Курс лекций по ЭКОЛОГИИ

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное

образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Оренбургский государственный университет»

Кафедра Экологии и природопользования

 

 

Дебело Петр Васильевич

 

 

Курс лекций по

Э К О Л О Г И И

 

Направление: Техносферная безопасность

Профиль: Инженерная защита окружающей среды (ИЗОС)

 

 

Квалификация

Бакалавр

 

 

Оренбург 2012

 

 

Тема 1. История, предмет, структура и задачи экологии.

  1.1. История экологии. 1.1.1.Формирование естественно-исторических представлений в древнем мире, средневековье и 16-18 столетиях.

История экологии.

 

Формирование естественно-исторических представлений в древнем мире, средневековье и 16-18 столетиях.

Термин «экология» (от греческого слова «oicos» - дом, жилище и «logos» - наука, учение; в буквальном смысле - наука о местообитании) предложил… Из средневековых источников наиболее популярна «Энциклопедия природы» Альберта… Качественно новый этап в систематизации и обобщении экологических материалов, собранных в течении столетий в различных…

Развитие экологического направления в 19 столетии.

Отличительной особенностью первой половины 19 века стало осознание боль шинством естествоиспытателей ведущей роли среды в существовании органическо… На дальнейшее развитие экологического направления сильное влияние оказала… Однако предложение Э. Геккеля о необходимости введения нового термина и выделения новой самостоятельной биологической…

Развитие экологии в первой половине 20 века.

Важным событием начала 20 века явилось официальное признание «Экологии» и ее деление на эутэкологию и синэкологию (111 Международный ботанический… В области экологии растений сформировалось морфо-биологическое направление в… В области экологии животных продолжалось накопление данных по всем видам, но основное внимание обращалось на виды…

Развитие экологии во второй половине 20-начале 21 веков.

С середины 20 века развитие экологии характеризуется: - значительным расширением масштабов экологических исследований во многих… - ростом методического и теоретического уровня исследований, в частности широким применением количественных методов и…

Предмет и структура экологии.

Исключительное разнообразие живых организмов нашей планеты (описано около 7 млн. видов, общее количество оценивается в 80-100 млн.) и разные уровни… При всем разнообразии подходов в классификации большинство исследователей в… Общая экология – наука о принципах взаимоотношений между живыми и неживыми компонентами биосферы. Прикладная экология…

Важнейшие задачи экологии.

Важнейшими задачами, стоящими пред современной экологией является изучение: - экологических механизмов адаптации организмов к окружающей среде; - механизмов регуляции численности популяции, что позволит разрабатывать мероприятия по управлению численностью…

Экология в системе наук.

- систематика (экологический критерий видов); - генетика (роль факторов среды в сохранении и распространении генетических… - географические дисциплины (условия существования);

Методы экологических исследований.

При популяционных исследованиях широко применяются математические методы, которые позволяют разрабатывать модели динамики численности популяций и… При изучении динамики популяции и экосистем во времени широко используются… В последние десятилетия успехи науки и техники предоставляют возможность изучать экосистемы с применением методов…

Тема 2. Закономерности воздействия экологических факторов на живые организмы.

 

Цель: Ознакомиться с важнейшими закономерностями воздействия экологических факторов на живые организмы.

 

2.1.Понятия окружающая среда и экологические факторы. Классификация факторов.

2.2. Экологическая пластичность видов; ее изменчивость в онтогенезе и по сезонам года.

2.3. Закономерности совместного действия факторов.

2.4. Окружающая среда человека.

 

Понятия окружающая среда и экологические факторы. Классификация факторов.

 

Любое живое существо нашей планеты находится в постоянном контакте и взаимодействии с окружающим его миром веществ, предметов, явлений, процессов и других организмов, которые образуют его среду обитания или окружающую среду. Ее отдельные элементы называются факторами среды. Те элементы среды, которые так или иначе, воздействуют на организмы, называются экологическими факторами. Среди них выделяют:

- биотические, включающие элементы живой природы (микробогенные, фитогенные и др.);

- абиотические, включающие элементы неживой природы (климатические, эдафические)

- антропогенные.

Такое деление признается большинством экологов, но при дальнейшем подразделении у разных авторов появляются существенные отличия. Так, В.Радкевич, например, все абиотические факторы делит на химические и физические. И.Пономарева выделяет климатические, орографические, эдафические и химические факторы. В то же время А.С. Мончадский все экологические факторы делит на стабильные (общепланитарные и региональные) и изменяющиеся (периодические и непериодические). Впрочем эти классификационные схемы могут быть совме щены, что позволит избежать ряда недостатков, присущих каждой из них в отдельности.

 

Экологическая пластичность видов; ее изменчивость в онтогенезе и по сезонам года.

  Любой организм в процессе жизнедеятельности испытывает влияние множества… Это свойство организмов приспосабливаться к определенному диапазону фактора или пределы выносливости между…

Закономерности совместного действия факторов.

Любой организм одновременно испытывает влияние большого количества факторов, каждый из которых может действовать как: -ограничитель, определяющий возможность существования вида; -раздражитель, вызывающий приспособительные изменения биохимических и физиологических функций;

Окружающая среда человека.

Окружающая человека среда включает элементы неживой природы, затем живую природу, а также множество факторов, связанных с жизнью и деятельностью… - как живое существо, которое питается, дышит, занимает определенное… - как часть производительных сил (антропогенное влияние).

Тема 3. Учение о биосфере.

 

Цель: Ознакомиться со структурой биосферы, как глобальной экосистемы.

 

3.1. Биосфера как специфическая геосфера Земли. Структура биосферы.

3.2. Важнейшие компоненты биосферы и закономерности их взаимодействия.

3.3. Признаки, функции и свойства живых систем.

3.4. Боисфера как арена жизни.

3.5. Боисфера как целостная система. Основные биогеохимические циклы биосферы.

 

 

Биосфера как специфическая геосфера Земли. Структура биосферы.

кристаллическими породами . В области материков они представлены в основном гранитами (Si+Al) мощностью до 30 км, а под океанами –преимущественно… Водная оболочка – гидросфера, в состав которой включаются океаны, моря, реки,… Воздушная оболочка – атмосфера, представляющая механическую смесь более десятка газов.

Важнейшие компоненты биосферы, закономерности их взаимодействия.

- живого вещества – совокупности всех живых организмов; -биогенного вещества, то есть всех форм вещества, создаваемого и… -биокосного вещества - комплекса живого и неживых компонентов, т.е.смеси биогенных субстратов с минеральными…

Признаки, функции и свойства живых систем.

- Единство химического состава. В живых организмах 98 % химического состава приходится на 6 элементов (макробиогены): около 60 % кислорода, 20 %… - атмосфера – 78 % азота и 21 % кислорода; - литосфера – 34,6 % железа, 29,5 % кислорода, 15,2 % кремния,12,7 % магния;

Биосфера как арена жизни

В состав биосферы по В.И. Вернадскому входит вся водная, верхняя часть твердой и нижняя часть воздушной оболочки. Еще недавно верхнюю границу… В гидросфере живые организмы обитают до максимальных глубин (11022-11034 м ),… В литосфере бактерии обнаружены в сопровождающих нефть прослойках воды на глубине до 7,5 км; теоретическим же пределом…

Биосфера как целостная система

Три составные части биосферы – гидро-, лито- и атмосфера, тесно связаны и вместе образуют единую саморегулирующуюся экосистему , обеспечивающую… Геологический (большой) круговорот осуществляется между океаном и сушей в ходе… Биологический (малый) круговорот обеспечивает циркуляцию веществ между растениями, животными, микроорганизмами и…

Тема 4. Среды жизни и адаптации к ним организмов.

Цель: ознакомиться со спецификой сред жизни и важнейшими особенностями адаптации к ним организмов различных экологических групп.   4. Среды жизни

Общая характеристи.

Водная среда является той средой, где возникла и более 3 млдр. лет развивается жизнь. Она сыграла важную роль в геологической истории Земли и сейчас… Общее количество воды на планете оценивается в 1,5- 2,5 млдр. куб. км. В… Вместе с тем все виды природных вод тесно связаны и это единство обеспечивается ее круговоротом, движущей силой…

Специфика водной среды как арены жизни.

Первостепенная роль в гидросфере принадлежит давлению и плотности воды. При температуре +4 градуса у дистиллята плотность равна 1,0 г/см3, у… Все водные обитатели (гидробионты) приспособлены к этому фактору и делятся на… Важную роль играет подвижность воды, которая сказывается на форме тела гидробионтов, снабжнии их кислоронодом,…

Специфика адаптаций и экологические группы гидробионтов.

По характеру адаптаций гидробионтов разделяют на следующие экологические группы: - нектон – это совокупность активно передвигающихся животных, не связанных с… - планктон – совокупность организмов, не способных к активному передвижению. Они могут располагаться на поверхности…

Загрязнение поверхностных и подземных вод.

Необходимым условием сохранения качества воды является защита ее от загрязнения. Загрязнение воды – это привнесение или образование в ней… Как показывает практика, загрязнение водной среды происходит с нарастающей… Загрязнения водных объектов классифицируют по ряду признаков. По физическому состоянию загрязнения делят на…

Контроль и нормирование загрязнений воды.

Состав природных вод оценивают физическими, химическими и санитарно-бактериологическими показателями. К физическим показателям относятся:… и привкус. Температура подземных вод относительно стабильна в течение года и составляет 8-12 °С, температура поверхностных вод…

Почва как среда жизни.

4.2.1. Почвы, их состав и свойства.

4.2.2. Почва как среда обитания.

4.2.3. Земельные ресурсы.

4.2.4. Загрязнение почв.

4.2.5. Природные ресурсы, их классификация.

4.2.6. Охрана почв и земельных ресурсов.

4.2.7.Охрана недр.

 

Почвы, их состав и свойства

Почва по определению В.В.Докучаева это наружный слой горных пород, измененный под влиянием воды, воздуха и различных организмов Любую почву можно рассматривать как гетерогенную, многофазную систему,… - с диаметром частиц более 0,001 мм (обломки пород и минералов минеральные новообразования);

Почва как среда обитания

Почва (эдафический фактор) является второй жизненной средой нашей планеты, которая сформировалась в результате длительного преобразования… Почва является средой обитания множества живых организмов, выполняя… Как среда обитания, почва представляет сложную систему, в которой твердые частицы окружены воздухом и водой. Это, по…

Земельные ресурсы.

Сейчас площадь земельных ресурсов составляет около 129 млн. км2 (86,5% площади суши). Из них наиболее ценные угодья – пашня и многолетние насаждения… Используемые сейчас земельные ресурсы планеты позволяют обеспечить продуктами… Получать высокие и устойчивые урожаи сельскохозяйственных культур, базируясь только на эксплуатации естественного…

Загрязнение почв.

Одной из причин деградации почвенного покрова является его загрязнение. Основными и наиболее опасными загрязнителями почв являются пестициды,… Пестициды - химические вещества, используемые для защиты растений,… До 80 % пестицидов адсорбируется почвенным гумусом, из-за чего время их пребывания в почве значительно возрастает. В…

Охрана почв и земельных ресурсов.

- Запрещение и ограничение использования ценных земель (пашни высоких бонитетов, садов и др.) для промышленного строительства. - Разработка и внедрение комплекса противоэрозионных, почвозащитных… - организационно-хозяйственные мероприятия, определяющие размеще ние на местности полей, дорог, сочетание разных…

Природные ресурсы, их классификация.

Производственная деятельность и качество жизни людей всегда зависели от эффективности освоения ресурсов. Кратко ресурсы – это любые источники и предпосылки получения необходимых людям материальных и духовных благ, которые можно реализовать при существующих технологиях. Ресурсы принято делить на природные, материальные и трудовые. Природные ресурсы, в соответствии с определением Федерального закона «Об охране окружающей среды», предоставляют собой компоненты природной среды, природные и природно-антропогенные объекты, которые использовались, используются и могут быть использованы при осуществлении хозяйственной и иной деятельности в качестве источников энергии, продуктов производства и предметов потребления. К ним, в первую очередь, относятся солнечный свет, вода, воздух, почва, растения, животные, полезные ископаемые и все остальное, что не создано человеком, но без чего он не может существовать ни как живое существо, ни как производитель.

Природные ресурсы используются в качестве:

- непосредственных предметов потребления (питьевая вода, кислород воздуха, дикорастущие съедобные и лекарственные растения, рыба и т.д.)

- средств труда, с помощью которых осуществляется общественное производство (земля, водные пути и т.д.);

- предметов труда, из которых производятся все изделия (древесина, минералы и т.д.);

- источников энергии (гидроэнергия, запасы горючих ископаемых, солнечная энергия и др.).

Кроме этого, природные ресурсы используются для отдыха, оздоровления людей и других целей.

Природные ресурсы подразделяются в соответствии со следующими признаками:

- По использованию природные ресурсы делятся на производственные (сельскохозяйственные и промышленные), здравоохранительные, эстетические, научные и т.д. Деление по признаку «использование» весьма условно, т.к. один и тот же ресурс, например, вода в реке, может быть использован для промышленности и сельского хозяйства, рекреационных целей, иметь большую эстетическую ценность. При этом действует правило интегрального ресурса, согласно которому использование его в одних целях затрудняет или исключает использование в других. Например, сброс отходов производства в водоемы исключает использование последних для рыболовства и оздоровления населения.

- По принадлежности к тем или иным компонентам природы их делят на земельные, водные, минеральные, растительные, ресурсы животного мира.-

- По заменимости природные ресурсы могут быть заменимыми (например , энергоресурсы можно заменить ветровой, солнечной энергией), незаменимыми (например, кислород воздуха для дыхания или воду для питья заменить нечем ).

- Большой интерес для науки и практики представляет деление природных ресурсов по признаку исчерпаемости. Понятие «исчерпаемости» относительно: Солнце когда-нибудь прекратит свое существование, и, следовательно, этот природный ресурс является исчерпаемым, но по сравнению с нашими потребностями и временем существования – это неисчерпаемый ресурс.

- К неисчерпаемым ресурсам можно отнести солнечный свет, атмосферный воздух, энергию падающей воды. С точки зрения практики важно не только количество, но и качество этих ресурсов. Например, важно не просто наличие воды вообще, а воды, пригодной для хозяйственно-питьевых нужд, не воздуха вообще, а воздуха, пригодного для дыха. Таким образом, часть неисчерпаемых ресурсов может стать непригодной для использования из-за изменения своего качества в результате антропогенной деятельности.

- К исчерпаемым ресурсам относятся минеральные ресурсы, животный и растительный мир. Они делятся на возобновляемые, относительно возобновляемые и не возобновляемые. Возобновляемые – это ресурсы, способные к восстановлению через размножение или другие природные циклы (например, выпадение в осадок) за сроки, соизмеримые со сроками их потребления. К ним относятся растительность, животные , некоторые минеральные ресурсы, осаждающиеся на дно озер и морских лагун. К относительно возобновляемым ресурсам относят почву и лесные ресурсы, которые обладают способностью к самовосстановлению, но процесс этот идет в течение многих десятилетий и даже столетий. Не возобновляемые – это ресурсы, которые совершенно не восстанавливаются или восстанавливаются во много раз медленнее, чем используются человеком (полезные ископаемые).

- По происхождению природные ресурсы бывают минеральными климатическими, водными, земельными, биологическими.

-По видам хозяйственного использования их делят на энергетические, рудные, горно-химическое сырье, природные строительные материалы, гидроминеральные, рекреационные. Эти ресурсы относят к категории первичного использования. К категории вторичного использования относят лом металлов, макулатуру и некоторые другие.

-В зависимости от совершенства извлечения и переработки различают реальные (технически доступные и экономически рентабельные) и потенциальные ресурсы (ресурсы будущего ).

Согласно Конституции РФ, все ресурсы являются государственной собственностью, на все ресурсы ведутся государственные кадастры – свод всех систематизированных данных по состоянию, степени изученности, характеру использования и рекомендации по дальнейшему исследованию. Вся жизнь и деятельность человека, территориальное расселение и размещение производительных сил зависят от количества, качества и расположения природных ресурсов.

Какова же обеспеченность важнейшими из них, надолго ли их хватит? Точно ответить на эти вопросы невозможно, так как постоянно идет разведка новых месторождений полезных ископаемых, все шире используются биологические и минеральные богатства морей и океанов, совершенствуется технлогия добычи и переработки природных ресурсов, благодаря чему замедляются темпы роста их потребления, в процесс производства вовлекаются ранее не использовавшиеся природные ресурсы (например, нефть, алюминий используется почти 200 лет, ядерное топливо около 50 лет).

Развитие производительных сил общества сопровождается постоянным увеличением масштабов использования природных ресурсов, что требует разведки новых месторождений и оценки их запасов. Сейчас разведанные и предворительно оцеенные запасы минерального сырья России оценивааютс в сумму эквивалентную примерно национальному продукту страны за 20 лет. Эти запасы по большинству видов полезных ископаемых позволяют сохранить существующие уровни добычи на больший промежуток времени. В настоящее время в РФ добывается около 15% товарной железной руды и каменного угля, 17% нефти и 25% газа от объема этих ископаемых , добываемых в мире.

Вместе с тем запасов хрома, титана, свинца, марганца, ртути и некото рых других ископаемых уже недостаточно и мы закупаем их на сумму более 2 млрд. долларов в год. Считается также, что золото рассыпных месторожде ний (которые дают 70% всей добычи) и алмазов, добываемых открытым спо собом, хватит лишь на несколько лет. Не покрывают масштабов добычи и прирост разведанных запасов и ряда других полезных ископаемых, по кото рым Россия из экспортера может превратиться в импортера.

Серьезной проблемой для государства является неполная (некомплексная) переработка уже добытого сырья, что приводит к потере многих ценных компонентов. Так при обогащении руд теряется более трети олова, четверти железа, вольфрама, молибдена, калия, фосфорных соединений и т.д. В целом потери при обогащении превышают потери при добыче железа более чем в 7 раз, вольфрама и олова – в 5 раз и т.д.

Традиционный ведомственный подход к освоению месторождений, отсутствие экологических стимулов и незаинтересованность предприятий в рациональном использовании ресурсов недр во многих случаях сформировали производство с фактически незавершенным технологическим циклом, когда ценные, но непрофильные компоненты сырья, переводятся в отходы и теряются. Неудовлетворительно используются при добыче нефтяной газ, которого в России сжигается в факелах более 10 млрд. куб. м ежегодно. В огромных объемах накапливаются в отвалах порроды и промышленные отходы, что выводит из хозяйственного оборота крупные массивы земель. Все это привело к тому, что горно-промышленный комплекс страны превратился в один из самых крупных источников нарушения и загрязнения окружающей среды.

 

Охрана недр.

Под недрами понимают верхнюю часть земной коры, в пределах которой добываются полезные ископаемые. В соответствии с законом «О недрах (1995) и «Об… - полное и комплексное геологическое изучение недр; - полное извлечение всех полезных ископаемых при добыче и переработке, повторное использование запасов в…

Наземно - воздушная среда.

4.3.2. Солнечное излучение и его роль и в жизни наземных организмов. 4.3.3. Влияние температуры на живые организмы. 4.3.4. Специфика теплообмена растений и животных.

Влияние температуры на жизнедеятельность организмов.

Поскольку температура сказывается на характере и скорости протекания всех жизненно важных физико-химических процессов в клетках, то ее влияние… Таким образом, общие закономерности воздействия температуры на живые организмы… В зависимости от интервала температуры организмы делятся на эвритермные (большинство обитателей континентальных…

Специфика теплообмена растений и животных.

Суточные и сезонные колебания температуры, масштабы которых возрастают с удалением от экватора, привели к формированию рядаадаптаций, которые… - активным путем, т.е. усилением сопротивляемости и развитием регуляторных… - пассивным путем - подчинением жизненных функций ходу внешних температур, который характерен для всех растений,…

Адаптации наземных растений и животных к водному режиму.

По типу ветвления различают корневые системы - экстенсивную, охватывающую большой объем почвы, но слабо ветвящуюся и редко ее пронизывающую… Поглощенная вода транспормируетсяот клетки в клетке, а затем по сосудам во все… - пойкилогидридные виды, не способные к активной регуляции водного режима, а содержание воды в их клетках определяется…

Совместное действие температуры и влажности.

Взаимосвязь температуры и влажности хорошо отражают климатограммы, составленные (по способу Вальтера-Гессена) для отдельных лет и их рядов, что… Обычно все виды избирательно относятся к факторам среды и заселяют лишь… Однако этот принцип проявляется лишь в условиях ограниченного пространства и времени. В их широком диапазоне…

Загрязнение атмосферы и основные методы очистки выбрасов от примесей.

Случайные компоненты представлены: - различными газами, которые могут образоваться в результате жизнедеятельности… - парами или капельками жидкостей, которые образуются главным образом при загрязнении воздуха промышленными…

Живые организмы как среда жизни.

Многие гетеротрофные организмы всю жизнь или часть своего жизненного цикла обитают в других существах. Явление эндобиоза, или использования одними… - чем выше уровень организации хозяина и чем больше степень дифференцировки… - способность использовать другие организмы как среду обитания уменьшается с усложнением организации видов ( то есть…

Тема 5. Важнейшие биологические ритмы.

Цель: Ознакомиться с основными биологическими ритмами и их значением для живых организмов.

 

5.1. Ритмы внешней среды и их причины.

5.2. Суточные и циркадные ритмы.

5.3. Лунные и приливно - отливные ритмы.

5.4. Сезонные, цирканные и многолетние ритмы.

5.5 Сигнальная роль факторов среды.

 

 

Ритмы внешней среды и их причины.

Равномерное чередование во времени каких-либо состояний организма называют биологическим ритмом. Ритмы, которые связаны с периодическими изменениями… Внешние ритмы, как уже отмечалось. Имеют космическое происхождение. Это прежде… Внутренние или эндогенные циклы представляют собой сложившиеся в процессе эволюции физиологические ритмы, поскольку ни…

Суточные и циркадные ритмы.

Периодическое изменение освещенности Земли, вызываемое ее вращением вокруг своей оси привело к формированию суточной ритмики, обнаруженной у самых… Сходная картина наблюдается и у многих животных, причем она чаще всего… Суточный ритм четко прослеживается в жизни обитателей крупных водных систем в виде вертикальных миграций - днем…

Лунные и приливно-отливные ритмы.

Помимо суточных и циркадных известна периодичность равная лунному месяцу, причем как у наземных, так водных организмов. Так к строго определенной… С действием Луны и Солнца связаны т.н. приливно- отливные ритмы, которых в… Сильнее всего ритмика приливов оказывается на организмах, обитающих в прибрежных водах, где чередование приливов и…

Сезонные, цирканные и многолетние ритмы.

Сезонные изменения проявляются в довольно значительных сдвигах в физиологии, морфологии особенностях поведения. Как правило, благодаря им целый ряд… Общепринято считать, что существуют 4 времени года. Экологи в жизни сообществ… Смена времен года в высоких широтах определяется температурой, а в низких – преимущественно влажностью. В первом…

Сигнальная роль факторов среды.

Наступление очередного этапа годового цикла у живых организмов обычно происходит на фоне изменений как внешних, так и внутренних факторов. Однако… Приспособительный смысл этого очевиден - он заключается в том, что… Реакция организмов на сезонные изменения длины дня получила название фотопериодизма (1920 г., В.Гарнер и Н.Аллард во…

Тема 6. Экологическая классификация организмов.

Цель: ознакомиться с основными жизненными формами растений и животных.

 

6.1. Принципы экологической классификации организмов.

6.2. Жизненные формы растений.

6.2.1. Система жизненных форм Е.Варминга и К.Раункиера.

6.2.2. Система жизненных форм растений И.Г.Серебрякова. Древесные и полудревесные растения.

6.2.3. Система жизненных форм растений И.Г. Серебрякова. Травянистые растения.

6.3. Жизненные формы животных.

6.3.1. Жизненные формы позвоночных животных.

6.3.2. Жизненные формы насекомых.

 

Принципы экологической классификации организмов.

Любой организм, любое животное существо обитает в сложном и меняющемся мире различных явлений и процессов, мире других организмов, живет постоянно приспособливаясь или адаптируясь к нему и регулируя свою жизнедеятельность в соответствии с его изменениями. В результате возникает поразительное соответствие организма и окружающей среды. Оно проявляется в виде особых черт в анатомической структуре, в том числе и во внешнем облике, физиологии, способах питания, выборе места обитания, связях с другими организмами и особенностях поведения. Среда всегда действует на организмы целым комплексом экологических факторов, поэтому черты приспособительности возникают в ответ на весь комплес факторов.

Особенность человеческого ума - все типизировать по сходству, в том числе организмы по сходству приспособлений к среде, привела к возникновению понятия об основных группах организмов, имеющих сходный облик в результате сходства путем приспособления.

На первых парах такие группы выделяли по чисто внешним признакам. Так еще древнегреческий естествоиспытатель Теофраст все растения разделял на деревья, кустарники, полукустарники и травы. В дальнейшем А.Гумбольд (1806) предложил различать 19 основных типов растений (в т.ч. форма хвойных деревьев и т.д.). Эти основные формы уже отражали попытку выделить основные типы растений со сходным приспособлением ко всему комплексу факторов среды. Позднее число этих форм неоднократно менялось (у Кернера- 11, а Гризебола - 54), однако принцип их выделения оставался неопределенным и разделение на группы в большей мере отражало идею о разнообразии растительного мира вообще, чем о путях приспособлений организмов к среде.

Основной подход был определен Ч.Дарвином, который обратил внимание, что результатом естественного отбора может быть не только нарастание различий между видами, но и выработка у продовольственных форм внешнего сходства, если они обитают в сходных условиях среды и ведут сходный образ жизни. Это явление было названо конвергенцией, а признака конвергентными. Изучение этого явления показало, что конвергенция признаков в наибольшей мере затрагивает наружные органы, которые находятся в непосредственном соприкосновении с внешней средой. При этом внутренние черты строения организмов, их общий план строения останется неизменными, отражая родство и происхождение видов.

О формообразующем влиянии некоторых факторов внешней среды мы уже говорили при их характеристике. Здесь отметим наиболее общие закономерности взаимодействия организмов с внешней средой:

- чем жестче действуют физические условия среды, тем ограниченнее бывают пути приспособления к ним:

- динаковые принципы освоения среды ведут к выработке сходных морфологических адаптации у разных видов, даже значительно отличающихся по плану строения.

Проиллюстрируем это примерами:

- в водной среде на форму быстро движущегося тела основное влияние оказывает лобовое сопротивление (которое тем больше, чем выше его скорость), а также соотношение длины тела и наибольшого диаметра, форма хвостового плавника у рыб и некоторые другие. В связи с этим отличные пловцы имеют удлиненное веретенообразное или торпедообразное, хорошо обтекаемое тело, соотношение длины к наибольшому диаметру у которых равно примерно 4,5. У пловцов с худшими показателями скорости это соотношение и другие параметры иные.

- среди самых разнообразных в систематическом отношении планктонных организмов известно лишь 3 способа приспособления к парению:

а) уменьшение объема тела (при относительном увеличении площади);

б) развитие разнообразных выростов;

в) увеличение содержания в теле воды, жиров и газообразных продуктов.

Во всех этих случаях достигается эффект уменьшения отношения массы тела к его площади, обеспечивающее уравновешивание сил тяжести и трения о воду. Можно привести и другие примеры (крылья), но и из отмеченого хорошо видно, что число возможных морфологических приспособлений к одной и той же среде ограничено.

Так вот, тот или иной морфологический тип приспособления растения или животного, который исторически сформировался под влиянием определенных экологических факторов к основным местообитаниям и определенному образу жизни в экологии называют «жизненной формой организма».

Жизненные формы следует отличать от экологических групп организмов, так как жизненные формы отражают приспособленность организмов ко всему комплексу экологических факторов, а вторые только к определенным ( отдельным) факторам, например, по отношению к условиям увлажнения выделяют гидрофиты, мезофиты и ксерофиты. В связи с этим представители одной и той же жизненной формой могут принадлежать к разным экологическим группам. Жизненные формы нельзя смешивать и с «экотипами» или «экологическими расами» - т.е. группой организмов одного вида, приуроченных к разным почвенно-климатическим условиям ( лесная и луговая форма злака ежи сборной и др.).

 

Жизненные формы растений.

Система жизненных форм Е.Варминга и К.Раункиера.

1.Автотрофные, среди которых выделены водные (свободные и прикрепленные) и сухопутные (лианы и не нуждаются в опоре); 2. Гетеротрофные ( симбионты и сапрофиты). Здесь выделены только крупные группы, а более детальной схемы Е.Варминг не разрабатывал. Из многочисленных систем…

Система жизненных форм растений И.Г.Серебрякова. Древесные и полудревесные растения.

Одной из наиболее признанных является классификация жизненных форм, разработанная И.Г.Серебряковым (1964). По его определению жизненная форма – это… Отдел А. Древесные растения. Тип 1. Деревья - это многолетние растения с одним одревесневшим стволом, сохраняющимся на протяжении всей жизни.…

Система жизненных форм растений И.Г.Серебрякова. Травы.

  Большую и разнообразную группу включает Отдел В - наземные травянистые растения среди которых выделяют:

Жизненные формы животных.

Жизненные формы позвоночных животных.

1.Плавающие – водные 1.Чисто водные (нектон, планктонн, бентос); 2.Полуводные (ныряющие, неныряющие, добывающие пищу из воды)

Жизненные формы насекомых.

- геобионты - обитатели почвы, - эпигеобионты - обитатели открытых участков почвы, - герпетобионты – живущие среди остатков на поверхности почвы под опавшей листвой,

Тема 9. Биотические отношения

  9.1. Понятия биотические факторы, биотическая среда, их значение в жизни… 9.2. Формы взаимодействия организмов , их классификация.

Понятия биотические факторы, биотическая среда, их значение в жизни организмов. Основные типы отношений.

Любой организм, будь то растение или животное, существует не изолированно, а в постоянном окружении в взаимодействии с другими особями своего или… Многообразие организмов и условий существования определяет и многообразие… - зоогенные – влияние животных организмов;

Формы взаимодействия организмов, их классификация.

 

Многообразие организмов и условий их обитания определяют исключительное разнообразие взаимоотношений между ними. Вместе с тем все их разнообразие можно свести к следующим формам:

- Взаимополезные – среди которых выделяют:

- протокооперацию - самый простой тип связей, при которых существование выгодно для обоих видов, но не обязательно для них, т.е. они не являются непременным условием выживания;

- мутуализм - оба сожительствующих вида извлекают взаимную пользу.

- симбиоз - неразделимые взаимополезные связи двух видов, предполагающие обязательное тесное сожительство организмов.

- Полезно-нейтральные, среди которых выделяют:

- нахлебничество - потребление остатков пищи другого организма;

- сотропезничество - потребление разных частей одного и того же ресурса;

- квартиранство - использование одними видами жилищ других.

- Полезно- вредные, включающие такие важнейшие отношения как :

- хищничество - при котором организмы одного вида поедают представителей другого,

- паразитизм - при котором организмы одного вида живут за счет питательных веществ или тканей организма другого,

- полупаразитизм.

- Взаимовредные – конкуренция, при которой каждый из видов оказывает неблагоприятное воздействие на другого.

- Нейтрально-вредные – один вид подавляет другого, не испытывая противодействия.

- Нейтральные, когда оба вида независимы и не оказывают друг на друга никакого влияния.

 

Прямые взаимодействия между растениями.

- повреждение сосны и ели в смешанном лесу от охлестыващего действия березы, тонкие ветви которой ранят хвойные деревья, сбивают хвою; - давление стволов и корней - от простого сцепления до прочного срастания, как… - использование одним растением другого субстрата - эпифиты (на побегах) и эпифилы (на листьях). Это особенно широко…

Косвенные трансабиотические взаимоотношения между растениями.

Другой способ взаимовлияния проявляется через химические выделения, которые оказывают токсичное или стимулирующее воздействие. Такой способ… Выделения высших растений – колины и фитонциды представляют летучие вещества… У одних видов фитонциды наибольшее влияние оказывают в период цветения, у других – в молодом возрасте, у третьих -…

Косвенные трансбиотические взаимоотношения между растениями.

Как крайнюю форму аллекопатии или невозможность существования одних видов в присутствии других в результате сильной интоксикации среды , называют… Косвенные трансбиотические взаимоотношения проявляются через животных и… Опыление растений насекомыми называют энтомофилией. Оно способствовало выработке ряда специальных приспособлений, как…

Гомотипические зоогенные факторы.

К этому типу относят явления «групповой эффект», «массовый эффект» и внутривидовую конкуренцию. Термин «групповой эффект» (по Гроссе, 1944)… Внутривидовая конкуренция несколько ограничивает возможность размножения,… Каннибализм—или поедание себе подобных проявляется у некоторых хищных видов в условиях недостатка ресурсов и, в связи…

Гетеротипические реакции

- межвидовой конкуренции, под которой понимают активный поиск несколькими видами одних и тех же пищевых ресурсов и среды обитания, поскольку при… Конкуренция является одной из причин того, что два вида слабо различающихся… При акклиматизации новый вид легко и успешно приживается лишь в том случае, если в сообществе у него нет достаточного…

Хищничество и паразитизм.

В то же время многие насекомоядные птицы при ловле насекомых подстерегают и преследуют жертву как настоящие хищники. С другой стороны способ питания этих плотоядных собирателей во многом сходен с… Такие же переходы в природе можно встретить между типичным хищничеством и паразитизмом. Так, несколько вредителей…

Тема 9. Человек в экосфере.

  9.1. Динамика народонаселения. 9.2. Экологические кризисы.

Динамика народонаселения и антропогенного воздействия на биосферу.

Наша планета сформировалась 4,5-5,2 млрд. лет назад. Жизнь на ней зародилась примерно 4 млрд. лет назад. В результате последующего взаимодействия… Первое время он не выделялся среди животного мира, поскоьку занимался… Последующее улучшение материальных условий и успехи медицины способствовали снижению смертности, в результате чего…

Экологические кризисы в истории человечества.

Выход из него оказался возможным благодаря переходу к воспроизводящему хозяйству – сначала к примитивному поливному земледелию (первая… Выход из него оказался возможным благодаря промышленной революции, в ходе… В последние 50 лет этот кризис дополнился глобальным энергетическим

Загрязнение окружающей среды

Основные типы загрязнения окружающей среды.

- эстетические, проявляющиеся в нарушении естественных ландшафтов за счет организации и строительства различных объектов; - экологические – микробиологическое отравление (вод, почвы) и изменение… - химические привнесение новых элементов и веществ ( в атмосферы, гидросферу, литосферу) и появление ряда соединений…

Радиоактивное загрязнение окружающей среды

Радиоактивное загрязнение вызывается действием ионизирующего излучения (радиационное) и превышением естественного уровня содержания радиоактивных… Возрастание его значения в общем балансе загрязнений связано с тем, что… Загрязнения окружающей среды происходили и вследствие много численных испытаний ядерного оружия, проводившихся в…

Влияние электромагнитных полей и защита от их воздействия.

Наша планета имеет электромагнитное поле, в условиях которого возникла жизнь и протекала ее многовековая эволюция. Оно под действием солнечного… Если еще сравнительно недавно негативное воздействие на человека оказывали в… 1. Организационные , включающие:

Шумовое загрязнение окружающей среды и методы защиты от его воздействия.

Вибрация – это колебательный процесс с широким диапазоном частот, возникающих в результате передачи переменного давления от механических источников.… Акустический шум – это беспорядочные звуковые колебания различной физической… Орган слуха человека может приспособиться к некоторым постоянным или повторяющимся шумам высокой интенсивности.…

Влияние природных и социальных факторов на здоровье населения.

  Изучение изменений в состоянии здоровья населения предполагают использование… - физические, влияющие своими физическими своиствами: гипобария, ветровой режим изменение электростатического…

Регламентация воздействия на окружающую среду.

В комплексе мер, обеспечивающих поддержание качества окружвющей среды, важная роль отводиться регламентации антропогенных воздействий. Среди направлений, ограничивающих их негативное влияние, важнейшими являются… Экологические стандарты – это подзаконные нормативно-технические документы, в котторых определяются экологические…

Экологический мониторинг и контроль

Понятие экологический мониторинг. Формы мониторинга.

Сейчас термином «экологический мониторинг» обозначают «комплекс выполняемых по научно-обоснованным программам наблюдений, оценок , прогнозов и… Выделяют две составные части мониторинга:

Системы и службы экологического мониторинга.

На территории всей Европы функции органа по международному мониторингу окружающей среды выполняет Европейское агенство по окружающей среде (ЕАОС).… - выделения объекта наблюдений и его первичное обследование; - состовление информационной модели и планирование измерений;

Формы и функции экологического контроля.

Функцией экологического контроля является проверка выполнения требований экологическтго законодательства и соблюдения нормативов ( в соответствии с…

Тема 10. Экологическая безопасность.

  10 .1. Факторы, источники и последствия экологической опасности. 10.2. Слагаемые и показатели экологической безопасности.

Обеспечение экологической безопасности России

Обеспечение экологической безопасности заключается в охране жизни здоровья и условий жизнедеятельности человека, в защите общества и окружающей… Отсюда следует, что при реализации государственной стратегии перехода РФ к… К действиям, обеспечивающим эффективность государственного регулирования в области экологической безопасности…

Международное сотрудничество в решении экологических проблем.

Наличие всеобщей связи и взаимозависимости между компонентами биосферы и невозможность решения глобальных экологических проблем отдельными странами… Важная роль международного сотрудничества в деле охраны окружающей среды была… Основные принципы международного экологического сотрудничества впервые были обобщены в Декларации Стокгольмской…