С научно практической точки зрения экологию делят

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.

Исходя из этого, следует, что задачи экологии весьма разнообразны.

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.

Основные прикладные задачи:

­ 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 для обеспечения экологически безопасного устойчивого развития, в первую очередь в экологически наиболее неблагоприятных районах.

Стратегической задачей современной экологии является развитие теории взаимодействия природы и общества. К неотложным прикладным задачам относятся: обеспечение экологической безопасности за счет неистощающего природопользования; разработка экологических основ производства; выработка социальных и экономических механизмов решения экологических проблем; развитие методов социально-экологического прогнозирования; формирование экологической осведомленности.

Каждый человек должен быть в достаточной степени экологически образованным. Только тогда он сможет реально оценивать результаты своей практической деятельности в обществе, прямо или косвенно влияющей на окружающую среду. Развивая экологическое мышление, необходимо постоянно иметь в виду, что деятельность человека сказывается решительно на всех сторонах жизни. Экологическое образование должно стать беспрерывным и охватывать всю систему обучения в школе. В результате произойдет экологизация представлений о целом ряде явлении в области большинства учебных дисциплин. В процессе разрешения проблем экологического образования и воспитания у молодежи должно формироваться ответственное отношение к окружающей среде.

Тематика данной дипломной работы не предполагает рассмотрения прямого воздействия человека на природные ресурсы (естественную среду обитания). Работа имеет лишь опосредованное экологическое значение, в то же время направлена на оптимизацию социальных взаимодействий, способствует повышению экономической эффективности производства и гармонизации социально-значимой деятельности, что содействует увеличению в обществе материальных ресурсов и моральных сил для того, чтобы проводить как направленные природоохранные мероприятия, так и разрабатывать технологии более рационального и щадящего использования природных ресурсов.

Безопасность и экологичность труда

Реализация основных направлений государственной политики в области охраны труда обеспечивается согласованными действиями органов государственной власти Российской Федерации, органов государственной власти субъектов Российской Федерации и органов местного самоуправления, работодателей, объединений работодателей, а также профессиональных союзов, их объединений и иных уполномоченных работниками представительных органов по вопросам охраны труда.

Также в Трудовом кодексе прописаны обязанности работодателя по обеспечению безопасных условий и охраны труда (статья 212).

Государственная политика в области охраны труда направлена на обеспечение гарантий трудовых прав работников, их социальной защиты в процессе трудовой деятельности, экономической заинтересованности работодателей и предпринимателей по созданию безопасных и здоровых условий труда. Конституционная основа и дальнейшее законодательное закрепление за государством права на осуществление политики в области охраны труда позволяют рассматривать систему управления охраной труда в Российской Федерации как единую государственную систему. Анализ фактического состояния охраны труда в Российской Федерации и ее субъектах показывает, что без государственного регулирования вопросов охраны труда не обойтись, что сегодня только государство способно быть во главе разрешения накопившихся проблем охраны труда, обеспечения управляемости трудоохранной деятельностью на всех уровнях государственного устройства Российской Федерации. При этом для осуществления управления охраной труда органы государственной власти Российской Федерации, органы государственной власти субъектов Российской Федерации, органы местного самоуправления обладают своей компетенцией.

Государственный надзор и контроль за соблюдением требований охраны труда осуществляются федеральной инспекцией труда – единой федеральной централизованной системой государственных органов [9].

Обеспечение безопасных и здоровых условий труда является важной социально-экономической задачей трудовых коллективов предприятий, учреждений, организаций.

Все больше и больше профессий в настоящее время компьютеризируются, а это предполагает эксплуатацию вычислительной техники, работающей с использованием электроэнергии, таким образом, необходимо обратить внимание на воздействие электромагнитных полей.

Освещенность рабочего места значительно влияет на утомляемость, недостаточная освещенность приводит к ухудшению и снижению зрения и снижению эффективности работы.

Шум, с физиологической точки зрения, рассматривается как звук, мешающий разговорной речи и негативно влияющий на здоровье человека. Он является одним из наиболее распространенных вредных факторов.

Большую роль играет организация рабочего места. Важным элементом рабочего места является производственная среда, которая оказывает существенное влияние на функциональное состояние и работоспособность.

Правильная организация рабочего места предполагает решение таких задач как:

­ выбор целесообразного рабочего положения;

­ рациональное размещение органов управления;

­ обеспечение оптимального обзора элементов рабочего места;

­ соответствие конструкции рабочего места антропометрическим, физиологическим и психологическим характеристикам человека;

­ соответствие информационных потоков возможностям человека по приему и переработке информации;

­ обеспечение условий для кратковременного отдыха в процессе длительной работы.

­ Кабинет должен быть оборудован шкафами и полками для размещения специальной литературы. Полки должны располагаться не выше 1,9 метров, их глубина определяется размером хранящегося в них материала. Для хранения протоколов консультации необходимо предусмотреть в кабинете сейф или запирающийся шкаф.

Экология — наука, изучающая существование живых организмов и взаимосвязи между организмами и между организмами и средой обитания. Главный объект экологии это экосистема.

Экосистема — это единый комплекс, образованный между организмами и средой. Предметом экологии является совокупность и структура связи между организмами и средой.

Классификация экологии

Основной частью экологии является общая экология, которая изучает общие закономерности взаимоотношений живых

организмов и среды. В составе общей экологии выделяют:

а) аутэкология — изучает индивидуальные связи отдельного организма и среды.

б) синэкология — изучает взаимоотношения популяций, сообществ, экосистем со средой.

в) популяционная (демэкология) — изучает структурную динамику популяций отдельных видов.

Исходя из факторов времени экологию разделяют на историческую и эволюционную. Кроме того, экология классифицируется по конкретным объектам и средам обитания (это экология растений, животных и т.д.). На стыке экологии с другими науками развиваются:

Экологическими проблемами Земли, как планеты занимается глобальная экология, основным объектом изучения которой является биосфера, как глобальная экосистема. С научно-практической точки зрения экологию делят на теоретическую и прикладную.

Теоретическая экология — изучает общие закономерности организации жизни.

Прикладная экология изучает механизмы разрушения человеком биосферы, способы предотвращения этого процесса, разрабатывает принципы рационального использования природных ресурсов. Ее научную основу составляют общие экологические законы, правила и принципы.

Задачи экологии

1. Разработка общей теории устойчивости экосистем.

Изучение экологических механизмов адаптации к среде.

Исследование регуляции численности популяции.

Изучение биоразнообразия и механизмов его поддержания.

Исследование продукционных процессов.

Исследование процессов, протекающих в биосфере с целью поддержания ее устойчивости.

Моделирование состояния экосистем и глобальных биосферных процессов.

ОСНОВНЫЕ ПРИКЛАДНЫЕ ЗАДАЧИ:

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 для обеспечения экологически безопасного устойчивого развития.

СТРАТЕГИЧЕСКАЯ ЗАДАЧА ЭКОЛОГИИ

Стратегическая задача экологии – это развитие теории взаимодействия природы и общества на основе нового взгляда, рассматривающего человеческое общество как неотъемлемую часть биосферы.

Дальше контрольная работа оформляется в соответствии с индивидуальным заданием студента.

1. Горохов В.В., Кузнецов Л.М., Шмыков А.Ю. Экология. — Москва–Санкт-Петербург «Издательский дом Герда», 2005. — 688 с.

2. Денисов В.В. Экология. — Москва–Ростов н/Д.: Феникс, 2009. — 768 с.

министерство образования и науки

Федеральное государственное бюджетное образовательное

Учреждение высшего профессионального образования

«Донской Государственный Технический Университет» (ДГТУ)

Кафедра «Производственная безопасность»

по дисциплине «Экология»

Студента(ки) _____ курса _____ группы_________

(Фамилия, имя, отчество) (подпись)

(должность, фамилия, имя, отчество) (подпись)

Предмет экологии

Экология – наука, изучающая существование живых организмов и взаимосвязи между организмами и между организмами и средой обитания. Главный объект экологии это экосистема.

Экосистема – это единый комплекс, образованный между организмами и средой.

Предметом экологии является совокупность и структура связи между организмами и средой.

Классификация экологии

Основной частью экологии является общая экология, которая изучает общие закономерности взаимоотношений живых организмов и среды.

В составе общей экологии выделяют:

а) аутэкология – изучает индивидуальные связи отдельного организма и среды.

б)синэкология – изучает взаимоотношения в популяции сообщества экосистем со средой.

в) популяционная (денэкология) – изучает структурную динамику популяций отдельных видов.

Исходя из факторов времени экологию разделяют на историческую и эволюционную.

Кроме того, экология классифицируется по конкретным объектам и средам обитания (это экология растений, животных и т.д.).

На стыке экологии с другими науками развиваются:

Экологическими проблемами Земли, как планеты занимается глобальная экология, основным объектом изучения которой является биосфера, как глобальная экосистема. С научно-практической точки зрения экологию делят на теоретическую и прикладную.

Теоретическая экология – изучает общие закономерности организации

Прикладная экология – изучает механизмы разрушения человеком биосферы, способы предотвращения этого процесса разрабатывает принципы рационального использования природных ресурсов. Ее научную основу составляют общие экологические законы, правила и принципы.

Задачи экологии

Общие теоретические задачи:

Разработка общей теории устойчивости экосистем.

Изучение экологических механизмов адаптации к среде.

Исследование регуляции численности популяции.

Изучение биоразнообразия и механизмов его поддержания.

Исследование продукционных процессов.

Исследование процессов, протекающих в биосфере с целью поддержания ее устойчивости.

Моделирование состояния экосистем и глобальных биосферных процессов.

Основные прикладные задачи:

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 для обеспечения экологически безопасного устойчивого развития.

Стратегическая задача экологии

Стратегическая задача экологии – это развитие теории взаимодействия природы и общества на основе нового взгляда, рассматривающего человеческое общество как неотъемлемую часть биосферы.

Экологический кризис

В истории развития биосферы Земли неоднократно происходили процессы как постепенного, так и резкого изменения состояния природных систем. Причинами существенных масштабных катаклизмов были глобальные природные или природно-антропогенные катастрофы. Они всегда приводили к существенным эволюционным перестройкам, которые, как правило, являлись прогрессивными для развития природных систем в процессах их адаптации к изменившимся условиям среды. При этом в биоте происходило сначала снижение биологического разнообразия, а затем взрыв формообразования новых видов.

Примерами природных катастроф на Земле являются ее сближение с крупными космическими телами. Результатом таких процессов являлись необратимые изменения в биосфере: происходила перестройка структуры и состава ее компонентов (литосферы, гидросферы, атмосферы), исчезали одни виды живых организмов и возникали новые живые формы.

Природно-антропогенная катастрофа является следствием действий человека, т.е. ее началом служит мощный антропогенный толчок, вызывающий катастрофические процессы в биосфере. Таким толчком может быть ядерная война, следствием которой могут быть необратимые глобальные изменения на Земле и самоуничтожение человечества.

От глобальных природных и природно-антропогенных катастроф следует отличать экологические катастрофы и экологические кризисы.

Экологическая катастрофа представляет необратимый процесс в биосфере, проявляющийся в возникновении природной аномалии. Например, это длительные засухи, массовая гибель животных, происходящая в результате прямого или косвенного воздействия человека на биосферу и приводящая зачастую к тяжелым экологическим последствиям. Типичным примером экологической катастрофы является катастрофа, развивающаяся в настоящее время в Аральском море. За последние 25 лет объем воды в Арале сократился более чем на 60 %, уровень воды снизился на 14 метров, зеркало — площадь моря сегодня составляет лишь 30 % от состояния в 1960 г. В 70-е годы резко увеличилось солесодержание вод Арала, практически исчезли пресноводные рыбы, и сегодня в море вода соответствует по содержанию солей водам Черного моря. В естественных условиях Арал сохранялся благодаря динамическому равновесию между объемами воды, испаряемой с его поверхности, и водой, поступающей от рек (Амударья и Сырдарья). Человек для своих нужд стал интенсивно развивать в зонах этих рек хлопководство, выращивание риса и других культур. Строительство орошающих каналов нарушило естественный баланс воды, и сегодня Арал гибнет.

В экологических катастрофах человек выступает вынужденно пассивной и страдающей стороной. Но экологические катастрофы не возникают неожиданно. Им всегда предшествуют негативные процессы, происходящие в биосфере и приводящие к нарушениям равновесия ее экосистем. Основным проявлением таких процессов является экологический кризис.

Экологический кризис — это напряженное состояние во взаимоотношениях человека с окружающей природной средой, характеризующееся несоответствием развития производительных сил, производственных отношений и потребностей общества ресурсам биосферы.

В отличие от экологических катастроф экологический кризис следует рассматривать как обратимый процесс, в котором человек выступает активно действующей стороной. Поэтому, во-первых, экологический кризис следует рассматривать как результат усиления антропогенного воздействия на биосферу. Во-вторых, развитие экологического кризиса — это усиление влияния изменений в окружающей среде на человеческое общество. В-третьих, разрешение экологического кризиса следует рассматривать как определенную фазу в развитии биосферы, сопровождающуюся как количественными, так и качественными изменениями экосистем.

Возникновение и развитие экологического кризиса как напряженного состояния в отношениях человека с природной средой может сопровождаться экологическими катаклизмами (бедствиями, катастрофами), различными по масштабам и последствиям. И в этом процессе антропогенный фактор играет важнейшую роль.

Предмет и задачи экологии как науки, методы экологических исследований

Блок 1. Темы

1. Вклад английского ботаника А. Тенсли в развитие экологии как науки состоит в том, что он ввел термин …

Экосистема биоценоз биогеоценоз геосистема

Решение:
В 30-е и 40-е гг. 20 века экология как наука поднялась на более высокую ступень развития в результате нового системного подхода к изучению природных комплексов. Английский ботаник А. Тенсли в 1935 г. в работе «Правильное и неправильное использование концепций и терминов в экологии растений» ввел в экологию термин «экологическая система». Согласно А. Тенсли, «экосистема – это совокупность комплексов организмов с комплексом физических факторов его окружения, то есть факторов местообитания в широком смысле». Основное достижение А. Тенсли состоит в том, что он интегрировал биоценоз с биотопом на уровне новой функциональной единицы – экосистемы.

2. Для изучения общности организации всех сообществ, независимо от местообитания и систематического положения входящих в них организмов, в экологических исследованиях применяется ____________ подход.

Экосистемный эволюционный исторический популяционный

Решение:
При экосистемном подходе главным предметом исследования являются не отдельные организмы, популяции или сообщества, а процессы трансформации вещества и энергии между биотой и физической средой, то есть возникающий биогеохимический круговорот вещества в экосистеме в целом. Наибольший интерес представляет установление функциональных связей живых организмов между собой и окружающей средой. Такой подход позволяет дать обобщенную интегрированную оценку результатов жизнедеятельности сразу многих отдельных организмов разных видов, так как по биогеохимическим функциям организмы более однообразны, чем по морфологическим признакам и строению. Экосистемный подход выдвигает на первый план общность организации всех сообществ, независимо от местообитания и систематического положения входящих в них организмов. Например, при сравнении водной и наземной экосистем при резком различии в среде обитания и в образующих систему видах четко прослеживается сходство структуры и функциональных единиц этих двух экосистем (продуценты – консументы – редуценты).

3. В основе методов исследования экосистем и биогеоценозов лежит _______ подход.

Экосистемныйпопуляционный эволюционный исторический

4. Объектами изучения экологии как науки являются биологические системы, относящиеся к ______________ уровню организации живого вещества.

5. Основным теоретическим обобщением современной экологии является концепция …

Экосистемы глобализации устойчивого развития биосферы

Решение:
Ни один вид живых организмов не может существовать среди себе подобных. Жизнь возможна только в сообществах (биоценозах) и в строго определенной совокупности условий, характеризующих место их обитания (биотоп). Биотоп является общим для всех членов сообщества местообитанием. Все члены сообщества так тесно взаимодействуют со средой обитания, что биоценоз трудно рассматривать отдельно от биотопа. Единство биотопа и биоценоза – суть концепции экосистемы, которая является важнейшим теоретическим обобщением и основной концепцией современной экологии.

6. Для изучения экологии отдельных видов в экологических исследованиях применяется ____________ подход.

Популяционный эволюционный исторический экосистемный

Решение:
Популяционный подход основан на изучении статических и динамических характеристик популяций отдельных видов. Популяция является элементарной единицей эволюционного процесса биоты, в ней происходит самовоспроизводство живого вещества, она обеспечивает выживание вида и дает начало процессам видообразования. В современных экологических исследованиях используются математические модели роста, самоподдержания и уменьшения численности тех или иных видов, построение которых связано с изучением рождаемости, смертности и выживаемости популяций. Популяционный подход обеспечивает теоретическую базу для понимания вспышек численности вредителей и паразитов, имеющих значение для медицины и сельского хозяйства, дает возможность организации борьбы с ними с применением биологических методов, позволяет оценить критическую численность вида, необходимую для его выживания. Популяционный подход используется также при изучении вопросов эволюционной и исторической экологии.

7. Важнейшей частью учения В. И. Вернадского о биосфере являются представления о ее

возникновении и развитии бесконечности в пространстве и времени

уникальности в Космосе хаотичности и бессистемности

8. Биологические макросистемы высокого ранга – экосистемы и биосфера в целом, являются объектами изучения такой науки, как …

Экологиябиология география биофизика

Решение:
В соответствии с всеобщей иерархией систем в организации живого вещества на Земле выделяются уровни от молекулярного до биосферного. Молекулярный, генный, клеточный, тканевой, органно-тканевой или организменный уровни организации живого вещества изучают разные биологические науки (ботаника, зоология, генетика, физиология и др.). Но организм не является высшей формой организации жизни. Любой вид животных или растений утверждает себя во внешней среде, приспосабливается к ней не как сумма отдельных особей, а как единое функциональное целое – популяция. Популяции многих видов в свою очередь создают многовидовые сообщества – биоценозы. Биоценозы формируют биологические макросистемы еще более высокого уровня – экосистемы, которые являются структурными единицами биосферы. Экосистемы и биосфера в целом являются высшим уровнем организации живого на Земле, они являются объектами изучения такой науки, как экология.

9. Изучение механизмов антропогенных воздействий на природу является одной из основных задач _________ экологии.

Прикладной социальной глобальной теоретической

Решение:
С научно-практической точки зрения, экологию делят на теоретическую и прикладную. Прикладная экология – это большой комплекс дисциплин, связанных с разными отраслями деятельности человека и взаимоотношениями между человеком и природой. К основным задачам прикладной экологии относятся: изучение механизмов антропогенных воздействий на природу; разработка принципов рационального использования, сохранения и воспроизводства природных ресурсов; разработка экологических нормативов и стандартов; оптимизация инженерных решений по защите окружающей среды и др. Теоретическая экология является научной основой для прикладной экологии, так как вскрывает общие закономерности организации жизни и функционирования экологических систем и биосферы, что позволяет предотвратить негативные последствия антропогенной деятельности.

10. Начало биоценотическому направлению исследований в природе положил в конце 70-х гг. ХIХ века немецкий биолог …

К. Мебиус Э. Геккель Ф. Рамад Э. Пианка

11. Основы математического моделирования в экологии были заложены __________, которые разработали первые математические модели экологических систем.

А. Лоткой и В. Вольтеррой Ф. Клементсом и Ч. Элтоном

Г. Одумом и Ю. Одумом Г. Гаузе и Т. Гильмановым

Решение:
А. Лотка (1923, 1925) одним из первых предложил математическую модель взаимодействия животных в системе «паразит – хозяин». В. Вольтерра позднее разработал математическую модель взаимодействия в системе «хищник – жертва», он также сделал анализ взаимоотношений между двумя конкурирующими видами. Предложенные А. Лоткой и В. Вольтеррой уравнения для моделирования таких простейших экологических систем, как «хищник – жертва», «паразит – хозяин», нашли широкое применение в экологии.

12. Термин «экология» ввел в научное обращение в 1866 г.

Ч. Элтон Ф. Клименс Э. Геккель А. Левенгук

13. Совокупность всех живых организмов в биосфере В.И. Вернадский характеризовал как ____ вещество

Косное биогенное биокосное живое

14. Биосфера как глобальная экосистема Земли состоит из ___частей

Планетарной и космической физической и химической

Вещественной и энергетической абиотической и биотической

15. Одной из основных задач прикладной экологии является

Исследование динамики и структур популяций разработка экологических нормативов и стандартов

Исследование биосферных процессов и устойчивости биосферы изучение механизмов адаптации

15. Система представлений, основанная на признании объективного существования единой системы, в которой все живые организмы планеты, включая человеческое общество с его техникой, технологиями, культурой, взаимодействуют между собой и с окружающей средой, называется

биоцентризмом материализмом идеализмом экоцентризмом

16. Раздел экологии, изучающий структуру и динамику популяций отдельных видов, называется

синэкологией геоэкологией эйдэкоогией демэкологией

Лекция №1. Предмет и задачи экологии Классификация экологии

1. Экологическая ниша.
2. Трофические взаимодействия.
3. Экологическое дублирование.

Экология – наука, изучающая существование живых организмов и взаимосвязи между организмами и между организмами и средой обитания. Главный объект экологии это экосистема.

Экосистема – это единый комплекс, образованный организмами и средой.

Предметом экологии является совокупность и структура связи между организмами и средой.

Основной частью экологии является общая экология, которая изучает общие закономерности взаимоотношений живых организмов и среды.

В составе общей экологии выделяют:

а) аутэкология – изучает индивидуальные связи отдельного организма и среды.

б) синэкология – изучает взаимоотношения популяций сообществ, экосистем со средой.

в) популяционная (демэкология) – изучает структуру и динамику популяций отдельных видов.

Исходя из факторов времени экологию разделяют на историческую и эволюционную.

Кроме того экология классифицируется по конкретным объектам и средам обитания (это экология растений, животных, микроорганизмов и т.д.).

На стыке экологии с другими науками развиваются:

Экологическими проблемами Земли, как планеты занимается глобальная экология, основным объектом изучения которой является биосфера, как глобальная экосистема. С научно-практической точки зрения экологию делят на теоретическую и прикладную.

Теоретическая экология – изучает общие закономерности организации жизни.

Прикладная экология – изучает механизмы разрушения человеком биосферы, способы предотвращения этого процесса, разрабатывает принципы рационального использования природных ресурсов. Ее научную основу составляют общие экологические законы, правила и принципы.

1. Разработка общей теории устойчивости экосистем.

2. Изучение экологических механизмов адаптации к среде.

3. Исследование регуляции численности популяции.

4. Изучение биоразнообразия и механизмов его поддержания.

5. Исследование продукционных процессов.

6. Исследование процессов, протекающих в биосфере с целью поддержания ее устойчивости.

7. Моделирование состояния экосистем и глобальных биосферных процессов.

ОСНОВНЫЕ ПРИКЛАДНЫЕ ЗАДАЧИ:

1. Прогнозирование и оценка возможных отрицательных последствий в окружающей природной среде под влиянием деятельности человека.

2. Улучшение качества окружающей природной среды.

3. Сохранение, воспроизводство и рациональное использование природных ресурсов.

4. Оптимизация инженерных, экономических организационно-правовых, социальных и иных решений для обеспечения экологически безопасного устойчивого развития.

СТРАТЕГИЧЕСКАЯ ЗАДАЧА ЭКОЛОГИИ

Стратегическая задача экологии – это развитие теории взаимодействия природы и общества на основе нового взгляда, рассматривающего человеческое общество как неотъемлемую часть биосферы.

Организм получает информацию из окружающей среды в виде определенных факторов сигналов и реагирует на них.

Экологические факторы – это определенные условия элементов среды, которое оказывают воздействие на организмы.

Экологический фактор — это элемент или условие среды, на который реагирует организм.

Экологические факторы разделяют на:

1)Абиотические факторы – это совокупность факторов неорганической среды, влияющих на жизнь и распространение животных и растений.

Их различают на:

а) Физический фактор – это тот, источником которого служит физическое состояние или явление (температура, влажность, ветер).

б) Химический фактор – это тот, который происходит от химического состава среды (соленость воды).

в) Эдафический фактор (почвенный) – это совокупность химических, физических, механических свойств почв и горных пород, оказывающих воздействие на организмы, которые живут на поверхности и внутри почвы.

2)Биотические факторы это совокупность влияния жизнедеятельности одних организмов на жизнедеятельность других и на неживую (природу) среду обитания (микроклимат в лесу).

Их различают на:

а) Внутривидовые складываются из группового и массового эффектов и внутривидовой конкуренции.

Групповой и массовый эффекты – это объединение животных одного вида в группы по двум или более особей и эффект вызванный перенаселением среды (демографический фактор). Они характеризуют динамику численности и плотность групп организмов на популяционном уровне, основу которой составляет внутривидовая конкуренция. Она проявляется в территориальном поведении животных, которые защищают места своего обитания и площадь в округе.

б) Межвидовые взаимоотношения:

Антибиоз – особи одного вида выделяют определенные вещества, которые оказывают угнетающее воздействие на особей другого вида.

Нейтрализм- это когда оба вида не зависимы и ни оказывают никакого воздействия друг на друга.

Мутуализм — организмы не могут существовать друг без друга.

Протокооперация – оба вида сообразуют сообщества, но могут существовать и отдельно, хотя сообщество приносит им пользу.

Аменсализм – один вид (агрессивный) вызывает у другого вида ослабление роста и иммунитета, причем 1-й вид приносит вред другому виду и не получает от этого ни какой пользы.

Конкуренция — каждый вид оказывает на другого неблагоприятное воздействие.

Комменсализм – 1-й вид комменсал извлекает выгоду от сожительства, а другой вид выгоды не получает.

Симбиоз – это любое сожительство организмов различных видов, приносящее пользу хотя бы одному из них.

Различают четыре вида симбиоза:

3) Антропогенные факторы – факторы, порожденные человеком и воздействующие на окружающие факторы.

Положительные факторы: посадка лесов, создание новых видов животных и растений.

Отрицательные факторы: кислотные дожди, парниковый эффект, вырубка лесов, озоновые дыры.

ЛИМИТИРУЮЩИЕ ФАКТОРЫ. ЗАКОНЫ ЛИМИТИРУЮЩИХ ФАКТОРОВ.

Лимитирующие фактор – это факторы, которые ограничивают развитие организмов из-за их недостатка или их избытка по сравнению с потребностью.

ЗАКОН МИНИМУМА (ЮСТУС ЛИБИХ):

Урожай (продукция) зависит от факторов находящихся в минимуме (закон касается химических элементов). Факторы могут быть лимитирующими, находясь и в максимуме.

Урожай зависит от совокупного действия всех факторов жизни растений (температура, влажность и т.д.)

ЗАКОН НЕЗАВИСИМОСТИ ФАКТОРОВ ВИЛЬЯМСА:

Условия жизни равнозначны, не один из факторов не может быть заменен другим.

ЗАКОН ТОЛЕРАНТНОСТИ ШЕЛФОРДА:

Толерантность — степень устойчивости, величина выносливости к тем или иным факторам. Формулировка закона: «отсутствие или невозможность процветания, определяется недостатком (в качественном или количественном смысле) или избытком любого из ряда факторов, уровень которого может оказаться близким к пределам переносимого данным организмом» Любой живой организм имеет определенный эволюционно унаследованные верхний и нижний предел устойчивости (толерантности) к любому экологическому фактору.

ОБЩИЙ ХАРАКТЕР ДЕЙСТВИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ

При небольших значениях или чрезмерном увеличении фактора жизненная активность организма заметно угнетается. Наиболее эффективно действие фактора не при минимальных или максимальных его значениях, а при некотором его значении, оптимальном для данного организма. Диапазон действия или зона толерантности (выносливости) экологического фактора ограничен соответствующими крайними пороговыми значениями (точки минимума(1,3), максимума(2)) данного фактора, при которых возможно существование организма (рис.1).

Точка на оси абсцисс, которая соответствует наилучшему показателю жизнедеятельности организма, означает оптимальную величину фактора это точка оптимума(2). Так как определить оптимальное значение фактора с высокой с высокой точностью бывает трудно , говорят о диапазоне значении последнего – о зоне оптимума или зоне комфорта. Таким образом, три точки (оптимума, минимума и максимума) составляют три кардинальные точки которые определяют возможные реакции организма на данный фактор. Крайние участки кривой выражающие состояние угнетения при недостатке или избытке фактора называются зонами пессимума. Рядом с критическими точками лежат сублетальные величины фактора, а за пределами зоны толерантности – летальные значения фактора, при которых наступает гибель организма.

Условия среды, в которых какой – либо фактор (или совокупность факторов ) выходит за пределы зоны комфорта и оказывает угнетающее действие, в экологии часто называют экстремальными.

Организмы для жизни которым требуются условия, ограниченные узким диапазоном толерантности по величине температуры, называются стенотермными, а способные жить в широком диапазоне температуры эвритермные.

Организмы называются соответственно стенобионты и эврибионты.

Стенос от латинского узкий, и эврий от латинского широкий.

Биоценоз – это группировка (совокупность) взаимодействующих между собой разных видов организмов, обитающих на одной территории (разные виды организмов).

Биотоп — условия окружающей среды на определенной территории (воздух, вода, почва).

Биогеоценоз – совокупность абиотических и биотических компонентов, имеет особую специфику взаимодействия и определенный тип обмена вещества и энергии.

Экосистема – это совокупность комплексов организмов с комплексом физических факторов его окружения.

Трофические взаимодействия — это пищевые взаимодействия, они регулируют всю энергетику экосистемы в целом, основанные на принятии пищи.

Все организмы делятся на гетеротрофы и автотрофы.

Автотрофы – используют неорганические источники (вещества) для своего существования (растения, деревья), участвуют в фотосинтезе (прямая реакция).

Гетеротрофы – питаются готовыми органическими веществами (животные, человек) (обратная реакция).

8hν(8 квантов красного цвета)

СО2 + Н2О −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−→ (СН2О)п+О2 (глюкоза, если n=6)

О2 + О → О3 – озон-образование озонового слоя

Автотрофы – продуценты (производители)

Гетеротрофы – консументы (потребители).

Редуценты – разлагают полуистлевшее вещество на простые вещества (грибы, черви, бактерии).

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ НИША (Э.Н), ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ДУБЛИРОВАНИЕ

Унаследованные от предков, требования организмов к состоянию и режиму экологических факторов, определяют границы распространения этого вида к которому эти организмы принадлежат, т.е. определяют ареал , а в пределах ареала конкретные места обитания .Каждый вид растения микроба, животного способен нормально обитать, питаться, размножатся, только в том месте, где его «прописала» эволюция. Каждый вид живых организмов занимает в природе присущую только ему Э.Н. (состав и режим экологических факторов) и места, где эти требования удовлетворяются.

Э.Н. вместо вида биоценоза, его положение в пространстве его функциональная роль в соответствии с абиотическими средствами существования.

Э.Н. это ответ на вопрос как, где и чем питается вид, чей добычей он является, каким образом и где он размножается.

Хатчинсон предложил модель Э.Н. для организма, для которой характерно два лимитирующих фактора (рис 2) и модель Э.Н. для организма которой характерно 3-и лимитирующих фактора (рис 3).

РИС 2 РИС 3

Экологическую нишу, определяемую только физиологическими особенностями организма называют – фундаментальной, а в пределах которой вид реально встречается в природе называется реализованной. Это та часть функциональной ниши, которую данная популяция способна отстоять, в конкурентной борьбе.

Э.Н. — это область комбинаций таких значений экологических факторов, в пределах которых данный вид может существовать неограниченно долго.

В случае исчезновения вида по каким-либо причинам его нишу занимает другой вид, способный выполнять те же обязанности, что и исчезнувший вид, то есть происходит экологическое дублирование.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Увлечёшься девушкой-вырастут хвосты, займёшься учебой-вырастут рога 8923 — | 6985 — или читать все.

193.124.117.139 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)
очень нужно

Экология природных ресурсов

Экология — наука, изучающая условия существования живых организмов и взаимосвязи между организмами и средой, в которой они обитают.

Термин «экология» (от греч. oikos — дом, logos — наука) предложил в 1866 г. немецкий зоолог Э.Геккель.

Почему каждому человеку, в том числе и инженерно-техническим работникам, необходима экологическая культура и экологическое образование?

В настоящее время остановить нарушение экологических законов можно, только подняв на должную высоту экологическую культуру каждого члена общества, а это возможно сделать прежде всего через образование, через изучение основ экологии. Что особенно важно для специалистов в области наук технического направления, в первую очередь для инженеров-строителей, инженеров в области химии, нефтехимии, металлургии, машиностроения, пищевой и добывающей промышленности и т. д.

Изначально экология развивалась как составная часть биологической науки.

Предмет экологии

Современная экология — комплексная дисциплина, которая объединяет основы нескольких наук (биологии, химии, физики, социологии, географии, геологии и др.).

Основной объект изучения в экологии – экосистемы — единые природные комплексы, образованные живыми организмами и средой обитания. Экология также изучает отдельные виды организмов (организменный уровень), популяции (популяционно-видовой уровень) и биосферу в целом (биосферный уровень).

Основной, традиционной, частью экологии как биологической науки является общая экология, или биоэкология, которая изучает взаимоотношения живых систем разных рангов (организмов, популяций, экосистем) со средой и между собой.

Структура науки экологии

В составе общей экологии выделяют следующие основные разделы:

• аутэкологию, исследующую индивидуальные связи отдельного организма (виды, особи) с окружающей его средой;
• демэкологию или экологию популяций, изучающую структуру и динамику популяций отдельных видов. Популяционную экологию рассматривают и как специальный раздел аутэкологии;
• синэкологию, т.е.экологию сообществ;
• экосистемную экологию;
• биосферную экологию.

Кроме того, экология классифицируется по конкретным объектам и средам исследования,т.е. различают экологию животных, экологию растений, экологию микроорганизмов.

На стыке экологии с другими отраслями знаний продолжается развитие таких новых направлений, как инженерная экология, геоэкология, математическая экология, сельскохозяйственная экология и т.д.

С научно-практической точки зрения вполне обосновано деление экологии на теоретическую и прикладную.

Теоретическая экология раскрывает 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.

Задачи экологии

Задачи экологии весьма многообразны.

В теоретическом 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.

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 для 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.

Таким образом, экология становится одной из важнейших наук будущего.

Предмет и задачи экологии

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.

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, она изучает отдельные виды организмов (организменный уро­вень), их популяции, т. е. совокупность особей одного вида (популяционно-видовой уровень) и биосферы в целом (био­сферный уровень).

Различают два вида экологии – общую и прикладную.

Общая экология– изучает об­щие закономерности взаимоотношений любых живых организмов и среды обитания (включая человека как биологическое суще­ство).

В составе общей экологии выделяют следующие основ­ные разделы:

­ Аутэкология(от греч. autos — сам) — раздел экологии, в задачу которого входит установление пределов существования особи (орга­низма) и тех пределов физико-химических факторов, в диапазоне ко­торых организм может существовать. Изучение реакций организма на воздействия факторов среды позволяет выявить не только пре­делы, в которых он может существовать, но и физиологические и морфологические изменения, характерные для данных особей. Поэтому аутэкология изучает взаимоотношения организма с внешней средой, в основе которых лежат его морфофизиологические реакции на воздействия среды. С изучения этих реакций начинается любое экологическое исследование. Причем основное внимание уде­ляется биохимическим реакциям, интенсивности газового и водного обмена, а также другим физиологическим процессам, которые опре­деляют состояние организма. При проведении исследований используются сравнительно-экологи­ческий и эколого-географический методы, сопоставляются состояние и реакция организма на внешние воздействия в различные периоды жизни (сезонная и суточная активность). Большое место в аутэкологических исследованиях занимает изучение влияния на организм естес­твенной и искусственной радиоактивности, техногенного загрязнения.

­ аутэкологию, исследующую индивидуальные связи отдель­ного организма (вида, особи) с окружающей его средой;

­ популяционную экологию (демоэкологию), в задачу которой входит изучение структуры и динамики популяций отдель­ных видов, взаимоотношения между организмами одного вида в пределах популяции и средой обитания. Популяционную экологию рассматривают и как специальный раздел аутэкологии;

­ синэкологию (биоценологию) — учение об экосистемах (биогеоценозах), изучающую взаимоотноше­ние популяций, сообществ и экосистем со средой.

­ !!глобальная экология — учение о роли живых организмов (живого вещества) и продуктов их жизнедеятельности в создании земной оболочки (атмосферы, гидросферы, литосферы) ее функционирования.

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.

Кроме того, экология классифицируется по конкретным объектам и средам исследования, т.е. различают экологию животных, экологию растений и экологию микроорганизмов.

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 научно-технического 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 экологии с другими отраслями зна­ний продолжается развитие таких новых направлений, как инженерная экология, геоэкология, математическая экология, сельскохозяйственная экология, космическая экология и т. д.

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 обоснована 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.

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.

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 для 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.

­ изучение механизмов адаптации живых организмов к условиям среды;

­ доработка научной основы рационального использования природных ресурсов и сохранение нормальной среды обитания;

­ регуляция численности населения;

­ разработка систем и мероприятий, обеспечивающих минимальное использова­ние химических средств в сельском хозяйстве;

­ экологическая индикация для изучения систем загрязнения;

­ разработка экологического мониторинга — системы повторных целенаправленных исследований параметров окружающей среды;

Задачи экологии применительно к проектно–конструкторской и инженерной деятельности:

­ оптимизация инженерных решений на стадии проектирования с точки зрения наименьшего вреда;

­ прогнозирование и оценка возможных отрицательных последствий новых инженерных решений;

­ своевременное выявление и корректировка технологических процессов нанося­щих ущерб окружающей среде.

Развитие организма как живой целостной системы

Организм — любое живое существо. Он отличается от неживой природы определенной совокупностью свойств, при­сущих только живой материи: клеточная организация; обмен веществ при ведущей роли белков и нуклеиновых кислот, обес­печивающий гомеостаз организма — самовозобновление и поддержание постоянства его внутренней среды. Живым ор­ганизмам присущи движение, раздражимость, рост, развитие, размножение и наследственность, а также приспособляемость к условиям существования — адаптация.

Взаимодействуя с абиотической средой, организм высту­пает как целостная система, включающая в себя все более низкие уровни биологической организации (левая часть «спек­тра», рис. 1.1). Все эти части организма (гены, клетки, кле­точные ткани, целые органы и их системы) являются компо­нентами и системами доорганизменного уровня. Изменение одних частей и функций организма неизбежно влечет за со­бой изменение других его частей и функций. Так, в изменяющихся условиях существования, в результате естествен­ного отбора, те или иные органы получают приоритетное раз­витие. Например, мощная корневая система у растений за­сушливой зоны (ковыль) или «слепота» в результате редук­ции глаз у ночных животных, существующих в темноте (крот).

Живые организмы обладают обменом веществ, или ме­таболизмом, при этом происходит множество химических ре­акций. Примером таких реакций могут служить дыхание, ко­торое еще Лавуазье и Лаплас считали разновидностью горения, или фотосинтез, посредством которого зелеными расте­ниями связывается солнечная энергия, а результаты дальней­ших процессов метаболизма используются всем растением, и др.

Как известно, в процессе фотосинтеза кроме солнечной энергии используется двуокись углерода и вода. Суммарно химическое уравнение фотосинтеза выглядит так:

Практически вся двуокись углерода (С0₂) поступает из ат­мосферы и днем ее движение направлено вниз, к растениям, где осуществляется фотосинтез и выделяется кислород. Дыха­ние — процесс обратный, и движение СО₂ ночью направлено вверх и идет поглощение кислорода.

Некоторые микроорганизмы, бактерии, способны создавать органические соединения и за счет других компонентов, напри­мер за счет соединений серы. Такие процессы называются хе­мосинтезом.

Обмен веществ в организме происходит только при уча­стии особых макромолекулярных белковых веществ — фермен­тов, выполняющих роль катализаторов. Каждая биохимиче­ская реакция в процессе жизни организма контролируется осо­бым ферментом, который в свою очередь контролируется единичным геном. Изменение гена, называемое мутацией, приво­дит к изменению биохимической реакции вследствие измене­ния фермента, а в случае нехватки последнего и к выпадению соответствующей ступени метаболической реакции.

Однако не только ферменты регулируют процессы метабо­лизма. Им помогают коферменты — это крупные молекулы, частью которых являются витамины —вещества, необходимые для обмена веществ всех организмов — бактерий, зеленых рас­тений, животных и человека. Отсутствие витаминов ведет к болезням: нарушается обмен веществ.

Наконец, для ряда метаболических процессов необходи­мы особые химические вещества, называемые гормонами, которые вырабатываются в различных местах (органах) ор­ганизма и доставляются в другие места кровью или посред­ством диффузии. Гормоны осуществляют в любом организ­ме общую химическую координацию метаболизма и помога­ют в этом деле, например, нервной системе животных и че­ловека.

На молекулярно-генетическом уровне особенно чувстви­тельно воздействие загрязняющих веществ, ионизирующей и ультрафиолетовой радиации. Они вызывают нарушение гене­тических систем, структуры клеток и подавляют действие фер­ментных систем. Все это приводит к болезням человека, жи­вотных и растений, угнетению и даже уничтожению видов, живых организмов.

Метаболические процессы протекают с различной интен­сивностью на протяжении всей жизни организма, всего пути его индивидуального развития. Этот его путь от зарождения и до конца жизни называется онтогенезом. Онтогенез представляет собой совокупность последовательных морфологических, физиологических и биохимических преобразований, претерпе­ваемых организмом за весь период жизни.

Онтогенез включает рост организма, т. е. увеличение мас­сы и размеров тела, и дифференциацию, т. е. возникновение различий между однородными клетками и тканями, приводя­щее их к специализации по выполнению различных функций в организме. У организмов с половым размножением онтоге­нез начинается с оплодотворенной клетки (зиготы). При бес­полом размножении — с образованием нового организма пу­тем деления материнского тела или специализированной клетки, путем почкования, а также от корневища, клубня, лукови­цы и т. п.

Каждый организм в онтогенезе проходит ряд стадий раз­вития. Для организмов, размножающихся половым путем, раз­личают зародышевую (эмбриональную), послезародышевую (постэмбриональную) и период развития взрослого организ­ма. Зародышевой период заканчивается выходом зародыша из яйцовых оболочек, а у живородящих — рождением. Важ­ное экологическое значение для животных имеет первоначаль­ный этап послезародышевого развития — протекающий по ти­пу прямого развития или по типу метаморфоза. В первом случае идет постепенное развитие во взрослую форму (цып­ленок — курица и т. д.), во втором — развитие происходит вначале в виде личинки, которая существует и питается само­стоятельно, прежде чем превратиться во взрослую особь (го­ловастик — лягушка). У ряда насекомых личиночная стадия позволяет пережить неблагоприятное время года (низкие тем­пературы, засуху и т. д.)

В онтогенезе растений различают рост, развитие (форми­руется взрослый организм) и старение (ослабление биосинтеза всех физиологических функций и смерть). Основной особенно­стью онтогенеза высших растений и большинства водорослей является чередование бесполого (спорафит) и полового (гема-тофит)поколений.

Процессы и явления, проходящие на онтогенетическом уров­не, т. е. на уровне индивида (особи), — это необходимое и весь­ма существенное звено функционирования всего живого. Процессы онтогенеза могут быть нарушены на любой стадии дей­ствием химического, светового и теплового загрязнения среды и привести к появлению уродов или даже привести к гибели индивидов на послеродовой стадии онтогенеза.

Современный онтогенез организмов сложился в течение длительной эволюции, в результате их исторического разви­тия — филогенеза. Не случайно этот термин ввел Э. Геккель в 1866 г., так как для целей экологии необходима реконструк­ция эволюционных преобразований животных, растений и мик­роорганизмов. Этим занимается наука — филогенетика, кото­рая базируется на данных трех наук — морфологии, эмбриоло­гии и палеонтологии.

Взаимосвязь между развитием живого в историко-эволю-ционном плане и индивидуальным развитием организма сфор­мулирована Э. Геккелем в виде биогенетического закона: он­тогенез всякого организма есть краткое и сжатое повторение филогенеза данного вида. Иными словами, вначале в утробе матери (у млекопитающих и др.), а затем, появившись на свет, индивид в своем развитии повторяет в сокращенном виде исто­рическое развитие своего вида.

Системы организмов и биота Земли

В настоящее время на Земле насчитывается более 2,2 млн видов организмов. Систематика их все более усложняется, хо­тя основной ее скелет остается почти неизменным со времени ее создания выдающимся шведским ученым Карлом Линнеем в середине XVII в.

Известно, что издавна органический мир делился на два царства — животных и растений. Однако в наше время его уже следует делить на две империи — доклеточных (вирусы и фаги) и клеточных (все остальные организмы). Империя доклеточ­ных состоит из единственного царства — вирусов (фаги тоже вирусы-паразиты). Империя клеточных состоит уже из двух надцарств и четырех царств, и еще семь подцарств (табл. 1.1).

Высшие таксоны систематики империи клеточных организмов

Оказалось, что на Земле существуют две большие группы организмов, различия между которыми намного более глубо­ки, чем между высшими растениями и высшими животными, и, следовательно, по праву среди клеточных были выделены два надцарства: прокариотов — низкоорганизованных доядерных и эукаритов — высокоорганизованных ядерных. Прока­риоты (Ргосагуо1а) представлены царством так называемых дро­бянок, к которым относятся бактерии и синезеленые водорос­ли, в клетках которых нет ядра и ДНК в них не отделяется от цитоплазмы никакой мембраной. Эукариоуы (Еисагуо1а) пред­ставлены тремя царствами: животных, грибов и растений, клетки которых содержат ядро и ДНК отделена от цитоплазмы ядерной мембраной, поскольку находится в самом ядре. Гри­бы выделены в отдельное царство, так как оказалось, что они не только не относятся к растениям, но имеют, вероятно, происхождение от амебоидных двужгутиковых простейших, т.е. имеют более тесную связь с животным миром.

Однако такое деление живых организмов на четыре царст­ва еще не легло в основу справочной и учебной литературы, поэтому при дальнейшем изложении материала мы придер­живаемся традиционных классификаций, но которым бактерии, синезеленые водоросли и грибы являются отделами низших растений.

Всю совокупность растительных организмов данной тер­ритории планеты любой детальности (региона, района и т.д.) называют флорой, а совокупность животных организмов — фауной.

Флора и фауна данной территории в совокупности состав­ляют биоту. Но эти термины имеют и гораздо более широкое применение. Например, говорят: флора цветковых растений, флора микроорганизмов (микрофлора), микрофлора почв и т. п. Аналогично используется термин «фауна»: фауна млекопитаю­щих, фауна птиц (орнитофауна), микрофауна и т. п. Термин «биота» используют, когда хотят оценить взаимодействие всех живых организмов и среды или, скажем, влияние «почвенной биоты» на процессы почвообразования и др. Ниже приводится общая характеристика фауны и флоры в соответствии с класси­фикацией (табл. 1.1).

Прокариоты являются древнейшими организмами в ис­тории Земли, следы их жизнедеятельности выявлены в отло­жениях протерозоя, образовавшихся около миллиарда лет на­зад. В настоящее время их известно около 5000 видов.

Самыми распространенными среди дробянок являются бактериин в настоящее время это самые распространенные в биосфере микроорганизмы. Их размеры составляют от деся­тых долей до двух-трех микрометров.

Некоторые из бактерий являются автотрофами, например, серобактерии, которые образуют органическое вещество за счет хемосинтеза на основе серы. Большинство же бактерий — ге-теротрофы, среди которых преобладают сапротрофы, редуцен­ты. Но есть паразитирующие формы на других организмах, вызывающие болезни у животных, растений, человека.

Бактерии распространены повсеместно, но больше всего их в почвах — сотни миллионов на один грамм почвы, а в черноземах — более двух миллиардов.

Микрофлора почв весьма разнообразна. Здесь бактерии вы­полняют различные функции и подразделяются на следую­щие физиологические группы: бактерии гниения, нитрофи-цирующие, азотофиксирующие, серобактерии и др. Среди них есть аэробные и анаэробные формы.

В результате эрозии почв бактерии попадают в водоемы. В прибрежной части их до 300 тыс. в 1 мл, с удалением от берега и с глубиной их количество снижается до 100—200 осо­бей на 1 мл.

В атмосфере воздуха бактерий значительно меньше.

Широко распространены бактерии в литосфере ниже поч­венного горизонта. Под почвенным слоем их всего на поря­док меньше, чем в почве. Бактерии распространяются на сот­ни метров в глубину земной коры и даже встречаются на глу­бине двух и более тысяч метров.

Синезеленые водоросли сходны по строению с бактери­альными клетками, являются фотосинтезирующими автотро­фами. Обитают преимущественно в поверхностном слое пре­сноводных водоемов, хотя есть и в морях. Продуктом их ме­таболизма являются азотистые соединения, способствующие развитию других планктонных водорослей, что при опреде­ленных условиях может привести к «цветению» воды и к ее загрязнению, в том числе и в водопроводных системах.

Эукариоты — это все остальные организмы Земли. Са­мые распространенные среди них — растения, которых около 300 тыс. видов.

Растения — это практически единственные организмы, которые создают органическое вещество за счет физических (неживых) ресурсов — солнечной инсоляции и химических эле­ментов, извлекаемых из почв (комплекс биогенных элемен­тов). Все остальные питаются уже готовой органической пи­щей. Поэтому растения как бы создают, продуцируют пищу для всего остального животного мира, т. е. являются проду­центами.

Все одноклеточные и многоклеточные формы растений имеют, как правило, автотрофное питание за счет процессовфотосинтеза.

Водоросли — это большая группа растений, живущих в во­де, где они могут либо свободно плавать, либо прикрепляться к субстрату. Водоросли — это первые на Земле фотосинтези-рующие организмы, которым мы обязаны появлением кисло­рода в ее атмосфере. Кроме того, они способны усваивать азот, серу, фосфор, калий и другие компоненты непосредственно из воды, а не из почвы.

Остальные, более организованные растения — обитате­ли суши. Они получают питательные элементы из почвы по­средством корневой системы, которые транспортируются че­рез стебель в листья, где берут начало процессы фотосинте­за. Лишайники, мхи, папоротникообразные и цветковые ра­стения являются одним из важнейших эементов географи­ческого ландшафта, доминируют здесь цветковые, которых более 250 тыс. видов. Растительность суши — главный ге­нератор кислорода в атмосферу и ее бездумное уничтожение не только оставит животных и человека без пищи, но и без кислорода.

Грибы — низшие организмы, не содержат хлорофилла, размеры их от микроскопических до крупных, типа дождеви­ков, насчитывается их более 100 тыс. видов. Тело гриба со­стоит из нитчатых образований, которые формируют грибни­цу или мицелий. Все грибы — гетеротрофные организмы, сре­ди которых имеются и сапрофиты, и паразиты. Около трех четвертей всех грибов — сапрофиты, питающиеся гниющи­ми растениями, некоторые грибы паразитируют на растениях и единичные — на животных. Большую пользу растениям при­носят грибы симбиотиты, которые органически связаны с рас­тениями: они помогают усваивать труднодоступные вещест­ва гумуса, помогают своими ферментами в обмене веществ, связывают свободный азот и т. д.

Низшие почвенные грибы играют основную роль в про­цессах почвообразования.

Животные представлены большим разнообразием форм и размеров, их более 1,7 млн видов. Все царство животных — это гетеротрофные организмы, консументы.

Наибольшее количество видов и наибольшая численность особей у членистоногих. Насекомых, например, столько, что на каждого человека их приходится более 200 млн особей. На втором месте по количеству видов стоит класс моллюсков, но их численность значительно меньше, чем насекомых. На третьем месте по числу видов выступают позвоночные, среди которых млекопитающие занимают примерно десятую часть, а половина всех видов приходится на рыб.

Значит, большая часть видов позвоночных формировалась в водных условиях, а насекомые — это сугубо животные су­ши.

Насекомые развивались на суше в тесной связи с цветко­выми растениями, являясь их опылителями. Эти растения поя­вились позже других видов, но более половины видов всех растений приходится на цветковые. Видообразование в этих двух классах организмов находилось и находится сейчас в тес­ной взаимосвязи.

Если сравнить количество видов сухопутных организмов и водных, то это соотношение будет примерно одинаково и для растений, и для животных: количество видов на суше — 92—93 %, в воде — 7—8 %, значит, выход организмов на сушу дал мощный толчок эволюционному процессу в направлении увеличения видового разнообразия, что ведет к повышению устойчивости природных сообществ организмов и экосистем в целом.

ПОНЯТИЕ ОБ ЭКОСИСТЕМЕ

Концепция функционирования экосистемы

Термин «экосистема» введен английским ботаником А. Тенсли в 1935 году, хотя мысль о взаимосвязи и единстве организмов и среды их обитания высказывалась еще древ­ними учеными. Лишь в конце прошлого века стали появляться публи­кации, включающие понятия, идентичные термину «экосистема», при­чем практически одновременно в американской, западноевропейской и русской научной литературе. Так, немецкий ученый К. Мёбиус в 1877 г. ввел термин «биоценоз», через 10 лет американский биолог С. Форбс опубликовал свой классический труд об озере как водной экосистеме. В 1846-1903 гг. основоположник почвоведения в России В.В. Докучаев отмечал в своих трудах единство живых организмов с материнской породой при образовании почв. Примерно на рубеже XIX-XX вв. появилось серьезное отношение к идее о том, что приро­да функционирует как целостная система независимо от того, о какой среде идет речь — пресноводной, морской или наземной. Но только спустя полвека была разработана общая теория систем, началось развитие нового, количественного направления экологии экосистем. Основоположниками этого направления были Ф. Хатчинсон, Р. Маргалеф, К. Уатт, П. Пэттен, Ван Дайн, Г. Одум.

Экосистема — основная функциональная единица в экологии. Она включает в себя все организмы (биотическое сообщество), сов­местно функционирующие на конкретной территории, которые взаи­модействуют с физической средой таким образом, что поток энергии создает четко определенные биотические структуры и круговорот ве­ществ между живой и неживой частями.

Дата добавления: 2018-03-01 ; просмотров: 1218 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ