Главная страница

шпоры. 1. Предмет и задачи экологии. Историческое развитие. Экология


Скачать 0.77 Mb.
Название1. Предмет и задачи экологии. Историческое развитие. Экология
Анкоршпоры.doc
Дата19.08.2018
Размер0.77 Mb.
Формат файлаdoc
Имя файлашпоры.doc
ТипДокументы
#79016
страница1 из 2
Каталогid139764530

С этим файлом связано 9 файл(ов). Среди них: с 61 по 70.doc, с 81 по 93.doc, все сделанные вопросы.docx, Mechanization_proizvodstva_kombikormov_1.pdf, комораздатчики.docx, ШВЕЙЦЕР.doc, ФИО.docx, 42689a48b73eb8084380e4f8da2d060c.pdf, шпоры.doc.
Показать все связанные файлы
  1   2

1.Предмет и задачи экологии. Историческое развитие.

Экология – это комплексная наука, изучающая условия возникновения, формирования и функционирования живых систем всех уровней организации от организма до биосферы в целом и их взаимоотношения с окружающей средой

Основными задачами экологии можно считать следующие: исследование закономерностей организации жизни;

создание научной основы рациональной эксплуатации биологических ресурсов; прогнозирование изменений в природе,

возникающих под влиянием хозяйственной деятельности человека;

определение допустимых пределов воздействия человека на окружающую среду; сохранение среды обитания живых организмов, в том числе и человека;

разработка рекомендаций по развитию человеческого общества.

Объектами исследования экологии: являются биологические макросистемы (популяции, биоценозы) и их динамика во времени и пространстве.

2 Структура экологии. Место эк в системе естественных наук

Общая экология: Аутэкология – исследование отдельного организма, его индивидуальные связи со средой. Популяционная – взаимоотношения организмов в пределах одной популяции. Синэкология – изучение групп организмов, взаимоотношения популяций, сообществ и экосистем с окружающей средой.

Прикладная экология развивается на стыке других наук с экологией. Изучает механизмы разрушения биосферы, способы педотвращения этого процесса, разрабатывает рацион способы использования природ ресурсов.

Современная экология в связи с усилением воздействия человеческого общества на окружающую среду является сложной междисциплинарной наукой, изучающей сложные проблемы взаимодействия с окружающей природной средой. Сложность, актуальность и многогранность этой проблемы привела к экологизации многих технических и гуманитарных наук. Появились науки – инженерная экология, космическая экология, с/х экология.

Инженерная экология – изучает принципы создания новых экологических технологий.

С/х экология - занимается возможностью сохранения почв, вод, атмосферы.

Матем. экология занимается процессами в биосфере.

Гор. экология – о процессах в городе.

Соц. экология занимается изучением прир. чел. общ.

Теор. и прикл. экология: разрушение биосф. чел., способы предотвращения этого. Разработка принципов рац. природопользования.

В последнее время роль и значение биосферы как объекта экологического анализа непрерывно возрастает. Большое значение в современной экологии уделяется проблемам взаимодействия человека с окружающей природной средой. Выдвижение на первый план этих разделов в экологической науке связано с усилением отрицательного взаимовлияния человека и среды, возросшей ролью экономических, социальных и нравственных аспектов в связи с негативными последствиями научно-технического прогресса.
    Современная экология не ограничивается только рамками биологической дисциплины, трактующей отношения растительных и животных организмов, она превращается в междисциплинарную науку, изучающую сложнейшие проблемы взаимодействия человека с окружающей средой. Актуальность и многогранность этой проблемы, вызванной обострением экологической обстановки в масштабах всей планеты, привела к «экологизации» многих естественных, технических и гуманитарных наук.
    На стыке экологии с другими отраслями знаний продолжается развитие новых направлений, таких как инженерная экология, геоэкология, математическая экология, сельскохозяйственная экология, космическая экология и т. д.
    Соответственно, более широкое толкование получил и сам термин «экология», а экологический подход при изучении взаимодействия человеческого общества и природы был признан основополагающим.
    Современная экология тесно связана с политикой, экономикой, правом, психологией, педагогикой, так как только совместно с другими науками можно преодолеть технократическое направление мышления и выработать новый тип экологического сознания, меняющий поведение людей по отношению к окружающей природной среде.
    В настоящее время экология перестала быть чисто естественной, биологической, наукой, она по сути является комплексной социальной естественной наукой. В ее предмет практически вовлечены все стороны жизнедеятельности человека. Накапливая экологическое знание, постепенно меняя свои представления о существующем порядке в природе, человек начинает понимать, что порядок этот неслучаен, он необходим для существования и развития самой человеческой цивилизации.
    Признавая важную роль экологии, которую она играет в современном мире, и отводя ей подобающее место в естествознании, необходимо научиться грамотно пользоваться ее законами, понятиями и терминами.
    Это особенно важно, если вспомнить, что нерациональное, а подчас хищническое использование человеком природных ресурсов при незнании (или нежелании постичь) законов природы часто приводит к тяжелым, необратимым последствиям.
3.Значение экологического образования и воспитания. Экологическое мировоззрение.

Антропоцентризм и экоцентризм. Экологические законы Б.Коммонера.

 Экологическое образование– целенаправленно организованный, планомерно и систематически осуществляемый процесс овладения экологическими знаниями, умениями и навыками (В. И. Коровкин, Л. В. Передельский,2003 г.).
    В результате изучения и анализа современной экологической ситуации возникла необходимость введения экологического образования в России.
    Согласно Указу Президента Российской Федерации «О государственной стратегии Российской Федерации по охране окружающей среды и обеспечению устойчивого развития» одним из основных направлений государственной политики в области экологии является развитие экологического воспитания и образования. Также постановлением Государственной Думы от 22.11,1995 г № 1363-1 ГД «О Федеральном законе «О государственной политике в области экологического образования».
    Наряду с социально-гуманитарным образованием, экологическое образование должно формировать новое экологическое сознание, развивать профессиональные знания и навыки, способствующие выходу России из экологического кризиса. В настоящее время в нашей стране система экологического образования носит комплексный и междисциплинарный характер. Во многих городах создаются центры экологического образования населения.
    Специальность эколога можно получить более чем в 40 университетах и академиях и 30 педагогических вузах России.
    Экологическое воспитаниедолжно способствовать формированию активной природоохранной позиции. Экологическое воспитание достигается с помощью комплекса природоохранного и экологического обучения, включающего воспитание в узком смысле слова, школьное и вузовское экологическое просвещение и пропаганду экологического мировоззрения (по Н. Ф. Реймерсу, 1992 г.).
    Основные постулаты экологического воспитания:
    1) человек ответственен за все живое;
    2) природа была и всегда будет сильнее человека; природа вечна и бесконечна; взаимоотношения человека с природой должны основываться на взаимопомощи, а не на противоборстве;
    3) чем разнообразнее биосфера, тем она устойчивее;
    4) возникновение экологического кризиса реально, так как человек оказывает на окружающую природную среду недопустимое дестабилизирующее воздействие;
    5) антропоцентрический тип сознания необходимо вытеснить новым типом – эксцентрическим;
    6) человечество должно отказаться от излишнего потребления природных ресурсов и экологической безответственности.
    Высшая стадия экологизации сознания – экологическая культура– комплекс навыков бытия в контакте с окружающей природной средой. Большинство специалистов и ученых утверждают, что экологический кризис можно преодолеть только с помощью экологической культуры, основная идея которой – совместное гармоническое развитие природы и человека.

 Общественно-экологическое сознание существовало на всех этапах исторического развития человека, отражая представления о взаимоотношениях человека и природы, существующие на данный момент.
    Самый распространенный тип экологического сознания, основанный на представлениях о «человеческой исключительности», – антропоцентрический.
    Антропоцентризм характеризуетсяследующими особенностями:
    1) высшую ценность представляет человек; природа – собственность человека;
    2) иерархическая картина мира – на вершине пирамиды находится человек;
    3) целью взаимодействия с природой является удовлетворение тех или иных прагматических потребностей;
    4) характер взаимодействия с природой определяется своего рода «прагматическим императивом», т. е. правильно и разрешено только то, что полезно человеку;
    5) этнические нормы и правила действуют только в мире людей и не распространяются на взаимодействие с миром природы;
    6) дальнейшее развитие природы мыслится как процесс, который должен быть подчинен процессу развития человека.
    К счастью данный тип экологического сознания широко распространялся лишь в начальную эпоху интенсивного роста промышленности, а затем, во второй половине XIX в., русскими учеными (Н. Ф. Федоровым, В. С. Соловьевым, А. Л. Чижовым и др.) была обоснована необходимость новых моральных принципов взаимодействия человека и природы.
    Частые изменения мировоззренческих представлений о взаимодействии общества и природы (консервационизм, русский космизм, учение В. И. Вернадского о ноосфере, универсальная этика, биоцентризм) привели к формированию нового типа экологического сознания – эксцентрического.
    Основные особенности экоцентризма:
    1) высшую ценность представляет гармоничное развитие человека и природы; человек – один из компонентов природного сообщества;
    2) отказ от иерархической картины мира;
    3) целью взаимодействия с природой является максимальное удовлетворение как потребностей человека, таки потребностей всего природного сообщества;
    4) характер взаимодействия с природой определяется своего рода «экологическим императивом» – правильно и разрешено только то, что не нарушает существующее в природе экологическое равновесие;
    5) этнические нормы и правила равным образом распространяются как на взаимодействие между людьми, таки на взаимодействие с миром природы;
    6) развитие природы и человека мыслится как процесс коэволюции, взаимовыгодного единства. В настоящее время во всех странах мира
    разрабатываются основные экологические положения и принципы, которые должны соблюдаться на всех уровнях жизни человека.

Наиболее известны 4 закона-афоризма американского ученого В. Коммонера:

все связано со всем (о всеобщей связи вещей и явлений в природе);

все должно куда-то деваться (закон сохранения);

ничто не дается даром (о цене развития);

природа знает лучше (о главном критерии эволюционного отбора).

4 Экосистема – основное понятие экологии. Составные компоненты экосистем. Эмерджентность экосистем.

 Экосистема — основное понятие экологии. Составные компоненты экосистем. Свойства экосистем. Эмерджентность экосистем.

Экология рассматривает взаимодействие живых организмов и неживой природы. Это взаимодействие, во-первых, происходит в рамках определенной системы (экологической системы, экосистемы) и, во-вторых, оно не хаотично, а определенным образом организовано, подчинено законам. Впервые термин экосист. ввел Тенсли 1935.

Экосистемой называют совокупность продуцентов, консументов и детритофагов, взаимодействующих друг с другом и с окружающей их средой посредством обмена веществом, энергией и информацией таким образом, что эта единая система сохраняет устойчивость в течение продолжительного времени.

 Экосист. имеет 2 комп.: 1. биотический (живой: продуценты, консументы, редуценты); 2. абиотический - среда обитания.

Между ними осуществляется взсв посредством обмена вещ., энерг., инф.

Примерами природных экосистем являются озеро, лес, пустыня, тундра, суша, океан, биосфера.

Свойства экосистем:

1)  - гомеостатическое плато. Нарушение обратной связи — помехи (засуха, появление др хищника, чвк)

2) эмерджентность — св-во целого нельзя свести к сумме св-в всех его частей. Эм св-во возникло в рез-те взаимодействия компонентов систем, а не просто как суммирование св-в компонентов.

3) открытость. В откр экосистемах идут процессы с уменьшением энтропии. Устойчивые открытые системы имеют минимальную энтропию.

4) устройчивость. Они осн на непрерывном круговороте вещ-в, связанных с потоком энергии. Устойчивость: 1 резистентная (способность системы сопротивляться нарушениям), 2 резистентность упругая — способность быстро восстанавливаться.

5) разнообразие. 6) живучесть — способность переносить резкие колеб-я условий окр среды. 7) саморегуляция — гомеостаз.

Несмотря на многообразие экосистем, все они обладаютструктурнымсходством. В каждой из них можно выделить фотосинтезирующие растения - продуценты, различные уровни консументов, детритофагов и редуцентов. Они и составляютбиотическую структуру экосистем.
5. Физико-химическая среда обитания организмов. Экологические факторы

Среда обитания — часть природы, окружающая живые организмы и оказывающая на них прямое или косвенное воздействие, т.е. совокупность биотических и абиотических условий жизни. Их 4: наземно-воздушная, водная, почвенная, среда внутри жив орг-мов.

Экологические факторы среды — определенные условия и элементы среды, оказывающие специфическое воздействие на живые организмы. Экологические факторы делятся на:

—    биотические

—    абиотические:

—          физические (Климатические факторы: спектр солнечные лучей, освещенность, температура поверхности Земли, влажность воздуха, осадки, ветер, давление атмосферы. Эдафогенные (почвенные) факторы: плодородие, хим. состав, гравиметрическое состояние, влагоемкость, воздухопроницаемость, температура, механический состав, плотность. Факторы водной среды. прозрачность, скорость течения. Орографические: рельеф, высота склона над уровнем моря, крутизна склона, экспозиция (север/юг).)

—          Химические (кислород, содержание солей, жесткость, состав обменных катионов обменная возможность). По периодичности делятся на:

—          периодические (регулярно повторяются)

§ первичные

§ вторичные

—          непериодические (возникают неожиданно)

—    антропогенные (воздействие человека)

—    факторы питания (качество пищи, количество пищи, макроэлементы, микроэлементы).
6. Абиотические факторы. Климатические факторы, почвенные факторы, факторы водной среды, орографические факторы, пожары.

Экологические факторы — любой элемент среды, способный оказывать прямое или косвенное воздействия на живые организмы, хотя бы на протяжении одной из фаз их индивидуального развития.

Абиотические факторы — факторы неживой природы. Делятся на физические и химические; на периодические (регулярно повторяются) и непериодические (возникают неожиданно).

Климатические факторы: физич: солнечный свет, освещенность, температура поверхности Земли, влажность воздуха, осадки (важнейший фактор очищения атмосферы от примесей), ветер, давление атмосферы.

Химический фактор — состав атмосферы. N2 — 78%, O2 — 21%, CO2 — 0.033%, Ar (аргон) — 0.9%.

Почвенные (эдафогенные) факторы(почва — рыхло-поверхностный горизонт почвы, способный удовлетворять потребности растений в питательных веществах):

Физич: водный, воздушный, тепловой режим; плотность и мощность; гранулометрический состав; механический состав: песок, супесь, суглинок, глина.

Химические почвенные факторы:

pH = - lgCH+

[H+][OH-] = 10-14 (25oC)

pH = 7, среда нейтральная

pH < 7, среда кислая

pH > 7, среда щелочная;

солевой режим (обменная способность ионов, состав обменных катионов); солёность почвы (содержание анионов Cl-, CO32-, SO42-). Если много хлорид-ионов — солончаки, ничего не растет; химический состав почвы:

§  кремнезём SiO2 — 50%

§  глинозём Al2O3 — 10-25%

§  Fe2O3 — 1-10%

§  K2O, CaO, MgO, P2O — 0.1-1%

Факторы водной среды:

Физические: прозрачность, мутность, скорость течения, температура воды.

Химические: кислород, растворенный в воде. Необходимое количество — 5 мг/л;

содержание солей

§   пресные; ≤1 г/л. 80% солей — соли кальция и магния. Жесткость воды

§   соленые; ≈35 г/л (морские, океанические воды);

 pH в природных 5≤pH≤9.

Орографические (факторы рельефа): высота над уровнем моря, крутизна склона, экспозиция склонов(север/юг).

Огонь (пожары):верховые; низовые (только подлесок и трава). Способствуют адаптации к огню живых организмов, ослабляют опасность верховых; искусственные (палы) — фактор управления средой, оздоровления леса в умеренных районах.
7. Факторы питания. Биотические факторы. Внутривидовые и межвидовые взаимоотношения между организмами.Экологические факторы — любой элемент среды, способный оказывать прямое или косвенное воздействия на живые организмы, хотя бы на протяжении одной из фаз их индивидуального развития.

Факторы питания(пища — сами организмы. Пищевой ресурс — любой потребляемый компонент среды, который может быть отнят одним живым организмом у другого. Энергия для жизнедеятельности, питательные вещества для построения тела и выполнения физиологических функций): качество пищи; количество пищи; свет, вода, CO2 → C6H12O6 (фруктоза); макроэлементы P, N, S, K, Ca, Mg; микроэлементы Fe, Mn, V, Cu, Si, Cl, B…

Биотические факторы — различные формы взаимодействия между живыми организмами:

1. внутривидовые: конкуренция (прямая конкуренция — животные дерутся между собой до смерти. У растений — аллопатия — выделение токсинов; косвенная конкуренция — опосредованная, т.е. не напрямую); состязание; соперничество; взаимопомощь; сотрудничество (стадо).

2. межвидовые: таблица: тип взаимодействия, результат взаимод — вид А, вид В: конкуренция - - , хищничество + - , паразитизм + - , аменсализм — 0 , симбиоз (мутализм) ++ (пчела и нектар цветка), комменсализм (нахлебничество, сотрудничество, сотрапезничество, квартиранство) + 0 , нейтрализм 00 (в природе почти не встреч, наблюд только м-ду оч крупными хищниками).

Есть и другая классификация межвидовых взаимоотношений:

1. пищевые(трофические) связи - формируют трофическую структуру экосистемы; помимо отношений, когда одни организмы служат пищей другим, сюда же можно отнести отношения между растениями и насекомыми-опылителями цветов, конкурентные отношения из-за похожей пищи и др.; это самый распространенный тип связей;

2. топические связи (от греческого слова топос - место) - основаны на особенностях местообитания, например, отношения между деревьями и гнездящимися на них птицами, живущими на них насекомыми, отношения между организмами и их паразитами и т.п.;

3. форические связи (от латинского слова форас - наружу) - отношения по распространению семян, плодов и т.п.;

4. фабрические связи (от латинского слова фабрикато - изготовление) - использование растений, пуха, шерсти для постройки гнезд, убежищ и т.п.

Антропогенные факторы — воздействие человека:

1 прямое (рубка деревьев, выведение новых пород)

2 косвенное (через загрязнение).

8. Лимитирующие факторы. Закон минимума. Закон Шелфорда.

Лимитирующие факторы ограничивают развитие организмов из-за недостатка или избытка по сравнению с оптимальными требованиями организма.

Закон минимума установил Ю. Либих: урожай зависит от фактора, находящегося в минимуме (которого не хватает).

Позже американский ученый Шелфорд в начале 20го века показал, что не только недостаток, но и избыток вещества влияют на жизнедеятельность организмов и сформулировал закон толерантности: отсутствие или невозможность процветания определяется недостатком или избытком любого фактора, уровень которого может оказаться близким к пределам устойчивости или выносливости, т.е. к пределам толерантности.

Кривая толерантности:

1 – зона угнетения, 2 – зона оптимума – зона нормальной жизнедеятельности. При min и max – гибель организма. Точки min и max – пессимальные точки.

По способности приспосабливаться к окружающей среде:

  • эврибионты (в широком интервале экологических факторов)

  • стенобионты (в узком интервале экологических факторов)

На рисунке по отношению к свету – 1 –

стенотервные виды, 2 – эвритерные виды.

1





9. Взаимодействие экологических факторов. Закон независимости факторов Вильямса

Факторы делятся на прямодействующие и косвеннодействующие. Каждый экологический фактор необходим для организма. Закон независимости экологических факторов Вильямса: условия жизни равнозначны, и ни один экологический фактор не может быть полностью заменен другим. Есть ведущие (необходимые) и второстепенные (сопутствующие) факторы. Набор факторов и их значимость зависит от среды обитания.

В природе существует смена ведущих факторов. Степень важности экологических факторов зависит от среды обитания. На Земле 4 среды обитания: вода, наземно-воздушная, почвенная и тело живых организмов. В водной среде главный фактор кислород, растворенный в воде (не меньше 5 мг/л). В наземно-воздушной главный фактор – температура. В почвенной среде – кислород, химический состав. В живых организмах – обилие пищи. При взаимодействии факторов действует эффект компенсации: недостаток одного компенсируется избытком другого (на севере: холод – много света).
10.Экологическая ниша, дифференциация экологической ниши, модель экологической ниши.

Принцип конкурентного исключения.

Экологическая нишасовокупность всех факторов и ресурсов среды, в пределах которых может существовать вид в природе. Ниша – абстрактное понятие, которое сводит все, в чем нуждается организм. Это – место вида в природе, включающее как положение рода в пространстве, так и функциональную роль его в сообществе. Знание ниши позволяет ответить на вопрос: как, где, чем питается вид, чьей добычей является, как и где размножается.

В природе важное значение имеет дифференциация ниши – процесс разделения популяций и видов, пространства и ресурсов среды. Ведет к снижению конкуренции.

Фундаментальная ниша – условия среды, в которых вид может существовать без конкуренции (ниша желаний). Реальная ниша – та, которую вид может отстоять.

Закон заполнения экология ниши: при заполнении ниши исчезнувший или уничтоженный вид заменяется функционально близким или экологически аналогичным видом.

Хатчитсон предложил модель экологической ниши:

V – влажность; X – химический состав пищи; T – температура. Внутри – реальная ниша. Белое – фундаментальная ниша.



Принцип Гаузе (принцип конкурентного исключения): два вида не могут занимать одну экологическую нишу, один вид вытесняет другой.

Если близкородственные виды живут в одном месте, то они, как правило, либо используют разные ресурсы, например, питаются в разных ярусах леса, либо активны в разное время. В любом случае их жизнедеятельность не должна пересекаться. Выживает, как правило, только один из конкурирующих видов, лучше удовлетворяющий требованиям данного места обитания, проигравший либо погибает, либо мигрирует из данной экосистемы. Есть еще один выход, по которому часто идет природа: переадаптация, изменение своих требований, например, переход на новый вид пищи. Таким путем обычно создаются новые виды.
11.Уровни организации живой материи. Фундаментальные свойства живых систем. Биогенетический закон Геккеля.

1.      Молекулярный. Любая живая система, как бы сложно она ни была организована, состоит из биологических макромолекул: нуклеиновых кислот, белков, полисахаридов, а также других важных органических веществ. С этого уровня начинаются разнообразные процессы жизнедеятельности организма: обмен веществ и превращение энергии, передача наследственной информации и др.

2.      Клеточный. Клетка - структурная и функциональная единица, а также единица развития всех живых организмов, обитающих на Земле. На клеточном уровне сопрягаются передача информации и превращение веществ и энергии.

3.      Организменный. Элементарной единицей организменного уровня служит особь, которая рассматривается в развитии - от момента зарождения до прекращения существования - как живая система. На этом уровне возникают системы органов, специализированных для выполнения различных функций.

4.      Популяционно-видовой. Совокупность организмов одного и того же вида, объединенная общим местом обитания, в которой создается популяция - надорганизменная система. В этой системе осуществляются элементарные эволюционные преобразования - процесс микроэволгоции.

5.      Биогеоценотический. Биогеоценоз - совокупность организмов разных видов 'и различной сложности организации с факторами среды их обитания. В процессе совместного исторического развития организмов разных систематических групп образуются динамичные, устойчивые сообщества.

6.      Биосферный. Биосфера - совокупность всех биогеоценозов, система, охватывающая все явления жизни на нашей планете. На этом уровне происходит круговорот веществ и превращение энергии, связанные с жизнедеятельностью всех живых организмов.

Для всех уровней организации живых систем характерны свойства, отличающие живую материю от неживой. К числу основных, фундаментальных свойств живого относятся:

1.      Потребление из окружающей среды и превращение питательных веществ (подсистем) с низкой энтропией (метаболизм). Это необходимо для поддержания структурной целостности биосистемы, её роста и размножения.

2.      Обмен веществом и энергией с окружающей средой. Таким путем обеспечивается приток необходимых для жизнедеятельности структурных элементов живого, их превращение, утилизация, выделение продуктов с высокой энтропией и тепловой энергии.

3.      Регуляция. Поддержание структурно-функциональной организации биологической системы требует упорядоченности течения обменных процессов. Для этого у высокоорганизованных организмов формируются специальные механизмы регуляции, модулирующие активность отдельных органов и систем, интенсивность протекающих в них процессов. Механизмы регуляции обеспечивают адаптацию системы к изменяющимся условиям среды.

4.      Раздражимость и реактивность. Различные химические и физические факторы окружающей среды являются своеобразными сигналами или источниками информации, на которые живой организм реагирует в той или иной форме. Структуры, предназначенные для восприятия и переработки соответствующей информации, используют поступающее раздражение, что позволяет организму адекватно на него реагировать.

5.      Репродукция. Это свойство обеспечивает поддержание или увеличение численности биологических объектов всех видов и типов. В основе репродукции лежит процесс клеточного деления. В ходе клеточного деления осуществляется перенос ДНК (генетического материала) материнских клеток к дочерним клеткам и за счет этого обеспечивается в последующем репродукция и всех остальных компонентов живого. Сохранение информации о свойствах предшествующих поколений, зашифрованных в молекулах ДНК (генах), передающихся из поколения в поколение - суть наследственности.

6.      Гомеостаз. Это самовозобновление и самоподдержание внутренней среды организма.

Фундаментальные свойства живого - тесно связанные, неотделимые друг от друга феномены. Тем не менее, первичные эффекты высокотоксичных соединений порой связаны с избирательным нарушением отдельных фундаментальных свойств живого - метаболизма, пластического обмена, энергетического обмена, регуляции, раздражимости, репродукции, гомеостаза. Чем более токсично соединение, тем более выражена эта избирательность.

Для организма необходимы вещества:

–        ферменты (биологические катализаторы, регулируют процессы метаболизма)

–        витамины (необходимы всем живым организмам для обмена веществ)

–        гормоны (координаторы метаболизма)

Биогенетический закон Геккеля — каждый организм в период эмбрионального развития повторяет стадии, которые его вид должен был пройти в процессе эволюции. То есть по мере прохождения индивидом стадий эмбриона и раннего плода его организм повторяет или вновь проходит эволюционную историю своего вида. Например, человеческий эмбрион за девять месяцев, проведенных в матке, проходит много стадий - от беспозвоночного к рыбе, затем - к амфибии, к рептилии, к млекопитающему, к примату, к подобию гоминид и к человеку как таковому. Универсальность этого закона была опровергнута современными биологами.

 

12. Автотрофы и гетеротрофы. Фотосинтез и хемосинтез. Дыхание.

Организмы по способу питания делятся на автотрофы и гетеротрофы.

Автотрофы – живые организмы, которые способны синтезировать органическое вещество из неорганических составляющих с использованием внешних источников энергии. Эти экосистемы сами снабжают себя органическим веществом. Фотосинтез. Фотосинтетики - растения и сине-зеленые водоросли, которые используют энергию Солнца для создания первичного органического в-ва. Хемосинтез: хемосинтетики – бактерии, которые используют энергию хим реакций (процессы окисления) для синтеза первичного органического вещества (фруктозы): серобактерии S2S0=>(SO4)2-, железобактерии Fe2+=> Fe3+, нитрифицирующие бактерии: NH3=>N2=>NO=> (NO3)-.

Гетеротрофы – потребители, используют вещества, накопленные продуцентами. (потребляют готовое органическое вещество – животные, насекомые, грибы, микроорганизмы).

Гетеротрофы: консументы (потребители). Питаются за счет организма хозяина (фитофаги - травоядные, зоофаги – хищники); симбиотрофы (грибы). Питаются корневыми вытяжками растений; редуценты. Питаются мертвым органическим веществом (детритофаги (питаются мертвым орг в-вом), сапротрофы (некрофаги) питаются трупами, биоредуценты (микроорганизмы, разлагающие органическое вещество до минеральных соединений).

Листья растений осуществляют три важных процесса – фотосинтез, испарение воды и газообмен. В процессе Ф. из воды и CO2 под действием солнечных лучей синтезируются органические вещества. Днем, в р-те Ф. и дыхания, растение выделяет O2 и CO2, а ночью – только CO2, образующийся при дыхании. Больш. раст. способно синт. хлорофилл. Устойчивыми окончательными продуктами фотосинтеза являются углеводы (сахара, а затем крахмал), органические кислоты, аминокислоты, белки. Световая фаза:

1. Фотолиз воды – 2H2O4H++O2|;

2. Созд. разности пот. на мембране (e- и H+)  эл. поле  молекула АДФ проходит через канал фермента в мембране и синт. в АТФ; 3. Образование H из (e- и H+).

Темновая фаза:

1. Синтез глюкозы: 24H + 6CO2 (Ф) C6H12O6 + 6H2O;

2. Синтез крахмала из глюкозы: nC6H12O6 (Ф) [C6H10O5]n + nH2O – реакция поликонденсации.

Σ: 6CO2 + 6H2O + АТФ (nv) C6O12O6 (фруктоза)+ 6O2 + АДФ

Дыхание – гетеротрофный процесс, приблизительно уравновешивающий автотрофное накопление органического вещества. Благодаря дыханию как бы «сгорает» накопленное при фотосинтезе органическое вещество. Различают следующие виды дыхания: 1 аэробное – процесс, обратный фотосинтезу, где окислитель, газообразный кислород присоединяет водород; 2 анаэробное – происходит обычно в бескислородной среде и в качестве окислителя служат другие неорганические вещества, нп сера; 3 брожение – такой анаэробный процесс, где окислителем становится само орг в-во.
13. Адаптации. Толерантность. Кривая толерантности. Экологическая валентность. Эврибионты и стенобионты.

Адаптация – однонаправленное приспособление организмов к экологическим факторам. Это одно из сам важн св-в жизни. Оно обеспечивает возможность организмов выживать и размножаться. Проявляется на разных уровнях (от биохим до строения и функционирования сообществ). Адаптации всегда возникают под воздействием 3х факторов – изменчивость, наследственность, естественный отбор. Источник адаптации – мутации (генетические изменения).

Виды адаптаций: Морфологическая – внешние признаки (изменение строения: кактусы); Физиологическая – акклиматизация, миграция, зимовка (изменение физиологических функций: верблюд); Поведенческая – выработанная в ходе эволюции реакция на изменение окружающей среды – затаивание, запугивание.

ТОЛЕРАНТНОСТЬ – способность живых организмов выдерживать условия жизни.

Кривая толерантности:

1 – зона угнетения, 2 – зона оптимума – зона нормальной жизнедеятельности. Точки минимума и максимума значений факторов называются точками пессимума (предельно устойчивые, ниже и выше организм не может существовать).

Все факторы взаимосвязаны и действуют комплексом.

Экологическая валентность (пластичность) – способность организма адаптироваться к отдельным факторам или комплексам факторов окружающей среды. Экологический спектр валентности – сумма экологических валентностей по отношению к факторам среды.

По способности приспосабливаться к окружающей среде организм бывают: эврибионты (в широком интервале экологических факторов); стенобионты (в узком интервале экологических факторов). На рисунке по отношению к температуре – 1 стенотермные виды (для их жизни требуются условия, ограниченные узким диапазоном температур), 2 – эвритермные виды (способны жить в широком диапазоне температур). (ОХ – температура, ОУ – активность).


14. Популяции, структура, характеристики: численность и плотность, рождаемость, смертность, продолжительность жизни, кривые выживания.

Популяция – совокупность особей одного вида, способная к самовоспроизведению, более или менее изолированная в пространстве и времени от других аналогичных совокупностей одного и того же вида. Популяция – это генетическая единица вида.

В зависимости от размеров занимаемой территории различают 3 типа популяции: 1 элементарная – это группа организмов одного вида, которая занимает небольшой однородный участок. Генетический обмен происходит часто. 2 экологическая – это совокупность элементарных популяций. Генетический обмен реже. 3 географическая – группа особей одного вида, занимающих территорию с однородными условиями существования. Генетический обмен – редко.

Ареал вида – пространство, которое вид занимает на Земле.

Структура популяции: 1 половая (сексуальная) – соотношение особей одного пола, 2 возрастная – соотношение особей одного возраста, 3 размерная – соотн кол-ва особей разных размеров.

Статистические показатели популяции – показатели на данный момент времени:

1. Численность - поголовье животных или кол-во растений, нп деревьев, в пределах некоторой пространственной единицы.

2. плотность – число особей, приходящихся на единицу площади или объема. Плотность – важнейшая хар-ка, видоспечифический показатель. Она зависит от абиотич и биотич ф-ров.

Динамические показатели – процессы, протекающие за определенный промежуток времени:

1. Рождаемость (P) – число особей, родившихся в популяции за единицу времени. 2 Смертность (С) – число особей, погибший в популяции в единицу вр. Р и С относят к определенному времени. Баланс (Р/С) и прирост (Р-С) популяции – соотношения рождаемости и смертности.

Продолжительность жизни: 1 физиологическая определяется только физиологич возм-тями организма. 2 максимальая – это такая прод-ть жизни, до которой может дожить лишь малая доля особей в реальных условиях среды.

Выживаемость – доля особей популяции, дожившая до возраста размножения.

Выделяют 3 типа кривых выживания, к которым в той или иной мере приближаются все известные кривые:

1 – для людей и больших теплопроводных, 2 – у рыб, пресмыкающихся, птиц, многолетних трав, 3 – обитатели водной природы.


15.Динамика численности популяций. Экологические стратегии выживания. Антропогенное воздействие на популяции.



(1 не надо! Тут нумерация с верхнего правого графика)

1. экспоненциальный рост численности популяции - 2 j-образная кривая (убывающая линия – пунктиром)) – рост численности ее особей в неизменяющихся условиях. dN/dt=rN; N=N0ert. N0 – численность поп-ции в начальный момент вр, r- показатель, хар-зующий темп размножения особей в данной поп-ции.

2. S-образный (логистическая кривая роста) – рост популяции при наличии ограничивающих факторов Sэк=(Nmax-N0)/Nmax (сопротивление среды), к которым затем происходит приспособление (макс. адаптационные возможности > сопротивления среды). (закрасить треугольник – между параболой и прямыми, и написать, что это сопротивление среды). Сопротивление среды – наиб численность, которая может поддерживаться в данных условиях среды. dN/dt=rN((k-N)/k), где N – численность, r – врожденная скорость, k – макс. число особей. (k-N)/k – сопротивление среды; r-виды – пионеры, k-виды – с тенденцией к равновесию.

3. 1 – осцилляция – четкая периодичность, 2 – флуктуация – нечеткая п. (с рис убрать слова, подписать 1 и 2).

Экологическая стратегия выживания – стремление организмов к выживанию: 1 R-стратегия – определяется отбором, направленным на повышение скорости роста популяции. Характеризует способность распространяться на новом месте. 2 K-стратегия – стратегия повышения выживаемости в условиях стабилизировавшейся численности. Виды-апартунисты.

В прир. встречается переключение с R на K стратегию в тех или иных популяциях.

Плотность популяции регулируется экологическими ф-рами: 1 зависящие от пл-ти, независящие от пл-ти. Саморегуляция (2 стралки): 1 фенотипическая – совокупность всех св-в и признаков орг-ма, сформировавшаяся в процессе онтогенеза на основе данного фенотипа (внеш признаки). 2 генотипическая – связана с наличием 2х разных генотипов, возникших в рез-те рекомбинации генов.

Антропогенное воздействие на поп-ции: 1 прямое: уничтожение видов, выведение новых пород (геноцид – полное уничтожение вида); 2 косвенное – через загрязнение.
16. Биотические сообщества.

Биоценоз – биологические сообщества. Образуются многообразными живыми организмами в процессе их существования. Биоценоз сост из 3х компонентов: растительности, животных и микроорганизмов.

Биоценоз – совокупность совместно обитающих организмов разного вида, живущих в опред пространстве – биотопе (воздух, вода, почва и подстилающие горые породы). Показатели биоценоза – видовой состав и видовое разнообразие. В биоценозе разные орг-мы вып-ют разную роль: Доминанты – виды, занимающие ведущее место в сообществе (обычно растения: дуб; они преобладают по числ-ти. Предоминанты – живут за счет доминантов. Эдификаторы – виды, которые создают среду для всего сообщества. Консорции – группы разнородных организмов, поселяющихся на теле или в виде.

Биотическое сообщество (биоценоз) – более высокий уровень организации, чем поп-ция, которая явл-ся его составной частью. Биоценоз обладает сложной внут стр-рой. Выделяют видовую (хар-зуется видовым разнообразием и количественным соотношением видов, зависящих от ряда ф-ров) и пространственную стр-ру биоценозов.

Иерархический ряд экосистем.

Биогеоценоз – участок суши с одинаковой растительностью.

Биогеоценоз – биогеоценотический комплекс – ландшафт – биом – биогеографическая область – экосистема суши, экосистема океана – биосфера.

Сукачев внес большой вклад в изучение биогеоценоза (экосистемы). Тенсли ввел понятие экосистемы (1935).



17. Основные типы экосистем. Наземные экосистемы (биогеоценоз, биомы).

Экосистема – это совокупность живых организмов, взаимодействующих друг с другом и с окружающей средой посредством обмена веществом, энергией, информацией и сохранения устойчивости в течение длительного времени.

Биом - совокупность видов растений и животных, составляющих живое население данного района. Термин ввел Тенсли в 1935году. Биогеоценоз - биоценоз, который рассматривается во взаимодействии с абиотическими факторами, влияющими на него и в свою очередь изменяющимися под его воздействием.

По происхождению: 1) природные экосистемы (лес, луг, степь и т.д.); 2) антропогенные экосистемы (агроэкосистема, город, квартира и т.д.).

По размеру: микроэкосистемы (ствол дерева); мезоэкосистемы (лес); макроэкосистемы (континенты, океаны); глобальная экосистема (биосфера).

По источникам энергии, обеспечивающей жизнедеятельность: автотрофные (используют энергию Солнца или химической реакции)

; гетеротрофные (энергия берется из пищи (химическая), созданных человеком энергетических установок).

Классификация природных экосистем по Ю. Одуму:

1) Наземные биомы:

тундры (арктические, альпийские): хар-зуются суровыми условиями для произрастания;

бореальные хвойные леса: распростран в северн части умеренной климатич зоны;

листопадные леса умеренного пояса: расп южнее тайги, не имеют сплошного распространения;

степи умеренного пояса, саванны и тропические степи, чапарраль (районы с дождливой зимой и засушливым летом), пустыни (травянистые, кустарниковые), вечнозеленые леса.

2) Водные экосистемы: пресноводные: 1 лентические (стоячие воды) – озера, пруды и т.д., 2 заболоченные зоны, 3 лотические (текучие воды). Морские: 1 открытый океан (пелагическая) (мало орг-мов), 2 воды континентального шельфа (прибрежные воды), 3 р-ны апвелинга (осущ-ся рыболовства активное), 4 эстуарии – места, где сливаются разные зоны (бухты, заливы…).

Границы распространения биомов определяются ландшафтными компонентами материков, в названии, как правило, доминирующая растит-ть. Биом – это экосистема, которая совпадает своими границами с ландшафтами регионального уровня. Он состоит из тех же компонентов, что и ландшафт, но главный компонент его – биота, и основное внимание здесь уделяется процессам, создающим органическое вещество, и биохимическому круговороту веществ.
18. Водные экосистемы и их особенности, отличия от наземных экосистем.

Пресноводные экосистемы.

Пресноводные местообитания делятся на: 1 лентические (стоячие воды) – озера, пруды и т.д., 2 заболоченные зоны – марши и болота, 3 лотические (текучие воды) – реки, ручьи и т.д.

Особенности: 1) пресные воды – практически единств источник для бытовых и промышл нужд, 2) пресноводные экосистемы предствл собой самую удобную и дешевую систему переработки отходов, 3) уникальность термодинамических свойств воды, способствующих уменьшению температурных колебаний среды. Лимитирующие ф-ры водной среды: температура, прозрачность, течение, соленость, концентрация О2 и СО2 и др.

Водные организмы: бентос (донные) – перифитон (околодонные) – планктон (фито-, зоо-) (микроскопические) – нектон (крупные плавающие рыбы) – нейстон (личинки комаров, стрекоз…).

Морские экосистемы.

Морская среда занимает более 70% поверхности Земли. В отличие от суши и пресных вод – она непрерывна. В океане практически отсутствуют абиотические зоны, несмотря на то, что барьерами для передвижения животных явл-ся темпер, соленость, глубина.

Наиболее продуктивны в Мировом океане обл-ти апвеллинга. Апвеллинг – процесс подъема холодных вод с глубины океана там, где ветры постоянно перемещают воду прочь от крутого материкового склона, взамен которой поднимается из глубины вода, обогащенная биогенами.

Средняя соленость океана 35 г/л. Биогенные элементы – важный лимитирующий фактор в морской среде, где их содержится несколько частей на миллиард частей воды. Главным ф-ром, который дифференцирует морскую биоту, явл-ся глубина моря.

Морские экосистемы: 1) обл-ть континентального шельфа, неритическая обл-ть – самая богатая в фаунистическом отношении в океане. 2) обл-ти апвеллинга богаты рыбой и птицами, живущими на о-вах. 3) лиманы – полузамкнутые прибрежные водоемы. 4) океанические области – эвфотическая зона открытого океана, бедны биогенными эл-тами. 5) экосистемы глубоководных рифтовых зон океана.

Океан явл-ся колыбелью жизни на планете. Он определяет во многом, в сочетании с материковыми экосистемами, целостность современной биосферы Земли.
19. Основные этапы использования вещества и энергии в экосистемах. Трофические уровни. Пищевые цепи. Потери энергии.

Жизнь на Земле сущ-ет за счет солнечной энергии, которая через растения как бы передается всем организмам.

Энергия передается от организма к орг-му, создающих пищевую или трофическую цепь: от автотрофов, продуцентов (создателей) к гетеротрофам, консументам (пожирателям) и так 4-6 раз с одного трофич ур-ня на другой. Трофическая цепь (цепь питания) – это цепь последовательной передачи вещества и эквивалентной ему энергии от одних организмов к другим.

Трофический уровень – это место каждого звена в пищевой цепи. Первый троф ур-нь – это продуценты, все остальные – консументы. 2ой тр ур – это растительноядные консументы, 3ий – плотоядные консументы, питающиеся растительноядными формами, 4й – консументы, потребляющие других плотоядных и т.д. => консументов можно разделить по ур-ням: консументы первого, 2го, 3го и т.д. порядков.

По функции в пищевой цепи: продуценты – создают орг. в-во, потребляемое остальными, автотрофы; консументы – потребители орг. в-ва – травоядные, плотоядные, всеядные; редуценты – разлагают мертвое орг. в-во до неорг. в-в и возвращают его в нежив. природу.



Примеры цепей питания:

травалиса,

опавшие листья  насекомые  птицы,

сельскохозяйственная цепь – трава  корова  человек,

в водоеме – фитопланктон  зоопланктон  плотва  щука.

Пищевая цепь - это основной канал переноса энергии в пищевых системах. Биомассы на Земле: 90% - фитофаги, 55% - фитомасса тропических лесов, 5% - зоомасса.

Энергетические превращения осуществляются по законам термодинамики – энергия переходит из одной формы в другую, но не исчезает и не появляется. Живые системы открыты для обмена энергией. Извне поступает даровая энергия солнца. В живых системах есть компоненты, обладающие механизмом улавливания, концентрации и рассеивания энергии (увеличение энтропии). Процесс образования порядка в системе из хаоса окружающей среды называется самоорганизацией, он ведет к уменьшению энтропии.

Фотосинтез – синтез сахара из неорганических веществ – CO2 и H2O, при помощи солнечной энергии. 6CO2 + 12H20 (2816 Дж, хлорофилл)  C6H12O6 + 6O2 + 6H2O

Поток энергии в экосистеме: трофическая цепь является энергетической цепью. Любое количество органического вещества эквивалентно количеству энергии. Эту энергию извлекают, разрывая энергетические связи вещества. Поток вещества – это перемещение вещества в форме химических элементов или их соединений от продуцентов к редуцентам или без них. Поток энергии – это переход энергии в виде химической связи по цепям питания от одного трофического уровня к другому. Энергия может быть использована 1 раз. Скорость потока энергии – это количество энергии, перемещающаяся с одного трофического уровня на другой в единицу времени. Пищевая цепь - это основной канал переноса энергии в пищевых системах.

Энергия тратится: большая часть – на метаболизм; образование тканей и органов, запас питательного вещества (рост); выделение экскрементов; рассеивание в виде тепла при химических реакциях и активной мышечной работе.

В конечном итоге вся энергия выделяется в виде тепла. При переходе с одного трофического уровня на другой теряется большая часть энергии (около 90%), на каждый следующий уровень передается около 10%. Значительная часть гетеротрофов питается мертвой органикой.

  1   2

перейти в каталог файлов
связь с админом