Тема лекции: ОСНОВЫ ЭКОЛОГИИ

1
Тема: ОСНОВЫ
ЭКОЛОГИИ
1. Экология как наука
2. Экологические факторы
3. Формы биотических связей
4. Паразитизм как биологическое явление
Термин "экология" был впервые предложен Эрнстом Геккелем в 1866 (oicos – дом, logos – наука).
Экология – наука, изучающая взаимоотношения между организмами (сообществами) и их взаимосвязь с окружающей средой.
Предмет изучения экологии - взаимоотношения между организмами и средой их обитания на различных уровнях организации живого: организменном, популяционно-видовом, биогеоценотическом и
биосферном.
2
Разделы экологии:
Уровень
Организменный
Раздел
Аутэкология
Предмет изучения
Влияние экологических факторов на организмы и их ответные реакции
Рождаемость,
Популяционно-видовой
Дэмэкология
смертность,
динамика
численности, возрастной и половой состав популяций в зависимости от действия экологических факторов
Биогеоценотический
Структура и видовое разнообразие со-
Синэкология
обществ животных, растений и микроорганизмов, их взаимодействие со средой
Взаимодействие сообществ организмов
Биосферный
Геоэкология
и
природных явлений, образующих
природный комплекс (ландшафт)
Термины и понятия экологии:
3
Биотоп – однородный участок суши (акватории океана), характеризующийся определенными климатическими условиями.
Биоценоз – исторически сложившееся сообщество организмов разных видов, населяющих определенную территорию.
Биогеоценоз – устойчивая саморегулирующаяся и самовоспроизводящаяся экологическая система, состоящая из определенного участка
неживой природы и сообщества живых организмов, объединенных
обменом веществ и энергии в единый природный комплекс.
Биогеоценоз = биотоп + биоценоз
Экосистема – совокупность живых и мертвых элементов природы.
Экосистема = биогеоценоз
Антропобиогеоценоз – экосистема содержащая популяции человека.
Ландшафт – природный комплекс географического ранга, объединяющий несколько однородных экосистем (биогеоценозов).
Методы экологии:
4
1. Полевые наблюдения (мониторинг).
2. Экспериментальные.
3. Математическое моделирование.
Компоненты биогеоценоза:
1. Сообщество живых организмов образующих трофические уровни:
9 продуценты - автотрофные организмы, синтезирующие органические вещества из неорганических (растения);
9 консументы - гетеротрофные организмы, растительноядные и плотоядные потребители органического вещества (животные);
9 редуценты - гетеротрофные организмы, разрушающие остатки мёртвых растений и животных и превращающие их в минеральные соединения (бактерии, грибы и др.).
2. Неорганические и органические вещества биотопа.
3. Климатические факторы (to, освещенность, влажность и др.)
Пищевая (трофическая) цепь – перенос потенциальной энергии пищи от ее создателей (растений) через ряд организмов путем поедания одних другими.
Типы цепей питания: пастбищная (цепь выедания), детритная (цепь разложения).
5
II. Экологический фактор - это элемент среды, который спо-
6
собен оказывать прямое или косвенное влияние на живой организм,
хотя бы на одной из стадий его индивидуального развития.
Классификация экологических факторов:
1. По происхождению и характеру воздействия различают:
¾ абиотические (факторы неживой природы: температура, влажность,
солнечный свет, соленость, газовый состав воздуха и др.);
¾ биотические (факторы живой природы: взаимоотношения между
организмами одного или разных видов);
¾ антропогенные (деятельность человека).
2. По времени возникновения:
9 первичные – возникли на ранних стадиях эволюции биосферы;
9 вторичные – являются производными первичных.
3. По времени действия:
• постоянные – действуют непрерывно (температура);
• периодические – действуют с определенной частотой (свет);
• непериодические – действуют эпизодически, внезапно (стихийные
бедствия).
Воздействие абиотического экологического фактора на организм зависит от его интенсивности:
Схема действия экологического фактора
7
1. Оптимум – значение фактора, при котором жизнедеятельность
8
организмов и способность их к размножению максимально возможны.
2. Зона нормальной жизнедеятельности – диапазон значений экологического фактора, близких к оптимуму, при которых существование
организмов не сопровождается адаптивными реакциями.
3. Зона угнетения жизнедеятельности (пессимум) – значение экологического фактора, при котором жизнедеятельность организмов возможна только при наличии специальных приспособлений, а размножение не происходит.
4. Верхний и нижний предел выносливости (толерантность) – максимальное и минимальное значение фактора, при котором еще возможна жизнедеятельность, а за пределами которого, наступает гибель.
Эврибионты – виды, обладающие большой толерантностью (сосна)
Стенобионты имеют низкую толерантность (кувшинка)
9
Регулирующий экологический фактор – фактор, влияющий на численность
особей в конкретной ситуации.
Ограничивающий (лимитирующий)
фактор – фактор, напряженность которого
приближается к пределу выносливости
(толерантности) или превосходит его.
Понятие о лимитирующих факторах
введено в 1840г. физиком Либихом. Действие лимитирующего фактора проявляется и при благоприятном уровне остальных факторов внешней среды.
Бочка Либиха
Распространение жизни на Север
ограничивает недостаток тепла, а на Юг недостаток воды.
III. Биотические факторы – совокупность всех живых орга-
10
низмов, оказывающих на данный организм прямое или косвенное действие в результате своей жизнедеятельности.
Внутривидовые биотические факторы:
1. Внутривидовая конкуренция – борьба между особями одного вида
за общие источники пищи, воды и места обитания.
Факторы, влияющие на напряженность внутривидовой конкуренции:
- численность особей вида;
- плотность (количество особей вида, на единицу площади);
- плодовитость особей вида (коэффициент рождаемости);
- продолжительность жизни организмов;
- этологические – поведение животных, оказывающее влияние на
другие организмы (брачные турниры, групповой эффект).
2. Каннибализм – внутривидовое хищничество.
Межвидовые биотические факторы:
11
1. Межвидовая конкуренция – особи разных видов, нуждаясь в
сходных условиях существования, вступают в борьбу за источники
пищи и места обитания (саранча, грызуны и травоядные — за пищу).
2. Нейтрализм – совместно обитающие на одной территории организмы разных видов не влияют друг на друга (медведь – белка).
3. Хищничество – особи одного вида (хищник) однократно используют особей другого вида (жертву) в качестве источника пищи (волк и
заяц).
4. Антибиоз – особи одного вида оказывают угнетающее воздействие на особей других видов путем выделения особых веществ (антибиотиков – у грибов, фитонцидов – у высших растений).
5. Симбиоз (сожительство) – длительное совместное существование организмов разных видов, при котором хотя бы один из них извлекает пользу.
Виды симбиоза:
12
9 Мутуализм (взаимный) – обоюдовыгодное сожительство.
Лишайник → водоросль + гриб
9 Синойкия (квартиранство) – организм одного вида использует организм другого вида в качестве места обитания, не принося ему
вреда.
Рыба горчак откладывает икру в мантийную полость моллюсков
9 Комменсализм (нахлебничество) – организм одного вида использует организм другого вида как место обитания и источник питания, но
не причиняет ему вред.
Рыба-прилипало и акула
9 Паразитизм – форма антагонистического симбиоза, при которой организм одного вида (паразит) использует организм другого вида (хозяина) в качестве среды обитания, источника питания и причиняет
ему вред.
IV. Паразитизм - универсальное и широко распространенное
13
явление природы. Паразиты составляют 6-7% от общего количества
видов живых организмов (около 65 000 видов). Классы: Споровики,
Сосальщики, Ленточные черви представлены только паразитами.
Паразитология - комплексная биологическая наука, изучающая
явление паразитизма, морфологию, биологию и экологию паразитов,
меры борьбы и профилактики вызываемых ими заболеваний.
Медицинская паразитология изучает паразитов, вызывающих
инвазионные заболевания человека.
Критерии паразитизма:
1. Пространственное отношение паразита с хозяином.
2. Питание за счет организма хозяина (кровью, лимфой, тканями,
содержимым клеток или питательными веществами кишечника).
3. Патогенное воздействие на хозяина (вредоносное действие
паразита и способность вызывать заболевания хозяина).
14
Происхождение паразитизма
15
1. От свободноживущих форм к паразитизму:
а) хищники за счет увеличения сроков питания и контакта с жертвой могут переходить к эктопаразитизму (пиявки);
б) от комменсализма к эктопаразитизму (клещи-пухоеды);
в) от комменсализма к эндопаразитизму (кишечная и дизентерийная амеба).
2. От эктопаразитизма к эндопаразитизму (пухоед пеликана, паразитируя на перьях, перешел к питанию кровью в подклювном мешке).
3. Эндопаразитизм – результат случайного заноса в желудочнокишечный тракт различных стадий свободноживущих организмов (личинки мух).
Возраст паразитизма
В ископаемых остатках палеозойских иглокожих (морские лилии) обнаружены галообразные разрастания, вызванные паразитическими червями (600-700 млн.). Так как в организме одноклеточных животных (саркодовые) обитают микроорганизмы, то теоретически возраст паразитизма
совпадает со временем возникновения клетки (архейская эра- 3,5 млрд.).