Угруповання та екосистеми

ВСТУП

СПИСОК РЕКОМЕНДОВАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ

1. Виханский О.С., Наумов А.И. Менеджмент: Учебник. – М.: Гардарики, 2002. – 528 с.

2. Герасимчук В.Г. Стратегічне управління підприємством. Графічне моделювання: Навч. посіб. – К.: КНЕУ, 2000. – 360 с.

3. Гончаров В.В. Менеджмент в рамках основных фаз управленческого цикла. – М.: МНИИПУ, 1998. – 96 с.

4. Гэлловэй Л. Операционный менеджмент. Принципы и практика. – СПб.: Питер, 2000. – 320 с.

5. Економіка підприємства: Підручник / За заг. ред. С.Ф. Покропивного. – 2 вид., перероб. та доп. – К.: КНЕУ, 2001. – 528 с.

6. Завадський Й.С. Менеджмент. – К.: УФИМБ, 1997. – Том 1. – 543 с.

7. Ильенкова С.Д. Производственный менеджмент: Учебник. – М.: ЮНИТИ, 2000. – 583 с.

8.Кобиляцький Л.С. Управління проектами: Навч. пociб. – К.: МАУП, 2002. – 200 с.

9. Козловский В.А., Маркина Т.В., Макаров В.М. Производственный и операционный менеджмент: Учебник. – СПб.: Специальная литература, 1998. – 365 с.

10. Козловський В.О., Білоконний П.Г. Основи організації виробничого процесу: Навч. посіб. – К.: УМК ВО, 1991. – 172 с.

11. Котляров С.А. Управление затратами: Учеб. пособ. – СПб.: Питер, 2001. – 160 с.

12. Курочкин А.С. Операционный менеджмент: Учебн. пособ. – К.: МАУП, 2000. – 144 с.

13. Макаренко М.В., Махалина О.М. Производственный менеджмент: Учеб. пособ. – М.: ПРИОР, 1998. – 384 с.

14. Мартиненко М.М., Ігнатьєва І.А. Стратегічний менеджмент: Підручник.– К.: Каравела, 2006. – 320 с.

15. Мескон М.Х., Альберт М., Хедоури Ф. Основы менеджмент: Пер. англ. – М.: Дело ЛТД, 1994. – 702 с.

16. Оперативное планирование и регулирование производства: Конспект лекций / Л.Я. Колдин. – Сумы: СумГУ, 1997.

17. Петрович Й.М., Захарчин Г.М. Організація виробництва: Підручник. – Львів: Магнолія плюс, 2005. – 400 с.

18. Плоткін Я.Д., Пащенко I.H. Виробничий менеджмент. – Львів: ІВЦ "ІНТЕЛЕКТ+", 1999.

19. Плоткін Я.Д., Янушкевич О.К. Організація і планування виробництва на машинобудівному підприємстві: Навч. вид. – Львів: Світ, 1996. – 352 с.

20. Покропивний С.Ф. Економіка підприємства: Підручник. – К.: КНЕУ, 2000. – 528 с.

21. Соснін О.С., Казарцев В.В. Виробничий i операційний менеджмент: Навч. посіб. – К.: Вид-во європ. ун-ту, 2002. –147 с.

22. Фатхутдинов Р.А. Производственный менеджмент. – М.: Банки и биржи, ЮНИТИ, 1997. – 447 с.

23. Чейз Р.Б., Эквилайн Н.Д., Якобс Р.Ф. Производственный и операционный менеджмент Пер. с англ. – М.: Издательский дом „Вильямс", 2001. – 704 с.

24. Школа І.М., О.В.Михайловська. Операційний менеджмент: Практикум. – Чернівці: Книги – ХХІ, 2004. – 376 с.

25. Яременко О. Операционный менеджмент. – Харків: Фолио, 2002. – 231с.

Усіх людей світу на початку ІІІ тисячоліття об’єднує тривога за майбутнє людства. Кінець ХХ століття характеризується розростанням та поглибленням глобальної кризи цивілізації в усіх напрямках – соціальному, духовному, демографічному, економічному та екологічному. Науково-технічний прогрес, вплив якого на довкілля в багато разів перевищує швидкість адаптації організмів, породжує все нові джерела збурення, тиску на біосферу, знищення природних ресурсів, перезабруднення довкілля, швидке зменшення біорізноманіття.

Економіка ж, яка керується силами і законами ринку, активно втілює в життя все потужніші технології, що дедалі більше руйнують довкілля. Серед наслідків швидкого розвитку економіки: зміни клімату, руйнування озонового шару атмосфери, кислотні дощі, що знищують все живе, глобальне забруднення довкілля, деградація природних екосистем, зменшення біорізноманіття.

В екологічній загрозі людству насьогодні домінує глобальний характер, а це значить, що не можна зберегти свій шматочок природи, якщо сусіди її руйнують. Подолання глобальних екологічних проблем потребує не тільки нової ідеології життя, а й нової системи екологічних знань. Саме тому за останні десятиліття екологія з окремого розділу біології перетворилася на комплекс фундаментальних і прикладних дисциплін.

Нині екологічні знання повинні стати провідними у підготовці спеціалістів будь-якого профілю діяльності. Мислення фахівців найрізноманітніших професій має бути перш за все екологічним.

Навчальний курс “Основи екології” займає сьогодні провідне місце серед фундаментальних дисциплін і включає інформацію про теоретичні положення сучасної екології, причини і наслідки розвитку локальних, регіональних і глобальних екологічних криз, про екологічні проблеми сучасності, стратегію, тактику та методи їх вирішення. Частина матеріалу дисципліни виноситься на самостійне вивчення. З метою надання методичної допомоги студентам під час самостійного вивчення навчального матеріалу і підготовлено даний посібник, який складено на основі навчальної програми для вищих навчальних закладів І-ІІ рівня акредитації, рекомендованої Міністерством освіти і науки України.

У посібнику стисло викладено основний матеріал з усіх базових тем, подано питання для самоконтролю знань з кожної теми та підбірку тестових завдань з двох модулів: „Основи теоретичної екології” та „Прикладні аспекти екології”. Посібник містить словник основних екологічних термінів і понять, вимоги до знань і умінь, перелік основної та додаткової літератури.

Даний посібник буде корисним студентам денних і заочних відділень ВНЗ І-ІІ рівнів акредитації та викладачам.

ОСНОВИ ТЕОРЕТИЧНОЇ ЕКОЛОГІЇ

1. Екологія як природнича наука.

Термін „екологія” був запропонований німецьким біологом Е. Геккелем у 1866 р. Дослівно з грецької oikos – дім, logos – вчення.

Екологія – наука про взаємовідносини живих організмів та їх угруповань між собою та з довкіллям.

Об’єкти вивчення в екології – екологічні системи та елементи екосистем планети.

Предмет вивчення: - особливості і розвиток взаємозв’язків всього живого між собою та з довкіллям, а саме:

· взаємозв’язки між організмами та їх угрупованнями;

· взаємозв’язки між живою та не живою складовими екосистем;

· вплив природних та антропогенних факторів на функціонування екосистем і біосфери в цілому.

Структура сучасної екології.

Впродовж останніх десятиліть сформувалися близько 90 напрямів і піднапрямів (розділів і підрозділів) сучасної екології, які умовно об’єднані в чотири блоки:

Біоекологія – екологія живих організмів – є головною складовою сучасної екології. До її складу входять:

- аутекологія (факторіальна екологія) – вивчає взаємовідносини окремого організму з довкіллям;

- демекологія – вивчає популяції та їхній взаємозв’язок між собою і з довкіллям;

- синекологія – вивчає закономірності співіснування організмів, їх угруповань між собою та з навколишнім середовищем;

Геоекологія – вивчає взаємовідносини організмів і середовище їх існування в різних географічних зонах; розглядає екологічні наслідки екологічних процесів, видобутку корисних копалин; займається екологічним картографуванням.

Техноекологія – вивчає обсяги, механізми і наслідки впливів на довкілля і здоров’я людини різних галузей і об’єктів людської діяльності; займається розробкою регламентацій природокористування і технічних засобів охорони природи, проблемами утилізації відходів виробництва і відтворення зруйнованих екосистем екологізацією виробництва.

Соціальна екологія – вивчає взаємодію людини та біосфери, місце людського суспільства у природі.

Короткий нарис історії сучасної екології.

Становлення екології як синтетичної науки є наслідком науково-технічного прогресу та якісної зміни місця людини в природі. На перших етапах розвитку людства його вплив на природне середовище був незначним, а виробнича діяльність спиралася на природні сили (енергія води, вітру, викопні ресурси та ін.).

У ХХ столітті людина отримала можливість користуватися недоступними раніше для неї ресурсами і стала активно впливати на довкілля. Виникла ідея, що людина – хазяїн природи, а природа – невичерпне джерело ресурсів, потрібних людству. У цьому важливу роль зіграли:

- стрімко зростаюча чисельність населення, що зробила можливим необмежене використання трудових ресурсів;

- поява атомної енергетики, яка спричинила ейфорію повного вирішення усіх енергетичних проблем;

- розробка та створення озброєння нового типу, здатного знищити усе живе на планеті;

- формування на базі супутникових та комп’ютерних технологій Єдиного Світового інформаційного простору.

Усі ці фактори визначили у другій половині ХХ століття технократичну стратегію виробництва та використання природних ресурсів, що завершилася розвитком глобальної екологічної кризи. Забруднене навколишнє середовище, спостерігаються зміни клімату, деградують ґрунти, подекуди зменшилась густина захисного озонового шару, деградують природні екосистеми, швидко зменшується біорізноманіття… У відповідь на це стала розвиватися екологія.

Тільки в розробках цієї науки можна знайти відповідь на питання щодо меж допустимого впливу людини на природне середовище, на питання про способи оптимізації природокористування, про перспективу існування людства. Ці проблеми набули такої значущості та очевидності, що зараз жодна людина не може обійтися без екологічних знань.

Історія розвитку екології як синтетичної наукової дисципліни порівняно нетривала. Засновником екології в її сучасному вигляді можна вважати німецького вченого Е. Геккеля, який визначив екологію як науку про загальну “економіку природи”. У становленні екології велику роль зіграли праці К. Мьобіуса (1877), який запропонував поняття біоценозу, як сукупності організмів, що існують разом; праці Ф. Даля (1890), який запропонував термін біотоп (екотоп), що означає комплекс абіотичних факторів, які визначають життєдіяльність організмів; К. К. Фрідерікса, який увів цілісну одиницю “голоцен”, що включає в себе біоценоз і екотоп; праці Г.Ф. Морозова (1912), що є засновником вчення про ліс як цілісну природну систему; праці В.В. Докучаєва, який створив вчення про грунт, як особливе біокосне тіло, що є результатом взаємодії материнських гірських порід та живих організмів; праці англійського вченого А. Тенслі (1948), що вперше ввів поняття екосистеми та інших.

Видатний американський вчений Ю. Одум одним з перших почав розглядати екологію не як вузьку біологічну наукову дисципліну, а як міждисциплінарну науку, що досліджує багатокомпонентні та багаторівневі складні системи у природі та суспільстві. При цьому екологія залишилась точною біологічною наукою в тому розумінні, що вона досліджує живі об’єкти та їх сукупність, але вона стала й гуманітарною наукою, тому що визначає місце людини в природі, формує її світогляд, та сприяє оптимізації розвитку соціальних та виробничих процесів.

Особливе місце в історії екології посідають відкриття всесвітньо відомого вченого В.І. Вернадського, автора вчення про біосферу. Він довів наявність широкомасштабного впливу живих організмів на абіотичне середовище, створив вчення про ноосферу, яке ще більше узагальнило численні дані про нерозривність зв’язку людини з природним середовищем.

Друга половина ХХ століття характеризується виникненням широкого фронту екологічних досліджень, в яких помітну роль відіграють екологи України. Перший науковий центр екологічних досліджень був створений в 1930 р. при інституті зоології та ботаніки Харківського державного університету. Дослідження В.В. Стачинського у цьому центрі багато в чому є піонерними - він за 10 років раніше В.Н. Сукачова дійшов до ідеї біогеоценозу як функціональної єдності біоценозу та абіотичних факторів.

Світове визнання отримали дослідження українських вчених І.Г. Підоплічка, Ф.А. Гриня, С.М. Стойка, П.С. Погребняка, Д.В. Воробйова та ін. в галузі раціонального природокористування типології лісів на основі едафічних мереж, екології ландшафтів та інші. Велике наукове значення мають праці академіка М.Г. Холодного – в екології залізобактерій, виявленні фітогенних речовин в атмосфері, що стало фундаментом майбутньої нової науки – алелопатії.

Сьогодні в Україні ведуться активні розробки складних екологічних проблем. Перспективні роботи розпочаті у нещодавно відкритому інституті екології Карпат.

Екологи України зробили вагомий внесок у розробку методів оцінки рівня радіоактивного забруднення великих територій та обґрунтування заходів зниження екологічних збитків від наслідків аварії на ЧАЕС.

Основні завдання сучасної екології:

- вивчення загального стану сучасної біосфери та біологічних систем усіх рівнів;

- прогнозування динаміки стану екосистем і біосфери в цілому в часі і просторі;

- розроблення шляхів гармонізації взаємовідносин людського суспільства і природи, збереження здатності біосфери до саморегуляції і самовідновлення.

Методи екологічних досліджень.

Екологія – це комплексна наука. Вона використовує різноманітні методи досліджень, які можна поділити на три основні групи:

1. Методи, за допомогою яких збирається інформація про стан екологічних об’єктів: рослин, тварин, мікроорганізмів, екосистем, біосфери.

2. Методи обробки отриманої інформації.

3. Методи інтерпретації отриманих фактичних матеріалів.

До таких методів належать:

- Моніторинг – комплексна система спостереження й контролю за станом навколишнього середовища;

- Експеримент;

- Моделювання – використання для дослідження спрощеної копії екологічного об’єкта.

Питання для самоконтролю знань.

1. Що таке екологія?

2. Що є предметом вивчення екології?

3. Що є об’єктами вивчення екології?

4. Які основні завдання екології?

5. Які основні розділи екології та що вони вивчають?

6. Чому екологію вважають міждисциплінарною наукою?

7. Поясність взаємозв’язки екології з іншими науками?

8. Які задачі та проблеми вирішує сучасна екологія?

9. Які види виробництв, на Вашу думку, потребують екологічної конверсії у першу чергу?

Література

1. Л1 стор. 48-55

2. Л2 стор. 10-18

2. Найголовніші закони,

правила і принципи екології.

Закон константності живої речовини в біосфері (В. Вернадський): кількість живої речовини (біомаса всіх організмів) біосфери для конкретної екологічної епохи є сталою.

Закон мінімуму (Ю. Лібіх): біотичний потенціал (життєздатність, продуктивність організму, популяції, виду) лімітується тим з екологічних чинників середовища, який перебуває в мінімумі, хоча інші умови сприятливі.

Закон необоротності еволюції (Л. Долло): еволюція незворотна; організм (популяція, вид) не може повернутися до попереднього стану.

Закон розвитку системи за рахунок довкілля: будь-яка система може розвиватися лише за рахунок матеріально-енергетичних та інформаційних можливостей навколишнього середовища; абсолютно ізольований саморозвиток неможливий.

Закон толерантності (В. Шелфорд): чинники середовища, які мають у конкретних умовах песимальне (несприятливе, як надмірне, так і недостатнє) значення, обмежують можливості існування виду в даних умовах, всупереч і незважаючи на оптимальний збіг інших чинників.

Закони Б. Коммонера. Американський еколог Б. Коммонер (1974) сформулював чотири “закони”, які об’єднують у собі найважливіші закономірності і екологічні особливості природи. Це – екологічні аксіоми:

- все пов’язано з усім;

- все повинно кудись діватися;

- ніщо не дається задарма;

- природа знає краще.

Перша аксіома підтверджує всезагальність зв’язків об’єктів і явищ у природі та в людському суспільстві. І природа, і суспільство перебувають в єдиній мережі системних взаємозв’язків. Важливі наслідки цих взаємозв’язків:

1) дія закону великих чисел (сукупна дія великої кількості випадкових чинників призводить, за деяких загальних умов, до результату, майже незалежного від випадку, тобто такого, що має системний характер);

2) дія принципу Ле Шательє: при зовнішньому впливі, який виводить систему з рівноваги, ця рівновага зміщується в напрямку, за якого ефект зовнішнього впливу зменшується; у біологічних системах цей принцип реалізується у вигляді здатності екосистем до авторегуляції;

3) розвиток ланцюгових реакцій у разі виникнення окремих локальних змін у системі: ці реакції йдуть у бік нейтралізації збурення, що виникло, або формування нових взаємозв’язків;

4) будь-які зміни в системі “природа” прямо чи опосередково впливають на людину (від індивіда до суспільства).

Друга аксіома (“все повинно кудись діватися”) свідчить про закони збереження в природі. На відміну від людського виробництва, в природі не буває сміття. В біосфері завжди спостерігається кількісний баланс швидкостей синтезу живої речовини та її розкладання, що свідчить про високий ступінь замкненості колообігу речовини у біосфері. Діяльність же людини породила нагромадження в природі дедалі більшої кількості ксенобіотиків – чужорідних хімічному обігу живих істот синтетичних сполук. Ці сполуки стійкі, є сильними токсикантами і нагромаджуються у величезних кількостях, становлячи дедалі більшу загрозу для людства.

Третя аксіома (“ніщо не дається задарма”, або ж – “за будь-які втручання і збитки природі треба платити”, або ж – “природа за все віддячить”) вказує на те, якою ціною дістається людству науково-технічний прогрес. В економіці природи, як і в економіці людини, не існує безкоштовних ресурсів. Все, що було взято людиною з природи, мусить бути їй повернуто, компенсовано. Невиконання цього закону неминуче призводить до екологічної кризи.

Четверта аксіома (“природа знає краще”) свідчить про незрівнянні переваги природних конструкцій над людськими. Все, створене природою, пройшло надзвичайно жорсткий конкурс на місце в біосфері впродовж тисяч і мільйонів років природного добору та адаптації.

До законів Б. Коммонера додають ще один закон – закон обмеженості ресурсів. Він стверджує, що, згідно із законом константності кількості живої речовини на планеті, збільшення чисельності і маси одних організмів у глобальному масштабі може відбуватися лише за рахунок зменшення кількості й маси інших організмів. Саме суперечливість між швидкостями розмноження багатьох організмів і обмеженістю ресурсів харчування є своєрідним регулятором, що запобігає “біологічному вибуху” космічного масштабу. Маса продуктів для живлення всіх форм життя на Землі (зокрема й для людини) обмежена й вичерпна, тому виживання цивілізації можливе лише за умов реалізації обґрунтованих і жорстко контрольованих самообмежень.

Правило 1%: для біосфери загалом частка можливого споживання чистої первинної продукції (на рівні консументів вищих порядків) на перевищує 1%.

Правило 10%: (правило піраміди енергій Р. Ліндемана): з одного трофічного рівня екологічної піраміди переходить на інший, вищий рівень у середньому близько 10% енергії.

Правило екологічної ніші: порожньою екологічна ніша не буває, вона обов’язково завжди заповнюється природним шляхом.

Принцип Ле Шательє: при зовнішньому впливі, який виводить систему зі стану стійкої рівноваги, ця рівновага зміщується в напрямі, за якого ефект зовнішнього впливу слабшає.

Принцип винятку (Т. Гаузе): два види не можуть існувати в одній і тій самій місцевості, якщо їхні екологічні потреби ідентичні, тобто якщо вони займають одну й ту саму екологічну нішу.

Принципи розвитку і функціонування природи Д. Чираса. Відомий еколог Д. Чирас визначив такі чотири основні загальні принципи, на підставі яких функціонує і розвивається природа:

- рециклічності, або повторного багаторазового використання найважливіших речовин;

- постійного відновлення ресурсів;

- консервативного споживання, коли живі істоти споживають лише необхідне і в такій мірі, яка їм необхідна;

- популяційного контролю – природа не допускає вибухоподібного зростання популяцій, регулюючи кількість особин того чи іншого виду створенням відповідних умов для його існування та розмноження.

Принцип віддаленості подій: явища, віддалені від нас у часі і просторі, психологічно здаються менш істотними, не надто важливими; прихильники цього принципу наражають себе на велику небезпеку.

3. Аутекологія.

Природне середовище – це все живе й неживе, що оточує організми і з чим вони взаємодіють.

Складові природного середовища:

- атмосфера – газова оболонка Землі;

- гідросфера – водна оболонка;

- літосфера – зовнішня тверда оболонка Землі, що вміщує земну кору і верхню частину мантії;

- біосфера – сфера існування живих організмів.

Навколишнє середовище – це та частина екологічного середовища з елементами якої даний організм контактує та прямо чи опосередковано взаємодіє.

Усі елементи природного середовища, що впливають на живі організми і на які всі живі істоти реагують реакціями пристосування (адаптаціями) називаються екологічними чинниками.

Екологічні чинники поділяють на:

· абіотичні – всі складові неживої природи (тиск, вологість, температура, склад атмосфери тощо);

· біотичні – взаємодії в популяціях та між популяціями;

· антропогенні – усі види господарської діяльності людини.

Форми біотичних відносин:

- конкуренція – два види організмів або особин одного виду використовують один і той же ресурс або намагаються витіснити один одного;

- хижацтво – один вид використовує інший як трофічний ресурс;

- симбіоз – більш-менш тривале взаємовигідне, а часто необхідне, співіснування двох або більшої кількості різних організмів. За характером взаємозв’язків може бути виражений у коменсалізмі, паразитизмі, мутуалізмі, синойкії, причому паразитизм – негативне, шкідливе для одного з партнерів співжиття;

· мутуалізм – форма симбіозу, за якої кожен з організмів, що живуть разом (наприклад рак-самітник і актинія), приносить іншому приблизно однакову користь;

· коменсалізм – один організм харчується за рахунок іншого, а останній не має з цього користі;

· паразитизм – один вид використовує інший як трофічний ресурс та середовище життя;

· синойкія – один партнер використовує організм іншого як житло;

- метаболічна регуляція – вплив продуктів метаболізму на чисельність особин того самого чи іншого виду. Він характерний як для тварин, так і для рослин (алелопатія: біля грецького погано ростуть інші рослини).

Закономірності впливу екологічних чинників на організми.

Одні й ті ж фактори неоднаково впливають на організми різних видів: для одних вони можуть бути сприятливими, для інших – ні:

Закон оптимуму: будь-який фактор сприятливо діє на організм тільки в певних межах.

Сприятлива доза екологічного фактора називається зоною оптимуму, доза фактора, за якої організм почувається пригнічено – зоною песимуму. Діапазон пристосування організму до змін умов довкілля визначає екологічну валентність виду. Організми, що добре пристосовуються до змін умов довкілля називаються еврибіонтами, які погано пристосовуються до змін умов довкілля – стенобіонтами.

Закон сукупної дії чинників: чинники діють на організм сумісно: дія одного чинника може підсилити чи послабити дію іншого. Ефект сумації дії кількох чинників називається синергічним.

Закон мінімуму (Ю. Лібіха) – витривалість організму визначається найслабшою ланкою в ланцюгові його життєвих потреб (чинник, значення якого попадає в зону пригнічення або смерті).

Лімітуючий (обмежувальний) чинник – чинник, рівень якого виходить за межі витривалості організму.

Закон толерантності (Шелфолда) – лімітуючим чинником процвітання організму може бути як мінімум так і максимум екологічного впливу.

Межа витривалості

Ступінь сприятливої дії чинника

Межа витривалості

Зона песимуму

Зона песимуму

рис. 1 Реакція особин на екологічні чинники довкілля

Питання для самоконтролю знань.

1. Що таке природне середовище?

2. Що таке екологічні фактори та на які групи вони поділяються?

3. Що таке антропогенний фактор та чи можна його віднести до групи біотичних факторів?

4. Що таке абіотичні фактори? Навести приклади.

5. Які взаємовідносини організмів характеризують симбіоз, паразитизм, алелопатію, коменсалізм? Навести приклади.

6. Сформулювати закон оптимуму та пояснити його на конкретному прикладі.

7. Які бувають організми щодо пристосування до змін умов довкілля?

8. У чому полягає закон сукупної дії факторів? Навести приклад синергічного ефекту.

9. Що таке лімітуючий фактор та що може бути лімітуючим фактором процвітання виду? Навести приклад.

10. Які абіотичні фактори визначають вертикальну зональність гірських біоценозів Карпат, Кримських гір?

11. Яку користь можуть мати рослини від того, що їх поїдають тварини?

Література

1. Л1 стор. 94-94

2. Л2 стор. 40-48

4. Популяційна екологія.

Популяція (англ. популяціон - населення) – це сукупність особин одного виду, що тривалий час живуть на певній території та мають єдиний генофонд.

Частина земної поверхні чи акваторії, в межах якої в природних умовах існує популяція називається ареалом.

Популяція характеризується: чисельністю, народжуваністю, щільність, смертністю, приростом, запасом біомаси на одиницю площі чи об’єму.

Екологічна ніша – це діапазон умов, в яких живе і відтворює себе популяція.

Розрізняють: фундаментальну екологічну нішу – комплекс екологічних факторів, необхідних для даного виду при відсутності конкурентів, та реалізовану екологічну нішу – амплітуда умов, доступних виду в присутності конкурентів.

Структура популяції:

вікова структура – співвідношення різних вікових груп організмів;

статева структура – співвідношення особин різної статі;

генетична структура – якісний та кількісний склад генотипів (алелей), що зумовлюється особливостями потоку генів між тимчасовими ізольованими частинами популяції.

Сукупність генів популяції складає її генофонд. Різні популяції одного виду відрізняються частотами зустрічальності тих чи інших алельних генів. Однією з причин зміни генетичної структури популяції є дрейф генів – випадкова і неспрямована зміна частот зустрічальностей алелей, що може зумовлюватись періодичними змінами чисельності популяції (популяційними хвилями), більш характерний для малочисельних популяцій.

просторова структура – тип і характер розміщення особин даної популяції на території, яку вона займає. Розрізняють розподіл організмів рівномірний і нерівномірний, поодинокий і груповий.

етологічна структура – поведінкові взаємозв’язки в групі тварин, розподіл тварин відповідно до етологічної ієрархії. Етологічна ієрархія – домінування одних особин над іншими (найчастіше в невеликих популяціях тварин при груповому способі життя).

З метою кращого пристосування до умов середовища (добування їжі, захист потомства, розмноження) тварини можуть вести як поодинокий спосіб життя так і утворювати різноманітні форми угруповань.

Поодинока форма існування характерна для зайців, жужелиць, метеликів-кропивниць, сонечок.

Сімейна форма існує у бобрів, ведмедів, вовків, птахів до вильоту, пташенят та ін.

Соціальна група – невелика група тварин (прайд) які живуть разом. Так, леви утворюють невеликі групи, в яких самиці полюють і турбуються про потомство.

Стадо – тривале чи постійне об’єднання тварин, в якому здійснюються всі основні функції життя виду: добування корму, захист від хижаків, міграції, розмноження, виховання молодняку.

Основою групової поведінки є взаємовідносини домінування (ієрархії) – підкорення, заснованого на індивідуальних відмінностях між особинами.

Зграя – тимчасове об’єднання тварин, що утворюється з певною біологічною користю (для захисту від ворогів, добування їжі, міграції тощо).

Колонія – це велике, групове поселення осілих тварин. Колонії бджіл, термітів, мурах мають дуже складну організацію, в якій кожна група виконує свої соціальні функції (добуває їжу, прибирає житло, охороняє і вирощує потомство).

Надорганізми – найвищий ступінь взаємодії організмів у колонії з утворенням єдиної самодостатньої системи. Наприклад, корал – це тисячі крихітних тварин коралових поліпів, що злилися в єдиний кораловий організм.

Динаміка популяцій.

Динамічний популяційний процес включає в себе: народжуваність, чисельність, щільність особин в межах популяційного поля (для рослин), смертність, зміну території.

За сприятливих умов популяція успішно виконує найголовніше завдання живого: розмножуючись збільшувати свою чисельність. Одним з головних завдань екології є передбачення змін стану популяцій, розрахунки її чисельності в майбутньому.

Загальний хід зміни чисельності популяції можна визначити рівнянням:

N_t+1=N_t+B-D+J-E, де:

N – чисельність особин;

В – народжуваність;

D – смертність;

J – імміграція;

Е – еміграція;

t – час.

Врівноважений стан популяції, коли чисельність не перевищує ємності середовища (його ресурсної спроможності) називається гомеостазом популяції.

Закон розвитку популяцій: популяційний вибух→колапс→стабілізація

1 – популяційний вибух за сприятливих умов;

2 – колапс – за недостатньої кількості ресурсів;

3 – стабілізація.

рис. 2 Зміна чисельності популяції в залежності

від наявності ресурсів

Популяційний вибух – це стрімке зростання чисельності популяції (відбувається за сприятливих умов).

Кількісний розвиток популяції контролюється:

- механізмами взаємодії з іншими популяціями – „хижак-жертва”, „хазяїн - паразит”;

- обмеженістю ресурсів конкретних біотопів.

Колапс – це різке зменшення чисельності популяції після надмірного розвитку. Причини колапсу: висока щільність популяції, нестача ресурсів, внаслідок чого включаються процеси саморегуляції: затримка статевого дозрівання, блокування статевої функції, підвищення агресивності, канібалізм, еміграція. Крім того, при високій щільності у популяцій швидко поширюються епідемії.

Періодичні зміни чисельності популяції називаються популяційними хвилями.

Для характеристики динаміки популяції у часі використовують вікові піраміди.

Число особин

1 2 3 4

рис. 3 Вікові піраміди

1,2,3 – зростаючі (прогресивні) популяції;

4 – популяція з від’ємним приростом, регресивна (така, що може вимерти).

Стратегії життя рослин та тварин.

Світ живих організмів дуже різноманітний. Різноманітні не лише форма чи розмір істот, різноманітні пристосування, завдяки яким живі організми вирішують свої головні проблеми – виживання та розмноження. Спробу знайти закономірність у вирішенні стратегій життя в процесі еволюції живих організмів робить концепція r – та k – добору.

У крайніх варіантах r – види – це невеликі організми, з коротким періодом життя, які не піклуються за потомство та спрямовують більшу частину речовин та енергії на розмноження. Головна стратегія їхнього життя – розмноження.

К – види – це великі організми, з тривалим життям, мають мало нащадків і певний час піклуються за них, пізно приступають до розмноження та витрачають на нього лише малу частину ресурсів. Головна стратегія їхнього життя – виживання особин та контроль території, якою вони володіють.

1 – r – стратегія;

2 – k – стратегія.

рис. 4 Криві виживання

Співіснування популяцій.

Взаємовідносини між популяціями змінюються в широкому діапазоні – від несприятливих до взаємодопомоги. Два види не можуть займати одну й ту ж саму екологічну нішу. Під впливом конкуренції конкурентно слабкіший вид повністю витісняється конкурентно сильнішим (принцип Гаузе).

Спостереження показали, що принцип конкурентного виключення не абсолютний, що конкурентні види можуть існувати в одних і тих же біоценозах. Конкуренція в природі пригнічує партнерів та звужує їхні екологічні ніші, але не веде до повного випадання з біогеоценозів (пристосування шляхом використання ресурсів в різний час, нічного та денного способу життя, різних строків цвітіння тощо).

Питання для самоконтролю знань.

1. Що таке популяція?

2. Що таке екологічна ніша та в чому полягає різниця між фундаментальною та реалізованою екологічною нішею?

3. Які причини можуть призвести до популяційного вибуху?

4. Які причини призводять до колапсу?

5. У чому полягає обмежувальна роль хижаків та паразитів?

6. Що таке ієрархія етологічна?

7. Що таке принцип Гаузе і чи є він абсолютним?

8. У чому полягають k та r стратегії життя та для яких видів вони характерні?

9. Які фактори впливають на динаміку (зміну чисельності) популяції?

10. Що таке гомеостаз популяції та від яких чинників він залежить?

11. Які механізми регуляції вступають у дію в популяції, в якій споживання ресурсів почало набагато перевищувати їх надходження?

12. Жаба – повитуха відкладає до 150 ікринок, які утворюють два шнури. Самець намотує їх на задні ноги і носить на собі до виходу пуголовків. Жаба звичайна відкладає до 7 тисяч ікринок. Чим можна пояснити таку різницю у кількості ікри споріднених видів?

13. Чому бурхливе розмноження окремого виду рослин в угрупованні є сигналом його поступової загибелі?

14. У лісі, в якому повирубували усі старі дерева, згодом усі молоді дерева були вражені шкідниками. Чому?

Література

1. Л1 стор. 91-99

2. Л2 стор. 48-49

Екосистема – єдиний природний комплекс живої і неживої природи, де все взаємопов’язано обміном речовин та потоком енергії.

Екосистема, що включає в себе фітоценоз – рослинну спільноту, називається біогеоценозом.

Біогеоценоз – природна ділянка земної поверхні з певним складом живих і неживих компонентів і динамічною взаємодією між ними.

Структура біоценозу:

- Біотоп – однорідний за абіотичними факторами (кліматичними, гідрологічними, едафічними, ґрунтовими) простір.

- Біоценоз – сукупність усіх живих організмів в межах одного біотопу:

· сукупність рослин – фітоценоз;

· сукупність тварин – зооценоз;

· сукупність редуцентів (бактерій і грибів-сапротрофів) – мікробоценоз.

Склад біоценозу:

- продуценти – створюють органічну речовину з неорганічної за рахунок енергії сонячного світла (фототрофи - рослини), або за рахунок енергії хімічних реакцій (хемотрофи – бактерії);

- консументи – використовують органічну речовину інших організмів (тварини);

- редуценти – розкладають органічну речовину залишків чи продуктів життєдіяльності організмів до простих неорганічних сполук (бактерії, гриби).

Принципи функціонування екосистем.

Перший принцип: Екосистеми існують за рахунок сонячної енергії, яка не забруднює середовище.

Шлях руху енергії у формі їжі називається ланцюгом живлення (трофічний ланцюг). Ланцюги живлення поділяються на:

- ланцюги виїдання (пасовиські), які починаються з фотосинтезуючих організмів (трава→миша→сова→яструб);

- ланцюги розкладання (детритні) – починаються з детриту – напіврозкладеної органічної речовини (перегній→жук-гнойовик→ворона→яструб).

Переплетені ланцюги живлення утворюють трофічну мережу, щільність якої забезпечує стійкість екосистеми.

Кількість ланок ланцюга живлення, як правило, не перевищує 4-5 і обмежується правилом 10% енергії.

Правило 10% енергії – з попереднього на наступний трофічний рівень переходить в середньому 10% енергії, решта розсіюється у вигляді тепла.

Другий принцип: Одержання ресурсів і позбавлення від відходів відбувається в рамках колообігу хімічних елементів. З потоку речовин у колі продуценти→консументи→редуценти утворюється біологічний колообіг речовин.

Біологічний колообіг речовин – це циклічний процес, що починається з синтезу органічних речовин і закінчується їх розкладом до простих неорганічних сполук.

Третій принцип: На кожному попередньому трофічному рівні кількість біомаси та енергії, які запасаються організмами за одиницю часу більша ніж на наступному (правило екологічної піраміди).

V

IV

III

II

I

рис. 5 Екологічна піраміда

Розрізняють три типи екологічних пірамід:

- піраміда чисел – відображає чисельність окремих видів;

- піраміда біомас – характеризує суху масу чи енергетичну цінність;

- піраміда енергії – показує величину потоку енергії чи продуктивність на кожному трофічному рівні.

Для водних екосистем (озеро, море) в період весняного “квітування” піраміда біомас фітопланктону та зоопланктону може бути перевернутою.

рис. 6 Перевернута екологічна піраміда

Це пояснюється тим, що наступний рівень забезпечується ресурсами за рахунок більшої швидкості розмноження попереднього трофічного рівня.

Людина порушує усі три принципи функціонування природних екосистем:

- змінює колообіг хімічних елементів;

- використовує як джерело енергії корисні копалини і забруднює довкілля продуктами їх згоряння;

- збільшує чисельність людської популяції, справляючи тим самим тиск на природне середовище і порушуючи природну рівновагу між компонентами біосфери.

Господарську ємність біосфери, яка за розрахунками складає не більше 1% чистої первинної продукції біоти (фотосинтез), перевищено в 10 разів, що призводить до порушення біологічного колообігу речовин, забруднення довкілля, деградації екосистем.

Дата добавления: 2014-11-29