Тема 2. Экология особи-аутэкология. Экология популяций. (1 час)

План:

Организм и условия его обитания. Экологические факторы и их классификация. Закон минимума Либиха. Закон толерантности Шелфорда. Диапазон толерантности.Статистические характеристики популяций.

Динамические характеристики популяций. Регуляция численности популяции.

Цели и задачи занятия

Рассмотреть законы экологии, ознакомиться с экологическими факторами.

Литература

Вронский В.А. Экология. словарь-справочник. 2002.

Акимова Т.А. Экономика природы и человека. 2006

Алишева К.А. Экология: Учебник. 304с. Алм. 2006

Бродский А.К. Краткий курс общей экологии: Учеб. Пособие. 164с. 1996.

Колесников С.И. Экология: Учеб. Пособие. 384с. М. 2009.

Коробкин В.И., Передельский Л.В. Экология: Учебник. 608с. Р/нД. 2006

Законы экологии как любой другой науки является поиск законов функционирования и развития данной области реальности. Закон минимума (сформирован Либихом).Стойкость организма определяется самым слабым звеном в цепи ее экологических потребностей. Если количество и качество экологических факторов близки к необходимому организму минимуму, он выживает, если меньшие за этот минимум, организм гибнет, экосистема разрушается.Закон ограниченности естественных ресурсов.

Все естественные ресурсы в условиях Земли исчерпаемы. Планета является естественно ограниченным телом и на ней могут существовать бесконечные составные части.Закон толерантности. (от лат.: терпение – способность организма переносить влияния факторов среды)

Он формируется следующим образом: отсутствие или невозможность развития экосистемы определяется не только недостатком, но и избытком любого из его факторов (тепла, света, воды). Следовательно, организмы характеризуются как экологическим минимумом, так и максимумом. Слишком много хорошего тоже плохо. Диапазон между двумя величинами составляет пределы толерантности, в которых организм нормально реагирует на влияние среды. Закон толерантности предложил Шелфорд в 1913 году.Закон конкурентного исключения.Данный закон формулируется следующим образом: два вида, занимающие одинаковую экологическую нишу не могут сосуществовать в одном месте неограниченно долго. То, какой вид побеждает, зависит от внешних условий. В сходных условиях победить может каждый. Важным для победы обстоятельством является скорость роста популяции. Закон конкурентного исключения может работать в человеческом обществе. Особенность его действия в настоящее время заключается в том, что цивилизации не могут разойтись. Им некуда уйти со совей территории, потому что в биосфере нет свободного места для их расселения. Можно говорить об экологическом соперничестве между сторонами и даже экологических войнах.

Научной общественности широко известны также четыре закона экологии американского ученого Б. Коммонера.

Все связано со всем.

Все должно куда то деваться.

Природа знает лучше.

Ничто не проходит напрасно, за все нужно платить.

Этот закон снова затрагивает проблемы, которые обобщают закон внутреннего динамического равновесия. По этому закону Каммонера мы должны возвращать природе то, что берем у нее. Иначе катастрофа с течением времени неминуемая следует вспомнить важные экологические законы. Сформулированные в работах известного американского эколога Гираса. (В 1991-1993 г.г.) Он подчеркивал, что природа существует вечно (с точки зрения человека) и сопротивляется деградации благодаря действию четырех законов.

Таким образом круг задач современной экологии очень широкий и охватывает почти все вопросы, которые затрагивают человеческого общества и естественной среды, а также проблемы гармонизации этих отношений.

Познание законов гармонизации и рациональности природы поможет человечеству найти верные пути выхода из экологического кризиса.

Неживая и живая природа, окружающая растения, животных и человека, носит название среды обитания. Множество отдельных компонентов среды, влияющих на организмы, называются экологическими факторами.

По природе происхождения выделяют абиотические, биотические и

антропогенные факторы. Абиотические факторы - это свойства неживой природы, которые прямо или косвенно влияют на живые организмы.

Биотические факторы - это все формы воздействия живых организмов друг на друга.

Раньше к биотическим факторам относили и воздействие человека на живые организмы, однако в настоящее время выделяют особую категорию факторов, порождаемых человеком. Антропогенные факторы - это все формы деятельности человеческого общества, которые приводят к изменению природы как среды обитания и других видов и непосредственно сказываются на их жизни.

Таким образом, каждый живой организм испытывает влияние неживой природы, организмов других видов, в том числе и человека, и, в свою очередь, оказывает воздействие на каждую из этих составляющих.

Абиотическая среда (от греч. «а» и «bioticos»- живой) – совокупность неорганических условий обитания организмов.

Виды организмов входят в  биоценоз не отдельными особями, а популяциями или их частями. Популяция – это часть вида (состоит из особей одного вида), занимающая относительно однородное пространство и способная к саморегулированию и поддержанию определенной численности. Каждый вид в пределах занимаемой территории распадается на популяции.Если рассматривать воздействие факторов среды обитания на отдельно взятый организм, то при определенном уровне фактора (например, температуры) исследуемая особь либо выживет, либо погибнет. Картина меняется при изучении воздействия того же фактора на группу организмов одного вида. Одни особи погибнут или снизят жизненную активность при одной конкретной температуре, другие – при более низкой, третьи – при более высокой.Поэтому можно дать еще одно определение популяции: все живые организмы, для того чтобы выжить и дать потомство, должны в условиях динамичных режимов экологических факторов существовать в виде группировок, или популяций, т.е. совокупности совместно обитающих особей, обладающих сходной наследственностью.Важнейшим признаком популяции является занимаемая ею общая территория. Но в пределах популяции могут быть более или менее изолированные по разным причинам группировки. Поэтому дать исчерпывающее определение популяции затруднительно из-за размытости границ между отдельными группами особей.Каждый вид состоит из одной или нескольких популяций, и популяция, таким образом, - это форма существования вида, его наименьшая эволюционирующая единица.Для популяций различных видов существуют допустимые пределы снижения численности особей, за которыми существование популяции становится невозможным. Точных данных о критических значениях численности популяций в литературе нет. Приводимые значения разноречивы. Остается, однако, несомненным факт, что чем мельче особи, тем выше критические значения их численности. Для микроорганизмов это миллионы особей, для насекомых – десятки и сотни тысяч, а для крупных млекопитающих – несколько десятков. Численность не должна уменьшаться ниже пределов, за которыми резко снижается вероятность встречи половых партнеров. Критическая численность также зависит от других факторов. Например, для некоторых организмов специфичен групповой образ жизни (колонии, стаи, стада). Группы внутри популяции относительно обособлены. Могут иметь место такие случаи, когда численность популяции в целом еще достаточно велика, а численность отдельных групп уменьшена ниже критических пределов. Например, колония (группа) перуанского баклана должна иметь численность не менее 10 тыс. особей, а стадо северных оленей – 300 – 400 голов. Для понимания механизмов функционирования и решения вопросов использования популяций большое значение имеют сведения об их структуре.Различают половую, возрастную, территориальную и другие виды структуры. В теоретическом и прикладном планах наиболее важны данные о возрастной структуре - соотношение особей (часто объединенных в группы) различных возрастов.У животных выделяют следующие возрастные группы:

ювенильная группа (детская)сенильная группа (старческая, не участвующая в воспроизводстве)

взрослая группа (особи, осуществляющие репродукцию)Обычно наибольшей жизнеспособностью отличаются нормальные популяции, в которых все возраста представлены относительно равномерно. В регрессивной (вымирающей) популяции преобладают старческие особи, что свидетельствует о наличии отрицательных факторов, нарушающих воспроизводительные функции. Требуются срочные меры по выявлению и устранению причин такого состояния. Внедряющиеся (инвазионные) популяции  представлены в основном молодыми особями. Жизненность их обычно не вызывает опасений, но велика вероятность вспышек чрезмерно высокой численности особей, поскольку в таких популяциях не сформировались трофические и другие связи. Особенно опасно, если это популяция видов, ранее отсутствовавших на данной территории. В таком случае популяции обычно находят и занимают свободную экологическую нишу и реализуют свой потенциал размножения, интенсивно увеличивая численность.Если популяция находится в нормальном или близком к нормальному состоянии, человек может изымать из нее количество особей (у животных) или биомассу (у растений), которая прирастает за промежуток времени между изъятиями. Изыматься должны прежде всего особи послепродуктивного возраста (окончившие размножение). Если преследуется цель получения определенного продукта, то возраст, пол и другие характеристики популяций корректируются с учетом поставленной задачи.Эксплуатация популяций растительных сообществ (напр., для получения древесины), обычно приурочивается к периоду возрастного замедления прироста (накопления продукции). Этот период обычно совпадает с максимальным накоплением древесной массы на единице площади.Популяции свойственно также определенное соотношение полов, причем соотношение самцов и самок не равно 1:1. Известны случаи резкого преобладания того или иного пола, чередование поколений с отсутствием самцов. Каждая популяция может иметь и сложную пространственную структуру (рис.2), подразделяясь на более или менее крупные иерархические группы - от географической до элементарной (микропопуляции).

Основные понятия по теме:

Адаптация (от греч. «adapto» - прилаживаю) – приспособление строения и функций организма к условиям существования.

Аменсализм – форма взаимодействия, при которой одна популяция подавляет другую, но сама не испытывает отрицательного влияния.

Антропогенный – вызванный человеческой деятельностью, связанный с деятельностью человека.

Антропоцентризм (от греч. «anthropos» - человек, «kenton» - центр) – воззрение, согласно которому человек есть центр Вселенной и конечная цель мироздания.

Комменсализм – форма взаимодействия, при которой пользу получает одна из двух взаимодействующих популяций.

Кооперация – форма взаимодействия, при которой пользу получают обе взаимодействующие популяции.

Лимитирующий фактор – фактор, ограничивающий существование организма.

Мутация (от лат. «mutatio» - изменение) – изменение в генетическом коде, передающееся по наследству.

Мутуализм – форма взаимодействия, при которой пользу получают обе популяции, причем они полностью зависят друг от друга.

Среда обитания – совокупность условий, в которых существует данная особь, популяция или вид.

Симбиоз – форма взаимодействия, при которой обо вида получают выгоду.

Сообщество – совокупность живых организмов, входящих в данную экосистему.

Популяция (от лат. «populus» - народ) – совокупность особей одного вида, которые населяют определенный участок территории в течение длительного времени.

Ареал (от греч. «area» - площадь) – область распространения данного таксона (вид, род, семейство) в природе.

Тестовые задания к лекции №2. Экология особи-аутэкология

 

1.Как называется животное сообщество

А) Микоценоз. В) Зооценоз.

С)Микробиоценоз. Д)Биогекоценоз.

Е)Биоценоз.

 

 

 

 

2.Организмы способные выносить значительные колебания температуры:

А)Стенобионты. В)Эвритермные. С)Пойкилогидричные.

Д)Оксибионты. Е)Стенотермные.

 

 

3.Абиотический фактор

А)Конкуренция.

В)Температура

С)Симбиоз. Д)Паразитизм.

Е)Деятельность человека.

 

4.Антропогенное загрязнение связано:

А)Загрязнение физическими веществами. В)С деятельностью человека. С)Загрязнение химическими веществами.

Д)Биологическое и микробиологическое. Е)Загрязнение механическими веществами.

 

 

5. Абиотический фактор:

А)Симбиоз. В)Температура.

С)Конкуренция. Д)Деятельность человека.

Е)Паразитизм.

 

6.Зооценоз- это:

А)Миграция.

В)Сообщество животных.

С)Зоохория.

Д)Паразитизм.

Е)Аменсализм.

 

7.К средам жизни организмов не относятся:

А) Почвенная. В)Антропогенные.

С)Тела живых организмов

Д)Наземно-воздушная. Е)Водная.

 

8. Способность организма приспосабливаться к среде обитания

А)гомеостаз

В)адаптация

С)сукцессия

Д)флуктация

Е)осциляция

 

9.Закон, согласно которому существование вида определяется лимитирующими факторами, находящимися не только в минимуме, но и в максимуме

А) закон минимума

В) закон толерантности

С) закон Линдемана

Д) закон Коммонера

Е) 1 закон Термодинамики

 

10.Стойкость организма определяется самым слабым звеном в цепи ее экологических потребностей

А) закон Линдемана

В) закон минимума (Либиха)

С) закон Коммонера

Д) 2 закон Термодинамики

Е) 1 закон Термодинамики

 

 

 

 

 

 

Тема 3

Экология сообществ синэкология . (1 час)

План:

1.Понятие о биоценозе, биогеоценозе и экосистеме.

2.Энергетический баланс биосферы. Поток энергии и круговорот химических элементов в экосистеме.

3.Первое и второе начало термодинамики. Круговорот углерода, азота, кислорода и других химических элементов, круговорот воды.

4.Формы межвидовых связей (нейтрализм комменсализм протокоперация мутуализм хищнечество паразитизм)

5. Принцип конкуретногто исключения Г.Ф. Гаузе. Правила 1% и 10 % энергии Линдемана.

6. Поток энергии и круговорот химических элементов в экосистеме.

Литература:

Вронский В.А. Экология. словарь-справочник. 2002.

Акимова Т.А. Экономика природы и человека. 2006

Алишева К.А. Экология: Учебник. 304с. Алм. 2006

Бродский А.К. Краткий курс общей экологии: Учеб. Пособие. 164с. 1996.

Колесников С.И. Экология: Учеб. Пособие. 384с. М. 2009.

Коробкин В.И., Передельский Л.В. Экология: Учебник. 608с. Р/нД. 2006

БИОЦЕНОЗ (от био... и греч. koinos — общий), совокупность растений, живот­ных, микроорганизмов, населяющих участок суши пли водоёма и характери­зующихся определёнными отношениями как между собой, так и с абиотическими факторами среды.

Термин «биогеоценоз» (био — жизнь, гео — земля, ценоз — со­общество) был предложен В. Н. Сукачевым в 1940 г. Им обознача­ют наземные и водные природные комплексы — леса и степи, озе­ра и реки и т. д. Наряду с термином «биогеоценоз» существует тер­мин «экологическая система» (экосистема), предложенный А. Тенсли в 1935 г. Термины «биогеоценоз» и «экосистема» отра­жают близкие понятия. Некоторые авторы их отождествляют, что, однако, неправильно.

Термин «экосистема» (от греч. oikos — жи­лище, местопребывание и система) истолковывают неоднозначно. Так, Л. О. Карпачевский (1983) этим термином обозначал разнообраз­ные природные объекты, представляющие собой те или иные фор­мы взаимосвязи живого организма со средой своего обитания. Эко­логическими он называет такие биологические системы, как, напри­мер, дерево с растущими на нем лишайниками, клещ, впившийся в кожу животного, и другие подобные сожительства организмов. Микроб или паразит (микроорганизм) во взаимосвязи с растением или животным (макроорганизмом) — это экосистема биогенная, т. е. порожденная живыми организмами. Наряду с этим существуют биокосные системы, в которых средой обитания для организмов служит неживой субстрат органического или неорганического про­исхождения. Примеры таких экологических систем: личинки жука-могильщика на теле умершего животного, микроорганизмы в капле воды и т. д. Простые экологические системы объединяются в более слож­ные. Так, система бактерии — личинки овода — может входить в систему более высокого уровня — надсистему личинки овода —-корова, а корова, в свою очередь, — составной компонент систем­ного образования еще более высокого ранга —луга (пастбища). Биокосные системы могут быть самыми разнообразными. Они от­личаются по составу биоты, величине (объему) и т.д. Биокосные системы — лесной колок, озеро, тайга (таежный ландшафт), море. Биосфера, представляющая собой совокупность всех организмов, населяющих нашу планету, со средой своего обитания, — это тоже биокосная система. Биогеоценоз состоит из четырех категорий взаимодействую­щих слагаемых: продуцентов, консументов, редуцентов и неживых тел.

Компоненты неживой (косной) природы — атмосфера, вода, материнская порода.

В идеальном случае экосистема со сбалансиро­ванной жизнедеятельностью автотрофных организмов и гетеротрофных орга­низмов могут приближаться к замкнутой системе, обменивающейся с окружающей средой только энергией. Однако в естественных условиях длительное существова­ние экосистем возможно только при притоке из окружающей среды не только энергии, но и большего или меньшего кол-ва ве­щества. Все реальные экосистемы, в совокупности слагающие биосферу Земли, принадле­жат к открытым системам, обмениваю­щимся с окружающей их средой вещест­вом и энергией.

Термин «экосистема» приложим как к природ­ным, так и к искусственным экосистемам, таким, например. как сельскохозяйственные. угодья, сады, парки.

Основные понятия по теме:

Автотрофы (от греч. «autos» - сам, «trophe» - питание) – организмы, способные питаться неорганическими соединениями.

Адаптация (от греч. «adapto» - прилаживаю) – приспособление строения и функций организма к условиям существования.

Биогеоценоз – экологическая система, которая включает сообщества разных видов в определенных геологических условиях.

Биоценоз (от греч. «bios» - жизнь, «koinos» общий) – совокупность популяций, приспособленных к совместному обитанию на данной территории.

Вид – естественная биологическая единица, всех членов которой связывает участие в общем генофонде.

Гетеротрофы (от греч. «heteros» - иной, «trophe» - питание) – организмы, питающиеся растениями и животными.

Продуценты (от лат. «producentis» - производящий) – автотрофные организмы, которые создают пищу из простых неорганических веществ.

Экосистема – система, которую составляет сообщество и окружающей средой.

Тестовые задания:

1.Что такое биологический ритм: А. Это ритм работы внутренних органов В. Равномерное чередование во времени биологических явлений, служащих приспособлениями к цикличным изменениям условий их существований С. Равномерное чередование во времени каких-либо изменений условий существования живых организмов D. Чередование периода активности и покоя у живых организмов Е. Влияние смены времени суток на поведение живых организмов

2. Как называется часть природы, которая окружает живой организм и с которой он непосредственно взаимодействует: A. Экологический фактор B. Адаптация C. Среда обитания D. Экологическая ниша E. Лес

3. Как называют эволюционно возникшее приспособление организмов, органов и их функций к условиям среды: A. Экологический фактор B. Адаптация C. Среда обитания D. Экологическая ниша E. Лес

4. Усиление потоотделения при повышении температуры у ряда видов относится к механизму адаптации: A. Физиологическому B. Поведенческому C. Морфо-анатомическому D. Онтогенетическому E. Биохимическому

5. Как называется организованная группа популяций растений, животных и микроорганизмов, живущих совместно в одних и тех же условиях среды: A. Биотоп B. Биогеоценоз C. Экотоп D. Биоценоз E. Экосистема

6. Вид, количественно преобладающий в данном сообществе: A. Донор B. Доминант C. Кодоминант D. Консумент E. Конкурент

7. В какой среде зародилась жизнь? A. В горной B. В почвенной C. В наземно-воздушной D. В живом организме E. В водной

8. Межвидовые отношения, при которых один вид полностью живет за счет другого, поселяясь внутри его или на поверхности его тела: A. Хищничество B. Конкуренция C. Паразитизм D. Комменсализм E. Симбиоз

9. Примером биотических отношений двух видов по типу хищничества является совместное существование: A. Ели и березы B. Человека и аскариды C. Росянки и мухи D. Акулы и рыб-прилипал E. Рябины и дрозда-рябинника

10. Взаимосвязанные виды, последовательно извлекающие органическое вещество и энергию друг из друга, образуют: A. Промысловые популяции B. Цепи питания C. Восстанавливающиеся биоценозы D. Агроценозы E. Нет правильного ответа