
- •Тема 1.Складові навколишнього середовища,екологічні закони і принципи охорони довкілля.
- •Вступ. Основні взаємодії суспільства і природи. Предмет і завдання екології.
- •Питання для самоконтролю:
- •6.Основні екологічні закони
- •7. Біосфера-глобальна екосистема
- •8.Біорізноманітність і її збереження.
- •9. Трофічні ланцюги.
- •Перший ланцюг живлення
- •Другий тип ланцюгів живлення
- •Правило екологічної піраміди
- •Питання для самоконтролю:
- •10.Ноосфера
- •Питання для самоконтролю:
- •11. Вплив людини на природу на різних етапах суспільства
- •Питання для самоконтролю:
- •12. Зміна навколишнього середовища.
- •Питання для самоконтролю:
- •13. Атмосфера як зовнішня оболонка Землі.
- •Питання для самоконтролю:
- •14. Забруднення атмосфери.
- •Джерела забруднення атмосфери.
- •Питання для самоконтролю:
- •Теми рефератів:
- •15. Озоновий шар. Сучасні проблеми.
- •Питання для самоконтролю:
- •Теми рефератів:
- •16. Кислотні дощі.
- •17. Тютюновий дим
- •18. Гідросфера-водна оболонка Землі.
- •Питання для самоконтролю:
- •Теми рефератів:
- •19. Споживання води.
- •Питання для самоконтролю:
- •20. Забруднення гідросфери. Наслідки забруднення гідросфери.
- •Питання для самоконтролю:
- •Теми рефератів:
- •21. Охорона водних ресурсів.
- •Питання для самоконтролю:
- •Теми рефератів:
- •22. Склад і будова грунту.
- •Питання для самоконтролю:
- •Теми рефератів:
- •23. Антропогенний влив на грунт.
- •Питання для самоконтролю:
- •24. Ерозія грунтів.
- •25.Використання добрив і пестицидів та його наслідки
- •Питання для самоконтролю:
- •26.Досвід ведення сільського господарства без хімізації
- •Це цікаво знати
- •Питання для самоконтролю:
- •27. Охорона земних надр
- •Питання для самоконтролю:
- •28. Значення рослин та тварин у житті людини.
- •Питання для самоконтролю:
- •29.Скорочення лісових ресурсів та його наслідки.
- •Питання для самоконтролю:
- •30. Червона книга
- •Питання для самоконтролю:
- •Теми рефератів:
- •31. Заповідна справа
- •Перелік природних заповідників
- •Питання для самоконтролю:
- •Теми рефератів:
- •32. Значення тварин і рослин у природі та житті людини. Причини вимирання тварин.
- •33. Рідкісні та зникаючі види фауни України.
- •34. Охорона тваринного світу.
- •Питання для самоконтролю:
- •35.Екологія людини
- •Питання для самоконтролю:
- •Теми рефератів:
- •36. Якість природного середовища та здоров'я людей
- •Питання для самоконтролю:
- •Теми рефератів:
- •37. Захворювання пов’язані з забрудненням навколишнього середовища.
- •Питання для самоконтролю:
- •Питання для самоконтролю:
- •39 .Вплив шуму на людину
- •Питання для самоконтролю:
- •Теми рефератів:
- •40.Радіація та здоров’я
- •Питання для самоконтролю:
- •Теми рефератів:
- •Тема 2. Захист навколишнього середовища від людської діяльності
- •41.Визначення якості та обсягу забруднень довкілля.
- •Питання для самоконтролю:
- •42. Збитки від забруднення середовища.
- •Теми рефератів:
- •43. Екологічний моніторинг та його види.
- •Питання для самоконтролю:
- •Теми рефератів:
- •44.Екологізація економіки.Значення безвідходних технологій.
- •Питання для самоконтролю:
- •Теми рефератів:
- •Використання і переробка відходів.
- •Питання для самоконтролю:
- •Теми рефератів:
- •Безвідходне споживання.
- •Питання для самоконтролю:
- •Теми рефератів:
- •Взаємодія країн у справі збереження та відновлення довкілля.
- •Питання для самоконтролю:
- •Теми рефератів:
- •48.Роль громадськості України в охороні навколишнього середовища.
- •Питання для самоконтролю:
- •Теми рефератів:
- •49. Екологічне право.
- •Питання для самоконтролю:
- •Теми рефератів:
- •50. Екологічна освіта.
- •Питання для самоконтролю:
- •Теми рефератів:
- •51. Екологічна культура і мораль нової цивілізації.
- •Питання для самоконтролю:
- •Теми рефератів:
- •52.Практичні поради з екологічної самодопомоги
- •Література для самопідготовки:
Тема 1.Складові навколишнього середовища,екологічні закони і принципи охорони довкілля.
Вступ. Основні взаємодії суспільства і природи. Предмет і завдання екології.
За минулі тисячоліття цивілізація і технології зробили помітний стрибок у своєму розвитку. Змінився вид людських поселень, канули в Лету мови старовини, сам зовнішній вигляд «людини розумної» змінився до невпізнання. Але одне в житті людини залишилося незмінним: усе, що цивілізація здатна зібрати в своїх коморах, складувати за високими парканами спеціальних баз, розіпхати по полицях домашніх шаф і холодильників - все це взято з навколишнього середовища. І весь ритм життя людства, як в минулі епохи, так і сьогодні, визначався одним - можливістю доступу до тих чи інших природних ресурсів. За роки такого співіснування з природою запаси природних ресурсів помітно скоротилися. Правда, сама природа подбала про те, щоб забезпечити людину, вічного утриманця, в тому числі і практично невичерпної ресурсною базою. Природи, як і грошей, багато не буває. Не відомо, що з цього приводу думають всі жителі планети, але їх вплив на природу відчувається практично скрізь. Охорона грунтів від людини є однією з найважливіших завдань людини, так як будь-які шкідливі сполуки, що знаходяться в грунті, рано чи пізно потрапляють в організм людини. По-перше, відбувається постійне вимивання забруднень у відкриті водойми і грунтові води, які можуть використовуватися людиною для пиття та інших потреб. По-друге, ці забруднення з грунтової вологи, грунтових вод і відкритих водойм потрапляють в організми тварин і рослин, що вживають цю воду, а потім по харчових ланцюжках знову-таки потрапляють в організм людини. По-третє, багато шкідливих для людського організму сполуки мають здатність акумулюватися в тканинах, і, перш за все, в кістках. За оцінками дослідників, в біосферу надходить щорічно близько 20-30 млрд. т. твердих відходів, з них 50-60% органічних сполук, а у вигляді кислотних агентів газового або аерозольного характеру - близько 1 млрд. т. І все це менше ніж на 6 млрд. чоловік! Як же речовини-забруднювачі літосфери потрапляють в грунт? Різні грунтові забруднення, більшість з яких антропогенного характеру, можна розділити за джерелом надходження цих забруднень в грунт. З атмосферними опадами. Багато хімічних сполук (гази - оксиди сірки та азоту), що потрапляють в атмосферу в результаті роботи підприємств, потім розчиняються в крапельках атмосферної вологи і з опадами потрапляють у грунт. Осідають у вигляді пилу і аерозолів. Тверді і рідкі сполуки при сухій погоді зазвичай осідають безпосередньо у вигляді пилу і аерозолів. При безпосередньому поглинанні грунтом газоподібних сполук. У суху погоду гази можуть безпосередньо поглинатися грунтом, особливо вологою. Різні шкідливі сполуки, в будь-якому агрегатному стані, поглинаються листям через продихи або осідають на поверхні. Потім, коли листя опадає, всі ці сполуки надходять в грунт. Забруднення грунту важко класифікуються, в різних джерелах їх поділ дається по-різному. Якщо узагальнити і виділити головне, то спостерігається наступна картина забруднення грунту: · Сміттям, викидами, відвалами, відстійними породами; · Важкими металами; · Пестицидами; · Мікотоксинами; · Радіоактивними речовинами. Існують природні ресурси, необхідні людству, як повітря. Але ні, мабуть, такого ресурсу, окрім самого повітря, відсутність якого ставало б нерішучості проблемою для людини вже менш ніж через хвилину. Відомо, що забруднення атмосфери відбувається в основному в результаті роботи промисловості, транспорту і т. п., які в сукупності викидають щорічно викидають «на вітер» більше мільярда твердих і газоподібних частинок. Основними забруднювачами атмосфери на сьогоднішній день є окис вуглецю та сірчистий газ. Але, звичайно, не можна забувати і про фреонах, або хлорфторуглеводородах. Саме їх більшість вчених вважають причиною утворення так званих озонових дір у атмосфері. Фреони широко використовуються у виробництві та в побуті як хладореагентов, піноутворювачів, розчинників, а також в аерозольних упаковках. А саме з пониженням вмісту озону у верхніх шарах атмосфери медики пов'язують зростання кількості ракових захворювань шкіри. Відомо, що атмосферний озон утворюється внаслідок складних фотохімічних реакцій під впливом ультрафіолетових випромінювань Сонця. Хоча його зміст невелика, його значення для біосфери величезне. Озон, поглинаючи ультрафіолетове випромінювання, оберігає все живе на землі від загибелі. Фреони ж, потрапляючи в атмосферу, під дією сонячного випромінювання розпадаються на ряд з'єднань, з яких окис хлору найбільш інтенсивно руйнує озон. Благодатні краплі дощу - ще один дар небес - завжди радували людину. Але в деяких районах земної кулі дощі перетворилися на серйозну небезпеку. Виникла складна і важка у своєму рішенні проблема кислотних дощів, яка на міжнародному рівні була вперше піднята Швецією на конференції ООН з навколишнього середовища. З тих пір вона перетворилася на одну з головних природоохоронних проблем людства. Кислотні дощі згубно діють на природу водойм, завдають шкоди лісової рослинності і сільськогосподарським культурам, нарешті, всі ці речовини представляють певну небезпеку для життя людини. Третій, не менш важливий, ніж небо над головою і земля під ногами, фактор існування цивілізації - водні ресурси планети. На свої потреби людство використовує головним чином прісні води. Їх обсяг складає трохи більше 2% гідросфери, причому розподіл водних ресурсів по земній кулі вкрай нерівномірно. У Європі та Азії, де проживає 70% населення світу, зосереджено лише 39% річкових вод. Загальне ж споживання річкових вод зростає з року в рік у всіх районах світу. Відомо, наприклад, що з початку нинішнього століття споживання прісних вод зросло в 6 разів, а в найближчі кілька десятиліть зросте ще щонайменше в 1,5 рази. Нестача води посилюється погіршенням її якості. Використовувані в промисловості, сільському господарстві і в побуті води надходять назад у водойми у вигляді погано очищених або взагалі неочищених стоків. Таким чином, забруднення гідросфери відбувається, перш за все, в результаті скидання в річки, озера і моря промислових, сільськогосподарських і побутових стічних вод. Згідно з розрахунками вчених, наприкінці ХХ століття для розведення цих самих стічних вод може знадобитися 25 тис. кубічних км. прісної води, або практично все реально доступні ресурси такого стоку! Неважко здогадатися, що саме в цьому, а не в зростанні безпосереднього водозабору - головна причина загострення проблеми прісної води. Змінюючи свій світ, людина, бажає він того чи ні, істотно втручається в життя своїх сусідів по планеті. За даними Міжнародного союзу охорони природи, з 1600 р. на Землі вимерло 94 види птахів і 63 види ссавців. Крім того, зменшуються в кількості і зникають рідкісні комахи, що пов'язано як з реакцією на застосування різного роду пестицидів, так і з знищенням їх корінних місць проживання.
Предмет і завдання екології.
Термін «екологія» був вперше введений в 1866р. німецьким біологом Ернестом Геккелем для позначення науки про відносини рослинних і тваринних організмів між собою і з оточуючим середовищем. Слово “екологія” походить від грецьких слів oikos, що означає дім, помешкання, та logos - наука. Таким чином, екологія - це наука, що вивчає наше природне помешкання, всі організми, що його населяють, та функціональні процеси, що роблять цей “дім” придатним для життя. Екологія – наука про взаємозв’язки живих організмів та їх угрупувань між собою та довкіллям, про структуру та функціонування надорганізмових систем. Центральним об’єктом вивчення екології є той чи інший вид рослин або тварин, популяція або людина як один з видів живих істот існуючих на Землі (тобто екосистеми). Предметом екології є різноманітність і структура зв’язків між організмами, їхніми угрупованнями та середовищем існування, а також склад і закономірності функціонування угруповань організмів: популяцій, біогеоценозів, біосфери в цілому. Головними завданнями екології є:
На сьогоднішній день, при узагальненні всіх наукових напрямків та течій універсальна екологія (макроекологія) поділяється на 2 взаємопов’язаних напрямки: теоретичну і практичну (прикладну). Теоретична екологія базується на вивченні і розробці екології живих організмів. Основу її складають: вчення про екологічні фактори (аутекологія), вчення про популяції (демекологія), вчення про екосистеми (синекологія). Практична (прикладна) екологія об’єднує три великих розділи:
Структура сучасної екології
Питання для самоконтролю:
Теми рефератів:
|
Біосфера — загальнопланетарна оболонка, склад, будова й енергетика якої зумовлені минулою і сучасною діяльністю всієї сукупності організмів на Землі. Біосфера виникла близько 3,5 млрд. років тому. Вона включає в себе верхній шар земної кори, нижні шари атмосфери і всю гідросферу. Нижня (термічна) межа біосфери зумовлена високими температурами глибинних верств земної кори, верхня (промениста) — наявністю високих доз ультрафіолетового випромінювання, від якого живі організми захищені озоновим шаром. Біосфера є складною, цілісною, організованою і саморегульованою екологічною системою, в якій під дією живих організмів відбувається акумуляція, трансформація і перерозподіл величезних ресурсів речовини та енергії. Вперше термін "біосфера" вжив на початку XIX ст. французький природознавець Ж.Б. Ламарк. У науковій літературі цей термін вперше використав у 1875 р. австрійський геолог Б. Зюсс. У своїй праці він висунув оригінальну ідею про концентричні оболонки, які обгортають земну кулю — літосферу, гідросферу, атмосферу і біосферу. Але поняття про біосферу як про середовище життя Е. Зюсс не розвинув. Заслуга створення фундаментального вчення про біосферу належить видатному українському вченому, академікові В.І. Вернадському. Володимир Іванович Вернадський — класик сучасного природознавства, великий вчений-енциклопедист, один з активних організаторів Української Академії наук і її перший президент. Він був засновником багатьох нових наукових напрямів, що інтенсивно розвиваються в наш час, — це генетична мінералогія, геохімія, біогеохімія, вчення проживу речовину, біосферу і ноосферу. Величезний внесок зробив учений в розробку і розвиток геології, біології, ґрунтознавства, географії, гідрології, екології, вчення про газовий режим Землі. В.І. Вернадський відкрив і сформулював низку важливих законів природи. Головними з них є закони про єдність зв'язків і взаємозв'язків людства і природи, єдність сущого на Землі з космосом. Вчення про біосферу і біогеохімічні процеси, про роль живої речовини в еволюції нашої планети є наріжним каменем сучасного природознавства і відіграє визначальну роль у розв'язанні екологічних проблем, які в наш час так гостро постали перед людством. Основи цього вчення, які були викладені В.І. Вернадським у книзі "Біосфера" та інших його працях, зберігають свою актуальність і нині. В.І. Вернадський розглядав біосферу як область життя, основа якої — взаємодія живої і косної (неживої) речовини. Він писав: "Живі організми є функцією біосфери і тісно матеріально та енергетично з нею пов'язані, є величезною геологічною силою, що її визначає... Вони пов'язані з навколишнім середовищем біогенним током атомів: своїм диханням, живленням і розмноженням". Найістотніша особливість біосфери — це біогенна міграція атомів хімічних елементів, яка зумовлена променевою енергією Сонця, процесами фотосинтезу й органічного розкладу. Згідно із сучасними уявленнями, біосфера — це своєрідна оболонка Землі, що містить всю сукупність живих і мертвих організмів і ту частину речовини планети, яка знаходилася або знаходиться в безпосередній взаємодії з ними. Основними компонентами біосфери є: 1) біомаса живих рослин, здатних шляхом фотосинтезу фіксувати і перетворювати сонячну енергію в потенційну і зберігати її у вигляді органічних сполук; 2) біомаса тварин і мікроорганізмів, які проживають на поверхні Землі і у верхніх шарах земної кори; 3) біогенна речовина — маса речовин, яка створена і перероблена організмами в минулому (наприклад, кам'яне і буре вугілля, крейдяні відклади і т. д.); 4) біокосна речовина, створена одночасно і живими організмами, і процесами косної (неживої) матерії — такими є вся природна вода, тропосфера, кора вивітрювання; 5) радіоактивні елементи, що надходять з внутрішніх сфер Землі; 6) потік сонячної енергії та речовин, що надходять на Землю з космосу.Біосфера перебуває в постійному розвитку, вона пройшла шлях від безжиттєвого геологічного розвитку Землі через низку все більш складних організмів до появи в ній людини — вінця творіння природи. Формування різноманітних форм життя на Землі є, без сумніву, одним з найбільших її чудес, непізнанною вічною загадкою природи, що робить нашу планету унікальною серед інших небесних тіл. Питання для самоконтролю: 1.Що таке біосфера? 2.Які ви знаєте компоненти біосфери? 3.Хто сформулював вчення про біосферу? 4.Як живі організми впливають на навколишнє середовище? Теми рефератів
Біосфера має довгу й багато в чому драматичну історію, тісно пов’язану з еволюцією Землі. Еволюцію Землі можна умовно поділити на кілька фаз. Перша фаза. Формування ранньої земної кори, атмосфери та гідросфери. Виникнення геологічного кругообігу речовин. Згідно з найпоширенішою серед астрономів і астрофізиків гіпотезою, Всесвіт виник близько 20 млрд. років тому внаслідок Великого вибуху. Потім утворилася наша Галактика (8 млрд. років тому). Близько 6 млрд. років тому у віддаленій частині одного з рукавів Галактики розтягнута на трильйони кілометрів газопилова хмара під дією гравітаційних сил поступово ущільнилася й перетворилася на водневий диск, що повільно обертався. З його центральної частини утворилося Сонце, де за надзвичайно високих температури й тиску почалися реакції ядерного синтезу, в ході яких водень перетворювався на гелій і виділялася величезна кількість енергії. Периферичні залишки диска також зближувалися під дією сил взаємного притягання, поступово ущільнювалися, доки не перетворилися на суцільні сфери — планети Сонця. Потім поверхні таких сфер тверднули, утворюючи первинну планетарну кору. Первинна кора нашої планети — Землі — утворилася приблизно 4,6 млрд. років тому. Відтоді на її поверхні осідали метеорити й космічний пил. Завдяки ізотопному аналізові таких метеоритних залишків (метеоритного свинцю) вдалося визначити час виникнення земної кори, тобто дату народження нашої планети. З тріщин тонкої кори неперервно вивергалася розжарена лава, а разом із нею — гази. Втримуванні гравітаційними силами, ці гази утворили первинну атмосферу планети. Вона складалася з метану, аміаку, водяної пари, вуглекислого газу, сірководню, ціанистого водню й практично не містила кисню та озону. Коли поверхня планети охолола, водяна пара почала конденсуватися в атмосфері й випадати першими дощами, розчинюючи численні мінерали земної кори. Поступово вода накопичувалася, утворюючи океани. На планеті сформувалася гідросфера. Циркуляція атмосферних мас, води й розчинених у ній мінералів, переміщення магматичних продуктів на поверхню планети й знову в її надра породили великий, або геологічний, кругообіг речовин. Закінчувалася перша фаза еволюції нашої планети. Друга фаза. Передбіологічна (хімічна) еволюція. Протягом цієї фази (4,6—3,8 млрд. років тому) на Землі відбувалися процеси синтезу й накопичення простих органічних сполук, необхідних для існування життя: амінокислот і простих пептидів, азотистих основ, простих вуглеводів. Ці сполуки, «цеглинки життя», виникли внаслідок процесів абіотичного синтезу. Гіпотезу про можливість виникнення таких сполук абіотичним шляхом, тобто без участі живої речовини, висловив у 1923 р. російський біохімік, академік О. І. Опарін, а вперше експериментально перевірив у 1953 р. американський аспірант С. Міллер. У своїх дослідах С. Міллер зімітував умови давньої Землі: в стерильний реактор він помістив водень, метан, аміак та воду, і крізь цю суміш пропускав електричні розряди, імітуючи блискавки в первинній атмосфері. За тиждень у реакторі було виявлено кілька амінокислот, деякі прості вуглеводи, інші органічні сполуки, які входять до складу живої речовини. Експерименти С. Міллера, повторені й підтверджені в багатьох інших лабораторіях, довели: майже всі мономери біополімерів могли синтезуватись абіотичним шляхом. Органічні речовини нагромаджувалися в океані, утворюючи так званий «первинний бульйон». Релігія розглядає виникнення життя на Землі як акт творіння Господа, даючи часом досить витончені тлумачення опису цього акту Книгою Буття й різко критикуючи наукові гіпотези природного походження життя. Деякі вчені (в тому числі видатні — В. І. Вернадський, Ф. Крик) вважають, що живі організми були занесені на Землю з Космосу або з метеоритами й космічним пилом (гіпотеза панспермії), або «зародки життя» розсилалися на зорі геологічної історії Землі якоюсь космічною надцивілізацією для запліднення безживних, але потенційно придатних для життя планет (спрямована панспермія). Проте більшість біологів та еволюціоністів вважають, що життя на Землі виникло природним шляхом, у результаті процесів абіогенного синтезу. Незалежно від того, яким шляхом з’явилося життя на нашій планеті, жива речовина докорінно змінила її зовнішній вигляд: на Землі виникла біосфера.
Третя
фаза.
Давня
біосфера. Еволюція прокаріотичного
світу. Виникнення біологічного
кругообігу речовин. Формування кисневої
атмосфери. Ця фаза еволюції нашої
планети почалася приблизно 3,8—4 млрд.
років тому. Рештки перших живих
організмів (їхній вік становить 3,8
млрд. років) дійшли до нас у вигляді
так званих строматолітів — вапнякових
решток синьо-зелених водоростей і
актиноміцетів, а також у вигляді
осадових порід; у котрих шари
двовалентного заліза чергуються з
шарами окисненого тривалентного,
подібно до того, як це нині спостерігається
в «мікробних матах» на узбережжях
багатьох субтропічних морів.
Перші
живі організми мали примітивну —
прокаріотичну — будову, були анаеробами,
тобто організмами, які існують у
безкисневому середовищі. Вони жили в
морях, «ховаючись» на глибині від
згубного ультрафіолетового випромінювання
Сонця, оскільки на планеті ще не
існувало захисного озонового шару.
Необхідні для життя енергію й речовини
перші мешканці Землі діставали,
використовуючи готові органічні
сполуки первинного бульйону, тобто
були гетеротрофами. Організми-автотрофи
для побудови своїх клітин не
використовували готові органічні
речовини, а самі синтезували їх з
неорганічних — вуглекислого газу,
води, азотовмісних і фосфоровмісних
сполук. Такі процеси потребували
значних енергетичних затрат. Необхідну
енергію автотрофи діставали або за
рахунок окисних реакцій — у процесі
хемосинтезу, або в результаті прямого
вловлювання й перетворення променистої
енергії Сонця — фотосинтезу.
Перші
автотрофні організми, мабуть, були
хемосинтезуючими й діставали потрібну
енергію, окиснюючи або сірку в сірководні
до молекулярної сірки, або двовалентне
залізо до тривалентного й т. п. Але
справжня революція в юній біосфері
почалася з появою фотосинтезуючих
бактерій — ціанобактерій (синьозелених
водоростей), які «навчилися»
використовувати найпотужніше й
найстабільніше в планетарному масштабі
джерело енергії — сонячне світло.
З
появою автотрофів на планеті замкнувся
цикл біологічного кругообігу речовин,
і на мільярди років відступила загроза
енергетичного й харчового голоду.
Автотрофи, що здатні синтезувати
органічні речовини з неорганічних,
дістали загальну назву — продуценти,
а гетеротрофи, які розкладають органічні
сполуки до неорганічних, — редуценти.
Водночас виникла ще одна група
організмів, котрі використовували
готові органічні речовини, не розкладаючи
їх до мінеральних, а трансформуючи в
інші органічні речовини. Цю групу
споживачів — трансформаторів готової
органіки — називають консументами.
Першими консументами були бактерії,
що живились органікою загиблих
продуцентів (так званий сапротрофний
тип живлення) або вели паразитичний
спосіб життя всередині клітин
продуцентів чи консументів-сапротрофів.
І
нарешті, органічна речовина відмерлих
продуцентів і консументів споживалася
редуцентами. Давні редуценти, на
відміну від консументів, виділяли в
зовнішнє середовище ферменти (так
звані екзоферменти), що розкладали
складні органічні сполуки на простіші,
а потім поглинали ці прості сполуки.
Всередині клітин більшу частину
поглинутих простих органічних сполук
редуценти окиснювали до мінеральних
речовин, одержуючи необхідну енергію,
а із залишків створювали потрібні для
себе складніші органічні речовини.
Отже,
жива, речовина (біота) — продуценти,
консументи й редуценти — утворила
ланцюг живлення (трофічний ланцюг),
який через неживу речовину — мінеральні
сполуки — замкнувся в коло. Відтоді
продуценти синтезували органічні
речовини з неорганічних, консументи
їх трансформували, а редуценти
розкладали до мінеральних сполук, які
потім знову споживалися продуцентами
для процесів синтезу. З потоку речовин
у цьому колі утворився біологічний
кругообіг речовин (рис. 1.).
Питання для самоконтролю:
Теми рефератів:
4.Екологічні фактори. Загальні закономірності впливу на організм.
Усі компоненти середовища існування, які впливають на живі організми та їхні угруповання, називають екологічними факторами. Залежно від природи й особливостей дії на організми їх поділяють на абіотичні, біотичні та антропогенні. Абіотичні фактори - це компоненти і властивості неживої природи (температура, вологість, освітленість, газовий склад атмосфери, сольовий склад води тощо), які прямо чи опосередковано впливають на окремі організми або їхні угруповання. Біотичні фактори - це різні форми взаємодій між особинами в популяціях і між популяціями в угрупованнях. Вони можуть бути антагоністичними (конкуренція, паразитизм тощо), взаємовигідними (мутуалізм) чи нейтральними. Будь-який організм постійно взаємодіє з особинами свого (внутрішньо-видові зв'язки) чи інших (міжвидові зв'язки) видів. До окремої групи екологічних факторів належать різні форми господарської діяльності людини - антропогенні фактори, які змінюють стан середовища існування різних видів живих істот, у тому числі й самої людини. За відносно короткий період існування людини як біологічного виду її діяльність докорінно змінила вигляд нашої планети і з кожним роком цей вплив усе більше зростає. Інтенсивність дії певних екологічних факторів може залишатися відносно постійною протягом значних історичних періодів розвитку біосфери (наприклад, сонячне випромінювання, сила земного тяжіння, газовий склад атмосфери). Але інтенсивність дії більшості з них мінлива (температура, вологість тощо). Ступінь мінливості кожного з екологічних факторів залежить від особливостей середовища існування організмів. Наприклад, температура на поверхні ґрунту може значно змінюватись залежно від пори року і, навіть, часу доби, тоді як на глибині понад 3 м такі зміни практично відсутні. Кожен із живих організмів постійно пристосовується до всього комплексу екологічних факторів, тобто до середовища існування, регулюючи свої процеси життєдіяльності відповідно до їхніх змін. При цьому до дії кожного з них він пристосовується незалежно від інших. Організми, які виявляються нездатними пристосуватись до змін довкілля, зникають із певної екосистеми або з планети взагалі. Пристосування до певного середовища виникають не відразу, а формуються протягом історичного розвитку виду. В цьому і проявляється принцип єдності організмів і середовища їхнього існування: організми пристосовані саме до того середовища, в якому вони мешкають. Які загальні закономірності впливу екологічних факторів на живі організми? Хоча екологічні фактори дуже різноманітні за своєю природою, існують певні закономірності їхнього впливу на живі організми, а також реакцій організмів на дію цих факторів. Пристосування організмів до умов середовища існування називають адаптаціями (від лат. адаптатіо - пристосування). Вони виникають на всіх рівнях організації живої матерії: від молекулярного до біогеоценотичного. Але адаптації непостійні: вони змінюються в процесі історичного розвитку виду залежно від змін інтенсивності дії екологічних факторів. Кожен вид організмів пристосовується до певних умов довкілля особливим чином, тобто не існує двох близьких видів, подібних за своїми адаптаціями {правило екологічної індивідуальності). Наприклад, два види ссавців: кріт (ряд Комахоїдні) і сліпак (ряд Гризуни) пристосовані до існування в ґрунті. Але кріт риє ходи за допомогою передніх кінцівок, а сліпак — різців. Якщо організм добре пристосований до дії певного екологічного фактора, то це не означає, що він так само пристосований і до дії інших. Наприклад, лишайники можуть оселятись на субстратах, бідних на органіку (наприклад, скелях), і витримувати тривалі періоди посухи, але дуже чутливі до забруднення атмосферного повітря. Існує і закон оптимуму: кожен з екологічних факторів має лише певні межі позитивного впливу на організми. Межі інтенсивності дії екологічного фактора, сприятливої для організмів певного виду, називають зоною оптимуму. Чим більше інтенсивність дії екологічного фактора відхилятиметься від оптимуму в той чи інший бік, тим більше буде його пригнічувальна дія на живі організми (зона пригнічення). Значення інтенсивності дії фактора, за якими існування організмів стає взагалі неможливим, називають верхньою та нижньою межами витривалості (або відповідно точками максимуму і мінімуму). Відстань між точками максимуму і мінімуму - це ті межі інтенсивності дії екологічного фактора, в яких можливе існування організмів певного виду. Оптимум і межі витривалості організмів по відношенню до дії певного фактора залежать від того, з якою інтенсивністю і в якому поєднанні діють інші (явище взаємодії екологічних факторів). Наприклад, низькі температури легше переносити у суху і безвітряну погоду. Мала інтенсивність дії деяких екологічних факторів може бути частково компенсована іншими подібними факторами (закон взаємокомпенсації екологічних факторів). Так, у місцях, де багато стронцію, молюски під час росту черепашок можуть частково замінювати ним кальцій. Нестачу світла фотосинтезуючі рослини можуть частково компенсувати надлишком двооксиду карбону. Але взаємокомпенсація екологічних факторів має певні межі й жоден із важливих факторів не може бути повністю замінений іншими. Якщо інтенсивність дії хоча б одного з них виходить за межі витривалості, існування виду стає неможливим, незважаючи на оптимальне поєднання та інтенсивність дії інших. Так, у місцях, де багато стронцію, молюски можуть замінювати ним кальцій під час росту черепашок лише частково; нестача вологи гальмуватиме процес фотосинтезу навіть за оптимальних освітлення і концентрації С02 в атмосфері. Фактор, інтенсивність дії якого наближується до меж витривалості або виходить за них, називають обмежувальним. Обмежувальні фактори визначають територію розселення виду - його ареал (від лат. ареа - площа, простір). Так, поширення багатьох видів тварин на північ стримується нестачею тепла і світла, на південь - дефіцитом вологи. Отже, можливість існування виду в певних умовах визначається будь-яким фактором, інтенсивність дії якого наближуватиметься до критичних точок мінімуму та максимуму або виходитиме за них (закон толерантності; від лат. толератіо - терпець). Питання для самоконтролю: 1. Що таке екологічні фактори? 2. Які групи екологічних факторів вам відомі? 3. Яким може бути характер змін інтенсивності дії екологічних факторів? 4. Сформулюйте закон оптимуму. Що таке межі витривалості? 5. Які екологічні фактори називають обмежувальними? Яка їхня роль у поширенні організмів? 6. Пригадайте умови існування тварин у пустелі.Виділіть екологічні фактори, що виявляються тут на рівні обмежувальних. Поясніть значення пристосувань, що виникли у цих тварин для пом’якшення впливу таких факторів.
|
5.Види,
популяції та середовища.
Головні
дійові особи в будь-якому біогеоценозі
— це сукупності видів, що його населяють,
— популяції. Саме на рівні популяцій
відбуваються процеси засвоєння,
трансформації й передавання енергії
ланцюгами живлення.
Під
популяцією
розуміють сукупність особин одного
виду з єдиним генофондом, яка формується
в результаті взаємодії потоку генів
(схрещування, міграції, запилення,
запліднення, поширення зачатків — спор,
клітин, насіння, личинок, яєць) та умов
довкілля. Популяція
—
це елементарна одиниця існування виду
й та одиниця, з якою «працює» природний
добір. Порівняно з видом, популяція
фенотипно й генотипно зазвичай
однорідніша. Наприклад, у популяції
берези, що росте на болоті, дерева тонші,
слабші, чутливіші до грибних захворювань,
ніж у популяції берези того самого виду,
яка росте на сухих місцях.
Популяції,
як і біогеоценози, характеризуються
багатьма показниками. З погляду екології,
найсуттєвішим є показник мінімальної
чисельності популяції, тобто такої
чисельності, за якої в популяції ще
підтримується необхідний рівень
генетичної неоднорідності, завдяки
чому вона не вироджується.
Наприклад,
у популяціях із великою чисельністю
схрещування відбуваються здебільшого
між особинами, що не є близькими родичами.
Завдяки цьому в популяції не накопичуються
шкідливі мутації й вона процвітає. В
противному разі переважають
близькоспоріднені схрещування,
збільшується фонд генетичних захворювань,
популяція вироджується й у подальшому
зникає. Зазвичай (принаймні у тварин)
мінімальна чисельність популяції
становить кілька сотень особин. Послідовно
підводячи популяції до мінімальної
чисельності, людина знищує їх, навіть
не вбиваючи останнього представника.
Так
на початку нашого століття людина
знищила мандрівного голуба. Ці птахи
навесні збирались у величезні зграї й
у місцях ночівлі ставали легкою здобиччю
для американських фермерів, які стріляли
в них, збивали палицями, ловили сітками,
а потім згодовували свиням. Мандрівний
голуб вимер не тому, що фермери винищили
всіх цих птахів до єдиного (адже деяким
птахам удалося врятуватися від мисливців),
а через те, що людина звела рівень усіх
його популяцій до чисельності, нижчої
за мінімальну. Після цього мандрівний
голуб як вид уже був приречений: припинився
обмін генами, була втрачена генетична
різноманітність. Тому навіть зоопарк
Цинциннаті, де ще зберігалося кілька
птахів, не був спроможний запобігти
втраті.
Будь-яка
популяція залежить не лише від генетичної
різноманітності та пов’язаного
з нею потоку генів, а й від факторів
довкілля.
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 обґєднані американським екологом
Ю. Одумом у термін екологічна ніша.
Зазвичай
у природних біогеоценозах (особливо
клімаксних) кількість екологічних ніш
збігається з кількістю видів, які цей
біогеоценоз населяють (принцип Гаузе).
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.
Лімітуючі
фактори.
Багатовимірна
ніша визначає екологічний діапазон
певного виду стосовно факторів зовнішнього
середовища. Діапазон значень будь-якого
фактора, в межах якого вид здатний
існувати, називають діапазоном
толерантності. Наприклад, верес вегетує
в діапазоні рН 3,5—4,5, жовтець — рН 4,5—
6,5, лисохвіст — рН 6,5—8,0. Ці значення рН
є діапазоном толерантності до значень
кислотності середовища вересу, жовтцю
й лисохвосту відповідно. Зрозуміло, що
в одному біогеоценозі всі ці три види
рости не можуть. Загалом же кількість
параметрів, які описують багатовимірну
нішу конкретного виду, дуже
велика.
Присутність
і процвітання виду в певному біотопі
залежать від усього цього комплексу
умов. Проте відсутність чи неможливість
процвітання визначається нестачею або,
навпаки, надміром лише одного якого-небудь
фактора. Наприклад, якщо за значенням
вологості, освітленості, температури,
вмісту азоту, фосфору, калію біотоп
сприятливий для жовтцю, але значення
рН виходить за межі діапазону толерантності
(наприклад, становить 3,5), то жовтець у
даному біогеоценозі розвиватися не
буде. В цьому разі говорять, що рН —
фактор, який обмежує розвиток жовтцю в
конкретному біогеоценозі, або лімітуючий
фактор.
Інший
приклад. Чисельність зайця-біляка на
невеликих островах у Білому морі залежить
від багатьох факторів — температури,
вітру, вологості, наявності укриттів,
рівня захворюваності популяції й і. п.,
але найбільшою мірою визначається
біомасою рослин, якими заєць харчується
(злаків, бобових) та рівнем браконьєрства.
Ці два фактори є лімітуючими, тоді як
інші — другорядними.
Концепція
лімітуючих факторів дає змогу зрозуміти,
наскільки вразливі, незважаючи на
здатність до саморегуляції, природні
екосистеми, і разом із законом одного
процента показує, як легко вивести
біогеоценоз зі стану динамічної
рівноваги.
Екологічна
валентність видів.
Хоча
діапазони толерантності в різних видів
свої, проте криві, що описують ці
діапазони, подібні. Якщо на осі абсцис
відкласти діапазон значень якого-небудь
фактора, а на осі ординат — інтенсивність
розвитку виду, то залежність між цими
параметрами описуватиметься дзвоноподібною
кривою. Діапазон фактора, який зумовлює
верхню частину кривої, називають зоною
оптимуму даного фактора для даного
виду. Нижні частини «дзвона» — це зони
зниження життєдіяльності, або зони
песимуму. Області значень фактора, де
інтенсивність розвитку виду дорівнює
нулю, — це зони смерті (так звані летальні
зони), в межах яких даний вид існувати
не може.
Діапазон
зони оптимуму є критерієм визначення
екологічної валентності виду. Види з
широкими зонами оптимуму (високою
екологічною валентністю) називають
евритопними, тобто пристосованими до
змін значень даного фактора в широких
межах. Види з вузькими зонами оптимуму
називають стенотопними.
Так,
екологічний оптимум жовтцю стосовно
рН ширший, ніж у квасениці (рис. 2.).
Відповідно жовтець є більш евритопним
порівняно з квасеницею. Приклади
евритопних видів — більшість бурґянів
(пирій, суріпок, лутига тощо), багато
кліщів, черепашкові амеби, цвілеві
гриби, стенотопних — більшість лишайників,
усі орхідні, багато хижих птахів та ін.
Види з широкою екологічною амплітудою
одразу за багатьма факторами середовища
часто називають убіквістами. Зазвичай
у разі виходу екосистеми з рівноважного
стану більш стенотопні види першими
випадають із біогеоценозів, і саме ці
види дають змогу помітити початок
сукцесійних змін у біогеоценозі. Цю
особливість стенотопних видів широко
використовують для біологічної індикації
стану середовища.
Кількісний
розвиток популяцій.
Кількість
особин конкретної популяції залежить
передусім від стану народжуваності й
смертності. Чисельність популяції
залишається постійною тоді, коли
народжуваність дорівнює смертності.
Збільшення народжуваності й зменшення
смертності призводять до збільшення
популяцій, і навпаки. Для аналізу причин,
які зумовлюють співвідношення смертності
й народжуваності, в екології часто
використовують аналіз кривих виживання
популяцій.
Криву
виживання певної популяції можна
побудувати, якщо постійно реєструвати
кількість народжених у ній особин і
зміни їхньої кількості в часі. Потім
будують графік, де на осі абсцис
відкладають вік особин, а на осі ординат
— процент особин, які вижили, стосовно
чисельності вихідної популяції.
Добуті
таким чином криві виживання умовно
можна звести до трьох основних типів
(рис.3.): крива типу А відповідає популяції,
де головний фактор, що визначає смертність,
— це старіння. В природі таке трапляється
рідко, проте досить характерне для
популяцій людей у розвинених країнах.
Крива типу Б характерна для популяцій
із високим рівнем смертності на початкових
стадіях розвитку. Зазвичай до причин
смертності в таких популяціях належать
хвороби, нестача поживних речовин,
високий тиск із боку хижаків, а в
популяціях людей — також і війни. Крива
типу В відповідає популяціям із високим
рівнем смертності протягом усього
життя, як правило, в результаті випадкової
загибелі з найрізноманітніших причин.
Типові приклади — різні популяції
рослин, безхребетних тварин, риб.
За
допомогою кривих виживання можна
визначати смертність особин різних
видів залежно від віку й зґясовувати,
коли така популяція найуразливіша.
Регуляція
кількісного розвитку популяцій.
Кількісний
розвиток популяцій контролюється
механізмами взаємодії з іншими популяціями
(передусім — за принципом зворотного
звґязку) та обмеженістю ресурсів
конкретних біотопів. Наприклад, діатомова
водорость талласіозіра, що живе в морях
і океанах, має широкі діапазони
толерантності за багатьма параметрами.
Вона здатна поділятися надвоє щодня. В
разі розмноження талласіозіри такими
темпами її біомаса за 40 діб перевершила
б масу нашої планети. Але в реальному
житті такого ніколи не буває.
Є
два основних механізми запобігання
надмірному розвиткові конкретних
популяцій:
–
за принципом зворотного звґязку
«популяція—ресурси середовища»;
–
за моделями біотичних зв’язків
—
«жертва—хижак», «хазяїн—паразит».
Прикладом
зворотної регуляції за ресурсами
середовища може бути історія розведення
кіз на острові Кіпр. Коза — невибагливий
і всеїдний первинний консумент. Зазвичай
вона їсть траву, видираючи її разом із
корінням. Коли закінчується трава, коза
переходить на кущі й молоді дерева, а
якщо не залишається й цієї їжі, — обґїдає
деревну кору. Після кози на Кіпрі від
квітучих, родючих земель не залишилося
нічого. Зрештою кіпрські кози й самі
загинули з голоду, але раніше запустів
увесь Кіпр. За античних часів кози
«зґїли» Ліван, Сирію, Марокко, Іспанію,
Італію, Грецію. Експансію кози зупинила
тільки нестача ресурсів.
Обмежувальна
дія паразитизму й хижацтва полягає в
тому, що коли починається вибухоподібне
зростання якої-небудь популяції, то на
такого «бунтівника» накидаються
бактерії, паразитичні безхребетні
тварини, патогенні гриби, віруси, різні
хижаки.
Обмежувальну
дію хижацтва було розглянуто раніше,
коли обговорювалася модель
«хижак—жертва».
Лімітуючу
дію паразитизму можна проілюструвати
на прикладі історії розведення ялини
в Карпатах. Під час другої світової
війни німці для збільшення виробництва
деревини почали тут масове вирубування
бука, а на його місце висаджувати ялину
— дерево, яке характеризується дуже
швидким ростом. Протягом двох десятиліть
ялина захопила майже весь вільний від
бука простір і вклинилася в букові
праліси, піднімаючись на місцях
вивалювання старих дерев. Та переможний
марш ялини невдовзі припинився: дерева
почали масово уражатися паразитичним
грибом — кореневою губкою, оскільки
густе розташування ялин сприяло
ефективному перенесенню спор паразита
від хворих рослин до здорових.
У
цілому кількісний розвиток популяцій
регулюється взаємодією комплексу як
сприятливих, так і несприятливих
факторів, що спричиняють коливання
чисельності популяції навколо певного
середнього значення (рис. 4.). Фактори,
котрі сприяють зростанню популяції,
зумовлені біологічним потенціалом
даного виду. Фактори, які протидіють
цьому процесові, зумовлені тиском
середовища й біологічним тиском із боку
інших популяцій.
Питання,
пов’язані
з вивченням механізмів регуляції
розвитку популяцій у біогеоценозах і
ставленням видів до факторів середовища,
розглядаються спеціальними розділами
екології — відповідно популяційною та
аутекологією.