ВВЕДЕНИЕ

Федеральный государственный образовательный стандарт высшего образования по направлению «Геодезия и дистанционное зондирование» для выпускников, освоивших программу бакалавриата, называет объектами профессиональной деятельности поверхность Земли, территории и акватории, искусственные и естественные объекты на поверхности Земли. К видам профессиональной деятельности бакалавров по данному направлению относится выполнение специализированных инженерно-геодезических и фотограмметрических работ при изысканиях, проектировании, строительстве и эксплуатации инженерных объектов различного назначения (включая объекты континентального шельфа, транспортной инфраструктуры, нефте- и газодобычи); получение наземной и аэрокосмическойИпространственной информации о состоянии окружающей среды при изучении природных ресурсов; изучение природно-ресурсногоДпотенциала регионов и проведение мониторинга окружающей среды. Очевидно, что выполнение перечисленных видов профессиональной деятельности без знания основ экологии невозможноА. Лабораторные работы помогут студентам наглядно закрепить теоретические знания, будут способствовать более глубокому освоениюбдисциплины.

Предлагаемые в данном издании лабораторные работы подобраны таким образом, чтоиы охватить вопросы общей и прикладной экологии. Знание основных законов взаимодействия живых организмов и окружающей ихСсреды с учетом влияния на них человека в различных областях его деятельности позволит студентам при выполнении своих профессиональных обязанностей предупреждать негативное воздействие на окружающую среду, способствовать рациональному использованию природных ресурсов.

Изучение экологии также открывает перед будущими геодезистами еще одно направление приложения их знаний и умений – это участие в проведении мониторинга на региональном и глобальном уровнях, сбор информации о состоянии окружающей среды и состоянии природно-ресурсного потенциала регионов.

3

1. ЭКОСИСТЕМЫ. СТРОЕНИЕ И ФУНКЦИИ ЭКОСИСТЕМ

Термин «экология» был введен в 1866 году немецким ученым Э. Геккелем. Дословно этот термин обозначает науку о доме, т. е. «oikos» – дом, а «logos» – слово. В настоящее время экологию опреде-

ляют как науку о взаимоотношениях живых организмов друг с другом и средой их обитания с учетом влияния на них человеческой деятель-

ности. Экология состоит из двух больших разделов: общей и прикладной экологии. Общая экология изучает законы взаимодействия живой и неживой природы. В зависимости от объектов исследования

врамках общей экологии различают аутоэкологию (изучает взаимодействие отдельных организмов с факторами внешней среды), демэ-

кологию (экология популяций), синэкологию (изучает сообщества организмов разных видов) и глобальную экологиюИ, или учение о биосфере. Прикладная экология изучает воздействие человека на природные системы в различных сферах хозяйственнойД деятельности. Исходя из видов человеческой деятельности есть инженерная, промыш-

ленная, транспортная, сельскохозяйственная, медицинская, социаль-

ная и другие разделы экологии.А Главным объектом изучения экологии являются экосистемы.

Этот термин в 1935 году бпредложил английский ботаник Артур Тенс-

ли. В настоящее время экосистема – это безразмерная устойчивая система, состоящаяиз ж вых организмов и среды их обитания, объединённых круговоротом веществ, обменом энергии и информации.

Как следуетСз определения, любая экосистема состоит из живой (биотической) неж вой (абиотической) частей. Биотическая часть экосистемы получила название биота. Неживая составляющая экосистемы называется экотоп. Экосистемы бывают природные, образовавшиеся и функционирующие без участия человека, и антропогенные, созданные человеком, или коренным образом преобразованные природные системы. Среди природных экосистем различают наземные (или биогеоценозы), водные (пресноводные и морские). Наземные экосистемы обычно классифицируют по ландшафтному признаку (как и географические зоны). Водные экосистемы различаются

взависимости от количества растворенных солей, так и от подвижности в них воды. Пресноводные экосистемы со стоячей водой (озёра, пруды) называются лентическими. Экосистемы с текучей пресной водой относятся к лотическим. В отдельную группу выделяют болота и

4

заболоченные участки. К морским экосистемам относятся прибрежные эстуарии (дельты рек, заливы, лиманы, бухты), континенталь-

ный (или материковый) шельф, зоны апвеллинга, которые характери-

зуются течениями, поднимающими со дна большую массу органического вещества, и зоны аутвеллинга, характеризующиеся привносом в морскую экосистему органического вещества с суши. Глубоководная часть Мирового океана называется пелагической зоной (пелагиаль).

По размерам экосистемы подразделяются на микроэкосистемы (например, ствол поваленного ветром дерева, обросший мхом, заселенный насекомыми), мезоэкосистемы (озеро, опушка леса, болото), макроэкосистемы (природные зоны) и глобальная экосистема (биосфера).

Антропогенные экосистемы в зависимости от цели преобразования их человеком бывают модифицированные (измененные не целенаправленно, а как косвенный результат антропогеннойИ деятельности), трансформированные (целенаправленно измененные человеком) и искусственные (полностью созданныеДчеловеком). В зависимости от вида антропогенной деятельности различают агроценозы (сельскохозяйственные экосистемы: поля, пастбища, фермы), урбоэкосистемы (городские экосистемыА), индустриальные экосистемы (крупные промышленные комплексы) и техногенные экосистемы (образованные в результате бдействия крупной техники). Антропогенные экосистемы отличаются от природных меньшим видовым разнообразием, нарушением связейимежду компонентами в экосистемах, разорванными биогеох м ческ ми циклами, и как результат – меньшей устойчивостьюС. Если пр родные экосистемы являются автономными, то есть могут долгое время существовать без вмешательства извне, то антропогенные экосистемы самостоятельно существовать не могут, требуют от человека энергетических и материальных затрат. Экосистемы, которые существуют за счет привнесения вещества и энергии извне, называются субсидированными. Примером субсидированной экосистемы может служить агроценоз, в который человек вкладывает энергию топлива (на нем работают сельскохозяйственные машины), вносит удобрения, борется с вредителями и т.п.

Повысить устойчивость антропогенных экосистем можно, приближая их по свойствам к природным. Необходимо уменьшать негативное воздействие на экосистемы, увеличивать видовое разнообразие, способствовать развитию связей между компонентами экосистемы. Например, в городской экосистеме надо уменьшать количество

5

низкие травы, мхи. В каждом ярусе живут свои обитатели, то есть зооценоз и микробоценоз также имеет пространственную структуру. Ярусность во многом обусловлена разной потребностью растений в солнечной энергии и позволяет полнее её использовать.

Расслоение биоценоза по горизонтали на микрогруппировки называется мозаичностью. Мозаичность может быть вызвана разными условиями освещения, количеством влаги, рельефом, типом почв, а также деятельностью животных и человека.

Экосистемы не имеют четко выраженных границ. Переходные зоны между двумя соседними экосистемами получили название экотон. В экотоне встречаются виды, характерные для обеих соседних экосистем, поэтому эта зона отличается повышенным видовым разно-

образием. Это явление получило название краевого эффекта. Каждый вид в экосистеме имеет свое местоИне только в простран-

стве, но и в сообществе. Совокупность территориальных и функцио-

нальных характеристик, обусловливающихДместо вида в экосистеме,

называется экологической нишей. Различают фундаментальную эколо-

гическую нишу, которая определяется физиологическими потребно-

вида претендуют на одну нишуА, между ними возникает конкурентная борьба, которая заканчивается ли о вытеснением более слабого вида,

стями организма. Но часто на одну и ту же нишу претендуют несколь-

ко разных видов. Закон конкурентного исключения утверждает, что

либо разделением (д фференцбацией) экологической ниши. Часть экологической нишиС, отвоеванная в конкурентной борьбе, получила на-

одну экологическую нишу может занимать только один вид. Если два

звание постконкурентной, ли реализованной экологической ниши.

Лабораторная работа № 1 Экосистемы

Цель работы: усвоить основные экологические понятия, выяснить отличие природных и антропогенных экосистем, показать опасность бездумного вмешательства в природные экосистемы.

Оборудование и материалы: компьютерный класс, системные требования: Intel, 3,4 GHz ; 150 МБ ; Windows XP/Vista/7 ; DVD-ROM;

7

1 ГБ свободного места на жестком диске ; программа для чтения pdf-

файлов Adobe Acrobat Reader.

Задание 1. Из перечисленного списка экосистем выпишите: а) естественные наземные экосистемы; б) естественные пресноводные лентические экосистемы;

в) естественные пресноводные лотические экосистемы; г) естественные морские экосистемы; д) антропогенные ландшафты.

Тайга; континентальный шельф; поле, засеянное пшеницей; саванна; озеро; родник; прерия; горно-обогатительный комбинат; дельта реки; заливной луг; берёзовая роща; зона апвеллинга; экваториаль-

Задание 2. Из перечисленного списка экосистем выпишите: а) микроэкосистемы; б) мезоэкосистемы; в) макроэкосистемы.

Тундра; озеро; океан; пень, заросший мхом; опушка леса; лесостепь; болото; аквариум; космический корабль; ручей; цветочная клумба; смешанный лес; лужа; кустарниковая пустыня.

мический корабль; море; дендрарий; горные вершины.

Задание 4. Что из перечисленного не является экосистемой? Лесная чаща; стая птиц; открытый океан; болото; ливень; город-

ской квартал; ботанический сад; вирусы; озеро; хвойный лес; зубр; арктическая пустыня.

Задание 5. Укажите, какие составляющие элементы экосистем относятся к биотической, а какие – к абиотической части.

Насекомые; скальные породы; глинистые почвы; млекопитающие; рыбы; песчаное дно; ручьи; птицы; атмосферные осадки; сапрофиты; океан; ветер; вирусы; кустарники; травы; ледяной покров; люди.

8