- •Д.И. Грицкевич экология
- •Введение
- •1. Развитие экологических представлений
- •Контрольные вопросы
- •2. Система экологических наук
- •2.1 Определение экологии, система экологических наук
- •2.2 Методы экологии
- •Всеобщие методы
- •Общенаучные методы
- •Частнонаучные методы
- •2.3 Понятие и свойства живого, классификация живых организмов
- •Контрольные вопросы
- •3. Организм и факторы среды
- •3.1. Понятие экологических факторов
- •3.2 Температура
- •3.3 Свет
- •3.4. Влажность
- •Контрольные вопросы
- •4. Популяционная экология
- •4.1 Соотношение Основных понятий популяционной экологии
- •4.2 Статические показатели популяции
- •4.3. Динамические показатели популяций
- •Контрольные вопросы
- •5. Биоценология
- •5.1. Понятие и структура биоценозов
- •Трофическая структура биоценоза (трофос – пища):
- •Видовая структура биоценоза:
- •Пространственная структура биоценоза:
- •Экологическая структура биоценоза:
- •5.2 Важнейшие экосистемы
- •Экосистемы океана:
- •Экосистемы пресных вод:
- •Наземные экосистемы:
- •Контрольные вопросы
- •6. Биосфера
- •6.1. Структура биосферы
- •6.1.1 Литосфера
- •6.1.2Атмосфера
- •6.1.3Гидросфера
- •6.1.4Обмен веществ в биосфере
- •6.2 Круговорот биогенных элементов в биосфере
- •Круговорот углерода
- •Круговорот кислорода
- •Круговорот азота
- •Круговорот серы
- •Круговорот фосфора
- •Круговорот микроэлементов в биосфере
- •6.3 Учение в.И. Вернадского о биосфере
- •6.4 Идея ноосферы в современном мире
- •Контрольные вопросы
- •7. Взаимоотношения человека и окружающей среды на современном этапе
- •7.1. Человек как биологический вид
- •7.2 Человек как природопользователь
- •7.2.1 Понятие природопользования
- •7.2.2 Классификация природных ресурсов
- •7.3 Естественные и антропогенные факторы, воздействующие на биосферу
- •7.3.1 Загрязнение атмосферы
- •7.3.2 Классификация и нормирование вредных веществ
- •7.3.3 Антропогенные проблемы, возникающие при загрязнении атмосферы.
- •7.3.4 Загрязнение земель
- •7.3.5 Энергетическое загрязнение техносферы
- •7.3.6 Загрязнение водоемов и качество питьевой воды
- •Контрольные вопросы
- •8. Аспекты социальной экологии
- •Контрольные вопросы
- •9 Правовые и социальные аспекты взаимодействия человека с природой
- •9.1 Понятие, объекты и источники экологического права
- •9.2 Государственное экологическое управление
- •9.2.1 Наиболее важные функции государственного экологического управления
- •7. Разрешение споров о праве природопользования; применение ответственности за экологические правонарушения.
- •9.2.2 Экологический мониторинг и контроль
- •6. Экономический механизм охраны окружающей природной среды.
- •Контрольные вопросы
- •10. Основные задачи экологической безопасности
- •10.1 Цель и задачи экологической безопасности
- •10.2 Социально-экологические проблемы как политический фактор
- •Контрольные вопросы
- •11 Экологическая культура
- •11.1 Формирование экологической культуры
- •11.2 Экологическое воспитание и образование
- •11.3 Структура экологического образования в россии
- •11.4 Экологическая идеология как средство повышения гражданской активности населения
- •Контрольные вопросы
- •12. МеждународнОе сотрудничество в области экологии
- •12.1. Международная конференция по окружающей среде в стокгольме
- •12.2 Международная экологическая конференция в рио-де-жанейро
- •Контрольные вопросы
- •13 Экология дальневосточного региона
- •13.1 История приамурья
- •13.1.1 Археологические сведения о заселении бассейна Амура
- •13.1.2 Открытие и присоединение к России хабаровского Охотоморья и Приамурья
- •13.1.3 Заселение края
- •13.2 Общая физико–географическая характеристика приамурья
- •13.2.1 Климат Приамурья
- •13.2.2 Рельеф, почвы, ландшафты
- •13.2.3 Водные ресурсы Приамурья
- •Амурский бассейн:
- •Бассейн Охотского моря:
- •Бассейн Северного Ледовитого океана:
- •Бассейн Японского моря:
- •13.2.4 Земельные ресурсы Приамурья Луговые ландшафты:
- •Леса Приамурья:
- •13.2.5 Минерально-сырьевые ресурсы Приамурья
- •13.3 Особо охраняемые природные территории хабаровского края
- •Правовая основа создания и функционирования оопт:
- •Оопт Хабаровского края:
- •Государственный природный заповедник «Буреинский».
- •Государственный природный заповедник «Ботчинский».
- •Государственный природный заповедник «Болоньский».
- •Национальный парк «Анюйский».
- •Государственные природные заказники.
- •Природные парки.
- •Экологические коридоры.
- •Памятники природы.
- •Дендрологические парки и ботанические сады.
- •Лечебно-оздоровительные местности и курорты.
- •Водно-болотные угодья.
- •Оопт местного значения.
- •Кадастр особо охраняемых природных территорий.
- •Ведение Красной книги Хабаровского края
- •13.4 Памятник природы «силинский лес»
- •Физико-географическая характеристика дендрария.
- •Контрольные вопросы
- •Контрольное задание
- •1. Напишите определения следующих понятий:
- •3. Выполните тест:
- •Вопросы к экзамену
- •Приложение законы, правила и принципы экологии, рационального природопользования и охраны природы [12]
- •ЛитератуРа
- •Содержание
Контрольные вопросы
Понятия «подвид» и «популяция».
Виды популяций.
Численность и плотность популяций.
Половая структура популяций.
Возрастная структура популяций.
Генетическая структура популяций.
Пространственно-этологическая структура популяций.
Рождаемость, смертность, скорость роста популяции.
Стратегии выживания.
Гомеостаз популяций.
5. Биоценология
5.1. Понятие и структура биоценозов
Чтобы избежать путаницы в определениях, необходимо объективировать различия в терминах «экосистема» (А. Тенсли, 1935), «биоценоз» (К. Мебиус, 1877) и «биогеоценоз» (В.Н. Сукачев, 1942). В общем, все эти три термина обозначают одно – надвидовой уровень организации биологических систем. Однако разница существует [19,29].
Биоценоз – совокупность популяций разных видов организмов, обитающих на определенной территории (акватории), как правило, состоит из фитоценоза (растительныго компонента), зооценоза (животных) и микробоценоза (микроорганизмов). Его ведущим компонентом является фитоценоз. Неорганическая среда, в которой располагается биоценоз, и которая включает рельеф, климат (микроклимат), особенности почвы, водного режима, называется биотоп. Единство биоценоза и биотопа составляет биогеоценоз – совокупность на определенной протяженности земной поверхности однородных природных явлений (атмосферы, горных пород, растительности, животного мира, почвы и пр.), имеющая специфику их взаимодействия и определенный тип обмена друг с другом и со средой обитания.
Экосистема – совокупность совместно обитающих разных видов организмов и условий их существования, находящиеся в закономерной взаимосвязи друг с другом. Выделяют макроэкосистемы (континент, океан), мезоэкосистемы (озеро, ельник) и микроэкосистемы (многолетнюю лужу, дупло дерева). Таким образом, любой биогеоценоз можно назвать экосистемой, так как в нем присутствуют все ее компоненты. Но не всякую экосистему можно назвать биогеоценозом (например, микроэкосистемы), поскольку для биогеоценоза необходима ландшафтная составляющая и полный цикл круговорота веществ. Понятие «экосистема» в целом имеет более широкое значение.
Основная функция экосистем на земле – трансформация потока энергии и вещества. Наличие этого потока – главное условие развития и существования жизни. Жизнь на Земле организованна в два сообщества, рассеивающих два независимых потока энергии. Одно сообщество основано на использовании энергии Солнца с помощью фотосинтетиков, другое – энергии химических связей с помощью серо-, железобактерий и других хемосинтетиков. Построение этих сообществ принципиально одинаково. Совокупность организмов, через которые каскадом проходит и рассеивается поток энергии, называется пищевой цепью. Круговорот веществ в биосфере базируется именно на пищевых взаимоотношениях видов в экосистемах – множество химических элементов проходят через цепи живых организмов и снова возвращаются в среду.
Трофическая структура биоценоза (трофос – пища):
Упрощенно пищевые цепи разбиваются на трофические уровни:
продуценты – зеленые растения на суше и фотосинтезирующие водоросли в океане (в основном сине-зеленые, зеленые и диатомовые). Они, используя энергию Солнца (около 1 %), образуют органические соединения для построения своей фитомассы в процессе фотосинтеза (цель фотосинтеза – производство органических соединений, О2 выделяется как побочный продукт реакции);
консументы 1-го порядка – растительноядные животные на суше и в основном зоопланктон в океане (зоопланктон составляет огромное разнообразие низших ракообразных). В тканях животных накапливается не более 10 % энергии, содержащейся в пище, поэтому в трофической цепи, как правило, не более 5 – 6 звеньев;
консументы 2-го порядка – хищники, также получают 10 % энергии с предыдущего уровня;
консументы 3-го и 4-го порядков – хищники хищников;
редуценты – потребители мертвой органики. Им достается часть энергии с каждого трофического уровня с детритом – растительной органикой, трупами и экскрементами животных.
Различают два типа пищевых цепей – пастбищные (или цепи выедания), которые начинаются фотосинтетиками, и детритные (цепи разложения). Детритные пищевые цепи очень трудны для исследования, хотя как раз через них проходит, в конечном итоге, все органическое вещество. К редуцентам относятся в основном насекомые, их личинки, черви, грибы, бактерии. Пастбищные цепи преобладают в океанических экосистемах, детритные – в экосистемах суши.
Фактически модель пищевых цепей не находит отражения в природных системах, т.е. реально существуют сложные пищевые сети, поскольку большинство животных нельзя отнести к определенному трофическому уровню (медведь – консумент 1-го порядка, если ест коренья; – 2-го порядка, если ест косулю; 3-го или 4-го, если ест собаку). Анализировать потоки энергии и вещества в пищевых сетях практически невозможно.
Также не лишенным множества исключений является правило экологических пирамид, сформулированное Элтоном Ч. в 1927 году.
пирамида биомассы – суммарная масса растений больше массы растительноядных животных, масса хищников меньше массы жертв;
пирамида численности – численность организмов уменьшается от продуцентов к консументам;
пирамида энергии отражает уменьшение количества энергии, содержащейся в продукции, создаваемой на каждом следующем трофическом уровне.
Однако в океане биомасса консументов 1 уровня выше биомассы продуцентов, а численность блох на лисицах выше, чем численность лисиц. К тому же, в энергетике сообществ главная роль принадлежит редуцентам и детритным, а не пастбищным сетям питания. Позвоночные же животные в экономике биосферы играют очень малую роль (не считая биосферной роли человечества).
Чем сложнее и разветвленнее пищевые сети, тем стабильнее энергопоток и экосистема в целом. При выпадении звена из цепи питания энергопоток неизбежно сужается и стабильность экосистемы уменьшается. В течение жизнедеятельности экосистем часть органического вещества может выпадать из круговорота и образовывать осадочные породы (уголь, торф, известняк).
Прирост биомассы в экосистеме за единицу времени называется биологической продуктивностью (продукцией). Различают первичную продукцию и вторичную продукцию сообщества. Первичная продукция – биомасса, созданная за единицу времени фотосинтезирующими организмами (продуцентами). Часть ее расходуется на поддержание жизнедеятельности продуцентов, другая часть идет на прирост биомассы. Эта часть называется чистой продукцией. Вторичная продукция – биомасса, созданная за единицу времени консументами, она различна на разных трофических уровнях.
Масса всех организмов в пределах экосистемы называется суммарной биомассой. Наибольшая биомасса, в среднем 45 кг/м2, имеется во влажных тропических лесах, а в океане – в сообществах коралловых рифов (примерно 2 кг/м2). В зрелом сообществе чистая продукция равна нулю, т.е. сколько биомассы создано продуцентами, столько же съедено и минерализовано консументами и редуцентами. При выведение экосистемы из состояния устойчивого равновесия, это равновесие смещается в том направлении, при котором эффект дестабилизирующего внешнего воздействия ослабляется – принцип Ле-Шаталье – Брауна.
Последовательная смена сообществ на одной территории под действием дестабилизирующего фактора называется сукцессией (рис. 7). Первичная сукцессия – развитие экосистемы на голом месте, например на возникшем в море вулканическом острове. Вторичная сукцессия – процесс восстановления сообщества до равновесного (климаксного) состояния.
Сукцессии могут быть регрессивными, направленными на обеднение и упрощение сообществ. Такие сукцессии называются дигрессиями, они возникают в результате антропогенных воздействий на биоценоз, нарушающих оптимальное условие существования тех или иных видов. В процессе развития стабилизирующих процессов в экосистеме разнообразие видов увеличивается, пищевые связи становятся более сложными. Фундаментальные формы сукцессии наблюдались в экологической истории Земли в связи с глобальными изменениями климата, рельефа и других свойств поверхности Земли. Примерами могут быть процессы оледенения и отступления ледников, кардинально изменявшие сообщества растений и животных на планете.