоев. Голозои обладают сложным комплексом пищеварительных ферментов и могут употреблять в пищу сложные органические соединения, разлагая их на более простые составные компоненты. Голозои делятся на сапрофагов (питаются мертвыми растительными остатками), фитофагов (потребителей живых растений), зоофагов (нуждающихся в живой пище) и некрофагов (трупоядных животных).

Иначе можно построить классификацию по способу добывания пищи. Среди животных выявляются, например, такие группы, как филътраторы (мелкие рачки, беззубка, кит и др.), пасущиеся формы (копытные, жуки-листоеды), собиратели (дятлы, кроты, землеройки, куриные), охотники на движущуюся добычу (волки, львы, мухи-ктыри и т. п.) и целый ряд других групп. Так, несмотря на большое несходство в организации, одинаковый способ овладения добычей приводит к ряду аналогий в их охотничьих повадках и общих чертах строения: сильному развитию мускулатуры, способности развивать кратковременно большую скорость и т. п.

Экологические классификации помогают выявлять возможные в природе пути приспособления организмов к среде.

14. Симбиоз, формы проявления в природе, роль в жизни организмов

Одна из широко распространенных форм симбиоза - взаимоотношения, при которых один вид получает пользу от сожительства, а другому это безразлично. В открытом океане крупных морских животных - акул, дельфинов, черепах - часто сопровождают не большие рыбы - лоцманы. Лоцманы кормятся остатками пищи животных, которых они сопровождают, а также их экскрементами и паразитами. Близость к крупным хищникам защищает лоцманов от нападения. Такие отношения между видами называют нахлебничеством. Нахлебничество может принимать разные формы, например, гиены подбирают остатки недоеденной львами добычи.

Уникальное содружество трудолюбивых пчел и цветов - один из примеров симбиоза, служащий для продолжения жизни, как растений, так и самих насекомых. Благодаря этому содружеству многие растения могут размножаться. Но после опыления в цветках не остается пищи для их трудолюбивых друзей.

Например, муравьи очень дружат с акацией. Насекомые выбирают себе квартирки в полых шипах дерева, при этом они уничтожают вредные для акации вьющиеся растения, которые попадаются им на пути, когда они занимаются благоустройством своей территории. За качественное обслуживание акация балует своих маленьких постояльцев сладким соком.

15. Действие различных участков спектра солнечного излучения на живые организмы. Роль света в жизни растений и животных

Среди ультрафиолетовых лучей до поверхности Земли доходят только длинноволновые (290-380 нм), а коротковолновые, губительные для всего живого, практически полностью поглощаются на высоте около 20-25 км озоновым экраном - тонким слоем атмосферы. Длинноволновые ультрафиолетовые лучи, обладающие большой энергией фотонов, имеют высокую химическую активность. Большие дозы их вредны для организмов, а небольшие необходимы многим видам. В диапазоне 250-300 нм УФЛ оказывают мощное бактерицидное действие и у животных вызывают образование из стеролов антирахитичного витамина D; при длине волны 200-400 нм вызывают у человека загар, который является защитной реакцией кожи. Инфракрасные лучи с длиной волны более 750 нм оказывают тепловое действие.

Видимый свет для фототрофных и гетеротрофных организмов имеет разное экологическое значение.

Зеленым растениям свет нужен для образования хлорофилла, формирования гранальной структуры хлоропластов; он регулирует работу устьичного аппарата, влияет на газообмен и транспирацию, активизирует ряд ферментов, стимулирует биосинтез белков и нуклеиновых кислот. Свет влияет на деление и растяжение клеток, ростовые процессы и на развитие растений, определяет сроки цветения и плодоношения, оказывает формообразующее воздействие. Но самое большое значение имеет свет в осуществлении процесса фотосинтеза.

Фотоавтотрофы способны ассимилировать СО2(диоксид углерода) , используя лучистую энергию Солнца и преобразуя ее в энергию химических связей в органических соединениях. Пурпурные и зеленые бактерии, имеющие бактериохлорофиллы, способны поглощать свет в длинноволновой части (максимумы в области 800-1100 нм). Это позволяет им существовать даже при наличии только невидимых инфракрасных лучей. Водоросли и высшие зеленые растения поглощают свет в диапазоне, близком к видимому человеческим глазом.

На суше для высших фотоавтотрофных растений условия освещения практически везде благоприятны, и они растут повсюду, где позволяют климатические и почвенные условия, приспосабливаясь к световому режиму данного местообитания

16. Пространственная и экологическая структура биоценоза

Под биоценозом понимают совокупность живых организмов, населяющих определенную территорию и характеризующихся определенными отношениями между собой и адаптациями к среде обитания. (гидробиологом К.Мёбиусом в 1877 г.)

Участок абиотической среды, которую занимает биоценоз, называют биотопом.

Биоценозы характеризуются определенной структурой. Выделяют видовую, пространственную и экологическую структуру биоценоза. Под видовой структурой биоценоза понимают разнообразие составляющих его видов и соотношение их численности или массы. Видовое разнообразие биоценоза зависит от разнородности среды обитания и возрастает на границах биотопов. Пространственная структура биоценоза характеризует распределение видов в биотопе. Вертикальное распределение определяется прежде всего сложением его растительной части - фитоценоза, в первую очередь ярусностью. Животные также преимущественно приурочены к определенному ярусу растительности. Например среди птиц есть виды, гнездящиеся только на земле (тетеревиные, овсянки), другие - в кустарниковом ярусе (снегири, славки, певчие дрозды) или в кронах деревьев (зяблики, щеглы, крупные хищники).Расчлененность биоценоза в горизонтальном направлении называется мозаичностью и определяется абиотическими и биотическими факторами.

Под экологической структурой биоценоза понимают определенное соотношение экологических групп организмов. Например, соотношение экологических групп организмов по отношению к влажности - гигрофилов (гигрофитов), мезофилов (мезофитов) и ксерофилов (ксерофитов).

Биоценозы со сходной экологической структурой могут иметь разный видовой состав, поскольку одни и те же экологические ниши в разных биоценозах могут быть заняты разными видами, сходными по экологии. Такие виды, выполняющие одни и те же функции в сходных типах биоценозов, называются викарирующими. Например, одну и ту же экологическую нишу занимают антилопы в саваннах Африки, дикие лошади и куланы в степях Азии.

17. Экологические группы организмов в связи со световым режимом местообитания. Их адаптивные особенности

По требованию к условиям освещения принято делить растения на следующие экологические группы:

Гелиофиты . Световые растения. Обитатели открытых мест обитания: лугов, степей, верхних ярусов лесов, ранневесенние растения, многие культурные растения.

Характеризуются следующими признаками: мелкие размеры листьев; встречается сезонный диморфизм: весной листья мелкие, летом - крупнее; листья располагаются под большим углом, иногда почти вертикально; листовая пластинка блестящая или густо опушенная;

Сциофиты. Не выносят сильного света. Места обитания: нижние затемненные ярусы; обитатели глубоких слоев водоемов. Прежде всего, это растения, растущие под пологом леса (кислица, костынь, сныть).

Характеризуются следующими признаками: листья крупные, нежные; листья темно-зеленого цвета; листья подвижные; характерна так называемая листовая мозаика (то есть особое расположение листьев, при котором листья максимально не заслоняют друг друга).

Теневыносливые . Занимают промежуточное положение. Часто хорошо развиваются в условиях нормального освещения, но могут при этом переносить и затемнение. По своим признакам занимают промежуточное положение.



18. Понятие о биологической продуктивности. Виды биологической продукции. Мировое распределение первичной продукции

Биологическая продуктивность, способность природных сообществ или отдельных их компонентов поддерживать определённую скорость воспроизводства входящих в их состав живых организмов. Измеряется обычно количеством биомассы (г, кг, т органического вещества) или эквивалентной ей энергии, произведённой за единицу времени (ч, мес., год) на единицу площади (м, га, км).

Определяют первичную и вторичную биопродукцию. Первичная - биомасса, производимая всеми растениями (фитомасса), вторичная - биомасса, производимая всеми животными. Продукты деятельности микроорганизмов обычно относят к первичной биопродукции.

Мировое распределение первичной биологической продукции крайне неравномерно. Самый большой абсолютный прирост растительной массы достигает в среднем 25 г/м2 в день в очень благоприятных условиях, например в эстуариях рек и в лиманах аридных районов, при высокой обеспеченности растений водой, светом и минеральным питанием. На больших площадях продуктивность автотрофов не превышает 0,1 г/м2. Таковы жаркие пустыни, где жизнь лимитируется недостатком воды, полярные пустыни, где не хватает тепла, и обширные внутренние пространства океанов с крайним дефицитом питательных веществ для водорослей. Общая годовая продукция сухого органического вещества на Земле составляет 150-200 млрд т. Более трети его образуется в океанах, около двух третей - на суше. Почти вся чистая первичная продукция Земли служит для поддержания жизни всех гетеротрофных организмов. Энергия, недоиспользованная консументами, запасается в их телах, органических осадках водоемов и гумусе почв.



19. Значение тепла в жизни живых организмов. Пути адаптаций организмов к колебаниям температуры окружающей среды

Тепловой режим - важнейшее условие существования живых организмов, так как все физиологические процессы в них возможно при определенных условиях.

Генеральная закономерность воздействия температуры на живые организмы выражается действием ее на скорость обменных процессов. Повышение температуры ведет к возрастанию скорости реакции. В живом организме химические процессы всегда идут с участием сложных ферментных систем, активность которых зависит от температуры. В результате ферментативного катализа возрастает скорость биохимических реакций и количественно меняется ее зависимость от внешней температуры.

Как к экологическому фактору, по отношению к температуре все организмы подразделяются на: холодолюбивые (криофилы)- способны жить в условиях сравнительно низких температур и невыносят высоких. И теплолюбивые.

С наступлением зимы растения и некоторые животные впадают в состояние зимнего покоя. Интенсивность обмена веществ резко снижается, в тканях запасается много жиров и углеводов. Количество воды в клетках уменьшается, накапливаются сахара и глицерин, препятствующие замерзанию. В жаркое время года включаются физиологические механизмы, защищающие от перегрева. У растений усиливается испарение воды через устьица, что приводит к снижению температуры листьев. У животных в этих условиях также усиливается испарение воды через дыхательную систему и кожные покровы. Кроме того, некоторые животные избегают перегрева путем приспособительного поведения: выбирают местообитания с наиболее благоприятным микроклиматом, в жаркое время дня скрываются в норах или под камнями, проявляют активность в определенное время суток.



20. Цепи питания, пищевые сети, трофические уровни

Перенос энергии и вещества от источника - растений через ряд организмов, происходящий путем поедания одних организмов другими, называется пищевой или трофической цепью, цепью питания. Под пищевой цепью также понимают взаимоотношения между организмами, через которые в экосистеме происходит трансформация вещества и энергии; ряд видов или их групп, каждое предыдущее звено в котором служит пищей для следующего. экология популяция адаптация организм

Пищевая сеть -- совокупность пищевых взаимоотношений между видами в экосистеме. Поскольку в состав пищи каждого вида входит не один, а несколько видов, каждый из которых может служить пищей нескольким другим видам. Упрощенно пищевую сеть можно представить себе как систему переплетающихся пищевых цепей.

Трофический уровень определяют и как совокупность организмов, объединенных одним типом питания, занимающих определенное положение в общей цепи питания.

Первый трофический уровень -продуценты(растения), второй -консументы 1 порядка(растительноядные животные) ,третий -консументы 2 порядка (хищники, питающиеся растительноядными животными), четвертый -консументы 3 порядка (вторичные хищники).

21.Специфика теплообмена у животных. Пойкилотермия, гомойотермия, гетеротермия

В организме животных тепло образуется постоянно. Больше всего образуется тепла в скелетных мышцах. Основные ферментативные реакции, которые участвуют в обмене веществ, могут происходить при определенных температурных пределах (0-50 градусов) -температурном гомеостазе. Пределы колебания температуры тела у животных достаточно узкие. Для некоторых животных снижение температуры тела ниже 15 градусов и повышение свыше 44 градусов губительно для организма. Наиболее чувствительны к изменению температуры нервные клетки.

Пойкилотермные организмы - представители большинства видов живых организмов не обладают способностью активной терморегуляции своего тела. Их активность зависит прежде всего от тепла, поступающего извне, а температура тела -- от величины температуры окружающей среды.

Гомойотермные организмы - теплокровные животные (птицы, млекопитающие, в том числе человек), которые способны сохранять постоянную температуру тела независимо от внешних условий.

Гетеротермные организмы -- организмы, впадающие в неблагоприятный период года в спячку или временное оцепенение. В активном состоянии они поддерживают высокую температуру тела, а в случае низкой активности организма -- пониженную, что сопровождается замедлением процессов обмена веществ и, как следствие, низкой теплоотдачей.

22. Понятие биоценоза. Биотоп. Связь организмов в биоценозах

Биоценоз -- совокупность популяций всех видов живых организмов, населяющих определенную территорию, отличающуюся от других соседних территорий по химическому составу почв, вод, а также по ряду физических показателей.

Биотоп - однородный по условиям жизни для определенных видов растений или животных, или же для формирования определенного биоценоза участок территории.

1. Трофические связи - пищевые связи, при которых один вид питается другим.

2. Топические связи - взаимоотношения, связанные с местообитанием.

3. Форические связи - взаимоотношения, связанные с участием одного вида в распространении другого.

4. Фабрические связи - взаимоотношения, при которых один вид использует для своих сооружений другие организмы или их остатки.

Согласно другой классификации, между организмами в биоценозах возможны шесть основных типов экологических взаимоотношений:

1) мутуализм - взаимовыгодные отношения между видами (+; +).

2) комменсализм - одностороннее использование одним видом другого без вреда для последнего (+; 0). Эти взаимоотношения заключаются в том, что деятельность одного вида доставляет пищу или убежище другому.

3) нейтрализм - независимое существование видов, при котором виды не приносят друг другу ни вреда, ни пользы (0; 0);

4) аменсализм - взаимодействие видов, при котором один не получает ни вреда, ни пользы, а для другого это взаимоотношение отрицательно(-; 0);

5) конкуренция - форма экологических взаимоотношений, отрицательно сказывающаяся на обоих взаимодействующих видах (-; -).

6) хищничество и паразитизм - одностороннее использование одним видом (хищник, паразит) другого (хозяин), при котором первый уничтожает или эксплуатирует другого (+; -).

23. Роль влажности в жизни наземных организмов. Пути поступлений и расхода влаги у растений. Адаптации пойкилогидрических и гомойогидрических растений

Вода является необходимым условием существования всех живых организмов на Земле. Значение воды в процессах жизнедеятельности определяется тем, что она является основной средой в клетке, где осуществляются процессы метаболизма, служит важнейшим исходным, промежуточным или конечным продуктом биохимических реакций. Особая роль воды для наземных организмов (особенно растений) заключается в необходимости постоянного пополнения ее из-за потерь при испарении.

Растения, погруженные в воду, поглощают ее всей поверхностью тела. Вода легко проходит через тонкие клеточные оболочки. Корни наземных растений всасывают воду из почвы корневыми волосками. Это основной путь поступления воды в растения. У некоторых есть воздушные корни. Их особая поверхностная ткань может поглощать влагу из воздуха. В небольшом количестве воду поглощают листья во время дождя. На том основана внекорневая подкормка растений. В пустынях листья их имеют большие емкости, размером и формой напоминающие чайные чашки

Поступившая в растения вода в процессе жизнедеятельности непрерывно расходуется, причем больше всего -- на испарение. Вода расходуется на процесс фотосинтеза, на рост растений.

Пойкилогидрические -- растения, у которых количество воды в тканях непостоянно и зависит от условий влажности среды. (Например, многие мхи, водоросли, папоротники)

Гомойогидрические -- растения, которые способны поддерживать относительное постоянство воды в тканях и мало зависящие от влажности окружающей среды

24. Биологические ритмы живых организмов, их адаптивный характер

Биологический ритм - периодически повторяющиеся изменения характера и интенсивности биологических процессов, свойственных живым организмам. Это один из механизмов, который позволяет организму приспособиться к меняющимся условиям жизни. Подобная адаптация происходит на протяжении всей жизни человека, так как постоянно происходит изменение внешней среды. С биологическими адаптивными ритмами связано явление «биологических часов» - способности организмов реагировать на ход времени.

Подразделяются на экзогенные, возникающие в организмах в ответ на космические, геофизические и иные колебания, происходящие в окружающей среде. И эндогенные, генерируемые самим организмом. Физиологические биоритмы меняют свои параметры(частоту,силу) в зависимости от состояния организма(возраста, болезней и тд) Экологические биоритмы зависят от цеклических изменений среды и относитьльно стабильны.

Суточные ритмы. Вследствие вращения Земли вокруг своей оси, дважды в сутки меняется освещенность, что приводит к колебанию температуры, влажности и других абиотических факторов, влияя на активность организмов.

Приточно-отливные ритмы обусловлены движением Луны вокруг Земли.

Сезонные ритмы связаны с вращением Земли вокруг Солнца, что приводит летние циклы изменений климатических условий.

Фотопериодизм. Одним из ведущих факторов, влияющих на биологические ритмы организмов, является фотопериод - продолжительность длины светового дня.

25. Способы регуляции водного баланса у наземных животных в связи с водным режимом местообитания. Экологические группы

Их можно разделить на поведенческие, морфологические и физиологические.

К числу поведенческих приспособлений относятся поиски водопоев, выбор мест обитания, рытье нор и т. п.

Морфологический - через форму тела, покровы;

Физиологический - посредством высвобождения воды из жиров, белков и углеводов (метаболическая вода), через испа­рение и органы выделения;

Экологимческая грумппа -- совокупность видов, характеризующаяся сходными потребностями в величине какого-либо экологического фактора и возникшими в результате его воздействия в процессе эволюции сходными анатомо-морфологическими и иными признаками, закрепившимися в генотипе.

Экологические группы выделяются по отношению организмов к одному фактору среды (влага, температура, свет, химические свойства среды обитания и т.п.), однако границы между ними условны, и имеет место плавный переход от одной экогруппы к другой, что обусловлено экологической индивидуальностью каждого вида.

26. Геохимическая работа живого вещества. Космическая роль биосферы

Более 99 % энергии, поступающей на поверхность Земли, составляет излучение Солнца. Эта энергия растрачивается в громадном большинстве физических и химических процессов в гидросфере, атмосфере и литосфере. На Земле существует один-единственный процесс, при котором энергия солнечного излучения не только тратится и перераспределяется, но и связывается, запасается на очень длительное время. Этот процесс - создание органического вещества в ходе фотосинтеза. Основная планетарная функция живого вещества на Земле заключается, таким образом, в связывании и запасании солнечной энергии, которая затем идет на поддержание множества других геохимических процессов в биосфере. В биосфере в результате жизнедеятельности микроорганизмов в больших масштабах осуществляются такие химические процессы, как окисление и восстановление элементов с переменной валентностью. За счет жизнедеятельности огромного числа гетеротрофов, в основном грибов, животных и микроорганизмов, происходит гигантская, в масштабах всей Земли, работа по разложению органических остатков. Живые организмы создали и поддерживают газовый состав современной атмосферы. Живое вещество перераспределяет атомы в биосфере.

Космическая энергия вызывает давление жизни, которое достигается размножением. Размножение организмов уменьшается по мере увеличения их количества. Размеры популяции возрастают до тех пор, пока среда может выдержать их дальнейшее увеличение, после чего достигается равновесие. Численность колеблется вблизи равновесного уровня. Растекание жизни есть проявление ее геохимической энергии. Живое вещество, подобно газу, растекается по земной поверхности в соответствии с правилом инерции. Мелкие организмы размножаются гораздо быстрее, чем крупные. Скорость передачи жизни зависит от плотности живого вещества.

27. Адаптации нектонных, планктонных и бентосных форм животных

Нектомн -- совокупность водных, активно плавающих организмов, преимущественно хищных, обитающих в толще воды пелагической области водоёмов и способных противостоять силе течения и самостоятельно перемещаться на значительные расстояния. Одной из характерных особенностей нектеров является их способность поддерживать себя во взвешенном состоянии в толще воды. Эта способность обеспечивается прежде всего гидростатически, за счет приближения средней плотности животного к плотности воды, пресной или морской, в которой оно обитает.

Планктон -- разнородные, в основном мелкие организмы, свободно дрейфующие в толще воды и неспособные -- в отличие от нектона -- сопротивляться течению. У многих есть разные выросты, которые тормозятся о воду и замедляют оседание в воде. У многих внутри есть пузырьки жира или воздуха, повышающие плавучесть. И как правило жители планктона мелкие, опять же для того, чтобы они не оседали на дно.

Бемнтос -- совокупность организмов, обитающих на грунте и в грунте дна водоёмов. Почти все гидробионты, входящие в бентос, приспособлены временно выходить в толщу воды, и переходить в нектонное состояние. Для удержания на грунте бентосные организмы увеличили свой удельный вес за счет тяжелого скелета и развили различные органы прикрепления к грунту. Некоторые моллюски приспособились всверливаться в известковые породы. Те бентосные организмы, которые живут на очень рыхлых грунтах, (например, иглокожие) приобрели большие выросты, не дающие им утонуть.

28. Отношения паразит-хозяин. Значение отношений хищник-жертва, паразит-хозяин в регуляции численности и эволюционной судьбе вида

Паразитизм-ассоциация генетически разнородных организмов, основанная на пищевых связях и взаимообмене, при которой один (паразит) использует другого (хозяина) в качестве среды обитания и источника питания, причем оба партнера находятся в антагонистических отношениях различной степени остроты. Паразит вызывает в организме хозяина иммунобиологические реакции.

Виды паразитизма.

Животные организмы, ведущие паразитический образ жизни, принято делить на временных(организмы которые совершают весь цикл развития от яйца до взрослой стадии вне организма хозяина (последнего они используют только для питания) и стационарных(используют хозяина на продолжительное время (или в течение всей его жизни) не только для питания, но и для обитания).

Отношения типа хищник-жертва, паразит-хозяин - это прямые пищевые связи, которые для одного из партнеров имеют отрицательные, а для другого - положительные последствия. Связь хищник- жертва в свою очередь, подразделяются на несколько категорий: 1) истинное хищничество, или хищничество в узком смысле слова; 2) паразитизм; 3) собирательство и 4) пастьба.

Хищниками обычно называют животных, питающихся другими животными, которых они ловят и умерщвляют.

Если размеры жертв намного меньше размеров питающихся ими животных, численность объектов питания высока и сами они легкодоступны - в этом случае деятельность плотоядного вида превращается в поиск и простой сбор добычи и называется собирательство, например, для ряда насекомоядных птиц - куликов-зуйков, ржанок, зябликов, коньков и др.

Паразитизм такая форма связей между видами, при которой организм-потребитель использует живого хозяина не только как источник пищи, но и как место постоянного или временного обитания. По существу, типичный паразитический характер имеют связи насекомых-вредителей с растениями. Паразиты обычно намного мельче своего хозяина.

Во взаимоотношениях хищник-жертва, паразит-хозяин наиболее ярко проявляется эволюционная и экологическая роль пищевых связей организмов. Хищничество, связанное с активным поиском и энергичными способами овладения сопротивляющейся и убегающей добычей, ведет к выработке разнообразных экологических адаптаций как у жертв, так и у их потребителей. При активном способе защиты от врагов естественный отбор способствует развитию у жертв органов чувств, быстроты реакции, скорости бега, инстинктов обманного поведения, что сопровождается совершенствованием нервной системы и ведет к прогрессивной эволюции группы.

При пассивном способе защиты развиваются покровительственная окраска, твердые панцири, шипы, иглы, инстинкты затаивания, использования недоступных хищникам убежищ и т. п. Некоторые из этих способов защиты характерны не только для малоподвижных или сидячих видов, но и для активно спасающихся от врагов животных.

29. Адаптация. Основные пути адаптаций живых организмов к среде

В процессе эволюции у организмов выработались различные приспособления к среде обитания - адаптации. Способность к адаптации -- одно из основных свойств живой материи, обеспечивающее возможность ее существования. Адаптации развиваются под действием трех основных факторов: наследственность, изменчивость и естественный (а также искусственный) отбор.

...