4.Основные законы экологии: Либиха, Шелфорда, Блекмана:

Закон Блекмана - общее влияние лимитирующих факторов может превысить суммарный дополнительный эффект от влияния других факторов.

Закон Либиха - существование и выносливость организмов определяются самым слабым звеном в цепи их экологических потребностей. Согласно этому закону, величина урожая определяется содержанием в почве такого элемента питания, потребность в котором удовлетворяется в меньшей степени. По мере его увеличения урожай будет возрастать пропорционально вносимым дозам до тех пор, пока содержание другого вещества не окажется минимальным.

Закон толерантности Шелфорда - в экологии - закон, согласно которому существование вида определяется лимитирующими факторами, находящимися не только в минимуме, но и в максимуме. Закон толерантности расширяет закон минимума Либиха.

5.Биосфера (Б) – это область существования и функционирования ныне живущим организмов, охватывающая нижнюю часть атмосферы (тропосфера), всю гидросферу, поверхность суши и верхние слои литосферы. Б включает в себя живые организмы и среду из обитания. В состав Б входит живые биохимические вещества и кислые вещества. Б – это крупная (самая крупная) экологическая система земного шара, кот. делится на экосистемы более низкого иерархического уровня. Биосфера характеризуется большим кругом биохимического обмена веществ .

Косное вещество – совокупность тех веществ в Б, в образовании которых живые организмы не участвовали.

Биогенное вещество – создается и перерабатывается совокупностью живых организмов. Кроме того это вещество – помощник мощной потенциальной энергии (камень, уголь, нефть, бензин, известняк). После образования биогенного вещества живые организмы мало деятельныны в нём. Биокосное вещество – создается в биосфере одновременно живыми организмами и косными процессами, представляя системы динамического равновесия тех и других». Организмы в биокосном веществе играют ведущую роль. Биокосное вещество планеты – это почвы, кора выветривания, все природные воды, свойства которых зависят от деятельности на Земле живого вещества.

Экосистема– это единый природный или природно-относительный комплекс, образованный живыми организмами и средами их обитания, в которых живые и косные компоненты соединены между собой причинно- следственными связями, обменом веществ и распределением потока энергии.

Функциональная структура ЭС

К

Экосистемы

лассификация экосистем:

Природные

Индустриально-городские

Движимые Солнцем

Движимые топливом

несубсидируемые

Субсидируемые человеком

Субсидируемые другими естественными источниками

1)Природные, движимые Солнцем, несубсидируемые. (открытые океаны, высокогорные леса) Основа системы жизнеобеспечения планеты.

2)Природные, движимые Солнцем, субсидируемые другими естественными источниками. (эстуарии в приливных морях, некоторые дождевые леса)Природные системы, обладающие естественной плодородностью, производящие излишки органического вещества, которые могут выноситься в другие системы или накапливаться.

3)Движимые Солнцем и субсидируемые человеком.(агроэкосистемы, аквакультура). Системы, производящие продукты питания и волокнистые материалы и получающие дотации в форме горючего, поставляемого человеком.

4)Индустриально-городские, движимые топливом. (города, пригороды, индустриализованные зелёные зоны) Главным источником энергии здесь служит не Солнце, а топливо. Эти системы зависят от экосистем первых трёх типов, паразитируют на них, получая продукты питания и топливо.

Биогеоценоз – взаимообусловленный комплекс живых и косных (абиотических, неживых)) компонентов, связанных между собой обменом веществ и энергии; является экосистемой, которая по границам совпадает с фитоценозом.

Биоценоз – сообщество организмов в пределах биотопа. Биоценоз состоит из: фитоценоза, зооценоза и микробиоценоза.

Биотоп – участок земной поверхности (суши или водоема) с однородными абиотическими условиями среды, т.е. экотоп, преобразованный живыми организмами (биоценозом). Понятие "структура биогеоценоза" входят: состав биогеоценоза (видовой, популяционный и т.д.), строение биогеоценоза (взаимное расположение подчиненных систем: особей, группировок и т.д.), функциональные связи внутри биогеоценоза (взаимоотношения между подчиненными системами).

В структуре биогеоценоза можно выделить четыре звена:

1. Абиотическое окружение – неживая природа.

2. Продуценты – зеленые растения и хемосинтез.

3. Консументы – потребители (живут за счет веществ, созданных продуцентами – плотоядные и травоядные животные).

4. Редуценты – организмы, разлагающие органические соединения до минеральных веществ (бактерии, грибы).

Фитоценоз (РАСТИТЕЛЬНОЕ СООБЩЕСТВО), совокупность видов растений на однородном участке, находящихся в сложных взаимоотношениях между собой и с условиями окружающей среды. Характеризуется определенным видовым составом и структурой. Растительное сообщество — часть биоценоза.

Зооценоз - совокупность животных, входящих в состав биоценоза. Так как З. всегда отражает специфику биоценоза, при исследовании последнего нередко пользуются именно данными по З. Закономерности, по которым слагаются З., основаны на взаимосвязях животных не только друг с другом, но и с др. организмами (высшие растения, микроорганизмы и т.д.) и с неорганической средой; поэтому термин "З." - условный и современными экологами применяется редко.

Микробиоценоз – сообщество микроорганизмов растительного и животного происхождения (бактерии, грибы)

Жизнеспособность экосистемы – это степень, способность экосистемы сохраняются, или адаптироваться к окружающим условиям среды без деградации образующих её компонентов. Ёмкость экосистемы – способность природной системы перерабатывать различные вещества, сохраняя устойчивое равновесие и мех регулирование.

Буферная емкость экосистемы – кол-во загрязнений, которые экосистема может переработать без заметных изменений.

Поддерживающая емкость экосистемы – кол-во биомассы, кот. может поддерживаться экосистемой.

Мегаэкосистема Земли биосфера как экосистема Земли. Особенности биосферной экосистемы определяет живое, биохимически активное вещество (биомасса) планеты, в том числе человек со все возрастающей численностью своих популяций.

В качестве составных компонентов биосферной экосистемы выступают также: органические вещества мертвой биоты (мортмасса); биокосные (органогенные) горные породы (ископаемые угли, некоторые виды известняков, мел, диатомиты, ракушечники, рифы и др.); атмосфера (до озонового слоя); гидросфера (до максимальных глубин); находящиеся в объеме биосферной экосистемы (не биокосные) горные породы, подвергающиеся ее воздействию.

6.Сукцессия – последовательная смена ЭС возникающих на определенном участке земной поверхности.

Климакс – заключительное устойчивое составляющее смещающих друг друга экосистем, возникающих в результате смен и в значительной мере соответствует экологическим условиям определяемой местности. Климакс зависит от климатических факторов, от местных особенностей почв и от воздействия человека на природу.

Диструкция экосистем – это разрушающие структуры стабильности и функционирования экосистем под влиянием естественных экофакторов.

Принцип сукцессионнго замещения - положение согласно которому сообщества организмов формируют ряд закономерно сменяющих друг друга ЭС ведущий к наиболее устойчив в данных условиях климатической природной системе.

Биологическая система - это живая структура, существующая в определенной для неё среде обитания, обладающая способностью обмена веществ и энергии, а также защитой обмена и копирования информации, которая определяет её функции и возможности

Свойства биологических систем:

1. Способность к обмену веществ. Все живые существа способны обмениваться веществами и энергией с окружающей средой.

2. Способность к размножению (самовоспроизведению). Все живые организмы могут размножаться, оставлять потомство. В основе этого качества животного лежит способность молекул ДНК к точному самовоспроизведению.

3 Способность к движению. Все живые существа могут двигаться, изменять своё положение в пространстве. Внутри всех живых клеток происходит движение цитоплазмы.

4. Способность к раздражимости. Все живые организмы могут отвечать на внешние раздражители (тепло, холод, свет и т.д.) например, двигаясь в направлении этих раздражителей или от них.

5. Наследственность. Организмы могут передавать потомству свои наследственные свойства и признаки. Эти признаки повторяются в длительном ряду поколений.

6 Изменчивость. Организмы не только сохраняют признаки своих предков, но и могут приобретать новые качества и признаки. Это свойство создаёт разнообразие признаков и свойств между особями любой степени родства. Изменчивость - важнейшая основа эволюции, которая позволяет организмам и видам приспосабливаться к изменению внешних условий. Для живых организмов характерны и другие важнейшие свойства, такие, как потребность в потоке энергии извне, способность поддерживать постоянство своего состава и жизненных процессов, способность к развитию и т.д.

7.Критерии качества среды обитания человека – санитарно-гигиенические, рыбохозяйственные, общеэкологические;

Зона чрезвычайной экологической ситуации- участок территории РФ, где в результате хозяйственной и иной деятельности происходят устойчивые отрицательные изменения в окружающей природной среде, угрожающие здоровью населения, состоянию естественных экологических систем, генетических фондов растений и животных

Зоны экологического бедствия-участки РФ, где в рез. хозяйственной или др. деятельностити произошли глубокие необратимые измен. ОПС, повлекшие за собой нарушение природного равновесия,

существенное ухудшение здоровья населения- понимается увеличение необратимых, несовместимых с жизнью нарушений здоровья, изменение структуры причин смерти и появление специфических заболеваний, вызванных загрязнением ОС.

Экологи́ческая катастрофа — необратимое изменение природных комплексов, связанное с массовой гибелью живых организмов.

Экологический кризис - обратимое критическое состояние окружающей среды(ОС), угрожающее существованию человека.

Ранги экологического неблагополучия- относительно удовлетворительная, напряженная, критическая, кризисная(зона чрезвычайной экологической ситуации),

Экологический кризис - обратимое критическое состояние ОС, угрожающее существованию человека.

Пределы допустимого воздействия на природные ЭС: допустимое антропогенное воздействие на ОПС- это воздействие, не влияющее на качество ОС или изменяющее ПС в пределах не разрушающего существование ЭС и не вызывающее неблагоприятных последствий у важнейших популяций .

В 1-ую очередь у человека. Воздействие представляет собой комплексную функцию, включающую однородные и разнородные воздействия. Допустимое воздействие неразрывно связано с качеством состояния ОС. качество ОС-показателей, характеризующих состояние ОС.

Устойчивость ЭС- определяется как соотношение между величиной отклонения системы от нормального состояния и величиной воздействия. более высокий уровень организации обладает большей устойчивостью к негативному воздействию.

Допустимое воздействие-это воздействия не влияющие на нормальное функционирование ЭС и популяций.

Экологическое благополучие ЭС- определяется как способность нормального воспроизведения ее основных звеньев и подсистем.

Роль биотических процессов в регулировании параметров биосферы: биосфера обеспечивает высок точность регуляции биохимических показателей в широком , но конечном диапазоне вариации возмущений атмосферы, гидросферы, , основных климатообразующих факторов природной среды:

1. обуславливают увеличение в 104раз скорости химических изменений ОПС по сравнению со скоростью ее изменений под воздействием процессов, протекающих в земных ядрах.

2. сохраняется баланс биологического синтеза и разложения органического вещества. 3.контролирует захоронение органического углерода в осадочных породах.

4.контролирует «физический круговорот» веществ в целом за счет компенсации разомкнутости.

8.Автотрофы - (самопитающиеся) живые организмы, способные самостоятельно продуцировать необходимые для их существования органические вещества. Используют солнечную энергию и окисление неорганического веществава (хемоавтотрофы)

Гетеротрофы – организмы, использующие в качестве источника питания органические вещества, произведённые автотрофами.

Фотосинтез - образование органических веществ зелеными растениями и некоторыми бактериями с использованием энергии солнечного света. В ходе фотосинтеза происходит поглощение из атмосферы диоксида углерода и выделение кислорода.

Хемосинтез - процесс образования некоторыми микроорганизмами органических веществ из двуокиси углерода за счет энергии, получаемой при окислении неорганических соединений: аммиака, водорода, соединений серы, закисного железа связи при которых одни организмы или их останки или их выделения наз. трофическими. При этом пищевые взаимоотношения между членами ЭС выражаются через трофические цепи.

В природе часто встречаются экологические системы, описываемые отношениями типа «хищник-жертва» (например: волки-олени, ястребы-голуби, лисы-кролики и др.). Численность тех и других тесно взаимосвязаны. x = k1Ax - k2xy (1) y = k2xy - By

где x - количество жертв, y – количество хищников, A, B, k1, k2 – коэффициенты пропорциональности. Эти уравнения уже давно применяются в экологии для планирования и контроля численности систем «хищник-жертва».

Консументы -организмы, потребляющие органическое вещество, растительноядные и хищные животные.

Различают консументы разных порядков:

1).растительноядные животные 2). плотоядные животные (хищники), питающиеся консументами 1-го порядка. 3) хищники, питающиеся хищниками.

Число порядков консументов в экосистеме ограничено правилом 10% Линдемана: каждое последующее звено в цепи питания содержит вещества и энергии приблизительно в 10 раз меньше, чем предыдущее звено.

Продуценты-зеленые растения, осуществляющие фотосинтез бактерии, способные к хемосинтезу; создают первичное органическое вещество.

Редуценты -организмы, разлагающие мертвое органическое вещество до минерального (бактерии, грибы и простейшие животные) .

Детриты -совокупность взвешенных частиц в воде и осевших на дно водоема органических и минеральных частиц. Основными потребителями органического детрита являются различные представители бентоса (обитатели морского дна).

Детритная пищевая цепь - пищевая цепь, в которой органическое вещество мертвых растений, животных, грибов или бактерий потребляется детритофагами, могущими стать добычей хищников. Таким образом, часть питательных веществ, содержащихся в детрите, возвращается в круговорот, минуя стадию разложения до минеральных соединений и потребления их растениями. Д.п.ц. используется человеком для переработки органических отходов при разведении дождевых червей и личинок мух на корм птицам или рыбам.

Детритофаги -организмы, питающиеся детритом, мертвым или частично разложившимся орг. веществом.

Сапротрофы -организмы, питающиеся мертвым органическим веществом или экскрементами животных (бактерии, актикомицеты, грибы)

Сапрофиты -паразитические цветковые растения и некоторые водоросли,

Сапрофаги -дождевые черви, жуки-мертвоеды, жуки-навозники, гиены, грифы, вороны, и т.д.) Все они выполняют роль редуцентов.

Гомотипические реакции- взаимодействиями особями одного и того же типа.

Гетеротипические реакции - взаимоотношения между особями разных видов. основные типы взаимоотношений : нейтрализм, конкуренция, мутуализм, сотрудничество ,паразитизм.

9.Динамика популяций - периодическое или непериодическое изменение численности, полового или возрастного состава популяции в результате действия абиотических (не зависящих от численности и плотности самой популяции) и биотических (зависящих от численности и плотности популяции) факторов.

Популяция - совокупность особей одного вида, в течении большого числа поколений занимающих определенное пространство, внутри которого практически осуществляется та или иная степень всеобщего смешивания, отделена от соседних аналогичных совокупностей той или иной степенью давления тех или иных форм изоляции, имеет сложную биоэкологическую структуру по полу, возрасту, пространственным или близкородственным объединениям особей, обладает собств. эволюционной судьбой в том смысле, что способна теоретически неограниченно долго развиваться при подходящих условиях окружающей среды.

Модель Мальтуса:

Для прогнозирования роста популяции Мальтус предложил использовать простое соотношение:

Х(n)=AX(n-1),

где X(n) – объем популяции в момент времени n, A – коэффициент прироста. Если в начальный момент времени объем популяции равен нулю, то и в дальнейшем он не изменится. Если начальное значение объема популяции больше нуля, то дальнейший рост происходит в геометрической прогрессии. В 1834 году Ферхюльст предложил модель, уточняющую соотношение Мальтуса:

X(n)=AX(n-1)-BX(n-1)^2 ,

где X(n) – объем популяции в момент времени n, A – коэффициент прироста, В-коэффициент, отражающий интенсивность воздействия внутренних сдкерживающих механизмов на скорость роста популяций. BX(n-1)^2 прямо пропорционально числу столкновений особей между собой.

Размеры популяции могут возрастать в результате размножения особей и их иммиграции из других популяций. Размеры популяции могут уменьшаться в результате эмиграции и смертности.

Если рождаемость в изолированной популяции превышает смертность, то популяция растет. В начале роста популяции – это экспонента. Однако рано или поздно питательные запасы в окружающей среде исчерпываются. В одних популяциях уменьшение количества питательных веществ начинает воздействовать на динамику роста загодя и кривая роста приобретает S-образную форму.

Виды,которые быстро размножаются со скоростью, не зависящей от плотности вида, называют r-стратегами. Размеры r-популяций не стабилизируются и в течение времени могут превышать поддерживающую ёмкость среды. R-стратеги имеют малую продолжительность жизни и небольшие размеры.

К-стратеги размножаются относительно медленно. Скорость их размножения зависит от плотности популяции. Численность их популяций через некоторое время стабилизируется на определенном значении.