n n n Образование через всю жизнь! Умение самостоятельно учиться Специалиста способного работать Умение решать задачи проблемного характера. Умение анализировать
n n n n n Объем курса Требования Литература Своеобразие курса и его необходимость Необходимость экологических знаний Экологизация Экологическое воспитание Экологическое мышление Экологический кризис Экологическая культура
n n ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ МЫШЛЕНИЕ – анализ всех принимаемых хозяйственных знаний с точки зрения сохранения и улучшения качества окружающей среды. ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ВОСПИТАНИЕ - формирование у человека СОЗНАТЕЛЬНОГО отношения к окружающей природной среде с целью охраны и рационального использования природных ресурсов.
n n n n ЗАДАЧИ экологии Вскрыть законы процессов освоения среды Научиться управлять ими в условиях неизбежной индустриализации и урбанизации нашей планеты РАЗРАБОТАТЬ основы рациональной эксплуатации биологических ресурсов СОВРЕМЕННАЯ ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ЗАДАЧА Конструирование оптимальной окружающей среды
Организм и условия его обитания. n n Экологические факторы среды. Классификация экологических факторов Общие закономерности действия экологических факторов на организм.
n Экология – один из сравнительно молодых и бурно развивающихся разделов биологии – изучает взаимоотношения организмов между собой и со средой обитания.
n n Экология как общая биологическая наука может быть расчленена на составные части: на экологию животных, экологию растений, экологию насекомых.
n Экология – вполне самостоятельный раздел биологии, имеющий свои содержание, предмет, задачи и методы исследования.
n Термин «экология» (от греч. oikos – жилище, место обитания и logos – наука) предложил Э. Геккель в 1866 г. для обозначения биологической науки, изучающей взаимоотношения животных с органической и неорганической средами.
n Экология – это наука, исследующая закономерности жизнедеятельности организмов (в любых её проявлениях, на всех уровнях интеграции) в их естественной среде обитания с учётом изменений, вносимых в среду деятельностью человека.
n предметом исследования экологии являются биологические макросистемы (популяции, биоценозы, экосистемы) и их динамика во времени и пространстве.
n n аутэкологию (экология особей) демэкологию (экология популяций) эйдэкологию (экология видов) синэкологию (экология сообществ)
n n Задачей аутэкологии (от греч. autos – сам) является установление пределов существования особи (организма) и тех пределов физико-химических факторов, которые организм выбирает из всего диапазона их значений. Изучение реакций организмов на воздействия факторов среды позволяет выявить не только эти пределы, но и физические, а также морфологические изменения, характерные для данных особей.
n n Демэкология (от греч. demos – народ) изучает естественные группировки особей одного вида, т. е. популяции – элементарные надорганизменные макросистемы. Важнейшей задачей её является выяснение условий, при которых формируются популяции, а также изучение внутрипопуляционных группировок и их взаимоотношений, организации (структуры), динамики численности популяций.
n Популяция (ср. -век. лат. pupulatio, от лат. populus — народ, население), в биологии — совокупность особей одного вида, длительно занимающая определенное пространство и воспроизводящая себя в течение большого числа поколений. В современной биологии популяция рассматривается как элементарная единица процесса эволюции, способная реагировать на изменения среды перестройкой своего генофонда.
n n n Эйдэкология (от греч. eidos – образ, вид), или экология видов, - наименее разработанное подразделение современной экологии. Вид как уровень организации живой природы, как надорганизменная биологическая макросистема еще не стал объектом экологических исследований.
n Вид – основная структурная и классификационная (таксономическая) единица в системе живых организмов; совокупность популяций особей, способных к скрещиванию с образованием плодовитого потомства, обладающих рядом общих морфофизиологических признаков, населяющих определенный ареал, обособленных от других не скрещиваемостью в природных условиях.
n Синэкология (от греч. syn – вместе), или экология сообществ (биоценология), изучает ассоциации популяций разных видов растений, животных и микроорганизмов, образующих биоценозы, пути формирования и развития последних, структуру и динамику, взаимодействие их с физико-химическими факторами среды, энергетику, продуктивность и другие особенности.
n n Экосистема – это совокупность сообществ, взаимодействующих с химическими и физическими факторами, создающими неживую окружающую среду. экосистема - это система, образуемая биотическим сообществом и абиотической средой.
СТРУКТУРА СОВРЕМЕННОЙ ЭКОЛОГИИ ЭКОЛОГИЯ Общая (биоэкология) по уровням организации Геоэкология по типам среды Аутэкология (организм и среда) Популяционная экология Биогеоценология Глобальная (учение о биосфере) Э. суши Э. пресных вод Э. моря Э. Крайнего Севера Э. высокогорий и др. Экология человека Э. растений Э. животных Э. микроорганизмов Э. водных организмов Прикладная по сферам деятельности человека Э. города Э. народонаселения Аркология Социальная экология Э. личности Э. человечества "Экология культуры" Этноэкология Промышленная Технологическая Сельскохозяйстве нная Медицинская Промысловая Химическая Рекреационная Геохимическая Природопользование
направления экологии n n n Классическая – изучает взаимодействие биологических систем с окружающей средой Глобальная – раскрывает единство и целостность биосферы как глобальной экосистемы Социальная – взаимосвязи и взаимозависимости в системе «общество- окружающая среда»
n n Геоэкология – изучает геосистемы разного уровня и их антропогенные изменения экология человека – изучает природную сущность человека, среду его обитания, экологические факторы здоровья
n n Прикладная экология – изучает взаимосвязи агроэкосистем, экосистем города, техносферы с окружающей средой Экологический мониторинг – система наблюдений, оценки, анализа и прогноза состояния окружающей среды
ОПРЕДЕЛЕНИЯ n n Р. Дажо: «Экология – это наука, изучающая условия существования живых организмов и взаимосвязи между организмами и средой, в которой они обитают» . Э. Макфедьен: «Экология – это наука, изучающая популяции и характеризующаяся количественным подходом к исследованию природных явлений»
n n n Е. Одум: «Экология – это наука о структуре природы, характеризующаяся энергетическим подходом к исследованию природных явлений» Т. Льюис и Л. Тейлор: «Экология – это наука о том, как реагируют индивиды, популяции и сообщества популяций на изменение среды» П. Агесс: «Экология – наука не только естественная, она должна включать в себя и другие дисциплины, такие, например, как право, экономика, социология и т. д. » .
n Н. П. Наумов: «Экология имеет дело с той стороной, которая обусловливает развитие, размножение и выживание особей, структуру и динамику образуемых ими популяций отдельных видов и, наконец, структуру и динамику сообществ разных видов» .
n С. С. Шварц: «Современная экология – это наука о путях приспособления видовых популяций к изменяющимся условиям внешней среды, наука о становлении, преобразовании и развитии видовых популяций, о законах их интеграции в биологические системы более высокого порядка, специфически приспособленные к наиболее эффективному использованию энергии в конкретных условиях среды» .
n Н. Ф. Реймерс: «В нынешней ситуации экология в современном расширенном понимании далеко вышла за рамки биологической праматери – биоэкологи. Она превратилась в цикл знаний, по общественному значению и внутреннему содержанию равный циклам физикоматематических, химико-биологических наук, наук о Земле и общественных наук» .
n В Полном словаре Н. Уэбстера (1961 г. , изд. 3) приведено следующее определение экологии: «Предмет экологии – это совокупность или структура связей между организмами и средой»
n n В Советском энциклопедическом словаре (1990 г. ) экология определяется как «…наука об отношениях растительных и животных организмов и образуемых ими сообществ между собой и с окружающей средой… Объектами экологии могут быть популяции организмов, виды, сообщества, экосистемы и биосфера в целом» .
n n n Экология – это комплексная наука, изучающая законы существования (функционирования) живых систем в их взаимодействии с окружающей средой. На 5 -м Международном экологическом конгрессе (Япония, 1990 г. ) экология определена как «Биологическая наука, которая исследует структуру и функционирование систем надогранизменного уровня (популяции, сообщества, экосистемы) в пространстве и времени в естественных и измененных человеком условиях
n n Внешняя среда - все условия живой и неживой природы, при которых существует организм и которые прямо или косвенно влияют на его состояние, развитие и размножение Условия существования – совокупность необходимых элементов внешней среды, с которой он в неразрывном единстве и без которой существовать не может.
n n Среда – это тела и явления (объекты и процессы), с которыми организм находится в прямых или косвенных отношениях. Среда – это совокупность элементов, которые оказывают прямое или косвенное действие на организмы.
n n Компоненты среды, оказывающие прямое или косвенное влияние на жизнедеятельность организмов, называется экологическими факторами. Любые элементы среды, способные оказывать на живые организмы то или иное влияние.
n n Экологическими факторами подразумеваются любые элементы среды, способные оказывать на живые организмы то или иное влияние. Свойство ЭФ – нерасчлененность на более простые элементы
КЛАССИФИКАЦИЯ ЭФ n n n абиотические (факторы неживой природы: химические, физические, климатические) биотические (различные формы взаимодействия организмов – пищевые, топические, форические и прочие) антропогенные (факторы, связанные с хозяйственной деятельностью человека).
n n Воздействие экологических факторов на живой организм весьма многообразно. Одни факторы оказывают более сильное влияние, другие действуют слабее; одни влияют на все стороны жизни, другие – на определенный жизненный процесс. Тем не менее в характере их воздействия на организм и в ответных реакциях живых существ можно выявить ряд общих закономерностей.
n n ЭФ действуют в виде сложного комплекса. Действие может быть опосредованно Пример -птичьи базары – помет в воду – развитие водорослей- рыбы - птицы
ВОЗДЕЙСТВИЯ ЭФ n ограничитель, обуславливая возможность или невозможность существования в данных условиях (например, низкие температуры для теплолюбивых форм; недостаток кормов для птиц зимой);
n раздражитель, приводя к проявлению соответствующих физиологических и поведенческих адаптивных реакций (например, при высоких температурах многие млекопитающие прибегают к гипервентиляции легких, что ведет к охлаждению тела за счет испарения);
n модификатор, инициируя морфологические и физиологобиохимические перестройки (пустынные и полупустынные формы обычно обладают интенсивнее склеротизированными и обладающими светоотражающими свойствами покровами тела
n сигнал, информируя об изменении в параметрах других экологических факторов (например, сокращающаяся продолжительность светового времени суток информирует животных о предстоящих сезонных изменениях температур).
n n n • Прямые и косвенные экологические факторы. Прямые факторы непосредственно влияют на организмы, это — режимы среды и влияние других организмов. Косвенные факторы влияют опосредствованно через прямые, пример — географические координаты и высота над уровнем моря.
n n Разделение факторов на прямые и косвенные также не абсолютно. К примеру, выпас, с одной стороны, — прямой фактор, так как отчуждается фитомасса растений, но с другой — косвенный, поскольку под влиянием копыт животных происходит уплотнение почвы, меняется ее химический состав и обеспеченность кислородом. Пожары также, с одной стороны, фактор прямой (огонь уничтожает растения и животных), с другой — косвенный: они разрушают органическое вещество почвы, ведут к усилению парникового эффекта и потеплению климата.
n n n В ходе эволюции выработались приспособления к восприятию фактора в определенных количественных пределах Примеры кораллы Личинки мух – 36 – оптимум, 16 -43 гибель
n n При определенных значениях фактора создаются условия, наиболее благоприятные для жизнедеятельности организмов. Эти условия называются оптимальными, а соответствующая им область - оптимумом;
Закон экологического оптимума n Каждый переменный фактор имеет лишь определенные пределы положительного влияния на организмы. Как недостаточное, так и избыточное действие фактора отрицательно сказывается на жизнедеятельности особей.
n Чем больше отклоняются значения фактора от оптимальных, тем сильнее угнетается жизнедеятельность особей. В связи с этим выделяется зона их нормальной жизнедеятельности;
n Фактор, значение которого близко к пределу выносливости называется лимитирующим.
правило лимитирующего действия факторов n факторы среды, значения которых наиболее далеки от оптимума, в первую очередь ограничивают возможность существования вида в данных условиях.
n n Диапазон значений фактора, за границами которого нормальная жизнедеятельность особей становится невозможной, называется пределами выносливости. Различают верхний и нижний предел выносливости.
Закон толерантности Шелфорда. n Отсутствие или невозможность процветания определяется недостатком (по качеству или по количеству) либо, наоборот, избыточным проявлением любого из факторов, уровень (интенсивность) которых близок к предельно переносимому
n n n 1. Организмы могут иметь широкий ДТ в отношении одного фактора и узкий в отношении другого 2. Организмы с широким ДТ по многим факторам обычно наиболее широко распространены 3. если условия по данному ЭФ не оптимальны для вида, то могут сузиться ДТ и к другим ЭФ
n n 4. В природе многие виды часто обитают в условиях не соответствующих к оптимальному значению фактора, найденного в лабораториях 5. На некоторых стадиях онтогенеза или определенные периоды жизненного цикла пределы толерантности суживаются, многие факторы становятся лимитирующими
Правило Бергмана n n У теплокровных животных, обитающих в холодном климате, размеры тела в целом крупнее, чем у близких видов, обитающих в условиях более теплого климата. Бурый медведь крупнее гималайского, гималайский крупнее индийского губача, а губач – малайского медведя.
n По мере удаления от полюсов к экватору размеры животных, близких в систематическом плане с непостоянной температурой тела увеличиваются, с постоянной – уменьшаются
Правило Аллена n n У теплокровных животных, обитающих в холодном климате, выступающие части тела (уши, хвост, конечности, которые увеличивают общую площадь поверхности тела) короче, чем у близких видов, обитающих в условиях более теплого климата Хрестоматийным примером является ряд песец→обыкновенная лиса→корсак→фенек
n Рис. Изменчивость размера ушей и морды у лисиц как подтверждение правила Алена: 1 – африканская лисица; 2 – европейская лисица; 3 – песец
экологическая валентность n n Каждому организму свойственен свой диапазон толерантности, переносимости воздействия различных экологических факторов. Зона между критическими точками, за пределами которой его существование не возможно.
n Способность организмов приспосабливаться к тому или иному диапазону изменчивости факторов среды называется экологическая пластичность
Рис. Различия в пределах толерантности рыб к солености воды
n n n Виды с широкой экологической валентностью широком диапазоне изменчивости факторов среды носят название эврибионтных, с узкой – стенобионтных. Чаще имеется информация о степени экологической валентности животных по отдельно взятым экологическим факторам.
n n n Отсюда и соответствующие термины: стенотермы – животные, способные существовать в узком температурном диапазоне эвритермы – в широком диапазоне. эврифаги – потребители широкого круга кормовых объектов, стенофаги – узкого круга объектов. коралловые полипы стеногалинны
