Экология. 1. Организм и среда обитания.

17.09.2012. Лекция №2.

1. Организм и среда обитания.

2. Понятие об экологических факторах и среде обитания.

3. Классификация экологических факторов

4. Зона действия экологических факторов. Закон толерантности Шелфарда.

5. Виды адаптации.

6. Основные среды жизни. (Самостоятельный конспект)

7. Типы взаимоотношений между видами. (Самостоятельный конспект)

Среда обитания — природные тела и явления, с которыми организм находится в прямых или косвенных взаимоотношениях.

Экологические факторы — это определенные условия и элементы среды, которые оказывают специфическое воздействие на организм.

Классификация экологических факторов:

• Абиотические факторы — совокупность условий неорганической среды, влияющих на организм. К числу абиотических факторов относятся климатические, химические, орографические(рельеф) и эдафические(почва) факторы.

• Биотические факторы — совокупность влияния живых организмов друг на друга: антагонистические и не антагонистические. Антагонистические отношения — взаимоотношения не совместимы друг с другом. Не антагонистические — нейтрализм, симбиоз …

• Антропогенные факторы — факторы, порожденные человеком и воздействующие на окружающую среду: прямое и косвенное воздействие.

Закон Шелфарда - лимитирующим фактором процветания организма (вида или экосистемы) может быть как минимум так и максимум экологического фактора, диапазон между которыми определяет величину выносливости (толерантности) организма к данному фактору.

Лимитирующий экологический фактор — фактор, который ограничивает развитие организмов из-за недостатка или их избытка по сравнению с потребностью.

Вспомогательные принципы закона толерантности:

• организм может иметь широкий диапазон выносливости в отношении одного фактора и узкий в отношении другого.

• организмы с широким диапазоном выносливости к большинству экологических факторов широко распространены.

• Факторы могут оказывать влияние на расширение или сужение выносливости организмов к другим факторам.

• Период размножения является критическим по отношению к экологическим факторам.

Свойство видов адаптироваться к тому или иному диапазону факторов среды называется экологической пластичностью. Экологически не пластичные (мало выносливые виды) называются стенобионтными (стена — от греч. «узкими»). Более выносливые называются эврибионтными (эври — от греч. «широкий»).

Адаптация — процесс приспособления живых организмов к меняющимся условиям внешней среды.

Виды адаптации:

• Структурно экологические адаптации — изменения во внешней и внутренней структуре организмов в ответ на изменения среды.

• Физиологические адаптации — изменение скорости физиологических реакций в ответ на изменения факторов среды.

• Поведенческие адаптации — изменение поведения животных.

• Комплексные адаптации

Среды жизни:

• наземно-воздушная

• почвенная

• водная

• организменная

Популяции:

Основные свойства популяции и динамика саморегуляции популяции.

Популяция — любая, способная к самовоспроизведению, совокупность осыбей одного вида, более или менее изолированная от пространства и времени, от других аналогичных совокупностей одного и того же вида.

Свойства популяций:

1. популяция — это целостное явление.

2. Высокая адаптивная способность.

3. Потенциальное бессмертие.

Статистические показатели популяции характеризуют ее состояние на данный момент времени — численность, плотность, половая и возрастная структура. Плотность популяции — число особей на площади или единице объема жизненного пространства.

Динамические свойства популяции характеризуют процессы, протекающие в популяции за какой то промежуток времени. Основными динамическими показателями являются:

• рождаемость — способность популяции к увеличению численности за счет размножения особей. Различают абсолютную и удельную рождаемость.

• Смертность

• выживаемость количество выживших из числа родившихся за определенный промежуток времени.

Биотический потенциал — теоретически возможное потомство от одной пары особи при реализации способности организмов к биологически обусловленному размножению.

Типы роста популяций:

1. экспоненциальный рост численности популяции — описывает темп роста популяции, когда ее плотность увеличивается с возрастающей скоростью до тех пор, пока не начнет действовать фактор, ограничивающий рост.

2. Логистическая кривая роста - рост популяции в начале увеличивается медленно, затем стремительно растет, но под влиянием сопротивления среды постепенно замедляется и наступает равновесие — стационарное состояние, когда число особей не увеличивается.

Тенденция живых систем, в том числе и популяций, поддерживать внутреннюю стабильность с помощью собственных регулирующих механизмов, называется гомеостазам, а колебания численности популяции в пределах какой то величины — их динамическим равновесием.

1. Равномерная – смертность одинаковая во всех возрастах.

2. Кривая дрозофилы – смертность от старения

3. Кривая гидры – высокая смертность при рождении.

Рост популяции

1.10.2012. Лекция №3. Биотические сообщества.

1. Понятие сообщества и биоценоза, структура биоценоза.

2. Типы взаимодействия популяции в биоценозе.

3. Понятие об экологической нише.

4. Пищевая цепь, пищевая сеть

5. Экологические пирамиды

Сообщества – совокупность популяций разных видов, сосуществующих в пространстве и времени.

Биоценоз – сообщества популяций, занимающих определенную территорию и взаимодействующих между собой.

биоценоз

зооценоз

микробоценоз

фитоценоз

Свойства биоценоза:

1. Целостность

2. Видовая структура

3. Видовое разнообразие

4. Пространственная структура

Экологическая ниша – место вида в природе, преимущественно в биоценозе, включающее, как положение его в пространстве, так и его функциональную роль в сообществе.

Экологическая ниша включает:

1. Физическое пространство

2. Функциональную роль

3. Положение относительно градиентов внешних физических факторов

Типы экологической ниши:

1. Не соприкасающиеся и не перекрывающиеся

2. Соприкасающиеся, но не перекрывающиеся

3. Соприкасающиеся и перекрывающиеся (требуется обязательное расхождение ниш)

Место обирания – место, где организм живет и где его можно найти. Одно место обитания является местом для всего сообщества.

Классы по способу питания:

1. Автотрофные – поглощают энергию солнца и вещества из окружающей среды, создают органические вещества из неорганических.

2. Гетеротрофные – используют в качестве пищи готовые органические вещества.

Пищевая цепь – перенос энергии и вещества в ряду живых организмов при поедании последующим элементом цепи предыдущего.

Первое звено – продуценты – это зеленые растения.

Второе звено – концументы – гетеротрофные организмы, делятся на несколько порядков.

Третье звено – редуценты – микроорганизмы.

Каждое звено пищевой цепи называется трофическим уровнем.

Виды пищевых цепей:

1. Пастбищные (цепи выедания)

2. Детридные (частично разложившаяся органика: пни, листья…)

Пищевая сеть – всё разнообразие пищевых взаимоотношений между организмами в биогеоценозе или экосистеме.

Закономерности пищевых цепей и сетей:

1. Пищевые цепи и сети пронизывают всю биосферу и начинаются в основном с растений.

2. Количество звеньев в пищевой цепи, реже.

3. Пищевые цепи всегда конечны.

4. Возможно переключение цепей питания с одного вида на другой.

5. Популяции, входящие в пищевые цепи и сети, находятся в экологическом равновесии.

6. Понятие полезной или вредной популяции с точки зрении экологии не правомерно.

Экологическая пирамида – это цифровое или графическое изображение переноса вещества и энергии с одного трофического уровня на другой.

Виды экологических пирамид:

1. Пирамида чисел (пирамида Элтона) –количество особей, составляющих последовательный ряд звеньев от продуцентов к концументам, неуклонно уменьшается.

1000000 - фитопланктон

10000 - зоопланктон

100 - рыбы

1 - чайка

2. Соотношение биомассы веществ каждого трофического уровня

3. Пирамида энергии – количество энергии, содержащейся в организмах на любом последующем трофическом уровне цепи питания, меньше её значений на предыдущем уровне.

Правило 10% (правило Линдемана): с одного трофического уровня на другой по пищевой цепи передается в среднем только 10% энергии предыдущего уровня.

В наземных экосистемах уменьшение количества доступной энергии обычно сопровождается уменьшением биомассы и численности особей на каждом трофическом уровне.

14.10.2012. Лекция №4. Экологические системы

План:

1. понятие экосистемы и биогеоценоза

2. динамика и развитие экосистем. Сукцессия

3. энергетика и продуктивность экосистем

4. антропогенные экосистемы.

Экосистема – это совокупность популяций различных видов растений, животных и микроорганизмов, взаимодействующих между собой и окружающей их средой таким образом, что их совокупность сохраняется в таком виде неопределенно долгое время.

Биогеоценоз – это совокупность однородных природных элементов (атмосферы, горной породы, растительности, животного мира, микроорганизмов, почвы и гидрологических условий) на определенном участке поверхности земли.

Фитоценоз, зооценоз, микробоценоз – биоценоз

Климатоп, гидротоп, эдафотоп (почва) – биотоп (экотоп)

Биоценоз, биотоп - биогеоценоз

Биотоп – это относительно однородная по абиотическим факторам среды пространство, занятое биогеоценозом.

Основные признаки экосистемы:

· круговорот веществ и поток энергии

· способность противостоять (в определенных пределах) внешним воздействиям, самовосстанавливаться и развиваться.

· Открытая система

Классификация экосистем:

1. Классификация по размерам

1. Микроэкосистема

2. Мезаэеосистема (лес, река…)

3. Макроэкосистема (океан, континент…)

4. Глобальная (биосфера)

2. Биом – субконтинентальняа экосистема, хароактеризующаяся каким либо типом растительности ил другой особенностью ландшафта.

1. наземная

2. пресноводные (литические – озера,)

3. морские

3. По динамике (цикличность)

1. суточная

2. сезонная

3. многолетняя

Периодически повторяющуюся динамику называют циклическими изменениями или флуктуациями.

Направленную динамику называют поступательной или развитием экосистем.

Сукцессия – последовательная смена во времени одних экосистем (биоценозов в первую очередь другим) на определенном участке земной поверхности.

Причины сукцессии:

1. Упорядоченный процесс развития экосистемы, установление в ней стабильных взаимоотношений между видами.

2. Изменение климатических условий

3. Изменение физической среды под влиянием жизнедеятельности организмов, составляющих экосистему.

Виды сукцессии:

1. Первичная сукцессия – развивается на лишенном жизни месте, где условия существования поначалу не являются благоприятными

2. Вторичная сукцессия – происходи на участке в предшествующее время уже занятом хорош развитым сообществом или освободившихся после разрушения сообщества под воздействием внешних причин

3. Автотрофная и гетеротрофная сукцессии

4. Прогрессивные и регрессивные. Прогрессивная – формируется устойчивая система.

Климакс – состояние окончательного равновесия (гомеостаза сообщества).

Важнейшая термодинамическа характеристика экосистем и биосферы в целом – это способность создавать и поддерживать высокую степень внутренней упорядоченности, т. е. состояния с низкой энтропией.

Экосистема и организмы представляют собой открытые, неравновесные термодинамические системы постоянно обменивающиеся с окружающей средой энергией и веществом, уменьшая этим энтропию внутри себя, но увеличивая энтропию вовне, согласно с законами термодинамики.

Продуктивность экосистемы – это скорость, с которой продуценты усваивают лучистую энергию в процессе фотосинтеза и хемосинтеза, образуя органическое вещество, которое затем может быть использовано в качестве пищи.

Ступени продуктивности:

1. Валовая первичная продуктивность – скорость накопления в процессе фотосинтеза органического вещества, включая затраты на дыхание

2. Чистая первичная продуктивность

3. Вторичная продуктивность – скорость накопления органического вещества на уровне концументов.

4. Чистая продуктивность сообщества – скорость накопления органического вещества, не потребленного гетеротрофами

Биомасса – вся живая органическая масса, которая содержится в экосистеме или ее элементах вне зависимости от того, за какой период она образовалась и накопилась.

Классификация экосистем (отум):

1. Природные, движимые солнцем, не субсидируемые. (высокогорные леса, океаны…)

2. Природные, движимые солнцем, субсидируемые другими естественными источниками.

3. Антропогенные – движимые солнцем, субсидируемы е человеком.

4. Индустриально-городские, движимые топливом.

Свойства агроценозов:

1. Резко снижается видовое разнообразие

2. Не способен длительно существовать без вмешательства человека.

3. Не обладает саморегуляцией

4. Характеризуется высокой продуктивностью

5. Нуждаются в восстановлении плодородия

Тема: Учение о биосфере. (Самостоятельный конспект)

1. Учение Вернадского о биосфере

2. Состав, функции и границы биосферы

3. Круговороты веществ в биосфере

Биосфера – это все пространство (оболочка земли), где существует или, когда-либо существовала жизнь, т. е. где встречаются живые организмы или продукты их жизнедеятельности.

Сущность учения Вернадского:

1. Признание исключительной роли живого вещества, преобразующего облик планеты.

2. Представление об организованности биосферы, которое проявляется в согласованном взаимодействии живого и неживого, взаимной приспособляемости организма и среды.

3. Эволюция биосферы

Состав биосферы:

1. Живое вещество

2. Биогенное вещество – вещество создаваемое и перерабатываемое организмами

3. Косное вещество – неорганическое вещесво.

4. Биокосное – вещество, которое создается совместно с организмами (почва)

5. Вещество, находящееся в процессе радиоактивного распада.

6. Рассеянные атомы (непрерывно образуются из земных веществ в результате космического излучения)

7. Космическое

Функции живого вещества (функции биосферы).

1. Энергетическая функция – поглощение солнечной энергии и энергии при хемосинтезе, дальнейшая передача энергии по пищевой цепи.

2. Концентрационная функция – избирательное накопление определенных химических веществ.

4. Средообразующая функция – преобразование физико-химических параметров среды.

5. Транспортная функция – перенос веществ в вертикальном и горизонтальном направлениях.

6. Деструктивная функция – минерализация необиогенного вещества, разложение неживого неорганического вещества.

7. Газовая функция – способность изменять и поддерживать окружающий газовый состав атмосферы и среды в целом.

8. Рассеивающая функция – трофическая и транспортная способность организмов.

9. Информационная функция -живые организмы и их сообщества накапливают определенную информацию и затем передают по следующим поколениям.

Биосфера включает в себя нижнюю часть атмосферы и верхние слои литосферы. Озон находится на высоте 20 – 25 километров, верхний край биосферы на высоте 33 – 35 км (высота биосферы). Биосфера – это централизованная, саморегулирующаяся и открытая система.

Учение о ноосфере.

Ноосфера – это важный тип целостности за счет тесной взаимосвязи законов природы и социально-экономических законов общества. Ноосфера - высшая стадия развития биосферы.

Основные положения учения о ноосфере:

Исторически последнее состояние геологической оболочки биосферы -это приспособленная человеком ноосфера, сфера разума и труда.

Изменения в биосфере обуславливаются как сознательной так и бессознательной деятельностью человека. Дальнейшее развитие ноосферы связано с развитием социально-экономических факторов.

Антропогенные воздействия на биосферу. Загрязнение окружающей среды. Виды антропогенных воздействий.

Классификация загрязнений окружающей среды, экологические и экономические последствия загрязнения окружающей среды.

Окружающая среда – это целостная система природных богатств и явлений, в которых протекает быт, труд и отношения людей.

Загрязнение окружающей среды – это преступление: внесение в природную среду любых веществ и энергии, вызывающих изменение её состава и свойств, оказывающих вредное воздействие на живую и неживую природу.

Загрязнитель – любой физический предмет или химическое вещество, количество которого выходит за рамки обычного и вызывает загрязнение среды.

Антропогенные факторы загрязнения и разрушения окружающей среды объединяются в следующие группы:

1. Атмосферные

2. Водные

3. Почвенные

4. Геолого-морфологические

5. Комплексные или ландшафтные.

Основные источники загрязнения: теплоэнергетика, производство, транспорт.

Основные источники загрязнения почвы: сброс неочищенных сточных вод, смыв ядохимикатов дождем, газовые выбросы, утечка нефти и нефтепродуктов.

Основные загрязнители почвы: минеральные удобрения, отходы и отбросы производства, газодымовые выбросы, утечка нефти и нефтепродуктов.

Классификация загрязнений:

1. По видам: химическое, физическое, биологическое.

2.

Лекция №6. 26.11.2012.

Экологический кризис – изменение в биосфере или её части, сопровождающееся трансформацией среды и систем в целом в новое качество.

Глобальные проблемы – это проблемы, имеющие значение для всей планеты в целом.

1. Демографический взрыв и угроза голода.

Демографический взрыв – это резкое увеличение темпов роста народа населения, обусловленное интенсивным снижением смертности, особенно детской, при сохранении высокой рождаемости. (темп роста более 90млн чел. в год)

Теория о том, что голод неизбежен – Мальтус.

2. Загрязнение атмосферы. Основные загрязнители оксиды углерода, азота и серы. Последствия загрязнения атмосферы – кислотные осадки. Кислотные осадки – это дожди, туманы, снег, которые имеют pH < 6 из за содержания в них соединений, образующих серную и азотные кислоты, что связано с выбросами в атмосферу диоксида серы и оксидов азота.

3. Разрушение озонового слоя. Причины разрушения озонового слоя – поступление в атмосферу фрионов и фтор-хлор-углеродистых соединений. Запуск мощных ракет, полеты реактивных самолетов в высоких слоях атмосферы.

Дата добавления: 2014-01-04