ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ

УНИВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА СТРОИТЕЛЬСТВА И ЭКСПЛУАТАЦИИ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ

Отчет по лабораторным работам по дисциплине « экология»

ВЫПОЛНИЛ:

студент(ка) __________________гр. ________ МАДФ 3 курс

ПРИНЯЛ

ассистент ___________________ А.Б. ЛЕОНОВА

ВОРОНЕЖ – 2011

Лабораторная работа № 1

Предмет и задачи экологии

1. 1. Цель работы

Изучение основных определений, терминов и понятий экологии.

1.2. Определение и задачи экологии

Экология (от греч. oikos – жилище, местообитание и logos – учение, наука) – наука, изучающая условия существования живых организмов и взаимоотношения между организмами и средой их обитания.

Термин «экология» был впервые введен в биологическую науку немецким ученым Э. Геккелем в 1866 г.

Изначально экология и развивалась как составная часть биологической науки, в тесной связи с другими естественными науками – химией, физикой, геологией, географией, почвоведением, математикой.

Основной, традиционной, частью экологии как биологической науки является общая экология, которая изучает общие закономерности взаимоотношений любых живых организмов и среды (включая человека как биологическое существо).

В составе общей экологии выделяют следующие основные разделы:

 аутэкологию (от греч. autos – сам), исследующую индивидуальные связи отдельного организма (вида, особи) с окружающей его средой;

 демоэкологию (от греч. demos – народ) или популяционную экологию, в задачу которой входит изучение структуры и динамики популяций отдельных видов.

 синэкологию (от греч. syn – вместе) или биоценологию, изучающую взаимоотношение популяций, сообществ и экосистем со средой.

Для всех этих направлений главным является изучение выживания живых существ в окружающей среде, и задачи перед ними стоят преимущественно биологического свойства – изучить закономерности адаптации организмов и их сообществ к окружающей среде, саморегуляцию, устойчивость экосистем и биосферы и т. д., поэтому общую экологию нередко называют биоэкологией.

В настящее время, в связи с обострением экологической обстановки в масштабах всей планеты, особенно большое значение уделяется проблемам взаимодействия человека с окружающей природной средой. Поэтому современная экология не ограничивается только рамками биологической дисциплины, трактующей отношения главным образом животных и растений со средой, она превращается в междисциплинарную науку, изучающую сложнейшие проблемы взаимодействия человека с окружающей средой. Актуальность и многогранность этой проблемы, привела к «экологизации» многих естественных, технических и гуманитарных наук. Так, например, на стыке экологии с другими отраслями знаний продолжается развитие таких направлений, как инженерная экология, геоэкология, математическая экология, сельскохозяйственная экология, космическая экология и т. д.

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 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 среды;

 оптимизация инженерных, экономических, организационно-правовых, социальных или иных решений для обеспечения экологически безопасного устойчивого развития, в первую очередь в экологически наиболее угрожаемых районах.

Стратегической задачей экологии считается развитие теории взаимодействия природы и общества на основе нового взгляда, рассматривающего человеческое общество как неотъемлемую часть биосферы.

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 и выработать новый тип экологического сознания, коренным образом меняющий поведение людей по отношению к природе.

1.3. Основные термины и понятия экологии

Окружающая среда – совокупность природных тел (атмосферы, гидросферы, литосферы, и биосферы) и культурных (техногенных) объектов, предметов социальной и производственной деятельности человека.

Экологические факторы – это определенные условия и элементы среды, которые оказывают специфическое воздействие на организм. Они подразделяются на абиотические, биотические и антропогенные, рис. 1.1.

Рис. 1.1. Экологические факторы среды

Абиотические факторы – факторы неживой природы, которые прямо или косвенно влияют на живой организм.

1. Климатические факторы – солнечная энергия, температура, влажность, давление, движение воздуха и т.д.

2. Эдафические факторы – механический состав, плотность, влагоёмкость, воздухопроницаемость почвы.

3. Химические факторы – газовый состав атмосферы, солевой состав воды, кислотность воды и почвы.

Биотические факторы – факторы живой природы, выраженные в прямом или косвенном воздействии живых организмов друг на друга и на среду обитания.

1. Фитогенные факторы – учитывают влияние на среду со стороны растений, которые вырабатывают первичное органическое вещество, являющееся основой питания всех организмов.

2. Зоогенные факторы – определяют типы взаимоотношений между животными.

3. Микробиогенные факторы – представляют собой воздействие вирусов, простейших бактерий на живые организмы.

Антропогенные факторы – элементы окружающей среды, связанные с деятельностью человеческого общества, которые приводят к изменению природы, как сферы обитания других видов.

1. Прямое воздействие – охота, рыбная ловля, вырубка леса и т.д.

2. Косвенное воздействие – строительство дорог, разливы нефти и т.д.

Главный объект изучения в экологии – экосистемы, т. е. единые природные комплексы, образованные живыми организмами и средой обитания.

Термин «экосистема» был впервые предложен английским экологом А.Г. Тесли в 1935 г.

В зависимости от масштабов экосистемы делятся на пять уровней, при этом экосистемы более высокого ранга включают в себя экосистемы низшего ранга рис. 1.2.

				V уровень Организм + место обитания
			IV уровень Популяция + стация
		III уровень Сообщество + биотоп
	II уровень Биогеоценоз
I уровень Биосфера

Рис. 1.2. Экосистемы разных уровней организации на Земле

Организм (по В.И.Вернадскому) – система, замкнутая по структуре, иерархически организованная, неравновесная, самоорганизующаяся, открытая по обменам веществом и энергией.

Организм отличается от неживой природы определенной совокупностью свойств, присущих только живой материи: клеточная организация, обмен веществ, движение, раздражимость, рост, развитие, размножение и наследственность, а также приспособляемость к условиям существования – адапта­ция.

Место обитания – пространственно ограниченная совокупность условий среды (абиотической и биотической), обеспечивающая весь цикл развития и размножения особей одного вида.

Популяция – совокупность особей одного вида, имеющих общий генофонд и населяющих определенное пространство с относительно однородными условиями обитания.

Особь (индивид) – элементарная единица организменного уровня или неделимая единица жизни.

Вид – совокупность особей, обладающих наследственным сходством морфологических, физиологических и биохимических особенностей, свободно скрещивающихся и дающих плодовитое потомство.

Каждый вид адаптирован к строго определенной, специфичной для него совокупности условий существования – экологической нише.

Стация – некоторая часть пространства, обладающая необходимыми абиотическими условиями для существования популяции, используемая либо в ограниченное время (сезонно), либо для определенных целей (питания, размножения и т.д.).

Сообщество – совокупность взаимосвязанных и взаимозависимых видов в пределах естественно ограниченного пространства пригодного для жизни

Биотоп (синоним местообитания вида) – относительно однородное по абиотическим факторам среды пространство в пределах водной, наземной, подземной частей биосферы, занятой одним биоценозом.

Биоценоз – взаимосвязанная совокупность микроорганизмов, растений, грибов и животных, населяющих однородный участок суши или водоема – биотоп. Термин «биоценоз» впервые применил Мебиус (1877).

Фитоценоз – сообщество растений на однородном участке территории. Зооценоз – сообщество животных; микробоценоз – сообщество микроорганизмов; микоценоз – сообщество грибов.

Компоненты биотопа не просто существуют рядом, а активно взаимодействуют между собой, создавая определенную биологическую систему, которую академик В. Н. Сукачев назвал биогеоценозом, рис. 1.3.

Рис. 1.3. Схема взаимодействия компонентов биогеоценоза

Компоненты неживой природы воздействуют друг на друга по замкнутому циклу (испарение воды из почвы и водных поверхностей увеличивает влажность атмосферы, выпадение осадков пополняет содержание влаги в почве и водных объектах и т.п.).

Взаимодействие компонентов живой природы происходят также по замкнутому циклу (живые организмы становятся друг для друга либо пищей, либо средой обитания, либо фактором смертности и т.п.).

Между компонентами живой и неживой природы происходит постоянный обмен веществ (почва – среда обитания животных растений и микробов, атмосфера необходима для их дыхания и т.п.).

Биосфера (от греч. bios – жизнь, spharia – шар, «сфера жизни») – есть совокупность всех экосистем, охватывающая все явления жизни, она является выс­шим уровнем организации живой материи.

Впервые термин «биосфера» был введен в науку Э. Зюссом в 1875 г., а в первой трети XX в. возникло новое фундаментальное научное направление в естествознании – учение о биосфере, основоположником которого является великий русский ученый В. И. Вернадский.

По представлениям В. И. Вернадского, биосфера включает живое вещество (т. е. все живые организмы), биогенное (уголь, известняки, нефть и др.), косное (в его образовании живое не участвует, например, магматические горные породы), биокосное (создается с помощью живых организмов), а также радиоактивное вещество, вещество космического происхождения (метеориты и др.) и рассеяные атомы. Все эти семь различных типов веществ геологически связаны между собой.

Для выделения экосистем особое значение имеют трофические, т. е. пищевые взаимоотношения организмов, регулирующие всю энергетику биотических сообществ и всей экосистемы в целом.

Все организмы делятся на две большие группы – автотрофов и гетеротрофов.

Автотрофные организмы используют неорганические источники для своего существования, тем самым создавая органическую материю из неорганической. К таким организмам относятся фотосинтезирующие зеленые растения суши и водной среды, синезеленые водоросли, некоторые бактерии за счет хемосинтеза и др.

Гетеротрофные организмы потребляют только готовые органические вещества. К ним относятся все животные и человек, грибы и др.

Гетеротрофы, потребляющие мертвую органику, называются сапротрофами (например, грибы), а способные жить и развиваться в живых организмах за счет живых тканей – паразитами (например, клещи).

Поскольку организмы достаточно разнообразны по видам и формам питания, то они вступают между собой в сложные трофические взаимодействия, тем самым выполняя важнейшие экологические функции в биотических сообществах. Одни из них производят продукцию, другие потребляют, третьи преобразуют ее в неорганическую форму. Их называют соответственно: продуценты, консументы и редуценты.

Продуценты – производители продукции, которой потом питаются все остальные организмы – это наземные зеленые растения, микроскопические морские и пресноводные водоросли, производящие органические вещества из неорганических соединений.

Консументы – это потребители органических веществ. Среди них есть животные, употребляющие только растительную пищу – травоядные (корова) или питающиеся только мясом других животных – плотоядные (хищники), а также употребляющие и то и другое – «всеядные» (человек, медведь).

Редуценты (деструкторы) – восстановители. Они возвращают вещества из отмерших организмов снова в неживую природу, разлагая органику до простых неорганических соединений и элементов (например, на CO₂, NO₂ и H₂O). Возвращая в почву или в водную среду биогенные элементы, они, тем самым, завершают биохимический круговорот. Это делают в основном бактерии, большинство других микроорганизмов и грибы.

Микроорганизмы, бактерии и другие более сложные формы в зависимости от среды обитания подразделяют на аэробные, т. е. живущие при наличии кислорода, и анаэробные – живущие в бескислородной среде.

1.4. Контрольные вопросы

1. Какие основные разделы выделяют в составе общей экологии?

2. Что считается стратегической задачей экологии?

3. Охарактеризуйте абиотические факторы окружающей среды.

4. Охарактеризуйте биотические факторы окружающей среды.

5. Охарактеризуйте антропогенные факторы окружающей среды.

6. Дайте определение экосистемы.

7. Дайте определение биогеоценозу.

8. Охарактеризуйте V уровень экосистем.

9. Охарактеризуйте IV уровень экосистем.

10. Охарактеризуйте III уровень экосистем.

11. Охарактеризуйте II уровень экосистем.

12. Охарактеризуйте I уровень экосистем.

13. Перечислите фундаментальные законы экологии.

14. Дайте определение биосферы.

1.5 Тренировочные задания