Основные понятия и концепции экологии

Согласно основным положениям этой науки, человек является частью биосферы как представитель одного из биологических видов и так же, как и другие организмы, не может существовать без биоты, т.е. без совокупности живущих ныне на Земле биологических видов, которые и составляют среду обитания человечества.

Среда обитания в современном понимании – это не просто пространство, заполненное живыми организмами. Она сформировалась как продукт жизнедеятельности в результате неустанного воспроизведения, метаболизма и посмертного разложения мириадов живых существ.

Ни один вид живых организмом не может существовать обособленно только среди себе подобных. Жизнь возможна только в сообществах (биоценозах) и в строго определенной совокупности условий, характеризующей место их обитания (биотоп). Единство биотопа и биоценоза – основная концепция современной экологии, концепция экосистемы.

Экосистемы и биосфера в целом являются высшим уровнем организации живого на планете Земля. Они, как и любая живая система, способны к саморегуляции, т.е. к самосохранению, поддержанию своего видового состава и воспроизведению связей между отдельными видами.

Существование человеческой цивилизации ограничено природными условиями и природными ресурсами:

1. Нерачительное использование природных ресурсов

2. Изменение природных условий в результате антропогенного воздействия

3. Загрязнение окружающей среды

Могут сделать невозможной жизнь последующих поколений.

Вывод: разрешение экологического кризиса (выход из состояния неустойчивого равновесия) будет сопровождаться катастрофическими изменениями в биосфере и формированием нового биосферного равновесия, в котором человеческий вид может отсутствовать или деградировать.

Аутэкология

Классификация живых организмов

Клетка – основная структурно-функциональная единица всех живых организмов, элементарная живая система. Она может существовать как отдельный организм (бактерии, простейшие, некоторые грибы и водоросли), так и в составе тканей многоклеточных организмов. Лишь вирусы и вироиды представляют собой неклеточные формы жизни, но не все биологи считают их живыми организмами.

Прокариоты (доядерные) – только одноклеточные организмы, не имеющие истинного ядра. В 1977 году прокариоты, бывшие синонимом бактерий, разделены на два таксона в ранге домена (надцарства).

Эукариоты (ядерные) – одно- и многоклеточные организмы, имеющие в клетках истинное ядро. Все организмы, кроме бактерий и архей (прокариот) являются ядерными деление прокариотов и эукариотов характерно и для самых древних организмов.

Биогенные элементы – химические элементы, постоянно входящие в состав организмов и необходимые им для жизнедеятельности.

Основные (98%) – C, O, H.

Универсальные – натрий, кальций, калий, фтор, магний, сера, хлор, натрий.

Микроэлементы – алюминий, железо, Cu, Mn, цинк, Mo, Co, Ni, Sr. Se, As, I, Br, B.

Продуценты – организмы, способные синтезировать органические вещества из неорганических с использованием внешних источников энергии. Продуценты также называются автотрофами – самопитающимися, в отличие от всех остальных организмов, которые называют гетеротрофами – питающимися другими организмами.

Гетеротрофы подразделяют на консументы и редуценты.

Консументы – организмы, не способные строить свое тело из неорганических веществ и нуждающиеся в готовой органической пище. Это органическое вещество создается автотрофами. Пища используется консументами и как источник энергии, и как материал для построения их тела. К консументам относятся все животные от мельчайших примитивных до самых совершенных, включая человека.

Консументы подразделяют на сапрофагов (питающихся мертвыми растительными остатками), фитофагов или растительноядных, зоофагов или плотоядных, некрофагов и всеядных. Обычно сапро- и некрофагов, питающиеся мертвыми остатками растений и животных – детритом, объединяют в группу детритофагов.

Редуценты – организмы, использующие в качестве пищи органическое вещество и подвергающие его минерализации. Поэтому данная категория организмов также называется деструкторами, ибо она окончательно разрушают органические вещества до относительно простых неорганических соединений. Тем самым осуществляется возврат вещества в начало природных цепи питания.

К редуцентам относятся многие виды бактерий и грибов, разлагающих в процессе метаболизма мертвое органическое вещество до минеральных составляющих. Редуценты завершают биологические циклы вещества в биосфере, возвращая в почву, воды и воздух биогены.

Карл фон Линней (1707-1778) – шведский естествоиспытатель, врач, создатель единой системы классификации растительного и животного мира, еще при жизни принесшей ему всемирную известность.

Классификационные системы, использующие понятие «таксона», обычно носят иерархический характер. Выделяют ряд таксонов, наиболее крупные из которых царства – бактерии, простейшие, грибы, растения и животные. В пределах каждого цартва – типы, классы и более мелкие таксоны – группы организмов, различающиеся по структуре тела и органов и по способам осуществления деятельности.

Бактерии, простейшие, грибы, растения, животные.

Ранг таксона человека: царство животные, класс млекопитающие, подрядок (отряд) приматы, род – человек, вид – человек разумный.

Ферменты (энзимы) – катализаторы гидролиза (разделение высокомолекулярных соединений на более простые): дрожжи,

Вид – совокупность особей, способных к скрещиванию и образованию плодовитого потомства, населяющих определенный ареал (область географического распространения), обладающих рядом общих морфо-физиологических признаков, отделенных от других таких же групп особей практически полным отсутствием гибридных форм. Вид – качественный этап процесса эволюции.

Среда – одно из основных экологических понятий, которое означает совокупность окружающих организм элементов и условий в той части пространства, где обитает организм, все то, среди чего он живет и с чем непосредственно взаимодействует.

В земных условиях существуют четыре основных типа среды: водная, наземная (воздушная), почвенная, а также тело другого организма, используемое паразитами.

Суперпаразиты – паразиты, живущие в телах других паразитов.

Живое неотрывно от среды. При этом организмы не только приспосабливаются к определенному комплексу конкретных условий, в процессе жизнедеятельности они сами постепенно изменяют эти условия, т.е. формируют среду своего существования.

Фактор – движущая сила, причина и условия, необходимые для протекания какого-либо процесса.

Экологический фактор – любое тело или (условие) параметр окружающей среды, существенно влияющий на живой организм.

Классификация экологических факторов:

По признаку происхождения: природные и антропогенные.

1. Природные экологические факторы существуют безотносительно существованию человека.

   1. Воздействие живых организмов (факторы живой природы, биогенные, биотические)

   2. Воздействие неживых тел (факторы косной природы, абиогенные, абиотические).

2. Антропогенные вызваны существованием и деятельностью человека

1. Географические

2. Физические: воздействие физических полей (температура, давление, скорость, акустическое и электромагнитное излучение)

3. Химические: фазовый и компонентный состав, превращение вещества.

Классификация биогенных факторов

1. Зоогенные (воздействие животных)

2. Фитогенные (воздействие растений)

3. Микробиогенные (микроорганизмы)

Биогенные связи – взаимодействие и характер отношений одних организмов с другими.

Гомотипические отношения – взаимодействие особей одного и того же вида.

Гетеротипичексие – отношения представителей разных видов.

Главной формой проявления этих связей служат пищевые взаимоотношения различных организмов, составляющие основу пищевых (трофических) цепей, сетей и трофической структуры биоты.

Формы биогенных связей:

1. Симбиоз – форма взаимоотношений, при которой оба партнера или один из них извлекают пользу от другого

2. Антибиоз – форма взаимоотношений, при которой оба партнера или один из них испытывают отрицательное влияние

3. Нейтрализм – взаимонезависимость разных видов.

Дз к семинару: подумать, что такое вирусы, вироиды, чем отличаются друг от друга, как устроены и тд.; эволюционное развитие прокариотов к эукариотам.

Бактерии – микроорганизмы с прокариотным типом строения клетки. Их клетки не имеют отделенного от цитоплазмы ядра. Многие гетеротрофные аэробные бактерии являются редуцентами в экосистемах. Бактерии почвы также разлагают органические соединения до минеральных веществ. Установлено, что 90% СО₂ в атмосферу попадает в результате деятельности бактерий и грибов.

Самоочищение воды в природных водоемах производится аэробными и анаэробными гетеротрофными бактериями. Бактерии брожения используются в биотехнологических производствах. Бактерии применяют в генетической инженерии. В некоторых экосистемах автотрофные бактерии, как фотосинтезирующие, так и хемосинтезирующие, являются продуцентами.

Простейшие – одноклеточные эукариотические организмы со сложно организованной цитоплазмой и истинным ядром.

Грибы – обладают свойствами и растений, и животных (в 1970 выделены в отдельное царство). Грибы – гетеротрофные организмы. Тип питания – сапрофитный.

Растения – автотрофные фотосинтезирующие эукариотические организмы. Среди растений выделяют группы обитателей воды и суши. Ведущее место в водных экосистемах занимают водоросли, играющие роль продуцентов органического вещества и источников кислорода. Растения определяют облик континентов. В экосистемах растения являются доминантным видом, определяющим характер зооценозов и микробиоценозов. Растительный покров планеты регулирует климат, гидрологический режим, служит основой способности экосистем к самоочищению. Растения широко используются в современной биотехнологии для производства пищевой биомассы, лекарств, биомассы для энергетических целей.

Животные – многоклеточные эукариотические гетеротрофные организмы, большинство которых способно к активному движению и питается, схватывая и заглатывая добычу, переваривание которой происходит в полостях пищеварительного тракта. Для них характерно наличие нервно-гормональной регуляции физиологических процессов и активного поведения. Можно разделить на две большие группы: беспозвоночные и позвоночные (хорошо развита нервная система).

Экологический стресс – резкие изменения параметров окружающей среды, при которых они выходят за границы допустимого, называют экологическим стрессом.

Вид – совокупность особей, способных к скрещиванию и образованию плодовитого потомства, населяющих определенный ареал, обладающих рядом общих мофро-физиологических признаков, отделенных от других таких же групп практически полным отсутствием гибридных форм. Вид – качественный этап процесса эволюции.

Среда – одно из основных экологических понятий, которое означает совокупность окружающих организм элементов и условий в той части пространства, где обитает организм, все то, среди чего он живет и с чем непосредственно взаимодействует.

Четыре основных типа среды:

• Водная

• Наземная (воздушная)

• Почвенная

• Тело другого организма

Живое неотрывно от среды. При этом организмы не только приспосабливаются к определенному комплексу конкретных условий, в процессе жизнедеятельности они сами постепенно изменяют эти условия, т.е. формируют среду своего существования.