Общая экология Биоэкология
Системный подход в экологии
Определения предмета экологии • Дисциплина, изучающая общие законы функционирования экосистем разного иерархического уровня (Н. Ф. Реймерс) • Междисциплинарная область знания об устройстве и функционировании многоуровневых систем в природе и их взаимосвязи (Ю. Одум)
Н. Ф. Реймерс Юджин Одум
Некоторые положения системного подхода
Системный подход — направление методологии научного познания, в основе которого лежит рассмотрение объекта как системы. Основатели: Карл Людвиг Берталанфи, А. А. Богданов и др. Основные допущения: 1. В мире существуют системы 2. Системное описание истинно 3. Системы взаимодействуют друг с другом, а, следовательно, всё в этом мире взаимосвязано 4. Следовательно мир — это тоже система. Прикладное использование в менеджменте: системный анализ
Система - это • Целостный комплекс взаимосвязанных элементов (И. В. Блауберг, В. Н. Садовский, Э. Г. Юдин); • Совокупности взаимодействующих объектов (Л. фон Берталанфи); • Совокупности сущностей и отношений (Холл А. Д. , Фейджин Р. И. , поздний Берталанфи).
Карл Людвиг фон Берталанфи 1901 -1972 «Общая теория систем» научная и методологическая концепция исследования систем. Обобщение и конкретизация принципов системного подхода
А. А. Богданов 1873 -1928 «Тектология» «всеобщая организационная наука» «тектология Богданова предвосхитила кибернетику Норберта Винера и общую теорию систем Берталанфи» Г. Н. Поваров, российский кибернетик
Общие свойства систем: 1. Эмерджентность - несводимость свойств системы к сумме свойств её компонентов; иногда говорят: степень несводимости…. 2. Необходимое разнообразие Принцип необходимого разнообразия: Система не может состоять из идентичных элементов. Нижний предел разнообразия – 2, верхний бесконечность ∞ 3. Устойчивость, способность к самоподдержанию, сохранению равновесия до определенного предела воздействия.
Общие свойства систем: 4. Наличие границы, мысленно или реально отделяющей систему от окружающего мира. Виды систем: 1. Изолированные системы – не обмениваются со средой ни энергией, ни веществом; 2. Закрытые системы - есть энергообмен со средой, нет массообмена; 3. Открытые системы – есть энергообмен и массообмен 4. Динамические системы – обмен со средой массой, энергией, информацией; 5. Живые системы – активно воспринимающие и преобразующие информацию (молекулярную, сигнальную) с целью самосохранения (раздражаемость - охранительное реагирование на внешнее воздействие и связанное с ним изменение системы)
Уровни организации живых систем • Биосфера; • Экологическая система (биогеоценоз); • Сообщество живых организмов (биоценоз); • Популяция; • Организм; • Орган; • Ткань; • Клетка. Зеленым выделены системы, изучаемые экологией.
Общие свойства систем: 5. Сложность систем – количество связей между элементами системы. Можно оценивать параметром: Hn = lg n, где n – количество связей. 0 ≤ Hn ≤ 3 – простая система; 3 ≤ Hn ≤ 6 – сложная; Hn ≥ 6 – очень сложная (все живые системы) 6. Способность к развитию (эволюции) – свойство сложных систем. Реакция – изменение свойств или поведения системы под влиянием внешних воздействий; Адаптация - более или менее устойчивое изменение состояния системы; Эволюция - устойчивые адаптивные изменения структуры и взаимосвязей между элементами системы. Самоподдерживающиеся динамические системы эволюционируют в сторону усложнения и возникновения системной иерархии. Неравномерность (немонотонность) развития – особенность эволюции сложных системы.
Точка бифуркации – критическое состояние системы, связанное с резким изменением условий и характеризующееся неопределённостью последствий выбора той или иной реакции, Свойства точки бифуркации 1. Непредсказуемость. Обычно точка бифуркации имеет несколько веточек аттрактора (устойчивых режимов работы), по одному из которых пойдёт система. Однако заранее невозможно предсказать, какой новый аттрактор займёт система. 2. Точка бифуркации носит кратковременный характер и разделяет более длительные устойчивые режимы системы.
Общие свойства систем: 6. Моделируемость – способность быть представленной в виде материального или знакового подобия
Элементы популяционной экологии (демоэкологии)
ЗАКОНОМЕРНОСТИ СУЩЕСТВОВАНИЯ И РАЗВИТИЯ ПОПУЛЯЦИЙ Популяция – относительно обособленная, устойчиво самовоспроизводящаяся группа особей, связанных между собой генетически. Наиболее важные характеристики: • Плотность – размер популяции, отнесенный к единице, характеризующей размер пространства; • Рождаемость (размножаемость) – темп, с которым новые особи добавляются к популяции; • Смертность – скорость исчезновения особей в популяции; • Возрастное распределение; • Популяционное рассеяние (характер распределения особей в пространстве) 3 типа темпа роста популяции: 1. Популяции, способные к самоограничению роста численности по мере роста плотности. 2. Популяции, растущие в геометрической прогрессии (могут стать серьезными вредителями для человека). 3. Темп размножения – наиболее быстрый при некоторой промежуточной плотности (морские чайки, устрицы); недостаток или переизбыток численности – ограничивающие факторы Популяция – форма существования вида, его наименьшая эволюционная единица.
ЗАКОНОМЕРНОСТИ СУЩЕСТВОВАНИЯ И РАЗВИТИЯ ПОПУЛЯЦИЙ Как биологическая единица популяция обладает определенной структурой и функцией. Структура популяции определяется: • показателями численности, • распределением особей в пространстве, • соотношением групп по полу, возрасту, • их морфологическими, поведенческими и др. особенностями. Важнейшая функция популяции — обеспечение выживания живых организмов составляющего ее вида и воспроизведение вида в данных условиях. Численность популяции – общее количество особей на данной территории или в данной объеме, относящихся к одной популяции (колебания Ч. п. – непериодические и периодические). Возрастная структура популяции – соотношение численности индивидуумов разного возраста в популяции. Выделяют возрастные группы: • Ювенильная (детская); • Сенильная (старческие особи); • Взрослые особи (осуществляющие репродукцию).
ЗАКОНОМЕРНОСТИ СУЩЕСТВОВАНИЯ И РАЗВИТИЯ ПОПУЛЯЦИЙ Типы популяций по соотношению возрастных групп: 1. Нормальные популяции – все возрастные группы представлены равномерно. 2. Регрессивные (вымирающие) – преобладают старческие особи. 3. Инвазионные (внедряющиеся) – представлены в основном молодые особи. Популяция в экосистеме занимает экологическую нишу, а в пространстве – ареал. Стация обитания вида – участок территории, занятый популяцией вида и характеризующийся определенными экологическими отвечающими экологической нише данного вида. Т. к. плотность (численность) популяции изменяется в практически неизменном объеме стации обитания, увеличение численности популяции возможно до определенного предела, допускаемого емкостью экологической ниши. условиями,
ЗАКОНОМЕРНОСТИ ДИНАМИКИ ПОПУЛЯЦИЙ •
ЗАКОНОМЕРНОСТИ ДИНАМИКИ ПОПУЛЯЦИЙ Сопротивление среды – совокупность факторов, неограниченному росту численности популяции: • Взаимная интерференция (подавление) особей; • Общая нехватка пищи; • Паразиты, заболевания и проч. препятствующих 2 группы видов ( в зависимости от величины репродуктивного потенциала). r-стратеги – виды, живущие в ненадежных местообитаниях с высоким сопротивлением среды, или паразиты (малые шансы найти хозяина): рыбы, паразитические черви, низшие растения. Репродуктивный потенциал очень большой. К-стратеги – виды живущие в стабильных местообитаниях, с развитой заботой о потомстве: орлы, киты, крупные копытные, гоминиды. Репродуктивный потенциал – малый.
ЗАКОНОМЕРНОСТИ ДИНАМИКИ ПОПУЛЯЦИЙ • s-образная (логистическая экспоненциальный рост и кривая такое же падение численности М и К – верхний и нижний предел возможной численности
Скачать презентацию Общая экология Биоэкология Системный подход в экологии
Экология 2(теория систем, популяции).pptx