Основні розділи екології як науки

Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство освіти і науки України

Дніпропетровський національний університет ім. Олеся Гончара

Центр заочної та дистанційної освіти

КОНТРОЛЬНА РОБОТА

З дисципліни «Екологія»

«Основні розділи екології як науки»

Виконала:

студентка гр. УУ-14-1з

Зеленіна О.В.

Перевірив:

Горбань В.А.

Дніпропетровськ

2014

Зміст

Вступ

1. Аутекологія

2. Демекологія

3. Синекологія

4. Біогеоценологія

5. Біосфералогія

Висновки

Список використаної літератури

Вступ

Екологія - у науковому розумінні розділ біології, що вивчає взаємовідношення живих істот та їх сукупностей між собою і з навколишнім середовищем , структурно-функціональні властивості екологічних систем, їхню історію формування, еволюцію, корисні для людини функції та можливості їх розумного використання.

Крім того, існує екологія людини, тварин, рослин та екологія мікроорганізмів. З 70-х років ХХ століття складається соціальна екологія, що вивчає особливості взаємодії суспільства та оточуючого середовища та його охорони.

Дуже широким є спектр підрозділів екології, в котрі входять спеціалізовані екологічні науки в залежності від об'єкта та предмета дослідження, а також їх визначення.

Екологія - частина біології, що вивчає відносини організмів (особин, популяцій, біоценозів тощо) між собою та навколишнім середовищем, називається біоекологією.

До складу біоекології включається екологія особин (аутоекологія), популяцій (популяційна екологія, демекологія) та спільнот (синекологія), біогеоценологія та біосферологія.

1. Аутекологія

Аутоекологія, аутекологія(від др.-грец. б?фьт -- «сам») (екологія видів) -- розділ екології, що вивчає взаємовідносини окремих видів організмів з довкіллям. Також аутекологія -- розділ екології, що вивчає вплив чинників довкілля(екологічних факторів) на окремі організми, популяції і види (рослин, тварин, грибів, бактерій). Завдання Аутекології -- виявлення фізіологічних, морфологічних і інших пристосувань (адаптацій) видів до різних екологічних умов: режиму зволоження, високим і низьким температурам, засоленню ґрунту (для рослин). Останніми роками у аутекології з'явилося нове завдання -- вивчення механізмів реагування організмів на різні варіанти хімічного і фізичного забруднення (включаючи радіоактивне забруднення) середовища. Цей термін нині вважається застарілим, а предмет розділу відносять до демекології. Це пов'язано з тим, що рівнем організації живого, на якому можливе вивчення взаємодії з відсталим середовищем, вважають популяцію організмів певного виду.

Екологічні фактори - це різні фактори середовища, зовнішні по відношенню до організму, які впливають на нього. Будь-який організм у середовищі свого проживання піддається впливу найрізноманітніших факторів: кліматичних, ґрунтових та біотичних (вплив живих організмів).

Однією з найбільш поширених класифікацій екологічних факторів - поділ на біотичні (біогенні) і абіотичні (абіогенним). До перших належать такі, що характеризують живі організми в оточенні даного організму. До других відносять неживі компоненти його оточення. Обидві групи факторів за своїм походженням можуть бути як природними, так і антропогенними.

До основних законів аутоекології належать такі:

І. Закон біологічної стійкості (нелінійної реакції особини на екочинник).

II. Закон лімітуючого чинника (Ю. Лібіха).

III. Закон рівнозначності чинників середовища.

IV. Закон сукупної дії чинників середовища.

V. Закон оптимальності.

І. Сутність закону біологічної стійкості можна проілюструвати у вигляді графіка. Якщо на ньому по вертикалі відкладати фізіологічну активність особини (швидкість росту, розмноження тощо), а по горизонталі значення довільного з важливих чинників (температуру, вологість чи інші), то легко виявити зону оптимуму інтервал сприятливих (оптимальних) значень цього чинника.

Поза зоною нормальної життєдіяльності лежить зона песимуму, де активність більшою або меншою мірою пригнічується (припиняється розмноження, гальмується ріст тощо). Часто зону пригнічення називають зоною екстремальних умов. Рухомі істоти намагаються покинути такі некомфортні умови і знайти сприятливіші. Втім, людина для тренування чи випробування себе може свідомо робити протилежне і підніматися на захмарні вершини або пірнати на сотню метрів. За зоною песимуму розміщується зона смерті. Тривале перебування у цій зоні закінчується загибеллю особини.

Для деяких чинників крива стійкості може бути лише частиною лінії, зображеної на рисунку. Прикладом є вологість повітря, яка може змінюватися від 100 % до нуля. Для багатьох рослин і тварин максимальна вологість є оптимальною, а сухе повітря чи ґрунт -- смертельними. Отож для них крива стійкості буде правою частиною кривої.

Вивчення реакцій особин на всі чинники впливу та вміле використання цієї інформації є важливим завданням аутоекології та інших наук (фізіології рослин, тварин тощо). Не менше значення має закон біостійкості й для людини. Вивчено вплив на людину багатьох чинників довкілля (високих і низьких температур, браку води тощо).

На один з висновків радимо звернути найпильнішу увагу: реакція нашого тіла не пропорційна зміні того чи іншого чинника впливу. Як свідчить крива на рисунку, спочатку зміна чинника компенсується захисними можливостями особини. Проте рано чи пізно збільшення відхилення чинника від оптимуму викликає непропорційно швидке ослаблення опору організму (нелінійна реакція). Порівняно малі зміни впливу створюють надто великі відхилення від оптимуму. Потрібно уникати умов, які можуть перевищити компенсаційні можливості організму людини.

II. Закон лімітуючого чинника (або закон мінімуму) сформульований у середині XIX ст. німецьким фізіологом і хіміком Ю. Лібіхом, який вивчав вирощування рослин на штучних субстратах. Він встановив, що результуючу витривалість особини визначає найслабша ланка її потреб, тобто той чинник, значення якого потрапляє у зону пригнічення або й смерті. Практичне застосування закон Лібіха має насамперед в агрономії. Фактична врожайність визначається кількістю в ґрунті того елемента, потреби рослин в якому задовольняються найменшою мірою (де тонко, там і рветься!).

Закон мінімуму добре виконується лише в незмінних умовах перебування особини. Насправді завжди спостерігаються більші чи менші зміни у часі різноманітних чинників середовища, тому слід враховувати можливість їх взаємного впливу (тобто рахуватися з існуванням четвертого закону і висновками з нього).

Правильне і своєчасне визначення лімітуючого чинника надзвичайно важливе для складання точного екологічного прогнозу, для своєчасного уникнення проблем.

III. Закон рівнозначності чинників середовища стверджує, що всі життєво необхідні екочинники однаково важливі, не можна обминати чи ігнорувати жодного з них.

На жаль, у своїй практичній діяльності людина часто не враховує вимог цього закону. Прикладом може бути застосування у рільництві дедалі потужніших і важчих машин. їх кількаразове щорічне “прасування” поля ущільнювало ґрунт, порушувало умови руху води, а отже, живлення рослин. Тепер для усунення цього шкідливого явища машини обладнують великою кількістю широких коліс, щоб зменшити їх тиск на ґрунт до прийнятного значення.

IV. Закон сукупної (спільної) дії чинників середовища є певним розширенням і уточненням закону мінімуму (Ю. Лібіха). Згідно з цим законом, фізіологічна активність особини (наприклад, результуючий врожай на полі) залежить не лише від одного (навіть і лімітуючого чинника), а від повної сукупності всіх екологічних чинників одночасно. Це означає, що відбувається своєрідна комбінація впливів, що істотно ускладнює роботу науковців, змушує їх виконувати щораз точніші досліди й широко залучати математичні методи та комп'ютери.

Дослідження свідчать, що ефективність впливу кожного окремого екочинника (його “вага” або коефіцієнт дії) неоднакова і її можна визначити дослідним способом. Особливо ретельно і точно досліджено вплив чинників на врожайність, бо крім основних чинників (температура, освітлення, опади, вміст у ґрунті азоту, фосфору і калію) враховувалися додаткові (наприклад, наявність мікроелементів живлення, кількості шкідливих сполук тощо).

Виявилася помилковою думка про те, що чим більше елементів живлення в ґрунті, тим вищий врожай. Одночасність і спільність дії екочинників, змінність потреб рослини на різних стадіях її розвитку зумовлюють існування певної найефективнішої кількості життєво необхідних речовин у ґрунті. Застосування цього закону аутоекології має величезне практичне значення.

Сучасна аутоекологія має ще надто мало даних з царини проявів цього закону стосовно людини. Наприклад, визначено гранично допустимі концентрації для сотень окремих шкідливих речовин (хоч у побуті людина стикається з тисячами потенційних отрут, а на виробництві з десятками тисяч). А от для одночасної дії двох отрут небезпечні концентрації відомі для кількох десятків випадків, що неприпустимо мало.

Сучасна ж людина досить часто зазнає впливу двох і більше негативних чинників, комбінація яких може призвести до несподіваних наслідків. Повідомлялося, наприклад, як на дискотеках у Західній Європі кілька осіб загинуло від... зневоднення організму. З чималими труднощами вчені виявили, що споживання деяких наркотиків у 23 рази знижує опірність частини органів тіла людини до втрати води. Оскільки ці речовини одночасно порушують нормальну роботу датчиків, які мають сигналізувати про брак води у наших клітинах, то стають зрозумілими втрата свідомості і смерть здорових юнаків і дівчат після кількох годин енергійних танців.

V. Закон оптимальності стосується ефективності діяльності як окремих особин, так і їх сукупностей (популяції), а також ще складніших біосистем. Цей закон стверджує, що будь-яка система (від бактерії чи рослини аж до величезного лану) з максимальною ефективністю діє (функціонує) у певних просторових та часових межах, за певних її розмірів та інших характеристик. Іншими словами, параметри системи (чи організму) завжди суворо відповідають її функціям.

Це важливий і суворий, але складний для практичного застосування закон екології. Спроби проігнорувати його дорого обходяться людині. Прикладом є багато невдач створити величезні плантації, поля чи лісові насадження лише з однієї культури. Такі системи-гіганти вкрай нестійкі. То воднораз буря “викошує” величезні площі штучного лісу, то шкідники встигають з'їсти майже все, що висаджено на полі, до того, як людина помітить небезпеку.

2. Демекологія

Демекологія, або популяційна екологія, вивчає умови формування, структуру і динаміку розвитку популяцій окремих видів, а точніше, внутрівидових угруповань, які й називають популяціями. її завдання - дослідження морфологічних особливостей популяцій, їх вікового складу, чисельності та густоти, народжуваності і смертності, поширення і характеру розселення організмів, вивчення внутрішньовидових і міжвидових стосунків у популяції. Цей розділ екології має велике теоретичне і практичне значення, особливо для використання її для охорони видів, регулювання їх чисельності та динаміки (рибальство, мисливство тощо).

Сучасні уявлення про біологічну популяцію формувалися впродовж століть. Уже в працях шведського природознавця К. Ліннея (1707-1778) бачимо роздуми про рівновагу в природі, основою якої є народжуваність і смертність організмів. Ідею ролі перенаселення, яке може стати причиною катастрофічної смертності організмів, висунув Буффон (1749 p.), a згодом її розвинув Брюкнер (1767 p.). Еволюційна концепція Ч.Дарвіна (1858 р.) ґрунтується на ідеї популяції і явищ, що в ній відбуваються.

Розвиток популяційної екології сьогодні пов'язаний із новими теоріями флуктуацій, генетичними і біогеоценотичними особливостями розвитку популяцій, вивченням їх енергетичного потенціалу.

Термін популяція як екологічне поняття став широко відомим лише в повоєнний період. Цей повсюдно вживаний термін має, на що звертає увагу польський еколог П.Троян, формальний, конкретний і теоретичний характер.

Формальна дефініція переступає межі екології. Для демографів популяцією є "певна чисельність мешканців якогось краю", для біолога - "заселення території якимось видом", або ж "організми, які спільно заселяють конкретний простір", або ж "група особин, об'єднана певними часово-просторовими межами". Для статистика - це кожна "група особин, яка є об'єктом вимірів". Усі ці визначення не вичерпують суті питання, оскільки важко визначити межі розповсюдження популяції. Наприклад, ліс є одночасно місцем поширення популяцій дерев, чагарників, трав'янистих і нижчих рослин, хребетних і безхребетних.

У дослідницькій практиці переважає так зване конкретне визначення популяції. В цьому випадку дослідник сам визначає межі вивчення популяції (популяція щура в умовах багатоповерхової забудови, популяція гриба "борошниста роса" в умовах міських вуличних посадок тощо).

Певні особливості має теоретична дефініція популяції. Вона стосується структури популяції, зв'язків її з іншими популяціями в біоценозі чи місця популяції в біогеоценозі з його кругообігом речовин і енергії. Цей дефініційний рівень стосується понять демоцену як клітини організації природи, що стоїть на вищому щаблі, ніж особина.

Отже, популяція - це сукупність особин одного виду, які відтворюють себе протягом великої кількості поколінь і тривалий час займають певну територію, функціонуючи і розвиваючись в одному або в ряді біоценозів. Популяція - елементарна еволюційна одиниця, екологічною ознакою якої є щільність, розподіл особин за віком і статтю, характер розміщення в межах екосистеми чи угруповання, тип росту та ін. В біоценозах популяція може мати становище ценопопуляції (сукупність особин одного виду в межах угруповання), поліценотичної популяції (популяції тварин, які переходять з одного біоценозу в інший), інвазійної популяції (популяція, яка нападає на популяції інших організмів: сарана, грибні захворювання).

3. Синекологія

Життя на Землі можливе тільки в певних системах. Вивчення закономірностей розвитку, становлення та функціонування таких систем вивчає третя складова частина екології - синекологія, або біоценологія. Синекологія як окрема частина екології була виділена на Міжнародному ботанічному конгресі у 1910 році. Термін запропонував швейцарський ботанік К. Шрьотер (1902).

Біосфера в цілому не є однорідною. В її межах добре виражені географічні та ландшафтно-географічні зони. Якщо навіть взяти будь-яку з них, наприклад, лісову зону, що займає невелику частину нашої країни, то стане зрозумілим, що і цей простір, у свою чергу, з екологічної точки зору далеко не однорідний. У межах кожної зони можна зустріти більш-менш великі однорідні ділянки території, подібні щодо клімату, рельєфу, ґрунтів, рослинного та тваринного світу. Такі однотипні за своїм характером ділянки місцевості мають в екології назву біотопів.

До біотопу зазвичай належить та чи інша кількість видових популяцій, які знаходять тут достатньо сприятливі умови для свого постійного або сезонного існування. Видові популяції, що мешкають в одному і тому самому біотопі, співіснують одна з одною і утворюють складний біотичний комплекс. Таким чином, до однієї території належить складний комплекс видових популяцій та екологічного середовища, які не просто механічно співіснують, а певним чином узгоджено функціонують, утворюючи біоценоз.

Біоценоз - це біологічна система, що становить сукупність популяцій різних видів рослин, тварин та мікроорганізмів, які населяють певний біотоп.

4. Біогеоценологія

Біогеоценологія (від др.-греч. вЯпт - Життя, г? - Земля, кпйньт - Загальний і від др.-греч. льгпт - Вчення) - наукова дисципліна, що досліджує будову і функціонування біогеоценозів, галузь знання на стику біології ( екології) і географії. Біогеоценологія зародилася в надрах геоботаніки, але згодом розвивалася на стику біологічної та географічної наук, відображаючи комплексний рівень вивчення живої природи.

Засновником біогеоценелогії - Володимир Миколайович Сукачев. Він визначив основні положення биогеоценологии. Розвитком цієї науки займалися також такі російські вчені, як основоположник наукового грунтознавства В. В. Докучаєв, класик лісівництва Г. Ф. Морозов і В. І. Вернадський, развившийконцепцію біосфери.

Біогеоценологія виникла як особливий напрямок у біології під час вивчення зв'язків лісової рослинності з умовами місцеперебування. Процеси в лісах протікають протягом тривалого часу. Вони пов'язані з віком насаджень, кліматичними умовами і господарською діяльністю людини.

Дослідження тривають в лісових біоценозах 20-30 років і більше. У таких дослідженнях беруть участь ботаніки, зоологи, лісівники,ґрунтознавці і кліматологи, які реалізують спільну програму системної методології.

На відміну від В. Н. Сукачова, професор Н. В. Диліс - образно визначив біогеоценоз як екосистему, але тільки в рамках фітоценозу.

Біогеоценологія вирішує такі питання:

· Дослідження структури, властивостей і функцій складових біогеоценози компонентів;

· Вивчення потоків речовини і енергії в них;

· Вивчення перетворення одними компонентами станів, властивостей і роботи інших;

· Встановлення реакцій компонентів і біогеоценозу в цілому на стихійні впливи та господарську діяльність людини;

· Вивчення стійкості біогеоценозів та її регуляторних механізмів;

· Дослідження взаємозв'язків і взаємодій як між сусідніми, так і між більш віддаленими біогеоценозами, що забезпечують єдність біогеосфери і її великих частин.

Пізнання природних зв'язків та взаємодій між живими і відсталими компонентами біогеоценозів і їх причинно-наслідковими відносинами дозволяють достовірно прогнозувати наслідки стихійного і антропогенного впливу на хід склалися процесів і структуру біогеоценозів.

Наслідки стихійного і антропогенного вплив на хід природних процесів можна достовірно спрогнозувати, знаючи природні зв'язки і взаємодії між компонентами біогеоценозів і їх причинно-наслідкові відносини. Існує також можливість вплинути на хід природних процесів і використовувати господарські ресурси більш раціонально.

5. Біосферологія

екологічний демекологія біоценоз біосферологія

Біосферологія (вчення про біосферу) -- наука, що вивчає виникнення, еволюцію, структуру та механізми функціонування біосфери .

В основу біосферології лягли біосферні постулати українського вченого В. І. Вернадського. При розробці принципів біосферології В. І. Вернадський намагався узгодити концепцію еволюції біосфери з теорією еволюції Ч.Дарвіна. Біосферологія визначає, що жива речовина планети -- це цілісна, організована система, що еволюціонує як ціле. Біосферологія значно ускладнила завдання еволюційного природознавства. Еволюцію видів, еволюцію живої речовини і еволюцію біосфери В. І. Вернадський розглядав як взаємопов'язані процеси. При цьому він виходив з принципу вічності, безначальності основних планетних явищ у межах геологічного часу. Вперше термін "біосфера" - "сфера життя" - був використаний австрійським вченим-геологом Едуардом Зюссом (найвизначніша праця "Лице Землі" про розвиток земної кори) ще в минулому столітті (1875). Однак він не дав визначення цього поняття. Сучасне його тлумачення, яке прийняте в усьому світі, належить українському вченому В.І.Вернадському - першому президенту Української Академії наук (1919).

Біосфера в сучасному розумінні - це глобальна відкрита система зі своїм "входом" (потік сонячної енергії, який надходить з космосу) і "виходом" (утворені в процесі життєдіяльності організмів речовини, які із-за різних причин "випали" із біологічного кругообігу, так званий вихід "в геологію" - кам'яне вугілля, нафта, осадові породи тощо). З позицій кібернетики ця велетенська система, котра, як і її складові - біогеоценози, описується як "чорний ящик". Процеси, що відбуваються всередині нього, закодовані природою. Можна із впевненістю сказати, що система в її основних рисах є саморегульованою, самоорганізованою. Екологи пояснюють самоорганізацію системи інформацією, яка пронизує екосистему. Вона міститься в живих організмах, в їх генетичному коді і здатності адаптуватися до змін умов середовища. Отже, саморегулювання екосистеми забезпечується живими організмами. Такий підхід дає підстави вважати біосферу централізованою кібернетичною системою, оскільки в ній один елемент (підсистема) - живі організми - відіграє домінуючу, центральну роль у функціонуванні системи в цілому. Характерна особливість біосфери як "плівки життя" - це її гетерогенність, мозаїчність, причому кожна окрема однорідна ділянка ("біогеоценоз", "екосистема") здатна до саморегуляції і повного самовідновлення біоти. Екосистеми перебувають у постійній взаємодії одна з одною, створюючи разом гігантський кругообіг речовин в межах біосфери.

Висновки

Можна зробити висновки, що розподіл екологічного знання здійснюється за принципом вивчення взаємин екосистем різного рівня - починаючи з організмового - з довкіллям. Відповідно виділяють такі розділи екології:

- аутекологія (екологія особин) - наука про взаємини окремого організму (особини) з довколишнім середовищем;

- демекологія (екологія популяцій чи видів) - наука про взаємини популяцій чи видів із довкіллям з врахуванням внутрішньопопуляційних та внутрішньовидових процесів;

- синекологія - наука про взаємини спільнот живих організмів (ценозів. екосистем тощо) з довкіллям та їх структурно-функціональну організацію;

- біогеоценологія - наука про взаємозв'язані та взаємодіючі комплекси живої і косної природи -- біогеоценози та їх планетарну сукупність -- біогеосферу.

- біосферологія (вчення про біосферу) - вчення про глобальну екосистему Землі, область системної взаємодії живої та неживої природи.

Список використаної літератури

1. Новиков Ю.В. Экология, окружающаясреда и человек. М.. «ФАИР-ПРЕСС». - 2003.

2. Білявський Г.О. Основи екології: Підручник/ Г.О. Білявський, Р.С. Фурдуй, І.Ю. Костіков. - К.: Либідь, 2004. - 408 с.

3. Сафранов Т.А. Екологічні основи природокористування: Навчальний посібник для студентів вищих навчальних закладів. -Львів: “Новий Світ-2000”. - 2003. - 248 с.

4. Некос В.Е.. Основи загальної екології та неоекології: навчальний посібник. Програмні та проблемні лекції для студентів спеціальності 7.0708 Екологія Частина I, - Харків. - 1998.

5. Воронков Н. А.. Екологія загальна, соціальна, прикладна: Підручник для студентів вищих навчальних закладів. Посібник для вчителів. - М.: Лгар. - 1999. - 424 с.

Размещено на Allbest.ru