Общая экология
Пояснительная записка. Общая экология – один из основных учебных курсов в системе подготовки специалистов в области охраны природы и рационального использования ее ресурсов.
Цель курса «Общая экология» – формирование у студентов представлений о единстве всех компонентов и элементов окружающей среды, необходимости оптимизации взаимодействия человека и природы. Курс базируется на анализе большого объема разнообразной географической и биологической информации о закономерностях развития географической оболочки и ее геосфер, современных экологических проблем человечества. В нем детально изучается биосфера как специфическая оболочка Земли, последовательно рассматриваются основные закономерности и механизмы устойчивого существования биологических систем разного уровня в условиях сложной и динамичной среды. Знания, полученные во время изучения этого курса, будут содействовать повышению уровня экологического образования студентов, осознанному пониманию ими антропогенных и природных процессов и явлений, определяющих экологическое состояние окружающей среды.
Задачи курса «Общая экология»: изучение механизмов адаптации организма к среде и регуляции численности популяций, познание биологического разнообразия и механизмов его поддержания, исследование продукционных процессов, изучение протекающих в биосфере процессов с целью поддержания ее устойчивости, разработка общей теории устойчивости экосистем, моделирование состояния экосистем и глобальных биосферных процессов.
Программа предназначена для студентов, обучающихся по специальности «Геоэкология».
Общее количество часов по курсу составляет 60, из них 38 часов – лекции, 8 – практические и семинарские занятия, 14 – контролируемая самостоятельная работа.
Введение. Объект и предмет изучения экологии. Положение экологии в системе наук. Основные этапы истории экологии. Развитие экологии в XVIII – первой половине XIX века. Роль Ч. Дарвина и К. Ф. Рулье в развитии экологии. Развитие экологии во второй половине XIX века. Экология в XX веке. Особенности экологических методов исследований. Современные экологические исследования в России и Белоруссии. Перспективы развития экологии. Основные разделы современной экологии.
Биосфера. Основные этапы формирования учения о биосфере как о глобальной экосистеме. Сущность учения В. И. Вернадского о биосфере. Дальнейшее развитие учения о биосфере отечественными и зарубежными учеными, роль экологии в этом процессе. Значение учения о биосфере для разработки путей оптимизации взаимодействия общества и природы. Соотношение биосферы и географической оболочки Земли. Биосфера как единая многокомпонентная система, ее структурные элементы и характер их взаимодействия. Средообразующая роль живого вещества. Разнокачественность форм жизни. Уровни организации живой материи. Круговорот веществ и энергии – основа функционирования биосферы. Биологический круговорот веществ в биосфере. Роль организмов в круговороте основных элементов в биосфере. Биогеохимические циклы углерода, азота, серы, фосфора, биогенных катионов. Круговорот воды. Энергетическое обеспечение биологического круговорота. Биологическая продуктивность. Закономерности эволюции биосферы. Космические и планетарные предпосылки эволюции жизни. Возможности управления развитием биосферы. Прогноз развития биосферы.
Организм и факторы среды. Экологические элементы и экологические факторы. Роль факторов среды для живого организма. Классификация факторов среды.
Абиотические факторы среды. Климатические факторы. Излучение Солнца, как источник энергии. Спектральный состав солнечной радиации. Биологическое действие различных участков спектра солнечного излучения. Действие на организмы ионизирующего и ультрафиолетового излучения. Влияние видимого излучения на организмы. Фотосинтез и первичная продуктивность. Видимое излучение и ритмичность биологических явлений. Свет и размножение. Видимое излучение и развитие. Видимое излучение и поведение животных. Действие на организмы инфракрасных лучей. Воздействие излучение на человека. Классификация организмов с точки зрения их потребностей в свете.
Тепловая энергия в окружающей среде. Тепло, температура и организмы. Источники тепла в организмах. Влияние температуры на экологические процессы. Температура и развитие. Концепция скоростей биологических процессов. Концепция суммы эффективных температур. Температура и активность организмов. Пороговые и стимулирующие температуры. Температура и метаболизм. Температура и поиск пищи. Температура и размножение. Термопериодизм. Зимняя и летняя спячка. Терморегуляция и ее механизмы. Пойкилотермные, гомойотермные и гетеротермные организмы. Регуляция температуры тела. Адаптация организмов к температуре окружающей среды. Температурная толерантность организмов. Летальное действие температуры. Приспособление организмов к низкой и высокой температуре. Воздействие термических условий окружающей среды на человека.
Атмосферное давление. Влияние давления, циркуляции атмосферы и ветра на организмы, в том числе и на человека. Газовый состав атмосферы и его влияние на организмы. Значение кислорода, углекислого газа. Газообмен животных и растений.
Влияние на организмы погодных и климатических условий. Циркадная и цирканнуальная ритмика в жизни организмов. Физиологическая регуляция сезонных явлений.
Гидрофизические факторы. Биологическое значение воды и гидрологического цикла земного шара. Содержание воды в организмах. Водный баланс организмов. Потребление воды организмами. Выделение воды организмами. Адаптация растений и животных к содержанию воды в окружающей среде. Механизмы, регулирующие содержание воды в организмах. Водный баланс животных живущих в воде. Соленость воды, давление воды, падение освещения с глубиной как экологические факторы. Приспособление животных к сохранению содержания воды. Влияние влажности окружающей среды на наземные организмы. Влажность окружающей среды и смертность организмов. Влажность окружающей среды и активность организмов. Влажность и размножение. Классификация организмов по их отношению к влажности. Воздействие влажности окружающей среды на человека.
Эдафические факторы. Экологическое значение почвы, ее механического состава, химизма, физических особенностей. Влияние снежного покрова на организмы.
Орографические факторы в жизни растений и животных. Прямое и косвенное действие рельефа на организмы. Высотная поясность как проявление влияния орографии на организмы. Роль организмов в создании микрорельефа.
Эколого-организменные закономерности. Закономерности системы организм – среда. Основные принципы адаптации организмов. Формы и механизмы адаптаций. Экологическая толерантность организмов. Законы оптимума и минимума. Жизненные формы и экологические группы организмов.
Биотические факторы среды. Понятие о популяции. Место популяции в иерархии биологических систем. Пространственная структура популяций. Равномерный, диффузный и агрегированный типы пространственного распределения особей и популяций. Пространственная дифференциация и функциональная интеграция популяций. Разнокачественность внутрипопуляционных структур. Гомеостаз популяций. Общие принципы популяционного гомеостаза. Поддержание пространственной и генетической структуры популяций. Динамика популяций. Демографическая структура популяций и её динамика. Репродукционный потенциал и рост популяций. Динамика численности и популяционные циклы. Закономерности функционирования и динамики популяций.
Понятие о биоценозе и экосистеме. Принципы организации, функционирования, динамики и развития биоценозов и экосистем. Трофическая и пространственная структура биоценозов. Трофические уровни, цепи и сети питания. Цепи разложения. Экологические ниши. Основные формы межвидовых связей в биоценозах. Взаимоотношение видов смежных трофических уровней: растений и животных, хищников и их жертв, паразитов и их хозяев. Конкуренция и мутуализм. Суточная и сезонная динамика биоценозов. Экологические сукцессии. Устойчивость экосистем. Действия человека как фактор эволюции
Антропические факторы среды в жизни организмов и сообществ. Роль человека в биосфере. Технологические и экологические формы воздействия человека на биосферу. Деятельность человека как фактор эволюции биосферы. Прикладные аспекты экологии.