Геологическая съёмка, поиски и разведка МПИ

Хищничество - взаимоотношения, при которых один из участников умерщвляет другого и использует его в качестве пищи. Частным случаем хищничества является каннибализм (крысы, бурые медведи).

Аменсализм - взаимоотношения, при которых один организм воздействует на другой и подавляет его жизнедеятельность, а сам не испытывает никаких отрицательных влияний со стороны подавляемого. Например, ель и растения нижнего яруса. Частный случай аменсализма - аллелопатия - влияние одного организма на другой, при котором во внешнюю среду выделяются продукты жизнедеятельности одного организма, отравляя ее и делая непригодной для жизни другого. Например, гриб-пеницилл продуцирует вещества, подавляющие жизнедеятельность бактерий.

Нейтрализм - сожительство двух видов на одной территории, не имеющее для них ни положительных, ни отрицательных последствий. Например, белки и лоси не оказывают друг на друга значительный воздействий.

Антропогенные факторы - это воздействие человека как биологического организма (потребление пищи, дыхание), а также его хозяйственной деятельности на организм других живых организмов.

В зависимости от характера воздействий антропогенные факторы делят на две группы:

- факторы прямого влияния - это непосредственное (прямое) воздействие человека на организм (скашивание травы, вырубка леса, отстрел животных, отлов рыбы);

- факторы косвенного влияния - это опосредованное (косвенное) воздействие на организм (загрязнение окружающей среды, разрушение местообитаний, беспокойство).

В зависимости от последствий воздействия антропогенные факторы делят на следующие группы:

- положительные факторы - факторы, которые улучшают жизнь организмов или увеличивают их численность (разведение и охрана животных, посадка и подкормка растений, охрана окружающей среды);

- отрицательные факторы - факторы, которые ухудшают жизнь организмов или снижают их численность (вырубка деревьев, отстрел животных, разрушение местообитаний).

Адаптации организмов к условиям среды

Адаптации - это различные приспособления к среде обитания, выработавшиеся у организмов в процессе эволюции.

Существуют три основных пути приспособления организмов к условиям окружающей среды: активный путь, пассивный путь и избегание неблагоприятных воздействий.

Активный путь - усиление сопротивляемости, развитие регуляторных процессов, позволяющих осуществлять все жизненные функции организма, несмотря на отклонения фактора от оптимума. Например, поддержание постоянной температуры тела у теплокровных животных (птиц и млекопитающих), оптимальной для протекания биохимических процессов в клетках. экология биосфера геологический популяция

Пассивный путь - подчинение жизненных функций организма изменению факторов среды. Например, переход при неблагоприятных условиях среды в состояние анабиоза (скрытой жизни), когда обмен веществ в организме практически полностью останавливается (зимний покой растений, сохранение семян и спор в почве, оцепенение насекомых, спячка позвоночных животных).

Избегание неблагоприятных воздействий - выработка организмом таких жизненных циклов и поведения, которые позволяют избежать неблагоприятных воздействий. Например, сезонные миграции животных.

Адаптации можно разделить на три основных типа: морфологические, физиологические и этологические.

Морфологические адаптации - изменения в строении организма (например, видоизменение листа в колючку у кактусов для снижения потерь воды, яркая окраска цветков для привлечения опылителей). Морфологические адаптации у растений и животных приводят к образованию определенных жизненных форм.

Физиологические адаптации - изменения в физиологии организма (например, способность верблюда обеспечивать организм влагой путем окисления запасов жира, наличие целлюлозоразрушающих ферментов у целлюлозоразрушающих бактерий).

Этологические (поведенческие) адаптации - изменения в поведении (например, сезонные миграции млекопитающих и птиц, впадение в спячку в зимний период, брачные игры у птиц и млекопитающих в период размножения).

Закономерности действия экологических факторов.

Факторы среды имеют количественное выражение. По отношению к каждому фактору можно выделить зону оптимума (зону нормальной жизнедеятельности), зону пессимума (зону угнетения) и пределы выносливости организма.

Оптимум - такое количество экологического фактора, при котором интенсивность жизнедеятельности организмов максимальна. В зоне пессимума жизнедеятельность организмов угнетена. За пределами выносливости существование организма невозможно.

Способность живых организмов переносить количественные колебания действия экологического фактора в той или иной степени называется экологической валентностью (толерантностью, устойчивостью, пластичностью). Значения экологического фактора между верхним и нижним пределами выносливости называется зоной толерантности. Виды с широкой зоной толерантности называются эврибионтными, с узкой - стенобионтными.

Экологический фактор, количественное значение которого выходит за пределы выносливости вида, называется лимитирующим (огранивающим) фактором. Такой фактор будет ограничивать распространение вида даже в том случае, если все остальные факторы будут благоприятными.

Основные закономерности действия экологических факторов:

- закон относительности действия экологического фактора - направление и интенсивность действия экологического фактора зависят от того, в каких количествах он берется и в сочетании с какими другими факторами действует;

- закон относительной заменяемости и абсолютной незаменимости экологических факторов - абсолютное отсутствие какого-либо из обязательных условий жизни заменить другими экологическими факторами невозможно, но недостаток или избыток одних экологических факторов может быть возмещен действием других экологических факторов.

Комплекс факторов, под действием которых осуществляются все основные жизненные процессы организмов, включая нормальное развитие и размножение, называются условиями жизни. Условия, в которых размножения не происходит, называются условиями существования.

Характеристика основных экологических факторов

Свет

В спектре солнечного света выделяют области, различные по своему биологическому действию. Ультрафиолетовые лучи в небольших дозах необходимы живым организмам (бактерицидное действие, стимуляция роста и развития клеток, синтез витамина D), в больших дозах губительны из-за способности вызывать мутации. Значительная часть ультрафиолетовых лучей отражается озоновым слоем. Видимые лучи - основной источник жизни на Земле, дающий энергию для фотосинтеза. Инфракрасные лучи - основной источник тепловой энергии.

По отношению к условиям освещенности растения делят на следующие экологические группы:

- гелиофиты (светолюбивые) - растения, обитающие в условиях хорошего освещения; они имеют мелкие листья, сильно ветвящиеся побеги, значительное количество пигментов в листьях;

- сциофиты (тенелюбивые) - растения, плохо переносящие прямые солнечные лучи; для них характерны крупные, тонкие листья, расположенные горизонтально, с меньшим количеством устьиц;

- факультативные гелиофиты (теневыносливые) - растения, способные обитать как в условиях хорошего освещения, так и в условиях затенения.

Для животных свет - это условие ориентации. Животные бывают с дневным, ночным и сумеречным образом жизни.

По отношению к продолжительности дня организмы (в основном растения) делят на короткодневные (обитатели низких широт) и длиннодневные (обитатели умеренных и высоких широт). Реакция организмов на продолжительность дня называется фотопериодизмом. Это очень важное приспособление, регулирующее сезонные явления у организмов (листопад, перелёты птиц).

Температура

От температуры окружающей среды зависит температура организмов, а, следовательно, скорость всех химических реакций, составляющих обмен веществ. В основном живые организмы способны жить при температуре от 0 до + 50 ^оС, что обусловлено свойствами цитоплазмы клеток. Верхним температурным пределом жизни является 120-140 ^оС (близкие к нему значения температуры выдерживают споры, бактерии), нижним - (- 190 -273^оС (переносят семена).

По отношению к температуре организмы делят на криофилов (обитающих в условиях низких температур) и термофилов (обитающих в условиях высоких температур).

Организмы могут использовать два источника тепловой энергии: внешний (тепловая энергия Солнца или внутреннее тепло Земли) и внутренний (тепло, выделяемое при обмене веществ).

В зависимости от того, какой источник преобладает в тепловом балансе, живые организмы делят на пойкилотермных и гомойотермных.

Пойкилотермные организмы - организмы с непостоянной внутренней температурой тела, меняющейся в зависимости от температуры внешней среды. К ним относятся микроорганизмы, растения, беспозвоночные и низшие позвоночные животные. Температура их тела обычно на 1-2^оС выше температуры окружающей среды или равна ей.

Гомойотермные организмы - организмы, способные поддерживать внутреннюю температуру тела на относительно постоянном уровне независимо от температуры окружающей среды. Это птицы и млекопитающие. Среди гомойотермных организмов выделяют группу гетеротермных организмов - организмов, у которых периоды сохранения постоянно высокой температуры тела сменяются периодами её понижения при впадении в спячку в неблагоприятный период года (суслики, сурки, ежи, летучие мыши).

У живых организмов различают три механизма терморегуляции. Химическая терморегуляция осуществляется путем изменения величины теплопродукции за счёт изменения интенсивности обмена веществ. Физическая терморегуляция связана с изменением величины теплоотдачи. Этологическая (или поведенческая) терморегуляция заключается в избегании условий с неблагоприятными температурами.

Вода

Среднее содержание воды в клетках большинства живых организмов составляет около 70%. Вода в клетке присутствует в двух формах: свободной 95% всей воды клетки) и связанной (4-5% связаны с белками).

Наиболее важные функции и свойства воды следующие:

вода является лучшим растворителем, в ней растворяется большинство веществ;

в качестве реагента вода участвует во многих химических реакциях: полимеризации, гидролиза, в процессе фотосинтеза;

вода является термостабилизатором и терморегулятором, эта функция обусловлена такими свойствами воды, как высокая теплоёмкость, высокая теплопроводность, высокая теплота испарения;

вода осуществляет транспортную функцию, способствуя передвижению веществ к различным частям организма и выведению ненужных продуктов из организма;

вода выполняет структурную функцию - цитоплазма клеток содержит от 60 до 95% воды, и именно вода придает клеткам их нормальную форму.

По отношению к воде среди живых организмов выделяют следующие экологические группы: гигрофилы (влаголюбивые), ксерофилы (сухолюбивые) и мезофилы (промежуточная группа).

В частности среди растений различают гигрофитов, мезофитов и ксерофитов.

Гигрофиты - растения влажных местообитаний, не переносящие водного дефицита. К ним, в частности, относятся водные растения - гидрофиты и гидатофиты. Гидатофиты - водные растения, целиком или большей своей частью погруженные в воду (например, кувшинка). Гидрофиты - водные растения, прикрепленные к грунту и погруженные в воду только нижними частями (например, тростник).

Ксерофиты - растения сухих местообитаний, способные переносить перегрев и обезвоживание. К ним относятся суккуленты и склерофиты. Суккуленты - ксерофитные растения с сочными, мясистыми листьями (например, алоэ) или стеблями (например, кактусовые), в которых развита водозапасающая ткань. Склерофиты - ксерофитные растения с жёсткими побегами, благодаря чему при водном дефиците у них не наблюдается внешней картины завядания (например, ковыли, саксаул).

Мезофиты - растения умеренно увлажненных местообитаний; промежуточная группа между гидрофитами и ксерофитами.

Рельеф

Рельефом (формами рельефа) называют совокупность неровностей земной поверхности разного масштаба.

По размерам рельеф делят на макрорельеф, мезорельеф и микрорельеф. Макрорельеф - формы рельефа с разностью высот от десятков до тысяч метров (горы, равнины, возвышенности, речные долины).

Мезорельеф - формы рельефа с разностью высот в пределах 10-20 м (холмы, лощины, долины, террасы, склоны разной крутизны, овраги, балки).

Микрорельеф - формы рельефа с разностью высот от нескольких сантиметров до 1 м (бугорки, западины, борозды, кочки, небольшие промоины).

Рельеф оказывает косвенное воздействие на живые организмы, перераспределяя солнечную радиацию и осадки в зависимости от экспозиции и крутизны склонов. Так в северном полушарии на южных склонах произрастают более светолюбивые и теплолюбивые растения, чем на северных, в понижениях обитают более требовательные к влаге растения.

Эдафические (почвенно-грунтовые) экологические факторы

Важнейшими экологическими факторами, характеризующими почву как среду обитания, являются кислотность, содержание питательных элементов, содержание органических веществ, структура, плотность, засоленность, гранулометрический состав.

По отношению к кислотности почвы растения делят на следующие экологические группы: ацидофилы (растут на почвах с рН < 6,7); нейтрофилы (рН = 6,7 …..7,0); базифилы (рН> 7,0); индифферентные виды (могут обитать на почвах с разным значением рН).

По отношению к содержанию питательных элементов в почве среди растений различают олиготрофов (растения, довольствующиеся малым количеством зольных элементов), эвтрофов (нуждаются в большом количестве зольных элементов) и мезотрофов (требуют умеренного количества зольных элементов).

По другим признакам среди растений выделяют такие группы как галофиты (растения засоленных почв), нитрофилы (растения, предпочитающие почвы, богатые азотом), литофиты, или петрофиты (растения каменистых почв), псаммофиты (растения песков).

По степени связи с почвой как средой обитания животных объединяют в три экологические группы. Геобионты - животные, постоянно обитающие в почве, весь цикл развития которых протекает в почвенной среде. Геофилы - животные, часть цикла развития которых (чаще одна из фаз) обязательно проходит в почве. Геоксены - животные, иногда посещающие почву для временного укрытия или убежища.

Жизненные формы организмов

Жизненной формой организма называют морфологический (морфофизиологический) тип приспособления животного или растения к определенным условиям обитания и определенному образу жизни.

Первые классификации жизненных форм растений основывались на внешнем виде растений, определяющем ландшафт местности.

Классификация жизненных форм растений.

- деревья - многолетние растения с деревенеющими надземными частями, ярко выраженным одним стволом, не ниже 2 м высоты;

- кустарники - многолетние растения с деревенеющими надземными частями. В отличие от деревьев, не имеют ясно выраженного одного ствола; ветвление начинается от самой земли, поэтому образуется несколько равноценных стволов;

- кустарнички - сходны с кустарниками, но низкорослы, не выше 50 см;

- полукустарнички отличаются от кустарничков тем, что у них одревесневают только нижние части побегов, верхние часто отмирают;

- лианы - растения с лазающими, цепляющимися и вьющимися стеблями;

- суккуленты - многолетние растения с сочными стеблями и листьями, содержащими запас воды;

- травяные растения - многолетние и однолетние растения, у которых отмирают на зиму надземные части (многолетники, двулетники) или отмирает все растение (однолетники).

Более поздние классификации основывались на приспособительных признаках растений к условиям существования. Среди специалистов-ботаников популярна классификация К.Раункиера по положению почек или верхушек побегов в течение неблагоприятного времени года по отношению к поверхности почвы и снегового покрова.

Фанерофиты - растения, почки возобновления которых находятся высоко над поверхностью земли (выше 30 см). К ним относятся деревья и кустарники.

Хамефиты - растения, почки возобновления которых расположены у поверхности почвы или невысоко (не выше 20-30 см), зимой могут оказаться под снегом. Это полукустарники и мелкие кустарнички.

Гемикриптофиты - растения, почки возобновления которых находятся на уровне поверхности почвы или в самом поверхностном ее слое, часто покрытом подстилкой. Сюда относят большинство многолетних трав.

Криптофиты - растения, почки возобновления которых скрыты в почве (геофиты) или под водой (гелофиты и гидрофиты). К этим растениям относят луковичные, клубневые и корневищные растения.

Терофиты - однолетние растения, не имеющие почек возобновления; размножаются только семенами.

Классификация жизненных форм животных.

Кашкаров классифицировал жизненные формы животных по характеру передвижения в разных средах.

Плавающие формы.

Чисто водные (нектон, планктон, бентос); полуводные (ныряющие, неныряющие, лишь добывающие из воды пищу).

Роющие формы.

Абсолютные землерои (всю жизнь проводящие под землей); относительные землерои (выходящие на поверхность).

Наземные формы.

Не делающие нор (бегающие, прыгающие, ползающие), делающие норы (бегающие, прыгающие, ползающие), животные скал.

Древесные лазающие формы. Не сходящие с деревьев, лишь лазающие по деревьям.

Воздушные формы. Добывающие пищу в воздухе, высматривающие пищу с воздуха.

Обязательная литература:

Бигон М., Харпер Дж., Таунсенд К. Экология. Особо, популяции и сообщества / Пер. с англ. М.: Мир, 1989.

Добровольский В.В. Основы биогеохимии. М.: Высшая школа, 1998.-413 с.

Колесников С.И. Экология. М.: Академцентр, 2008.

Коробкин В.И., Передельский Л.В. Экология. Изд.4-е, доп. и переработ. Ростов н/Д: Феникс, 2003.

Одум Ю. Экология / пер. с англ. Т.1-2. М.: Мир, 1996.

Яблоков А.В., Юсуфов А.Г. Эволюционное учение. М.: Высш. Шк., 1989.

Дополнительная литература:

Жизнь животных. Т.1. М.: Просвещение, 1987.

Жизнь растений. Т.1. М.: Просвещение, 1974.

Контрольные вопросы

Охарактеризуйте основные среды обитания живых организмов.

Что такое адаптации? Как их классифицируют?

Назовите три основных пути приспособления организмов к условиям окружающей среды.

Что такое экологические факторы? Как их классифицируют?

Каковы основные закономерности действия экологических факторов?

Что такое лимитирующий фактор?

Охарактеризуйте свет как экологический фактор.

Охарактеризуйте температуру как экологический фактор.

Охарактеризуйте воду как экологический фактор.

Охарактеризуйте рельеф как экологический фактор.

Что понимают под жизненной формой организма?

Классифицируйте растения и животных по типам жизненных форм.



Раздел 4. Экология популяций (демэкология)

Лекция 4.

Тема 4.1.Понятие о популяции.

Тема 4.2. Статистические и динамические показатели популяции.

Понятие о популяции.

Вид - это совокупность особой, обладающих наследственным сходством морфологических, физиологических и биохимических особенностей, способных к скрещиванию с образованием плодовитого потомства, приспособленных к определенным условиям жизни и занимающих в природе определенную область (ареал).

Популяция - совокупность особей одного вида, способных к самовоспроизводству, которая длительно существует в определенной части ареала относительно обособленно от других совокупностей того же вида. Популяция является структурной единицей вида и единицей эволюции. Это объясняется тем, что уровень свободного скрещивания внутри популяции выше, чем между особями разных популяций.

Ареал - это пространство, на котором популяция или вид в целом встречается в течение всей своей жизнедеятельности. Ареал может быть сплошным или разорванным преградами (водными, орографическими и др.).

В зависимости от величины ареала и характера распространения различают космополитов, убиквистов, эндемиков.

Космополиты - виды растений и животных, представители которых встречаются на большей части обитаемых областей Земли (например, комнатная муха, серая крыса).

Убиквисты - виды растений и животных с широкой экологической валентностью, способные существовать в разнообразных условиях среды и имеющие, как правило, обширные ареалы (например, тростник обыкновенный, волк).

Эндемики - виды растений и животных, которые имеют небольшие ограниченные ареалы (часто встречаются на островах океанического происхождения, в горных районах и изолированных водоёмах).

Для животных также различают трофический и репродуктивный ареалы, между которыми существует связь виде путей пролёта для птиц или путей миграции для некоторых млекопитающих и рыб.

Популяции, будучи групповыми объединениями, обладают рядом специфических свойств, которые не присуще каждой отдельной особи: численность, плотность, рождаемость, смертность, скорость роста и т.д. Кроме того популяции свойственна определенная организация: половая, возрастная, генетическая, пространственно-этологическая.

Статистические и динамические показатели популяции

Количественные показатели, характеризующие состояние популяции на данный момент времени, называются статическими. К ним относятся: численность, плотность, а также показатели структуры.

Количественные показатели, характеризующие процессы, протекающие в популяции за определенный промежуток времени, называются динамическими. К ним относятся: рождаемость, смертность, скорость роста популяции.

Численность - это число особей в популяции; может значительно изменяться во времени; зависит от биотического потенциала вида и внешних условий.

Плотность - это число особей или биомасса популяции, приходящаяся на единицу площади или объёма.

Половая структура (половой состав) - соотношение особей мужского и женского пола в популяции.

Возрастная структура (возрастной состав) - соотношение в популяции особей разных возрастных групп. Абсолютный возрастной состав выражает численность определенных возрастных групп в определенный момент времени. Относительный возрастной состав выражает долю или процент особей данной возрастной группы по отношению к общей численности популяции.

В зависимости от способности особей к размножению различают три возрастные группы: предрепродуктивную, репродуктивную, пострепродуктивную.

Возрастную структуру популяции выражают при помощи возрастных пирамид.

Пространственно-этологическая структура - характер распределения особей в пределах ареала.

Различают три основных типа распределения особей в пространстве: равномерное, неравномерное и случайное.

Равномерное распределение характеризуется равным удалением каждой особи от всех соседних. Свойственно популяциям, существующим в условиях равномерного распределения факторов среды или состоящих из особей, проявляющих друг к другу антагонизм.

Неравномерное распределение проявляется в образовании группировок особей, между которыми остаются большие незаселённые территории. Характерно для популяций, обитающих в условиях неравномерного распределения факторов среды или состоящих из особей, ведущих групповой (стадный) образ жизни.

Случайное распределение выражается в неодинаковом расстоянии между особями. Является результатом вероятностных процессов, неоднородности среды и слабых социальных связей между особями.

Генетическая структура - соотношение в популяции различных генотипов и аллелей. Совокупность генов всех особей популяции называют генофондом. На популяции всегда действуют внешние и внутренние факторы, нарушающие генетическое равновесие. Длительное и направленное изменение генетического состава популяции, её генофонда получило название элементарного эволюционного явления.

Рождаемость (скорость рождаемости) - число новых особей, появившихся в популяции за единицу времени в результате размножения.

Различают максимальную и фактическую рождаемость. Максимальная рождаемость - максимальная реализация возможности рождения при отсутствии лимитирующих факторов среды. Фактическая рождаемость - реальная реализация возможности рождения.

Смертность (скорость смертности) - число особей, погибших в популяции за единицу времени (от хищников, болезней, старости и т.д.). Смертность - величина обратная рождаемости.

Различают минимальную и фактическую смертность. Минимальная смертность - минимально возможная величина смертности. Фактическая смертность - реальная величина смертности.

Скорость роста популяции - изменение численности популяции за единицу времени. Скорость роста популяции может быть положительной, нулевой и отрицательной. Она зависит от показателей рождаемости, смертности и миграции.

Существуют две основные модели роста популяции: J-образная и S-образная.

J-образная модель отражает неограниченный экспоненциальный рост численности популяции, не зависящий от плотности популяции. Такой тип роста возможен пока биотический потенциал популяции реализуется полностью. Это продолжается, пока низка конкуренция за ресурсы. Однако после превышения емкости среды (предельной плотности насыщения, предельной численности), произойдет резкое снижение численности.

S-образная. модель отражает логистический тип роста, зависящего от плотности популяции, при котором скорость роста популяции снижается по мере роста численности (плотности). Скорость роста снижается вплоть до нуля при достижении предельной численности.

Популяции многих видов организмов способны к саморегуляции своей численности. Выделяют три механизма торможения роста численности: 1) при возрастании плотности повышается частота контактов между особями, что вызывает у них стрессовое состояние, уменьшающее рождаемость и повышающее смертность; 2) при возрастании плотности усиливается эмиграция в новые местообитания, краевые зоны, где условия менее благоприятны и смертность увеличивается; 3) при возрастании плотности происходят изменения генетического состава популяции, например, быстро размножающиеся особи заменяются медленно размножающимися.

Обязательная литература:

Бигон М., Харпер Дж., Таунсенд К. Экология. Особо, популяции и сообщества / Пер. с англ. М.: Мир, 1989.

Гиляров А.М. Популяционная экология. М.: Изд. МГУ, 1990.

Колесников С.И. Экология. М.: Академцентр, 2008.

Коробкин В.И., Передельский Л.В. Экология. Изд.4-е, доп. и переработ. Ростов н/Д: Феникс, 2003.

Одум Ю. Экология / пер. с англ. Т.1-2. М.: Мир, 1996.

Контрольные вопросы

Что такое популяция? Как их классифицируют?

Назовите свойства, присущие популяциям как групповым объединениям.

В чем отличие статических и динамических показателей популяции?

Что такое численность и плотность популяции?

Охарактеризуйте основные типы структуры популяций.

Охарактеризуйте рождаемость, смертность и скорость роста популяции.

В чем отличия двух основных моделей роста популяции?



Раздел 5. Экология сообществ и экосистем (синэкология)

Лекция 5.

Тема 5.1. Структура биоценоза.

Тема 5.2. Типы связей и взаимоотношений между организмами.

Тема 5.3. Структура и функционирование экосистем. Динамика экосистем.

Тема 5.4. Природные и антропогенные экосистемы.

Структура биоценоза.

Биоценоз - совокупность популяций разных видов, обитающих на определённой территории.

Растительный компонент биоценоза называют фитоценозом, животный - зооценозом, микробный - микробоценозом. Ведущим компонентом в биоценозе является фитоценоз.

Различают видовую, пространственную и экологическую структуры биоценоза.

Видовая структура - число видов, образующих данный биоценоз, и соотношение их численности или массы.

В сообществе различают следующие виды: доминантные, преобладающие по численности, и «второстепенные», малочисленные и редкие. Среди доминантов особо выделяют эдификаторов (строителей) - это виды, определяющие микросреду (микроклимат) всего сообщества. Как правило, это растения.

Пространственная структура - распределение организмов разных видов в пространстве (по вертикали и по горизонтали). Пространственная структура формируется прежде всего растительной частью биоценоза. Различают ярусность (вертикальная структура биоценоза) и мозаичность (структура биоценоза по горизонтали).

Экологическая структура - соотношение организмов разных экологических групп.

Важными характеристиками структуры биоценоза являются консорция, синузия и парцелла.

Консорция - структурная единица биоценоза, объединяющая автотрофные и гетеротрофные организмы на основе пространственных и пищевых связей вокруг ядра. Например, отдельно стоящее дерево или группа деревьев. Биоценоз - это система связанных между собой консорций.

Синузия - структурная часть в вертикальном расчленении биоценоза, образованная сходными по жизненной форме видами и ограниченная в пространстве (синузия кустарников, синузия трав).

Парцелла - структурная часть в горизонтальном расчленении биоценоза, отличающаяся от других частей составом и свойствами компонентов. Парцеллу выделяют по ведущему элементу растительности. Например, участки широколиственных деревьев в хвойном лесу.

Типы связей и взаимоотношений между организмами.

Живые организмы определенным образом связаны друг с другом. Различают следующие типы связей между видами: трофические, топические, форические, фабрические.

Трофические связи возникают между видами, когда один вид питается другим: живыми особями, мертвыми остатками, продуктами жизнедеятельности. Трофическая связь может быть прямой и косвенной. Прямая связь проявляется при непосредственном поедании одними особями других живых особей и их трупов. Косвенная связь возникает при конкуренции разных видов за один пищевой ресурс.

Топические связи проявляются в изменении одним видом условий обитания другого вида. Например, под хвойным лесом, как правило, отсутствует травянистый покров.

Форические связи возникают, когда один вид участвует в распространении другого вида (перенос животными семян, спор, пыльцы растений, мелких особей).

Фабрические связи заключаются в том, что один вид использует для своих сооружений продукты выделения, мертвые остатки или даже живых особей другого вида. Например, птицы при постройке гнёзд используют ветки деревьев, траву, пух и перья других птиц.

Типы отношений между организмами были рассмотрены в разделе 3.

Структура и функционирование экосистем. Динамика экосистем.

С точки зрения трофической структуры экосистему можно разделить на два яруса - автотрофный и гетеротрофный.

Верхний автотрофный ярус, или «зелёный пояс», включающий растения или их части, содержащие хлорофилл, где преобладают фиксация энергии света, использование простых неорганических соединений и накопление сложных органических соединений.

Нижний гетеротрофный ярус, или «коричневый пояс» почв и осадков, разлагающихся веществ, корней и т.д., в котором преобладают использование, трансформация и разложение сложный соединений.

С биологической точки зрения в составе экосистемы удобно выделить следующие компоненты:

Неорганические вещества (углекислый газ, вода, атмосферный азот и кислород, минеральные соли), включающиеся в круговороты;

Органические вещества (белки, углеводы, липиды, гумусовые вещества и др.), связывающие биотическую и абиотическую части;

Воздушная, водная и субстратная среда, включающая абиотические факторы;

Продуценты - автотрофные организмы, способные производить органические вещества из неорганических, используя фотосинтез или хемосинтез (растения и автотрофные бактерии).

Консументы (макроконсументы, фаготрофы) - гетеротрофные организмы, потребляющие органическое вещество продуцентов или других консументов (животные, гетеротрофные растения, некоторые микроорганизмы). Консументы бывают первого порядка (фитофаги, сапрофаги), второго порядка (зоофаги, некрофаги) и т.д.

Редуценты (микроконсументы, деструкторы, сапротрофы, осмотрофы) - гетеротрофные организмы, питающиеся органическими остатками и разлагающие их до минеральных веществ (сапротрофные бактерии и грибы).

Питаясь друг другом, живые организмы образуют цепи питания. Цепи питания - последовательность организмов, по которой передаётся энергия, заключенная в пище, от её первоначального источника. Каждое звено цепи называется трофическим уровнем.

В сообществах пищевые цепи сложным образом переплетаются и образуют пищевые сети. Благодаря сложности пищевых связей выпадение какого-то одного вида части не нарушает равновесие в экосистеме.

Изменения в сообществах могут быть циклическими и поступательными.

Циклические изменения - периодические изменения в биоценозе (суточные, сезонные, многолетние), при которых биоценоз возвращается к исходному состоянию.

Поступательные изменения - изменения в биоценозе, в конечном счете приводящие к смене этого сообщества другим.

Сукцессия - последовательная смена биоценозов (экосистем), выраженная в изменении видового состава и структуры сообщества. К сукцессиям относятся опустынивание степей, зарастание озер и образование болот и др.

Природные и антропогенные экосистемы.

В зависимости от природных и климатических условий выделяют три группы природных экосистем: наземные, пресноводные и морские - и ряд типов природных экосистем.

В основе классификации для наземных экосистем лежит тип естественной (исходной) растительности. Размещение природных наземных экосистем по земной поверхности определяют два абиотических фактора - температура и количество осадков. Выделяют 9 типов наземных экосистем - тундра, бореальные хвойные леса, листопадный лес умеренной зоны, степь умеренной зоны, тропические злаковники и саванна, чапараль (районы с дождливой зимой и засушливым летом), пустыня, полувечнозеленый тропический лес, вечнозеленый тропический дождевой лес.

В основе классификации для водных экосистем лежат гидрологические и физические особенности. Выделяют 3 типа пресноводных экосистем - лентические (стоячие воды - озера, пруды), лотические (текучие воды - реки, ручьи), заболоченные угодья. Выделяют 4 типа морских экосистем: открытый океан, воды континентального шельфа (прибрежные воды), районы апвеллинга (плодородные районы с продуктивным рыболовством), эстуарии (проливы, устья рек, лиманы).

К основным типам антропогенных экосистем относят агроценозы и урбосистемы.

Агроценозы - искусственные экосистемы, возникающие в результате сельскохозяйственной деятельности человека (пашни, сенокосы, пастбища).

Отличия агроценозов от естественных биоценозов:

- незначительное видовое разнообразие,

- короткие цепи питания,

- неполный круговорот веществ,

- источником энергии является не только Солнце, но и деятельность человека,

- искусственный отбор,

- отсутствие саморегуляции.

Агроценозы являются неустойчивыми системами и способны существовать только при поддержке человека.

Урбосистемы - искусственные системы, возникающие в результате развития городов, и представляющие собой средоточие населения, жилых зданий, промышленных и бытовых объектов. В их составе можно выделить промышленные зоны, селитебные зоны, рекреационные зоны, транспортные системы и сооружения. Существование урбоэкосистем поддерживается за счет агроэкосистем и энергии горючих ископаемых и атомной промышленности.

Обязательная литература:

Бигон М., Харпер Дж., Таунсенд К. Экология. Особо, популяции и сообщества / Пер. с англ. М.: Мир, 1989.

Колесников С.И. Экология. М.: Академцентр, 2008.

Коробкин В.И., Передельский Л.В. Экология. Изд.4-е, доп. и переработ. Ростов н/Д: Феникс, 2003.

Одум Ю. Экология / пер. с англ. Т.1-2. М.: Мир, 1996.

Контрольные вопросы

Из каких компонентов состоит биоценоз? Какой из них является ведущим?

Охарактеризуйте пространственную структуру биоценоза.

Какие различают типы связей между организмами? Приведите примеры.

Какие функциональные группы организмов выделяют в экосистеме?

Приведите примеры основных типов природных наземных экосистем.

Каковы отличия агроэкосистем от естественных экосистем?



Модуль № 3. Прикладная экология

Комплексная цель - получить представление о видах и степени воздействия человека на природу, загрязнении окружающей среды и о правилах рационального природопользования и охраны природы.

Проектное задание - знать и изучить:

цели и задачи природопользования как науки;

основные виды природопользования;

правила рационального природопользования и охраны природы.

РАЗДЕЛ 6. Рациональное природопользование и охрана природы.

Лекция 6.

Тема 6.1. Предмет и задачи природопользования и охраны природы.

Тема 6.2. Правила рационального природопользования и охраны природы.

Предмет и задачи природопользования и охраны природы.

Под природопользованием, с одной стороны, понимают практическую деятельность человека, с другой стороны - науку.

Природопользование (как практическая деятельность человека) - использование природных ресурсов в целях удовлетворения материальных и культурных потребностей общества.

Природопользование (как наука) - область знаний, разрабатывающая принципы рационального природопользования. Основоположник науки природопользования является Ю.Н. Куражковский (1958).

Охрана природы - система международных, государственных и общественных мероприятий, направленных на рациональное использование, воспроизводство и охрану природных ресурсов, и улучшение состояния природной среды в интересах удовлетворения материальных и культурных потребностей как существующих, так и будущих поколений людей.

Рациональное природопользование и охрана природы очень тесно связаны между собой. Это видно уже из определений этих понятий. Поэтому в одних случаях охрану природы рассматривают как составную часть природопользования, в других, эти понятия не различают. Это зависит от того, что в конкретном случае подразумевают под природопользованием.

Задачи природопользования как науки сводятся к разработке общих принципов осуществления всякой деятельности, связанной либо с непосредственным пользованием природой и ее ресурсами, либо с изменяющими ее воздействиями.

Выделяют следующие цели природопользования как науки:

- рациональное размещение отраслей производства на Земле;

- определение целесообразных направлений пользования природными ресурсами в зависимости от их свойств,

- рациональная организация взаимоотношений между отраслями производства при совместном пользовании угодьями (исключение вредных влияний на природные ресурсы, обеспечение воспроизводства для растущих производст - расширение воспроизводства используемых ресурсов, комплексность пользования природными ресурсами);

- создание здоровой среды обитания для людей и полезных им организмов (предупреждение ее загрязнения и заражения в результате человеческой деятельности, ликвидация естественно существующих в ней вредных компонентов и недостаточностей),

- рациональное преобразование природы.

Правила рационального природопользования и охраны природы.

Многообразная деятельность человека, направленная на использование полезных ему свойств природы, условно сгруппирована в различные виды природопользования. Различают три вида природопользования: отраслевое, ресурсное и территориальное.

Отраслевое природопользование - использование природные ресурсов в пределах отдельной отрасли хозяйства.

Ресурсное природопользование - использование какого-либо отдельно взятого ресурса.

Территориальное природопользование - использование природные ресурсов в пределах какой-либо территории.

В зависимости от последствий хозяйственной деятельности человека различают природопользование рациональное и нерациональное.

Рациональное природопользование - хозяйственная деятельность человека, обеспечивающая экономное использование природных ресурсов и условий, их охрану и воспроизводство с учетом не только настоящих, но и будущих интересов общества.

Нерациональное природопользование ведет к истощению (и даже исчезновению) природных ресурсов, загрязнению окружающей среды, нарушению экологического равновесия природных систем, то есть к экологическому кризису или катастрофе.

Причины нерационального природопользования различны. Это недостаточное познание законов экологии, слабая материальная заинтересованность производителей, низкая экологическая культура населения и т.д. Кроме того в разных вопросы природопользования и охраны природы решаются по-разному в зависимости от целого ряда факторов: политических, экономических, социальных, нравственных и др.

В основе рационального природопользования и охраны природы лежат разные мотивы (аспекты): экономический, здравоохранительный, эстетический, научно-познавательный, воспитательный и др.

Экономический мотив - важнейший мотив как в прошлом, так и в настоящее время, ибо вся хозяйственная деятельность человека и само его существование основаны на использовании природных ресурсов.

Здравоохранительный мотив возник относительно недавно в связи с усилившимся загрязнением окружающей среды, результатом которого являются многочисленные заболевания и снижение продолжительности жизни населения.

Эстетический мотив подразумевает поддержание хотя бы отдельных природных комплексов в состоянии, способном удовлетворять эстетические потребности человека, которые не менее важны, чем все остальные.

Научно-познавательный мотив имеет в виду сохранение биологического разнообразия организмов, неизменных участников природы, ее отдельных произведений и т.д. с целью ее научного познания.

Воспитательный мотив подразумевает необходимость охраны природы для формирования духовных потребностей человека.

Конечная цель рационального природопользования и охраны природы - обеспечение благоприятных условий для жизни человека, развития хозяйства, науки, культуры и т.д., для удовлетворения материальных и культурных потребностей всего человеческого общества.

Рациональное природопользование и охрана природы должны основываться на следующих правилах (принципах):

Правило прогнозирования: использование и охрана природных ресурсов должны осуществляться на основе предвидения и максимально возможного предотвращения негативных последствий природопользования.

Правило повышения интенсивности освоения природных ресурсов: использование природных ресурсов должно производиться на основе повышения интенсивности освоения природных ресурсов, в частности с уменьшением или устранением потерь полезных ископаемых при их добыче, транспортировке, обогащении и переработке.

Правило множественного значения объектов и явлений природы: использование и охрана природных ресурсов должны осуществляться с учетом интересов разных отраслей хозяйства.

Правило комплексности: использование природных ресурсов должно реализовываться комплексно, разными отраслями народного хозяйства.

Правило региональности: использование и охрана природных ресурсов должны осуществляться с учетом местных условий.

Правила косвенного использования и охраны: использование или охрана одного объекта природы может приводить к косвенной охране другого, а может приносить ему вред.

Правило единства использования и охраны природы: охрана природы должна осуществляться в процессе ее использования. Охрана природы не должна быть самоцелью

Правило приоритета охраны природы над ее использованием: при использовании природных ресурсов должен соблюдаться приоритет экологической безопасности над экономической выгодностью.

Обязательная литература:

Дежкин В.В. Природопользование: Курс лекций. М.: Изд-во МНЭПУ, 2000.

Дёмина Т.А. Экология, природопользование, охрана окружающей среды. М.: АСПЕКТ-ПРЕСС, 1995.

Колесников С.И. Экология. М.: Академцентр, 2008.

Контрольные вопросы

В чём разница между природопользованием и охраной природы?

Чем отличаются рациональное и нерациональное природопользование?

Каковы цели и задачи рационального природопользования и охраны природы?

Назовите мотивы (аспекты) рационального природопользования и охраны природы.

Назовите принципы (правила) рационального природопользования и охраны природы.

Какие существуют виды природопользования?



Список рекомендуемой литературы

1. Андерсен Д.М. Экологи и науки об окружающей среде: биосфера, экосистемы, человек. Л.: Гидрометеоиздат, 1985.

2. Бигон М., Харпер Дж., Таунсенд К. Экология. Особо, популяции и сообщества / Пер. с англ. М.: Мир, 1989.

3. Богучарсков В.Т. Очерки по истории экологического учения. Географический аспект. Ростов н/Д: Изд-во Рост. Ун-та, 2005.

4. Вальков В.Ф., Казеев К.Ш., Колесников С.И. Почвоведение: Учебник для вузов. Москва: ИКЦ «МарТ»; Ростов н/Д: МарТ, 2004.

5. Вернадский В.И. Живое вещество и биосфера. М.: Наука, 1994.

6. Вернадский В.И. Химическое строение биосферы Земли и её окружения. М.: Наука, 1987.-339 с.

7. Войткевич Г.В., Вронский В.А. Основы учения о биосфере: Учеб. Пособие для студ. Вузов. Ростов н/Д: Феникс, 1996.

8. Гиляров А.М. Популяционная экология. М.: Изд. МГУ, 1990.

9. Дежкин В.В. Природопользование: Курс лекций. М.: Изд-во МНЭПУ, 2000.

10. Дёмина Т.А. Экология, природопользование, охрана окружающей среды. М.: АСПЕКТ-ПРЕСС, 1995.

11. Добровольский В.В. Основы биогеохимии. М.: Высшая школа, 1998.-413 с.

12. Колесников С.И. Общая биология. Ростов н/Д: Феникс, 2005.

13. Колесников С.И. Экология. М.: Издательско-торговая корпорация «Дашков и К»; Ростов н/Д: Академцентр, 2009.

14. Коробкин В.И., Передельский Л.В. Экология. Изд.4-е, доп. и переработ. Ростов н/Д: Феникс, 2003

15. Одум Ю. Экология /Пер. с англ. Т. 1-2. М: Мир, 1996.

16. Очерки истории экологии / Под ред. Г.А. Новикова. М.: Наука, 1970.

17. Развитие естествознания в России (XVIII - начало XX века) / Под ред. С.Р. Микулинского, А.П. Юшкевича. М.: Наука, 1977.

18. Реймерс Н.Ф. Экология (теория, законы, правила, принципы и гипотезы). М.: Россия молодая, 1994.

19. Реймерс Н.Ф. Природопользование: Словарь-справочник. М.: Мысль, 1990.

20. Яблоков А.В., Юсуфов А.Г. Эволюционное учение. М.: Высш. Шк., 1989.

21. Войткевич Г.В. Рождение Земли. Ростов н/Д: Феникс, 1996

22. Гаврилов В.П. Общая и историческая геология и геология СССР: Учебник для вузов. М.: Недра, 1989.

23. Жизнь животных. Т.1. М.: Просвещение, 1987.

24. Жизнь растений. Т.1. М.: Просвещение, 1974.

Размещено на Allbest.ru

...