135. Современная экологическая ситуация. Экологический кризис и пути его преодоления. Законы-афоризмы б.Коммонера. Среда как экологическое понятие.

Рождением экологии считается 14 сентября 1886 года, когда немецкий ученый Геккель в своей книге «Всеобщая морфология организмов» дал впервые определение экологии, как науки. «Под экологией мы подразумеваем общую науку об отношении организмов к окружающей среде, куда мы относим все условия существования в широком смысле этого слова». Как научной дисциплина экология более, чем за вековую историю развивалась и ее основы можно найти в трудах Ламарка, Дарвина, Северцова. Значительный вклад в развитие экологии внесли:

1. Северцов, «Учение о биогеоценозе»

2. Тенсли, «Учение об экосистемах»

3. Леруа, понятие ноосферы

4. Зюсс, биосфера

5. Вернадский. Особая заслуга. Его основные книги: «Биосфера», «Химическая структура биосферы Земли и ее окружения », «Несколько слов о ноосфере».

Сегодня экология вышла из рамок биологии, сформировав принципиально новую междисциплинарную интегральную науку, которая связывает физические и биологические явления. Она является наукой наук. Экология – наука о возможном существовании человека.

У современного экологического кризиса есть несколько причин:

- безудержный и очень быстрый рост населения Земли

- несовершенные сельскохозяйственные и промышленные технологии

- легкомысленность человечества и пренебрежение законами развития биосферы

Основные экологические проблемы:

- проблема глобального потепления

- проблема сокращения площади лесов

- воздействие человека на окружающую среду

- транспортные воздействия

Законы Коммонера

Наследие Коммонера включает четыре закона экологии, сформулированных в виде афоризмов:

1. Всё связано со всем — в законе отражён экологический принцип холизма (целостности), он основан на законе больших чисел.

2. Всё должно куда-то деваться — закон говорит о необходимости замкнутого круговорота веществ и обеспечения стабильного существования биосферы.

3. Природа знает лучше — закон имеет двойной смысл — одновременно призыв сблизиться с природой и призыв крайне осторожно обращаться с природными системами.

4. Ничто не даётся даром — закон говорит о том, что каждое новое достижение неизбежно сопровождается утратой чего-то прежнего

Окружающая среда – среда обитания и деятельности человечества, весь окружающий человека мир, включая природную и антропогенную среду.

Абиотические факторы среды – компоненты и явления неживой, неорганической природы, действующие на живые организмы. Температура, свет, вода, почва, кислород, соленость.

Биотические факторы – формы влияния живых организмов друг на друга (например, опыление насекомыми растений, конкуренция) и на среду.

Антропогенные факторы – воздействие человека на природу: вырубка лесов, распашка полей, истребление и переселение животных и растений, загрязнение воды, почвы и атмосферы.

136.Биотические факторы.Цепипитания.Правило экологической пирамиды.Концепциябиогеоценоза.Экологическая сукцессия и климакс.

Биотические факторы окружающей среды-факторы живой среды, влияющие на жизнедеятельность организмов. Действие биотических факторов выражается в форме взаимовлияний одних организмов на жизнедеятельность других организмов и всех вместе на среду обитания. Различают прямые и косвенные взаимоотношения между организмами.В качестве примера можно привести:

-нейтрализм - взаимоотношения между организмами не приносят друг другу ни вреда, ни пользы

-конкуренция - антагонистические отношения между организмами (видами), связанные борьбой за пищу, самку, место обитания и другие ресурсы

-комменсализм - совместное сожительство организмов разных видов, при котором один организм использует другой как жилище и источник питания, но не причиняет вреда партнеру.

-паразитизм - это форма антагонистического сожительства организмов, относящихся к разным видам, при котором один организм (паразит), поселяясь на теле или в теле другого организма (хозяина), питается за его счет и причиняет вред

Пищева́я (трофи́ческая) цепь — ряды видов растений, животных, грибов и микроорганизмов, которые связаны друг с другом отношениями: пища — потребитель. Организмы последующего звена поедают организмы предыдущего звена, и таким образом осуществляется цепной перенос энергии и вещества, лежащий в основе круговорота веществ в природе. При каждом переносе от звена к звену теряется большая часть (до 80—90 %) потенциальной энергии, рассеивающейся в виде тепла. По этой причине число звеньев (видов) в цепи питания ограничено и не превышает обычно 4—5. Структура: продуценты->консументы первого порядка->консументы второго порядка->редуценты (Сосна → тля → божья коровка → паук-крестовик → кукушка → ястреб)

Правило экологической пирамиды

приближенно можно считать, что при передаче от одного пищевого (трофического) уровня к следующему количество доступной энергии уменьшается на порядок. На основании этого сформулировано правило Линдемана или правило 10%. В соответствии с этим правилом можно считать, что количество растительного вещества, служащего основой цепи питания, примерно в 10 раз больше, чем масса растительноядных животных, и каждый последующий пищевой уровень также имеет массу, в 10 раз меньшую. (Если заяц съел 10 кг растительной массы, то его собственная масса может увеличиться на 1 кг. Лисица или волк, поедая 1 кг зайчатины, увеличивают свою массу уже только на 100 г)

Биогеоценоз - это динамическое и устойчивое сообщество растений, животных и микроорганизмов, находящееся в постоянном взаимодействии и непосредственном контакте с компонентами атмосферы, гидросферы и литосферы. Биогеоценоз состоит из биотической (биоценоз) и абиотической (экотоп) частей, которые связаны непрерывным обменом веществом, и представляет собой энергетически и вещественно открытую систему (рис. 16.2). В него поступают энергия Солнца, минеральные вещества почвы, газы атмосферы, вода. Из него выделяются теплота, кислород, углекислый газ, биогенные вещества, переносимые водой, перегной.

Биогеоценоз содержит следующие обязательные компоненты

1)абиотические неорганические и органические вещества среды;

2) автотрофные организмы - продуценты биотических органических веществ;

3) гетеротрофные организмы (консументы) - потребители готовых органических веществ первого (растительноядные животные) и следующих (плотоядные животные) порядков;

4) детритоядные организмы - редуценты-разрушители, разлагающие органическое вещество.

Как через любую диссипативную (т.е. рассеивающую энергию) систему, через биогеоценоз протекает регулируемый поток энергии. Эта энергия затрачивается на обеспечение постоянного круговорота веществ, поддержание целостности системы и обеспечение ее эволюции. Энергия проходит через серию трофических уровней, являющихся звеньями цепей питания.

Экологическая сукцессия – последовательная смена биоценозов, преимущественно возникающих на одной и той же территории под воздействием природных или антропогенных факторов. Сукцессия, начинающаяся на участие, прежде не занятом, называется первичной (лишайники на пашнях - кустарники, мхи, травы и т.д.). Если сообщество развивается на месте уже существовавшего, то говорят о вторичной сукцессии (после раскорчевания или порубки леса, при устройстве водоема и т.д.)

Скорость сукцессий различна. Сукцессия завершается формированием нового сообщества, которое адаптировано к климатическим условиям. Такое сообщество называется климаксом. Так динамично развиваются экосистемы.

№137.Основные формы биологических связей в антропобиогеоценозах. Паразитизм как

биологический феномен. Классификация паразитических форм животных.

 Всю полноту взаимодействий и взаимозависимости  живых существ и элементов  неживой природы в области  распространения жизни отражает концепция биогеоценоза. Основу возникновения и существования биоценозов представляют отношения организмов, их связи, в которые они вступают друг с другом, населяя один и тот же биотоп (местообитание биоценоза, от латинского bios - жизнь, top - место). Эти связи определяют основное условие жизни в сообществе, возможность добывания пищи и завоевания нового пространства.      Живые организмы поселяются друг с другом не случайно, а образуют определенные сообщества, приспособленные к совместному  обитанию. По направленности действия на организм все воздействия подразделяются на позитивные, негативные и нейтральные.      Позитивные  отношения:       Симбиоз — это взаимовыгодное сосуществование представителей разных биологически видов. В природе встречается широкий спектр примеров взаимовыгодного симбиоза. От желудочных и кишечных бактерий, без которых было бы невозможно пищеварение, до растений(зачастую орхидеи), чью пыльцу может распространять лишь один, определённый вид насекомых. Такие отношения успешны всегда, когда они увеличивают шансы обоих партнёров на выживание. Осуществляемые в ходе симбиоза действия или производимые вещества являются для партнёров существенными и незаменимыми. В обобщённом понимании такой симбиоз — промежуточное звено между взаимодействием и слиянием. В более широком научном понимании симбиоз представляет собой любую форму взаимодействия между организмами разных видов, в том числе паразитизм — отношения, выгодные одному, но вредные другому симбионту. Есть несколько форм симбиоза:      Комменсализм — взаимоотношения между индивидами или группами разных видов, которые сосуществуют без конфликтов и без взаимопомощи (например, чешуйница обыкновенная и человек). В зависимости от характера взаимоотношений видов-комменсалов выделяют три формы: синойкия (квартиранство) - одно животное (комменсал) использует другое животное (его раковину, гнездо и т.п.) в качестве убежища;  эпойкия (нахлебничество) - одно животное (комменсал) прикрепляется к животному другого вида или живёт возле него, которое становится «хозяином» (например, рыба-прилипала плавником-присоской прикрепляется к коже акул и других крупных рыб, передвигаясь с их помощью и питаясь остатками их трапезы);  энтойкия - одни животные поселяются внутри полостей других, имеющих сообщение с внешней средой. 

•      Мутуализм — взаимовыгодные отношения между организмами. Мутуализм может быть «жёстким» или «мягким». В первом случае сотрудничество жизненно необходимо для обоих партнеров (они связаны отношениями коадаптации), во втором отношения более или менее факультативны (это называется протокооперацией).   Негативные  отношения:  Хищничество — трофические отношения между организмами, при которых один из них (хищник) атакует другого (жертву) и питается частями его тела. Хищничество противопоставляется поеданию трупов (некрофагии) и органических продуктов их разложения (детритофагии).      Довольно  популярно также другое определение хищничества, предлагающее хищниками называть лишь организмы, поедающие животных, в отличие от растительноядных, поедающих растения.      В современной экологии, как правило, используется первое, более общее определение, под которое подходит в том числе и паразитизм, для которого характерен симбиоз паразита и хозяина. Кроме того, хищничеством следует считать поедание особей своего вида (каннибализм).      Кроме многоклеточных животных, в роли хищников могут выступать простейшие, грибы ивысшие растения.      Паразитизм - один из видов сосуществования организмов. Это явление, при котором два и более организма, не связанные между собой филогенетически, генетически разнородны, сосуществуют в течение продолжительного периода времени, при этом они находятся в антагонистических отношениях. Паразит использует хозяина как источник питания, среды обитания. В сфере медицинской паразитологии термин «паразит» означает эукариотический патогенный организм.      Конкуренция. Одна из форм отрицательных взаимоотношений между видами.  Ч. Дарвин считал конкуренцию одной из важнейших составных частей борьбы за существование, играющей большую роль в эволюции видов. Конкуренция - это взаимоотношения, возникшие между видами со сходными экологическими требованиями. Когда такие виды обитают совместно, каждый из них находится в невыгодном положении, т.к. присутствие другого уменьшает возможности в овладении ресурсами, убежищами и прочими средствами к существованию, которым располагает местообитание. Конкуренция - единственная форма экологических отношений, отрицательно сказывающаяся на обоих взаимодействующих партнерах. Формы конкурентного взаимодействия могут быть самыми различными: от прямой физической борьбы до совместного существования. Тем не менее рано или поздно один конкурент вытесняет другого.      Причины вытеснения одного вида другим могут  быть различными. У растений подавление конкурентов происходит в результате перехвата питательных веществ  и почвенной влаги корневой системой и солнечного света - листовым аппаратом, а также в результате выделения токсичных соединений.      У животных встречаются случаи прямого  нападения одного вида на другой в  конкурентной борьбе. Например, личинки  яйцееда diachasoma и tryonhiopiushumilis, оказавшиеся в одном яйце хозяина, вступают друг с другом в схватку и убивают соперника, прежде чем приступить к питанию.      Конкуренция может быть внутривидовой и межвидовой.      Внутривидовая борьба происходит между особями одного и того же вида, межвидовая конкуренция имеет место между особями разных видов. Конкурентное взаимодействие может касаться жизненного пространства, пищи или биогенных элементов, света, места укрытия и многих других жизненно важных факторов.      Межвидовая  конкуренция, независимо от того, что лежит в ее основе, может привести либо к установлению равновесия между двумя видами, либо к замене популяции одного вида популяцией другого, либо к тому, что один вид вытеснит другой в иное место или же заставит его перейти на использование иных ресурсов. Установлено, что два одинаковых в экологическом отношении и потребностях вида не могут сосуществовать в одном месте и рано или поздно один конкурент вытесняет другого. Это так называемый принцип исключения или принцип Гаузе. 

•  Нейтральные отношения:  Нейтрализм — межвидовое взаимодействие биотических факторов. Оба вида не оказывают никакого воздействия друг на друга. В природе истинный нейтрализм крайне редок, поскольку между всеми видами возможны косвенные взаимоотношения.      Все перечисленные формы биологических связей между видами служат регистраторами численности животных и растений в биоценозе, определяя степень его устойчивости; при этом чем больше видовой состав биоценоза, тем устойчивее сообщество в целом.      Обобщая рассмотрение форм биотических отношений, можно сделать следующие выводы:   1)отношения между живыми организмами  являются одним из основных  регуляторов численности и пространственного  распределения организмов в природе;   2) негативные взаимодействия между  организмами проявляются на начальных стадиях развития сообщества или в нарушенных природных условиях; в недавно сформировавшихся или новых ассоциациях вероятность возникновения сильных отрицательных взаимодействий больше, чем в старых ассоциациях;   3) в процессе эволюции и развития экосистем обнаруживается тенденция к уменьшению роли отрицательных взаимодействий за счет положительных, повышающих выживание взаимодействующих видов.      Все эти обстоятельства человек должен учитывать при проведении мероприятий  по управлению экологическими системами и отдельными популяциями с целью использования их в своих интересах, а также предвидеть косвенные последствия, которые могут при этом иметь место. 

• Классификация паразитических форм животных.

 Формы паразитизма чрезвычайно многообразны, и классификация их возможна по разным основаниям. С точки зрения обязательности паразитического образа жизни для  данного вида различают истинный и ложный, а также облигатный и  факультативный паразитизм.       При истинном паразитизме взаимоотношения между паразитом и хозяином являются закономерными и имеют эволюционную основу. Паразитология изучает в основном феномен истинного паразитизма.       Ложный  паразитизм — явление для данного вида случайное. В нормальных условиях данный вид ведет свободный образ жизни. При попадании в организм хозяина ложный паразит может некоторое время сохранять жизнеспособность и нарушать жизнедеятельность хозяина. Примерами ложного паразитизма являются случаи обнаружения пиявок в носовой полости и носоглотке человека. Ложный паразитизм пиявок может привести хозяина к смерти в связи с закупоркой дыхательных путей или из-за носовых кровотечений, которые они могут вызвать.       Облигатный  паразитизм — паразитизм, являющийся обязательным для данного вида организмов. Абсолютное большинство видов паразитов относятся к этой группе.       Факультативные паразиты способны вести свободный образ жизни, но, попадая в организм хозяина, проходят в нем часть цикла своего развития и нарушают его жизнедеятельность. Таковы многие виды синантропных мух, личинки которых могут нормально развиваться либо в пищевых продуктах человека, либо в его кишечнике, вызывая кишечный миаз.       По  времени контакта хозяина и паразита паразитизм бывает временным и постоянным.Временные паразиты обычно посещают хозяина только для питания. Это в основном кровососущие членистоногие. Постоянные паразиты подразделяются на стационарных и периодических.       Стационарные паразиты всю жизнь проводят на хозяине или внутри него. Примерами являются вши, чесоточный клещ, трихинелла спиральная и многие другие. Периодическиепаразиты часть своего жизненного цикла проводят в паразитическом состоянии, остальное время обитают свободно. Типичным паразитом такого рода является угрицакишечная.       Нередко паразитический образ жизни ведут только личинки, в то время как половозрелые формы являются свободноживущими. Паразитизм такого рода называют ларвальным(личиночным). Примерами служат вольфартова муха, оводы и др. Противоположное явление, когда паразитом является половозрелая форма, а личинка обитает в открытой природе, называют шлагинальным паразитизмом. К паразитам этого типа относят, например, анкилостомид, личинки которых живут в почве, а взрослые стадии - в двенадцатиперстной кишке человека.       Особенно  большое медицинское значение имеет классификация паразитов по их локализации в организме хозяина. Эктопаразиты находятся на покровах хозяина. К ним относят кровососущих насекомых и клещей. Эндопаразиты обитают внутри хозяина. Их подразделяют на паразитов, обитающих в полостных органах, связанных с внешней средой (пищеварительная, дыхательная и мочеполовая системы), и паразитов тканей внутренней среды (опорно-двигательный аппарат, система крови, соединительная ткань). Примерами первых являются аскарида, легочный сосальщик, урогенитальная трихомонада, вторых - ришта, малярийный плазмодий, лейшмании.       Любой подход к классификации паразитизма  не дает возможность строго разграничить формы этого сложного экологического явления. Многие виды на протяжении жизненного цикла могут быть по отношению к разным хозяевам и ларвальными, и имагинальными паразитами. Так, сосальщики на начальных этапах развития ведут свободный образ жизни. Позже их личинки обитают в промежуточном хозяине, затем вновь образуются свободноживущие личинки, которые, обнаружив второго промежуточного или окончательного хозяина, паразитируют у него на половозрелой стадии.       В процессе жизнедеятельности нередко  паразиты осуществляют миграцию в организме  хозяина и способны таким образом  вначале обитать в полостных  органах, а затем перемещаться в ткани внутренней среды. Таковы трихинелла и свиной цепень. Возможен переход от эктопаразитизма к паразитированию в тканях внутренней среды. К таким видам относятся, например, личинки вольфартовой мухи.       Отсутствие  четких границ между разными формами паразитизма отражает объективную ситуацию - эволюцию этого экологического феномена.       Своеобразной  экологической группой паразитов  являются сверхпаразиты. В качестве среды обитания и источника питания ими используются другие паразитические организмы. Обычно сверхпаразиты еще более мелкие и низко организованы, чем паразиты. Они могут поражать как простейших, так и многоклеточных паразитов. Сверхпаразитизм — очень широко распространенное явление. Так, подсчитано, что только один вид свободноживущих бабочек — луговой мотылек Loxostegesticticalis — является хозяином 40 видов паразитов, за счет которых существуют еще 12 видов сверхпаразитов. Среди сверхпаразитов, обитающих в паразитах человека, известны несколько видов микроспоридий, относящихся к классу споровиков и встречающихся в цитоплазме балантидия, в клетках паренхимы цепней и в гонадах аскарид .      Сверхпаразиты имеют огромное экологическое значение, выполняя функции стабилизаторов численности  популяций паразитов. Медицинское  значение сверхпаразитов еще не изучено, но не исключено, что и в популяциях человека они могут выполнять роль факторов, сдерживающих численность паразитов.