№1

Предмет экологии — совокупность связей между организмом и средой. Экология — наука изучающая взаимодействия организмов с окружающей средой и друг с другом. Сюда относятся и все условия существования, как неорганические условия — климат, неорганическая пища, состав воды, почвы и т.д., так и органические — общие отношения организмов ко всем остальным организмам.  Общие задачи экологии: 1) Исследование закономерностей организации жизни в связи с антропогенными воздействиями на природную систему и биосферу. 2) Создание научной основы рациональной эксплуатации биологических ресурсов. 3) Прогнозирование изменений природы под влиянием деятельности человека. 4) Управление процессами, протекающими в биосфере. 5) Сохранение среды обитания человека. 6) Регуляция численности популяции. 7) Разработка систем мероприятий по экологической индикации загрязнения природной среды. 8) Восстановление нарушенных природных систем. 9) Сохранение заповедных участков биосферы. 10) Создание устойчивого развития общества.  Экология ( от греч. «ойкос» - дом, жилище и «логос» - учение )- наука, изучающая условия существования живых организмов и взаимосвязи между организмами и средой, в которой они обитаютают. Изначально экология развивалась как составная часть биологической науки в тесной связи с другими естественными науками - химией, физикой, геологией, географией, математикой.

 

№2

Екологічний фактор — будь-який фактор середовища, що здатен тою чи іншою мірою, прямим або непрямим способом впливати на живі організми, в період хоча б однієї фази індивідуального розвитку.

Саме у визначенні екологічного фактора і знаходимо системний, комплексний підхід до вивчення закономірності функціонування як організму, так і їх сукупності. Так, відсутність якогось фактора у визначений період існування може гальмувати процес відтворення (відомо, що відсутність належних умов може призупинити розвиток понад і, отже, організм не розмножується) або ріст (рослини проростають тільки при визначеній сукупності факторів). Опосередкованість впливу екологічного фактора визначається залежністю одного організму від іншого. На перший погляд, важко уявити залежність хижака від екологічного фактора Сонця, але вивчення трофічних взаємовідносин засвідчило, що хижак непрямим чином залежить від даного екологічного фактора, позаяк кількість їжі, яку він споживає, залежить від кількості та якості організмів, що споживає його жертва.

Екологічні фактори середовища, що ними зв'язаний будь-який живий організм, поділяють на дві категорії: абіотичні (фактори неживої природи) та біотичні (фактори живої природи). Існує певна умовність поділу і взаємовпливу абіотичних та біотичних факторів, оскільки живі організми здатні призвести до змін, які ведуть за собою і зміни абіотичних факторів (ліс знищений шкідниками, активна риюча діяльність норників на схилах може призвести до початку процесу ерозії). Отже, сучасна екологічна наука розглядає наступні фактори навколишнього середовища, які впливають на функціонування як живих організмів, так і систем в цілому.

Абіотичні фактори — сукупність кліматичних, ґрунтових (едафічних), а також топографічних факторів. Сюди також відносять потоки, хвилі і т.д.

Біотичні фактори — сукупність взаємовпливу життєдіяльності одних організмів на інші. Біотичний компонент можемо поділити на автотрофні та гетеротрофні організми. Перші з них самі автономно під впливом складних біохімічних процесів здатні продукувати органічну речовину, другі — тільки споживають накопичене.

3

Екологі́чні фа́ктори — сукупність усіх чинників  середовища  (температура,  вологість,  світло,  гравітація,  субстрат, живі організми  тощо), що діють на живий організм або надорганізмову систему. Не всі вони однакові за своїм значенням, вплив окремих компонентів взагалі незначний. Всю різноманітність екологічних факторів ділять за походженням і характером дії на три великі групи — абіотичні, біотичні та антропогенні. До абіотичних відносять фактори неорганічної, або неживої, природи, до біотичних — вплив живої природи, а також людини. Антропогенні фактори зумовлені діяльністю людини, вплив її на природу може бути як свідомим, так і стихійним, випадковим. Такий поділ певною мірою є умовним, бо кожен з факторів існує і проявляється лише як результат загальної дії середовища.

Середовище впливає на організм через абіотичні фактори температури, вологості, світла, тиску, хімічних характеристик субстрату тощо, а організм на середовище впливає, головним чином, зміною хімізму субстрату, виснаженням трофічних і енергетичних ресурсів і зміни мікрокліматичних оточуючих умов. Вплив середовища на окремий організм, за посередництва біотичних факторів, проявляється в доступності трофічного ресурсу (наприклад, їжу може з'їсти інша тварина), можливості розмноження (наприклад, зустріч з особиною протилежної статі, наявності вільної території для розмноження і виведення потомства тощо), загроза хижака (наприклад, особину може з'їсти хижак) тощо.

Екологічні фактори впливають на поведінку тварини, її активність, обмінні процеси в її організмі, розвиток і морфогенез. Будь-який фактор має або безпосередній вплив, або сигнальний (опосередкований) вплив на організм. У першому випадку чинник впливає механічно (наприклад,  гравітація,  електричне  і магнітне поля, вітер тощо) або фізіологічно — зміною обмінних процесів (наприклад, зміна температури середовища приводить до прискорення або уповільнення метаболізму) та зміною внутрішнього середовища (наприклад, зневоднення). У другому випадку зміна будь-якого фактору може бути дуже незначною і не чинить якогось відчутного впливу на організм, проте, ця незначна зміна слугує сигналом організму для початку внутрішніх перебудов до можливих змін у середовищі (наприклад, зміна довжини світлового дня є сигналом до початку міґрацій у перелітних птахів).

4.

Екологічна ніша. Кожна конкретна популяція присутня в біогеоценозі не випадково: вона виконує певні функції в трофічних ланцюгах; вона певним чином пристосована до умов середовища; вона займає в біогеоценозі певний простір. Ці три поняття — «професія» виду в екосистемі, його ставлення до фак­торів зовнішнього середовища (температури, світла, вологості, джерел живлення та інших — так звана багатовимірна ніша) та «адреса» — були об'єднані американським екологом Ю. Одумом у термін екологічна ніша.

Зазвичай у природних биогеоценозах кількість екологічних ніш збігається з кількістю видів, які цей біогеоценоз населяють. Якщо ніші, зайняті різними популяціями, частково перекриваються, то такі види по­чинають конкурувати між собою за той ресурс, за яким відбу­вається перекривання. Це призводить до поступового витіснення з біогеоценозу менш конкурентоспроможного виду. Конкуренція, так само, як і взаємовідношення типу «хижак—жертва», має над­звичайно важливе значення для підтримання стабільної видової структури біогеоценозу й запобігає надмірному розселенню пев­них конкретних видів.

Взаємозв'язок між організмами можна простежити на рівні біоценозів. Біоцено́з — сукупність рослин, тварин і мікроорганізмів, що населяють певну ділянку суші або водоймища і характеризуються певними відносинами як між собою, так і з абіотичними факторами середовища. Взаємозв'язки організмів у біоценозі різноманітні. Крім трофічних зв'язків, що визначають ланцюги живлення ,існують зв'язки, засновані на тому, що одні організми стають субстратом для інших (топічні зв'язки), створюють необхідний мікроклімат тощо Часто можна простежити в біоценозі групи видів, пов'язані з певним видом і цілком залежать від останнього (консорції).

5)

Екологі́чна пірамі́да (або трофічна піраміда, харчова піраміда) — графічне подання зміни кількості біомаси або біопродуктивності на кожному трофічному рівні екосистеми. Піраміда біомаси показує кількість біомаси на кожному з трофічних рівнів, в той час як піраміда біопродуктивності показує кількість надлишкової біомаси, що продукується організмами на кожному з рівнів.

Екологічні піраміди починаються продуцентами на нижньому рівні і продовжуються вгору через один або кілька рівнів консументів.

Розрізняють три типи екологічних пірамід:

− піраміда чисел − відображає чисельність окремих організмів на кожному рівні; − піраміда біомаси − кількість органічної речовини, синтезованої на кожному з рівнів; − піраміда енергії − величина потоку енергії.

Піраміда чисел - відображає кількісний розподіл окремих організмів на трофічних рівнях. Особливістю такої піраміди є зменшення чисельності організмів при русі від продуцентів до консументів. Ця закономірність пояснюється тим, що в будь-якій екосистемі дрібні тварини чисельно перевершують великих і розмножуються швидше. Для будь-якого хижака існує нижня і верхня межа розмірів їх жертв, кожному хижакові служать їжею жертви певного розміру. Друга піраміда - обернена, так як в лісових пасовищних харчових ланцюгах продуценти - це дерева, а первинні консументи - це комахи. Рівень первинних консументів за чисельністю перевищує рівень продуцентів.

Піраміда біомаси - показує співвідношення загальної кількості живої речовини на трофічних рівнях харчового ланцюга. Може мати два графічних різновиди - правильна і обернена. Спостерігаються наступні закономірності: піраміди з широкою основою і вузькою вершиною характерні для наземних і мілководних екосистем, в яких продуценти мають великі розміри і живуть порівняно довго. У молодих екосистем вершина піраміди вужча, ніж у зрілих; піраміда може бути оберненою у відкритих і глибоких водах, де продуценти невеликі за розміром і живуть недовго. Піраміда біомаси відрізняється проміжним характером в озерах і ставках, так як тут рівноцінні ролі продуцентів, тобто великих прикріплених рослин і мікроскопічних водоростей.

Піраміда енергії - величина потоку енергії, що проходить через різні трофічні рівні. На відміну від піраміди чисел або біомаси, що характеризують статику екосистеми, піраміда енергії характеризує динаміку проходження маси їжі через харчовий ланцюг. На її форму не впливають ні розміри особин, ні інтенсивність їх метаболізму. Крім того, піраміда чисел перебільшує роль дрібних організмів, піраміда біомаси перебільшує роль великих. Тому піраміда енергії є найбільш універсальною характеристикою для порівняння потоку енергії, що проходить через різні рівні, а також для порівняння однієї екосистеми з іншою. Вивчення екологічних пірамід дозволяє оцінювати склад і особливості функціонування цілих екосистем або їх окремих частин, а також визначати ступінь антропогенного впливу на окремі організми або екосистему в цілому.

ПРИНЦИП БІОЛОГІЧНОГО НАКОПИЧЕННЯ

У кругообіг речовин в екосистемі часто додаються речовини, що потрапляють сюди ззовні. Вони концентруються в трофічних ланцюгах і накопичуються в них, тобто відбувається їх біологічне накопичення. Це явище наочно видно на прикладі концентрування радіонуклідів і пестицидів у трофічних ланцюгах. Найбільш відома здатність до біологічного накопиченню у ДДТ – речовини, раніше широко застосовувався для боротьби з шкідливими комахами і забороненого до застосування в даний час. Ю. Одум (1975) наводить приклад того, як недооблік закономірностей біологічного накопичення, обумовленого екологічними процесами, призвів до загибелі птахів, що харчуються гідробіонтами, хоча запилювали комарів на болотах Лонг-Айленда (п-ов Флорида), даючи концентрацію ДДТ значно нижче дози, смертельної для риб та інших тварин. Він пояснює це тим, що отруйні опади адсорбувати на детрит, концентрувалися в тканинах редуцентов (детритофагов) і дрібної риби, а далі – в хижаках, таких як рибоядние птиці.

Завдяки багаторазовому поглинанню з початку детритной ланцюга, отрута накопичувався в жирових відкладеннях риб і птахів. І навіть якщо його доза нижче смертельною і птахи не гинули самі, то ДДТ перешкоджав утворенню яєчної шкаралупи: тонка шкаралупа лопалася ще до того, як розвинеться пташеня. Такі явища можуть призвести до знищення цілих популяцій хижих птахів, наприклад скопи. Таким чином, принципи біологічного накопичення треба враховувати при будь-яких надходженнях забрудненні в середу.

6)

Продуктивність екосистеми — це кількість органічної речовини (в одиницях маси або енергії), що виробляється з одиниці поверхні за одиницю часу. Наприклад, продуктивність тропічного лісу — кг/м² за рік тощо.

Продуктивність екосистем тісно пов'язана з потоком енергії, що проходить через ту чи іншу екосистему. У кожній екосистемі частина приходить енергії, що потрапляє в трофічну мережу, накопичується у вигляді органічних сполук. Невпинне виробництво біомаси (живої матерії) – один з фундаментальних процесів біосфери. Органічне речовина, що створюється продуцентами в процесі фотосинтезу або хемосинтезу, називають первинною продукцією екосистеми (спільноти). Кількісно її виражають у сирої або сухої маси рослин або в енергетичних одиницях-еквівалентному числі ккалорій або джоулів.

Продуктивність біологічна (екосистем) буває первинною, вторинною, чистою й валовою.

Первинна продуктивність (або продукція) — це біомаса або енергія, створена продуцентами за одиницю часу на одиницю простору. Розрізняють валову первинну продуктивність (ВПП) — швидкість, з якою сонячна енергія перетворюється продуцентами на органічну сполуку під час фотосинтезу (її виражають в кал/м² в годину), і чисту первинну продуктивність (ЧПП) — енергію, що іде на приріст або поглинається деструкторами:

Валова первинна продуктивність (ВПП) — це енергія, фіксована в процесі фотосинтезу, а чиста первинна продуктивність (ЧПП) — швидкість приросту біомаси, яка може бути засвоєна гетеротрофними організмами. У тропічних лісах на дихання йде 70-80% енергії, в лісах помірної зони — 50-75%

Вторинна продуктивність (або вторинна продукція) — загальна кількість органічної речовини, яка вироблена всіма гетеротрофами на одиницю площі за одиницю часу. Вторинна продуктивність також поділяється на валову й чисту.

Класифікація екосистем за продуктивністю

Сьогодні на планеті Земля всі екосистеми можна поділити на дві частини: природні та штучні. Такий поділ виправданий у зв'язку з наростаючим впливом людини в біосфері. У свою чергу, ці дві складові біосфери розділяють на менші структурні одиниці. Основою такого поділу є принципові відмінності у функціонуванні того чи іншого типу екосистеми. Існує класифікація екосистем залежно від об'єму створюваної продукції (Уїтеккер, 1976), а саме:

Екосистеми найвищої продуктивності, в межах 2000 — 3000 г/мг на рік. До них належать екосистеми тропічних вологих лісів.

Екосистеми високої продуктивності, в межах 1000 — 2000 г/м2 на рік. До них належать листяні ліси помірної зони та луки.

Екосистеми помірної продуктивності, в межах 250 — 1000 г/м2 на рік. До них належать степи та чагарники.

Екосистеми низької продуктивності, менше 250 г/м2 на рік. До них належать пустелі та напівпустелі.

Різноманіття екосистем на нашій планеті є важливим фактором загальної стійкості біосфери.

Сьогодні на планеті Земля всі екосистеми можна поділити на дві частини: природні та штучні. Такий поділ виправданий у зв'язку з наростаючим впливом людини в біосфері. У свою чергу, ці дві складові біосфери розділяють на менші структурні одиниці. Основою такого поділу є принципові відмінності у функціонуванні того чи іншого типу екосистеми. Існує класифікація екосистем залежно від об'єму створюваної продукції (Уїтеккер, 1976), а саме:

Екосистеми найвищої продуктивності, в межах 2000 — 3000 г/мг на рік. До них належать екосистеми тропічних вологих лісів.

Екосистеми високої продуктивності, в межах 1000 — 2000 г/м2 на рік. До них належать листяні ліси помірної зони та луки.

Екосистеми помірної продуктивності, в межах 250 — 1000 г/м2 на рік. До них належать степи та чагарники.

Екосистеми низької продуктивності, менше 250 г/м2 на рік. До них належать пустелі та напівпустелі.

Різноманіття екосистем на нашій планеті є важливим фактором загальної стійкості біосфери.

7. Кривые вживания и экологические стратегии выживания

с уществует две стратегии выживания - это р стратегия и к стратегия выживания.

 Быстроразмножаю-щиеся виды имеют высокое значение г и называются г-видами.

Виды с относительно низким значением r называют К-видами. Скорость их размножения чувствительна к плотности популяции и остается близкой к уровню равновесия, определяемому величиной К. Об этих двух типах видов говорят, что они используют соответственно r-стратегию и К-стратегию. Эти две стратегии, по существу, представляют два различных решения одной задачи — длительного выживания вида. Виды с г-стратегией быстрее заселяют нарушенные местообитания (обнаженная горная порода, лесные вырубки, выгоревшие участки и т. д.), чем виды с К-стратегией, т. к. они легче распространяются и быстрее размножаются. Виды с К-стратегией более конкурентоспособны, и обычно они вытесняют r-виды, которые тем временем перемещаются в другие нарушенные местообитания. Высокий репродуктивный потенциал г-видов свидетельствует, что, оставшись в каком-либо местообитаний, они быстро использовали бы доступные ресурсы и превысили поддерживающую емкость среды, а затем популяция погибла бы. Виды с r-стратегией занимают данное местообитание в течение жизни одного или, самое большее, нескольких поколений. В дальнейшем они переселяются на новое место. Отдельные популяции могут регулярно вымирать, но вид при этом перемещается и выживает. В целом эту стратегию можно охарактеризовать как стратегию «борьбы и бегства». Следует отметить, что одну и ту же среду обитания разные популяции могут использовать по-разному, поэтому в одном и том же местообитаний могут сосуществовать виды с r- и К-стратегией. Между этими крайними стратегиями существуют переходы. Ни один из видов не подвержен только r- или только К-отбору. В целом же r- и К-стратегии объясняют связь между разнокачественными характеристиками популяции и условиями среды.

8. Биогеоценоз, биоценоз и их соотношение

Биогеоценоз — 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, в которой органические компоненты (животные, растения) неразрывно связаны с неорганическими (вода, почва). Примеры: сосновый лес, горная долина.

Биоценоз — это исторически сложившаяся совокупность животных, растений, грибов имикроорганизмов, населяющих относительно однородное жизненное пространство (определённый участок суши или акватории), и связанных между собой и окружающей их средой. Биоценоз — это комплекс организмов, которые содержаться в Биогеоценозе.

11.

Учение Вернандского про биосферу и её эволюцию

В работах В.И. Вернадского рассматриваются компоненты биосферы, ее границы, функции живого вещества, эволюция биосферы. Ученый впервые показал, что живая и неживая природа Земли тесно взаимодействуют и составляют единую систему.

1) Структура биосферы. В биосфере можно выделить следующие основные компоненты: живое вещество, косное (неживое) вещество, неживое биогенное вещество, биокосное вещество.

Живым веществом В.И. Вернадский назвал совокупность живых организмов, населяющих нашу планету. Это главная сила, преобразующая поверхность планеты, основа формирования и существования самой биосферы. Во все геологические эпохи живое вещество, преобразуя и аккумулируя солнечную энергию, влияло на химический состав земной коры, было мощной геохимической силой, формирующей лик Земли.

Живое вещество имеет количественные характеристики, его можно изучать, используя математические законы.

Количество живого вещества в биосфере (биомасса) - величина постоянная или мало изменяющаяся с течением времени. Во все геологические эпохи на Земле количество живого вещества было практически одинаковым. Ученый подчеркивал, что современное живое вещество генетически родственно живому веществу прошлых геологических эпох.

Под косным веществом В.И. Вернадский понимал такие вещества биосферы, в создании которых живые организмы не участвуют. Это, например, газы, твердые частицы и водяные пары, выбрасываемые вулканами, гейзерами.

Кроме живого и косного веществ, в состав биосферы входят:

неживое биогенное вещество, которое образовано живым веществом современной и прошлых геологических эпох (ископаемые остатки организмов, нефть, уголь, газы атмосферы, озерный ил - сапропель, осадочные породы, например, известняки);

биокосное вещество, которое создавалось одновременно и живыми организмами и косным веществом (например, почва, вода обитаемых водоемов, глинистые минералы)

2)Границы биосферы совпадают с границами распространения живых организмов в оболочках Земли, что определяется наличием условий существования жизни (благоприятный температурный режим, уровень радиации, достаточное количество воды, минеральных веществ, кислорода, углекислого газа. Биосфера - это часть литосферы, атмосферы, гидросферы, заселенная живым веществом.

Верхняя граница биосферы определяется озоновым экраном, представляющим собой тонкий слой газа озона . Роль озонового слоя в биосфере велика: он задерживает губительные для живого ультрафиолетовые лучи солнечного света.

Нижняя граница биосферы неровная. К примеру, в литосфере живые организмы или продукты их жизнедеятельности можно встретить на глубине 3,5-7,5 км, а в Мировом океане организмы - на глубине 10 - 11 км.

3) Эволюция биосферы

В сжатом виде идеи В. И. Вернадского об эволюции биосферы могут быть сформулированы следующим образом:

1. Вначале сформировалась литосфера — предвестник окружающей среды, а затем после появления жизни на суше — биосфера.

2. В течение всей геологической истории Земли никогда не наблюдались азойные геологические эпохи (т. е. лишенные жизни). Следовательно, современное живое вещество генетически связано с живым веществом прошлых геологических эпох.

3. Живые организмы — главный фактор миграции химических элементов в земной коре, «по крайней мере, 90% по весу массы ее вещества в своих существенных чертах обусловлено жизнью» (В. И. Вернадский, 1934).

4. Грандиозный геологический эффект деятельности организмов обусловлен тем, что их количество бесконечно велико и действуют они практически в течение бесконечно большого промежутка времени.

5. Основным движущим фактором развития процессов в биосфере является биохимическая энергия живого вещества.

12

Ноосфера-новая стадия взаимодействия природы и человеческого общества. Появление учения о ноосфере как "сфере разума" связано в первую очередь с именем В. И. Вернадского.

По мнению В.И. Вернадского, основные предпосылки создания ноосферы сводятся к следующему: