Лекция №1.

Экология как наука сложна и многогранна. В настоящее время экология представляет собой разветвленную систе­му. В ней условно выделяют крупные направления: биоэко­логия (общая экология), геоэкология, прикладная эколо­гия, экология человека и социальная экология.

БИОЭКОЛОГИЯ

Среды жизни и экологические факторы

Среды жизни. Среда обитания — это часть природы, окружающая живые организмы и оказывающая на них опре­деленное воздействие. На нашей планете живые организмы освоили 4 среды обитания: водную, наземно-воздушиую, по­чвенную и организменную. Водная среда была пер­вой. Затем живые организмы освоили наземно-воздушную сре­ду, создали и заселили почву. Организменную среду освоили паразиты и симбионты.

Экологические факторы. Каждая из сред жизни отличает­ся особенностями воздействия экологических факторов. Отдель­ные элементы среды, которые воздействуют на организмы, называются экологическими факторами. Выделяют следую­щие экологические факторы: абиотические, биотические, ан­тропогенные.

Абиотические факторы — компоненты неживой природы. К ним относят:

• климатические (свет, температура, влажность, ветер, давление и др.),

• геологические (землетрясения, извер­жения вулканов, движение ледников, радиоактивное излуче­ние и др.).

Свет. В спектре солнечного света выделяют области, раз­личные по своему биологическому действию. Для растений солнечный свет необходим, прежде всего, как источник энергии для фотосинтеза. Для животных свет — это условие ориентации. Животные бывают с дневным, ночным и сумеречным образом жизни.

Биотические факторы — воздействие живых организмов друг на друга (взаимодействие между особями в популяциях и между популяциями в сообществах). При этом взаимоотноше­ния могут быть внутривидовыми (взаимодействия между осо­бями одного вида) и межвидовыми (между особями разных видов).

Взаимоотношения между организмами

Живые организмы могут оказывать друг на друга положительное влияние (симбиотические отношения), отрицательное влияние (антибиотические отношения) или не вли­ять друг на друга (нейтрализм).

Нейтрализм — сожительство двух видов на одной терри­тории, не имеющее для них ни положительных, ни отрица­тельных последствий (например, белки и лоси).

Симбиотические отношения — такие отношения между организмами, при которых участники извлекают от совместно­го сожительства пользу или хотя бы не вредят друг другу. Раз­личают протокооперацию, мутуализм, комменсализм и др.

Протокооперация — взаимовыгодное, но не обязательное сосуществование организмов, пользу из которого извлекают все участники (например, рак-отшельник и актиния).

Мутуализм — форма симбиотических отношений, при ко­торой либо один из партнеров, либо оба не могут существовать без сожителя (например, травоядные копытные и целлюлозо-разрушающие микроорганизмы).

Комменсализм — форма симбиотических отношений, при которой один из партнеров получает пользу от сожительства, а другому присутствие первого безразлично. Различают две фор­мы комменсализма: синойкия, или квартирантство (напри­мер, некоторые актинии и тропические рыбки) и трофобиоз, или нахлебничество (например, крупные хищники и падальщики).

Антибиотические отношения — такие отношения между организмами, при которых один или оба участника испытыва­ют отрицательное воздействие партнера. Различают хищниче­ство, паразитизм, конкуренцию, аменсализм и др.

Хищничество — форма антибиотических отношений, при которой один из участников (хищник) умерщвляет другого (жер­тва) и использует его в качестве пищи (например, волки и зай­цы). Каннибализм — частный случай хищничества — умерщв­ление и поедание себе подобных (встречается у крыс, бурых медведей, человека).

Паразитизм — форма антибиотических отношений, при которой паразит не убивает своего хозяина, а длительное вре­мя использует его как среду обитания и источник пищи (виру­сы, некоторые бактерии, грибы, паразитические черви и др.). Различают облигатных и факультативных паразитов. Облигатные паразиты ведут исключительно паразитический образ жиз­ни и вне организма хозяина либо погибают, либо находятся в неактивном состоянии (вирусы). Факультативные паразиты ведут паразитический образ жизни, но в случае необходимости могут нормально жить во внешней среде, вне организма хозя­ина (патогенные грибы и бактерии).

Конкуренция — форма антибиотических отношений, при которой организмы соперничают друг с другом за пищевые ресурсы, полового партнера, убежище, свет и др. Различают межвидовую и внутривидовую конкуренции.

Аменсализм — форма антибиотических отношений, при которой один организм воздействует на другой и подавляет его жизнедеятельность, а сам не испытывает никаких отрицатель­ных влияний со стороны подавляемого (например, ель и расте­ния нижнего яруса).

Антропогенные факторы — деятельность человека, при­водящая либо к прямому воздействию на живые организмы, либо к изменению среды их обитания. При этом различается воздействие человека как биологического организма и его хо­зяйственная деятельность (техногенные факторы).

Разные экологические факторы обладают различной измен­чивостью в пространстве и во времени. Одни из них относи­тельно постоянны (сила тяготения, солнечная радиация, соле­ность океана), другие очень изменчивы (температура и влаж­ность воздуха, сила ветра). Изменения факторов среды могут быть периодическими, т.е. регулярно повторяющимися (изме­нение температуры воздуха и освещенности в течение суток или года), и непериодическими (извержение вулкана, нападе­ние хищника).

Адаптации. В процессе эволюции у организмов выработа­лись различные приспособления к среде обитания — адапта­ции. Спо­собность к адаптации — одно из основных свойств живой мате­рии, обеспечивающее возможность ее существования. Адапта­ции развиваются под действием трех основных факторов: на­следственность, изменчивость и естественный (а также искус­ственный) отбор.

Существует три основных пути приспособления организ­мов к условиям окружающей среды: активный путь — усиле­ние сопротивляемости, развитие регуляторных процессов, по­зволяющих осуществлять все жизненные функции организма, несмотря на отклонения фактора от оптимума; пассивный путь — подчинение жизненных функций организма изменению факторов среды и избегание неблагоприятных воздействий. Обычно приспособление вида к среде осуществляется тем или иным сочетанием всех трех возможных путей адаптации.

Живые организмы хорошо адаптированы к периодическим факторам. Непериодические факторы могут вызывать болезни и даже смерть живого организма. Человек использует это, при­меняя пестициды, антибиотики и другие непериодические фак­торы. Однако длительное их воздействие также может вызвать к ним адаптацию.

НАПРИМЕР:

ДДТ (дихлордифенилтрихлорэтан) относится к числу хлорорганических инсектицидов. Когда-то этот препарат спас жизнь миллионам людей, предотвратив эпидемии сыпного тифа (во время Первой мировой войны от тифа погибли 2 500 000 чел. в России) и малярии (одной из самых коварных и изнурительных болезней человека). Будучи отличным инсектицидом, ДДТ имеет, однако, один принципиальным недостаток. Это очень устойчивое соединение способно накапливаться в окружающей среде, где сохраняется в течение многих лет, и концентрироваться при движении по пищевым цепям. По этой причине его применение запрещено во многих странах, но из-за дешевизны и эффектности ДДТ по-прежнему широко применяют в развивающихся странах.

Некоторые насекомые выработали устойчивость (резистентность) к ДДТ: их организмы стали вырабатывать ферменты, которые катализируют отщепление HCl от молекулы ДДТ, в результате чего образуется нетоксичное вещество дихлордифенилдихлорэтилен (ДДЭ).

При образовании двойной связи в ДДЭ молекула становится неактивной, поскольку при этом меняется характер ее взаимодействия с рецепторами насекомых. Пестициды убивают насекомых, поедающих наши урожаи. С помощью пестицидов борются со многими живыми организмами – переносчиками заболеваний, например комарами.