Конспект лекций по Экологии

Лекция 1.

Общие понятия экологии. Глобальный экологический кризис

Слово "экология" образовано от греческого ойкос, что означает " дом" или "жилище". В буквальном смысле экология -это наука об организмах "у себя дома". Обычно экологию определяют как науку об отношениях организмов или групп организмов к окруждющей среде, или как науку о заимоотношениях между живыми организмами и средой их обитания. Поскольку экология занимается преимущественно биологией групп организ­мов и функциональными процессами на суше, в море и в пресных водах, определение этой области исследований как науки о структуре и функциях природы будет более соответствовать ее современному направлению, причем человечество рассматривает­ся как часть природы. Для последних десятилетий ХХ в. особе­нно подходит одно из определений, данных в полном словаре Уэбстера, а именно: "Предмет экологии - это совокупность или структура связей между организмами и их средой". Для "долго­срочного" употребления лучшим определением этого обширного по объему понятия будет, по-видимому, наиболее краткое и на­именее специальное, а именно "биология окружающей среды" (environmental biology).

КОНЦЕПЦИЯ ЭКОСИСТЕМЫ

Определения.

Живые организмы и их неживое (абиотическое) окружение нераздельно связаны друг с другом и находятся в постоянном взаимодействии. Любое единство, включающее все организмы (т.е. "сообщество") на данном участке и взаимодействующее с физической средой таким образом, что поток энергии создает четко определенную трофическую структуру, видовое разнообра­зие и круговорот веществ (т.е. обмен веществами между биоти­ческой и абиотической частями) внутри системы, представляет собой экологическую систему, или экосистему. С точки зрения трофических (от греч. трофе - питание) отношений экосистема имеет два компонента (которые обычно частично разделены во времени и пространстве): 1) автотрофный компонент (автотроф­ный - самостоятельно питающийся), для которого в основном характерны фиксация световой энергии, использование простых неорганических веществ и построение сложных веществ, и 2) гетеротрофный компонент (гетеротрофный - питаемый другими), для которого характерны утилизация, перестройка и разложение сложных веществ. Для удобства описания целесообразно выде­лять в составе экосистемы следующие компоненты: 1) неоргани­ческие вещества (C, N, CO , H O и т.д.), включающиеся в кру­говороты; 2) органические соединения (белки, углероды, липи­ды, гуминовые вещества и т.д.), связывающие биотическую и абиотическую части; 3) климатический режим (температура и другие физические факторы); 4) продуценты - автотрофные ор­ганизмы, главным образом зеленые растения, которые способны создавать пищу из простых неорганических веществ; 5) макро­консументы, или фаготрофы (от греч. фагос - пожирающий), - гетеротрофные организмы, главным образом животные, которые поедают другие организмы или частицы органического вещества;

6) микрокунсументы, сапротрофы (от греч. сапро - разлагать), или осмотрофы (от греч. осмо - проходить через мембрану), гетеротрофные организмы, преимущественно бактерии и грибы, которые разрушают сложные соединения мертвой протоплазмы, поглощают некоторые продукты разложения и высвобождают неор­ганические питательные вещества, пригодные для использования продуцентами, а также органические вещества, способные слу­жить источниками энергии, ингибиторами или стимуляторами для других биотических компонентов экосистемы. Первые три группы неживые компоненты, а остальные составляют биомассу (живой вес).

Один из самых общих признаков экосистем -наземных, пресноводных или морских, создаваемых человеком или природ­ных, - взаимодействие автотрофных и гетеротрофных компонен­тов. Очень часто эти организмы и осуществляемые ими функции в определенной степе­ни разделены в пространстве, располагаясь в виде ярусов, од­ни над другими: автотрофный метаболизм наиболее интенсивно происходит в верхнем ярусе - "зеленом поясе", т.е. там, где наиболее доступна световая энергия, а гетеротрофный метабо­лизм преобладает внизу, в почвах и отложениях - "коричневом поясе", в котором накапливается органическое вещество. Функ­ционирование автотрофов и гетеротрофов частично разделено также во времени: использование продукции автотрофных орга­низмов гетеротрофами может происходить с существенной задер­жкой. Например, в лесной экосистеме фотосинтез превалирует в листовом пологе. Лишь часть продуктов фотосинтеза, часто ве­сьма небольшая, немедленно и непосредственно используется растением и гетеротрофами - фитофагами и паразитами, питаю­щимися листвой и молодой древесиной. Большая часть синтези­рованного вещества (в форме листьев, древесины и запасных питательных веществ в семенах и корнях) в конце концов попа­дает в подстилку и почву, образующие вместе четко определен­ную гетеротрофную систему.

Такое пространственно-временное разделение процессов позволяет подразделить потоки энергии на два типа: 1) паст­бищный, в котором происходит прямое потребление живых расте­ний или их частей, и 2) "детритный", в котором идет накопле­ние и разложение мертвого вещества. Термин "детрит" ("продукт распада", от лат. deterere - изнашиваться) заим­ствован из геологии, где им обычно обозначают продукты раз­рушения горных пород.

Абиотические компоненты лимитируют и регулиру­ют существование организмов. В качестве общего принципа мож­но указать, что в операциональном смысле живые и неживые ча­сти экосистемы настолько тесно связаны природой в одно це­лое, что разделить их трудно (отсюда операциональные класси­фикации, в которых не проводится резкого различия между био­тическим и абиотическим). Большинство биогенных веществ ( С, Н, О, N, P и т.д.) и органических соединений (углеводороды, белки, жиры и т.д.) не только встречаются как в организмах, так и вне их, но и образуют непрерывный поток между живым и неживым.