![](/user_photo/2706_HbeT2.jpg)
- •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.
Круговорот фосфора и минеральных элементов.
Круговорот фосфора. В природе фосфор в больших количествах содержится в ряде горных пород. В процессе разрушения этих пород он попадает в наземные экосистемы или выщелачивается осадками и в конце концов оказывается в гидросфере. В обоих случаях этот элемент вступает в пишевые цепи. В большинстве случаев организмы-редуценты минерализуют органические вещества, содержащие фосфор, в неорганические фосфаты, которые вновь могут быть использованы растениями и таким образом снова вовлекаются в круговорот.
В океане часть фосфатов с отмершими органическими остатками попадает в глубинные осадки и накапливается там, выключаясь из круговорота. Процесс естественного круговорота фосфора в современных условиях интенсифицируется применением в сельском хозяйстве фосфорных удобрений, источником которых служат залежи минеральных фосфатов. Это может быть поводом для тревоги, поскольку соли фосфора при таком использовании быстро выщелачиваются, а масштабы эксплуатации минеральных ресурсов все время растут, составляя в настоящее время около 2 млн. т/год.
Большой или геологический круговорот веществ.
Геологический круговорот веществ обусловлен взаимодействием солнечной энергии с глубинной энергией Земли и осуществляет перераспределение веществ между биосферой и более глубокими горизонтами Земли.
Осадочные горные породы, образованные за счет выветривания магматических пород, в подвижных зонах земной коры вновь погружаются в зону высоких температур и давлений. Там они переплавляются и образуют магму – источник новых магматических пород. После поднятия этих пород на земную поверхность и действия процессов выветривания вновь происходит трансформация их в новые осадочные породы. Геологический круговорот происходит не по кругу, а по спирали, т. е. новый цикл круговорота не повторяет в точности старый, а вносит изменения .
Поток энергии в биосфере. Энтропийность биосферных процессов.
Поток энергии в биосфере. Живая оболочка планеты непрерывно поглощает не только энергию Солнца, но и идущую из недр Земли; энергия трансформируется и передается от одних организмов к другим и излучается в окружающую среду. Следует четко представлять себе, что является источниками энергии в биосфере, куда текут энергетические потоки и какова их роль в создании биомассы.
Уже отмечалось, что единственным первичным источником внешней энергии на Земле является световое и тепловое излучение Солнцаj (см. гл. 2). Ежегодно на земную поверхность падает около 21 1023 кДж, из этой величины на участки Земли, покрытые растениями, а также на водоемы, с содержащейся в них растительностью, приходится только около 40%. С учетом потери энергии радиации вследствие отражения и других причин, а также энергетического выхода фотосинтеза, не превышающего 2%, общее количество энергии, запасаемой ежегодно в продуктах фотосинтеза, выразится величиной порядка 20 1022 кДж. Кроме создания чистой продукции, живой покров суши использует захваченную им энергию Солнца для процесса дыхания. Эти энергетические затраты составляют около 30—40% энергии, расходуемой на создание чистой продукции. Таким образом, растительность суши в год преобразует суммарно (на дыхание и создание чистой продукции) около 4,2 1018 кДж солнечной энергии.
Создание и существование биомассы неразрывно связаны с поступлением энергии и веществ из окружающей среды. Большинство веществ земной коры проходит через живые организмы и вовлекается в биологический круговорот веществ, создавший биосферу и определяющий ее устойчивость. В энергетическом отношении жизнь в биосфере поддерживается постоянным притоком энергии от Солнца и использованием ее в процессах фотосинтеза. Поток солнечной энергии, воспринимаясь молекулами живых клеток, преобразуется в энергию химических связей. В процессе фотосинтеза растения используют лучистую энергию солнечного света для превращения веществ с низким содержанием энергии (С02 и Н2О) в более сложные органические соединения, где часть солнечной энергии запасена в форме химических связей.
Органические вещества, образованные в процессе фотосинтеза, служат источником энергии для самого растения или переходят в процессе поедания и последующего усвоения от одних организмов к другим: от растений к растительноядным животным, от них — к плотоядным и т.д. Высвобождение заключенной в органических соединениях энергии происходит также в процессе дыхания или брожения, разрушение использованных или отмерших остатков биомассы осуществляют разнообразные организмы, относящиеся к числу сапрофитов (гетеротрофные бактерии, грибы, некоторые животные и растения). Они разлагают остатки биомассы на неорганические составные части (минерализация), способствуя вовлечению в биологический круговорот соединений и химических элементов, что обеспечивает очередные циклы продуцирования органического вещества. Укажем, что содержащаяся в пище энергия не совершает круговорота, а постепенно превращается в тепловую энергию. В итоге поглощенная организмами в виде химических связей солнечная энергия снова возвращается в пространство в виде теплового излучения. Поэтому биосфере требуется постоянный приток энергии извне. Эту важнейшую функцию и выполняет Солнце, обеспечивающее в течение многих миллиардов лет постоянный поток энергии через биосферу. При этом к Земле приходит коротковолновое излучение (свет), а уходит от нее длинноволновое тепловое излучение. Существенно, что баланс этих энергий не соблюдается: планета излучает в Космос несколько меньше энергии, нежели получает от Солнца. Эту разность (доли процента) и усваивает биосфера, постепенно, но постоянно накапливая энергию. Ее оказалось достаточно для того, чтобы однажды на планете появилась жизнь, возникла биосфера, чтобы и ныне поддерживать все грандиозные процессы развития планеты.