Температура.
Температура – второй по значимости абиотический фактор. Температура организмов напрямую зависит от температуры окружающей среды.
Закон Вант Гоффа:
повышение температуры внешней среды на 10 градусов по Цельсию ускоряет реакции в организме в 2-3 раза.
Секрет молодости северных людей частично заключается в низких температурах среды в северных регионах. При повышении температуры организма до 42 градусов начинается безвозвратное свёртывание ферментных белков.
Температура влияет на количество потребляемой пищи, на плодовитость, определяет предпочтительность места обитания (самая предпочтительная среда обитания – умеренная полоса России) и число поколений в году у тех организмов, которые приносят потомство несколько раз в год (рыбы и другие). Температурный режим местности также влияет на светопоглотительные свойства почвы и на её плодовитость в целом, а значит, в средних и умеренных широтах России почва наиболее плодовита.
Животные в процессе эволюции выработали множество разных способов адаптации к температуре. В целом, выделяют биохимические, морфологические и физиологические адаптации к температурам.
Для регуляции обмена веществ при изменениях температуры животные совершают биохимические и физиологические перестройки в организме, например, изменение концентрации активных ферментов, понижение точки замерзания соленых растворов в организме, обезвоживание. Второй путь биохимической адаптации – это поддержание температуры тела на более стабильном температурном уровне, чем температура среды обитания, компенсация температурных перепадов среды обитания.
Морфологические изменения касаются особого строения частей тела организмов. Например, большие уши у слона способствуют регуляции температуры кожи.
К физиологическим адаптациям относят терморегуляцию – самостоятельное изменение температуры тела. Животные, которые самостоятельно не поддерживают температуру своего тела, называются пойкилотермными (хладнокровными) – это бактерии, земноводные и некоторые другие. Гомойотермные (теплокровные) организмы всегда поддерживают постоянную температуру тела – птицы и млекопитающие.
Влажность.
Практически все организмы по большей части состоят из воды. Все жизненно важные процессы, протекающие в организмах, также обусловлены наличием воды. От воды зависит всё. Без воды жизни нет. Растения от 40% (сухие травы) до 90% (огурцы) состоят из воды. Организм новорожденного ребёнка состоит из воды на 75%, организм взрослого – на 63%, при этом стекловидное тело глаза содержит 97% воды, кровь – 92%. Обезвоживание организма на 20% смертельно. Вода в организме служит универсальным растворителем, в котором растворяются и усваиваются полезные вещества, и с помощью которого выводится вредные.
Физические свойства воды:
плотность
удельная теплоёмкость
содержание газов
PH (кислотность)
Классификация организмов по отношению к влажности:
Гидрофиты или гидрофильные организмы – могут жить только в воде
Гигрофиты или гигрофильные организмы – амфибии
Мезофиты – отличаются умеренной потребностью в воде (большинство животных умеренного климата, в том числе и люди)
Ксерофиты или ксерофильные организмы – живут в самых засушливых районах (пустыни).
22.10.2011 Четвёртая лекция. Ведёт магистрант Ирина Эдуардовна |
Взаимодействие организмов между собой.
Понятие популяции, структуры популяций. Биоценоз.
Типы биотических отношений, взаимодействие организмов
в биоценозе (типы стратегий).
Определение:
популяция – это элементарная группировка организмов одного вида, обладающая всеми необходимыми условиями для поддержания своей численности необозримо долгое время в постоянно изменяющихся условиях среды. Или это любая способная к самовоспроизведению совокупность особей одного вида, более или менее изолированная в пространстве и времени от других аналогичных совокупностей одного и того же вида.
Популяция обладает общим генофондом и занимает общую территорию. Популяцию рассматривают как элементарную единицу процесса микроэволюции, т.к. она способствует сохранению своего генофонда.
Основное свойство популяции – беспрерывное изменение, движение, динамика.
Определение:
внутривидовые связи – это отношения, связанные с воспроизводством: между особями разных полов, между родительскими и дочерними поколениями. Это и является генетической целью популяции.
Определение:
демэкология (от греч. “демос” - народ) – это раздел общей экологии, изучающий структуру и функциональные характеристики, а также динамику численности популяций, внутрипопуляционные группировки, их взаимоотношения, выясняющий условия, при которых формируются популяции.
Являясь групповым объединением особей, популяции обладают некоторыми особенными показателями, неприсущими отдельным особям.
Статистические показатели популяции:
Численность – общее количество особей, выделяемое на данной территории или в данном объёме. Этот показатель всегда изменяется и зависит от показателей рождаемости и смертности.
Плотность – среднее число особей на единицу площади или объёма, занимаемого популяцией пространства. Также зависит от численности и не изменяется лишь в том случае, когда есть возможность расширения ареала.
Динамические показатели популяции:
Рождаемость (по-другому называют плодовитостью) – это число новых особей, появившихся за единицу времени в результате размножения. Характеризуется биотическим потенциалом.
Смертность – число погибших в популяции особей в определённый отрезок времени. Изменяется в зависимости от условий среды, возраста и состояния популяции. Выражается в процентах к начальной или средней величине.
Прирост – это разница между рождаемостью и смертностью. Может быть положительным, нулевым или отрицательным.
Темп роста популяции – средний прирост за единицу времени.
Определение:
вид – это сложная биологическая система, которая состоит из группировок организмов – популяций – обладающих общими особенностями строения, поведения и т.д.
В зависимости от рассматриваемых факторов выделяют различные структуры популяций.
Возрастная структура популяции, которая заключается в том, что в любой популяции можно выделить 3 возрастные группы особей: особи предпродуктивного возраста (которые ещё не достигли половозрелости), репродуктивного возраста и пострепродуктивного возраста. Существуют популяции, которые характеризуются только одной возрастной группой.
Пространственная структура популяции заключается в том, что особи могут делиться на тех, у кого мозаичность выражена чётко с незанятым пространством между несколькими скоплениями особей (например, гнездовья грачей), и на тех, которые имеют случайное распределение диффузного типа. Также особи могут делиться на оседлых (привязанных к одному конкретному участку территории) и кочевников.
Этологическая структура популяции – это система взаимоотношений между членами популяции. Эти взаимоотношения могут быть разными: для кого-то характерен одиночный образ жизни (такие особи встречаются друг с другом только для размножения или на общих зимовках) а кто-то живёт в группах и стаях (это искусственно или естественно изолированные особи, у каждой из которых проявляется эффект группы – стайность, стадность и другие). Существует также семейный образ жизни, который резко усиливает связь родителей с их потомством. Есть животные, которые живут в колонии – в объединениях семей.
У некоторых видов существует внутривидовая конкуренция: между особями сохраняется солидарность, т.е. они способны размножаться, обеспечивая передачу генов потомству, но в остальное время они ведут одиночный образ жизни. Животное при этом защищает территорию своего проживания, не допуская в неё особей своего вида. При таком стечении обстоятельств сохраняется иерархия: более сильная особь доминирует.
Также у представителей одного и того же вида встречается явление каннибализма. В условиях обострённой конкуренции он усугубляется. Проявляется в основном у хищных рыб, у личинок майского жука.
При внутривидовой конкуренции встречается паразитирование на себе подобных.
Определение:
биоценоз (от греч. “биос” – жизнь; “ценоз” – общий) – это организованная группа взаимосвязанных популяций, живущих совместно практически в одних и тех же условиях среды. Или, по-другому, это совокупность популяций разных видов, проживающих на одной территории, примерно в одних и тех же условиях среды.
Для биоценоза характерен относительно устойчивый состав флоры и фауны. Бывают фитоценозы (совокупности популяций растений), биоценозы и микробиоценозы.
Биоценозами занимается синэкология или биоценология.
Определение:
биотоп (от греч. “топос” – место) – это пространство с более-менее однородными условиями среды.
Биоценоз и биотоп неразделимы. Это связано с такими принципами, как принцип разнообразия (чем разнообразнее условия биотопа, тем больше видов в биоценозе), принцип отклонения условий (чем выше отклонение условий биотопа от нормы, тем беднее видами и специфичнее биоценоз) и принцип плавности изменения среды.
Определение:
фабрические связи – это когда один вид для своих сооружений использует продукты выделений, мёртвые останки либо даже живых особей другого вида.
В биоценозе практически все организмы взаимодействуют между собой. Обычно процессы жизнедеятельности особей связаны. Бывают положительные (благоприятные) и отрицательные (неблагоприятные) отношения. Известный учёный Юджин Одум к положительным относит комменсализм. Комменсалы – то те организмы, которые поселяются в жилища других организмов, однако они не наносят им вред, сидят себе, не мешают. Т.е. особи одного вида безвозмездно предоставляют убежище и пищу особям другого вида. Например, если в птичьем дупле поселились жучки, или если в раковине моллюска за компанию обитают мелкие рачки и бактерии. Другой положительный вид отношений – протокооперация, это когда два организма сосуществуют друг с другом вместе, потому что им так легче и интересней. Протокооперация имеет большие сходства с симбиозом и является частью мутуализма. Также к благоприятным отношениям относят мутуализм – следующий этап развития зависимости двух популяций друг от друга. Примером симбиоза может быть взаимодействие бактерии, фиксирующей азот в почве, с бобовыми растениями.
Из отрицательных взаимоотношений (когда особи воздействуют друг на друга отрицательно) стоит выделить уже упомянутую внутривидовую конкуренцию, а также аменсализм – это когда один вид причиняет вред другому, при этом не получая для себя определённой пользы. Например, когда высокие и широкие растения создают тень под собой, закрывая солнце более мелким растениям. Другой вид неблагоприятных отношений – паразитизм. Выделяют эндопаразитизм (паразиты обитают внутри тела хозяина) и эктопаразитизм (паразиты обитают на коже хозяина и способны переходить от одного хозяина к другому, как блохи или комары). Сюда же относится хищничество – когда один вид охотится на другой вид. У видов, которые обычно становятся добычей, хищничество вызвало развитие многих адаптаций, позволяющих защищаться от хищников – инстинкты затаивания, маскировку и другие. Аллелопатия – ещё один вид неблагоприятных отношений – это когда одни виды воздействуют на другие с помощью своих химических выделений.
29.10.2011 Пятая лекция. Ведёт магистрант Лазарева Ирина Эдуардовна |
Рациональное природопользование
как основа экологической безопасности государства.
Этапы развития экологической безопасности: видовая и заповедная охрана природы, поресурсная охрана природы, охрана среды обитания человека.
В статье закона 1992-го года Российской Федерации “О безопасности” даётся следующее определение понятия безопасности.
Определение:
безопасность – это состояние защищённости жизненно важных интересах личности, общества и государства от внешних и внутренних угроз.
Устойчивое развитие человечества не может происходить без сохранения биосферы. Поэтому появилось понятия экологической безопасности.
Определение:
экологическая безопасность – состояние защищённости жизненно-важных экологических интересов человека, прежде всего его прав на чистую воду, а также здоровую и благоприятную для жизни окружающую природную среду.
Также под экологической безопасности понимается достижение условий и уровня сбалансированного существования окружающей природной среды (ППС) и хозяйственной деятельности человека. Уровень нагрузки на среду не должен превышать её способность на восстановления. Для сохранения экологической безопасности требуется непрерывное соблюдение охраны природы.
Определение:
охрана природы – это совокупность государственных и общественных мероприятий, направленных на сохранение атмосферы, растительности, животного мира, почв, воды, земляных недр и других экологических ресурсов.
Определение:
экологическая угроза – прогнозируемые последствия или потенциальный сценарий развития событий катастрофического характера, которые обусловлены изменением состояния окружающей среды и способны нанести вред жизненно-важным интересам личности, общества, государства или мирового сообщества.
В основном угрозы делятся на:
внешние, которые подразумевают возможность трансграничного переноса вредных веществ либо глобального изменения климата, либо разрушения озонового слоя (например, размещение токсичных и радиоактивных отходов на территории отдельного государства).
внутренние, обусловленные собственной деятельностью государства, его структур и хозяйствующих субъектов, могут проявляться, например, в результате хищнической эксплуатации ресурсов или промышленных аварий.
Стратегия обеспечения экологической безопасности заключается в следующих подходах:
оборонительный – снижение уровня уязвимости от внешних угроз
адаптивный – усиление приспосабливаемости различных геосистем к угрозам
кооперативный – взаимовыгодное международное сотрудничество, т.е. сотрудничество государств в области охраны природы.
Определение:
природопользование – это общественно-производственная деятельность, направленная на удовлетворение материальных и культурных потребностей общества путём использования различных видов природных ресурсов (например, полезных ископаемых) и природных условий (например, лес как место для отдыха).
Природопользование включает в себя охрану и возобновление природных ресурсов, их извлечение и переработку, а также соблюдение экологического равновесия ресурсов в глобальной экосистеме, в том числе и биоресурсов – животных и людей.
Также природопользование – это раздел прикладной экологии.
Нерациональное природопользование – это только извлечение полезных ископаемых. А рациональное подразумевает научный комплексный подход, при котором достигается поддержание способности экосистем к восстановлению ресурсов. Целью рационального природопользование является обеспечение такого состояния окружающей среды, при которой ресурсы в ней могут воспроизводиться и отвечать материальным потребностям общества.
Основные принципы природопользования: экономический и социо-экологический. Экономический подразумевает получение максимальных экономической прибыли при минимальных затратах. Экономический принцип включает в себя и эколого-экономический принцип, т.е. получение максимальной прибыли при нанесении минимального ущерба окружающей среде и сохранении динамического равновесия биосферы (повышение её способности к самоочищению от загрязнителей, использующихся в добыче полезных ископаемых). Социо-экологический принцип – это получение максимального экономического роста при обязательном сохранении динамического равновесия биосферы.
В настоящий момент человечество переходит от экстенсивного использования природных ресурсов (рост за счёт нагрузок на природную среду производства) к равновесному.
Определение:
природные ресурсы – это важнейшие компоненты (материалы либо явления) окружающей человечество естественной среды, используемые для удовлетворения материальных и культурных потребностей общества.
Природные ресурсы могут быть исчерпаемыми и неисчерпаемыми:
Неисчерпаемые представляют собой количественно неиссякаемую часть природных ресурсов (свет, воздух, вода).
Исчерпаемые подразумевают ресурсы, количество которых постоянно снижается по мере их использования. И они делятся на возобновимые и невозмобновимые.
К невозобновимым относятся те ресурсы, которые находятся в недрах Земли.
К возобновимым относятся ресурсы, которые восстанавливаются раньше, чем возобновляется период их использования и изъятия.
Другие классификации природных ресурсов:
По использованию:
Производственные
Рекреационные (для отдыха и восстановления)
Эстетические
Научные
По заменимости:
Заменимые (нефть можно заменить энергией Солнца, ветра, воды)
Незаменимые (кислород в воздухе, пресная вода)
Определение:
ресурсообеспеченность – состояние между величиной природных ресурсов и размерами их использования. Т.е. насколько должно хватить ресурсов при определённом их использовании. Выражается обычно в количестве лет либо в количестве запасов на душу населения.
Россия занимает первое место по ресурсообеспеченности практически всеми ресурсами.
Основой рационального природопользования является решение трёх задач:
Формирование нового типа социального экологического мышления, которое должно базироваться на новых моральных критериях общественного развития, исключающих чисто-утилитарный подох к природе. Смысл в том, чтобы научить человека относиться к природе не по-варварски, а как к матери.
Обеспечение широкой гласности и освещения социально-экологических проблем, сопровождающих развитие человеческой цивилизации. Смысл в том, чтобы не скрывать от человечества наличие экологических проблем.
Построение такого хозяйственного механизма природопользования, которое обеспечил бы наиболее полное согласование индивидуальных, коллективных и государственных интересов в деле охраны природной среды и рационального использования природных ресурсов.
Таким образом получаем следующие определения:
Определение (по Римерсу):
рациональное природопользование – это система деятельности, призванная обеспечить экономную эксплуатацию природных ресурсов и условий, а также наиболее эффективный режим их воспроизводства.
Определение:
рациональное природопользование – это высокоэффективное хозяйствование, которое не приводит к резким изменениям в окружающей среде или к изменениям природно-ресурсного потенциала, и сводит к минимуму нарушение естественных круговоротов веществ.
Основные принципы рационального природопользования:
Изучение (учёт и оценка, прогноз развития, разработка систем управления и использования природных ресурсов)
Охрана (поддержание продуктивности и воспроизводства, обеспечение качества природной среды и ресурсов)
Освоение (подразумевает эффективность, комплексность и экономичность добычи и переработки природных ресурсов)
Преобразование (улучшение и оптимизация обогащения природных ресурсов – количественное или качественное).
Определение:
кадастры природных ресурсов – это свод экономических, экологических, организационных и технических показателей, характеризующих количество и качество природного ресурса, состав и категории природопользователей.
Единого кадастра природопользования не существует, они представлены по видам природных ресурсов.
Формы управления природопользованием:
Земельный кадастр
Водный кадастр
Лесной кадастр
Кадастр месторождений полезных ископаемых
Природно-заповедный фонд
Красная книга
Реестр охотничьих животных
Реестр рыбных запасов
Реестр загрязнений
О красной книге.
В жёлтые и красные страницы красной книги входят виды животного мира, которые находятся под прямой угрозой исчезновения (истребления или вымирания), и охрана которых не может обойтись без особых экстренных средств защиты. Серые страницы содержат виды, информации о численности популяций которых недостаточно для их защиты. На зелёных страницах красной книги приводятся сведения о восстанавливающихся видах.
Сохранением человеческого генофонда занимаются такие направления экологии, как экотоксикология (безопасность окружающей среды от воздействия ядов и других токсичных веществ), медико-генетическое консультирование (проходит в специальных медучреждениях для выяснения характера последствий воздействия токсикантов на генетический аппарат человека с целью рождения здорового человека), скрининг (отбор и проверка на канцерогенность и мутагенность каких-либо факторов среды).
Определение:
экологический менеджмент – совокупность принципов и методов управления процессами изменения экологического состояния общества, страны либо региона посредством экологически безопасного управления промышленными, сельскохозяйственными, военно-промышленными и другими отраслями производства.
Связь общественного производства с природной средой следует рассматривать, исходя из трёх важных факторов экономического роста:
Трудовые ресурсы (население).
Созданные людьми средства производства (орудия труда, технологии).
Природные ресурсы.
05.11.2011 Шестая лекция. Ведёт Юмагурова Эльвира Рамильевна |
Д/з: семинар – “учение о биосфере”.
Вопросы:
общие представления о геосферах
состав, строение и границы биосферы
живое вещество биосферы
распределение биогеоценозов на Земле
поток энергии и продуктивность
структура и основные циклы биохимических круговоротов
динамика биосферы
причины устойчивости биосферы
Работа на семинаре: выступление по указанным вопросам,
заслушивание, дополнение, дискуссия. При раскрытии вопроса
выделить основные определения и дать общее виденье этого вопроса.
Рефераты подготавливаются отдельно от вопросов.
Для подготовки рефератов взять методичку Юмагуровой
и Иванова с указаниями к подготовке. Подготовить презентации.
Тема для реферата (взял Игорь): устойчивое развитие человечества, проблемы, пути решения.
Тема на второй семинар (моя тема): демографическая ситуация и экологические проблемы в мире, проблемы по регионам страны, районам и областям.
Темы на третий семинар: роль СМИ в экологическом воспитании населения и решения экологический проблем; проблемы утилизации и хранения отходов, производства и потребления.
Темы на 4-й семинар: продукты генной инженерии как факторы окружающей среды (Искандаров); гигиенические аспекты жилой среды (человек 90% времени проводит в помещении, что обуславливает важность гигиенических (химических, физических и других) параметров этого помещения для жизни человека).
Темы на 5-й семинар: альтернативные источники энергии, их роль в ослаблении загрязнённости среды, проблемы, связанные с их использованием; пища как экологический фактор (в последнее время качество продуктов снижается вследствие увеличения содержания в них химических веществ; на территории нашего округа качество пищи считается низким из-за низкого развития сельхоза).
Темы на 6-й семинар: антропогенная токсикация (физическое, химическое, биологическое, информационное отравление токсикантами) планеты (Бариева); озоновый слой атмосферы, его значимость и проблемы, связанные с его истончением (в странах, в которых наибольшее число озоновых “дыр”, наблюдается повышенный процент заболевания раком кожи), тема Хорольского.
Темы на 7-й семинар: биологическая безопасность и биотерроризм, история становления экологии (Солдаткин); Экологические проблемы урбанизированных территорий (Билиенко).
Рейтинг: более 60% – автомат.
12.11.2011 Семинар №1 |