СБОРНИК АКТИВНОГО РАЗДАТОЧНОГО МАТЕРИАЛА

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

АЛМАТИНСКИЙ КОЛЛЕДЖ СВЯЗИ ПРИ КАУ

 

 

А.Д.Гакипова

 

 

СБОРНИК

АКТИВНОГО РАЗДАТОЧНОГО МАТЕРИАЛА

ПО ДИСЦИПЛИНЕ

«ЭКОЛОГИЯ»

1-й курс

ДЛЯ УЧАЩИХСЯ СПЕЦИАЛЬНОСТЕЙ

«РАДИОЭЛЕКТРОНИКА И СВЯЗЬ»,

«ОПТИЧЕСКОЕ И ЭЛЕКТРОННОЕ ОБОРУДОВАНИЕ»,

«ЭКОНОМИКА» (по отраслям)

 

Алматы 2012 г.

    Сборник активного раздаточного материала рассмотрен и утвержден на заседании педагогического совета АКС при КАУ.

Перечень принятых сокращений

греч. – греческий язык

др. – другое, другой, другие

км – километр

км² – квадратный километр

лат. – латинский язык

мл - миллилитр

млн. - миллион

млрд. – миллиард

нм – нанометр

ОС – окружающая среда

позднелат. – позднелатинский язык

см – сантиметр

США – Соединенные Штаты Америки

УФ лучи – ультрафиолетовые лучи

 

 

Лекция № 1. История создания науки экологии

Экологией называется наука, изучающая взаимоотношения организмов между собой и окружающей средой.

«Экология, - писал Геккель, - это изучение всех сложных взаимоотношений организмов с окружающей средой, которые Дарвин назвал условиями,… Созданная Ч. Дарвином теория эволюции посредством естественного отбора… В 1877 г. немецкий гидробиолог К. Мебиус изучал устричную отмель в Северном море и увидел, что все сообщество…

Лекция № 2. Понятие о биосфере

Одно из первых подробных описаний истории Земли дал знаменитый французский натуралист Ж.-Л. Бюффон (1707 – 1788 гг.). В своем многотомном труде… В конце XIX в. великий русский ученый-почвовед В. В.Докучаев (1846 – 1903 гг.)… Основываясь на идеях В. В. Докучаева, его ученик В. И. Вернадский (1863 – 1945 гг.) в 20-х гг. XX в. создал целостное…

Состав биосферы

В. И. Вернадский выделял в биосфере четыре типа вещества.

1. Живое вещество - совокупность тел живых организмов и непосредственные продукты их жизнедеятельности.

2. Биогенное вещество - вещество, в создании которого живые организмы принимали непосредственное участие (торф, уголь, нефть, газ, биогенные известняки).

3. Косное вещество - вещество, в создании которого живые организмы участия не принимали (горные породы, минералы).

4. Биокосное вещество - смесь биогенного вещества с минеральными породами (почва, природные воды, газо- и нефтеносные сланцы, битумные пески).

Принципиальным отличием живого вещества от косного является исключительная сложность его структуры, а главное - способность улавливать и аккумулировать энергию, необходимую для самосохранения и развития.

 

Свойства живого вещества

Согласно учению В. И. Вернадского, живое вещество отличается от косного двумя основными свойствами:

1)в ходе геологического времени растет мощность живого вещества в биосфере, возрастает его значение в ней и степень воздействия на косное вещество;

2)живое вещество является пластичным и способным к эволюции - живые организмы способны изменять свое строение и функции под действием факторов среды.

Таким образом, эволюция видов обуславливает эволюцию биосферы.

Согласно учению В. И. Вернадского, живые организмы, взаимодействуя с неживыми телами, постепенно распространились по всей Земле и произвели на ней глубочайшие качественные и количественные преобразования, «изменили весь облик Земли».

 

Строение оболочек Земли и участие в их формировании живых организмов

Поверхность Земли покрывают три оболочки геосферы: воздушная (атмосфера), водная (гидросфера) и твердая (литосфера). Область распространения… Живые существа постепенно, в течение трех с лишним миллиардов лет, заселяли…  

Лекция № 3. Закон биогенной миграции атомов. Ноосфера

В. И. Вернадский первым понял глобальное значение фотосинтеза и его решающую роль в формировании современного состава атмосферы и биосферы в целом.… Результатами деятельности живых организмов в биосфере являются; - имеющийся в настоящее время газовый состав атмосферы, поскольку почти весь атмосферный кислород является продуктом…

Превращение биосферы в ноосферу

Итогом научной и философской деятельности В. И. Вернадского было создание им учения о ноосфере. Согласно теории В. И. Вернадского, разрушительная деятельность человека в… Термин «ноосфера» (от греч. noos - разум), в буквальном переводе означающий «сфера разума», впервые применил в 1927 …

Лекция № 4. Законы экологии

Закон необратимости эволюции

В ходе геологической истории развитие биосферы носило необратимый характер. В первую очередь это касается живого вещества, для которого необратимость развития стала ясной после работ Ч. Дарвина (1859 г.). Основываясь на эволюционном учении и палеонтологических данных, знаменитый бельгийский палеонтолог Л. Долло (1857—1931 гг.) в своей работе «Законы эволюции» сформулировал закон необратимости эволюции: «Организм не может вернуться, хотя бы частично, к предшествующему состоянию». В течение истории Земли необратимость биологической эволюции определила необратимость динамики веществ в биосфере.

 

Законы экологии Б. Коммонера

Б. Коммонер (1974 г.) выдвинул ряд положений, которые сегодня называют «законами» экологии: 1) все связано со всем; 2) все должно куда-то деваться;… Первый закон «Все связано со всем» отражает существование сложнейшей сети… Второй закон «Все должно куда-то деваться» вытекает из фун­даментального закона сохранения материи. Он позволяет…

Лекция № 5. Факториальная экология

Понятие об экологических факторах. Классификация факторов.

Экологическими факторами называют все явления и элементы в среде, способные оказывать воздействие на организмы, их популяции, скорость и направление процессов, происходящих в экосистемах.

Имеется несколько видов классификаций экологических факторов.

1. Классификация факторов по отношению к экосистемам:

а) внешние (экзогенные) факторы, действующие на экосистемы извне, но сами не испытывающие ее обратного воздействия. К ним относятся, например, все климатические факторы;

б) внутренние (эндогенные) факторы - являются свойствами самой экосистемы или результатом взаимодействия ее компонентов.

2. Классификация факторов по природе:

а) абиотические факторы - факторы неживой природы:

- физические климатические (температура, освещенность, осадки и др.);

- физические не климатические (плотность течений, давление в водной среде, уровень радиоактивного и электромагнитного излучения и др.);

- химические (концентрации химических веществ в воде, воздухе и почве);

б) биотические факторы - взаимные влияния друг на друга живых организмов. Они могут быть внутривидовыми и межвидовыми.

Для гетеротрофных организмов (от греч. heteros - другой, trophe - пища), т. е. питающихся другими организмами, к биотическим факторам относят факторы питания - количество и качество пищи.

Связующим звеном между абиотическими и биотическими факторами являются почвенные (эдафические) факторы, поскольку почва является продуктом взаимодействия материнской горной породы, климата и живых организмов;

в) антропогенные факторы (от греч. anthropos - человек ) - факторы, обусловленные влиянием человека. Они могут быть физическими, химическими и биологическими.

В настоящее время давление человека на природные экосистемы чрезвычайно возросло и в ряде случаев превышает пределы их устойчивости.

III. Классификация факторов по времени воздействия:

а) факторы, действующие постоянно, т. е. всегда. Ими являются соленость воды в океане, сила тяготения, газовый состав атмосферы и другие им подобные. К действию постоянных факторов организмы определенных местообитаний адаптированы очень хорошо.

б) периодические - факторы, действующие с определенной периодичностью: суточной, лунного месяца, сезонной, годовой.

Время действия этих факторов определяется геофизическими процессами: вращением Земли вокруг своей оси, вращением Земли вокруг Солнца, вращением Луны вокруг Земли, активностью Солнца и др. От этих процессов на Земле зависят смена дня и ночи, смена сезонов года, режим приливов и отливов и другие явления, во время которых происходят изменения таких климатических факторов как температура, освещенность, режим осадков и др. К действию периодических факторов у организмов в процессе эволюции выработались адаптации - биологические ритмы;

в) непериодические - факторы, в нормальных условиях в местообитаниях организмов не встречающиеся, а возникающие внезапно и поэтому адаптации к ним у организмов нет.

Непериодическими факторами могут быть:

- абиотические — пожары, ураганы, наводнения и другие стихийные бедствия;

- биотические — значительное увеличение (уменьшение) численности и влияния какого-то вида в биоценозах, что может повлечь за собой истощение ресурсов, изменение структуры пищевых цепей, эпидемии и др.;

- антропогенные — деятельность человека.

IV. Классификация факторов по зависимости от плотности организмов в популяциях:

а) факторы, не зависящие от плотности особей. В основном это климатические факторы, а также стихийные бедствия: пожары, наводнения, землетрясения и др. При действии этих факторов на экосистемы число погибших и выживших особей не зависит от их изначальной плотности;

б) факторы, зависящие от плотности особей. К ним относятся:

- большинство биотических факторов, поскольку с повышением плотности особей их взаимные влияния друг на друга возрастают;

- некоторые абиотические факторы, в основном являющиеся результатом жизнедеятельности организмов.

Например, при нахождении организмов в замкнутом объеме повышаются температура и влажность воздуха, концентрация в нем углекислоты, аммиака, других продуктов обмена и, наоборот, в местах, где идет фотосинтез, создается высокая концентрация кислорода в воздухе.

V. Классификация факторов на ресурсы и условия:

а) к ресурсам относят элементы среды, к которым применимы законы сохранения вещества: пища, вода, минеральные соли, для человека - полезные ископаемые и др.;

б) условиями называют многие климатические факторы - температуру, количество солнечной радиации, скорость движе­ния воздуха и др.

VI. Классификация факторов в зависимости от среды, в которой они действуют: атмосферные; водные; почвенные.

Тестовые вопросы

 

1. Какие явления в окружающей среде называется экологическими факторами? A) все явления и элементы в среде, способные оказывать воздействие на организмы B) все явления и элементы в среде, способные оказывать воздействие на популяции C) все явления и элементы в среде, способные оказывать воздействие на скорость и направление процессов, происходящих в экосистемах D) все ответы правильные   2. Как называется классификация факторов по отношению к экосистемам? A) внешние, внутренние B) абиотические и биотические C) антропогенные D) периодические

3. Как называется классификация факторов в зависимости от среды, в которой они действуют? A) атмосферные B) водные C) почвенные D) все вместе взятое   4. На какие виды делятся факторы при их классификации по отношению ко времени воздействия? A) внешние, внутренние B) атмосферные, водные, почвенные C) абиотические, биотические, антропогенные D) постоянные, периодические, непериодические

Глоссарий

На русском языке	На казахском языке	На английском языке
время воздействия	әрекет ету уақыт	time of influence
периодический	мезгіл аралық	periodic
экологический фактор	эколгиялық фактор	ecological factor
классификация факторов	факторлардың реттелуі	classification of factors
популяция	популяция	population
антропогенный фактор	антропогенді фактор	anthropogenous factor
биотические факторы	биотикалық факторлар	biotical factors
абиотические факторы	абиотикалық факторлар	abiotical factors

Темы СРС

1.Составить таблицу «Внутренние (эндогенные) экологические факторы» на примере известных Вам природных факторов (Л1, стр. 38).

 

Темы СРСП

1.Составить таблицу «Внешние (экзогенные) экологические факторы» на примере известных Вам природных факторов (Л1, стр. 38).

 

Список основной литературы

 

1.Чебышев Н.В., Филиппова А.В. Основы экологии. – Москва, 2004 г.

2.Национальный доклад о состоянии окружающей среды в Республике Казахстан, МООС РК, Алматы, 2007 г.

3. В.Г.Игнатов, А.В.Кокин. Экология и экономика природопользования., Р-на-Д, 2003 г.

4. Л.И.Губарева, О.М.Мизирева, Т.М. Чурилова. Экология человека. М., 2005 г.

5. Г.С.Оспанова, Г.Т.Бозшатаева. Экология. – Алматы, 2002 г.

6. Под редакцией А.С.Степановских . Общая экология. М., 2001 г..

 

Лекция № 6. Факториальная экология

 

Действие экологических факторов на организмы.

Закон толерантности В. Шелфорда.

Несмотря на огромное разнообразие и различную природу экологических факторов, эффекты их действия на организмы подчиняются определенным… В соответствии с ней для каждого фактора выделяют: - зону оптимума, в пределах которой условия для жизнедеятельности организмов благоприятны;

Лекция № 7. Факториальная экология

 

Концепция лимитирующих факторов. Закон минимума Ю. Либиха.

В среде своего обитания организмы одновременно подвергаются действию огромного числа факторов. Степень их выносливости к разным факторам никогда не… Лимитирующим (от лат. limes — предел, граница), или ограничивающим, называют… Концепцию лимитирующих факторов разработал в 1848г. немецкий химик Ю. Либих (1803—1873 гг.). Либих изучал влияние на…

Лекция № 8. Экология сообществ

 

Сообщество (биоценоз), экосистема

Совокупность популяций организмов всех видов (растений, животных, микроорганизмов), проживающих совместно на одной территории и взаимодействующих… Территорию, на которой обитает биоценоз, называют биотопом, или экотопом (от… Совместно с окружающей их абиотической (неживой) средой биоценозы образуют единые функциональные системы – экосистемы…

Компоненты экосистем

Свои основные функции - осуществление круговоротов веществ и движение потока энергии экосистема может выполнять только при наличии в ней… Обязательными компонентами экосистем являются: 1. Комплекс элементов абиотической среды — климатические условия, почва, вода, солнечный свет, неорганические вещества…

Пищевые цепи. Трофическая структура сообществ.

Последовательности поедающих друг друга организмов называются пищевыми цепями. Места, занимаемые организмами в пищевой цепи, называют трофическими… Многие организмы являются полифагами (от греч. poly - много, phagos -… По виду начального звена различают два типа пищевых цепей: пастбищные и детритные.

Основные характеристики экосистем

Важнейшими экологическими характеристиками экосистем являются: - продуктивность - скорость воспроизводства органического вещества, зависящая… - величина потока энергии;

Лекция № 9. Развитие экосистем

 

Понятие об экологических сукцессиях

Экосистемы не являются статичными образованиями. Любой биоценоз постоянно изменяется и развивается под действием различных факторов - внешних и… Рисунок 9.1. Эволюционная сукцессия — развитие органического мира Земли

Первичные сукцессии

Первичные сукцессии происходят на субстрате, изначально не содержащем органического вещества: голой скале, застывшем  

Вторичные сукцессии

Вторичные сукцессии идут на субстратах, с которых были удалены ранее существовавшие на них сообщества. Вторичные сукцессии направлены на… Вторичные сукцессии идут намного быстрее, чем первичные, так как в субстрате… Сукцессия на субстрате, уже содержащем органическое вещество, называется гетеротрофной. Но если при пожаре вся…

Лекция № 10. Основные биомы Земли. Формирование климата

Основные биомы Земли

Сложные взаимодействия между климатом, субстратом и живыми организмами приводят к образованию специфических региональных сообществ - биомов. Биомы -… В соответствии со средой обитания организмов выделяют наземные, пресноводные и… Главным фактором, определяющим формирование биома, является его географическое положение, которое обуславливает тип…

Поступление энергии Солнца в экосистемы

Главным источником энергии на Земле, обуславливающим большинство ее геофизических и биологических процессов, является световая энергия Солнца. Солнце - огромный огненный шар, состоящий, в основном, из газообразной смеси… На верхние слои атмосферы поток энергии Солнца поступает в количестве 2 кал/см2 в минуту. Эта величина называется…

Факторы, определяющие климат местности

Условия среды, в которых эволюционировали и живут организмы, очень различны. Каждый биологический вид приспособлен к определенным физическим… Погодой называют состояние атмосферы и процессы, происходящие в ней, до высоты… Главными параметрами климата являются: температурный режим, общее количество осадков, их распределение по сезонам,…

Микроклимат

Многолетний режим погоды определенной местности характеризует ее общие климатические условия - климат местности или макроклимат. В то же время… На формирование микроклимата оказывают влияние абиотические и биотические… Большое влияние на микроклимат оказывают растения. В жаркий солнечный день под пологом леса наблюдается прохлада, выше…

Лекция № 11. Важнейшие абиотические факторы.

 

Температура

Температура является важнейшим экологическим фактором: от нее зависит ход всех биологических процессов, объем продуцируемой биомассы,… Поскольку жизнь есть способ существования белковых тел, то все важнейшие… Однако имеются организмы, которые приспособили строение своих белков для функционирования при более высоких и более…

Лекция № 12. Важнейшие абиотические факторы.

 

Вода.

Значение воды для организмов

Вода является основой жизни всех живых существ. Ей принадлежит важнейшая роль в жизнедеятельности и развитии организмов: - вода составляет основу тел живых организмов; - вода является средой и участницей идущих в телах живых организмов биохимических реакций;

Влажность воздуха

Показатель влажности воздуха характеризует степень его насыщенности водяными парами. Абсолютной влажностью воздуха называют количество водяных паров на единицу его… Влажность воздуха имеет большое экологическое значение.

Адаптации организмов к разным уровням увлажнения

Адаптации растений. В зависимости от потребности в воде все растения делят на три экологические группы. 1. Гидрофиты (от греч. hydor - вода, влага) - влаголюбивые растения, ими… - растения, полностью находящиеся в воде, — элодея;

Лекция № 13. Важнейшие абиотические факторы

 

Свет

Экологическая роль солнечного света зависит от его количественных и качественных характеристик: интенсивности; длительности освещения (фотопериода); спектрального состава.

Разные местообитания характеризуются разным световым режимом, интенсивностью и качеством света. Они зависят от географического положения местности, ее рельефа, отражающей способности поверхностей — альбедо.

Растения разных экосистем приспособлены к определенной освещенности. Слишком высокие и слишком низкие значения освещенности для них неблагоприятны.

Действие на организмы разных участков солнечного спектра различно.

Для нормального развития организмам необходимы определенные дозы ультрафиолетовых (УФ) лучей. Многие животные специально вытаскивают своих детенышей из нор для «солнечных купаний».На Крайнем Севере из-за недостатка естественного солнечного света в полярную ночь применяют искусственное облучение населения УФ лучами в профилактических целях.

Для защиты от избыточного действия УФ лучей многие организмы вырабатывают защитные пигменты. Некоторую часть УФ лучей, недоступную глазу человека, могут видеть некоторые животные, например, пчелы.

Инфракрасные лучи имеют преимущественно тепловой эффект. Они нагревают поверхность Земли и, таким образом, определяют ареалы распространения организмов, их активность, скорость протекания их биохимических реакций.

Инфракрасное излучение способны улавливать некоторые теплокровные и холоднокровные животные. Представители отряда рукокрылых — вампиры, питающиеся кровью, находят самые теплые места на коже животных, под которыми лежат кровеносные сосуды.

3. Область видимого света имеет для организмов важнейшее значение, являясь: источником энергии для фотосинтеза; необходимым условием видения; организмы реагируют на изменение длины светового дня (фотопериода) и т.д.

Для многих животных режим освещенности играет роль регулятора активности. По активности в разные периоды суток различают дневных и ночных животных.

По отношению к свету различают следующие экологические группы растений:

- светолюбивые — гелиофиты (от греч. helios — Солнце), растения открытых пространств;

— тенелюбивые — сциофиты (от греч. skia — тень), живут под пологом леса, при вырубке леса, как правило, погибают;

— теневыносливые — предпочитают хорошее освещение, но переносят и незначительное затенение.

При большей освещенности растений с одной стороны у них наблюдается искривление стеблей в сторону источника света — фототропизм.

 

Фотопериод. Фотопериодизм.

Солнечный свет является для организмов фактором, действующим с определенной периодичностью. Смена светлого и темного периодов суток — дня и ночи — связана с вращением… На широтах, близких к экватору, длина светового дня одинакова весь год, а в высоких северных и южных широтах летом…

Минеральные вещества

Минеральные вещества, необходимые организмам для построения их тел и оптимального функционирования, называются биогенными, или питательными,… По содержанию в организмах все химические элементы делят на три группы. 1. Макроэлементы — Н, О, С, Н, содержание которых в организмах составляет 98% массы, и еще восемь элементов — Са, Mg,…

Атмосферные газы

Химический состав атмосферы Земли на всем ее протяжении относительно постоянен, за исключением количества водяных паров, загрязнений атмосферы… В атмосфере содержится: азота – 78,08%, кислорода – 20,95%, аргона – 0,93%,… Низкая концентрация СО2 – всего 0,036% и высокая концентрация кислорода -21% являются факторами, сдерживающими…

Лекция № 14. Биотические факторы

 

Биотические факторы. Виды биотических связей.

Биотическими факторами называют все виды взаимодействий, которые оказывают друг на друга живые организмы в биоценозах. Непосредственное живое… Биотические факторы делят на внутривидовые и межвидовые. Для гетеротрофных организмов к биотическим относят факторы питания — количество и качество пищи. Факторы питания…

Классификация межвидовых взаимодействий

 

Эффекты взаимодействий организмов, относящихся к разным видам на:

- нейтральные (0);

- положительные (+);

- отрицательные (-).

Возможны следующие варианты их сочетаний (таблица 14.1).

 

Таблица 14.1 Типы межвидовых взаимодействий

 

Тип взаимодействия	Виды	Характер взаимодействий
вид 1	вид 2
Нейтрализм			Виды в биоценозе прямо не влияют друг на друга
Комменсализм	+		Выгоду имеет один вид
Кооперация (сотрудничество)	+	+	Выгоду имеют оба вида, но их взаимодействие не является обязательным
Мутуализм	+	+	Взаимодействие благоприятно для обоих видов и обязательно для их существования
Аменсализм		-	Один вид односторонне подавляет другой
Конкуренция	-	-	Оба вида взаимно подавляют друг друга
Отношения «жертва — эксплуататор»:
«хищник — жертва»	+	-	Хищники ловят и потребляют свои жертвы в пищу
«травоядное животное — растение»	+	-	Животные потребляют неподвижные растения в пищу
«паразит — хозяин»	+	-	Паразиты эксплуатируют живых хозяев

 

Необходимо отметить, что в природных условиях отрицательные взаимодействия нельзя называть «вредными», поскольку все отношения в природных экосистемах являются сбалансированными и способствуют стабильному существованию экосистем.

 

Положительные взаимодействия — комменсализм, кооперация, мутуализм

Положительные представлены в последовательности, в которой они формировались в процессе совместной эволюции видов: - комменсализм (+ 0) — выгоду имеет один вид; - кооперация (сотрудничество) (+ +) — выгоду имеют оба вида, но они могут жить отдельно друг от друга;

Аменсализм

Аменсализм (от лат. amens - безумный) — тип отрицательных межвидовых взаимодействий, при котором один вид подавляет другой, не испытывая его… Наиболее часто аменсализм встречается в виде аллелопатии (от греч. allelon —… Многие бактерии и грибы выделяют антибиотики и фунгициды — вещества, подавляющие рост других бактерий и грибов.

Лекция № 15. Экология человека. Использование человеком ресурсов биосферы.

 

Предмет и задачи экологии человека как науки

Экологией человека называют специализированную отрасль экологии, имеющую, особую специфику в связи с особым местом человека в биосфере. Эта… - особенностью человека как биологического вида — наличием у него мышления,… - способностью человека снижать действие неблагоприятных экологических факторов, что позволило ему многократно…

СБОРНИК АКТИВНОГО РАЗДАТОЧНОГО МАТЕРИАЛА ПО ПРЕДМЕТУ «ЭКОЛОГИЯ» ДЛЯ СТУДЕНТОВ ПЕРВОГО КУРСА

Утверждено решением педагогического совета АКС при

Казахско-Американском университете, протокол № ___ от ________

 

Подписано в печать

 

 

Формат 60х84 1.16 Бумага типографская. Ризограф

Усл. Печ.л.3 Уч. изд. л. 2.3. Тираж

Заказ №______

Издательский дом «Строительство и архитектура»

050043, г.Алматы, ул. Рыскулбекова, 28