Определение и предмет изучения науки "Экология".
Эколо́гия (от др.-греч. οἶκος — обиталище, жилище, дом, имущество и λόγος — понятие, учение, наука) — наука о закономерностях связи живых организмов с окружающей средой. Экология — комплексная наука, она использует методы таких наук, как биология, физиология, психология, социология. Главным понятием экологии является понятие экосистемы, которое обозначает свойственную определенным условиям физической среды совокупность растений и животных, устойчиво связанных между собой. Вследствие длительной эволюции на Земле сложилась такая экосистема, которая находится в динамическом равновесии с географической средой и сама является важным детерминантом экологического равновесия.
Основной предмет изучения современной экологии. Что такое экологический кризис и экологическое мышление?
Сопоставление инстинкта цели и экологического аспекта обосновано тем, что для подавляющего большинства живых существ (в том числе и людей) цель жизни сводится к поддержанию жизнедеятельности (собственной и популяционной) в условиях изменяющейся среды обитания, а взаимодействие организмов и среды их обитания - основной предмет изучения экологии, как науки.
Экологический кризис — особый тип экологической ситуации, когда среда обитания одного из видов или популяции изменяется так, что ставит под сомнение его дальнейшее выживание. Основные причины кризиса:
Абиотические: качество окружающей среды деградирует по сравнению с потребностями вида после изменения абиотических экологических факторов (например, увеличение температуры или уменьшение количества дождей).
Биотические: окружающая среда становится сложной для выживания вида (или популяции) из-за увеличенного давления со стороны хищников или из-за перенаселения.
Кризис может быть: глобальным; локальным.
Бороться с глобальным экологическим кризисом гораздо труднее, чем с локальным. Решение этой проблемы можно достигнуть только минимизацией загрязнений, произведенных человечеством до уровня, с которым экосистемы будут в состоянии справиться самостоятельно. В настоящее время глобальный экологический кризис включает четыре основных компонента: кислотные дожди, парниковый эффект, загрязнение планеты суперэкотоксикантами и так называемые озоновые дыры.
Под экологическим сознанием традиционно понимается совокупность экологических представлений (как индивидуальных, так и групповых) о взаимосвязях в системе "человек природа" и в самой природе, существующего отношения к природе, а также соответствующих стратегий и технологий взаимодействия с ней.
Уровни организации живой материи. Какие уровни являются предметом изучения науки экологии?
Экология изучат популяционно-видовой уровень и выше.
1. Молекулярный – это уровень сложных органических веществ – белков и нуклеиновых кислот. На этом уровне происходят химические реакции обмена веществ (гликолиз, кроссинговер и т.п.), но молекулы сами по себе еще не могут считаться живыми.
2. Клеточный. На этом уровне возникает жизнь, потому что клетка – минимальная единица, обладающая всеми свойствами живого.
3. Органно-тканевой – характерен только для многоклеточных организмов.
4. Организменный – за счет нервно-гуморальной регуляции и обмена веществ на этом уровне осуществляется гомеостаз, т.е. сохранение постоянства внутренней среды организма.
5. Популяционно-видовой. На этом уровне происходит эволюция, т.е. изменение организмов, связанное с приспособлением их к среде обитания под действием естественного отбора. Наименьшей единицей эволюции является популяция.
6. Биогеоцентический (совокупность популяций разных видов, связанных между собой и окружающей неживой природой). На этом уровне происходит круговорот веществ и превращение энергии, а так же саморегуляция, за счет которой поддерживается устойчивость экосистем и биогеоценозов.
7. Биосферный. На этом уровне происходит глобальный круговорот веществ и превращение энергии, а так же взаимодействие живого и неживого вещества планеты.
Одно из определений экологии: экология — биологическая наука, которая исследует структуру и функционирование систем надорганизменного уровня (популяции, сообщества, экосистемы) в пространстве и времени, в естественных и изменённых человеком условиях.
Определения биологического вида и популяции. Примеры.
Вид (лат. species) — основная структурная единица биологической систематики живых организмов (животных, растений и микроорганизмов)[1] — таксономическая, систематическая единица, группа особей с общими морфофизиологическими,биохимическими и поведенческими признаками, способная к взаимному скрещиванию, дающему в ряду поколений плодовитое потомство, закономерно распространённая в пределах определённого ареала и сходно изменяющаяся под влиянием факторов внешней среды.
Один вид можно отделить от другого по пяти основным признакам.
Морфологический критерий позволяет различать разные виды по внешним и внутренним признакам.
Физиолого-биохимический критерий фиксирует неодинаковость химических свойств и физиологических процессов разных видов.
Географический критерий свидетельствует, что каждый вид обладает своим ареалом.
Экологический позволяет различать виды по комплексу абиотических и биологических условий, в которых они сформировались, приспособились к жизни.
Репродуктивный критерий обуславливает репродуктивную изоляцию вида от других, даже близкородственных.
Нередко выделяют и другие критерии вида: цитологический (хромосомный) и другие.
Каждый вид представляет собой генетически замкнутую систему, репродуктивную изолированную от других видов.
В связи с неодинаковыми условиями среды особи одного вида в пределах ареала распадаются на более мелкие единицы — популяции. Реально вид существует именно в виде популяций.
Виды бывают монотипическими — со слабо дифференцированной внутренней структурой, они характерны для эндемиков. Политипические виды отличаются сложной внутривидовой структурой.
Внутри видов могут быть выделены подвиды — географически или экологически обособленные части вида, особи которых под влиянием факторов среды в процессе эволюции приобрели устойчивые морфофизиологические особенности, отличающие их от других частей этого вида. В природе особи разных подвидов одного вида могут свободно скрещиваться и давать плодовитое потомство.
Популяция — совокупность особей одного вида, занимающих определенный ареал, свободно скрещивающихся друг с другом, имеющих общее происхождение, генетическую основу и в той или иной степени изолированных от других популяций данного вида.
Изучение популяций, их взаимодействия и динамики является одной из основных задач экологии. В частности, одной из простейших моделей динамики популяций является логистическое уравнение.
Что такое биогеоценоз и экосистема? Примеры экосистем.
Биогеоценоз (от греч. βίος — жизнь γη — земля + κοινός — общий) — система, включающая сообщество живых организмов и тесно связанную с ним совокупность абиотических факторов среды в пределах одной территории, связанные между собой круговоротом веществ и потоком энергии (природная экосистема). Представляет собой устойчивую саморегулирующуюся экологическую систему
Близким по значению понятием является экосистема — система, состоящая из взаимосвязанных между собой сообществ организмов разных видов и среды их обитания. Экосистема — более широкое понятие, относящееся к любой подобной системе. Биогеоценоз, в свою очередь — класс экосистем, экосистема, занимающая определенный участок суши и включающая основные компоненты среды — почву, подпочву, растительный покров, приземный слой атмосферы. Не являются биогеоценозами большинство искусственных экосистем. Таким образом, каждый биогеоценоз — это экосистема, но не каждая экосистема — биогеоценоз. Для характеристики биогеоценоза используются два близких понятия: биотоп и экотоп(факторы неживой природы:климат, почва). Биотоп — это совокупность абиотических факторов в пределах территории, которую занимает биогеоценоз организмы из других биогеоценозов. По содержанию экологический термин «биогеоценоз» идентичен физико-географическому термину фация.
Свойства биогеоценоза:
естественная, исторически сложившаяся система
система, способная к саморегуляции и поддержанию своего состава на определенном постоянном уровне
характерен круговорот веществ
открытая система для поступления и выхода энергии, основной источник которой — Солнце
6. Чем экосистема отличается от биоценоза?
Экосистема - биологическая система, состоящая из сообщества живых организмов, среды их обитания, системы связей, осуществляющей обмен веществом и энергией между ними.
Биоценоз - совокупность растений, животных, микроорганизмов, населяющих участок суши или водоёма и характеризующихся определёнными отношениями как между собой, так и с абиотическими факторами среды
Если экосистема представляет собой сообщество живых организмов связанных с местом обитания, между собой, с экологическими факторами и потоком вещества и энергии, то биоценоз или экоценоз - это сообщество живых организмов находящееся во взаимно связи между собой и экологич. факторами, также биоценоз является компонентом экосистемы: биоценоз+биотоп(место обитания)= экосистема
Составные части экосистемы. Примеры для разных экосистем.
Экосистема состоит из двух частей: Биоценоз и биотоп.
С точки зрения структуры в экосистеме выделяют[2]: климатический режим, определяющий температуру, влажность, режим освещения и прочие физические характеристики среды; неорганические вещества, включающиеся в круговорот; органические соединения, которые связывают биотическую и абиотическую части в круговороте вещества и энергии; продуценты — организмы, создающие первичную продукцию; макроконсументы, или фаготрофы, — гетеротрофы, поедающие другие организмы или крупные частицы органического вещества; микроконсументы (сапротрофы) — гетеротрофы, в основном грибы и бактерии, которые разрушают мёртвое органическое вещество, минерализуя его, тем самым возвращая в круговорот.
Биоценоз - совокупность растений, животных, микроорганизмов, населяющих участок суши или водоёма и характеризующихся определёнными отношениями как между собой, так и с абиотическими факторами среды
БИОТОП, участок суши или водоёма, занятый определённым биоценозом, видовой состав которого определяется комплексом абиотических факторов (условиями рельефа, климата и др.). В более узком смысле биотоп рассматривается как среда существования комплекса животных и растений, входящих в биоценоз. Напр., биотопом можно считать открытый пресноводный водоём и его мелководье, где щуки охотятся, мечут икру и нагуливаются, или же участок со старыми деревьями, где грачи устраивают гнездовые колонии и находят пищу.
Примеры экосистем.
Естественные (природные) экосистемы формируются под влиянием природных факторов, хотя человек может оказывать влияние на них. В лесу человек заготавливает древесину и охотится, на степном пастбище пасет скот, в водоемах ловит рыбу. Он может загрязнять атмосферу, почву, воду. Однако влияние человека в этих экосистемах меньше, чем влияние природных факторов. Антропогенные (искусственные) экосистемы создаются человеком в процессе хозяйственной деятельности. Их примеры: сельскохозяйственные ландшафты с посевами и стадами скота, города, лесопосадки, морские “огороды” из водорослей ламинарии и “фермы” устриц или морского гребешка. В состав антропогенных экосистем могут входить сохранившиеся более мелкие естественные экосистемы (лес или озеро на территории сельскохозяйственной экосистемы, лесопарк в городе). Автотрофные экосистемы находятся на энергетическом самообеспечении и разделяются на фотоавтотрофные – потребляющие солнечную энергию за счет продуцентов – фотоавтотрофов и хемоавтотрофные – использующие химическую энергию за счет продуцентов – хемоавтотрофов. Большая часть экосистем, в том числе и сельскохозяйственные, являются фотоавтотрофными. В сельскохозяйственные экосистемы человек вносит энергию, которая называется антропогенной (удобрения, горючее для тракторов и т.д.). Но ее роль незначительно по сравнению с используемой экосистемой солнечной энергией. Гетеротрофные экосистемы используют химическую энергию, которую получают вместе с углеродом от органических веществ, или энергию созданных человеком энергетических устройств. Пример естественной гетеротрофной экосистемы – экосистема океанических глубин, куда не доходит солнечный свет. Животные и микроорганизмы, входящие в нее, существуют за счет “питательного дождя” – трупов и остатков организмов, падающих на дно из освещенной солнцем автотрофной океанической экосистемы. Существуют гетеротрофные экосистемы и высоко в горах, где микроскопические клещи питаются остатками растений, которые приносит ветер.