Основные направления и структура современной экологии: эндо-аут-синэкология, глобальная экология. Предмет, задачи и методы экологии.
Синэкология — раздел экологии, изучающий взаимоотношения организмов различных видов внутри сообщества организмов. Часто синэкологию рассматривают как науку о жизни биоценозов, то есть многовидовых сообществ животных, растений и микроорганизмов.
Аутэкология — раздел экологии, изучающий взаимоотношения организма с окружающей средой. В отличие от демэкологии и синэкологии, сосредоточенных на изучении взаимоотношений со средой популяций и экосистем, состоящих из множества организмов, исследует индивидуальные организмы на стыке с физиологией. Данный термин ныне считается устаревшим, а предмет раздела полагают неотличимым от такового демэкологии. Это связано с тем, что уровнем организации живого, на котором возможно изучение взаимодействия с косной средой, считают популяцию организмов определенного вида.
Эндоэкология — это наука, которая изучает и разрабатывает методы и средства, позволяющие поддерживать чистоту внутренней среды организма, тем самым обеспечивая нормальную жизнедеятельность всех органов и тканей. Эндоэкология — новое ответвление научной медицины, которое призвано не лечить заболевания, а в первую очередь заниматься их профилактикой, что является крайне важным в современных условиях.
Глобальная всеобщая экология рассматривает особенности взаимодействия природы и общества в рамках всего Земного шара, в том числе глобальные экологические проблемы потепление климата планеты, сокращение площади лесов, опустынивание, загрязнение среды обитания живых организмов и т. п..
|
|
|
Содержание современной экологии лучше всего можно определить, исходя из концепции уровней организации. Сообщество, популяция, организм, орган, клетка и ген – основные уровни организации жизни. Расположены в иерархическом порядке – от малых систем к крупным. На каждом уровне или ступени в результате взаимодействия с окружающей физической средой энергией и веществом возникают характерные функциональные системы. Экология изучает, главным образом, системы надорганизменных уровней организации: популяционные, экологические.
Самой крупной и наиболее близкой к идеалу по «самообеспечению» веществом и энергией является биологическая система – биосфера.
Иерархические подход дает удобную основу для подразделения и изучения экологических ситуаций. На этом основании можно дать определение экологии как науки, ее содержания, предмета и задач.
Экология — наука о взаимоотношениях организмов между собой и с окружающей неживой природой.
Основным содержанием современной экологии является исследование взаимоотношений организмов друг с другом и со средой на популяционно-биоценотическом уровне и изучение функционирования биологических макросистем более высокого ранга: биогеоценозов экосистем, биосферы, их продуктивности и энергетики.
Предметом исследования экологии являются биологические макросистемы популяция, биоценозы и их динамика во времени и пространстве.
Задачи экологии — изучение закономерностей размещения живых организмов в пространстве, изменения численности организмов, потока энергии через живые системы и круговорота веществ и т.д.
|
|
|
Основными задачами экологии можно считать следующие:
-исследование закономерностей организации жизни, в том числе в связи с антропогенным воздействием на природные системы;
-создание научной основы рациональной эксплуатации биологических ресурсов;
-прогнозирование изменений в природе, возникающих под влиянием хозяйственной деятельности человека;
-определение допустимых пределов воздействия человека на окружающую среду;
-сохранение среды обитания живых организмов, в том числе и человека;
-разработка рекомендаций путей развития человеческого общества.
Среды жизни. Факторы окружающей среды, их классификация, взаимодействие и воздействие на экологические системы.
|
|
|
СРЕДА — все, что окружает организмы, прямо или косвенно влияет на их состояние, развитие, выживание и размножение.
На Земле существует огромное разнообразие условий сред жизни, что обеспечивает разнообразие экологических ниш и их заселение. Однако, не смотря это разнообразие, различают четыре качественно различные среды жизни, обладающие специфическим набором экологических факторов, а следовательно — требующих и специфического набора адаптаций.
Вот эти среды жизни:
· наземно-водушная суша;
· водная;
· почва;
· другие организмы.
Водная среда жизни
По мнению большинства авторов, изучающих возникновение жизни на Земле, эволюционно первичной средой жизни была именно водная среда. Этому положению мы находим не мало косвенных подтверждений. Прежде всего, большинство организмов не способны к активной жизнедеятельности без поступления воды в организм или, по крайней мере, без сохранения определенного содержания жидкости внутри организма. Внутренняя среда организма, в которой происходят основные физиологические процессы, очевидно, по-прежнему сохраняет черты той среды, в которой происходила эволюция первых организмов. Так, содержание солей в крови человека поддерживаемое на относительно постоянном уровне близко к таковому в океанической воде.
|
|
|
Пожалуй, главной отличительной особенностью водной среды является ее относительная консервативность. Скажем, амплитуда сезонных или суточных колебаний температуры в водной среде намного меньше, чем в наземно-воздушной. Рельеф дна, различие условий на различных глубинах, наличие коралловых рифов и проч. создают разнообразие условий в водной среде.
Особенности водной среды проистекают из физико-химических свойств воды. Так, большое экологическое значение имеют высокая плотность и вязкость воды. Удельная масса воды соизмерима с таковой тела живых организмов. Плотность воды примерно в 1000 раз выше плотности воздуха. Поэтому водные организмы особенно, активно движущиеся сталкиваются с большой силой гидродинамического сопротивления. Эволюция многих групп водных животных по этой причине шла в направлении формирования формы тела и типов движения, снижающих лобовое сопротивления, что приводит к снижению энергозатрат на плавание. Так, обтекаемая форма тела встречается у представителей различных групп организмов, обитающих в воде, — дельфинов млекопитающих, костистых и хрящевых рыб.
Высокая плотность воды является также причиной того, что механические колебания вибрации хорошо распространяются в водной среде. Это имело важное значение в эволюции органов чувств, ориентации в пространстве и коммуникации между водными обитателями. Вчетверо большая, чем в воздухе, скорость звука в водной среде определяет более высокую частоту эхолокационных сигналов.
В связи с высокой плотностью водной среды ее обитатели лишены обязательной связи с субстратом, которая характерна для наземных форм и связана с силами гравитации. Поэтому есть целая группа водных организмов как растений, так и животных, существующих без обязательной связи с дном или другим субстратом, парящих в водной толще.
Электропроводность открыла возможность эволюционного формирования электрических органов чувств, обороны и нападения.
Наземно-воздушная среда жизни
Наземно-воздушная среда характеризуется огромным разнообразием условий существования, экологических ниш и заселяющих их организмов. Надо отметить, что организмы играют первостепенную роль в формировании условий наземно-воздушной среды жизни, и прежде всего — газового состава атмосферы. Практически весь кислород земной атмосферы имеет биогенное происхожение.
Основными особенностями наземно-воздушной среды является большая амплитуда изменения экологических факторов, неоднородность среды, действие сил земного тяготения, низкая плотность воздуха. Комплекс физико-географических и климатических факторов, свойственных определенной природной зоне, приводит к эволюционному становлению морфофизиологических адаптаций организмов к жизни в этих условиях, многообразию форм жизни.
Высокое содержание кислорода в атмосфере около 21% определяет возможность формирования высокого энергетического уровня обмена веществ.
Атмосферный воздух воздух отличается низкой и изменчивой влажностью. Это обстоятельство во многом лимитировало ограничивало возможности освоения наземно-воздушной среды, а также направляло эволюцию водно-солевого обмена и структуры органов дыхания.
Почва как среда жизни
Почва является результатом деятельности живых организмов. Заселявшие наземно-воздушную среду организмы приводили к возникнвению почвы как уникальной среды обитания. Почва представляет собой сложную систему, включающую твердую фазу минеральные частицы, жидкую фазу почвенная влага и газообразную фазу. Соотношение этих трех фаз и определяет особенности почвы как среды жизни.
Важной особенностью почвы является также наличие определенного количества органического вещества. Оно образуется в результате отмирания организмов и входит в состав их экскретов выделений.
Условия почвенной среды обитания определяют такие свойства почвы как ее аэрация то есть насыщенность воздухом, влажность присутствие влаги, теплоемкость и термический режим суточный, сезоный, разногодичный ход температур. Термический режим, по сравнению с наземно-воздушной средой, более консервативный, особенно на большой глубине. В целом, почва отличается довольно устойчивыми условиями жизни.
Вертикальные различия характерны и для других свойств почвы, например, проникновение света, естетсвенно, зависит от глубины.
Многие авторы отмечают промежуточность положения почвенной среды жизни между водной и наземно-воздушной средами. В почве возможно обитание организмов, обладающих как водным, так и воздушным типом дыхания. Вертикальный градиент проникновения света в почве еще более выражен, чем в воде. Микроорганизмы встречаются по всей толще почвы, а растения в первую очередь, корневые системы связаны с наружными горизонтами.
Для почвенных организмов характерны специфические органы и типы движения роющие конечности у
млекопитающих; способность к изменению толщины тела; наличие специализированных головных капсул у некоторых видов; формы тела округлая, вольковатая, червеобразная; прочные и гибкие покровы; редукция глаз и исчезновение пигментов. Среди почвенных обитателей широко развита сапрофагия — поедание трупов других животных, гниющих остатков и т.д.
Организм как среда обитания
Живой организм может также служить средой обитания — для паразитов и симбионтов. Например, человеческий организм является средой обитания для огромного числа различных симбионтов прежде всего, нормальной микрофлоры кишечника, а не редко — и паразитов разнообразных плоских и круглых червей, простейших.
Организм как среда обитания характеризуется определенным постоянством гомеостазом. В то же время некоторые виды паразитов вынуждены противостоять агрессивной среде организма например, агрессивной среде желудочно-кишечного тракта и иммунной системе орагинзма.
Организм, как правило, обеспечивает паразитов и симбионтов питательными веществами, находящимися в доступной форме и не требующими дальнейшего пищеварения и переработки. Поэтому у большинства паразитов наблюдается упрощение строения редукция органов пищеварения. Стратегия их выживания направлена на оставление как можно большего числа потомков, формирование защитных механизмов и приспособлений к рапространению.
Паразитизм и симбиотические взаимоотношения будут нами подробно рассмотрены на одном из уроков, посвященном видам взаимоотношений между организмами.
Факторы окружающей среды — факторы живой среды, влияющие на жизнедеятельность организмов.
Беклемишев В.Н. разделил биотические факторы на 4 группы:
топические — по изменению среды разрывание почвы
трофические — пищевые отношения продуценты, консументы, редуценты
фабрические — по жилищу паразитические черви используют организм как среду обитания
форические — по переносу рак отшельник переносит актинию
Действие биотических факторов выражается в форме взаимовлияний одних организмов на жизнедеятельность других организмов и всех вместе на среду обитания. Различают прямые и косвенные взаимоотношения между организмами.
Внутривидовые взаимодействия между особями одного и того же вида складываются из группового и массового эффектов и внутривидовой конкуренции.
Межвидовые взаимоотношения значительно более разнообразны. Возможные типы комбинации отражают различные виды взаимоотношений:
нейтрализм — взаимоотношения между организмами не приносят друг другу ни вреда, ни пользы
синойкия квартирантство — сожительство, при котором особь одного вида использует особь другого вида только как жилище, не принося своему «живому дому» ни пользы, ни вреда. Например, пресноводная рыбка горчак откладывает икринки в мантийную полость двухстворчатых моллюсков. Развивающиеся икринки надежно защищены раковиной моллюска, но они безразличны для хозяина и не питаются за его счет.
конкуренция — антагонистические отношения между организмами видами, связанные борьбой за пищу, самку, место обитания и другие ресурсы
мутуализм взаимовыгодный симбиоз — совместное сожительство организмов разных видов, приносящее взаимную пользу. Например, лишайники являются симбиотическими организмами, тело которых построено из водорослей и грибов. Нити гриба снабжают клетки водоросли водой и минеральными веществами, а клетки водорослей осуществляют фотосинтез и, следовательно, снабжают гифы грибов органическими веществами.
протокооперация кооперация — это полезные взаимоотношения организмов, когда они могут существовать друг без друга, но вместе им лучше. Например, рак-отшельник и актиния, акулы и рыбы-прилипалы.
комменсализм — совместное сожительство организмов разных видов, при котором один организм использует другой как жилище и источник питания, но не причиняет вреда партнеру. Например, некоторые морские полипы, поселяясь на крупных рыбах, в качестве пищи используют их испражнения. В желудочно-кишечном тракте человека находится большое количество бактерий и простейших, питающихся остатками пищи и не причиняющих вреда хозяину.
аменсализм — это взаимоотношения между организмами, при которых один несет ущерб, а другому они безразличны. Например, гриб пеницилл выделяет антибиотик, убивающий бактерий, но вторые на гриб никак не влияют.
паразитизм — это форма антагонистического сожительства организмов, относящихся к разным видам, при котором один организм паразит, поселяясь на теле или в теле другого организма хозяина, питается за его счет и причиняет вред. Болезнетворное действие паразитов слагается из механического повреждения тканей хозяина, отравления его продуктами обмена, питания за его счет. Паразитами являются все вирусы, многие бактерии, грибы, простейшие, некоторые черви и членистоногие. В отличие от хищника паразит использует свою жертву длительно и далеко не всегда приводит ее к смерти. Нередко вместе со смертью хозяина погибает и паразит. Связь паразита с внешней средой осуществляется опосредованно через организм хозяина.
хищничество.
Антагонистические взаимоотношения паразитов и хищников со своими жертвами поддерживают численность популяции одних и других на определенном относительно постоянном уровне, что имеет большое значение в выживании видов.
95. Биоценоз как биологическая система, типы биоценозов. Количественная характеристика биоценоза: биомасса, биологическая продуктивность. Правило экологических пирамид.
Биоценоз — это совокупность животных, растений, грибов и микроорганизмов, что заселяют определённый участок суши или акватории, они связаны между собой и со средой. Биоценоз — это динамическая, способная к саморегулированию система, компоненты продуценты, консументы, редуценты которой взаимосвязаны. Один из основных объектов исследования экологии. Биоценоз — это исторически сложившаяся группировка растений, животных, грибов и микроорганизмов, населяющих относительно однородное жизненное пространство участок суши или водоёма. Наиболее важными количественными показателями биоценозов являются биоразнообразие совокупное количество видов в биоценозе и биомасса совокупная масса всех видов живых организмов данного биоценоза.
Виды биоценозов
Естественные река, озеро, луг, лес и т.д.
Искуственные пруд, сад, и т.д.
Естественный биоценоз — биотическое сообщество, в функционировании которого отсутствует влияние человеческой деятельности. В естественном биоценозе действуют механизмы саморегуляции, гомеостаза, сукцессии, определяемые внутренней структурой сообщества и биотическими факторами окружающей средой; при вмешательстве человека эти механизмы нарушаются. Не тронутые человеческой деятельностью естественного биоценоза являются, как правило, объектами особой охраны в государственных и биосферных заповедниках, национальных парках. В них охраняются и воспроизводятся генетические фонды редких и исчезающих видов растений и животных.
Биомасса – это общее количество органического вещества и заключенной в ней энергии всех особей данной популяции или всего биоценоза на единицу площади. Биомасса определяется количеством сухого вещества на 1 га.
Величина биомассы зависит от особенностей вида, его биологии. Например, биомасса быстроотмирающих видов микроорганизмов невелика по сравнению с биомассой долгоживущих организмов, накапливающих в своих тканях большое количество органических веществ деревья, кустарники, крупные животные.
Биологическая продуктивность – это скорость образования биомассы в единицу времени.
Это наиболее важный показатель жизнедеятельности организма, популяции и экосистемы в целом. Различают первичную продуктивность – образование органического вещества автотрофами растениями в процессе фотосинтеза и вторичную продуктивность – скорость образования биомассы гетеротрофами консументами и редуцентами.
Соотношение продуктивности и биомассы различно у разных организмов. Неодинакова и продуктивность различных экосистем, она зависит от величины солнечной радиации, почвы, климата.
Самой низкой биомассой и продуктивностью обладают пустыни и тундры, самой высокой – дождевые тропические леса. Биомасса Мирового океана значительно меньше, чем у суши, хотя он занимает 71 % поверхности планеты.
Экологическая пирамида — графические изображения соотношения между продуцентами и консументами всех уровней травоядных, хищников, видов, питающихся другими хищниками в экосистеме.
Выражается:
в единицах массы пирамида биомасс,
в числе особей пирамида чисел Элтона
в заключенной в особях энергии пирамида энергий.
Правило экологической пирамиды
Количество растительного вещества, служащего основой цепи питания, примерно в 10 раз больше, чем масса растительноядных животных, и каждый последующий пищевой уровень также имеет массу, в 10 раз меньшую.
Дата добавления: 2019-02-12; просмотров: 517; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!