Основы экологии (взаимоотношения организма и среды)

Основы экологии (взаимоотношения организма и среды)

ЭКОЛОГИЯ (от греч. oikos — дом, жилище, местопребывание и... логия), наука, изучающая взаимосвязи организмов с окружающей средой, т. е. совокупностью внешних факторов, влияющих на их рост, развитие, размножение и выживаемость. Предмет экологии – характер взаимодействия живых организмов. Объекты - не отдельно взятые организмы, а популяции, биоценозы, а также экосистемы. Термин – Эрнст Геккель, 1866 год. Использование экологических знаний: 1.При создании новых производств (без- или малоотходных); 2.В с/х (биологические методы борьбы с вредителями); 3. Теоретическая база для многих отраслей народного хозяйства; 4.Охрана природы (создание сети ОПТ).

Аутэкология – раздел экологии, изучающий взаимоотношения организма с окружающей средой.

Синэкология — раздел экологии, изучающий взаимоотношения организмов различных видов внутри сообщества организмов.

Ученые – понятия:

Геккель – понятие «экология».

Шелфорд - установил, что при периодических колебаниях температуры среды в пределах нормы развитие пойкилотермных животных - обитателей умеренной зоны, ускоряется. Выяснилось, что во многих случаях животные и растения чувствуют себя лучше не в постоянных условиях, а в переменчивых.

Правило Аллена: выступающие части тела теплокровных животных (конечности, хвост, уши и др.) относительно увеличиваются по мере продвижения от севера к югу в пределах ареала одного вида. Явление вытекает из принципа уменьшения теплоотдачи при сокращении отношения поверхности тела к объему. Например, у арктической лисицы морда, ноги и хвост короче, чем у лисицы умеренного пояса. Правило Аллена является частным случаем правила Бергмана.

ПРАВИЛО БЕРГМАНА: в пределах вида или достаточно однородной группы близких видов животные (теплокровные) с более крупными размерами тела встречаются в более холодных областях.

Закон толерантности

Этот закон формулируется следующим образом: отсутствие или невозможность развития экосистемы определяется не только недостатком, но и избытком любого из факторов (тепло, свет, вода). Следовательно, организмы характеризуются как экологическим минимумом, так и максимумом. Слишком много хорошего тоже плохо. Диапазон между двумя величинами составляет пределы толерантности, в которых организм нормально реагирует на влияние среды. Закон толерантности предложил В. Шелфорд в 1913 г. Можно сформулировать ряд дополняющих его предложений.

· Организмы могут иметь широкий диапазон толерантности в отношении одного фактора и узкий в отношении другого.

· Организмы с широким диапазоном толерантности ко всем факторам обычно наиболее широко распространены.

Примеры классификаций: растения по отношению к свету делятся на светолюбивых (сосна), тенелюбивых (ель) и теневыносливых (мятлик). По отношению к кислотности почвы: на ацидофильные (щавель, ель), базофильные (ясень) и нейтрофильные (большинство). По обеспеченности влагой: гидатофиты (водные – элодея), гидрофиты (водноназемные – камыш), гигрофиты (на увлажненных почвах – осока), мезофиты (нормальное увлажнение – злаки, деревья умеренного пояса), ксерофиты (сухие места – саксаул), 2 формы а)склерофиты (с жесткими листьями – ковыль) и б)суккуленты (сочные – кактус, алоэ).

По обеспеченности мин. питания почв делятся:

-олиготрофы - сфагновые мхи и лишайники, черника, брусника, вереск, клюква, багульник, растения песчаных почв - кошачья лапка, ястребинка волосистая, белоус, бессмертник и др.

Мезотрофы, т.е. растения, довольствующиеся средней обеспеченностью почв минеральным питанием. Это зеленые мхи (ритидиадельфус и гилокомиум), папоротник мужской, ветреница лютиковая, земляника, смолевка поникшая, грушанка круглолистная, вероника дубравная, и др.

Эвтрофы, требующие для успешного развития большого количества питательных элементов в почвах, служат указателями почв, обеспеченных минеральными элементами. К этой группе относится малина, таволга вязолистная, крапива двудомная, иван-чай, купырь лесной, медуница неясная...

Животные по температуре тела: на пойкилотермные (Т˚ непостоянна, зависит от Т˚ среды; рыбы, амфибии, рептилии) и гомойотермные (постоянна, не зависит; млекопитающие, птицы). Эффективная температура – разница между Т˚ среды и Т-м порогом развития. Сумма эф. Т˚ - произведение положительных Т˚ на число дней развития. «Бочка Либиха»: ограничивающий фактор – находящийся в недостатке или избытке по сравнению с оптимальной величиной, пример – недостаток азота в почве для растений, и при наличии других условий (нормальная Т, влажность..) рост замедлится.

Приспособленность к сезонным изменениям: в умеренных широтах – сезонная периодичность! Ведущее значение – годовой ход Т˚. Переживание зимы: у растений отмирание надземных частей или листьев (значение листопада: экономия воды, защита от перемерзания, не ломаются ветки под тяжестью снега, удаление вредных веществ), холоднокровные животные – зимний покой, нек-е млекопитающие – спячка, большинство птиц – на юг (причина – изменение длины дня, а не Т˚!).

Фотопериодизм – реакция организмов на продолжительность дня. В наибольшей степени фотопериодизм свойствен зеленым растениям, жизнедеятельность которых непосредственно зависит от лучистой энергии Солнца. У животных и человека фотопериодизм проявляется в первую очередь в колебаниях интенсивности обмена веществ и энергии. Это главный фактор регуляции сезонных ритмов. Растения: короткодневные (цветут лишь в конце лета или осенью – георгины, астры) или длиннодневные, и у животные (насекомые при длинном дне размножаются быстрее).

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ НИША - совокупность всех факторов природной среды, в пределах которых возможно существование того или иного вида организмов. К таким факторам относится не только положение вида в пространстве (его местообитание), но также его взаимоотношения с другими видами (конкуренция за пищу, наличие врагов и т. п.).

  Адаптация к абиотическим факторам.

У животных:

У растений:

 

 

Среды обитания организмов:

 

 

 

 

 

 

Виды окраски организмов

Покровительственная окраска - такой вид окраски, при которой животные становятся незаметными на фоне окружающей среды. В природе распространены 3 вида покровительственной окраски.

Окраска, скрадывающая противотень. У некоторых животных происходит быстрое (в течение нескольких минут) приспособительное изменение окраски тела, что достигается перераспределением пигментов в хроматофорах покровов тела камбалы, хамелеона и ряда других животных.

Велика роль окраски в сезонно меняющихся условиях (белая окраска животных зимой в средних и высоких широтах делает их незаметными на снегу, как это бывает у песца, зайца, горностая, белой куропатки). Окраска яиц.

Криптическая окраска - это окраска, характерная для организмов, обитающих в определенной природной зоне, например, в пустыне - это желтая окраска, в лесу - зеленая. травяная лягушка, кузнечик

Расчленяющая окраска создается чередованием на теле темных и светлых пятен. Например, зебры и тигры плохо видны на расстоянии 50-70 метров на открытой местности из-за совпадения полос на теле чередованием тени и света в окружающей местности.

Предостерегающая окраска: Очень яркая, характерна для ядовитых и жалящих форм (осы, шмели, божья коровка, гремучие змеи). Часто сочетается с демонстративным отпугивающим поведением.

Мимикрия: сходство в окраске, форме тела незащищенных организмов с защищенными (крапива двудомная и яснотка белая, муха-журчалка и пчела, тропические ужи и ядовитые змеи; цветки львиного зева похожи на шмелей - насекомые пытаются завязать брачные отношения, что способствует опылению; яйца, откладываемые кукушкой). Подражатели никогда не превосходят численностью вид-оригинал. Иначе предупреждающая окраска потеряет смысл.

 

 

 

 

Жизнь в водоемах

Эта среда наиболее однородна среди других. Она мало изменяется в пространстве, здесь нет четких границ между отдельными экосистемами. Амплитуды значений факторов также невелики. Разница между максимальными и минимальными значениями температуры здесь обычно не превышает 50°С (в наземно-воздушной среде - до 100°С). Среде присуща высокая плот­ность. Для океанических вод она равна 1,3 г/см³, для пресных - близка к единице. Давление изменяется только в зависимости от глубины: каждый 10-метровый слой воды увеличивает давление на 1 атмосферу.

Лимитирующим фактором часто бывает кислород. Содержание его обычно не превышает 1% от объема. При повышении темпе­ратуры, обогащении органическим веществом и слабом переме­шивании содержание кислорода в воде уменьшается.

Жизнь в почве

Почва - это особое природное образование, обладающее рядом свойств, присущих живой и неживой природе. Почва - это та среда, где взаимодействует большая часть элементов биосферы: вода, воздух, живые организмы. В.В. Докучаев - основоположник современного почвоведения. Он создал учение о зонах природы, почвенных зонах, факторах почвообразования. Почва состоит из нескольких горизонтов (слоев с одинаковыми признаками). Почва состоит из трех фаз: твердой, жидкой и газообразной. В твердой фазе преобладают минеральные образования и различные органические вещества, в том числе гумус, или перегной. Жидкую фазу почвы, или почвенный раствор, составляет вода с растворенными в ней органическими и минеральными соединениями, а также газами. Газовую фазу почвы составляет "почвенный воздух", включающий газы, заполняющие свободные от воды поры.

По степени связи со средой обитания выделяются три группы: Геобионты – постоянные обитатели почвы (дождевые черви, многие первичнобескрылые насекомые,  из млекопитающих кроты, слепыши. Геофилы – животные, у которых часть цикла развития проходит в другой среде, а часть – в почве. Это большинство летающих насекомых (саранчовые, жуки, комары-долгоножки, медведки, многие бабочки). Одни в почве проходят фазу личинки, другие – фазу куколки. Геоксены – животные, иногда посещающие почву в качестве укрытия или убежища. К ним относятся все млекопитающие, живущие в норах, многие насекомые, полужесткокрылые, некоторые виды жуков). Особая группа – псаммофиты и псаммофилы (мраморные хрущи, муравьиные львы); адаптированы к сыпучим пескам в пустынях. Приспособления к жизни в подвижной, сухой среде у растений (саксаул, песчаная акация, овсяница песчаная и др.): придаточные корни, спящие почки на корнях. Первые начинают расти при засыпании песком, вторые при сдувании песка. От заноса песком спасаются быстрым ростом, редукцией листьев. Плодам присуща летучесть, пружинистость. От засухи предохраняют песчаные чехлы на корнях, опробковение коры, сильно развитые корни. Приспособления к жизни в подвижной, сухой среде у животных (указаны выше, где рассматривался тепловой и влажный режимы): минируют пески – раздвигают их телом. У роющих животных лапы-лыжи – с наростами, с волосяным покровом. Почва – промежуточная среда между водой (температурный режим, низкое содержание кислорода, насыщенность водяными парами, наличие воды и солей в ней) и воздухом (воздушные полости, резкие изменения влажности и температуры в верхних слоях). Основными показателями свойств почвы являются влажность, температура и структура почвы. Одним из важных приспособлений к суровым условиям является микоризное питание. Практически все деревья имеют связь с грибами-микоризообразователями. Каждому виду дерева соответствует свой микоризообразующий вид гриба. За счет микоризы увеличивается активная поверхность корневых систем, а выделения гриба корнями высших растений легко усваиваются.

Основы экологии (взаимоотношения организма и среды)

ЭКОЛОГИЯ (от греч. oikos — дом, жилище, местопребывание и... логия), наука, изучающая взаимосвязи организмов с окружающей средой, т. е. совокупностью внешних факторов, влияющих на их рост, развитие, размножение и выживаемость. Предмет экологии – характер взаимодействия живых организмов. Объекты - не отдельно взятые организмы, а популяции, биоценозы, а также экосистемы. Термин – Эрнст Геккель, 1866 год. Использование экологических знаний: 1.При создании новых производств (без- или малоотходных); 2.В с/х (биологические методы борьбы с вредителями); 3. Теоретическая база для многих отраслей народного хозяйства; 4.Охрана природы (создание сети ОПТ).

Аутэкология – раздел экологии, изучающий взаимоотношения организма с окружающей средой.

Синэкология — раздел экологии, изучающий взаимоотношения организмов различных видов внутри сообщества организмов.

Ученые – понятия:

Геккель – понятие «экология».

Шелфорд - установил, что при периодических колебаниях температуры среды в пределах нормы развитие пойкилотермных животных - обитателей умеренной зоны, ускоряется. Выяснилось, что во многих случаях животные и растения чувствуют себя лучше не в постоянных условиях, а в переменчивых.

Правило Аллена: выступающие части тела теплокровных животных (конечности, хвост, уши и др.) относительно увеличиваются по мере продвижения от севера к югу в пределах ареала одного вида. Явление вытекает из принципа уменьшения теплоотдачи при сокращении отношения поверхности тела к объему. Например, у арктической лисицы морда, ноги и хвост короче, чем у лисицы умеренного пояса. Правило Аллена является частным случаем правила Бергмана.

ПРАВИЛО БЕРГМАНА: в пределах вида или достаточно однородной группы близких видов животные (теплокровные) с более крупными размерами тела встречаются в более холодных областях.