- Ставропольский государственный аграрный университет

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ
ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО
ОБРАЗОВАНИЯ
СТАВРОПОЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ
УНИВЕРСИТЕТ
ФАКУЛЬТЕТ Экологии и ландшафтной архитектуры
КАФЕДРА Экологии и ландшафтного строительства
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ
КОМПЛЕКС
ПО ДИСЦИПЛИНЕ ЭКОЛОГИЯ
НАПРАВЛЕНИЕ : 110400.62 – Агрономия
АВТОР: к.с.-х.н., доцент Т.Г.Зеленская
2014 г.
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
СТАВРОПОЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
УТВЕРЖДАЮ
Декан факультета экологии и
ландшафтной архитектуры
профессор Есаулко А. Н.
_______________________________
«
»________________ 2014г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
ЭКОЛОГИЯ
наименование дисциплины
120700.62 Землеустройство и кадастры
направление подготовки
Земельный кадастр, Городской кадастр,
Кадастр недвижимости, Оценка и мониторинг земель
профиль(и) подготовки
Бакалавр
Квалификация (степень) выпускника
Форма обучения
очная
Ставрополь, 2014
1. Цели освоения дисциплины
Целью освоения дисциплины «Экология» предусматривается получение
теоретических знаний в области взаимосвязей между живыми организмами
и средой их обитания понимание непрерывности и взаимообусловленности
природы и человека. Задачами изучения курса экология являются: изучение
базовых понятий при рассмотрении биосферы и ноосферы, принципов
организации популяций, сообществ и экосистем; изучение основных
концепций и перспектив экологии в связи с технологической цивилизацией;
деградация природной среды распознание негативных процессов и явлений;
изучение проблем сохранения окружающей среды в современных условиях;
изучение природных ресурсов; изучение проблем загрязнения воздуха, вод,
почвы, растений, продуктов питания, и влияния загрязняющих веществ на
здоровье человека, изучение основ экологического права, изучение
экологических проблем и ситуаций.
Задачи дисциплины:
изучение базовых понятий при рассмотрении биосферы и ноосферы,
принципов организации популяций, сообществ и экосистем;
изучение основных концепций и перспектив экологии в связи с
технологической цивилизацией;
деградация природной среды, распознание негативных процессов и
явлений;
изучение проблем сохранения окружающей среды в современных
условиях;
изучение природных ресурсов;
изучение проблем загрязнения воздуха, почв, вод, растений, продуктов
питания и влияния загрязняющих веществ на здоровье человека;
изучение основ экологического права;
изучение экологических проблем и ситуаций.
2.Место дисциплины в структуре ООП бакалавриата
Учебная дисциплина Экология относится к циклу естественноматематических дисциплин (Б.2).
Для изучения данной учебной дисциплины (модуля) Экология
необходимы следующие знания, умения и навыки, формируемые
предшествующими дисциплинами:
- «Химия» (школьный курс) (Б2)
Знания: основные понятия и законы химии, классификацию химических
элементов, химические и физические свойства химических элементов.
Умения: проводить химический эксперимент, производить расчёты на
основе химических формул и составлять уравнения реакций.
Навыки: ставить познавательные задачи, выдвигать гипотезы, писывать
результаты эксперимента, формировать выводы.
Перечень последующих учебных дисциплин, для которых необходимы
знания, умения и навыки, формируемые данной учебной дисциплиной:
- Почвоведение;
-Ландшафтоведение.
3. Требования к результатам освоения содержания дисциплины
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование элементов
следующих компетенций в соответствии с ФГОС ВПО по данному
направлению:
а) общекультурных (ОК): - Способностью использовать основные законы
естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности,
применять методы математического анализа и моделирования,
теоретического и экспериментального исследования. (ОК-10);
б) профессиональных (ПК) – В организационно-управленческой
деятельности: способностью применять знания об основах рационального
использования земельных ресурсов, системных показателях повышения
эффективности использования земель, экологической и экономической
экспертизы программ, сх . (ПК-1)
- Способностью использовать знания о земельных ресурсах страны и мира,
мероприятиях по снижению антропогенного воздействия на территорию в
пределах конкретного землепользования, муниципального образования,
субъекта Федерации, региона.(ПК -2).
В результате освоения дисциплины обучающийся должен:
Знать: абиотические и биологические экологические факторы и их роль в
жизни организмов; антропогенные факторы и их влияние на организмы,
экосистемы; структуру биосферы и экосистем, функциональную
целостность биосферы; типы экосистем в связи с типологией почв и
ландшафтов; основные законы, принципы и правила экологии;
устойчивость организмов и экосистем к антропогенным воздействиям;
экологические принципы использования природных ресурсов и охраны
природы; характер и виды естественного и антропогенного загрязнения;
экологический мониторинг окружающей среды; структуру и содержание
региональных экологических программ, информационную базу для ее
разработки; основы экологического права и профессиональной
ответственности;
правовой
режим
природопользования;
виды
ответственности за экологические правонарушения.
Уметь: определять экологические условия местообитания; определять
степень антропогенной нарушенности территории; выявлять по
имеющимся
материалам
(аналитическим,
картографическим)
экологическое состояние природных сред в разрезе природных комплексов
(атмосферы, поверхностных и подземных вод, почв, растительности);
выявлять критические экологические зоны; проводить экологическую
экспертизу состояния сельскохозяйственных ландшафтов, землеустроительных проектов, лесохозяйственных, гидромелиоративных и других
схем, связанных с изменениями в ландшафтах; оценить эффективность
природоохранных мероприятий.
Владеть: методиками оценки использования природных ресурсов и охраны
природы; методиками экологической оценки территории; уметь
пользоваться информационной базой региональных экологических
программ; методами экологического картографирования.
4. Структура и содержание дисциплины (модуля)
Данные по рабочему учебному плану:
час.
180
Трудоемкость по Госстандарту из них:
самостоятельная работа аудиторные занятия –
в том числе:
лекции лабораторные семинарские практические Внеаудиторная работа
Экзамен
Семестры
недель в семестре
часов в неделю
зачетных единиц
Форма контроля:
экзамен
Зачет (Диф.зачёт)
курсовая работа
курсовой проект
1
2
3
18
5
+
зачет ед.
5,0
72
72
2,0
2,0
28
2
0,7
44
1,2
36
4
5
6
7
8
2.
3
Введение: предмет
экологии. История
экологии
Факторы среды и их
классификация.
Основные абиотические и
биотические факторы
среды и адаптации к ним
организмов.
Биологические ритмы
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
Основные среды жизни
Пища – как экологический
фактор
Основы демэкологии
Учение о популяциях
Внутривидовые и
межвидовые
взаимоотношения
Учение о биоценозах
Учение об экосистемах
Учение о биосфере
Место человека в
биосферных процессах
Загрязнение биосферы.
Антропогенное
воздействие на природу
2
2
8
2
2
4
Устный опрос
4
Устный опрос
Тестирование
12
2
6
12
2
4
10
2
2
12
2
4
4
6
Коллоквиум
6
6
Реферат
Реферат
14
2
8
4
Устный опрос
Доклад
10
12
8
2
2
2
4
6
10
2
2
4
4
6
6
Реферат
Коллоквиум
Реферат
Реферат
4
2
2
8
2
2
Доклад
Доклад
8
Коды формируемых
компетенций
8
Сам. работы
Лекции
1
Разделы дисциплины и
темы занятий
Всего
№
пп
Практические
(Семинарские,
лабораторные)
Количество часов
(очная форма
обучения)
Формы текущего
контроля успеваемости
(по неделям семестра)
УЧЕБНО-ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН
2
4
2
36
144
28
44
72
Коды формируемых
компетенций
6
Формы текущего
контроля успеваемости
(по неделям семестра)
Сам. работы
Экологическая
регламентация
14
хозяйственной
деятельности
Экзамен
Итого:
Практические
(Семинарские,
лабораторные)
Разделы дисциплины и
темы занятий
Лекции
№
пп
Всего
Количество часов
(очная форма
обучения)
Тестирование
СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
1. Лекционный курс
Наименование раздела
Всего
Содержание раздела
учебной дисциплины (модуля)
часов
1. Введение: предмет экологии. Предмет, содержание и задачи
2
История экологии
экологии. Краткая история
экологии. Уровни организации
жизни.. Структура экологии.
Взаимосвязь экологии с другими
науками. Методы экологии.
Значение экологического
образования.
2. Факторы среды и их классификация.
Экологические факторы :
понятие и классификация.
Абиотические, биотические и
антропогенные экологические
факторы. Действие
экологических факторов на
организм. Пространство ЭФ.
Экологический оптимум.
Диапазон толерантности.
Понятие о лимитирующем факторе. Законы Ю. Либиха и В.
2
Наименование раздела
учебной дисциплины (модуля)
Содержание раздела
Всего
часов
Шелфорда. .
3. Основные абиотические и Характеристика основных
биотические факторы среды и абиотических факторов : свет,
адаптации к ним организмов.
температура и влажность.
Характеристика основных
биотических факторов :
фитогенные, зоогенные и
антропогенные. Основные
адаптации организмов к
факторам среды.
2
4.Биологические ритмы
Внешние биологические ритмы.
Сезонная периодичность.
Приливно-отливные ритмы.
Фотопериодизм. Внутренние
биологические ритмы.
Циркадные биоритмы.
Биологические часы.
2
5. Основные среды жизни.
Распределение организмов по
2
основным средам жизни. Водная
среда жизни. Наземновоздушная среда жизни.
Почвенная среда жизни.
Организмы как среда жизни.
6. Пища – как экологический Питание современного чевека
2
фактор
Безопасность пишевых
продуктов. Избыточное питание.
Диета.
7. Основы демэкологии Учение Понятие демэкология. Основные 2
о популяциях Внутривидовые и структурные показатели
межвидовые взаимоотношения
популяции : численность,
плотность, рождаемость,
смертность, возрастная
структура, половая структура.
Наименование раздела
учебной дисциплины (модуля)
Содержание раздела
Всего
часов
Экологические стратегии
популяции. Внутривидовые и
межвидовые взаимоотношения.
Эффект группы. Эффект
массовости.
8. Учение о биоценозах
Понятие – биоценоз . Основы
синэкологии. Видовая
структура биоценоза.
Пространственная структура
биоценоза. Ярусность.
Мозаичность. Экологическая
ниша. Отношения организмов в
биоценозе. Экологические
пирамиды.
2
9. Учение об экосистемах
Классификация экосистем.
Основные наземные и водные
биомы. Сложение систем.
Биологическая и трофическая
структура экосистем.
Трофические цепи и сети.
Свойства экосистем.
Продуктивность и биомасса
экосистем. Динамика развития
экосистем.
2
10. Учение о биосфере
Понятие биосфера.
Возникновение и развитие
биосферы. Структура биосферы.
Типы веществ биосферы. Живое
вещество биосферы. Основные
особенности живого вещества
биосферы. Уровни
существования биосферы.
Основные свойства биосферы.
Развитие биосферы в ноосферу.
Законы экологии Коммонера.
2
Наименование раздела
Всего
Содержание раздела
учебной дисциплины (модуля)
часов
11. Место человека в биосфер- Степень согласованности
2
ных процессах
деятельности человека с
законами и принципами
экологии. Измененние
оптимальных и лимитирующих
факторов. Воздействие на
функционирование экосистем и
живого вещества. Нарушение
круговоротов веществ.
экологическая ниша человека, её
возможности и изменения.
12. Загрязнение биосферы
Общая характеристика
загрязнений естественного и
антропогенного происхождения.
Физическое загрязнение
окружающей природной среды.
Химическое загрязнение
окружающей природной среды.
Биологическое загрязнение
окружающей природной среды.
2
13. Антропогенное воздействие Понятия природы, природные
на природу
ресурсы. Рост народонаселения.
Техносфера. Экологические
кризисы и катастрофы.
Антропогенное воздействие на
природу.
2
14.Экологическая
Методы экологических
регламентация хозяйственной исследований. Экологический
деятельности
прогноз и прогнозирование.
Экологический мониторинг.
Оценка качества окружающей
среды. Экологическая
аттестация и паспортизация.
Экологическая экспертиза.
2
Наименование раздела
учебной дисциплины (модуля)
Итого
Содержание раздела
Всего
часов
28
. Перечень практических (лабораторных, семинарских) работ
Наименование раздела учебной
дисциплины (модуля)
1. Введение: предмет экологии.
История экологии
2 Факторы среды и их классификация
3. Основные абиотические и
биотические факторы среды и
адаптации к ним организмов.
4. Биологические ритмы
5. Коллоквиум.
6. Основные среды жизни
7. Пища – как экологический
фактор
8. Основы демэкологии Учение о
популяциях Внутривидовые и
межвидовые взаимоотношения
Наименование практических
(лабораторных,
семинарских) работ
Предмет и задачи экологии.
История экологии.
Классификация экологических
факторов и их действие на
организмы.
Адаптации организмов к
действию экологических
факторов.
Приспособление растений к
использованию света.
Влияние температуры на
растения.
Адаптивные биологические
ритмы.
История экологии
Классификация экологических
факторов. Интенсивность
действия экологического
фактора. Пластичность
организмов Законы Либиха и
Шелфорда. Основные
абиотические и биотические
факторы. Внешние и
внутренние биоритмы.
Основные среды жизни и
адаптации к ним организмов.
Вода в жизни растений.
Загрязнение продуктов
питания
Популяция её структурная
организация.
Демографические показатели
популяций.
Всего
часов
2
2
2
2
2
2
2
2
4
4
2
Наименование раздела учебной
дисциплины (модуля)
9. Учение о биоценозах
10. Учение об экосистемах
11.Каллоквиум
14. Учение о биосфере
15. Место человека в биосферных процессах
16. Загрязнение биосферы
15. Антропогенное воздействие
на природу
16. Экологическая
регламентация хозяйственной
деятельности
17. Коллоквиум.
Наименование практических
(лабораторных,
семинарских) работ
Динамика численности
популяций.
Пространственная и видовая
структура биоценоза.
Экологическая ниша вида.
Межвидовые отношения в
биоценозе.
Функциональная и
трофическая структура
экосистем.
Продуктивность экосистем.
Круговороты веществ и
энергии.
Динамика экосистем.
Экологические сукцессии.
Видовая структура биоценоза.
Структурные показатель
популяции : численность
плотность, рождаемость.
смертность. Пространственные
подразделения популяции.
Экологические стратегии
популяции.
Пространственная структура
биоценоза. Экологические
ниши, пирамиды.
Классификация и зональность
экосистем. Структура
экосистем. Продуктивность и
биомасса экосистем.
Сукцессии.
Не запланировано
Экология человека
Всего
часов
2
2
2
2
2
2
2
Решение задач.
Не запланировано
2
Экологический мониторинг.
2
Живое вещество биосферы.
2
Наименование раздела учебной
дисциплины (модуля)
Наименование практических
(лабораторных,
семинарских) работ
Развитие биосферы в
ноосферу. Естественное и
антропогенное загрязнение.
Классификация природных
ресурсов. Экологические
кризисы и катастрофы.
Нарушение круговоротов
веществ. экологическая
экспертиза, мониторинг.
Прогноз и прогнозирование.
Всего
часов
Итого
44
САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА СТУДЕНТА
№
№
п/п семестра
1.
2.
3.
Наименование раздела
учебной дисциплины
(модуля)
Введение: предмет
экологии. История
экологии
Факторы среды и их
классификация.
Основные абиотические и
биотические факторы
среды и адаптации к ним
организмов.
Биологические ритмы
4.
2
5.
Основные среды жизни
6.
Пища – как
экологический фактор
7.
8.
Основы демэкологии
Учение о популяциях
Внутривидовые и
межвидовые
взаимоотношения
Учение о биоценозах
Виды СРС
Всего
часов
Подготовка к
опросу
4
Подготовка к
опросу
4
Подготовка к
тестированию
4
Подготовка к
коллоквиуму
Подготовка
реферата.
6
Подготовка
реферата.
4
Подготовка к
опросу.
Подготовка
докладов.
4
Подготовка
10
4
№
№
п/п семестра
Наименование раздела
учебной дисциплины
(модуля)
9.
Учение об экосистемах
10.
Учение о биосфере
11.
Место человека в
биосферных процессах
12.
Загрязнение биосферы.
Антропогенное
воздействие на природу
Экологическая
регламентация
хозяйственной
деятельности
13.
14.
Виды СРС
Всего
часов
реферата,.
Подготовка к
коллоквиуму
Подготовка
реферата..
Подготовка
реферата.
Подготовка
доклада.
Подготовка
доклада.
. Подготовка к
тестированию.
16
4
4
2
2
4
5. Образовательные технологии
Вид занятия
(лекционное,
практическое,
лабораторное)
Лекция
Лекция
Лекция
Лекция
Лекция
Тема занятия
Введение: предмет
экологии. История
экологии
Факторы среды и их
классификация.
Основные абиотические
и биотические факторы
среды и адаптации к
ним организмов.
Биологические ритмы
Основные среды жизни
Интерактивная
форма
Объем, ауд.
часов/в том
числе в
интеракти
вной
форме
Информационная
лекция
4/2
Лекция «вдвоем»бинарная лекция
4/2
8/2
Обзорная лекция
Проблемная
лекция
6/2
Лекция визуализация
4/2
Лекция
Лекция
Лекция
Пища – как
экологический фактор
Основы демэкологии
Учение о популяциях
Внутривидовые и
межвидовые
взаимоотношения
Учение о биоценозах
Лекция
Лекция
Лекция
10/2
Информационная
лекция
6/2
Встреча со
специалистом по
гальваническому
механизму.
8/2
Лекция –
визуализация
2/2
Место человека в
биосферных процессах
Информационная
лекция
4/2
Загрязнение биосферы.
Информационная
лекция
4/2
Лабораторное
занятие
Лекция
6/2
Информационная
лекция
Учение об экосистемах
Лекция
Лекция- беседа
Учение о биосфере
Антропогенное
воздействие на
природу
Экологическая
регламентация
хозяйственной
деятельности
Лекция- беседа
Информационная
лекция
2/2
6/2
6.Оценочные средства для текущего контроля успеваемости,
промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины и учебнометодическое обеспечение самостоятельной работы студентов:
Раздел (модуль) 1. Введение: предмет экологии. История экологии
А) Вопросы для беседы (устный опрос)
1. Предмет и задачи экологии.
2. История экологии как науки.
3. Вклад отечественных ученых в науку.
4. Этапы становления науки «экология». Особенности каждого этапа.
5. Структура экологии.
6. Связь экологии с другими науками.
Раздел (модуль) 2. Факторы среды и их классификация.
А) Вопросы для беседы (устный опрос)
1.Экологический фактор.
2.Классификация экологического фактора.
3.Среда и условия существования.
4. Интенсивность действия экологического фактора.
5.Стенобионтность и эврибионтоность.
6.Лимитирующий экологический фактор.
Раздел (модуль) 3. Основные абиотические и биотические факторы
среды и адаптации к ним организмов.
Б) Тестовые задания для подготовки к тестированию
1. Задание {{ 1 }} ТЗ № 1
Выберите правильный ответ:
Среда - это:
прямое или косвенное воздействие
 б) совокупность влияний жизнедеятельности одних организмов на
другие
 в) комплекс условий неорганической среды, влияющих на организм
2. Задание {{ 2 }} ТЗ № 2
Закончите предложение:
Условия жизни или условия существования - это ...
Правильные варианты ответа: Совокупность необходимых для организма
элементов среды, с которыми он находится в неразрывном единстве и без
которых существовать не может;
3. Задание {{ 3 }} ТЗ № 3
Закончите предложение:
Адаптация - это ...
Правильные варианты ответа: приспособление организмов к среде;
4. Задание {{ 4 }} ТЗ № 4
Выберите правильный ответ:
Экологический фактор- это:
 а) средообразующие компоненты, которые используются организмами в
процессе их жизнедеятельности
 б) абиотчиеский фактор среды обитания организма
 в) отдельные свойства или элементы среды, воздействующие на
организмы
5. Задание {{ 5 }} ТЗ № 5
Закончите предложение:
Абиотический фактор - это ...
Правильные варианты ответа: комплекс условий неорганической среды,
влияющих на организм;
6. Задание {{ 6 }} ТЗ № 6
Закончите предложение:
Биотические факторы - это ...
Правильные варианты ответа: совокупность влияний жизнедеятельности
одних организмов на другие;
7. Задание {{ 7 }} ТЗ № 7
Выберите правильный ответ:
По времени возникновения экологические факторы делятся на:
 а) эволюционный фактор
 б) периодический фактор
 в) антропогенный фактор
8. Задание {{ 8 }} ТЗ № 8
Установите соответствие между содержанием и понятием:
Эволюционный фактор
Современный фактор среды,
порожденный эволюцией жизни
Исторический фактор
Ныне действующий экологический
фактор, результат исторического
развития человека
Действующий фактор
Современный экологический фактор
Периодический фактор
Циклически изменяющийся
экологический фактор
9. Задание {{ 9 }} ТЗ № 9
Установите соответствие между понятием и содержанием:
Биокосный фактор
Фактор среды, трансформированный в
процессе жизни
Антропический и антропогенный Связаны с хозяйственной
фактор
деятельностью человека
Природно-антропогенный фактор
Компонент природной среды,
преобразованный деятельностью
человека
Первичный экологический фактор Исходный экологический фактор
10. Задание {{ 10 }} ТЗ № 10
Выберите правильный ответ:
Геоморфологический фактор ...
 а) связан с почвой
 б) связан с геологическими структурами местности
 в) с изменением физических и химический свойств атмосферы
11. Задание {{ 11 }} ТЗ № 11
Выберите правильный ответ:
Информационный фактор:
 а) представляет собой внешние сигналы, действующие на организмы
намного сильнее переносимого потока вещества и энергии
 б) исходит из внутренней среды организма
 в) климатический, системообразующий, географический
Раздел (модуль) 4. Биологические ритмы
А) Вопросы для подготовки к коллоквиуму
1.Экологический фактор.
2.Классификация экологического фактора.
3.Среда и условия существования.
4. Интенсивность действия экологического фактора.
5.Стенобионтность и эврибионтоность.
6.Лимитирующий экологический фактор.
7.Общая характеристика Абиотического фактора – свет.
8.Ощая характеристика абиотического фактора – температура.
9. Общая характеристика абиотического фактора – влажность.
10.Биотические экологические факторы.
11. Основные взаимоотношения между растениями.
12. Закон минимума.
13.Закон толерантности.
14.Внешние биологические ритмы.
15 Сезонная периодичность.
16.Внутренние биологические ритмы.
17.Фотопереодизм.
Раздел (модуль) 5. Основные среды жизни.
А) Темы для реферата:
1.Распределение организмов на Земле.
2.Основные адаптации организмов к условиям наземно-воздушной
среды.
3.Теория эволюции живых организмов на Земле.
4.Основные адаптации живых организмов водной среды обитания.
5. Почва – самая молодая среда жизни.
6.Основные обитатели почвы.
7.Основные адаптации организмов почвенной среды обитания.
Раздел (модуль) 6. Пища – как экологический фактор .
А) Темы для реферата:
1.Опасные продукты питания.
2.Здоровое питание.
3.Пищевые ресурсы стран Европы.
4.Пищевые ресурсы Китая.
5.Пищевые ресурсы Америки.
6.Пищевые ресурсы России.
7.Пища – регулятор роста и развития популяции.
Раздел (модуль) 7. Основы демэкологии Учение о популяциях
Внутривидовые и межвидовые взаимоотношения.
А) Вопросы для беседы (устный опросу):
1. Понятие о популяции.
2. Многообразие видов популяций.
3. Динамические характеристики популяций
4. Биологические и групповые свойства популяции.
5. Экологические стратегии популяций.
6. Примеры динамики популяций.
7. Гомотипические взаимоотношения.
8. Формирование индивидуального пространства и охотничьих
участков.
9. Образ жизни одиночный, семейный, колонии, стада, стаи.
10.Внутривидовой паразитизм внутренний и внешний, конкуренция.
11.Гетеротипические взаимоотношения.
12.Паразитизм, хищничество, конкуренция.
Б) Темы для подготовки докладов:
6. Становление этологической структуры популяции
7. Как возникает разнообразие форм.
8. Состояние вида – фактор сохранения биологического
разнообразия.
9. Увеличение биологического разнообразия и поддержание
равновесия экосистемы
10.Рост человеческой популяции.
11.Рост численности популяций Земного шара.
12.Моделирование динамики численности популяций растений и
животных.
13.Динамика популяций и социальная экология.
14.Экологические последствия повышения плотности населения.
15.Основные черты современного размещения населения России.
16.Экология и здоровье человека
17.«Болезни цивилизации».
Раздел (модуль) 8. Учение о биоценозах.
А) Темы для реферата:
1.Видовая структура биоценоза.
2.Пространственная структура биоценоза.
3.Фундаментальные экологические ниши.
4.Экологические ниши и распределение организмов по ним.
5.Структерная единица биоценоза – консорция. синузии и парацеллы.
6.Доминантные и второстепенные виды в биоценозе и их значение для
устойчивости системы.
7.Правила сложения систем.
Раздел (модуль) 9. Учение об экосистемах
А) Вопросы для подготовки к коллоквиуму
1.Видовая структура биоценоза.
2. Пространственная структура биоценоза.
3.Структурные показатель популяции : численность плотность,
рождаемость. смертность.
4.Пространственные подразделения популяции.
5.Экологические стратегии популяции.
6.Экологические ниши, пирамиды.
7.Классификация и зональность экосистем.
8.Структура экосистем.
9.Продуктивность и биомасса экосистем.
10.Сукцессии.
Раздел (модуль) 10. Учение о биосфере
А) Темы для реферата:
1. Возникновение и развитие биосферы.
2.Границы биосферы Структура биосферы.
3. Типы веществ биосферы по В.И.Вернадскому.
4.Живое вещество биосферы – мощная геологическая сила природы.
5.Основные особенности живого вещества биосферы.
6.Уровни существования биосферы.
7.Основные свойства биосферы.
8.Развитие биосферы в ноосферу.
9.Законы экологии Коммонера.
Раздел (модуль) 11. Место человека в биосферных процессах
А) Темы для реферата:
1. Специфическая роль и место человека по отношению к экосистемам и
биосфере в целом?
2. Отличительные действия антропогенных факторов от природных на
организмы, экосистемы и биосферу. Причины этих отличий.
3. Специфическая роль и место человека по отношению к экосистемам и
биосфере в целом?
4. Круговороты основных биогенных элементов (углерода, азота, фосфора,
серы) и их нарушение человеком. Как эти нарушения сказываются на
экосистемах и средах жизни?
5. Экологическая ниша человека
6. Отличие действий антропогенных факторов от природных на
организмы, экосистемы и биосферы. Причины этих отличий.
7. Сущность нормирования качества природной среды.
8. Что такое качество природной среды?
9. Что является научной основой установления предельно допустимых
воздействий на природную среду?
10.Понятие экологического резерва среды.
Раздел (модуль) 12. Загрязнение биосферы.
Б) Темы для подготовки докладов:
1.Поведение химических загрязнителей в среде.
2.Поведение химических загрязнителей в организме.
3.Экологические катастрофы и экологический кризис.
4.Техногенные катастрофы и стихийные бедствия.
5.Проблема отходов.
6.Город как экологическая система.
7.Экологические проблемы городов.
8.Урбанизация: «за» и «против».
9Особенность экологических проблем Ставропольского края как
крупного сельскохозяйственного региона страны.
10.Экологическая ситуация особо охраняемого эколого-курортного
региона Российской Федерации – Кавказских Минеральных Вод.
Раздел (модуль) 13. Антропогенное воздействие на природу
Б) Темы для подготовки докладов:
1. Экологическое воздействие транспортных систем.
2. Экологическая обстановка в районах с/х деятельности.
3.Какие вопросы относятся к числу важнейших в плане решения
современных экологических проблем.
4.Назовите некоторые из возможных путей их решения.
5.Какие специфические экологические проблемы характерны для России?
Как они связаны с природно-территориальными и социальноэкономическими условиями?
6. Приведите примеры районов и отдельных природных объектов России
наиболее неблагополучных в экологическом отношении.
Раздел (модуль) 14. Экологическая регламентация хозяйственной
деятельности.
А) Тестовые задания для подготовки к тестированию.
1. Задание {{ 1 }} ТЗ № 1
Закончите предложение:
Природные условия ...
Правильные варианты ответа: понятие очень широкое, охватывающее все
аспекты природы, о них говорят безотносительно к человеку и его
деятельности;
2. Задание {{ 2 }} ТЗ № 2
Выберите правильный ответ:
Невозобновимые природные ресурсы:
 почва
 растительный и животный мир
3. Задание {{ 3 }} ТЗ № 3
Выберите правильный ответ:
Неисчерпаемые природные ресурсы:
 некоторое минеральное сырье
 водные
 полезные ископаемые
4. Задание {{ 4 }} ТЗ № 4
Выберите правильный ответ:
Энергия ветра:
 невозобновимые природные ресурсы
 возобновимые природные ресурсы
 неисчерпаемые природные ресурсы
5. Задание {{ 5 }} ТЗ № 5
Закончите предложение:
Природно-ресурсный потенциал - это ...
Правильные варианты ответа: та часть природных ресурсов, которая
реально может быть вовлечена в хозяственную деятельность при данных
технических и социально-экономических возможностях общества при
улсовии сохранения среды жизни человека;
6. Задание {{ 6 }} ТЗ № 6
Установите порядок расположения потребляемых человечеством
природных ресурсов в % соотношении по возрастающей:
1: Товары народного потребления непищевого значения
2: Удобрения
3: Строительные материалы
4: Продукция тяжелой индустрии
5: Производство энергоносителей
7. Задание {{ 7 }} ТЗ № 7
Выберите правильный ответ:
Экологический кризис:
 обратимое изменение равновесного состояния природных комплексов
 природная аномалия
 фазы развития биосферы, где происходит качественное обновление
живого вещества
8. Задание {{ 8 }} ТЗ № 8
Выберите правильный ответ:
Преднамеренные преобразования:
 изменения газового состава атмосферы
 развитие эрозионных процессов
 осушение болот
9. Задание {{ 9 }} ТЗ № 9
Выберите правильный ответ:
Непреднамеренные изменения:
 загрязнение окружающей среды
 строительство городов
 освоение земель под посевы
10. Задание {{ 10 }} ТЗ № 10
Выберите правильный ответ:
Материальные антропогенные загрязнители:
 пыль
 тепловая энергия
 шум
11. Задание {{ 11 }} ТЗ № 11
Выберите правильный ответ:
Биологические загрязнители:
 газообразные соединения
 организмы, появляющиеся при участии человека и наносящие ему вред
 эмульсии
12. Задание {{ 12 }} ТЗ № 12
Закончите предложение:
Экологическая ситуация - это ...
Правильные варианты ответа: локальное или региональное ухудшение
окружающей среды;
Рейтинговая оценка знаний обучающихся
Контрольные мероприятия
Лекции
Практические занятия
Коллоквиумы и опросы
Выполнение письменных работ (контрольная
работа, тестирование)
Активная работа на занятиях
ИТОГО
Максимальное
значение в баллах на
семестр
10
10
30
30
20
100
Начисление баллов по результатам посещения лекций
№
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
Процент посещенных лекций
0-49%
50-53%
54-57%
58-61%
62-65%
66-69%
70-73%
74-77%
78-91%
92- 93-%
94-95%
96-97%
98-99%
99-100%
Начисляемые баллы
0 баллов
1 балл
2 балла
3 балла
4 балла
5 баллов
6 баллов
7 баллов
8 баллов
9 баллов
10баллов
10 баллов
10 баллов
10 баллов
Начисление баллов по рейтингу текущей успеваемости на
практических занятиях
№
1
2
3
4
5
Средняя оценка полученных
оценок на занятиях
Ср. оценка 3
Ср. оценка 3.5
Ср. оценка 4
Ср. оценка 4.5
Ср. оценка 5
Начисляемые баллы
6 баллов
7 баллов
8 баллов
9 баллов
10 баллов
№
1.
2.
3.
4.
5.
Виды контроля
Срок
Число
сдачи,
баллов
№
min max
недели
Опрос « Введение: предмет экологии. История
0
5
экологии»
Опрос « Факторы среды и их клас0
5
сификация»
Тестирование « Основные абиотические и
0
15
биотические факторы среды и адаптации к ним
организмов.»
Коллоквиум « Биологические ритмы»
0
7,5
Опрос «Основы демэкологии Учение о
0
5
популяциях Внутривидовые и межвидовые
взаимоотношения»
Коллоквиум «Учение об экосистемах»
Тестирование «Экологическая регламентация
0
хозяйственной деятельности»
Посещение лекций
0
Ср. балл по практическим .занятиям
0
Активная работа
0
Сумма баллов за семестр
0
Начисление баллов по рейтингу коллоквиума
№
Средняя оценка полученных
Начисляемые баллы
оценок на занятиях
1
Оценка 2
0
2
Оценка 3
3
3
Оценка 4
5
4
Оценка 5
7,5
Начисление баллов по рейтингу тестирования
№
Средняя оценка полученных
Начисляемые баллы
оценок на занятиях
1
Оценка 2
0
2
Оценка 3
5
3
Оценка 4
10
4
Оценка 5
15
6.
7.
7,5
15
10
10
20
100
Рейтинг опроса –5 баллов
Коэффициенты, изменяющие рейтинг студента
Невыполнение форм контроля в срок
2-е и более невыполнение форм контроля в срок
0.98
0.75
1. Учебно-методическое и информационное обеспечение
дисциплины (модуля)
А) Основная литература:
1. ЭБС Университетская библиотека ONLINE Иванов В. П. Основы
экологии : учебник - СПб.: СпецЛит , 2010. - 272 с.
2. ЭБС Университетская библиотека ONLINE
Челноков А. А.
Основы экологии : учебное пособие - Минск: Вышэйшая школа , 2012. 544 с.
3. ЭБС Университетская библиотека ONLINE Маврищев В. В.
Основы экологии. Ответы на экзаменационные вопросы 3-е изд., доп. Минск: ТетраСистемс , 2012. - 175 с.
4. ЭБС Университетская библиотека ONLINE Степановских А. С.
Общая экология. Учебник - М.: Юнити-Дана , 2012. - 687 с.
5. Шилов, И. А. Экология : учебник для студентов биол. и мед.
специальностей вузов / И. А. Шилов ; И. А. Шилов. - 7-е изд. - М. : Юрайт,
2012. - 512 с. (и предыдущие издания).
6. Березина, Н. А. Экология растений : учеб. пособие для студентов
вузов по специальности "Экология", направлению "Экология и
природопользование" / Н. А. Березина, Н. Б. Афанасьева. - М. : Академия,
2009. - 400 с.
Б) Дополнительная литература:
1. Лысенко, И.О. Экология: учеб.-метод. пособ. к практич. занятиям
для студентов, обучающихся по направлению 250700.62 – «Ландшафтная
архитектура» (бакалавр) / И.О. Лысенко, Ю.А. Мандра, О.А. Поспелова,
Е.Е. Степаненко, Т.Г. Зеленская – Ставрополь: Параграф, 2011. – 100 с.
2. Коробкин, В. И. Экология : учебник для студентов вузов. - 13-е
изд. - Ростов н/Д. : Феникс, 2008. - 602 с.
3. Лысенко, И.О. Экология: курс лекций / И.О. Лысенко, С.В. Окрут,
Т.Г. Зеленская, О.А. Поспелова и др. – Ставрополь: АГРУС, 2008. – 240 с.
4. Горелов А. А. Экология : учебник для студентов вузов по гуманит.
специальностям. - 3-е изд., стер. - М. : Академия, 2009. - 400 с.
5. Степановских А.С. Экология / А. С. Степановских – Курган:
Зауралье, 2000. – 704 с.
6. Экология: методы исследований : учеб.-метод. пособие / сост.: О.
Г. Шабалдас, Т. Г. Зеленская, О. А. Поспелова, Е. Е. Степаненко; СтГАУ. Ставрополь : АГРУС, 2009. - 136 с.
7. Экология ( периодическое издание )
8. Экология и жизнь (периодическое издание )
9. Экологический вестник России ( периодическое издание )
Список литературы согласован с научной библиотекой
Директор НБ
Обновленская М.В.
Материально-техническое обеспечение дисциплины (модуля)
1. Требования к аудиториям (помещениям, местам) для проведения
занятий:
Стандартно оборудованные лекционные аудитории для проведения
интерактивных лекций.
2. Требования к оборудованию рабочих мест преподавателя и
обучающихся:
Видеопроектор, ноутбук, экран.
3. Требования к специализированному оборудованию:
Видеопроектор, ноутбук, экран.
Программа составлена в соответствии с требованиями Федерального
государственного образовательного стандарта ВПО 120700.62
«Землеустройство и кадастры» по направлению– «Земельный кадастр».
Автор:
Рецензенты:
к.с.-х.н., доцент Т.Г.Зеленская
к.с.-х.н., доцент О.Г. Шабалдас
к.б.н., доцент Е.Е.Степаненко
Рабочая программа рассмотрена на заседании кафедры протокол №___ от
«___» ____________ 20___ г. и признана соответствующей требованиям
ФГОС и учебного плана 120700.62 «Землеустройство и кадастры» по
направлению– «Земельный кадастр».
Зав. кафедрой :
(И.О. Лысенко)
Рабочая программа рассмотрена на заседании учебно-методической
комиссии по направлению «Земельный кадастр» № ___
от «___»
____________ 20__ г. и признана соответствующей требованиям ФГОС и
учебного плана 120700.62 - «Землеустройство и кадастры» по направлению
«Земельный кадастр».
КУРС ЛЕКЦИЙ
Тема 1
Введение. Предмет экологии
ПЛАН:
1. Определение экологии.
2. Предмет экологии.
3. Структура современной экологии.
4. Связь экологии с другими науками.
5. Задачи экологии.
6. История экологии
1. Экология (от греч. «ойкос» — дом, жилище и «логос» — учение) —
наука, изучающая условия существования живых организмов и взаимосвязи
между организмами и средой, в которой они обитают. Изначально экология
развивалась как составная часть биологической науки, в тесной связи с другими естественными науками — химией, физикой, геологией, географией,
почвоведением, математикой.
2. Предметом экологии является совокупность или структура связей
между организмами и средой. Главный объект изучения в экологии —
экосистемы, т. е. единые природные комплексы, образованные живыми
организмами и средой обитания. Кроме того, в область ее компетенции
входит изучение отдельных видов организмов (организменный уровень), их
популяций, т. е. совокупностей особей одного вида (популяционно-видовой
уровень) и биосферы в целом (биосферный уровень).
Основной, традиционной, частью экологии как биологической науки
является общая экология, которая изучает общие закономерности
взаимоотношений любых живых организмов и среды (включая человека как
биологическое существо).
3.В составе общей экологии выделяют следующие основные разделы:
—аутэкологию, исследующую индивидуальные связи отдельного
организма (виды, особи) с окружающей его средой;
—популяционную экологию (демоэкологию), в задачу которой входит
изучение структуры и динамики популяций отдельных видов. Популяционную
экологию рассматривают и как специальный раздел аутэкологии;
—синэкологию (биоценологию) — изучающую взаимоотношение
популяций, сообществ и экосистем со средой.
Для всех этих направлений главным является изучение выживания
живых существ в окружающей среде и задачи перед ними стоят
преимущественно биологического свойства — изучить закономерности
адаптации организмов и их сообществ к окружающей среде, саморегуляцию,
устойчивость экосистем и биосферы и т. д.
В изложенном выше понимании общую экологию нередко называют
биоэкологией, когда хотят подчеркнуть ее биоцентричность.
С точки зрения фактора времени экология дифференцируется на
историческую и эволюционную.
Кроме того, экология классифицируется по конкретным объектам и
средам исследования, т. е. различают экологию животных, экологию
растений и экологию микроорганизмов.
3. В последнее время роль и значение биосферы как объекта
экологического анализа непрерывно возрастает. Особенно большое значение
в современной экологии уделяется проблемам взаимодействия человека с
окружающей природной средой. Выдвижение на первый план этих разделов в
экологической науке связано с резким усилением взаимного отрицательного
влияния человека и среды, возросшей ролью экономических, социальных и
нравственных аспектов, в связи с резко негативными последствиями научнотехнического прогресса.
Таким образом, современная экология не ограничивается только
рамками биологической дисциплины, трактующей отношения главным
образом животных и растений, она превращается в междисциплинарную
науку, изучающую сложнейшие проблемы взаимодействия человека с
окружающей средой. Актуальность и многогранность этой проблемы, вызванной обострением экологической обстановки в масштабах всей планеты,
привела к «экологизации» многих естественных, технических и
гуманитарных наук.
Например, на стыке экология с другими отраслями знаний
продолжается развитие таких новых направлений, как инженерная экология,
геоэкология, математическая экология, сельскохозяйственная экология,
космическая экология и т. д.
Соответственно более широкое толкование получил и сам термин
«экология», а экологический подход при изучении взаимодействия
человеческого общества и природы был признан основонолагающим.
Экологическими проблемами Земли как планеты занимается
интенсивно развивающаяся глобальная экология, основным объектом
изучения которой является биосфера как глобальная экосистема. В
настоящее время появились и такие специальные дисциплины, как
социальная экология, изучающая взаимоотношения в системе «человеческое
общество — природа», и ее часть — экология человека (антропоэкология), в
которой рассматривается взаимодействие человека как биосоциального
существа с окружающим миром.
Современная экология тесно связана с политикой, экономикой, правом
(включая международное право), психологией и педагогикой, так как только
в союзе с ними возможно преодолеть технократическую парадигму
мышления, свойственную XX в., и выработать новый тип экологического
сознания, коренным образом меняющий поведение людей по отношению к
природе.
С научно-практической точки зрения вполне обосновано деление
экологии на теоретическую и прикладную.
Теоретическая экология вскрывает общие закономерности организации
жизни.
Прикладная экология изучает механизмы разрушения биосферы
человеком, способы предотвращения этого процесса и разрабатывает
принципы рационального использования природных ресурсов. Научную
основу прикладной экологии составляет система общеэкологических
законов, правил и принципов.
4. Исходя из приведенных выше понятий и направлений следует, что
задачи экологии весьма многообразны.
В общетеоретическом плане к ним относятся:
—разработка общей теории устойчивости экологических систем;
—изучение экологических механизмов адаптации к среде;
—исследование регуляции численности популяций;
—изучение биологического разнообразия и механизмов его
поддержания;
—исследование продукционных процессов;
—исследование процессов, протекающих в биосфере, с целью
поддержания ее устойчивости;
—моделирование состояния экосистем и глобальных биосферных
процессов.
5. Основные прикладные задачи, которые экология должна решать в
настоящее время, следующие:
—прогнозирование и оценка возможных отрицательных последствий в
окружающей природной среде под влиянием
деятельности человека;
—улучшение качества окружающей природной среды;
—сохранение, воспроизводство и рациональное использование
природных ресурсов;
- оптимизация инженерных, экономических, организационно-правовых,
социальных и иных решений дня обеспечения экологически безопасного
устойчивого развития, в первую очередь в экологически наиболее
неблагополучных районах.
Стратегической задачей экологии считается развитие теории
взаимодействия природы и общества на основе нового взгляда,
рассматривающего человеческое общество как неотъемлемую часть
биосферы.
6. Экология своими корнями уходит в далекое прошлое. Потребность в
знаниях, определяющих «отношение живого к окружающей его органической
и неорганической среде», возникла очень давно. Достаточно вспомнить труды
Аристотеля (384—322 до н. э.), Плиния Старшего (23—79 н. э.), Р. Бойля
(1627—1691) и др., в которых обсуждалось значение среды обитания в жизни
организмов и приуроченность их к определенным местообитаниям, чтобы
убедиться в этом.
В истории развития экологии можно выделить три основных этапа.
Первый этап — зарождение и становление экологии как науки (до 60-х
гг. XIX в.). На этом этапе накапливались дан ные о взаимосвязи живых
организмов со средой tot обитания, делались первые научные обобщения.
В XVII—XVIII вв. экологические сведения составляли значительную
долю во многих биологических описаниях. Элементы экологического подхода
содержались в исследованиях русских ученых И. И. Лепехина, А- Ф.
Миддендорфа, С. П. Крашенникова, французского ученого Ж. Бюффона,
шведского естествоиспытателя К. Линнея, немецкого ученого Г. Йегера и
др.
В этот же период Ж. Ламарк (1744—1829) и Т. Мальтус (1766—1834)
впервые предупреждают человечество о возможных негативных последствиях
воздействия человека на природу.
Второй этап — оформление экологии в самостоятельную отрасль
знаний (после 60-х гг. XIX в.). Начало этапа ознаменовалось выходом работ
русских ученых К. Ф. Рулье (1814—1858), Н. А. Северцова (1827—1-885), В,
В. Докучаева (1846—1903), впервые обосновавших ряд принципов и понятий
экологии, которые не утратили своего значения и до настоящего времени.
Американский эколог Ю. О дум (1975) считает В. В. Докучаева одним
из основоположников экологии. В конце 70-х гг. XIX в. немецкий
гидробиолог К. Мебиус (1877) вводит важнейшее понятие о биоценозе как о
закономерном сочетании организмов в определенных условиях среды.
Неоценимый вклад в развитие основ экологии внес Ч. Дарвин
(1809—1882), вскрывший основные факторы эволюции органического мира.
То, что Ч. Дарвин называл «борьбой за существование», с эволюционных
позиций можно трактовать как взаимоотношения живых существ с внешней,
абиотической средой и между собой, т. е. с биотической средой.
Немецкий биолог-эволюционист Э. Геккель (1834—1919) первый понял,
что это самостоятельная и очень важная область биологии и назвал ее
экологией (1866). В своем капитальном труде «Всеобщая морфология
организмов» он писал: «Под экологией мы понимаем сумму знаний
относящихся к экономике природы: изучение всей совокупности
взаимоотношений животного с окружающей его средой, как органической, так
и неорганической, и прежде всего — его дружественных или враждебных
отношений с теми животными и растениями, с которыми он прямо или
косвенно вступает в контакт. Одним словом, экология — это изучение всех
сложных взаимоотношений, которые Дарвин назвал «условиями,
порождающими борьбу за существование».
Как самостоятельная наука экология окончательно оформилась в начале
20-го столетия. В этот период американский ученый Ч. Адаме (1913) создает
первую сводку по экологии, публикуются другие важные обобщения и сводки
(В. Шелфорд, 1913, 1929; Ч. Элтон, 1927; Р, Гессе, 1924; К. Раункер, 1929 и др.).
Крупнейший русский ученый XX в, В. И. Вернадский создает фундаментальное
учение о биосфере.
В 30-е и 40-е гг. экология поднялась на более высокую ступень в
результате нового подхода к изучению природных систем. Сначала А. Тенсли
(1935) выдвинул понятие об экосистеме, а несколько позже В. Н. Сукачев
(1940) обосновал близкое этому представление о биогеоценозе. Следует отметить, что уровень отечественной экологии в 20—40-х гг. был одним из самых
передовых в мире, особенно в области фундаментальных разработок. В этот
период в нашей стране работали такие выдающиеся ученые, как академик В.
И. Вернадский и В. Н. Сукачев, а также крупные экологи В. В. Стан-чинский,
Э. С. Бауэр, Г. Г. Гаузе, В. Н. Беклемишев, А. Н. Формозов, Д. Н.
Кашкаров и др.
Во второй половине XX в. в связи с прогрессирующим загрязнением
окружающей среды и резким усилением воздействия человека на природу
экология приобретает особое значение.
Начинается третий этап (50-е гг. XX в. — до настоящего времени) —
превращение экологии в комплексную науку, включающую в себя науки х»б
охране природной я окружающей человека среды. Из строгой биологической
науки экология превращается в «значительный цикл знания, вобрав всебя
разделы географии, геологии, химии, физики, социологии, теории
культуры, экономики...» (Реймерс, 1994).
Современный период развития экологии в мире связан с именами таких
крупных зарубежных ученых, как Ю. Одум, Дж. М. Андерсен, Э. Пианка, Р.
Риклефс, М. Бигон, А. Швейцер, Дж. Харпер, Р. Уиттекер, Н. Борлауг, Т.
Миллер, Б. Небел и др. Среди отечественных ученых следует навать И. П.
Герасимова, А. М. Гилярова, В. Г. Горшкова, Ю. А. Израэля, Ю. Н. Куражсковского, К. С. Лосева, Н. Н. Моисеева, Н. П. Наумова, Н. Ф. Реймереа,
В. В. Розанова, Ю. М. Свирижева, В. Е. Соколова, В. Д. Федорова, С. С.
Шварца, А. В. Яблокова, А. Л. Яншина и др.
Первые природоохранные акты на Руси известны с IX— XII вв.
(например, свод законов Ярослава Мудрого «Русская Правда», в которых
были установлены правила охраны охотничьих и бортничьих угодий). В
XIV—XVII вв. на южных границах Русского государства существовали
«засечные леса», своеобразные охраняемые территории, на которых были
запрещены хозяйственные рубки. История сохранила более 60
природоохранных указов Петра I. При нем же началось изучение
богатейших природных ресурсов России. В 1805 г. в Москве было основано
общество испытателей природы. В конце XIX — начале XX в. возникло
движение за охрану редких объектов природы. Трудами выдающихся
ученых В. В- Докучаева, К. М. Бэра, Г. А. Кожевникова, И. П. Бородина, Д.
Н. Анучина, С. В. Завадского и др. были заложены научные основы охраны
природы.
Именно в этот период зарождается и получает законодательное
выражение основной вид природоохранной деятельности — охрана природы.
В период 30—40-х гг., в связи с эксплуатацией природных богатств,вызванных главным образом ростом масштабов индустриализации в стране,
охрана природы стала рассматриваться как «единая система мероприятий,
направленная на защиту, развитие, качественное обогащение и рациональное
использование природных фондов страны» (из резолюции Первого
Всероссийского съезда по охране природы, 1929 г.).
Таким образом, в России возникает новый вид природоохранной
деятельности - рациональное использование природных ресурсов.
В 50-е г. в связи с Дальнейшим развитием производительных сил в
стране, усилением негативного влияния человека на природу возникла
необходимость в создании еще одной формы, регулирующей взаимодействие
общества и природы, — охраны среды обитания человека, В этот период
принимаются республиканские законы об охране природы, которые
провозглашают комплексный подход к природе не только как к источнику
природных ресурсов но и как к среде обитания человека. К сожалению, в этот
период, еще торжествовала лысенковская псевдонаука, канонизировались
слова И. В. Мичурина о необходимости не ждать милости от природы.
В 60—80-е гг. практически ежегодно принимались правительственные
постановления об усилении охраны природы (об охране бассейна Волги и
Урала, Азовского и Черного морей, Ладожского озера, Байкала,
промышленных городов Кузбасса и Донбасса, Арктического побережья).
Продолжался процесс создания природоохранного законодательства, издавались земельные, водные, лесные и иные кодексы.
Эти постановления и принятые законы, как показала практика их
применения, не дали необходимых результатов — губительное
антропогенное воздействие на природу продолжалось. В 1986 г. на
Чернобыльской АЭС произошла крупнейшая за всю историю развития
человечества экологическая катастрофа. Сегодня Россия переживает тяжелый
экологический кризис
Тема 2
Факторы среды. Общие закономерности их действия на организм.
ПЛАН:
1. Среда обитания организма.
2. Понятие экологического фактора.
3. Классификация факторов среды.
4. Изменение факторов во времени.
5. Понятие адаптации в экологии.
6. Лимитирующие факторы.
7. Закон толерантности В. Шелфорда.
Среда обитания организма — это совокупность абиотических и
биотических условий его жизни. Свойства среды постоянно меняются, и любое
существо, чтобы выжить, приспосабливается к этим изменениям.
Земной биотой освоены три основные среды обитания: водная, наземновоздушная и почвенная вместе с горными породами приповерхностной части
литосферы. Биологи еще часто выделяют четвертую среду жизни — сами
живые организмы, заселенные паразитами и симбионтами.
Воздействие среды воспринимается организмами через посредство
факторов среды, называемых экологическими.
Экологические факторы — это определенные условия и элементы
среды, которые оказывают специфическое воздействие на организм. Они
подразделяются на абиотические, биотические а антропогенные.
Абиотическими факторами называют всю совокупность факторов
неорганической среды, влияющих на жизнь и распространение животных и
растений. Среди них различают физические, химические и эдафические.
Физические факторы — это те, источником которых служит физическое
состояние или явление (механическое, волновое и др.). Например, температура,
если она высокая — будет ожог, если очень низкая — обмораживание. На
действие температуры могут повлиять и другие факторы: вводе — течение, на
суше — ветер и влажность, и т. п.
Химические факторы — это те, которые происходят от хи-мического
состава среды. Например, соленость воды, если она высокая, жизнь в водоеме
может вовсе отсутствовать (Мертвое море), но в то же время в пресной воде не
могут жить большинство морских организмов. От достаточности содержания
кислорода зависит жизнь животных на суше и в воде, и т. п.
Эдафические факторы, т. е. почвенные, — это совокупность химических,
физических и механических свойств почв и горных пород, оказывающих
воздействие как на организмы, живущие в них, т. е. для которых они являются
средой обитания, так и на корневую систему растений. Хорошо известны влияния химических компонентов (биогенных элементов), температуры,
влажности, структуры почв на рост и развитие растений.
Однако не только абиотические факторы влияют на организмы.
Организмы образуют сообщества, где им приходится бороться за пищевые
ресурсы, за обладание определенными пастбищами или территорией охоты, т,
е. вступать в конкурентную борьбу между собой. При этом проявляются
хищничество, паразитизм и другие сложные взаимоотношения как на
внутривидовом, так и, особенно, на межвидовом уровнях. Это уже факторы
живой природы, или биотические факторы.
Биотические факторы — совокупность влияний жизнедеятельности
одних организмов на жизнедеятельность других, а также на неживую среду
обитания (Хрусталев и др., 1996). В последнем случае речь идет о способности
самих организмов в определенной степени влиять на условия обитания.
Например, в лесу под влиянием растительного покрова создается особый
микроклимат, или микросреда, где по сравнению с открытым местообитанием
создается свой температурно-влажностной режим: зимой здесь на несколько
градусов теплее, летом — прохладнее и влажнее. Особая микросреда создается
также в дуплах деревьев, в норах, в пещерах и т. п.
Особо следует отметить условия микросреды под снежным покровом,
которая имеет уже чисто абиотическую природу. В результате отепляющего
действия снега, которое наиболее эффективно при его толщине не менее 50—
70 см, в его основании, примерно в 5-сантиметровом слое, живут зимой
мелкие животные-грызуны, так как температурные условия для них здесь
благоприятны (от 0 до -2 °С). Благодаря этому же эффекту сохраняются под
снегом всходы озимых злаков — ржи, пшеницы. В снегу от сильных морозов
прячутся в крупные животные — олени, лоси, волки, лисицы, зайцы и др. —
ложась в снег для отдыха.
Внутривидовые взаимодействия между особями одного и того же вида
складываются из группового и массового эффектов и внутривидовой
конкуренции. Групповой и массовый эффекты — термины, предложенные
Грассе (1944), обозначают объединение животных одного вида в группы so две
или более особей и эффект, вызванный перенаселением среды. В настоящее
время чаще всего эти эффекты называются демографическими факторами.
Межвидовые взаимоотношения значительно более разнообразны.
Два живущие рядом вида могут вообще никак не влиять друг на друга,
могут влиять благоприятно или неблагоприятно. Возможные типы комбинаций
и отражают различные виды взаимоотношений:
нейтрализм — оба вида независимы и не оказывают никакого действия
друг на друга;
конкуренция — каждый из видов оказывает на другой неблагоприятное
воздействие;
мутуализм — виды не могут существовать друг без друга;
протокаоперация (содружество) — оба ввда образуют сообщество, но
могут существовать н раздельно, хотя сообщество приносит им обоим пользу;
комменсализм — один вид, комменсал, извлекает пользу от
сожительства, а другой вид — хозяин не имеет никакой выгоды (взаимная
терпимость)
аменсализм — один вид, аменсал, испытывает от другого угнетение
роста и размножения;
паразитизм — паразитический вид тормозит рост и размножение своего
хозяина и даже может вызвать его гибель;
хищничество — хищный вид питается своей жертвой.
Межвидовые отношения лежат в основе существования биотических
сообществ (биоценозов).
Антропогенные факторы — факторы, порожденные человеком и
воздействующие на окружающую среду (загрязнение, эрозия почв,
уничтожение лесов и т. д.), рассматриваются в прикладной экологии (см.
«Часть П» настоящего учебника).
Среди абиотических факторов довольно часто выделяют климатические
(температура, влажность воздуха, ветер и др.) и гидрографические —
факторы водной среды (вода, течение, соленость я др.).
Большинство факторов качественно и количественно изменяются во
времени. Например, климатические — в течение суток, сезона, по годам
(температура, освещенность и др.).
Факторы, изменение которых во времени повторяются регулярно,
называют периодическими. К ним относятся не только климатические, но и
некоторые гидрографические — приливы и отливы, некоторые океанские
течения. Факторы, возникающие неожиданно (извержение вулкана, нападение
хищника и т. п.) называются непериодическими.
Подразделение факторов на периодические и непериодические
(Мончадский, 1958) имеет очень важное значение при изучении
приспособленности организмов к условиям жизни.
Адаптация (лат. «приспособление») — приспособление организмов к
среде. Этот процесс охватывает строение и функции организмов (особей, видов,
популяций) и их органов. Адаптация всегда развивается под воздействием трех
основных факторов — изменчивости, наследственности и естественного отбора
(равно как и искусственного — осуществляемого человеком).
Основные адаптации организмов к факторам внешней среды
наследственно обусловлены. Они формировались на историко-эволюцнонном
пути биоты и изменялись вместе с изменчивостью экологических факторов.
Организмы адаптированы к постоянно действующим периодическим факторам,
но среди них важно различать первичные и вторичные.
Первичные — это те факторы, которые существовали на Земле еще до
возникновения жизни: температура, освещенность, приливы, отливы и др.
Адаптация организмов к этим факторам наиболее древняя и наиболее
совершенная,
Вторичные периодические факторы являются следствием изменения
первичных: влажность воздуха, зависящая от температуры; растительная пища,
зависящая от цикличности в развитии растений; ряд биотических факторов
внутривидового влияния и др. Они возникли позднее первичных и адаптация к
ним не всегда четко выражена.
В нормальных условиях в местообитании должны действовать только
периодические факторы, непериодические — отсутствовать.
Непериодические факторы обычно воздействуют катастрофически:
могут вызвать болезни или даже смерть живого организма. Человек
использовал это в своих интересах, искусственно вводя непериодические
факторы: введением химической отравы уничтожает вредные для него
организмы: паразитов, вредителей сельхозкультур, болезнетворных бактерий,
вирусов и т. п. Но оказалось, что длительное воздействие этого фактора
также может вызвать к нему адаптацию: насекомые адаптировались к ДДТ,
бактерии и вирусы — к антибиотикам, и т, д.
Источником адаптации являются генетические изменения в организме
— мутации, возникающие как под влиянием естественных факторов на
историко-эволюционном этапе, так и в результате искусственного влияния на
организм. Мутации разнообразны и их накопление может даже привести к
дезинтеграционным явлениям, но благодаря отбору мутации и их
комбинирование приобретают значение «ведущего творческого фактора
адаптивной организации живых форм».
На историко-эволюционном пути развития на организмы действуют
абиотические и биотические факторы в комплексе. Известны как успешные
адаптации организмов к этому комплексу факторов, так и «безуспешные», т. е.
вместо адаптации вид вымирает.
Прекрасный пример успешной адаптации — эволюция лошади в течение
примерно 60 млн лет от низкорослого предка до современного и красивейшего
быстроногого животного с высотой в холке до 1,6 м. Противоположный этому
пример — сравнительно недавнее (десятки тысяч лет назад) вымирание
мамонтов. Высокоаридный, субарктический климат последнего оледенения
привел к исчезновению растительности, которой питались эти животные,
кстати, хорошо приспособленные к низким температурам. Кроме того,
высказываются мнения, что в исчезновении мамонта «повинен» и первобытный человек, которому тоже надо было выжить: мясо мамонтов
употреблялось им в качестве пищи", а шкура — спасала от холода.
В приведенном примере с мамонтами недостаток растительной пищи
вначале ограничивал количество мамонтов, а ее исчезновение привело к их
гибели. Растительная пища выступала здесь в виде лимитирующего фактора.
Эти факторы играют важнейшую роль в выживании и адаптации организмов.
Лимитирующие факторы. Впервые на значение лимитирующих
факторов указал немецкий агрохимик Ю. Либих в середине XIX в. Он установил закон минимума: урожай (продукция) зависит от фактора, находящегося
в минимуме. Если в почве полезные компоненты в целом представляют собой
уравновешенную систему и только какое-то вещество, например фосфор,
содержится в количествах, близких к минимуму, го это может снизить
урожай. Но оказалось, что даже те же самые минеральные вещества, очень
полезные при оптимальном содержании их в почве, снижают урожай, если
они в избытке. Значит, факторы могут быть лимитирующими, находясь и в
максимуме.
Таким образом, лимитирующими экологическими факторами следует
называть такие факторы, которые ограничивают развитие организмов из-за
недостатка или их избытка по сравнению с потребностью (оптимальным
содержанием). Их иногда называют ограничивающими факторами.
Наиболее полно и в наиболее общем виде всю сложность влияния
экологических факторов на организм отражает закон толерантности В.
Шелфорда: отсутствие или невозможность процветания определяется
недостатком (в качественном или количественном смысле) или, наоборот,
избытком любого из ряда факторов, уровень которых может оказаться близким
к пределам переносимого данным организмом. Эти два предела называют
пределами толерантности.
Относительно действия одного фактора можно проиллюстрировать этот
закон так: некий организм способен существовать при температуре от -5
градусов С до +25 °С, т. е. диапазон его толерантности лежит в пределах
этих температур. Организмы, для жизни которых требуются условия,
ограниченные узким диапазоном, толерантности по величине температуры, называют стенотермными («стено» — узкий), а способных жить в широком
диапазоне температур — эвритермными («эври» — широкий) Подобно
температуре действуют и другие лимитирующие факторы, а организмы по
отношению к характеру их воздействия называют, соответственно,
стенобионтами и эврибионтами. Например, говорят: организм стенобионтен
по отношению к влажности, или эврибионтен к климатическим факторам, и т.
п. Организмы, эврибионтные к основным климатическим факторам, наиболее
широко распространены на Земле.
Диапазон толерантности организма не остается постоянным — он,
например, сужается, если какой-либо из факторов близок к какому-либо
пределу, или при размножении организма, когда многие факторы становятся
лимитирующими. Значит, и характер действия экологических факторов при
определенных условиях может меняться, т. е. он может быть, а может и не
быть лимитирующим. При этом нельзя забывать, что этим примером
иллюстрируется общий закон биологической стойкости (по Ламотту),
применимый к любому из важных лимитирующих факторов. Величина
«оптимального интервала» характеризует «величину» стойкости организмов, т.
е. величину его толерантности к этому фактору, или «экологическую
валентность».
Адаптационные процессы у животных по отношению к температуре
привели к появлению пойкилотермных и гомой-отермных животных.
Подавляющее большинство животных являются пойкилотермными, т. е.
температура их собственного тела меняется с изменением температуры
окружающей среды: земноводные, пресмыкающиеся, насекомые и др. Значительно меньшая часть животных — гомойотермные, т. е. имеют
постоянную температуру тела, независящую от температуры внешней среды:
млекопитающие (в том числе и челоратурой тела 40 °С.
Активную жизнь при температуре ниже нуля могут вести только
гомойотермные животные. Пойкилотермные хотя выдерживают температуру
значительно ниже нуля, но при этом теряют подвижность. Температура
порядка +40 °С, т. е. даже ниже температуры свертывания белка, для
большинства животных предельна.
Не меньшее значение температура играет в жизни растений. При
повышении температуры на 10 °С интенсивность фотосинтеза увеличивается в
два раза, но лишь до +30—35 С затем его интенсивность падает, и при +40—45
°С фотосинтез вообще прекращается. При 50 °С большинство наземных растений погибают, что связано с интенсификацией дыхания растений при
повышении температуры, а затем его прекращения при 50 °С.
Температура влияет и на ход корневого питания у растений: этот процесс
возможен лишь при условии, когда температура почвы на всасывающих
участках на несколько градусов ниже температуры наземной части растения.
Нарушение этого равновесия влечет за собой угнетение жизнедеятельности растения и даже его гибель.
Известны морфологические приспособления растений к низким
температурам, так называемые жизненные формы растений, которые,
например, можно выделить по положению почек возобновления растительных
видов по отношению к поверхности почвы и к защите, которую они получают
от снежного покрова, лесной подстилки, слоя почвы и т. п. Вот некоторые из
форм (по Раункеру): эпифиты — растут на других растениях и не имеют корней в
почве; фанерофиты (деревья, кустарники, лианы) — их почки остаются над
поверхностью снега и нуждаются в защите покровными чешуйками;
криптофиты, или геофиты, теряют всю видимую растительную массу и прячут
свои почки в клубнях, луковицах или корневищах, скрытых в почве; терофиты
— однолетние растения, отмирающие с наступлением неблагоприятного
сезона, выживают лишь их семена или споры.
Морфологические адаптации к климатическим условиям жизни и,
прежде всего, к температурным наблюдаются также пример, могут
сформироваться под воздействием низких температур, от -20 до -40 °С, при
которых они вынуждены накапливать питательные вещества и увеличивать
массу тела: из всех тигров самый крупный амурский тигр, живущий в наиболее
северных и суровых условиях. Эта закономерность именуется правилом
Бергмана: у теплокровных животных размер тела особей в среднем больше у
популяций, живущих в более холодных частях ареала распространения вида.
Но в жизни животных гораздо большее значение имеют
физиологические
адаптации,
простейшей
из
которых
является
акклиматизация — физиологическое приспособление к перенесению жары или
холода. Например, борьба с перегревом путем увеличения испарения, борьба с
охлаждением у пойки-лотермных животных путем частичного обезвоживания
своего тела или накопления специальных веществ, понижающих точку
замерзания, у гомойотермных — за счет изменения обмена веществ.
Существуют и более радикальные формы защиты от холода — миграция
в более теплые края (перелеты птиц; высокогорные серны на зиму переходят
на более низкие высоты, и др.), зимовка — впадение в спячку на зимний
период (сурок, белка, бурый медведь, летучие мыши: они способны понижать
температуру своего тела почти до нуля, замедляя метаболизм и, тем самым,
трату питательных веществ).
Большинство животных зимой находится в неактивном состоянии, а
насекомые — вообще в неподвижном, остановившись в своем развитии. Это
явление называют диапаузой, и она может наступать на разных стадиях
развития насекомых — яйца, личинка, куколки и даже на стадии взрослой
особи (бабочки, например).
Но многие организмы умеренных широт в этот период ведут активный
образ жизни (волки, олени, зайцы и др.), а некоторые даже размножаются
(королевские пингвины и др.).
Таким образом, температура, являясь важнейшим лимитирующим
фактором, оказывает весьма существенное влияние на адаптационные процессы
в организмах и популяциях наземно-воздушной среды. Свет и его роль в
жизни организмов.
Тема 3.
Важнейшие абиотические и биотические факторы и адаптации к
ним организмов.
ПЛАН:
1. Свет.
2. Фотопериодизм – адаптация к освещенности.
3. Вода в жизни организмов.
4. Совместное действие температуры и влажности.
5. Атмосферные газы как экологический фактор.
6. Химические факторы воздушной среды.
7. Пожары.
8. Биогенные вещества как экологические факторы.
Свет — это первичный источник энергии, без которого невозможна
жизнь на Земле. Он участвует в фотосинтезе, обеспечивая создание
органических соединений из неорганических растительностью Земли, и в этом
его важнейшая энергетическая функция. Но в фотосинтезе участвует лишь
часть спектра в пределах от 380 до 760 нм, которую называют областью физиологически активной радиации (ФАР). Внутри нее для фотосинтеза
наибольшее значение имеют красно-оранжевые лучи (600—700 нм) и
фиолетово-голубые (400—500 нм), наименьшее — желто-зеленые (500—600
нм). Последние отражаются, что и придает хлорофиллоносным растениям
зеленую окраску.
Однако свет не только энергетический ресурс, но и важнейший
экологический фактор, весьма существенно влияющий на биоту в целом и на
адаптационные процессы и явления в организмах.
За пределами видимого спектра и ФАР остаются инфракрасная (ИК) и
ультрафиолетовая (УФ) области. УФ-излучете несет много энергии и обладает
фотохимическим воздействием — организмы к нему очень чувствительны. ИКизлучение обладает значительно меньшей энергией, легко поглощается водой,
но некоторые сухопутные организмы используют его для поднятия
температуры тела выше окружающей.
Важное значение для организмов имеет интенсивность освещения.
Растения по отношению к освещенности подразделяются на светолюбивые
(гелиофиты), тенелюбивые (сциофиты) и теневыносливые.
Первые две группы обладают разными диапазонами толерантности в
пределах экологического спектра освещенности. Яркий солнечный свет —
оптимум гелиофитов (луговые травы, хлебные злаки, сорняки и др.), слабая
освещенность — оптимум тенелюбивых (растения таежных ельников,
лесостепных дубрав, тропических лесов). Первые не выносят тени, вторые —
яркого солнечного света.
Теневыносливые растения имеют широкий диапазон толерантности к
свету и могут развиваться как при яркой освещенности, так и в тени.
Свет имеет большое сигнальное значение и вызывает регуляторные
адаптации организмов. Одним из самых надежных сигналов, регулирующих
активность организмов во времени, является длина дня — фотопериод.
Фотопериодизм как явление — это реакция организма на сезонные
изменения длины дня. Длина дня в данном месте, в данное время f ода всегда
одинакова, что позволяет растению и животному определиться на данной
широте со временем года, т.е. временем начала цветения, созревания и т. п.
Иными словами, фотопериод — это некое «реле времени», или «пусковой
механизм», включающий последовательность физиологических процессов в
живом организме.
Фотопериодизм нельзя отождествлять с обычными внешними суточными
ритмами, обусловленными просто сменой дня и ночи. Однако суточная
цикличность жизнедеятельности у животных и человека переходит во
врожденные свойства вида, т. е. становится внутренними (эндогенными)
ритмами. Но в отличие от изначально внутренних ритмов их продолжительность может не совпадать с точной цифрой — 24 часа — на 15— 20 минут, и в
связи с этим, такие ритмы называют циркадными(в переводе — близкие к
суткам).
Эти ритмы помогают организму чувствовать время, и эту способность
называют «биологическими часами». Они помогают птицам при перелетах
ориентироваться по солнцу и вообще ориентируют организмы в более сложных
ритмах природы;
Фотопериодизм, хотя и наследственно закреплен, проявляется лишь в
сочетании с другими факторами, например, температурой: если в день X
холодно, то растение зацветает позже, или в случае с вызреванием — если
холод наступает раньше дня X, то, скажем, картофель дает низкий урожай, и т.
п. В субтропической и тропической зоне, где длина дня по сезонам года
меняется мало, фотопериод не может служить важным экологическим
фактором — на смену ему приходит чередование засушливых и дождливых
сезонов, а в высокогорье главным сигнальным фактором становится
температура.
Так же, как на растениях, погодные условия отражаются на
пойкилотермных животных, а гомойотермные отвечают на это изменениями в
своем поведении: изменяются сроки гнездования, миграции и др.
Человек научился использовать описанные выше явления. Длину
светового дня можно изменять искусственно, тем самым изменяя сроки
цветения и плодоношения растений (выращивание рассады еще в зимний
период и даже плодов в теплицах), увеличивая яйценоскость кур, и др.
Развитие живой природы по сезонам года происходит в соответствии с
биоклиматическим законом, который носит имя Хопкинса: сроки наступления
различных сезонных явлений (фенодат) зависят от широты, долготы местности
и ее высоты над уровнем моря. Значит, чем севернее, восточнее и выше местность, тем позже наступает весна и раньше осень. Для Европы на каждом
градусе широты сроки сезонных событий наступают через три дня, в Северной
Америке — в среднем через четыре дня на каждый градус широты, на пять
градусов долготы и на 120 м высоты над уровнем моря.
Знание фенодат имеет большое значение для планирования различных
сельхозработ и других хозяйственных мероприятий.
Вода в жизни организмов. Вода физиологически необходима любой
протоплазме и с экологической точки зрения является лимитирующим фактором как в наземных, так и в водных местообитаниях, если там ее количество
подвержено резким изменениям (приливы, отливы) или происходит ее потеря
организмом в сильно соленой воде осмотическим путем.
В наземно-воздушной среде этот абиотический фактор характеризуется
величиной количества осадков, влажности, иссушающими свойствами воздуха
и доступной площадью водного запаса.
Количество
атмосферных
осадков
обусловлено
физико-
географическими условиями и неравномерно распределено на земном шаре
(рве. 2.4). Но для организмов важнейшим лимитирующим фактором является
распределение осадков по сезонам года. В умеренных широтах даже при
достаточном количестве годовых осадков их неравномерное распределение
может привести к гибели растений от засухи или, наоборот, от
переувлажнения. В тропической зоне организмам приходится переживать
влажные и сухие сезоны, регулирующие их сезонную активность при
постоянной почти круглый год температуре.
Адаптированные к условиям пустыни растения содержат ингибитор
прорастания, который вымывается лишь при определенном количестве
осадков, достаточном для вегетации (например, 10 мм) и тогда только
прорастает. Начинается кратковременное «цветение пустыни» (обычно весной).
Влажность воздушной среды измеряется обычно в показателях
относительной влажности, т. е. в виде процента реального давленая водяного
пара от давления насыщенного пара при той же температуре. Отсюда
способность влажности изменять эффекты температуры: понижение влажности
ниже некоторого предела при данной температуре ведет к иссушающему
действию воздуха.
Иссушающее действие воздуха наиболее важное экологическое значение
имеет для растений. Подавляющее большинство растений всасывает воду
корневой системой из почвы. Иссушение почвы затрудняет всасывание.
Адаптация растений к этим условиям — увеличение всасывающей силы и
активной поверхности корней. Величина этой силы у корней умеренной
зоны от 2 до 4-106 Па, а у растений сухих-областей — до 6-106 Па. Как
только выбрана доступная вода в данном объеме, корни растут далее в
глубь и стороны и корневая система может достигнуть, например, у
злаков длины 13 км на 1000 см3 почвы (без корневых волосков) Вода
расходуется на фотосинтез, всего около 0,5% всасывается клетками, а
97—99% ее уходит на транспирацию — испарение через листья. При
достатке воды и питательных веществ рост растений пропорционален
транспирации, а ее эффективность будет наивысшей. Эффективность
транспирации — это отношение прироста вещества (чистой продукции) к
количеству транспирированной воды. Измеряется в граммах сухого
вещества на 1000 см 3 воды. Для большинства растений 'она равна двум, т.
е. на получение каждого грамма живого вещества тратится 500 г воды,
даже для большинства засухоустойчивых. Основная форма адаптации —
не снижение транспирации , а прекращение pocfaa в период засухи.
В нижних ярусах тропических дождевых лесов, где 100%-ная
относительная влажность, есть растения с приспособлениями для потери
воды, а в пустынях у некоторых растений водный баланс не нарушается
паже в период непродолжительной засухи, и т. д. В зависимости от
способов адаптации растений к влажности выделяют несколько
экологических групп, например: гигрофиты — наземные растения,
живущие в очень влажных лочвах и в условиях повышенной влажности
(рис, папирус); мезофиты — переносят незначительную засуху (древес-
ные растения различных климатических зон, травянистые растения
дубрав, большинство культурных растений и др.); ксерофиты — растения
сухих степей и пустынь, способные накапливать влагу в мясистых листьях
и стеблях — суккуленты (алоэ, кактусы и др.), а также обладающие
большой всасывающей силой корней и способные снижать транспирацию
с узкими мелкими листьями — склерофиты;
Среди суккулентов наблюдается явление конвергенции — растения,
относящиеся к разным видам, имеют практически одинаковую форму:
африканский молочай и кактус имеют шарообразную форму (рис. 2.6),
обеспечивающую наименьшую поверхность испарения.
Доступный запас воды, т. е. такой воды, которую способна
поглощать корневая система растений, зависит прежде всего от
количества осадков в данном районе и водопроницаемости
поверхностных отложений. Даже при большом количестве осадков,
высокая проницаемость песчаных и песчано-гравийных отложений
приведет к быстрой фильтрации воды в глубину, осушая почву.
В случае, если естественный источник не обеспечивает достаточный запас
доступной влаги, прибегают к искусственным способам его пополнения —
орошению с помощью устройства ирригационных систем.
У животных по отношению к воде выделяются свои экологические
группы: гигрофилы (влаголюбивые); ксерофилы (сухолюбивые), а так же
промежуточную группу — мезофиллов. Способы регуляции водного баланса у
них поведенческие, морфологические и физиологические.
К поведенческим способам относятся перемещение в более влажные
места, периодическое посещение водопоя, переход к ночному образу жизни, и
др. К морфологическим адоптациям — приспособления, задерживающие воду
в теле: раковины наземных улиток, роговые покровы у рептилий и др.
Физиологические приспособления направлены на образование метаболической
воды, являющейся результатом обмена веществ и позволяющей, обходиться без
питьевой воды. Она широко используется насекомыми и часто такими
животными, как верблюд, овца, собака, которые могут выдержать потерю воды
в количестве, соответственно, 27,23 и 17%. Человек погибает уже при 10%-ной
потере воды. Пойкилотермные животные более выносливы, так как им не
приходится использовать воду на охлаждение, как теплокровным
Совместное действие температуры и влажности. Температура и
влажность, действуя в непрерывном единстве, определяют «качество»
климата: высокая влажность в течение года сглаживает сезонные колебания
температур — это морской климат, высокая сухость воздуха приводит к резким колебаниям температур — континентальный климат. Разнообразие
климата на просторах России создает большое разнообразие экологических
условий и, как следствие, флора и фауна нашей страны отличаются широким
видовым разнообразием и пока еще остаются одними из богатейших в мире.
Температура и влажность достаточно надежно оцениваются
количественно, и поскольку они являются определяющими из всех внешних
лимитирующих факторов, то с их воздействием легко коррелируются
большинство экологических явлений в животном и растительном мирах.
Водная среда
Здесь основные экологические факторы — течения и волнения в реках,
морях, океанах, действующие практически постоянно. Они могут косвенно
влиять на организм, изменяя ионный состав и минерализацию воды, тем самым
изменяя состав и концентрацию питательных веществ, а также оказывать и
прямое действие, вызывающее адаптации животных и растений к течению.
Например, рыбы в спокойных реках имеют сплюснутое с боков тело (лещ,
плотва), а в быстрых — округлое в сечении (форель), водоросли также
морфологически приспособлены к течениям, прикрепляются к субстрату, и т.
п.
Особенно ощутимо на организмы воздействует волнение воды — на
скалистых берегах сила удара волны может достигать 0,3 МПа, но и на них
удерживаются прикрепленные животные (усоногие рачки, брюхоногие
моллюски и др.).
Вода — достаточно плотная среда, оказывающая ощутимое
сопротивление движению животных. Поэтому для них характерна обтекаемая
форма тела, как для рыб (акула), так и для млекопитающих (дельфин) и даже
моллюсков (головоногие моллюски: осьминоги, каракатицы и др.). Самые
совершенные морфологические адаптации у дельфина.
Атмосферные газы как экологический фактор. Воздушная среда имеет
малые плотности и подъемную силу, незначительную спорность. Поэтому в
ней нет постоянно живущих организмов и все ее обитатели связаны с поверхностью Земли. Но воздушная среда оказывает на организмы не только
физическое, но и химическое воздействие, обеспечивая их дыхание и
фотосинтез Физические факторы воздушной среды
К этим факторам относятся движение воздушных масс и атмосферное
давление.
Движение воздушных масс, может быть в виде их пассивного
перемещения конвективной природы или в виде ветра —
Ветер, подобно течениям в реках, может оказывать и прямое воздействие
на растения, например, на их рост (рис. 2.9), угнетающее действие на активность
животных, например, птиц.
Низкая сопротивляемость воздуха движению различных тел, в ходе
эволюции, была использована для перемещения многими животными, вплоть
до рептилий. Сейчас около 75% наземных видов различными способами
(мускульные усилия, планирование) приспособлены к полету. Для птиц, летучих
мышей и других полет — это поиск добычи.
Атмосферное давление оказывает весьма существенное экологическое
воздействие в особенности на позвоночных животных, которые из-за этого не
могут жить выше 6000 м над уровнем моря.
Химические факторы воздушной среды. Химический состав
атмосферы весьма однороден: азота — 78,8% кислорода — 21, аргона — 0,9;
углекислого газа — 0,03% по объему. По современным данным, концентрации
двуокиси углерода (СО2) и кислорода (О2) в значительной степени лими-
тирующие факторы даже в наземных условиях: содержание СО2 находится где-то
в минимуме, а кислорода — в максимуме толерантности растений по этим
факторам (Ю. Одум, 1986). Тем не менее, пока в приземной части атмосферы
нет перетока кислорода или избытка двуокиси углерода (хотя по СО2 есть данные об увеличении ее содержания) В почвах и подстилающих их породах,
вплоть до уровня грунтовых вод (в зоне аэрации) углекислого газа уже 10%, а
кислород становится лимитирующим фактором для аэробов-редуцентов, что
приводит к замедлению разложения отмершей органики.
В воде кислорода в 2 раза меньше, чем в атмосфере, и здесь он является
лимитирующим фактором. Источники его — диффузия из атмосферного
воздуха и фотосинтез водных растений ' (водорослей), а растворению
способствуют понижение температуры, ветер и волнения воды. Лимитирующее
действие СО2 в воде не явно выражено, но известно, что высокое его содержание ведет к гибели рыб и других животных.
При растворении СО, в воде образуется слабая угольная кислота Н2СО3,
легко образующая карбонаты и бикарбонаты. Карбонаты — источник
питательных веществ для построения раковин и костной ткани и хороший
буфер для поддержания водородного показателя (рН) водной среды на
нейтральном уровне.
Важность последнего обстоятельства состоит в том, что для гидробяонтов
интервал толерантности по рН столь узок, что даже незначительные
отклонения от оптимума приводят организм к гибели. Это связано с
нарушением очень тонкой системы ферментной регуляции в организме.
Поскольку величина рН пропорциональна количеству СО2 в воде, то ее
измерение позволяет судить о скорости общего метаболизма водной
экосистемы (гидроэкосистемы).
Пожары. Комплексом физического и химического воздействия на биоту
наземно-воздушных условиях являются пожары, которые издавна стане
неотъемлемой частью климата и их надо рассматривать как важный
экологический фактов наряду с температурой, атмосферными осадками и
почвой. Следует различать пожары по своему экологическому воздействию на
верховые и низовые.
Верховые пожары уничтожают всю растительность и большинство
животных, после них все начинается сначала, и могут пройти многие десятки
лет, чтобы снова вырос лес. Низовые пожары обладают избирательностью,
способствуют развитию адаптирования к огню организмов, стимулируют
разлагающую деятельность бактерий и превращение минеральных веществ в
форму, доступную для питания растений нового поколения, ослабляют опасность
верховых пожаров, способствуют созданию условий для увеличения видового
разнообразия сообществ. -Человек использует искусственные палы как фактор
управления средой. Они играют большую роль в обновлении и оздоровлении
лесов в районах умеренной зоны.
Биогенные вещества как экологические факторы. Биогенные соли и
элементы, как это показал еще Ю. Ли-бих в XIX в., являются лимитирующими
факторами и ресурсами среды для организмов. Одни из элементов требуются
организмам в относительно больших количествах, поэтому их называют
макроэлементами, другие тоже жизненно необходимы организмам, но в очень
малых, как говорят, следовых количествах — их называют биогенными
микроэлементами. Растения получают их, как правило, из почвы, реже — из
воды, а животные и человек — с пищей.
Биогенные макроэлементы. Первостепенное значение среди них имеют
фосфор и азот в доступной для организмов форме. Фосфор — это важнейший и
необходимый элемент протоплазмы, а азот входит во все белковые молекулы.
Основной источник азота — атмосферный воздух, а фосфора — лишь
горные породы и отмершие организмы. Азот фиксируется большинством
растительных и гетеротрофных организмов и включается в биологический
круговорот. Фосфора в организме содержится в процентном отношении
больше, чем в исходных природных источниках, и именно поэтому так велика
его лимитирующая роль. Ю. Одум (1975) приводит пример с желтком яйца
утки, в одном грамме которого фосфора содержится больше в 9-106 раз, чем в
одном грамме воды реки Колумбии, из которой птица получает пищу
Недостаток фосфора по своему влиянию на продуктивность ©ноты стоит на
втором месте после воды. ", Лишь немногим по своему значению этим
элементам уступают калий, кальций, сера и магний. Калий входит в состав
клеток, играет важнейшую роль в осмотических процессах, в работе нервной
системы животных и человека, способствует росту растений и т. д. Кальций
является составной частью раковин и костей животных, необходим растениям
и т. д. Сера входит в состав некоторых аминокислот, коферментов, витаминов,
обеспечивает хемосинтез и др. Магний — необходимая часть молекул
хлорофилла, входит в состав рибосом растений и животных и др.
Биогенные микроэлементы. Входят в состав ферментов и нередко
бывают лимитирующими факторами. Для растений в первую очередь
необходимы: железо, марганец, медь, цинк, бор, кремний, молибден, хлор,
ванадий и кобальт. Бели в этом наборе, например, нехватка Mn, Fe, Cl, Zn и V,
то не будет полноценным процесс фотосинтеза, а если не будет Мо, В, Со и Fe,
то нарушится азотный обмен, и т. п. Эти же микроэлементы необходимы
животным и человеку. Их недостаток (или избыток при загрязнении) вызывает
болезни.
Граница между макро- и микроэлементами довольно условна: например,
натрия животным требуется во много раз больше, чем растениям, для которых
натрий ч Тема 4.
Основные среды жизни
План:
1. Распределение организмов по средам жизни.
2. Водная среда.
2.1. Общая характеристика.
2.2. Абиотические факторы водной среды.
2.3. Экологические группы гидробионтов.
2.4. Экологическая пластичность водных организмов.
3. Наземно-воздушная среда.
3.1. Общая характеристика.
3.2. Экологические факторы наземно-воздушной среды.
4. Почва как среда жизни.
4.1. Свойства почвы как экологического фактора.
4.2. Роль почвы в жизнедеятельности организмов.
5. Живые организмы как среда жизни.
5.1. Роль организмов в создании среды друг для друга.
1. Распределение организмов по средам жизни
В процессе длительного исторического развития живой материи и
формирования все более совершенных форм живых существ организмы,
осваивая новые места обитания, распределились на Земле соответственно ее
минеральным оболочкам (гидросфера, литосфера, атмосфера) и
приспособились к существованию в строго определенных условиях.
На современной Земле четко выделяют четыре среды жизни – водная,
наземно-воздушная, почва и живые организмы.
2. Водная среда.
2.1. Общая характеристика.
Характерной чертой водной среды является ее подвижность.
Движение воды обеспечивает снабжение водных организмов кислородом и
питательными веществами, приводит к выравниванию температур во всем
водоеме.
2.2. Абиотические факторы водной среды
Колебания температур в Мировом океане сравнительно не велики:
самая низкая около 20С, а самая высокая ≈ 360С. В пресных внутренних
водоемах умеренных широт температура поверхностных слоев воды
колеблется от -0,90С до +250С.
Такие термодинамические особенности водной среды, как высокая
удельная теплоемкость, большая теплопроводность и расширение при
замерзании, создают особо благоприятные условия для жизни. Поскольку
температурный режим водоемов характеризуется большой стабильностью,
организмы, обитающие в них, отличаются относительным постоянством
температуры тела и обладают узким диапазоном приспособленности к
колебаниям температуры среды. Воде свойственны значительная плотность
(в 800 раз превосходит воздушную) и вязкость. На растениях эти
особенности сказываются в том, что у них слабо или вовсе не развивается
механическая ткань. Большинству водных растений присуща плавучесть и
способность находиться в воде во взвешенном состоянии. У многих
животных покровы смазаны слизью, а тело имеет обтекаемую форму.
Большое влияние на водные организмы оказывают прозрачность воды
и ее световой режим.
Световой режим водоемов зависит от сезона. Световой режим
обусловливается также закономерным убыванием света с глубиной из-за
того, что вода поглощает свет. При этом лучи с разной длиной волны
поглощаются неодинаково, быстрее всего – красные, а менее – зеленые
проникают значительно глубже.
Немаловажную роль играет соленость воды. Вода – это прекрасный
растворитель многих минеральных соединений.
Содержание кислорода в воде – это важный экологический фактор,
так как содержание его в воде обратно пропорционально температуре. С
понижением температуры растворимость кислорода и других газов
увеличивается. Большое значение в жизни водных организмов имеет
концентрация водородных ионов (рН). Пресноводные бассейны с рН = 374,7 – считаются кислыми, 6,95-7,3 - нейтральными, с рН больше 7,8 –
щелочными.
2.3. Экологические группы гидробионтов
Толща воды – пелагиаль (pelagos – море) заселена пелагическими
организмами, способными активно плавать или удерживаться в
определенных слоях. Нектон (nektos – плавающий) – это совокупность
пелагических активно передвигающихся животных, не имеющих
непосредственной связи с дном. Крупные животные. Для них характерна
обтекаемая форма тела и хорошо развитые органы движения. Рыбы,
кальмары, ластоногие, киты. В пресных водоемах - земноводные и активно
перемещающиеся по воде насекомые.
Планктон (planktos – парящий) – это совокупность пелагических
организмов, не обладающих способностью к быстрым активным
передвижениям. Планктоновые организмы не могут противостоять
течению. Это мелкие животные – зоопланктон и растения – фитопланктон.
Периодически включаются и парящие в толще воды личинки многих
животных. Являются важным пищевым компонентом многих водных
животных.
Бентос (benthos – глубина) – совокупность организмов, обитающих
на дне (на грунте и в грунте) водоемов. Бентос представлен
прикрепленными или медленно передвигающимися, а также роющимися в
грунте животными.
2.4. Экологическая пластичность водных организмов
Водные организмы обладают меньшей экологической пластичностью,
чем наземные, так как вода – более стабильная среда и абиотические
факторы ее претерпевают незначительные колебания.
Широту
экологической пластичности гидробионтов оценивают по отношению не
только ко всему комплексу факторов, но и к какому-либо одному из них.
Экологическая пластичность служит важным регулятором расселения
организмов. Экологическая пластичность зависит от возраста и фазы
развития организма.
3. Наземно-воздушная среда
3.1. Общая характеристика
Особенностью наземно-воздушной среды жизни является то, что
организмы, обитающие здесь, окружены воздухом - газообразной средой,
характеризующейся низкими влажностью, плотностью, а также высоким
содержанием кислорода. Действующие экологические факторы в этой среде
отличаются рядом специфических особенностей: свет интенсивнее,
температура претерпевает большие колебания, влажность изменяется в
зависимости от географического положения, сезона и времени суток.
Воздействие почти всех этих факторов тесно связано с движением
воздушных масс – ветра. Адаптации. У них появились органы,
обеспечивающие усвоение атмосферного кислорода в процессе дыхания
(устьица растений, легкие и трахеи животных), сильное развитие получили
скелетные образования, выработались сложные приспособления для
защиты от неблагоприятных факторов, установилась тесная связь с почвой,
выработалась большая подвижность животных в поисках пищи, появились
летающие животные и переносимые воздушными течениями плоды, семена,
пыльца растений.
3.2. Экологические факторы
Воздух. Воздух как экологический фактор характеризуется
постоянством состава кислорода (около 21%) и углекислого газа (0,03%).
Незначительная плотность не оказывает существенного сопротивления
организмам при их передвижении в горизонтальном направлении.
Воздух, как и другие факторы среды, оказывает прямое и косвенное
действие. При прямом воздействии он имеет небольшое экологическое
значение. Косвенное влияние осуществляется через ветры, которые меняют
характер таких важных факторов как температура и влажность, оказывают
механическое действие на организмы; ветер вызывает изменение
интенсивности транспирации у растений, определенную роль ветер играет в
опылении растений, в расселении растений и животных. Ветры определяют
направление миграций.
Атмосферные осадки. Количество осадков, их распределение в
течение года, форма, в которой они выпадают, влияют на водный режим
среды. Осадки в виде дождя, града или снега изменяют влажность почвы,
обеспечивают доступной влагой растения, дают питьевую воду животным.
Сроки выпадения дождей, их частота им продолжительность. Важен также
характер дождей. Снежный покров создает определенный температурный
режим почвы, позволяет переносить неблагоприятные условия.
Экоклимат и микроклимат. Каждое местообитание характеризуется
определенным экологическим климатом – экоклиматом, т.е. климатом
приземного слоя воздуха. Растительность формирует свой фитоклимат.
Четких различий между экоклиматом и микроклиматом не существует.
Экоклимат – это климат больших территорий, а микроклимат – климат
отдельных небольших участков.
Географическая зональность. Для наземно-воздушной среды
характерна четко выраженная зональность. При этом любые сочетания
растительного покрова и животного населения соответствуют
морфологическим подразделениям географической оболочки Земли –
климатическим зонам. Каждая климатическая зона характеризуется
своеобразной растительностью и животным миром. В наземной среде четко
проявляется вертикальная поясность (от основания гор к вершинам).
4. Почва как среда жизни
Особенности почвы. Почва представляет собой рыхлый тонкий
поверхностный слой суши, контактирующий с воздушной средой. Почва
представляет сложную трехфазную систему, в которой твердые частицы
окружены воздухом и водой. Она пронизана полостями, заполненными
смесью газов и водными растворами, и поэтому в ней складываются
чрезвычайно разнообразные условия, благоприятные для жизни множества
микро- и макроорганизмов. В почве сглажены температурные колебания по
сравнению с приземным слоем воздуха, а наличие грунтовых вод и
проникновение осадков создают запасы влаги и обеспечивают режим
влажности. Концентрируются запасы органических и минеральных
веществ, поставляемых отмирающей растительностью
и
трупами
животных.
В почве сосредоточены корневые системы наземных растений.
В среднем на 1 м2 почвенного слоя приходится более 100 млрд.
клеток простейших, миллионы коловраток и тихоходок, десятки миллионов
нематод, десятки и сотни тысяч клещей и первичнобескрылых насекомых. 1
см2 почвы содержит десятки и сотни миллионов бактерий микроскопических грибов, актиномицетов и других микроорганизмов. В
освещенных поверхностных слоях в каждом грамме обитают сотни тысяч
фотосинтезирующих клеток зеленых, желто-зеленых и сине-зеленых
водорослей. Поэтому В.И. Вернадский отнес почву к биокосным телам
природы, подчеркивая насыщенность ее жизнью и неразрывную связь с
нею.
Неоднородность условий в почве резче всего проявляется в
вертикальном направлении. С глубиной резко меняется ряд важнейших
экологических факторов, влияющих на жизнь обитателей почвы. Прежде
всего это относится к структуре почвы. В ней выделяют три основных
горизонта, различающихся по морфологическим и химическим свойствам:
1) верхний перегнойно-аккумулятивный горизонт, в котором
накапливается и преобразуется органическое вещество и из которого
промывными водами часть соединений выносится вниз;
2) горизонт вмывания, или иллювиальный, где оседают и
преобразуются вымытые сверху вещества;
3) материнскую породу, или горизонт, материал которой
преобразуется в почву.
Как структура, так и химизм этих слоев очень различны, и поэтому
обитатели почвы, перемещаясь всего на несколько сантиметров вверх или
вниз, попадают в другие условия.
Размеры полостей между частицами почвы, пригодных для обитания
в них животных, обычно быстро уменьшаются с глубиной.
Влага в почве присутствует в различных состояниях:
1) связанная (прочно удерживается поверхностью почвенных частиц;
2) капиллярная занимает мелкие поры и может передвигаться по ним
в различных направлениях;
3) гравитационная заполняет более крупные пустоты и медленно
просачивается вниз под влиянием силы тяжести;
4) парообразная содержится в почвенном воздухе.
Состав почвенного воздуха изменчив. С глубиной в нем сильно
падает содержание кислорода и возрастает концентрация углекислого
газа. В связи с присутствием в почве разлагающихся органических веществ
в почвенном воздухе может быть высокая концентрация таких токсичных
газов, как аммиак, сероводород, метан и др.
Колебания температуры резки только на поверхности почвы. Однако
с каждым сантиметром вглубь суточные и сезонные температурные
изменения становятся все меньше и на глубине 1-1,5 м практически уже не
прослеживаются.
Она выступает как достаточно стабильная среда, особенно для
подвижных организмов.
Обитатели почвы.
Неоднородность почвы.
Для мелких почвенных животных, которых объединяют под
названием микрофауна (простейшие, коловратки, тихоходки, нематоды и
др.), почва - это система микроводоемов. Водные организмы. Они живут в
почвенных порах, заполненных грaвитационной или капиллярной водой.
Для дышащих воздухом несколько более крупных животных почва
предстает как система мелких пещер. Таких животных объединяют под
названием мезофауна. К этой группе относятся в основном членистоногие.
Более крупных почвенных животных - представители макрофауны.
Это личинки насекомых, многоножки, энхитреиды, дождевые черви и др.
Мегафауна почв - это крупныеземлерои, в основном из числа
млекопитающих.
По целому, ряду экологических особенностей почва является средой,
промежуточной между водной и наземной. С водной средой почву
сближают ее температурный режим.
С воздушной средой почву сближают наличие почвенного воздуха,
угроза иссушения в верхних горизонтах, довольно резкие изменения
температурного режима поверхностных слоев.
4.1. Свойства почвы как экологического факторы (эдафические
факторы)
Почва как среда обитания обладает специфическими свойствами. Для
нее характерна более или менее рыхлая структура, определенная
проницаемость и аэрируемость. Благодаря высокой дисперсности частиц
почвы осадки проникают в глубокие слои. В верхних горизонтах почвы
концентрируются вещества, необходимые для питания растений. В
почвенной влаге содержатся газы, растворимые соли, питательные
вещества, а иногда и токсичные вещества. Почва обладает также
своеобразными биологическими особенностями, поскольку тесно связана с
жизнедеятельностью организмов.
При участии организмов в почве
происходит постоянный круговорот веществ и миграция энергии. Большую
роль в формировании почвы играет рельеф. На одинаковых и
одновозрастных формах рельефа образуются близкие или даже однотипные
почвы.
Свойства почвы в своей совокупности создают определенный
экологический режим ее, основными показателями которого служат
гидротермические факторы и аэрация.
4.2. Роль почвы в жизнедеятельности организмов
Благодаря специфическим свойствам почва выполняет одну из
важных функций в жизни различных почвенных организмов и прежде всего
растений – обеспечивает им водоснабжение и минеральное питание.
Значение почвы в водоснабжении растений тем выше, чем она легче отдает
им воду. Это зависит от структуры почвы и степени набухаемости ее
частиц. Играет важную роль и в минеральном питании растений.
Органическое вещество почвы играет важную роль в росте и развитии
растений. Гумус обусловливает плодородие почв и структуру, служит
источником
физиологически
активных
соединений
(витамины,
органические кислоты и др.), которые стимулируют рост растений.
Главным энергетическим материалом в почве является органическое
вещество корней.
Почва как природная среда проживания образовалась в результате
воздействия на горную породу воздуха, атмосферных осадков, солнечного
тепла, жизнедеятельности живых организмов, а также мертвого
органического вещества.
5. Живые организмы как среда жизни
Практически нет ни одного вида многоклеточных организмов, не
имеющих внутренних обитателей. Чем выше организация хозяев, чем
больше степень дифференцированности их тканей и органов, тем более
разнообразные условия они могут предоставить своим сожителям.
Паразитов больше всего среди микроорганизмов и относительно
примитивных многоклеточных, а подверженность паразитизму наиболее
развита у позвоночных животных и цветковых растений.
Паразиты обитают в специфических условиях внутренней среды
хозяина. С одной стороны, дает им целый ряд экологических преимуществ,
а с другой – затрудняет осуществление их жизненного цикла по сравнению
со свободноживущими видами.
Преимущество паразитов – обильное снабжение пищей за счет
содержимого клеток, соков и тканей тела хозяина или содержимого его
кишечника. Обильная и легкодоступная пища служит условием быстрого
роста паразитов.
Вторым важным экологическим преимуществом для обитателей
живых организмов является их защищенность от непосредственного
воздействия факторов внешней среды. Внутри хозяина его сожители
практически не встречаются с угрозой высыхания, резкими колебаниями
температур значительными изменениями солевого и осмотического
режимов.
Защищенность от внешних врагов, обилие легкоусвояемой пищи,
относительная стабильность условий делают ненужной сложную
дифференцировку тела, и поэтому многие внутренние паразиты и
симбионты характеризуются в эволюции вторичным упрощением строения,
вплоть до потери целых систем органов.
Основные экологические трудности, с которыми сталкиваются
внутренние сожители живых организмов — это ограниченность жизненного
пространства для тканевых и особенно внутриклеточных обитателей,
сложности снабжения кислородом, трудность распространения от одной
особи хозяев к другим, а также защитные реакции организма хозяина
против паразитов.
Должны преодолевать сопротивление организма хозяина, его
защитные реакции. Активный иммунитет.
Среда обитания паразитов ограничена как во времени, так и в
пространстве. Поэтому основные адаптации направлены на возможность
распространения в этой среде, передачи от одного хозяина к другому.
Главнейшие приспособления к этому – повышенная способность к
размножению, выработка сложных жизненных циклов, использование
переносчиков и промежуточных хозяев.
Громадная плодовитость,
свойственная
паразитам,
получила
название «закон большого числа яиц».
Фауна паразитов изменяется с возрастов хозяина. Увеличение его
размеров, исчезновение личиночных органов и появление новых, смена
сред обитания, метаморфоз, линьки — все это отражается на заселенности
хозяина паразитами и симбионтами.
Большой круг паразитов обитает не внутри, а на поверхности тела
хозяина.
5.1. Роль организмов в создании среды друг для друга
Понятие о топических связях ввел В.К. Беклемишев, подразумевая
под ними воздействия одних организмов на другие через изменение
различных абиотических факторов. Результатом топических связей
является «кондиционирование» среды, т.е. создание одним организмом
определенных физических или химических условий для другого.
Топические связи играют важную роль и оказывают существенное влияние
на размещение организмов в сообществе.
Живые организмы как среда жизни
Для животных и растений, ведущих паразитический образ жизни,
организм, на котором или в котором они поселяются (хозяин), является
специфической средой жизни. Наиболее детально и всесторонне это
явление изучили и описали В.А. Догель, Е.А. Павловский. Учение о
паразитоценозе. Организм хозяина является местообитанием для паразита,
вступающего в специфические связи со своим местообитанием только через
его организм и опосредованно с факторами внешней среды.
Тема 5
Биологические ритмы
1.
2.
3.
4.
5.
6.
План:
Понятие – биологические ритмы.
Внешние ритмы:
2.1. Суточный режим.
2.2. Приливно-отливные ритмы.
2.3. Сезонная периодичность.
Внутренние, физиологические ритмы.
Биологические часы.
Фотопериодизм.
Приспособление организмов к неблагоприятным сезонным факторам.
1. Понятие – биологические Риты
Одно из фундаментальных свойств живой природы – это цикличность
большинства происходящих в ней процессов. Между движением небесных
тел и живыми организмами на Земле существует связь. Организмы не
только улавливают свет и тепло солнца и луны, но и обладают различными
механизмами, точно определяющими положение Солнца, реагирующими на
ритм приливов, фазы Луны и движение нашей планеты. Они растут и
развиваются в ритме, который приурочен к продолжительности дня и смене
времени года. В процессе исторического развития циклические явления,
происходящие в природе, были восприняты и усвоены живой материей, и у
организмов выработалось свойство периодически изменять свое физическое
состояние.
Равномерное чередование во времени каких-либо состояний
организма называется биологическим ритмом.
2. Внешние ритмы
Внешние ритмы имеют географическую природу, связанную с
вращением Земли. На живые организмы воздействуют и такие космические
ритмы, как периодические изменения солнечной активности. Существенное
влияние оказывают на климат нашей планеты изменения солнечной
радиации. Помимо циклического воздействия абиотических факторов
внешними ритмами для любого организма являются и закономерные
изменения активности, а также поведение других живых существ.
2.1. Суточный режим
Суточная периодичность характерна для дневных, сумеречных и
ночных животных. Суточный режим, обусловленный периодически
изменением освещенности из-за вращения Земли вокруг своей оси.
Различия между дневным и ночным образом жизни – явление сложное и
связано оно с разнообразными физиологическими и поведенческими
адаптациями, которые выработаны в процессе эволюции. Свыше 100
физиологических функций затронуто суточной периодичностью, отмечено
у человека: сон и бодрствование, изменение температуры тела, ритма
сердечных сокращений, глубина и частота дыхания, мышечной и
умственной работоспособности и т.д. Большинство животных включают в
себя группы видов – дневную и ночную, - практически не встречающихся
друг с другом. Имеются виды животных с приблизительно одинаковой
активностью как днем, так и ночью, с чередованием коротких периодов
покоя и бодрствования. Такой ритм называют полифазным (ряд хищников,
многие землеройки и др.).
Периоды активности у одних животных и растений приурочены к
строго определенному времени суток, у других могут сдвигаться от
обстановки.
2.2. Приливно-отливные ритмы
Сильнее всего ритмика приливов и отливов сказывается на
организмах, обитающих в прибрежных водах. Чередование приливов и
отливов для живых организмов здесь важнее, чем смена дня и ночи,
обусловленная вращением Земли и наклонным положением земной оси.
2.3. Сезонная периодичность
Особенно сезонная периодичность выражена в умеренных и северных
широтах, где контрастность метеорологических условий разных сезонов
года весьма значительна. Периодичность в жизни животных и растений
является результатом приспособления их к годичному изменению
метеорологических условий. Она проявляется в выработке определенного
ежегодного ритма в их жизнедеятельности, согласованного с
метеорологическим ритмом. Потребность растений умеренных широт в
чередовании в течение года холодных и теплых периодов получила
название сезонного термопериодизма.
Распознать начало и окончание сезона помогают растения и
животные – чуткие индикаторы сезонных ритмов природы. Связь
климатических факторов с сезонными процессами, происходящими в жизни
животных и растений, изучает фенология.
Нередко решающим фактором сезонной периодичности является
увеличение продолжительности дня.
У
многих
живых
организмов
имеются
специфические
физиологические механизмы, реагирующие на продолжительность дня и в
соответствии с этим изменяющие их образ действий.
Экологи же, изучающие сообщества умеренного пояса, выделяют 6
времен года: зима, ранняя весна, поздняя весна, раннее лето, позднее лето,
осень. По мере продвижения от полюса к экватору смена времени года все
меньше определяется температурой, а все больше влажностью. Кроме
суточных и сезонных ритмов в природе наблюдается многолетняя
периодичность явлений. Она определяется изменениями погоды,
закономерной сменой ее под влиянием солнечной активности и выражается
чередованием урожайных и неурожайных лет, лет обилия или
малочисленности популяции животных. Различают 5-, 6- и 11-летние, а
также вековые (80-, 90-летние) циклы солнечной активности.
3. Внутренние физиологические ритмы
Возникли физиологические ритмы исторически. Для нормальной
жизнедеятельности любой организм должен переходить из состояния
высокой физиологической активности в состояние физиологического покоя.
Если это не достигается, физиологические функции организма нарушаются.
Обнаружена ритмичность в процессах синтеза ДНК и РНК в клетках, в
синтезе белков, в работе ферментов, деятельности митохондрий. Деление
клеток, сокращение мышц, работа желез внутренней секреции, биение
сердца, дыхание, возбудимость нервной системы, т.е. работа всех клеток,
органов и тканей организма подчиняется определенному ритму. Каждая
система имеет свой собственный период. Действиями факторов внешней
среды изменить этот период можно лишь в узких пределах, а для некоторых
процессов практически невозможно. Данную ритмику называют
эндогенной. Внутренние ритмы организма соподчинены, интегрированы в
целостную систему и выступают в конечном итоге в виде общей
периодичности поведения организма.
Наступление очередной фазы
прежде всего зависит от времени, отсюда время выступает как один из
важнейших экологических факторов, на который должны реагировать
живые организмы, приспосабливаясь к внешним циклическим изменениям
природы. Живые организмы приспосабливались воспринимать колебания
внешней среды и соответственно им настраивали свои физиологические
процессы. Это происходило в основном под влиянием трех факторов:
1) вращения Земли вокруг Солнца и своей оси;
2) вращения Луны относительно Земли;
3) перемещения звезд по небосводу.
Солнечные сутки (24 ч.), лунные сутки (24,8 ч.), звездные – (23,9 ч.).
Накладываясь друг на друга, эти факторы воспринимаются живыми
организмами как ритмика, близкая, но не точно соответствующая 24часовому периоду. Это и явилось одной из причин некоторого отключения
эндогенных биологических ритмов от точного суточного периода. Они
называются циркадными ритмами, т.е. приближающимися к суточному
ритму. Внешний раздражитель регулирует врожденные циркадные ритмы,
приближая их к 24-часовому периоду. При этом чем сложнее организм, тем
важнее для него организация во времени.
4. Биологические часы
Циркадные и суточные ритмы лежат в основе способности организма
чувствовать время. Механизм, ответственный за такую периодическую
активность – будь то питание или размножение, - получил название
«биологических часов».
Организмы, обладающие биологическими часами, способны
«предвидеть» наступление регулярно повторяющихся событий и
соответственно готовиться к ним.
Биологические часы, по мнению целого ряда ученых, представляют
собой еще один экологический фактор, ограничивающий активность живых
существ. Свободному расселению животных и растений препятствуют не
только экологические барьеры, но и их поведение, которое управляется еще
и через внутренние биологические часы, движением небесных тел.
5. Фотопериодизм
На проявление суточной и сезонной активности организмов
оказывают влияние многие условия, но ведущее значение принадлежит
свету.
Реакции организмов на чередование и продолжительность светлых и
темных периодов суток называются фотопериодизмом.
Способность
живых организмов реагировать на длину дня получило название
фотопериодической реакции (ФПР). Фотопериодизм был открыт в 1920 г.
В. Гарнером и Н. Аллардом во время селекционной работы с табаком.
По типу фотопериодической реакции выделяют следующие основные
группы растений.
Каждому виду или сорту свойственен определенный критический
фотопериод. Растения обладают способностью «измерять» его
продолжительность с довольно большой точностью.
ФПР культурных растений во многих случаях соответствует
географическому району формирования сорта.
6. Приспособление организмов к неблагоприятным сезонным
факторам
Все растения и животные, особенно умеренного климата, осенью
подготавливаются к зимним условиям. Различают органический, глубокий
и вынужденный покой растений. Органический покой характерен для
плодов, клубней, почек. Глубокий покой наступает одновременно с
органическим или после него и обусловливает морозостойкость растений.
Вынужденный покой проявляется в том, что растения длительной время не
приступают к росту из-за неблагоприятных условий.
Своеобразным приспособлением к неблагоприятным сезонным
явлениям служит спячка. Сезонные изменения метаболизма у животных
проявляются в периодичности размножения.
Для членистоногих характерна диапауза – состояние временной
пониженной физиологической активности.
Распространенными приспособлениями к неблагоприятным условиям
у многих высших животных являются миграции.
Анабиоз – состояние организма, при котором жизненные процессы
настолько замедляются, что отсутствуют все видимые признаки жизни.
Тема 6
Структура и динамика популяций. Внутривидовые и межвидовые
взаимоотношения.
ПЛАН:
1. Понятие популяции.
2. Статические показатели популяций.
3. Динамические показатели популяций.
4. Продолжительность жизни.
5. Экологические стратегии выживания.
Популяция - любая, способная к самовоспроизведению совокупность
особей одного вида, более или менее изолированная в пространстве и времени
от других аналогичных совокупностей одного и того же вида.
Популяция — именно та «ячейка» биоты, которая является основой ее
существования: в ней происходит самовоспроизводство живого вещества, она
обеспечивает выживание вида благодаря наследственности адаптационных
качеств, она дает начало новым популяциям и процессам видообразования, т.
е. является элементарной единицей эволюционного процесса, тогда как вид
есть его качественный этап.
Известно, что важнейшими являются количественные характеристики,
которые позволяют решить большинство проблем качественного характера.
Выделяют две группы количественных показателей — статические и
динамические.
Статические показатели популяций. Статические показатели
характеризуют состояние популяции на данный момент времени.
К статическим показателям популяций относятся их численность,
плотность и показатели структуры. Численность — это поголовье животных
или количество растений, например деревьев, в пределах некоторой
пространственной единицы — ареала, бассейна реки, акватории моря, области,
района и т. д. Плотность — число особей, приходящихся на единицу площади,
например, плотность населения — количество человек, приходящееся на один
квадратный километр, или для гидробионтов — это количество особей на
единицу объема, на литр или кубометр. Показатели структуры: половой —
соотношение полов, размерный — соотношение количества особей разных
размеров, возрастной — соотношение количества особей различного возраста
в популяции.
Численность тех или иных животных определяется различными
методами. Например, подсчетом с самолета или вертолета при облетах
территории. Численность гидробионтов определяют путем отлавливания их
сетями (рыбы), для микроскопических (фитопланктон, зоопланктон)
применяют специальные мерные емкости.
Численность человеческой популяции определяется путем переписи
населения всего государства, его административных подразделений и т. п.
Зншйе численности и структуры населения (этнической, профессиональной,
возрастной, половой и т. п.) имеет большое экономическое и экологическое
значение.
Плотность популяции определяется без учета неравномерности
распределения особей на площади или в объеме, т. е. среднюю плотность
животных, деревьев.
Каждое животное соблюдает баланс энергии, затрачиваемой на охрану
территории, добывание пищи и получаемой от съедания пищи. При
уменьшении корма животные расширяют свою территорию (а человек,
например, «поднимает целину»). Такое поведение животных называют
территориальным поведением. Чем крупнее животное, тем большая ему нужна
площадь на добычу пищи, поэтому, чем больше размеры тела особи, тем
меньше плотность популяции.
Территориальные границы могут быть весьма подвижны.
Пресс хищников особенно силен, когда в коэволюции хищник — жертва
равновесие смещается в сторону хищника и ареал жертвы сужается.
Конкурентная борьба тесно связана с нехваткой пищевых ресурсов, она
может быть и прямой борьбой, например, хищников за пространство как
ресурс, но чаще всего это просто вытеснение вида, которому на данной территории пищи не хватает, видом, которому этого же количества пищи вполне
достаточно. Это уже межвидовая конкуренция.
Важнейшим условием существования популяции или ее экотипа
является их толерантность к факторам (условиям) среды. Толерантность у
разных особей и к разным частям спектра разная, поэтому толерантность
популяции значительно шире, чему отдельных особей (рис. 2.3). Но из этого
правила могут быть исключения, зависящие от того, какую стадию
жизненного цикла проходит особь: толерантность наибольшая у покоящейся
особи.
Итак, свойства популяции уже значительно отличаются от свойств
отдельных особей, что особенно наглядно проявляется в динамике
популяций.
Динамические показатели популяций. Динамические показатели
характеризуют процессы, протекающие в популяции за какой-то промежуток
(интервал) времени. Основными динамическими показателями (характеристиками) популяций являются рождаемость, смертность и скорость роста
популяций.
Рождаемость, или скорость рождаемости, — это число особей,
рождающихся в популяции за единицу времени. При рассмотрении экосистем
пользуются другим динамическим показателем — продукцией — суммой
прироста массы всех особей (независимо от того, сколько они прожили) из
множества популяций биогенного сообщества за определенный промежуток
времени.
Смертность, или скорость смертности, — это число особей, погибших
в популяции в единицу времени. Но убыль иj# прибыль организмов в
популяции зависит не только от решаемости и смертности, но и от скорости
их иммиграции и эмиграции, т. е. от количества особей, прибывших и убывших в популяции в единицу времени. Увеличение численности, прибыль
зависят от количества отрожденных (рожденных за какой-то период
времени) и иммигрировавших особей, а уменьшение, убыль численности —
от гибели (смертности в широком смысле) и эмиграции особей.
Явления иммиграции и эмиграции на численность влияют
несущественно, поэтому ими при расчетах можно пренебречь. Рождаемость,
или скорость рождаемости, выражают отношением:
ANa/At,
где ANB — число особей (яиц, семян и т. п.), родившихся (отложенных,
продуцированных и т. д.) за некоторый промежуток времени At. Но для
сравнения рождаемости в различных популяциях пользуются величиной
удельной рождаемости: отношением скорости рождаемости к исходной
численности (N):
ANn/NAt.
Смертность — величина обратная рождаемости, во измеряется в тех же
величинах и вычисляется по аналогичной формуле. Если принять, что ANm —
число погибших особей (независимо от причины) за время At, то удельная
смертность:
ANm/NAt,
а при At -» О имеем мгновенную удельную смертность, которую
обозначают буквой «d».
Величины рождаемости и смертности по определению могут иметь
только положительное значение, либо равное нулю.
Скорость изменения численности популяции, т. е. ее чистое увеличение
и уменьшение, можно представить и как изменение AN за At, а при At -» 0
можно ее определить как мгновенную скорость изменения численности,
которая может быть рассчитана как :
r = b-d.
Анализ уравнения показывает, что если b == d, то г = 0, и популяция
находится в стационарном состоянии; если (b > d) и мы имеем численный рост
популяции, или отрицательной (b < d), что говорит о снижении численности
на данном отрезке времени. Эта формула важна как раз для определения
смертности, которую трудно измерить непосредственно, а определить г
достаточно просто непосредственными наблюдениями, тогда d = b - г.
Продолжительность жизни. Продолжительность жизни вида зависит
от условий (факторов) жизни. Различают физиологическую и максимальную
продолжительность жизни.
Физиологическая
продолжительность
жизни
—
это
такая
продолжительность жизни, которая определяется только физиологическими
возможностями организма. Теоретически она возможна, если допустить, что в
период всей жизни организма на него не оказывают влияние лимитирующие
факторы. Максимальная продолжительность жизни — это такая
продолжительность жизни, до которой может дожить лишь малая доля особей
в реальных условиях среды. Эта величина варьирует в широких пределах: от
нескольких минут у бактерий до нескольких тысячелетий у древесных растений
(секвойя). Обычно, чем крупнее растение или животное, тем больше их
продолжительность жизни, хотя бывают и исключения (летучие мыши
доживают до 30 лет, это дольше, например, жизни медведя).
Смертность и рождаемость у организмов весьма существенно
изменяется с возрастом. Только увязав смертность и рождаемость с
возрастной структурой популяции, можно вскрыть механизмы общей
смертности и определиться со структурой продолжительности жизни. Такую
информацию можно получить с помощью таблиц выживания.
Таблицы выживания, или еще их называют «демографическими
таблицами», содержат сведения о характере распределения смертности по
возрастам. Демография изучает размерность, состав и динамику
народонаселения, а эти t чада использует для определения ожидаемой
продолагаемой жизни человека. Таблицы выживания бывают динамические и
статические.
Динамические таблицы строятся по данным прямых наблюдений за
жизнью когорты, т. е. большой группы особей, отрожденных в популяции за
короткий промежуток времени относительно общей продолжительности жизни
изучаемых организмов, и регистрации возраста наступления смерти всех членов
данной когорты. Такие таблицы требуют длительного наблюдения,
измеряемого (для разных животных) месяцами или I. Но практически
невозможно такую таблицу сделать для долго живущих животных или для
человека — для этого может потребоваться более 100 лет. Поэтому используют
другие таблицы — статические.
Статические таблицы выживания составляются поданным наблюдений за
относительно короткий промежуток времени за смертностью в отдельных
возрастных группах. Зная численность этих групп (сосуществующих когорт)
можно рассчитать смертность, специфическую для каждого возраста (табл. 3.1,
Гиляров, 1990).
Экологические стратегии выживания. Экологическая стратегия
выживания — стремление организмов к выживанию. Экологических
стратегий выживания множество. Например, еще в 30-х гг. А. Г. Роменский
(1938) среди растений различал три основных типа стратегий выживания,
направленных на повышение вероятности выжить и оставить после себя
потомство: виоленты, патиенты и эксплеренты.
Виоленты (силовики) — подавляют всех конкурентов, например,
деревья, образующие коренные леса.
Патиенты — виды, способные выжить в неблагоприят-ных условиях
(«тенелюбивые», «солелюбивые» и т. п.)
Эксплеренты (наполняющие) — виды, способные быстро появляться
там, где нарушены коренные сообщества, — на вырубках и гарях (осины), на
отмелях и т. д.
Все многообразие экологических стратегий заключено между двумя
типами эволюционного отбора, которые обозначаются константами
логистического уравнения: г-стратегия и К-стратегия. Тип r-стратегия, или rотбор, определяется отбором, направленным прежде всего на повышение
скорости роста популяции и, следовательно, таких качеств, как высокая
плодовитость, ранняя половозрелость, короткий жизненный цикл,
способность быстро распространяться на новые местообитания и пережить
неблагоприятное время в покоящейся стадии. К-стратегия (или К-отбор)
направлена на повышение выживаемости в условиях уже стабилизировавшейся численности. Это отбор на конкурентоспособность, защищенности
от хищников и паразитов.
Очевидно, что каждый организм испытывает на себе комбинацию г- и Котбора, но r-отбор преобладает на ранней стадии развития популяции, а Котбор — уже характерен для стабилизированных систем. Но все-таки
оставляемые отбором особи должны обладать достаточно высокой
плодовитостью и достаточно развитой способностью выжить при наличии конмадные расстояния. Так, мигрирующие очень быстро стаи красной саранчи в
Центральной Африке могут занимать площадь, в 1500 раз превышающую
области обитания одиночной фазы. Если во время миграции будет найдено
место, благоприятное по условиям для размножения, размер стаи может
увеличиться до невероятных значений. Так, стая красной саранчи, совершившая
налет в Сомали в 1957 г., состояла из 1,6-1010 особей, и масса ее достигала 50
тыс. т. Бели учесть, что за день одна саранча съедает столько, сколько весит
сама, то нетрудно представить колоссальные размеры бедствий. Именно такие
нашествия насекомых рассматривались как одно из величайших бедствий на
Международном экологическом конгрессе в Иокогаме (1994).
Циклические колебания можно также объяснить саморегуляцией.
Климатические ритмы и связанные с ними изменения в пищевых ресурсах
заставляют популяцию вырабатывать какие-то механизмы внутренней
регуляции.
Так, у мышевидных грызунов Евразии и Северной Америки один период
колебаний, состоящий из стадии подъема численности, пика, спада и депрессии
длится три-четыре года, иногда пять-шесть лет, а у зайцев — около десяти лет.
Одной из известных гипотез такой цикличности является так называемая
трофическая (пищевая), утверждающая, что эти циклы зависят не столько от
количества пищи, сколько от ее качества.
Таким образом, саморегуляция обеспечивается механизмами торможения
роста численности. Таких гипотетических механизмов три: 1) при возрастании
плотности и повышенной частоте контактов между особями возникает
стрессовое состояние, уменьшающее рождаемость и повышающее смертность; 2)
при возрастании плотности усиливается миграция в новые местообитания,
краевые зоны, где условия менее благоприятны и повышается смертность; 3)
при возрастании плотности происходят изменения генетического состава
популяции — замена быстро размножающихся на медленно размножающихся
особей. Это свидетельствует о важнейшей роли популяции как в генетикоэволюционном смысле, так и в чисто экологическом, как элементарной
единицы эволюционного процесса, и об исключительной важности событий,
протекающих на этом уровне биологической организации, для понимания как
существующих опасностей, «так и возможностей управления процессами,
определяющими само существование видов в биосфере»
Тема 7.
Биоценозы
ПЛАН:
1. Определение понятия «биоценоз».
2. Видовая структура биоценоза.
2.1. Богатые и бедные видами биоценозы.
2.2. Видовое богатство биоценоза.
2.3. Индекс видового разнообразия.
3. Пространственная структура биоценоза.
3.1. Ярусность и мозаичность.
Когда речь ждет об экосистемах, под биотическим сообществом
понимается биоценоз, поскольку сообщество представляет собой население
биотопа — места жизни биоценоза.
Биоценоз — это надорганизменная система, состоящая из трех
компонентов: мстительности, животных и микроорганизмов. В такой системе
отдельные виды, популяции и группы видов могут заменяться соответственно
другими без особого ущерба для содружества, а сама система существует за
счет уравновешивания сил антагонизма между видами. Стабильность
сообщества определяется количественной регуляцией численности одних
видов другими, а его размеры зависят от внешних причин — от величины
территории с однородными абиотическими свойствами, т. е. биотопа.
Функционируя в непрерывном единстве биоценоз и биотоп образуют биогеоценоз. Границы биоценоза совпадают с границами биотопа и,
следовательно, с границами экосистемы. Биотическое сообщество (биоценоз)
— это более высокий уровень организации, чем популяция, которая является
его составной частью. Биоценоз обладает сложной внутренней структурой.
Выделяют видовую и пространственную структуры биоценозов. Для
существования сообщества важна не только величина численности
организмов, но еще важнее видовое разнообразие, которое является основой
биологического разнообразия в живой природе. Согласно Конвенции о
биологическом разнообразии Конференции ООН по окружающей среде и
развитию (Рио-де-Жанейро, 1992) под биоразнообразием понимается
разнообразие в рамках вида, между видами и разнообразие экосистем.
Разнообразие в рамках вида является основой стабильности в развитии
популяций, разнообразие между видами и, следовательно, популяциями —
основа существования биоценоза как основной части экосистемы.
Видовая структура биоценоза. Видовая структура биоценоза
характеризуется видовым разнообразием и количественным соотношением
видов, зависящих от ряда факторов. Главными лимитирующими факторами
являются температура, влажность и недостаток пищевых ресурсов. Поэтому
биоценозы (сообщества) экосистем высоких широт, пустынь и высокогорий
наиболее бедны видами. Здесь могут выжить организмы, жизненные формы
которых приспособлены к таким условиям. Богатые видами биоценозы —
тропические леса, с разнообразным животным миром и где трудно найти даже
два рядом стоящих дерева одного вида.
Обычно бедными видами природные биоценозы считаются, если они
содержат десятки и сотни видов растений и животных, богатые — это
несколько тысяч или десятки тысяч видов. Богатство видового состава
биоценозов определяется либо относительным, либо абсолютным числом
видов и зависит oт возраста сообщества: молодые, только начинающие
развиваться — бедны видами по сравнению со зрелыми или климаксными
сообществами.
Видовое разнообразие — это число видов в данном сообществе или
регионе, т. е. имеет более конкретное содержание и является одной из
важнейших как качественных, так и количественных характеристик
устойчивости экосистемы. Оно взаимосвязано с разнообразием условий среды
обитания. Чем больше организмов найдут в данном биотопе подходящих для
себя условий по экологическим требованиям, тем больше видов в нем
поселится.
Видовое разнообразие в данном местообитании называют аразнообразием, а сумму всех видов, обитающих во всех местообитаниях в
пределах данного региона, β-разнообразием. Показателями для количественной
оценки видового разнообразия, индексами разнообразия обычно служит
соотношение между числом видов, значениями их численности, биомассы,
продуктивности и т. п., или отношение числа видов к единице площади.
Важным показателем является количественное соотношение числа видов
между собой. Одно дело, когда среди ста особей содержится пять видов в
соотношении 96:1:1:1:1, и другое, если они соотносятся как 20:20:20:20:20.
Последнее соотношение явно предпочтительнее, так как первая группировка
значительно однообразнее.
Наиболее благоприятные условия для существования множества видов
характерны для переходных зон между сообществами, которые называют
жетонами, а тенденцию к увеличению здесь видового разнообразия называют
краевым эффектом.
Экотон богат видами прежде всего потому, что они попадают сюда из
всех приграничных сообществ, но, кроме того, он может содержать и свои
характерные виды, которых нет в этих сообществах. Ярким примером этого
является лесная «опушка», на которой пышнее и богаче растительность,
гнездится значительно больше птиц, больше насекомых и т. п., чем в глубине
леса.
Виды, которые преобадают по численности, называют доминантными,
или просто — доминантами данного сообщества. Но и среди них есть такие,
без которых другие виды существовать не могут. Их называют эдификаторами
(лат. — «строители»). Они определяют микросреду (микроклимат) всего
сообщества и их удаление грозит полным разрушением биоценоза. Как
правило, эдификаторами выступают растения: сосна, кедр, ковыль и лишь
изредка — животные (сурки).
«Второстепенные» виды — малочисленные и даже редкие — тоже очень
важны в сообществе. Их преобладание — это гарантия устойчивого развития
сообществ. В наиболее богатых биоценозах практически все виды
малочисленны, но чем бедней видовой состав, тем больше видов доминантов.
При определенных условиях могут быть «вспышки» численности отдельных
доминантов.
Для оценки разнообразия используют и другие показатели, которые
значительно дополняют вышеуказанные. Обилие вида — число особей
данного вида на единицу площади или объема занимаемого ими пространства.
Степень доминирования — отношение (обычно в процентах) числа особей
данного вида к общему числу всех особей рассматриваемой группировки.
Однако оценка биоразнообразия биоценоза в целом по численности
видов будет неправильной, если мы не учтем размеры организмов. Ведь в
биоценоз входят и бактерии, и макроорганизмы. Поэтому необходимо
организмы объединять в группировки, близкие по размерам. Здесь можно
подходить и с точки зрения систематики (птицы, насекомые, сложноцветные
и т. п.), эколого-морфологический (деревья, травы, мхи и т. п.), либо вообще
по размерам (микрофауна, мезофауна и макрофауна почв или илов и т. п.).
Кроме того, следует иметь в виду, что внутри биоценоза существуют еще и
особью структурные объединения — консорции.
Чаще всего центральными членами консорции являются растения.
Возникают консорции ва основе тесных разноплановых взаимоотношений
между видами.
Пространственная структура биоценоза. Виды в биоценозе образуют
и определенную пространственную структуру, особенно в его растительной
части — фитоценозе.
Ярусность. Например, в широколиственных лесах можно выделить
пять — шесть ярусов: первый — деревья первой величины (дуб, липа, вяз);
второй — деревья второй величины (рябина, яблоко, груша, черемуха и др.);
третий — подлесок кустарниковый (крушина, жимолость, бересклет и др.);
четвертый состоят из высоких трав, а пятый и шестой, соответственно, из
более низких трав. Ярусность позволяет растениям более полно использовать
световой поток — в верхних ярусах светолюбивые, в нижних —
теневыносливые и, в самом вязу, улавливают остаток света тенелюбивые
растения. Ярусность выражена и в травянистых сообществах, но не столь явно,
как в лесах.
В вертикальном направлении, под воздействием растительности,
изменяется микросреда, включая не только выравненность и повышение
температуры, но и изменение газового состава за счет изменения направления
потоков углекислого газа ночью и днем, выделения сернистых газов
хемосинтезирую-щими бактериями и т. п. Изменения микросреды способствуют образованию и определенной ярусности фауны - от насекомых, птиц и до
млекопитающих.
Помимо ярусности в пространственной структуре биоценоза наблюдается
мозаичность — изменение растительности и животного мира по горизонтали.
Площадная мозаичность зависит от разнообразия видов, количественного их
взаимоотношения, от изменчивости ландшафтных и почвенных условий.
Мозаичность может возникнуть и искусственно — в результате вырубки лесов
человеком. На вырубках формируется новое сообщество.
Видовая структура биоценозов, пространственное распределение видов в
пределах биотопа, во многом определяется взаимоотношениями между видами,
между популяциями.
Тема 8.
Понятие и структура экосистем.
ПЛАН:
1. Концепция экосистемы.
2. Классификация экосистем.
3. Круговорот биогенных компонентов.
4. Продуцирование и разложение в природе.
Концепция экосистемы. «Любая единица (биосистема), включающая
все совместно живущие организмы (биотическое сообщество) на одном участке и
взаимодействующая с физической средой таким образом, что поток энергии создает четко определенные биотические структуры в круговорот веществ
между живой я неживой частями, представляют собой экологическую
систему, или экосистему.
Главным предметом исследования при экосистемном подходе в экологии
становятся процессы трансформации вещества и энергии между биотой и
физической средой, т. е. возникающий биогеохимический круговорот веществ в
экосистеме в целом. Это позволяет дать обобщенную интегрированную оценку
результатов жизнедеятельности сразу многих отдельных организмов многих
видов, так как по биогеохимическим функциям,
В настоящее время концепция экосистемы — одно из наиболее важных
обобщений биологии — играет весьма важную роль в экологии. Во многом
этому способствовали два обстоятельства, на которые указывает Г. А. Новиков
(1979): во-первых, экология как научная дисциплина созрела для такого рода
обобщений в они стали жизненно необходимы, а во-вторых, сейчас как
никогда остро встали вопросы охраны биосферы и теоретического обоснования
природоохранных мероприятий, которые опираются прежде всего на концепцию
биотических сообществ — экосистем. Кроме того, как считает Г. А. Новиков,
распространение идеи экосистемы способствовала гибкость самого понятия, так
как к экосистемам можно относить биотические сообщества любого масштаба с
их средой обитания — от пруда до Мирового океана, и от пня в лесу до
обширного лесного массива, например тайги. В связи с этим выделяют: микроэкосистемы (подушка лишайника и т. п.); мезоэкосистем (пруд, озеро, степь и
др.); макроэкосистемы (континент, океан) и, наконец, глобальную экосистему
(биосфера Земли) или экосферу — интеграция всех экосистем мира.
Типичным примером экосистемы может быть подушка лишайника на
стволе дерева. Замкнутость круговорота в такой системе не велика: часть
продуктов распада вьносится за пределы лишайника дождевыми водами, часть
животных мигрирует в другие местообитания.
Границы этой экосистемы очерчены границами лишайника, но ее
существование будет достаточно стабильным, если вынос будет
компенсироваться поступлением вещества. Но есть экосистемы, в которых
внутренний круговорот вещества вообще малоэффективен — реки, склоны гор
— здесь стабильность поддерживается только перетоком вещества извне.
Многие системы достаточно автономны — пруды, озера, океан, леса и др. Но
даже биосфера Земли часть веществ отдает в космос и получает вещества из
космоса.
Таким образом, природные экосистемы — это открытые системы: они
должны получать и отдавать вещества и энергию.
Запасы веществ, усвояемые организмами и, прежде всего, продуцентами,
в природе небезграничны. Если бы эти вещества не использовались
многократно, а точнее не были бы вовлечены в этот вечный круговорот, то
жизнь на Земле была бы вообще невозможна. Такой «бесконечный» круговорот
биогенных компонентов возможен лишь при наличии функционально
различных групп организмов, способных осуществлять и поддерживать поток
веществ, извлекаемых ими из окружающей среды.
Для поддержания круговорота веществ в экосистеме необходимы
неорганические молекулы в усвояемой для продуцентов ковсументы,
питающиеся продуцентами и другие связи.
С точки зрения пищевых взаимодействий организмов, трофическая
структура экосистемы делится на два яруса: 1) верхний — автотрофный ярус,
или «зеленый пояс», включающий фотосинтезирующие организмы, создающие
сложные органические молекулы из неорганических простых соединений, и 2)
нижний — гетеротрофный ярус, или «коричневый пояс» - почва, в котором
преобладает разложение отмерших органических веществ снова до простых
минеральных образований. Однако, чтобы разобраться в сложных
биологических взаимодействиях в экосистеме, следует выделить ряд
компонентов, об экологической роли которых мы уже говорили выше: 1) неорганические вещества (С, N, СО2, Н20, Р, О и др.), участвующие в
круговоротах; 2) органические соединения (белки, углеводы, липиды,
гумусовые вещества и др.), связывающие биотическую и абиотическую части;
3) воздушную, водную и субстратную среду, включающую абиотические
факторы; 4) продуцентов — автотрофных организмов, в основном зеленых растений, способных производить пищу из простых неорганических веществ; 5)
консументов, или фаготрофов (пожирателей), — гетеротрофы, в основном
животные, питающиеся другими организмами или частицами органического
вещества; 6) редуцентов, или сапротрофов (питающиеся гнилью), — гетеротрофных организмов, в основном бактерий и грибов, получающих энергию
путем разложения отмершей или поглощения растворенной органики.
Сапротрофы высвобождают неорганические элементы питания для
продуцентов и, кроме того, являются пищей для консументов.
Продуцирование и разложение в природе. Фотосвитезирующие
организмы, и лишь отчасти хемосинтезирующие, создают органические
вещества на Земле — продукцию — в количестве 100 млрд т/год и примерно
такое же количество веществ должно превращаться в результате дыхания
растений в углекислый газ и воду. Однако этот баланс неточен, так как
известно, что в прошлые геологические эпохи создавался избыток
органического вещества, в особенности 300 млн лег тому назад, что
выразилось в накоплении в осадочных породах угля. Человечество использует
это энергетическое сырье.
Этот избыток образовался вследствие того, что в соотношении О2/СО2
баланс сдвинулся в сторону СО2 и заметная часть продуцированного вещества,
хотя и очень небольшая, не расходовалась на дыхание и не разлагалась, а
окаменевала и сохранялась в осадках. Сдвижение баланса в сторону
повышения содержания кислорода длилось около 100 млн лет.
Дыхание — это процесс окисления, который еще в древности
справедливо сравнивали с горением. Благодаря дыханию как бы «сгорает»
накопленное при фотосинтезе органическое вещество.
Итак, дыхание — процесс гетеротрофный, приблизительно
уравновешивающий автотрофное накопление органического вещества.
Различают аэробное, анаэробное дыхание и брожение. Аэробное дыхание —.
процесс, обратный фотосинтезу, где окислитель, газообразный кислород
присоединяет водород. Анаэробное дыхание происходит обычно в
бескислородной среде и в качестве окислителя служат другие неорганические
вещества, например сера. И наконец, брожение — такой анаэробный процесс,
где окислителем становится само органическое вещество.
Посредством процесса аэробного дыхания организмы получают энергию
для поддержания жизнедеятельности и построения клеток. Бескислородное
дыхание — это основа жизнедеятельности сапрофагов (бактерии, дрожжи,
плесневые грибы, простейшие). Аэробное дыхание превосходит, и значительно,
анаэробное в скорости.
Если поступление детрита (частичек отмершей органики) в почву или в
донный осадок происходит в больших количествах, то бактерии, грибы,
простейшие быстро расходуют кислород на его разложение, которое резко
замедляется, но не останавливается вследствие «работы» организмов с
анаэробным метаболизмом.
Итак, в целом, можно утверждать, что происходит некоторое отставание
гетеротрофного разложения от продуцирования во времени. И, как было
подчеркнуто выше, такое соотношение наблюдается на уровне биосферы.
«Отставание гетеротрофной утилизации продуктов автотрофного метаболизма
есть, следовательно, одно из важнейших свойств экосистемы» (Ю. Одум,
1975). Однако в результате деятельности человека это свойство находится под
угрозой и прежде всего из-за непомерного потребления кислорода огромными
двигателями и другими аппаратами, которое может привести к снижению продукции.
Разложение детрита путем его физического размельчения и
биологического воздействия и доведение его сапрофагами до образования
гумуса, гумификация, идет относительно быстро. Однако последний этап,
минерализация гумуса, — процесс медленный, обусловливающий запаздывание
разложения по сравнению с продуцированием.
Кроме биотичеких факторов, в разложении принимают участие и абиотические
(пожары, которые можно считать «агентами разложения»). Но если бы мертвые
организмы не разлагались бы гетеротрофными микроорганизмами и
сапрофагами. для которых они служат пищей, все питательные вещества оказались бы в мертвых телах и никакая новая жизнь не могла бы возникать.
Тема 10.
Биосфера.
ПЛАН:
1. Понятие биосферы.
2. Структура биосферы.
3. Состав и границы биосферы.
4. Живое вещество биосферы.
Биосфера (греч. bios — жизнь, sphaira — шар, сфера) — сложная
наружная оболочка Земли, населенная организмами, составляющими в
совокупности живое вещество планеты. Это одна из важнейших геосфер Земли,
являющаяся основным компонентом природной среды, окружающей человека.
Впервые термин «биосфера» был введен в науку геологом из Австрии Э.
Зюссом в 1875 г. Он понимал под биосферой тонкую пленку жизни на земной
поверхности. Роль и значение биосферы для развития жизни на нашей планете
оказалась настолько велика, что уже в первой трети XX в. возникло новое
фундаментальное научное направление в естествознании —учение о биосфере,
основоположником которого является великий русский ученый В. И.
Вернадский.
Земля и окружающая ее среда сформировалась в результате
закономерного развития всей Солнечной системы. Около 4,7 млрд лет назад из
рассеяного в протосолнечной системе газопылеватого вещества образовалась
планета Земля. Как и другие планеты, Земля получает энергию от Солнца,
достигающую земной поверхности в виде электромагнитного излучения.
Солнечное тепло — одно из главных слагаемых климата Земли, основа для
развития многих геологических процессов. Огромный тепловой поток исходит
из глубины Земли.
По новейшим данным, масса Земли составляет 6-1021 т, объем — 1,083'10й
км3, площадь поверхности — 510,2 млн км2. Размеры, а следовательно, и все
природные ресурсы нашей планеты ограничены.
Наша планета имеет неоднородное строение и состоит из
концентрических оболочек (геосфер) — внутренних и внешних. К внутренним
относятся ядро, мантия, а к внешним — литосфера (земная кора), гидросфера,
атмосфера и сложная оболочка Земли — биосфера.
Литосфера (греч. «литое» — камень) — каменная оболочка Земли,
включающая земную кору мощностью (толщиной) от 6 (под океанами) до 80
км (горные системы) (рис. 6.1). Земная кора сложена горными породами. Доля
различных горных пород в земной коре неодинакова — более 70% приходится
на базальты, граниты и другие магматические породы, около 17% — на
преобразованные давлением и высокой температурой породы и лишь чуть
больше 12% — на осадочные (табл. 6.1).
Земная кора — важнейший ресурс для человечества. Она содержит
горючие полезные ископаемые (уголь, нефть, горю-;.' чие сланцы), рудные
(железо, алюминий, медь, олово и др.) и нерудные (фосфориты, апатиты и
др.) полезные ископаемые,
Гидросфера (греч. «гидора» — вода) — водная оболочка Земли. Ее
подразделяют на поверхностную и подземную.
Поверхностная гидросфера — водная оболочка поверхностной части
Земли. В ее состав входят воды океанов, морей, озер, рек, водохранилищ, болот,
ледников, снежных покровов и др. Все эти воды постоянно или временно
располагаются на земной поверхности и носят название поверхностных.
Поверхностная гидросфера не образует сплошного слоя и прерывисто
покрывает земную поверхность на 70,8%.
Подземная гидросфера — включает воды, находящиеся в верхней части
земной коры. Их называют подземными. Сверху подземная гидросфера
ограничена поверхностью земли, нижнюю ее границу проследить невозможно,
так как гидросфера очень глубоко проникает в толщу земной коры.
По отношению к объему земного шара общий объем гидросферы не
превышает 0,13%. Основную часть гидросферы (96,53%) составляет Мировой
океан (табл. 6.2). На долю подземных вод приходится 23,4 млн км2, или 1,69%
от общего объема гидросферы, остальное — воды рек, озер и ледников
Более 98% всех водных ресурсов Земли составляют соленые воды
океанов, морей и др. Общий объем пресных вод на Земле равен 28,25 млн км3,
или около 2% общего объема гидросферы. Основная часть пресных вод
сосредоточена в ледниках, воды которых пока используются очень мало. На
долю остальной части пресных вод, пригодных для водоснабжения,
приходится 4,2 млн км3 воды, или всего лишь 0,3% объема гидросферы.
Гидросфера играет огромную роль в формировании природной среды
нашей планеты. Весьма активно она влияет и на атмосферные процессы
(нагревание и охлаждение воздушных масс, насыщение их влагой, и т. д.).
Атмосфера (греч. «атмос» — пар) —газовая оболочка Земли, состоящая
из смеси различных газов, водяных паров и пыли (табл. 6.3 по Н. Реймерсу,
1990). Общая масса атмосферы — 5,15- ДО15 т. На высоте от 10 до 50 км, с
максимумом концентрации на высоте 20—25 км, расположен слой озона,
защищающий Землю от чрезмерного ультрафиолетового облучения,
гибельного для организмов. Атмосфера физически, химически и механически
воздействует на литосферу, регулируя распределение тепла и влаги.
Погода и климат на Земле зависят от распределения тепла, давления
и содержания водяного пара в атмосфере. Водяной пар поглощает
солнечную радиацию, увеличивает плотность воздуха и является
источником всех осадков. Атмосфера поддерживает различные формы
жизни на Земле.
В формировании природной среды Земли велика роль тропосферы
(нижний слой атмосферы до высоты 8—10 км в полярных, 10—12 км в
умеренных и 16—18 км в тропических широтах) ив меньшей степени
стратосферы, области холодного разреженного сухого воздуха толщиной
примерно 20 км. Сквозь стратосферу непрерывно падает метеоритная
пыль, в нее выбрасывается вулканическая пыль, а в прошлом и продукты
ядерных взрывов в атмосфере.
В тропосфере происходят глобальные вертикальные и горизонтальные перемещения воздушных масс, во многом определяющие
круговорот воды, теплообмен, трансграничный перенос пылевых частиц
и загрязнений.
Атмосферные процессы тесно связаны с процессами, происходящими в литосфере и водной оболочке.
К атмосферным явлениям относят: осадки, облака, туман, грозу,
гололед, пыльную (песчаную) бурю, шквал, метель, изморозь, росу, иней,
обледенение, полярное сияние и др.
Атмосфера, гидросфера и литосфера тесно взаимодействуют между
собой. Практически все поверхностные экзогенные геологические
процессы обусловлены этим взаимодействием и проходят, как правило, в
биосфере.
Биосфера — внешняя оболочка Земли, в которую входят часть
атмосферы до высоты 25—30 км (до озонового слоя), практически вся
гидросфера и верхняя часть литосферы примерно до глубины 3 км.
Особенностью этих частей является то, что они населены живыми
организмами, составляющими живое вещество планеты. Взаимодействие
абиотической части биосферы — воздуха, воды и горных пород и
органического вещества— биоты обусловило формирование почв и
осадочных пород. Последние, по В. И. Вернадскому, несут на себе следы
деятельности древних биосфер, существовавших в прошлые геологические
эпохи.
Состав и границы биосферы. Биосфера, являясь глобальной
экосистемой (экосферой), как и любая экосистема, состоит из
абиотической и биотической части.
Абиотическая часть представлена: 1) почвой и подстилающими ее
породами до глубины, где в них еще есть живые организмы, вступающие
в обмен с веществом этих пород и физической средой порового
пространства; 2) атмосферным воздухом до высот, на которых возможны
еще проявления жизни; 3) водной средой океанов, рек, озер и т. п.
Биотическая часть состоит из живых организмов всех таксонов,
осуществляющих важнейшую функцию биосферы, без которой не может
существовать сама жизнь: биогенный ток атомов. Живые организмы
осуществляют этот ток атомов благодаря своему дыханию, питанию и
размножению, обеспечивая обмен веществом между всеми частями
биосферы (рис. 6.2).
В основе биогенной миграции атомов в биосфере лежат два
биохимических принципа:
— стремиться к максимальному проявлению, к «всюдности»
жизни— обеспечить выживание организмов, что увеличивает саму
биогенную миграцию.
Эти закономерности проявляются прежде всего в стремлении живых
организмов «захватить» все мало-мальски приспособленные к их жизни
пространства, создавая экосистему или ее часть. Но любая экосистема
имеет границы, имеет свои границы в планетарном масштабе и биосфера.
При общем рассмотрении биосферы, как планетарной экосистемы,
особое значение приобретает представление о ее живом веществе как о
некой общей живой массе планеты.
Под живым веществом В. И. Вернадский понимает все
количество живых организмов планеты как единое целое. Его
химический состав подтверждает единство природы — он состоит из тех
же элементов, что неживая природа, только соотношение этих элементов
различное и строение молекул иное.
Живое вещество образует ничтожно тонкий слой в общей массе
геосфер Земли.
По подсчетам ученых, его масса составляет 2420 млрд т, что более
чем в две тысячи раз меньше массы самой легкой оболочки Земли —
атмосферы. Но эта ничтожная масса живого вещества встречается
практически повсюду — в настоящее время живые существа отсутствуют
лишь в области обширных оледенений и в кратерах действующих
вулканов.
«Всюдность жизни» в биосфере обязана потенциальным возможностям и масштабу приспособляемости организмов, которые
постепенно, захватив моря и океаны, вышли на сушу и захватили ее. В.
И. Вернадский считает, что этот захват продолжается.
Широк диапазон химических условий среды для ряда организмов — от
жизни в уксусе до жизни под действием ионизирующей радиации (бактерии в
котлах ядерных реакторов). Более того, выносливость некоторых живых
существ по отношению к отдельным факторам выходит даже за пределы
биосферы, т. е. у них есть еще определенный «запас прочности» и
потенциальные возможности к распространению.
Однако все организмы выживают еще и потому, что везде, где были
было их местообитание, существует биогенный ток атомов. Этот ток не смог
бы иметь места, во всяком случае, в наземных условиях, если бы не было
почв.
Почвы — важнейший компонент биосферы, оказывающий наряду с
Мировым океаном решающее влияние на всю глобальную экосистему в целом.
Именно почвы обеспечивают питание биогенными веществами растения,
которые кормят весь «тар гетеротрофов. Почвы на Земле разнообразны и их
плодородие тоже разное.
Плодородие зависит от количества гумуса в почве, а его накопление, как
и мощность почвенных горизонтов, зависит от климатических условий и
рельефа местности. Наиболее богаты гумусом степные почвы, где гумификация
идет быстро, а минерализация идет медленно. Наименее богаты гумусом лесные почвы, где минерализация по скорости опережает гумификацию.
Выделяют по различным признакам множество типов почв. Под типом
почв понимается большая группа почв, формирующихся в однородных
условиях и характеризующаяся определенным почвенным профилем и
направленностью почвообразования.
Почва является граничным слоем между атмосферой и биосферной
частью литосферы. В нем наблюдается не просто смешение живого и
неживого компонентов природы, но и их взаимодействие в рамках
почвенной экосистемы. Главное назначение этой экосистемы —
обеспечение круговорота веществ в биосфере.
Тема 10.
Антропогенные воздействия на природу.
План:
1. Понятие природы, природные ресурсы.
2. Рост народонаселения.
3. Техносфера.
4. Экологические кризисы и экологические катастрофы.
5. Загрязнение окружающей среды.
Антропогенное воздействие на атмосферный воздух
Антропогенное воздействие на гидросферу
Антропогенное воздействие на литосферу
Антропогенное воздействие на растительный и животный мир.
1. Понятие природы, природные ресурсы
ПРИРОДА. В широком смысле - это весь материальноэнергетический и информационный мир Вселенной. Природа совокупность естественных условий существования человеческого
общества, на которую прямо или косвенно воздействует человечество, с
которой оно связано в хозяйственной деятельности.
Все элементы природы представляют собой окружающую среду. В
понятие «ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА» не входят созданные человеком
предметы, так как они окружают отдельных людей, а не общество в целом.
Однако участки природы, измененные деятельностью человека (города,
сельскохозяйственные угодья, водохранилища, лесополосы) входят в
окружающую среду, так как создают среду общества.
В экологии различают понятия «ПРИРОДНЫЕ УСЛОВИЯ» и
«ПРИРОДНЫЕ РЕСУРСЫ».
ПРИРОДНЫЕ РЕСУРСЫ - это тела и силы природы, которые
используются человеком для поддержания своего существования. К ним
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. Они используются в качестве:
 непосредственных предметов;
 средства труда, с помощью которых осуществляется общественное
производство;
 предметов труда, из которых производятся все изделия;
 источников энергии.
ПРИРОДНЫЕ РЕСУРСЫ классифицируются:
1) по их использованию (производственные, здравоохранительные,
научные, эстетические и т.д.);
2) по принадлежности к тем или иным компонентам природы
(минеральные, земельные, лесные, водные, энергетические и др.);
3) по характеру воздействия человека на природные ресурсы обычно
делят на две категории: исчерпаемые и неисчерпаемые.
Схема 1: Классификация природных ресурсов
Та часть природных ресурсов, которая реально может быть вовлечена
в хозяйственную деятельность при данных технических и социальноэкономических возможностях общества при условии сохранения среды
жизни человека называется ПРИРОДНО-РЕСУРСНЫМ ПОТЕНЦИАЛОМ.
ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЕ - совокупность всех форм эксплуатации
природно-ресурсного потенциала и мер по его сохранению.
2. Рост народонаселения
Человечество,
являясь
неотъемлемой
частью
природы,
принадлежащей ей и находящейся внутри нее, благодаря развитию
общества биологический вид человека был выведен из под действия
естественного отбора, межвидовой конкуренции, ограничения роста
численности, расширило возможности приспособительного поведения и
расселения людей. Отклонением от закономерностей равновесия в живой
природе стал ускоряющийся рост народонаселения Земли.
Число особей какою-либо вида, по биологическим законам, зависит
от потенциала размножения, продолжительности жизни, широты
приспособительных возможностей и регулируется естественным отбором совокупностью экологических факторов.
Приблизительно до начала XVIII века человечество увеличивалось
медленно, со средней скоростью около одного процента за столетие, что
соответствует удвоению численности за тысячу лет. В дальнейшем
скорость прироста начинает увеличиваться и к середине XX столетия
приобретает гиперэкспотенциальный характер. В 1969 году население мира
увеличивается на 2% в год, прирост составил около 70 млн. человек, или
150 человек в минуту. В 1989 году прирост в 1,8 от численности возросшего
населения дал уже 90 млн. человек (179 человек в минуту. В конце XX века
каждое десятилетие добавляет к общей численности еще 1 млрд. человек. В
конце 1992г. население Земли составляло 5,6 млрд. человек, а к 2000 году
достигает 6,1 млрд. человек. Стремительный рост называют
ДЕМОГРАФИЧЕСКИМ ВЗРЫВОМ.
3. Техносфера
ТЕХНОСФЕРА - это глобальная совокупность орудий, объектов,
материальных процессов и продуктов общественного производства, или
техносфера - это пространство геосфер Земли, находящееся под
воздействием производственной деятельности человека и занятое ее
продуктами.
В техносфере можно выделить несколько материальных категорий:
- ОРУДИЯ ПРОИЗВОДСТВА - инструменты, машины, механизмы,
энергетические агрегаты, производственные комплексы, коммуникации,
транспорт и т.д., а также люди-операторы, т.е. все действующие субъекты
средств производства;
- РЕСУРСЫ ПРОИЗВОДСТВА - совокупность веществ, материалов,
энергии и информации, необходимых для осуществления производства, т.е.
вся ресурсная часть средств производства: к ней относятся и ресурсы
человеческого труда как источника энергии и информации для
производства,
- ПРОДУКТЫ ПРОИЗВОДСТВА - различные вещества, материалы,
изделия и сооружения, созданные и переработанные в процессе
производства. К ним относятся и все отходы производства.
4. Экологические кризисы и экологические катастрофы
ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ КРИЗИС - это обратимое изменение
равновесного состояния природных комплексов. Он характеризуется не
столько усиленным воздействие человека на природу, сколько резким
увеличением влияния измененной людьми природы на общественное
развитие. Человек выступает при экологическом кризисе как активно
действующая сторона. История цивилизации доказывает, что вслед за
экологическим кризисом следует революционное изменение во взаимоотношениях общества и природы.
В предыстории и истории человечества выделяют ряд экологических
кризисов и революций:
1. Изменение среды
обитания живых существ,
вызвавшее
возникновение прямоходящих антропоидов - непосредственных
предков человека.
2. Кризис относительного обеднения доступных примитивному
человеку ресурсов промысла и собирательства, обусловившего
стихийные
биотехнические
мероприятия
типа
выжигания
растительности для лучшего и более раннего роста.
3. Первый антропогенный экологический кризис - массовое
уничтожение крупных животных («кризис консументов»), связанный
с последовавшей за ней экологической революцией.
4. Экологический кризис засоления почв и деградации примитивного
поливного земледелия,
недостаточность
его для
растущего
народонаселения Земли, что привело к преимущественному развитию
неполивного земледелия.
5. Экологический кризис массового уничтожения и нехватки
растительных ресурсов или «кризис продуцентов», связанный с
общим бурным развитием производительных сил общества,
вызвавший широкое применение минеральных
ресурсов,
промышленную, а в дальнейшем и научно-техническую
революцию.
6. Современный кризис
угрозы
недопустимого глобального
загрязнения. Здесь редуценты не успевают очищать биосферу от
антропогенных продуктов - это «кризис редуцентов».
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ КАТАСТРОФА - это природная аномалия
(длительная засуха, массовый мор, например, скота), зачастую
возникающая на основе прямого или косвенного воздействия человеческой
деятельности на природные процессы и ведущая к остро неблагоприятным
экономическим последствиям или массовой гибели населения
определенного региона. Экологическая катастрофы отличается от
экологического кризиса тем, что кризис - это обратимое состояние, где
человек выступает активно действующей стороной, а катастрофа необратимое явление, человек здесь вынужденно пассивная, страдающая
сторона.
5.4. Антропогенные воздействия на растительность
Значение растений:
1. Служат источником ценных продуктов питания.
2. Являются сырьем для промышленности и строительства.
3. Формирование газового состава атмосферного воздуха, как
известно, также находится в прямой зависимости от растений.
4. Участвуют в образовании гумуса.
5. Растительность оказывает большое влияние на климат,
водоемы, животный мир.
6. Растение представляет необходимую среду жизни людей.
7. Дикорастущая флора является неоценимым генетическим
фондом в селекционной работе.
8. Человечество добывает из растений лекарственные вещества.
9. Индикаторная роль растений.
10.Растения разным способом осуществляют детоксикацию
вредных веществ.
11.Для борьбы с вредными микроорганизмами растения
выработали ряд веществ, способных подавлять их деятельность.
Антибиотики и фитонциды.
Воздействие человека на растительность
Как объект охраны растительность можно разделить на водную.
Почвенную, подземную и надземную.
Исчезнувших около 30 тысяч видов растений. В нашей стране
насчитывается около 20 тысяч видов растений. Из них примерно до 60%
произрастает на природных сенокосах и пастбищах. Более 530 видов стали
в настоящее время редкими.
Меры по охране растительности
Главная задача - сохранение видового разнообразия сородичей
культурных растений в качестве генофонда, позволяющего расширить и
улучшить селекционные работы.
Охране подлежит вся флора и ее группировки - фитоценозы.
Основными задачами охраны леса является их рациональное
использование и восстановление.
Охрана хозяйственно-ценных и редких видов растений
Сохранение редких и исчезающих видов может осуществляться
разными путями:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
5.4. Антропогенные воздействия на животных
Значение животных в биосфере и жизни человека:
Играют исключительную роль в миграции химических элементов.
Участвуют в биологическом круговороте веществ, а также в
круговороте веществ планеты.
Как подвижный активный элемент в значительной мере определяют
устойчивость этой системы.
Находясь в зависимости от растений, животные, в свою очередь,
определяют их жизнь, структуру и состав почв, облик ландшафта.
Служат источником
питания и технического сырья, как для
кустарного,
так
и
промышленного
производства.
Это
сельскохозяйственные животные, пушные звери, рыба, разнообразная
дичь и т.д.
Фауна диких животных является неисчерпаемым источником
одомашнивания.
Имеют эстетическое, научное, медицинское значение, а также
рекреационное и этическое.
Воздействие человека на животных, причины их вымирания
1. Прямым - непосредственным преследованием и истреблением или
расселением.
2. Косвенным - изменением условий среды.
С начала XVII по конец XX в.в. с лица Земли исчезло 68 видов
млекопитающих, 130 видов птиц, 28 видов рептилий, 6 видов рыб и 6 видов
амфибий.
По данным Международного союза охраны природы (МСОП) в
среднем на нашей планете ежегодно исчезает по одному виду или подвиду
позвоночных животных.
В международную Красную книгу внесено 687 видов и 207 подвидов
позвоночных животных.
Главной причиной продолжающегося исчезновения видов животных
является усиление антропогенного влияния:
- разрушение или деградация местообитаний;
- переэксплуатация;
- влияние интродуцированных видов;
- потеря, сокращение или ухудшение кормовой базы;
- уничтожение для защиты сельскохозяйственных культур,
домашних животных, объектов промысла;
- случайная добыча.
Меры по охране животных
Выделяются три подхода: первый - экологический (основан на
принципе взаимозависимости с окружающей нас живой природе); второй системно-структурный (исходит из принципа сохранения качественного
многообразия живой природы); третий - популяционно-генетический
(свидетельствует о возможности сохранения любого вида только как
системы взаимосвязанных популяций).
5. Загрязнение окружающей среды.
Под загрязнением окружающей среды понимают любое внесение в ту
или иную экологическую систему не свойственных ей живых или неживых
компонентов, физических или структурных изменений, прерывающих или
нарушающих процессы круговорота и обмена веществ, потоки энергии со
снижением продуктивности или нарушением данной экосистемы.
Классификация загрязнителей окружающей среды:
1) природные загрязнения;
2) антропогенные: материальные - пыль, газ, шлаки; и физические тепловая энергия, шум, вибрация;
3) химические загрязнители;
4) биологические загрязнители
Последствия загрязнения окружающей среды:
1. Ухудшающие качества окружающей среды.
2. Образование нежелательных потерь вещества, энергии, труда и
средств при добыче и заготовке человеком сырья и материалов,
которые превращаются в безвозвратные отходы, рассеиваемые в
биосфере.
3. Необратимое разрушение не только отдельных экологических
систем, но и биосферы в целом, в том числе воздействие на
глобальные физико-химические параметры окружающей среды.
4. Потери плодородных земель, снижение продуктивности
экологических систем и в целом биосферы.
5. Прямое или косвенное ухудшение физического и морального
состояния человека - главной производительной силы общества.
ПРАКТИЧЕСКИЕ РАБОТЫ
Практическая работа 1.
Тема: История экологии.
Задание 1. Решите проблемную задачу.
Каждая мышь рождает в год 50-60 детенышей. Предположим для
удобства расчетов – 25 самок и 25 самцов. Итак, каждая мышь рождает в
год 25 самок. Через 2 года потомство одной мыши должно было бы
состоять из 625 самок (25х25), не считая самцов. На 10-й год потомство
только одной самки должно было бы достигнуть 95.3677.431.640.625 одних
самок, а с самцами в два раза больше.
Почему этого не происходит, и число мышей на Земле заметно не
увеличивается?
Задание 2. Заполните таблицу
Вклад ученых в развитие экологии
№
п/п
1.
2.
3.
Ученые-экологи
Вклад в экологию
Задание 3. Рассмотрите схему. На схеме расставьте объекты изучения
экологии разного уровня в порядке их усложнения: экосистема, популяция,
биосфера, особь, биогеоценоз.
5
4
3
2
1
Задание 4. Ответьте на вопрос. Чем, на ваш взгляд, отличаются
задачи экологии от задач физиологии, которая также изучает связь
организмов со средой?
Практическая работа 2
Тема: Важнейшие абиотические факторы среды
Задание 1. Докажите, что климатические условия являются фактором,
обусловливающим различия между растительным и животным миром на
разных территориях.
Задание 2. В прудах, озерах и реках водоросли обычно зеленые, а в
глубинах морей и океанов – красные. Дайте объяснение этим факторам.
Задание 3. Какие факторы могут влиять на число и разнообразие
видов, появляющихся на определенной территории.
Задание 4. Рассмотрите график. На конкретном примере объясните,
что характеризует график, изображенный на рисунке? Подпишите все точки
и зоны, выделенные на этом графике. Что они обозначают?
Общие закономерности действия факторов на организмы
Задание 5. Сформулируйте три морфолого-географических правила,
используя опорные словосочетания: "размеры тела", "величина отростков и
выростов тела", "яркость окраски".
Практическая работа 3.
Тема: Лимитирующие факторы.
Словарь экологических терминов: амплитуда экологическая, ареал
эндемичный, водный баланс, кислородный баланс, баланс питательных
веществ, радиационный баланс, тепловой баланс, баланс увлажнения,
буферность почвы, валентность экологическая, влагоемкость почвы,
выщелачивание, жесткость воды, закон минимума, засоление, засуха,
ионизация, кислотность почв, организм-индикатор, пластичность
экологическая,
правило
Аллена,
правило
Бергмана,
правило
географического оптимума, правило Глогера, резистентность, соленость
воды, спектр экологический, толерантность, фактор среды, абиотический
фактор, биотический фактор, антропические факторы, экран озоновый,
точка оптимума, закон оптимума, зона пессимума, критические точки,
летальность, адаптация.
Вопросы для беседы:
1. Дайте определение понятию «экологический фактор».
2. Назовите основные классификации экологических факторов.
3. Назовите общие закономерности воздействия факторов на живые
организмы (закон оптимума, закон пессимума, экологическая
валентность вида, экологический спектр вида, взаимодействие
факторов, ограничивающее действие факторов), охарактеризуйте
каждую из закономерностей.
4. Свет как экологический фактор. Его физическая характеристика.
5. Роль света в жизни растений.
6. Экологические группы растений.
7. Роль света в жизни животных и человека.
8. Адаптация к световому режиму у животных и человека.
9. Температура как экологический фактор.
10. Специфика теплообмена у пойкилотермных и гомойотермных
живых организмов.
11. Роль температуры в жизни животных и растений.
12. Температурные адаптации у растений и животных.
13. Влажность как экологический фактор.
14. Роль воды в жизни растений и животных.
15. Адаптация животных и растений к различным режимам
увлажнения.
16. Воздух как экологический фактор. Двойственное действие этого
фактора на организмы.
17. Сущность основных эколого-географических правил (Аллена,
Глогера, Бергмана).
18. Комплексное действие факторов.
19. Сущность закона Либиха.
Задания:
1. Составить и заполнить таблицу «Классификация экологических
факторов».
Классификация экологических факторов
№
п/п
Название групп факторов
I.
1. Абиотические
2. Биотические
3. Антропические
II.
1. Первичные периодические
2. Вторичные периодические
3. Непериодические
III.
1. Зависящие от плотности
популяции
2. Независящие от плотности
популяции
Характеристика групп
факторов
Пример
2. Заполните Таблицу «Экологическая валентность».
Экологическая валентность
№
п/п
1.
2.
3.
4.
Экологический
фактор
Примеры видов растений и животных
стенобионтные
эврибионтные
Свет
Температура
Влажность
Соленость
Сделайте выводы.
Практическая работа 4.
Тема: Основные среды жизни
Словарь экологических терминов: абиссаль, активность почвы
биологическая, аэрация, батиаль, бенталь, бентос, галофия, емкость среды,
жароустойчивость, засухоустойчивость, зона береговая, зона буферная,
литораль, монобионт, морозостойкость, мутность воды, нейстон,
пойкилотермия, гомойотермия, склерофит, склон материковый, среды
обитания,
сублитораль,
суккулент,
супралитораль,
убиквист,
холодостойкость, эврибионт, стенобионт.
Вопросы для беседы:
1. Назовите основные среды обитания живых организмов.
2. Охарактеризуйте водную среду обитания.
3. Каковы основные адаптации организмов к плотности и давлению
воды?
4. Как влияет кислородный режим на распространение живых
организмов?
5. Каковы температурные условия в океане?
6. Экологическая роль биофильтров.
7. Особенности наземно-воздушной среды жизни.
8. Какие адаптации к жизни на суше существуют у наземных
животных?
9. В чем заключается специфика почвы как среды обитания?
10.Живые организмы как среда обитания.
Задания:
1. Заполнить Таблицу «Основные среды жизни».
Основные среды жизни
№
п/п
1.
2.
3.
4.
Название среды
Наземно-воздушная
Водная
Почва
Живые организмы
Основные свойства среды
Особенности
приспособления
Растения
Животные
2. Зарисуйте схему «Вертикальная экологическая зональность
океана».
Практическая работа 5.
Тема: Изучение форм взаимоотношений живых организмов
Словарь экологических терминов: аллелопатия, аменсализм,
внутривидовые
взаимоотношения,
межвидовые
взаимоотношения,
взаимоотношение типа «паразит – хозяин», «хищник – жертва», «фитофаг –
кормовое растение», возбудитель болезни, зоофаг, зоофилия, зоохория,
иерархия
этологическая,
каннибализм,
конкуренция,
микориза,
комменсализм, мутуализм, надпаразит, нейтрализм, нахлебник, паразит,
полупаразит, экзопаразит, эндопаразит, эффект группы, массовый эффект.
Вопросы для беседы:
1. Сформулируйте определение понятия «биотические
взаимоотношения».
1. Что составляет биотическую среду организмов?
2. Перечислите четыре основные типа биотических связей и
охарактеризуйте их.
3. Акцентируйте внимание на особенностях внутривидовой
конкуренции.
4. Значение территориальности.
5. Классификация межвидовых взаимоотношений.
6. Охарактеризуйте отношения типа «хищник – жертва», «паразит –
хозяин». Обоснуйте их сходство и различие.
7. Опыты Г.Ф. Гаузе.
8. Эффект группы и массовый эффект.
9. Значение
биотических
взаимоотношений
в
регуляции
численности видов.
10. Значение изучения отношений «паразит – хозяин» для
ветеринарного врача.
Задания:
1. Заполните Таблицу «Типы межвидовых взаимоотношений».
Типы межвидовых взаимоотношений
Типы межвидовых
отношений
Трофические
Топические
Форические
Фабрические
Чем они обусловлены?
Примеры
Заполните Таблицу «Сравнительная характеристика
отношений типа «хищник – жертва», «паразит – хозяин».
Сравнительная характеристика отношений типа
«хищник – жертва», «паразит – хозяин»
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Основные
характеристики
Размеры тела
Активность
Среда обитания
Плодовитость
Приспособления
к
образу жизни
Цикл
развития
(жизненный цикл)
Сходство
Отличие
хищник - жертва
паразит - хозяин
3. Назовите все возможные типы биотических связей, возникающих
между следующими живыми организмами:
одноклеточные зеленые водоросли – грибы (в лишайниках)
жук – клещи (гипопусы)
белка – дерево
корова – трава
птица – дерево
омела белая – дерево
рак отшельник – актиния
Практическая работа 6 - 7.
Тема: Структура популяций.
Словарь экологических терминов: ареал, взрыв популяционный, вид,
волны популяционные, восполняемость популяции, вспышка
численности, выживаемость, депрессия численности, динамика
популяции, изоляция, кривая выживания, микропопуляция,
омоложение популяции, популяция элементарная, потенциал
биотический, преграда биологическая, продолжительность жизни
экологическая, рождаемость, смертность, семья, скученность, стадо,
стая, стация, структура вида, структура популяции, генетическая
структура, половая структура, возрастная структура, структура
экологическая, численность популяции.
Вопросы для беседы:
1. Дайте определение понятию «популяция».
2. Перечислите основные популяционные характеристики.
3. Охарактеризуйте структуру популяции.
4. Какое значение в характеристике популяции имеет соотношение
полов?
5. В чем заключается экологическая выгода разновозрастности в
популяции животных?
В чем сущность пространственной структуры популяции?
Какова адаптивная роль территориальных отношений?
Что понимается под экологической структурой популяции?
Назовите
формы
групповых
объединений
животных.
Охарактеризуйте каждую из них.
10. Объясните понятие «биологический потенциал популяций»
(жизненная сила популяции).
11. Какая
зависимость
существует
в
популяциях
между
рождаемостью и смертностью?
12. Объясните понятие «гомеостаз популяции». Каковы механизмы
гомеостаза?
13. Что такое популяционный стресс? Каковы его механизмы?
14. Каким образом происходит регуляция численности популяции?
15. Объясните выражение «Вид – экологическая система».
16. Какое значение имеет изучение динамики популяции для ведения
народного хозяйства?
17. Как используются математические модели динамики популяций в
лечении и предупреждении болезней с/х животных?
6.
7.
8.
9.
Задания:
1. Используя данные Таблиц, рассчитать общий рост и темп роста
популяции человека в разных регионах Земного шара. Полученные данные
сравнить.
Статистика РОЖДАЕМОСТИ в различных странах и регионах
(цифры указывают число живых детей, рождающихся за год на 1000
человек)
Страны
Кения
Конго
Иран
Египет
Индия
Южная Африка
Мексика
Италия
Швеция
ФРГ
Число
53
45
44
41
36
36
33
12
12
10
Регионы
Африка
Латинская Америка
Азия
Северная Америка
Австралия
Европа
Число
46
32
29
16
16
14
приведенные данные за 1981 год
Статистика СМЕРТНОСТИ в различных странах и регионах
(цифры указывают на число смертей за год, приходящихся на 1000 человек)
Страны
Кения
Конго
Иран
Египет
Индия
Число
14
19
14
11
15
Регионы
Африка
Латинская Америка
Азия
Северная Америка
Австралия
Число
17
9
11
9
7
Южная Африка
Мексика
Италия
Швеция
ФРГ
Европа
12
8
9
11
11
9
приведенные данные за 1981 год
Сделайте вывод:
2. Используя Таблицу, постройте график «Средние годовые темпы
прироста населения России».
Годы
Темп роста (промилле)
1956 – 1960
1966 – 1970
1976 – 1980
1986 – 1990
1991
1992
1993
1994
14,7
5,5
6,4
6,5
1,1
0,2
0,3
-1,0
Сделайте вывод:
2. Используя Таблицу, рассчитайте жизненную силу населения
различных регионов. Данные сравните. (Данные на 1994 год).
F = СЖП * (R – S)
N
СЖП – средний жизненный потенциал (средняя продолжительность
жизни).
R – число рождений;
S – число смертей;
N – численность населения;
F – жизненная сила.
Регион
Ростовская область
Ставропольский край
Краснодарский край
СЖП России
R
14
S
15
N
4383000
65
12
11
2580000
17
16
4879000
Сделайте вывод:
Практическая работа 9 - 10.
Тема: Структура биоценоза
Словарь экологических терминов: биоценоз, биогеоценоз, биотоп,
вид-индикатор, детерминант, доминантный вид, зональность, зооценоз,
инвазия, консорция, парцелла, полнота фитоценоза, правило викариата, сеть
пищевая, синузия, сообщество, трофический уровень, фитоценоз, хемотроф,
автотроф, гетеротроф, консументы, редуценты, продуценты, сапрофит, цепь
пищевая, трофический уровень, эдификатор, экотон, экотоп, ярусность,
экологическая система, динамика экосистем, живучесть экосистем,
закрытость системы, замкнутость системы, климакс, организм-пионер,
открытость системы, параклимакс, пирамида биомасс, пирамида
экологическая, пирамида энергии, поток вещества, поток энергии, правило
10%, правило 1%, принцип сукцессионного замещения, продуктивность
биологическая, равновесие экологическое, саморегуляция, сукцессия,
устойчивость экосистемы, целостность экосистемы.
Вопросы для беседы:
1. Понятие «сообщества».
2. Дайте определение понятиям «биоценоз», «биогеоценоз»,
«экологическая система». В чем разница этих понятий?
3. Определите место фитоценоза в биогеоценозе.
4. Структура биогеоценоза.
5. Что такое пограничный эффект?
6. В чем заключается правило Тинемана?
7. Какие виды называются доминантными, эдификаторами,
индикаторами, викариатами?
8. Бедные и богатые видами биогеоценозы. Приведите примеры.
9. Дайте определение понятию «консорция».
10. Пространственная структура биогеоценоза.
11. Чем обусловлена вертикальная ярусность фитоценозов?
12. Что такое синузиальность и парцеллярность?
13. Какова экологическая структура биогеоценоза?
14. Понятие «экологической ниши».
15. Фундаментальная и реализованная экологическая ниша.
16. Назовите основные компоненты экосистемы.
17. Охарактеризуйте энергетические взаимоотношения в экосистемах.
18. Свойства экосистем.
Задания:
1. Заполните Таблицу «Сравнительная характеристика биогеоценоза
и экологической системы»
Сравнительная характеристика
биогеоценоза и экологической системы
Сходство
Отличие
Биогеоценоз
Сделайте вывод.
Экосистема
Практическая работа 11.
Тема: Динамика экосистем
Структура экологической системы
Задание 1. Заполните таблицу.
«Законы» Барри Коммонера и использование человеком различных экосистем
№
п/п
1.
2.
3.
4.
«Закон»
Биосфера
Естественные
экосистемы
Агроэкосистемы
Городские
экосистемы
Все связано со
всем
За все надо
платить
Все надо кудато девать
Природа знает
лучше
Сделайте вывод.
Задание 2. Назовите три основных категории организмов,
образующих экосистемы:
- что такое продуценты?
- какова их роль?
- назовите и охарактеризуйте процесс, требующий их участия;
- назовите основные типы консументов, проиллюстрируйте их
многообразие на конкретных примерах;
- приведите примеры организмов-редуцентов.
Задание 3. Закончите таблицу.
Представители разных трофических групп некоторых экосистем
№
п/п
1.
Трофическая группа
Продуценты
2.
3.
Консументы-фитофаги
Консументы-зоофаги
4.
Консументыдетритофаги
Лес
Водоем
Сельскохозяйственные
угодья
Ель, береза,
сосна
Человек,
скворец,
божья коровка
Задание 4. Наблюдая за аквариумом, ответьте:
- можно ли и почему считать его экологической системой?
- какие организмы в нем составляют группу продуцентов?
- какой фактор обусловливает длительное существование этого
искусственного фрагмента природы?
Задание 5. Распределите перечисленные живые организмы (муравьи,
дождевые черви, гнилостные бактерии, росянка, сфагнум, амеба,
хламидомонада) в предложенную таблицу.
Трофическая структура экосистемы
Продуценты
Консументы
Редуценты
Типы экологических систем и их энергетика
Задание 1. Заполните таблицу.
Типы экологических систем и источник их энергии
№
п/п
Тип экосистемы
1.
По
источнику
энергиии
Автотрофные
Гетеротрофные
По происхождению
Естественные
Антропогенные
1.1
1.2
2.
2.1
2.2
Источник энергии,
поддерживающий
экосистему
Практическое
использование
экологических знаний
Задание 2. Рассмотрите схему наземной пищевой цепи. Какой
компонент пищевой цепи отсутствует?
Зеленые растения
Продуценты
Растительноядные
животные
Консументы I
порядка
Плотоядные
животные
Консументы II
порядка
Хищники
Консументы III
порядка
Упрощенная наземная пищевая цепь
Практическая работа 12.
ТЕМА: Типы веществ биосферы
Определение биосферы, ее границы, разнообразие
Задание 1. Сформируйте на основе данных общую экологическую
закономерность. На контурной карте мира укажите регионы, наиболее
богатые и бедные биологическими видами.
Видовое разнообразие растительности разных зон
№
п/п
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Зона
Количество видов
Влажные экваториальные леса
Субтропическая зона
Арктические пустыни
Тундра
Сахара
Бетпак-Дала
Южный Устюрт
Пустыни Турана
Руб-Эль-Хали
50 000
10 000
До 350
До 500
1200
931
259
536
37
Задание 2. Используя ниже приведенную таблицу, составьте
диаграмму распределения живого вещества биосферы.
Распределение живого вещества биосферы
№
п/п
1.
Название биома
Суша
2.
Океан
Преобладание организмов
Преобладание
растений,
высокая
дифференциация.
Высокий процент суммарной
биомассы.
Преобладание
животных,
низкий процент суммарной
биомассы
Суммарная биомасса
99,2%
0,13%
Задание 3. Установлено, что подавляющее число видов организмов,
включая
и
почвенных
беспозвоночных
животных,
способно
концентрировать в живой материи один или несколько химических
элементов. Тем самым идеи, высказанные В.И. Вернадским, сегодня
подтверждаются экспериментально.
Приведенные в таблице данные преобразуйте в новую таблицу.
Распределение химических элементов в живом веществе
№
п/п
Объект
Зольность,
%
Ca
Содержание, мг/кг
Mg
K
Ba
Sr
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10
Дерновоподзолистая
почва
под
ельником
Луговая
почва
Древесина
ели
Древесина
березы
Крот
европейский
Травяные
лягушки
Серые жабы
Моллюски
Сетчатые
слизни
Дождевые
черви
-
17
2,3
16,72
0,62
0,053
-
16,3
2,3
15,75
0,50
0,050
-
91,7
10,4
39,0
0,94
0,85
-
155,6
13,6
43,5
0,94
0,38
19,2
55,6
1,1
7,13
0,063
0,037
20
71
1,4
6,60
0,058
0,048
18,3
50
13,3
56,2
169,2
7,6
1,4
1,8
2,3
8,53
4,80
10,92
0,080
0,26
0,08
0,063
0,22
0,14
10
4,6
1,6
3,33
0,2
0,03
Живое вещество, в наибольшей степени концентрирующее элемент
№
п/п
Химический элемент
Живое вещество, в наибольшей
степени концентрирующее элемент
Практическая работа 12.
ТЕМА: ЕСТЕСТВЕННЫЕ ЭКОСИСТЕМЫ И ИХ
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ
Разнообразие и значение лесных экосистем
Задание 1. Заполните таблицу.
Значение лесных экосистем
№
п/п
1.
2.
3.
4.
Типы лесов
Древесные породы
Задание 2. Проверьте, какие формы лесопользования вы знаете,
внеся номера продуктов леса в соответствующий прямоугольник схемы
Лесопользование
Главное
Побочное
Лесопользование.
1. Грибы. 2. Сосны. 3. Можжевельник. 4. Рябчики. 5. Лекарственные
растения. 6. Ели. 7. Зайцы. 8. Кустарники. 9. Лоси. 10. Ягоды. 11.
Березы. 12. Кабаны. 13. Дубы. 14. Орешник.
Задание 3. Ответьте на вопросы:
1. Могут ли лесные пожары приносить пользу лесной экосистеме?
2. Какие вещества выделяемые растениями леса убивают
болезнетворных микроорганизмов?
3. Какие лекарственные растения леса вы знаете?
Задание 4. Закончите таблицу.
Практическая работа 13 -14 .
ТЕМА: СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ ЭКОСИСТЕМЫ
(АГРОЭКОСИСТЕМЫ)
Общее представление об агроэкосистеме
Задание 1. Заполните таблицу
Роль естественных экосистем как ресурса агроэкосистемы
№
п/п
Экосистема
1.
2.
3.
4.
Лес
Луг
Степь
Болото
Роль естественных
экосистем как ресурса
агроэкосистемы
Деятельность человека
Нарушающая
Поддерживающая
равновесие
равновесие
Задание 3. Приведите примеры экологически правильно
организованной агроэкосистемы. При аргументации используйте понятия:
«биологическое разнообразие», «плотность популяции», «отношение
хищник-жертва».
Задание 4. Ответьте на вопросы в письменном виде.
1. Могут ли сорные растения приносить пользу своим «культурным
соседям»? Если да, то какую? Приведите примеры.
2. Почему в естественных экосистемах нет проблемы вредителей,
сорняков и болезней?
3.
Какие
подходы
агроэкологов
позволяют
приблизить
агроэкосистему к естественным экосистемам? Что это дает?
Задание 5. Заполните таблицу
Методы контроля сорных растений
№
п/п
1.
2.
3.
Метод
Характеристика метода
Положительные стороны
Отрицательные стороны
Задание 6. Заполните таблицу.
Влияние животноводства на естественные экосистемы
№
п/п
Виды
сельскохозяйственных
животных
Используемые корма
Влияние животных на
естественные экосистемы
1.
2.
3.
Сельскохозяйственное загрязнение
Задание 1. Заполните таблицу.
Типы сельскохозяйственных загрязнений
№
п/п
1.
2.
3.
Тип сельскохозяйственных
загрязнений
Чем опасно загрязнение
Выход
Задание 2. Ответьте на вопросы в письменном виде.
1. От отравления пестицидами пострадали птицы: произошли
гормональные изменения, влияющие на обмен кальция. Скорлупа стала
тонкой, яйца стали чаще разбиваться. Какое влияние это могло оказать на
агроэкосистему, где применяли пестициды?
2. Было замечено, что ДДТ накапливается в жировых тканях. Как
объяснить, что многие животные погибают от отравления ДДТ тогда, когда
им не хватает пищи?
Задание 3. Заполните таблицу.
Энергосбережение в сельском хозяйстве
№
п/п
Прием энергосбережения
в сельском хозяйстве
1.
Правильность
размещения
сельскохозяйственных
культур
Селекция
сортов
с
повышенной
конкурентной мощностью
Смешанные посевы
2.
3.
4.
5.
Какие биологические или
экологические
закономерности
учитываются
Повышение
энергетической
эффективности
животноводства
Адаптивный подход
Предполагаемый ответ
Приспособленность
организма к условиям
среды
Использование
конкурентных
отношений
Размещение в разных
экологических нишах
Повышение
эффективности
биоконверсии
Повышение
КПД
агроэкосистемы за счет
учета взаимосвязанного
действия экологических
факторов в экосистеме
Практическая работа 15-16.
ТЕМА: Антропогенное воздействие на атмосферу
Общая характеристика городских экосистем
Задание 1. Заполните таблицу.
Жизненные ресурсы экосистемы
Состав
городской
экосистемы
Гетеротрофы:
Человек
Животные
Автотрофы
Необходимые ресурсы и экологические проблемы, связанные с ними
Вода
Воздух
Питание
Энергия
Задание 2. Заполните таблицу.
Экологические проблемы городов
№
Экологические проблемы города
п/п
1. Смоговые явления в атмосфере городов
1.1. Лондонский, или влажный смог
В чем заключаются
Возможные пути
решения
1.2. Ледяной, или аляскинский смог
1.3. Лос-анджелесский,
или
фотохимический смог
2. Пылевые загрязнения
3. Шум
4. Тепловые загрязнения
5. Электромагнитное загрязнение
6. Радиоактивное загрязнение
7. Заболеваемость населения в городах
8. Проблема бытовых отходов
9. Города и проблемы катастроф
Способы уменьшения вреда от химических загрязнений
Задание 1. Заполните таблицу.
Влияние на здоровье человека основных загрязнителей
№
п/п
Среда
Основные загрязнители
I.
Воздух
II.
Вода водоемов и
грунтовых вод
Влияние на здоровье
человека
1. Взвеси
2. Угарный газ (СО)
3. Сернистый газ (SO2),
оксиды азота (NOx)
4. Свинец и др. тяжелые
металлы
5.
Озон
и
др.
Фотохимические окислители
6. Кислоты, в основном,
серная и азотная
1. Тяжелые металлы (свинец,
ртуть, олово, мышьяк, медь,
цинк)
2. Ядовитые синтетические
органические
соединения
(ДДТ,
бензол,
ПХБполихлорирован
ные бифенилы и др.)
3. Болезнетворные бактерии
Практическая работа 17.
ТЕМА: Редкие и исчезающие растения
Редкие и исчезающие животные.
Задание1. Изучите Красные книги растений
и животных
Ставропольского края. Сделайте список редких растение и животных
Ставропольского края. Опишите по 10 видов растений и животных.
Заполните и объясните схему
Особо охраняемые территории
Заповедники
Национальные парки
Задачи ________ Задачи ____________
______________ __________________
_______________
______________ __________________
_______________
______________ __________________
_______________
Примеры ______
______
______________
______________
______________
______________
______________
______________
Памятники природы
Задачи ____________ Задачи _________
__________________
__________________
__________________
Примеры _______ Примеры _______Примеры
________________
______________
________________
______________
________________
______________
Популяционно-видовой уровень охраны
Задание 1. Заполните таблицу
Факторы, влияющие на ослабление или уничтожение популяций
№
п/п
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Заказники
Факторы, влияющие на
ослабление или уничтожение
популяций
Сбор некоторых красиво цветущих
растений.
Заготовка лекарственных растений,
популяции которых ослаблены.
Охота на редкие виды животных.
Отлов редких видов рыб и насекомых.
Чрезмерная добыча.
Разрушение местообитаний.
Вселение новых видов конкурентов.
Загрязнение окружающей среды.
Примеры
Вопросы к экзамену
1. Предмет и задачи экологии.
2. История экологии как науки.
3. Структура экологии.
4. Понятие экологического фактора, классификация факторов среды.
5. Общие закономерности действия факторов на организмы.
6. Характеристика основных абиотических факторов (свет,
температура, влажность, давление, соленость и т.д.)
7. Основные среды жизни и их краткая сравнительная
характеристика.
8. Биотические факторы, их классификация.
9. Адаптивные биологические ритмы, их классификация.
10. Жизненные формы организмов: растения.
11. Жизненные формы организмов: животные.
12. Популяция и ее структура.
13. Пространственная структура популяций.
14. Половая, возрастная и генетическая структура популяций.
15. Этологическая структура популяций.
16. Основные популяционные характеристики: численность и
плотность, рождаемость и смертность.
17. Динамика популяций.
18. Гомеостаз и экологические стратегии популяций.
19. Понятие о биоценозе и биогеоценозе.
20. Видовая структура биогеоценоза.
21. Пространственная структура биогеоценоза.
22. Отношения организмов в биогеоценозах.
23. Понятие экологической ниши.
24. Учение об экосистемах, их классификация.
25. Круговороты веществ.
26. Продуктивность экосистем.
27. Динамика экосистем.
28. Биосфера как глобальная экосистема.
29. Развитие биосферы в ноосферу – сферу разума.
30. Классификация антропогенных воздействий на природу.
31. Экологические кризисы и экологические катастрофы.
32. Антропогенное воздействие на атмосферный воздух.
33. Антропогенное воздействие на гидросферу.
34. Антропогенное воздействие на растительность.
35. Антропогенное воздействие на животных.
36. Воздействие сельскохозяйственной деятельности на природу.
37. Энергопотребление, функционирование и биопродуктивность
агроэкосистем.
38. Ландшафтная организация агроэкосистем.
39. Экологические аспекты интенсификации земледелия.
40. Среда жизни человека.
41. Влияние состояния окружающей среды на здоровье человека.
42. Техногенные аварии и природные катастрофы.
43. Пути решения экологических проблем.
44.Методы экологических исследований.
45. Международное сотрудничество в области экологии.
46. Экологическое моделирование и прогнозирование.
47. Экологический мониторинг.
48. Экологическая экспертиза.
49. Экологическое воспитание и просвещение.
50. Экономика и экология.
Темы рефератов, рекомендуемые для самостоятельного выполнения
1. Международная экологическая политика РФ.
2. Международные экологические организации.
3. Международная экологическая конференция в Рио-де-Жанейро, 1992 г.
4. Международная экологическая организация.
5. Международные неправительственные (общественные) экологические
организации.
6. Неправительственные (общественные) экологические организации РФ.
7. Основы экологического права.
8. Основы природноресурсного законодательства.
9. Основы природоохранительного законодательства РФ.
10.Государственная концепция РФ в сфере экологии.
11.Государственная стратегия РФ в сфере экологии.
12.Основ современной экологической политики.
13.Социально-экономические
приоритеты
охраны
природы
и
рационального использования природных ресурсов.
14.Экологические проблемы растениеводства.
15.Экологически проблемы механизации.
16.Экологические проблемы электрификации.
17.Коэволюция биосферы и ноосферы.
18.Эволюция биосферы.
19.Экологические проблемы техносферы.
20.Современные стратегии выживания человечества.
21.Значение температуры и освещенности, как основных экологических
факторов в сельскохозяйственном производстве.
22.Основные демографические проблемы современности.
23.Популяция – основная эволюционная единица.
24.Сравнительная характеристика экосистемы и биогеоценоза.
25.Основные принципы формирования искусственных экосистем.
26.Экологически чистые источники энергии человечества.
27.Безотходные технологии, как мера охраны атмосферного воздуха.
28.Нормирование атмосферных загрязнений.
29.Классификация
ксенобионтов
по
классам
токсичности
для
теплокровных.
30.Особенности водных ресурсов Ставропольского края (района вашего
местожительства).
31.Автрофикация пресноводных водоемов.
32.Экологически проблемы морских экосистем.
33.Международные правовые документы по охране водных ресурсов.
34.Земледельческие поля орошения и фильтрации, как мера охраны
водных ресурсов от загрязнения.
35.Экологические проблемы орошения и пути их решения.
36.Эрозия почв Ставропольского края (вашего района).
37.Экологические проблемы почв Ставропольского края.
38.Экологические проблемы мелиорации.
39.Почва как экологическая экосистема.
40.Редкие и исчезающие млекопитающие Ставропольского края.
41.Редкие и исчезающие насекомые Ставропольского края.
42.Редкие и исчезающие растения Ставропольского края.
43.Зоологические и ботанические заказники Ставропольского края.
44.Памятники природы Ставропольского края.
45.Биосферные заповедники России.
46.Национальные парки РФ.
47.Рекреационное воздействие на природные экосистемы.
48.Экологические проблемы биотехнологии.
Итоговый контроль знаний
1. Наука, изучающая закономерности взаимоотношений живых организмов
и среды обитания, называется:
 палеонтологией;
 селекцией;
 экологией.
2. Отдельные свойства или элементы среды, воздействующие на организмы,
называются:
 экологическими факторами;
 антропогенными факторами;
 абиотическими факторами.
3. Впишите правильный ответ.
Видимый свет оказывает смешанное действие на организмы: красные лучи
оказывают……действие.
4. Впишите правильный ответ.
Количество света определяется суммарной радиацией, от полюсов к
экватору……….
5. Равномерное чередование во времени каких-либо состояний организма
называется:
 фотопереодизмом;
 биологическим ритмом;
 циркадными ритмами.
6. Наука, изучающая реакции групп организмов или популяций на
изменение условий среды и как следствие обратного действия популяции на
среду своего обитания получила название:
 экология;
 биология;
 демэкология.
7. Термин «экосистема» предложил ученый:
 Э. Геккель;
 Ч. Дарвин;
 А. Тенсли.
8. Впишите правильный ответ.
Количество вещества, создаваемого растениями за единицу времени при
данной скорости фотосинтеза называется валовая …. продукция.
9. Установите соответствие.
Экологические группы растений по отношению к свету:
1. Светолюбивые
2. Тенелюбивые
3. Теневыносливые
10.Установите соответствие.
1. Пшеница
2.Ежевика
3.Папоротник
Типы веществ биосферы:
1.Живое вещество
1. Растения
2.Косное вещество
2. Почва
3.Биокосное вещество
3. Лава
11. Впишите правильный ответ.
Внесение (введение) в среду не характерных для нее элементов или
превышение среднемноголетних уровней присущих ей элементов называют
…….среды.
12. К механическому загрязнению относится:
 пыль;
 свет;
 звук.
13. К агроэкосистеме относится:
 Городской парк;
 Клеверное поле;
 Лиственный лес.
14. К факторам риска, которые могут вызвать врожденные аномалии
относят:
 Загрязнение окружающей среды;
 Жилищные условия;
 Жёсткость воды.
15. Предсказание изменений природных систем в локальном, региональном
и глобальных масштабах называется:
 Мониторинг;
 Предсказанием погоды;
 Экологическим прогнозом.
16. Термин «экология» ввел в научную литературу в 1866 г.:
 Э.Геккель;
 Ч.Дарвин;
 Ю.Либих.
17. Впишите правильный ответ.
Гиппократ выдвинул идеи о влиянии факторов среды на…..человека.
18.Часть природы, которая окружает живой, прямо или косвенно влияет на
его состояние называется:
 Условиями жизни;
 Окружающей средой;
 Антропогенными факторами.
19. Установите соответствие.
Классификация экологических факторов:
1.Абиотические
1. Климатические
2. Биотические
2.Симбиоз
3. Антропогенные
3. Вырубка лесов
20.Показатели светового режима очень изменчивы и зависят от:
 Температурного режима;
 Эдафогенного фактора;
 Географического положения.
21. Ритмичность в процессах ДНК и РНК в клетках называют:
 Эндогенной ритмикой;
 Экзогенной ритмикой;
 Сезонной периодичностью.
22. Впишите правильный ответ.
На современной Земле четко выделяют 4 среды жизни: водную, наземновоздушную, почвенную и……..
23. По объему запасы воды на Земле исчисляются в пределах:
 1370 млн. км3;
 1800 млн. км3;
 2500 млн. км3.
24. Впишите правильный ответ.
В зависимости от занимаемой территории Н.П. Наумов (1936г.) выделил 3
типа популяций: элементарную, экологическую и ………
25. Участок абиотической среды, которую занимает биоценоз, называют:
 Биотопом;
 Почвой;
 Экотопом.
26. Установите соответствие.
1. Продуценты
1.Микроорганизмы
2. Консументы
2. Насекомые
3. Редуценты.
3. Растения
27. Термин «биосфера» в научную литературу ввел в 1875 г.:
 В.И.Вернадский;
 Э.Геккель;
 Ч.Дарвин.
28. Впишите правильный ответ.
Вещество неживой природы называется ……веществом.
29. Глобальные загрязнения обнаруживаются:
 В пределах одного региона;
 В любой точке планеты;
 В пределах города.
30. Среднесрочные прогнозы рассчитаны на:
 3-5 лет;
 10-15 лет;
 20-30 лет.
31. Впишите правильный ответ.
В 1910 г. на III Ботаническом конгрессе экология растений разделилась на
…………….. и синэкологию.
32.Свет, температура, влажность, химический состав, рельеф местности –
это:
 Абиотические факторы;
 Биотические факторы;
 Антропогенные факторы.
33. Впишите правильный ответ.
Интенсивность или сила света измеряется количеством
приходящихся на 1 см2 горизонтальной поверхности в…….
джоулей,
34. Сильнее всего ритмика приливов и отливов сказывается на организмах,
обитающих:
 В толще воды;
 В прибрежных водах;
 На глубине.
35. С понижением температуры воды растворимость О2 и других газов:
 Выравнивается;
 Не изменяется;
 Увеличивается.
36. Впишите правильный ответ.
Общее количество особей на данной территории или в данном объеме
называется …..популяции.
37. Классификация экосистем по собственным законам сложения и
функционирования систем была предложена:
 В. Тишлером;
 В.И. Вернадским;
 Ю. Либихом.
38.Органическую массу, создаваемую растениями за единицу времени,
называют:
 Вторичной продукцией;
 Первичной продукцией;
 Биомассой.
39. Впишите правильный ответ.
Оболочка Земли, где существует или когда-либо существовала жизнь,
называется ………………………
40. Установите соответствие.
1. Продуценты
1. Грибы
2. Консументы
2. Птицы
3. Редуценты.
3. Деревья
41. Установите соответствие.
Типы веществ биосферы:
1. Космическое
1. Атомы малых концентраций
2. Биогенное
2. Нефть
3. Рассеянные атомы
3. Метеорит
42. К химическому загрязнению относится:
 Тяжёлые металлы;
 Пыль;
 Микроорганизмы.
43. К возобновимым природным ресурсам относят:
 Нефть;
 Минеральное сырьё;
 Животный мир.
44. Самый важный компонент определяющий плодородие почвы:
 Гумус;
 Фосфор;
 Азот.
45. Мероприятия не способствующие борьбе с эрозией почвы:
 Отвальная вспашка;
 Посев многолетних трав;
 Использование кулис.
46. Понятие о лимитирующих факторах ввел в научную литературу:
 Ю.Либих;
 В.И.Вернадский;
 Э.Геккель.
47. Степень насыщения воздуха водяными парами достигается при:
 Определенной температуре;
 Определенной интенсивности света;
 Определённой инсоляции.
48. Установите соответствие.
Экологические группы растений по отношению к водному режиму:
1.Гигрофиты
1. Подсолнечник
2. Мезофиты
2. Кувшинка
3.Склерофиты
3. Полынь
49. Впишите правильный ответ.
Использование
называется…..
в
качестве
субстрата
одним
растением
другого
50.Лунные, солнечные и звездные часы, накладываясь друг на друга,
воспринимаются живыми организмами как ритмика, близкая к 24-периоду,
называется:
 Биологическими ритмами;
 Циркадными ритмами;
 Экзогенной ритмикой.
51. Понятие о топических связях ввел:
 В.И. Вернадский;
 В.К. Беклемешев;
 Ю.Одум.
52. Одна популяция подавляет другую, но сама при этом не испытывает
отрицательного влияния:
 Симбиоз;
 Комменсализм;
 Аменсализм.
53. Расчлененность биоценоза в горизонтальном направлении называют:
 Яростностью;
 Мозаичностью;
 Парцеллой.
54. Установите соответствие.
Какая группа организмов относится к следующим группам:
1. Афтотрофы
1. Лисица, скворец, заяц;
2. Гетеротрофы
2. Ель, пырей, амброзия;
3. Сапрофиты
3. Грибы
55. Биологическую продукцию, которую создают консументы и редуценты
в процессе переработки растительной и животной биомассы, называют:
 Вторичной;
 Первичной;
 Валовой.
56. Какая из приведенных цепей питания правильная:
 кузнечик – ящерица – пырей – ястреб – заяц;
 водоросли – дафнии – мальки рыб – окунь – чайки;
 кузнечик – ящерица– мальки рыб – окунь – чайки.
57. Автотрофные сукцессии протекают в экосистемах, где центральным
звеном является:
 Растения;
 Животные;
 Микроорганизмы.
58. Процессы в ноосфере приводят:
 К концентрированию энергии;
 К рассеиванию энергии Земли ;
 К накоплению полезных ископаемых.
59. Впишите правильный ответ.
Обратимое изменение равновесного состояния природных комплексов
называется экологическим……..
60. Постоянные наблюдения за экосистемами называются:
 Экологической экспертизой;
 Экологическим мониторингом;
 Экологическим контролем.
61.Представление о лимитирующем влиянии максимума наравне с
минимумом ввел в научную литературу в 1913 г. учёный:
 Шелфорд;
 Ю.Либих;
 Ю.Одум.
62. Фотопериодизм был открыт В. Гарнером и Н. Аллардом в:
 1910 г.;
 1930 г.;
 1920 г..
63. Установите соответствие.
Типы взаимоотношений между организмами:
1.Симбиоз
1. Не зависят друг от друга
2. Нейтрализм
2. Не могут существовать друг без друга
3. Конкуренция
3. Угнетают развитие друг друга
64. Впишите правильный ответ.
Число особей данного вида на единицу площади или объема занимаемого
пространства называют…….вида
65. Впишите правильный ответ.
Вертикальное расслоение биоценоза называется………
66. Пищевая цепь обычно включает:
 10-12 звеньев;
 6-7 звеньев;
 4-5 звеньев.
67. Фосфор, в конечном счете выводится:
 В атмосферу;
 В гидросферу;
 В донные осадки.
68. Широкая экологическая валентность человека называется:
 Стенобионтностью;
 Эврибионтностью;
 Гиперэврибионтностью.
69. Методы борьбы с насекомыми-вредителями основаны на естественных
взаимоотношениях организмов:
 Агротехнические;
 Химические;
 Биологические.
70. Установите соответствие.
1. Афтотрофы
1. Волк, скворец, заяц;
2. Гетеротрофы
2. Дуб, пырей, амброзия;
3. Сапрофиты
3. Грибы
71. Впишите правильный ответ.
В.И.Вернадский сказал: «Человек является частью…..»
72. Человек существенно изменил границы экологических ниш, это, в
конечном счете, приводит к:
 Обеднению видового состава сообществ;
 Увеличению видового разнообразия в биоценозах;
 Увеличен6ию температуры.
73. Стремительный рост народонаселения называют:
 Демографическим взрывом ;
 Регрессом популяции ;
 Эмиграцией.
74. В настоящее время считается самым экологичным видам топлива:
 Каменный уголь;
 Природный газ;
 Нефтепродукты.
75. Необходимым условием для образования любого типа смога является:
 Ветер;
 Температурная инверсия;
 Влажность.
76. С научно-практической точки зрения экология делится на:
 Теоретическую и прикладную;
 Глобальную и социальную;
 Историческую и палеоэкологию.
77. К наукам экологического комплекса, изучающим проблемы планеты,
относят:
 Лесную экологию;
 Глобальную экологию;
 Историческую экологию.
78. Установите соответствие.
Классификация биотических факторов:
1.Фитогенные
1.Влияние человека.
2.Зоогенные
2.Влияние растений.
3.Антропогенные
3. Влияние животных.
79. Интенсивность экологического фактора, наиболее благоприятная для
жизнедеятельности организма, называется:
 Пессимумом;
 Оптимумом;
 Толерантностью.
80. Альбедо – это:
 Количество отражённого света;
 Интенсивность света;
 Качество света.
81. Розеточное расположение листьев, укороченные побеги, приземистость
характерны для растений:
 Теневыносливых;
 Светолюбивых;
 Тенелюбивых.
82. Максимальной высоты приливы достигают примерно:
 Раз в 12 дней;
 Раз в 16 дней;
 Раз в 14 дней.
83. Впишите правильный ответ.
По мере продвижения от полюса к экватору смена времени года все меньше
определяется температурой, а все больше …..
84. Впишите правильный ответ
Популяция, в возрастном спектре которой в любой момент наблюдения
представлены молодые особи, семена называют …..
85.Установите соответствие.
Группировки организмов, которые образуют:
1.Стада
1. Пингвины, морские котики.
2. Колонии
2. Олени, зебу.
3. Стаи
3. Сельдь, журавли.
86. Впишите правильный ответ.
Виды в биоценозе, преобладающие по численности, называются …..
87. Понятие «биогеоценоз» ввел в научную литературу:
 В.И.Вернадский;
 В.Н.Сукачёв;
 Ю.Одум.
88. Место каждого звена в цепи питания называют:
 Экологической нишей;
 Трофическим уровнем;
 Синузией.
89. Впишите правильный ответ.
Центральным звеном в биосфере является …..вещество.
90. Впишите правильный ответ.
Система наблюдений, оценки и прогноза, позволяющая выявить изменение
состояния окружающей среды под влиянием антропогенной деятельности
называется…..
91. Впишите правильный ответ.
Популяционная экология
…….. отдельных видов.
(демоэкология),
изучает структуру и динамику
92. Наука, изучающая взаимоотношения в системе «человеческое общество
— природа» называется:
 Социальной экологией;
 Глобальной экологией;
 Исторической экологией.
93. Маловыносливые виды, экологически непластичные, называются:
 Валентными;
 Стенобионтными;
 Эврибионтными.
94. Совокупность факторов неорганической среды, влияющих на жизнь и распространение животных и растений называются:
 Абиотическими;
 Биотическими;
 Химическими.
95. Установите соответствие.
Экологические абиотические факторы:
1. Физические
1.Экспозиция склона
2. Орографические
2.Температура, давление
3. Эдафогенные
3. Структура почвы
96. К статическим показателям популяции относят:
 Численность;
 Рождаемость;
 Смертность.
97. Биолюминисценция – это:
 Количество света;
 Способность живых организмов светиться;
 Качество света.
98. Впишите правильный ответ.
Потребность растений умеренных широт в чередовании в течение года
холодных и теплых периодов получила название сезонного…..
99. Нулевая скорость роста означает то, что скорость размножения
уравновешена:
 Смертностью;
 Возрастной структурой;
 Половой структурой.
100. Скорость накопления в процессе фотосинтеза органического вещества,
включая ту его часть, которая за время измерений будет израсходована на
дыхание называется:
 Валовой продукцией;
 Валовой первичной продукцией;
 Вторичной продукцией.
101. Впишите правильный ответ.
Сложная наружная оболочка Земли, населенная организмами, составляющими
в совокупности живое вещество планеты называется…..
102. Установите соответствие.
Концентраторами веществ в биосфере выступают следующие организмы:
1. Концентраторы йода
1. Позвоночные животные
2. Концентраторы меди
2.Ламинарии
3. Концентраторы кальция
3. Особые бактерии
103. Первый международный конгресс по охране природы состоялся в
Париже в:
 1923 г.;
 1945 г.;
 1935 г.
104. Первая конференция по международной охране природы состоялась в
Берне (Швейцария) в :
 1913 г.;
 1915 г.;
 1925 г.
105. Организация Объединенных Наций (ООН) образовалась в :
 1947 г.;
 1945 г.;
 1965 г.
106. Главный объект изучения в экологии:
 Популяции;
 Экосистемы;
 Виды.
107. Впишите правильный ответ.
Основной, традиционной, частью экологии как биологической науки является
……..экология.
108. В составе общей экологии выделяют следующие основные разделы:
 Глобальную и социальную экологию;
 Аутэкологию, демэкологию и синэкологию;
 Экологию человека и палеоэкологию.
109. Приспособление организмов к среде называется:
 Адаптациями;
 Групповым эффектом;
 Толерантность.
110. Впервые на значение лимитирующих факторов указал немецкий
агрохимик:
 В.И.Вернадский;
 Э.Геккель;
 Ю.Либих.
111. Основными динамическими показателями (характеристиками) популяций
являются:
 Численность;
 Плотность;
 Рождаемость.
112. Установите соответствие.
Экологические стратегии выживания.
1. Виоленты
1. Появляются на нарушены коренные сообществах
2. Патиенты
2. Подавляют всех конкурентов
3. Эксплеренты
3. Способные выжить в неблагоприятных условиях
113. Впишите правильный ответ.
Надорганизменная система, состоящая из трех компонентов: растительности,
животных и микроорганизмов называется……
114. Центральным звеном консорции являются:
 Растительность;
 Животные;
 Микроорганизмы.
115. Впишите правильный ответ.
Последовательная смена биоценозов, возникающая на одной и той же
территории (биотопе) под влиянием природных факторов или воздействия
человека называется……
116. Глобальные вертикальные
воздушных масс происходят в:
и
горизонтальные
перемещения
 Тропосфере;
 Стратосфере;
 Ионосфере.
117. Период развития биосферы, связанный с деятельностью человека,
рассматривают как:
 Ноогенез;
 Биогенез;
 Мутогенез.
118. Установите соответствие.
Среди международных нормативно-правовых актов выделяются ряд
наиболее значимых Конвенций:
1. По предотвращению загрязнения моря нефтью
1. 1954 г.
2. По морскому праву
3. Венская конвенция по защите озонового слоя
2. 1986 г.
3. 1985 г.
119. Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ), образована в:
 1948 г.;
 1945 г.;
 1965 г.
120. Впишите правильный ответ.
Земли, подвергшиеся разрушению в процессе эрозии, называют: