- •Предмет и задачи экологии.
- •Экология как наука о надорганизменных биокосных системах, отличие живого от неживого, саморегуляция биокосных систем.
- •Биосфера, учение в.И. Вернадского о биосфере, учение в.Н. Сукачева о биогеоценозах.
- •Экосистема, популяция, биогеоценоз.
- •Саморегуляция биологических систем.
- •Биомасса и ее химический состав.
- •Малый или биологический круговорот веществ.
- •Круговорот воды, водорода, кислорода и углерода.
- •Круговорот азота и серы.
- •Круговорот фосфора и минеральных элементов.
- •Большой или геологический круговорот веществ.
- •Поток энергии в биосфере. Энтропийность биосферных процессов.
- •Методы научного исследования в экологии. Положение экологии в системе наук о природе. Прикладное значение экологии.
- •Краткий очерк развития экологии. Первоначальное накопление экологических знаний в додарвинский период. Роль ч. Дарвина и э. Геккеля в формировании экологии.
- •Экология в конце XIX и первой половине XX вв. Экологические исследования во второй половине XX века (послевоенный период).
- •Экологические факторы. Классификация экологических факторов.
- •Влияние экологического фактора на организм, концепция лимитирующих факторов.
- •Совместное действие экологических факторов. Жизненные формы.
- •Закономерности распределения солнечной радиации и температуры на Земле. Роль температуры в жизни растений и животных. Эвритермные и стенотермные виды.
- •Деление организмов на группы в зависимости от источников тепла и способности к терморегуляции.
- •Свет как экологический фактор. Видимый свет, фар, значение света в жизни растений и животных.
- •Экологические группы растений и животных по отношению к свету.
- •Сигнальное значение света. Биологические ритмы.
- •Значение воды в жизни организмов. Общая характеристика водообеспеченности наземных организмов.
- •Источники воды у растений и животных. Роль влажности воздуха в жизни организмов.
- •Экологические группы организмов по отношению к воде.
- •Водно-солевой обмен у морских организмов.
- •Водно-солевой обмен у пресноводных организмов.
- •Водно-солевой обмен у наземных организмов.
- •Вода как среда обитания организмов. Экологические группы водных организмов.
- •Пища как экологический фактор.
- •Определение понятия популяция. Численность и плотность популяции. Абсолютная и относительная плотность.
- •Размеры популяций. Верхний и нижний пределы плотности популяций.
- •Рождаемость и плодовитость. Смертность. Выживаемость.
- •Рост и скорость роста. Типы роста популяций.
- •Половой и возрастной состав популяции. Генетический полиморфизм.
- •Пространственная структура популяций. Типы размещения особей в популяциях.
- •Пространственная структура популяций у оседлых и кочующих животных.
- •Флуктуации и регуляция численности. Определение понятий флуктуации и регуляция численности. Периодические и непериодические флуктуации.
- •Регуляция численности популяции. Факторы регуляции численности независимые и зависимые от плотности. Регуляция численности на популяционном уровне.
- •Структура межвидовых взаимодействий. Классификация межвидовых взаимодействий.
- •Межвидовая конкуренция. Эксперименты г.Ф. Гаузе. Математическая модель межвидовой конкуренции.
- •Хищничество и паразитизм.
- •Аменсализм. Симбиоз, комменсализм, протокооперация, мутуализм.
- •Консорции.
- •Экологическая ниша.
- •Пространственная структура наземных биогеоценозов. Морфологическая структура фитоценоза. Вертикальная и горизонтальная структура фитоценоза. Фитоценотические и биогеоценотические горизонты.
- •Вертикальное и горизонтальное расчленение почвы. Вертикальная и горизонтальная неоднородность климата в биогеоценозе.
- •Пространственная структура гидроценозов.
- •Определение понятий продуктивность и продукция. Виды продукции.
- •Пищевые цепи, пищевые сети, трофические уровни. Превращение энергии в пределах трофического уровня и при переходе с одного уровня на другой.
- •Климат как компонент биогеоценоза. Определение понятий погода и климат. Макро-, мезо-, микро- и фитоклимат. Фитоклимат леса. Фитоклимат травянистых сообществ. Климат водоемов.
- •Горная порода, почва как компонент биогеоценоза. Горные породы и их роль в почвообразовании.
- •Определение понятия почва. Строение почвы. Почвообразовательный процесс. Гумусообразование.
- •Роль продуцентов в биогеоценозах. Методы изучения продуктивности. Продуктивность особи и популяции одного и того же вида. Продуктивность популяций разных видов.
- •Функциональная деятельность микроорганизмов в биогеоценозах. Почвенные сообщества микробов. Закономерности распространения бактерий.
- •Обратимые и необратимые изменения биогеоценозов. Эволюции. Нарушения.
- •Сукцессии, их классификация. Первичные и вторичные сукцессии. Основные закономерности сукцессионных смен.
- •Понятие о климаксе в биогеоценологии. Теории моно- и поликлимакса.
- •Основные закономерности распределения биогеоценотического покрова на Земле.
- •Проблемы классификации биогеоценотических систем.
- •Учение о горизонтальной зональности природы. Вертикальная поясность. Учение о неоднородности биогеоценотического покрова.
- •Экологические принципы в различных сферах практической деятельности человека, в промышленности, сельском хозяйстве, строительстве и т.Д.
- •Основные направления прикладной экологии. Экология – научная база разработки проблем рационального природопользования и охраны природы.
- •Экологическая индикация состояния окружающей среды. Экологическая экспертиза. Экологический мониторинг.
- •Охрана окружающей среды (атмосферы, почвы, океанических и континентальных вод) от загрязнений.
- •Организация охраны живой природы. Заповедники, заказники, памятники природы, Красные Книги.
Экологические группы растений и животных по отношению к свету.
Растения теневые - сциофиты (от греч. «сциа» - тень и «фитон» - растение);
растения теневыносливые;
растения светолюбивые - гелиофиты (от греч. «гелиос» - солнце и «фитон» - растение).
Места обитания сциофитов - нижние затемненные ярусы; обитатели глубоких слоев водоемов. Прежде всего это растения, находящиеся под пологом леса (кислица, костяника, сныть).
Сциофиты характеризуются следующими признаками:
листья крупные, нежные; листья темно-зеленого цвета; листья подвижные;
характерна так называемая листовая мозаика (т.е. особое расположение листьев, при котором они макимально не заслоняют друг друга).
Для сциофитов зоной оптимума служат затененные места, при сильной освещенности они чувствуют себя плохо. Растения этой группы адаптировались к условиям сильного затенения темнохвойных таежных, широколиственных и тропических влажных лесов. Обычно адаптация к условиям недостаточной освещенности сочетается у них с высокой потребностью в водоснабжении. В условиях сильной освещенности сциофиты не могут эффективно регулировать транспирацию и обычно высыхают. Типичные представители темных местообитаний - это зеленые мхи, плауны, кислица обыкновенная (Oxalis aceto- sella), копытень европейский (Asarum europaeum.), седмичник европейский (Trientalis europaeus), барвинок малый (Vinca minor), майник двулистный (Majanthemum bifolium) и др.
Теневыносливые растения способны развиваться как при очень большом, так и при малом количестве света. В качестве примера таких растений можно указать некоторые деревья: ель обыкновенную (Picea abies), клен остролистный (,Acerpla- tanoides), граб обыкновенный (Carpinus betulus); кустарники - лещину (Corylus avellana), боярышник (Crataegus monogyna); травы - землянику (Fragaria vesca), герань полевую (Geranium pratense); многие комнатные растения.
Гелиофиты характеризуются следующими признаками:
мелкие размеры листьев; встречается сезонный диморфизм: весной листья мелкие, летом - крупнее;
листья располагаются под большим углом, иногда почти вертикально;
листовая пластинка блестящая или густо опушенная;
образуют разряженные насаждения.
Гелиофиты либо совсем не переносят, либо плохо переносят даже незначительное затенение. К этой группе относятся степные и луговые злаки, растения тундр, ранневесенние растения, большинство культурных растений открытого грунта, многие сорняки. Из видов этой группы можно отметить подорожник обыкновенный (Plantago major), иван-чай (Chamaerion angustifo- lium), вейник тростниковидный ( Calamagrostis arundinacea) и др.
Сигнальное значение света. Биологические ритмы.
Специфическое значение светового фактора заключается в том, что закономерная динамика условий освещения играет важную роль в регуляции периодических явлении в жизни представителей органического мира. С самого возникновения жизни на нашей планете она осуществлялась в условиях ритмически меняющейся среды Закономерная смена дня и ночи, регулярно повторяющиеся сезонные изменения комплекса факторов — все это требовало приспособления со стороны живых организмов Наиболее кардинальная форма такого приспособления выражается в эволюционном становлении соизмеримости и согласования ритмов биологическои активности различных живых форм с масштабами суточной и сезонной циклики комплекса условий среды. Адаптивныи смысл этого явления заключается в том, что на его основе открылась возможность совмещения различных форм жизнедеятельности организма с периодом наиболее благоприятных для их осуществления внешних условий. Ритмичность общих проявлений жизнедеятельности и отдельных ее форм свойственна всем живым существам. В основе ее лежит специфика биохимических и физиологических реакций, составляющих сущность жизни и имеющих ритмичный характер. Длительность ритмов отдельных процессов, идущих на суборганизменном уровне, очень различна: от долей секунды (например, активность нейрона) до нескольких часов (секреторная леятель-ность желез) и даже более. Функционирование целого организма основано на интеграции отдельных суборганизменных ритмов и согласовании их с меняющимися во времени условиями среды.
«Двойственный» характер происхождения адаптивных циклов (хи- мико-биологическая природа первичных ритмов и зависимость их от периодических изменений условий среды) отчетливо отражается на физиологических механизмах, регулирующих суточную и сезонную периодичность жизнедеятельности организмов. По современным пред- - ставлениям в основе периодических процессов лежит внутренняя (эндогенная) программа, на которую воздействует сложный комплекс внешних условий. Одни из них прямо модифицируют эндогенную программу в соответствии с конкретной экологической ситуациеи, другие выступают в качестве «датчиков времени», способствуя синхронизации эндогенных циклов с ходом закономерных (суточных, сезонных) изменений внешних условий. Одновременно, задавая общую «точку отсчета», эти факторы синхронизируют циклы суборганизменных процессов на уровне целого организма и циклы биологической активности отдельных особей на уровне всей популяции. Этим обеспечивается единство физиологического состояния и проявления определенных форм деятельности всеми особями, населяющими общие места обитания.
В качестве таких датчиков времени могут вступать многие периодически меняющиеся факторы среды. Но в эволюции большинства групп живых организмов основное синхронизирующее значение закрепилось за закономерными изменениями светового режима — фотопериодическая регуляция. Свет представляет собой первично-периодический фактор: закономерная смена дня и нота, как и сезонные изменения длины светлой части суток, происходят с жесткой ритмичностью, которая определяется астрономическими процессами и на проявления которой не могут повлиять условия и процессы, осуществляющиеся на Земле. Поэтому фотопериод1 наиболее устойчив в своей динамике, автономен и не подвержен другим влияниям. Только на экваторе, где продолжительность дня и ночи не изменяется по сезонам, и в некоторых особых условиях (глубины моря, пещеры, непрерывный полярный день) ведущее значение в регуляции биологических ритмов приобретают другие факторы.
Суточные ритмы. Суточная периодичность свойственна большинству видов растений и животных. Имеются формы с дневной или ночной активностью; у некоторых видов вспышки активности проявляются спонтанно, независимо от времени суток, некоторым животным присуще проявление активности в сумеречное время. Время открытия и закрытия цветков у высших растений, начала или окончания бодрствования (или, наоборот, сна) у животных видоспецифично и отличается большим постоянством в своем соотношении с суточным ходом освещенности.
Циркадианные ритмы. Сигнальная, синхронизирующая роль фотопериода отчетливо проявляется в условиях эксперимента, когда на фоне неизменной освещенности (чаще всего — при содержании в темноте) у подопытных организмов проявляется суточный ритм, свойственный данному виду в естественной обстановке.
Сезонные ригмы Большинство организмов, обитающих в условиях сезонной смены климатических режимов, характеризуется наличием периодических сезонных процессов, охватывающих комплекс физиологических систем и обеспечивающих биологически значимые изменения форм деятельности. У растений это связано с сезонным характером репродукции, определенными сроками образования семян, формированием клубней и других форм запасания питательных веществ перед зимой, обеспечивающих начало активной вегетации на следующий год, и т. д. Уже в первой половине XX в. было твердо установлено, что эти процессы имеют эндогенный, генетически запрограммированный характер; конкретные погодные условия только модифицируют их протекание. Установлена и важная роль фотопериода в регуляции сезонных периодических явлений у растений (W. Garner, Н" lllbrd, 1920).
Цирканнуальные ритмы. Эндогенные биологические циклы с око- логодовой периодичностью названы цирканнуалъньши (цирканными/ ритмами. Как и циркадианные, они основываются на системе свободного отсчета времени по принципу биологических часов. В природных условиях эта система находится под контролем внешних факторов- синхронизаторов, среди которых у нетропических животных главная роль принадлежит фотопериоду.