
- •Содержание
- •Введение
- •Жизненные формы живых организмов
- •Факторная экология
- •1. Влияние на состав атмосферы
- •1. Воздушная среда
- •2. Наземная среда
- •3. Водная среда
- •1. Для животных
- •2. Для растений
- •Эффект выталкивающей силы (закон Архимеда)
- •Энергетическая эффективность
- •Доступность пищи
- •Наземно-воздушная
- •Почвенная
- •Сельское хозяйство (Закон минимума Либиха)
- •Аквариумистика (Закон толерантности Шелфорда)
- •Местообитание (Habitat)
- •Экологическая ниша (Niche)
- •Популяционная экология
- •2. Сдвиг к r-стратегии
- •2. Наиболее острые формы борьбы за существование
- •3. Колебания численности
- •4. Почему борьба обостряется в определённые сезоны?
- •1. Терморегуляционная гипотеза
- •2. Отсутствие меланистов в Красном море
- •3. Преобладание меланистов на мелких островах
- •4. Аналогия с насекомыми
- •1. Мелкие размеры (правило Бергмана)
- •2. Однократное размножение в году при большой плодовитости
- •3. Большая амплитуда колебаний численности
- •4. Способность накапливать жировые запасы
- •Симбиоз
- •1. Внутрипопуляционные факторы (зависящие от самой популяции)
- •2. Межвидовые взаимодействия
- •3. Абиотические факторы (внешняя среда)
- •1. Типы колебаний численности
- •2. Причины колебаний
- •3. Механизмы регуляции
- •Экосистема. Основные компоненты и свойства
- •Учение о биосфере
- •Переход на возобновляемую энергетику
- •Сокращение выбросов co₂ за счёт энергоэффективности
- •Восстановление лесов и охрана экосистем
- •Экологические проблемы человечества
- •Гидросфера
- •Атмосфера
- •Глобальные климатические последствия
- •Экономический ущерб
- •Литосфера
- •Заключение
- •Рекомендуемая литература, необходимая для освоения дисциплины: Основная литература:
- •Дополнительная литература:
1. Влияние на состав атмосферы
Фотосинтез растений и цианобактерий:
Действие: Поглощают CO₂ и выделяют O₂.
Результат: Формирование современной кислородной атмосферы (2,4 млрд лет назад — «Кислородная катастрофа»).
Пример: Тропические леса Амазонии производят ~20% земного кислорода.
Деятельность человека (антропогенный фактор):
Действие: Сжигание ископаемого топлива.
Результат: Повышение концентрации CO₂ и парниковый эффект.
2. Изменение свойств воды
Коралловые полипы:
Действие: Строят рифы из карбоната кальция (CaCO₃).
Результат: Создают уникальные морские экосистемы, влияют на солёность и pH воды.
Фильтраторы (моллюски, ракообразные):
Действие: Пропускают через себя воду, очищая её от взвесей.
Пример: Одна устрица фильтрует до 200 л воды в сутки.
3. Формирование почвы
Растения-пионеры (лишайники, мхи):
Действие: Разрушают горные породы кислотами и органическими веществами.
Результат: Создают первичный почвенный слой (начало сукцессии).
Дождевые черви:
Действие: Пропускают через кишечник грунт, обогащая его гумусом.
Результат: Повышение плодородия (Ч. Дарвин называл их «плугами природы»).
4. Преобразование горных пород
Бактерии (например, Acidithiobacillus ferrooxidans):
Действие: Окисляют сульфиды, выделяя серную кислоту.
Результат: Биовыветривание минералов и образование рудных месторождений.
Корни деревьев:
Действие: Прорастают в трещины скал.
Пример: Разрушение древних храмов в Камбодже корнями фикусов.
5. Влияние на климат
Транспирация лесов:
Действие: Испарение воды через листья.
Результат: Повышение влажности и образование дождевых туч (Амазония «делает» собственные дожди).
Арктический мох (Sphagnum):
Действие: Накопление метана в торфяниках.
Последствие: Усиление парникового эффекта при таянии вечной мерзлоты.
6. Создание новых местообитаний
Бобры:
Действие: Строят плотины, подтапливая территории.
Результат: Образование заболоченных экосистем, где селятся рыбы, птицы, насекомые.
Коралловые рифы:
Значение: Дом для 25% морских видов, хотя занимают 0,1% дна.
Вывод
Организмы не просто приспосабливаются к среде — они активно её преобразуют, создавая условия для жизни других видов. Это основа концепции биотической регуляции среды (В.Г. Горшков) и гипотезы Геи (Джеймс Лавлок). Даже микроорганизмы участвуют в глобальных процессах, таких как круговороты углерода и азота.
Задание 3. Заполните таблицу:
Таблица - Факторы среды
Природные |
Антропогенные |
|
Абиотические |
Биотические |
|
Температура |
Хищничество |
Вырубка лесов |
Свет |
Конкуренция |
Загрязнение (воздуха, воды, почвы) |
Влажность |
Симбиоз (мутуализм, комменсализм) |
Урбанизация |
Атмосферное давление |
Паразитизм |
Сельское хозяйство |
Ветер |
Опыление |
Охота и рыболовство |
Солёность воды |
Аллелопатия |
Интродукция видов |
Состав почвы |
Роль редуцентов – разложение органики (грибы, бактерии) |
Промышленные выбросы |
Рельеф |
Формирование биоценозов |
Добыча полезных ископаемых – разрушение экосистем |
Течения (водные/воздушные) |
Средообразующая деятельность |
Строительство дорог и плотин – фрагментация ареалов. |
Радиационный фон |
Зоохория |
Изменение климата – глобальное потепление из-за деятельности человека. |
Задание 4. Заполните таблицу:
Таблица - Влияние экологических факторов на периодические явления в жизни животных
Периодические явления |
Экологический фактор, запускающий явление |
Биологическое значение явления |
Продолжительность явления |
Размножение |
Фотопериод (изменение длины светового дня) — главный сигнальный фактор для многих организмов. Температура (например, цветение растений весной). Влажность (сезон дождей у амфибий). Кормовая база (у птиц и млекопитающих).
|
Сохранение вида — воспроизводство особей взамен погибающих. Генетическое разнообразие — комбинация генов при половом размножении повышает адаптивность. Расселение — позволяет занять новые территории (например, через семена или личинок). Синхронизация с благоприятными условиями — рождение потомства при изобилии пищи (например, весенний гон у зайцев). |
Микроорганизмы — минуты/часы (деление бактерий каждые 20–30 мин). Насекомые — дни/недели (например, цикл комаров — 1–2 недели). Птицы/млекопитающие — недели/месяцы (высиживание яиц, беременность). Долгоживущие виды — годы (например, тигры размножаются раз в 2–3 года).
|
Спячка |
Снижение температуры и уменьшение светового дня — ключевые триггеры. Дополнительные факторы: Недостаток пищи (осенью у медведей, сурков) Засуха (у некоторых пустынных животных, например, австралийских лягушек) |
Энергосбережение — замедление метаболизма на 70–95% позволяет пережить голодный период. Избегание экстремальных условий — защита от морозов, засухи или хищников. Синхронизация жизненного цикла — пробуждение весной, когда есть пища (например, у ежей). Снижение конкуренции — уменьшение активности в период дефицита ресурсов. |
Кратковременная (торпор): Колибри — впадают в оцепенение каждую ночь (8–12 часов). Летучие мыши — на несколько дней при похолодании. Сезонная: Сурки — 6–8 месяцев (октябрь — апрель). Медведи — 3–7 месяцев (не истинная спячка — температура тела почти не падает). Многолетняя (редко): Лягушки (например, Rana sylvatica) — могут пережить заморозку на 2–3 месяца. |
Запасание кормов |
Сезонное уменьшение доступности пищи (осенью) — основной триггер. Дополнительные сигналы: Укорочение светового дня Похолодание Созревание семян/плодов |
Выживание в бескормицу — обеспечение пропитанием в зимний/засушливый период Поддержание территории — запас корма помогает удержать индивидуальный участок Размножение — некоторые виды используют запасы для выкармливания потомства весной Формирование экосистем — неиспользованные запасы способствуют распространению семян (например, забытые желуди прорастают) |
По длительности хранения: Кратковременные запасы (на дни/недели): Долгосрочные запасы (на месяцы/сезон): По способу хранения: Кладовые в норах (хомяки, пищухи) Рассредоточенные тайники (белки закапывают орехи поодиночке) Специализированные хранилища (медовые горшки у муравьёв) |
Линька |
Изменение светового дня (фотопериод) и температуры — Сезонные изменения (подготовка к зиме/лету) Стадии развития (например, переход от личинки к взрослой особи) Гормональные изменения (у млекопитающих и птиц) |
Регенерация покровов — замена изношенных перьев, шерсти или хитинового покрова. Адаптация к сезону: Зимой — густой мех/оперение для терморегуляции. Летом — светлый и редкий покров для охлаждения. Рост организма — смена экзоскелета у членистоногих (например, у раков). Камуфляж — изменение окраски под новый сезон (заяц-беляк, куропатки). Размножение — появление яркого оперения у птиц в брачный период |
По частоте: Сезонная (2 раза в год у многих птиц и млекопитающих): Весной — замена зимнего меха/перьев на летний. Осенью — обратный процесс. Постоянная (у некоторых птиц, например, попугаев, линька идёт постепенно). Возрастная (например, смена пуха на перья у птенцов). По длительности: Быстрая (несколько дней у змей — смена кожи). Длительная (недели/месяцы у птиц и млекопитающих, чтобы не терять способность к полёту/терморегуляции). |
Миграции |
Изменение длины светового дня (фотопериод) — основной триггер для большинства мигрирующих видов. Дополнительные факторы: Падение температуры (сезонные похолодания) Уменьшение кормовой базы (исчезновение насекомых, замерзание водоёмов) Гормональные изменения (у птиц и рыб) Генетическая программа (врождённое поведение, например, у бабочки-монарха)
|
Доступ к пище — перемещение в регионы с обильными ресурсами (например, киты следуют за планктоном). Безопасное размножение — выбор мест с меньшим количеством хищников (лососи плывут в верховья рек). Избегание экстремальных условий — пережидание засухи/холодов в благоприятных зонах (перелётные птицы). Расселение вида — освоение новых территорий и снижение конкуренции (саранча). Поддержание генетического разнообразия — смешение популяций. |
По длительности: Сезонные миграции (недели/месяцы): Птицы: перелёты на 10 000–20 000 км (полярная крачка). Киты: до 18 000 км в год. Суточные миграции (часы): Планктон поднимается ночью к поверхности. Летучие мыши перемещаются между местами кормёжки и отдыха. Многолетние циклы (например, тихоокеанские лососи возвращаются на нерест через 2–7 лет). |
Задание 5. В какой среде должны жить самые быстродвигающиеся животные? Назовите некоторых из них.
Самые быстродвигающиеся животные обычно обитают в трёх ключевых средах, где требуется максимальная скорость для выживания: