Основные понятия экологии

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

СОДЕРЖАНИЕ

1. Экология

2. Популяция

3. Экологические факторы

4. Закон «минимума Либиха»

5. Генотип

6. Экотон

7. Продуценты

8. Сукцессия

9. Стенобионты

10. Симбиоз

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Экология

Экология изучает взаимодействия организмов между собой и с окружающей средой. Поэтому объектами исследования в экологии являются как отдельные организмы, так и популяции и сообщества живых организмов разных видов, которые обмениваются материей, энергией и информацией с окружающей средой. Хотунцев Ю.Л. Экология и экологическая безопасность: Учеб. пособие для студ. высш. пед. учеб. заведений. -- М.: Издательский центр «Академия», 2002. -- С. 11.

Фундаментальное понятие экологии -- биосфера. Определение биосферы как особой оболочки Земли, включающей все живые организмы на планете, и само ее название были предложены в 1875 г. видным австрийским геологом Э.Зюссом.

Глубокое и широкое представление о биосфере было разработано великим русским ученым академиком Владимиром Ивановичем Вернадским (1863 -- 1945). Учение о биосфере является одним из крупнейших и интересных его обобщений в области естественных наук. Основные идеи В.И. Вернадского по проблемам биосферы сложились в начале XX столетия. В 1926 г. они были изложены в книге «Биосфера». Различные стороны учения о биосфере рассматривались им во многих статьях и в большой, опубликованной через 20 лет после его смерти, монографии «Химическое строение биосферы Земли и ее окружение», которую он называл главной книгой своей жизни.

В 1935 г. английский биолог Артур Джорж Тенсли ввел основное понятие экологии -- экосистема. Под экосистемой понимается такое единство взаимосвязанных организмов и среды обитания, при котором обеспечиваются круговорот веществ, противостояние внешним воздействиям, производство биологической продукции и некоторые другие функции саморегуляции. Понятие экосистемы включило не только биологические элементы -- организмы, но и абиотические факторы, необходимые для жизни этих организмов: температуру, влажность, освещенность, уровень радиации и т.п.

2. Популяция

Популяция -- совокупность растений или животных одного вида, обитающих на общей территории и обладающих общим генофондом, что определяется достаточным для этого уровнем панмиксии. Популяция, вследствие своего генетического единства, представляет собой объект единицу действия естественного отбора.

В настоящее время основными причинами, которые снижают стабильность популяции является влияние вредных и загрязняющих веществ, а также сокращение среды обитания (в результате почти глобального изменения ландшафта, флоры и фауны человеком).

Природные экосистемы обладают широким спектром физических, химических и биологических механизмов нейтрализации вредных и загрязняющих веществ. Однако при превышении значений критических поступлений таких веществ, возможно наступление деградационных явлений ослабление выживаемости, снижение репродуктивных характеристик, уменьшение интенсивности роста, двигательной активности особей. В условиях живой природы, постоянной борьбы за ресурсы такая потеря жизнестойкости организмов грозит потерей ослабленной популяции, за которой может развиться цепь потерь других взаимодействующих популяций. Критические параметры поступления веществ в экосистемы принято определять с помощью понятия экологических емкостей.

3. Экологические факторы

Для выхода из экологического кризиса человечество должно учитывать экологические факторы, чтобы решить сложный комплекс глобальных проблем, обостряющихся с каждым годом. Оно должно направить достаточные усилия на уменьшение загрязнения воздушного бассейна, вод, почв; активно разрабатывать экологически безопасные технологии, в том числе предотвращающие разрушение озонового слоя, уменьшить тепловое загрязнение среды. Обеспечить благополучное будущее человечества на Земле можно, только сохранив генетические ресурсы биосферы, ее видовое разнообразие. Все эти проблемы могут быть решены лишь при условии, что человечество найдет достойные пути ограничения рождаемости и стабилизации собственной численности на оптимальном для взаимодействия с природой уровне.

Решение этих проблем неизбежно изменит само человечество, которое должно будет перейти от ведущего к краху бесконечного экономического роста, ставшего самоцелью, к неограниченному духовному росту -- развитию науки, искусства, информационных систем. Тогда биосфера перейдет в стадию ноосферы, в которой, наверное, со временем возникнут новые кризисы, но единое человечество сумеет их преодолеть. Залог будущего развития человечества -- разнообразие его этносов как генетическое, так и культурное.

Дополнительная причина разрушения почв -- использование тяжелой, сильно уплотняющей почву, сельскохозяйственной техники. Ее экономическая выгодность, определяемая повышением выработки на единицу трудовых и материальных затрат .без учета экологических последствий, оборачивается огромными потерями плодородия почв. Дальнейшее расширение посевных площадей приведет к катастрофическому ускорению исчезновения видов. Биологические методы поддержания плодородия почв -- органические удобрения, смена и оптимальное сочетание культур, переход от химической защиты растений к биологической, строго соответствующие местным особенностям почв и климата способы обработки почв (например, безотвальная пахота) -- необходимые условия сохранения и повышения плодородия почв и стабилизации производства продовольствия достаточно высокого качества и безопасного для здоровья людей.

4. Закон «минимума Либиха»

Численность многих видов соответственно имеет 11-летние, связанные с солнечными, и другие циклы, в которых бывают минимумы, когда вид становится наиболее уязвимым. Это явление особенно характерно для относительно простых экосистем, где обычно небольшое число видов представлено большим числом особей. Для выживания в таких экосистемах с суровыми и часто переменчивыми условиями жизни оказалась, очевидно, выгодной и закрепилась эволюцией изменчивость численности в широких пределах как форма существования видов. Простейший пример такого вида с большой амплитудой колебаний численности представляет обыкновенная домашняя муха, численность которой в конце лета и ранней весной может отличаться в сотни тысяч раз.

5. Генотип

Как известно, ген -- функциональная единица генетического материала; участок молекулы ДНК (у некоторых вирусов -- РНК), кодирующий структуру конкретного белка, транспортной или рибосомальной РНК, осуществляющих основные операции при синтезе белков.

Генотип -- совокупность всех, независимо от их проявления в фенотипе, генов и аллелей конкретного организма.

6. Экотон

Этногенез -- естественно-исторический процесс возникновения и развития этносов.

Этнос -- устойчивая общность людей, объединенных общей территорией, языком, типом взаимоотношений с внешней средой, часто образом жизни, религией.

7. Продуценты

Биотический круговорот обеспечивается взаимодействием трех основных групп организмов: 1) продуцентов - зеленых растений, осуществляющих фотосинтез, и бактерий, способных к хемосинтезу, - они создают первичное органическое вещество; 2) консументов, потребляющих органическое вещество, -это растительноядные и хищные животные; 3) редуцентов (деструкторов), разлагающих мертвое органическое вещество до минерального, - это в основном бактерии, грибы и простейшие животные.

На восходящей ветви биотического круговорота, основанного на выполнении энергетической функции зелеными растениями, происходит аккумуляция солнечной энергии в виде органических веществ, синтезируемых растениями из неорганических соединений - углекислого газа, воды, азота, зольных элементов питания. Нисходящая ветвь биотического круговорота связана с потерями органического вещества. Важнейший процесс - дыхание растений, при котором до половины ассимилированного при фотосинтезе органического вещества окисляется до СО2 и возвращается в атмосферу. Второй существенный процесс расходования органического вещества и накопленной в нем энергии - это потребление растений консументами первого порядка - растительноядными животными. Запасаемая фитофагами с пищей энергия также в значительной мере расходуется на дыхание, жизнедеятельность, размножение, выделяется с экскрементами.

Растительноядные животные являются пищей для плотоядных животных - консументов более высокого трофического уровня. Консументы второго порядка расходуют накопленную с пищей энергию по тем же каналам, что и консументы первого порядка (растительноядные животные). Число трофических уровней, образуемых хищными животными, обычно не превышает трех-четырех, так как в связи с большими тратами энергии численность и биомасса животных на более высоких трофических уровнях становятся все меньше.

Каждое звено экосистемы поставляет в окружающую среду органические остатки (детрит), которые служат источником пищи и энергии для животных-сапрофагов, а главным образом для микроорганизмов - бактерий, грибов, актиномицетов и др. Завершающим этапом превращения органического вещества являются процессы гумификации и далее окисления гумуса до СО2 и минерализации зольных элементов, которые вновь возвращаются в почву и атмосферу, обеспечивая растение пищей. Петров К.М. Общая экология: взаимодействие общества и природы. Учебное пособие для Вузов. - СПб.: Химия. 1997. - С. 124.

Таким образом, биотический круговорот представляет собой непрерывный процесс создания и деструкции органического вещества. Он реализуется при участии представителей всех трех групп организмов: без продуцентов невозможна жизнь, поскольку лишь они производят основу жизни - первичное органическое вещество; консументы разных порядков, потребляя первичную и вторичную продукцию и переводя органическое вещество из одной формы в другую, способствуют возрастанию многообразия форм жизни на Земле; наконец, редуценты, разлагая органическое вещество до минерального, возвращают его к началу круговорота. Глобальные циклы миграции химических элементов не только связывают три наружные оболочки нашей планеты в единое целое, но и обусловливают непрерывную эволюцию ее состава.

популяция экология биосфера симбиоз

8. Сукцессия

Сукцессия -- процесс закономерной смены сообществ живых организмов на территории, подвергшейся более или менее значительному нарушению в составе и структуре биоценоза.

Экосистемам свойственна способность восстанавливаться после разрушения. В тех случаях, когда существует возможность проникновения на территорию, подвергшуюся разрушающему воздействию (обширный лесной пожар, оползень, обнаживший безжизненные горные породы, погребение больших площадей под вулканическим пеплом и т. п.), всех видов, способных существовать в данной климатической зоне, происходит процесс закономерной смены экосистем. Он начинается с наиболее простых экосистем, представленных исключительно «пионерными» видами-эврибионтами, проходит через промежуточные, закономерно сменяющие друг друга относительно устойчивые состояния, стадии, до заключительной, климаксной стадии. Комплекс видов этой стадии наиболее богат видами-стенобионтами и в принципе может существовать (если пренебречь непрерывностью эволюционного процесса) бесконечно долго. Такую закономерную смену экосистем называют сукцессией (от английского succession -- последовательность). В природных условиях сукцессия занимает обычно несколько сотен, а иногда и тысяч лет.

Незначительные по площади нарушения, если они не связаны, как при оползнях, с уничтожением почвы, «заживляются» экосистемой значительно быстрее. Так, например, обширные сплошные рубки ведут к тому, что на месте старых климаксных дубрав развиваются беревово-осиновые леса. Под их пологом постепенно формируется основа широколиственного леса, который только через 300-400 лет вновь станет дубравой. А поштучная вырубка отдельных старых деревьев зимой, вывоз по снегу с минимальным повреждением почвенного покрова как бы воспроизводят естественную гибель, выпадение отдельных старых деревьев, к замене которых молодыми тех же видов экосистема приспособлена всей своей предшествовавшей эволюцией. Конечно, такой способ заготовки леса дороже, но ничто не дается даром, даже если за экономию, полученную одним поколением, приходится расплачиваться детям и внукам, И расплачиваться не столько даже деньгами или экономическими трудностями, сколько разрушением природной среды и, в конце концов, здоровьем и благополучием миллионов людей.

Сукцессионные процессы еще недостаточно изучены, но их познание необходимо не только для управления восстановлением лесных и других биологических ресурсов, но и для эффективного восстановления тех экосистем, которые более или менее сильно разрушены воздействием человека, и для возвращения им утерянного биологического разнообразия.

9. Стенобионты

Стенобионты -- организмы, приспособленные к эффективному использованию узкого набора ресурсов и обладающие вследствие этого конкурентными преимуществами в экосистемах высокой сложности.

Процессы биологической эволюции идут непрерывно, но преобладающие тенденции видообразования в периоды «спокойной Земли» и в периоды геологических катастроф заметно отличаются. Даже в постоянных физико-географических условиях происходят мутации, изменяющие наследственную структуру организмов, действует естественный отбор. Сами непрерывно изменяющиеся виды изменяют состояние экосистем, в состав которых они входят, и в составе меняющихся экосистем происходит с той или иной скоростью процесс видообразования. Экосистемы становятся все более сложными, поскольку в относительно стабильных условиях основным направлением эволюции оказывается специализация. Все большее число видов приспосабливается к наиболее эффективному использованию узкого набора источников вещества и энергии (занимает узкие экологические ниши), избегая таким образом жесткой конкуренции с другими видами.

Такие виды, называемые в экологии стенобионтами (от греческого «стенос» узкий), отличаются от эврибионтов («эврис» -- широкий) более высокой эффективностью использования ресурсов за счет значительного снижения их числа.

Ясно, что в длительные периоды относительно спокойного развития процессов в земной коре в течение той или иной геохронологической эры или периода экосистемы эволюционировали в направлении все большей специализации составляющих их видов, увеличения их числа, образования все большего числа узких экологических ниш и повышения суммарной эффективности использования энергии и круговорота биогенных веществ. Виды-эврибионты, не выдерживая конкуренции с высокоспециализированными стенобионтами, снижали численность и вымирали или вытеснялись на границы благоприятных для жизни территорий -- в зоны засушливые, холодные и т. п., где их способность использовать разнообразные ресурсы или возникшие специальные приспособления давали преимущества перед стенобионтами.

10. Симбиоз

Мутуализм (симбиоз) -- форма межвидовых отношений, при которой взаимодействие двух видов выгодно каждому из них.

Довольно распространенное явление в отношениях разных видов -- симбиоз, или совместное существование двух или более видов, при котором в отдельности ни один из них в данных условиях жить не может. Целый класс сим-биотических организмов представляют собой лишайники -- совместно обитающие грибы и водоросли. При этом гриб лишайника, как правило, вообще не живет в отсутствие водоросли, тогда как большинство входящих в состав лишайников водорослей встречается и в свободном виде. В этом взаимовыгодном сожительстве гриб поставляет необходимые водоросли воду и минеральные вещества, а водоросль грибу -- продукты фотосинтеза. Такое сочетание свойств делает эти симбиотические организмы крайне неприхотливыми к условиям жизни. Они способны поселяться на голых камнях, на коре деревьев и т. п. Вместе с тем тот факт, что значительную часть необходимых для жизни минеральных веществ лишайники получают из оседающей на их поверхность пыли, делает их очень чувствительными к содержанию в воздухе токсичных веществ. Один из самых надежных методов определения уровня токсичности содержащихся в воздухе примесей -- учет количества и видового разнообразия лишайников на контролируемой территории, лихеноиндикацип.

Более или менее выраженные симбиотические отношения довольно широко распространены в природе. Обычно симбиоз позволяет составляющим его видам использовать ресурсы, недоступные каждому виду в отдельности. Например, некоторые простейшие, симбиотические обитатели кишечника термитов, способны гидролизовать целлюлозу. Термит размельчает и заглатывает древесину, которую сам переварить не может. Эту функцию выполняют симбионты -- инфузории, обитающие в его кишечнике.

Широко распространены симбиотические отношения между грибами и высшими растениями, в частности, плодовые тела мицелия (грибницы), образующего микоризу -- тесное срастание гифов гриба с корнями березы, осины, ели и других лесных пород. Тончайшие нити мицелия в несколько раз увеличивают суммарную всасывающую поверхность корней, а гриб получает от дерева органические продукты фотосинтеза. Такие грибы -- микоризообразователи способны жить только в симбиозе с тем или иным высшим растением, которое в большинстве случаев нормально развивается тоже только в присутствии соответствующих грибов.

Микрофлора кишечника любого животного очень важна для нормального пищеварения -- микробы получают от животного-хозяина измельченную и частично переваренную пищу, полному перевариванию которой способствуют выделяемые ими ферменты. Одно из очень неприятных осложнений при злоупотреблении сильнодействующими антибиотиками, при котором пищеварительные функции кишечника глубоко нарушаются -- гибель кишечной флоры, дизбактериоз.

Симбиотические отношения, возможно, в большинстве случаев развились в процессе сопряженной эволюции видов, первоначально находившихся в отношениях паразит-хозяин. Они представляют собой одну из многочисленных форм мутуалистических отношений, чрезвычайно широко распространенных в природе. Термином мутуализм обозначают межвидовые отношения, при которых оба взаимодействующих вида получают пользу. Это отношения опыляемого растения и насекомого-опылителя, некоторых орнитохорных (распространяющих семена при помощи птиц) растений и птиц, питающихся их ягодами (рябина, бузина и дрозды, скворцы, свиристели), и многие другие виды вэаимополезных отношений, выработавшихся в течение длительной сопряженной эволюции видов в составе единых экосистем.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Новиков Ю.В. Охрана окружающей среды. Учебное пособие для учащихся техникумов. - СПб.: Химия. 1997. - 352с.

Петров К.М. Общая экология: взаимодействие общества и природы. Учебное пособие для Вузов. - СПб.: Химия. 1997. - 352с.

Розанов С. И. Общая экология: Учебник для технических направлений и специальностей. 3-е изд., стер. -- СПб.: Издательство «Лань», 2003. -- 288 с.

Снаткин В.В. Экология и охрана природы. Словарь-справочник. Под ред. акад. А.Л. Яншина. - М.: Академия, 2000. - 384с.

Хотунцев Ю.Л. Экология и экологическая безопасность: Учеб. пособие для студ. высш. пед. учеб. заведений. -- М.: Издательский центр «Академия», 2002.

Размещено на http://www.allbest.ru/