Введення в загальну екологію

ЛЕКЦІЇ

ВВЕДЕННЯ В ЗАГАЛЬНУ ЕКОЛОГІЮ

Теоретична екологія (загальна, біоекологія) розкриває загальні закономірності організації життя, зокрема у зв'язку з антропогенною дією на природні системи.

Прикладна екологія вивчає механізми руйнування біосфери, способи

запобігання цьому процесу і розробляє принципи раціонального природокористування.

Основний об'єкт досліджень — екосистеми планети всіх рівнів та їх елементи.

Основний предмет досліджень — взаємозв'язки між живими організмами, їх групами різних рангів, живою і неживою компонентами екосистем, а також особливості впливу природних і антропогенних чинників на функціонування екосистем та біосфери в цілому.

Мета досліджень — визначення оптимальних шляхів координації гармонійного - економічно збалансованого співіснування техносфери й біосфери.

Основні завдання сучасної екології: вивчення загального стану сучасної біосфери екологічних систем усіх рівнів, умов і чинників його формування, причин і обсягів під впливом різних природних і антропогенних чинників; прогнозування динаміки екосистем і біосфери в цілому в часі й просторі; розроблення, з урахуванням певних екологічних законів, взаємовідносин людського суспільства збереження здатності біосфери до саморегуляції і самовідновлення.

МЕТОДОЛОГІЧНА ОСНОВА ДОСЛІДЖЕНЬ В ЕКОЛОГІЇ

1.Системний підхід

2.Натурні спостереження

3.Експеримент

4.Моделювання

 

НАПРЯМКИ ЕКОЛОГІЧНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ:

1.Аутекологічні дослідження

2.Продукційні дослідження

3.Популяційні дослідження

4.Біотичні дослідження

5.Біоценотичні дослідження

6.Дослідження екології місцезростань

7.Біосферні дослідження

Найважливіші біоекологічні принципи:

1. адаптації

2. еволюції

3. біологічної ієрархії

4. цілісності і дискретності

5. найпростішої конструкції

6. адекватності

 

Екологія - наука, що вивчає закономірності існування, формування і функціювання біологічних систем всіх рівней - від оргянізменного до біосфери та їх взаємодію, як в середині системи, так із навколишнім середовищем.

Методи екології –

І. Методи реєстрації і оцінки стану середовища

2. Методи кількісного обліку організмів і методи оцінки біомаси і продуктивності рослин і тварин

З.Дослідження впливу чинників середовища на життєдіяльність організмів

4.Методи вивчення взаємостосунків між організмами в багатовидових співтовариствах

Класифікація екологічних чинників

Середовище - сукупність усіх умов, що діють на організм, популяцію, або біоценоз, спричиняючи відповідну реакцію забезпечуючи їх існування та обмін речовин та енергії

Середовище життя організму – це сукупність абіотічних і біотічних умов його життя, які постійно міняються існує водне наземно-повітряне, грунтове та середовище організму (для паразитів та сапрофітів)

Екологічні чинники - це елементи середовища, які діють на організм.

Класифікація екологічних чинників:

І. Абіотичними чинниками називають всю сукупність чинників неорганічного середовища, впливаючих на життя і розповсюдження тварин і рослин. Серед них розрізняють: фізичні, хімічні і едафічні.

Фізичні чинники — це ті, джерелом яких служить фізичний стан або явище (механічне, хвильове і ін.). Наприклад, температура, якщо вона висока, — буде опік, якщо дуже низька, — обмороження.

Хімічні чинники — це ті, які походять від хімічного складу середовища. Наприклад, солоність води якщо вона висока, — життя у водоймищі може зовсім бути відсутнім (Мертве море), або зміст кисню, від якого залежить життя тварин на суші і у воді, і т.п.

Едафічні чинники, тобто грунтові, — це сукупність хімічних, фізичних і механічних властивостей грунтів і гірських порід, що діють як на організми, для яких вони є середовищем, так і на кореневу систему рослин. Добре відомі впливи біогенних елементів, вологості, структури грунтів, змісту гумусу і т.п. на зростання і розвиток рослин.

ІІ. Біотічні чинники — сукупність впливів життєдіяльності одних організмів на життєдіяльність інших (внутрішньовидові і міжвидові взаємодії), а також їх вплив на неживе середовище.

ІІІ. Антропогенні чинники — чинники, породжені людиною, що впливають на навколишнє природне середовище

Організм як жива цілісна система

Рівень організації живої матерії — це функціональне місце біологічної структури певного ступеня складності в загальній ієрархії живого. Виділяють наступні рівні:

1.Субелементарна частника 2.Елементарна частника З.Атом 4. Молекула 5.Протоплазма 6.Клітина 7.Тканина 8.Орган 9. Систама органів. 10.Організм П.Популяця 12Угрупування 13 Екосистема 14.Біосфера 15 Земля 16.Планети 17Сонячна система 18Галактика 19.Група галактик 20.Всесвіт

Емерджентність— наявність у системного цілого особливих властивостей, не властивих його підсистемам і блокам

Система — це реальна або мислима сукупність частин, цілісні властивості якої визначаються взаємодією між частинами (елементами) системи.

Автотрофи - організми використовують неорганічні джерела для свого існування, тим самим створюючи органічну матерію з неорганічної. До них відносяться фотосинтезуючі зелені рослини суші і водного середовища, синьо-зелені водорості, та деякі хемосинтезуючі бактерії і ін., що утворюють органічну речовину в процесі окислювально-відновних реакцій.

Гетеротрофні організми споживають тільки готові органічні речовини. До них відносяться всі тварини і людина, грибі і ін.

Сапротрофи- о рганізми, що споживають тільки органічні речовини, що розкладаються називаються (наприклад, гриби),

Паразити а здатні жити і розвиватися в живих організмах за рахунок живих тканин, —= паразитами (наприклад, кліщі).

Продуценти — виробники продукції, якій потім харчується вся решта організмів — це наземні зелені рослини, мікроскопічні морські і прісноводі водорості, що виробляють органічні речовини з неорганічних з'єднань.

Консументи — споживачі органічних речовин, які в свою чергу поділяють на консументи І, II, III та ін. Порядків.

Редуценти (деструктори, руйнувачі). Вони повертають речовини з відмерлих організмів знову в неживу природу, розкладаючи органіку до простих неорганічних з'єднань і елементів (наприклад, на СО₂, N0, і Н,О). Це роблять в основному анаеробні та аеробні бактерії, більшість інших мікроорганізмів і гриби, частково — комахи.

Властивості живого організму: Самовідтворення (репродукція), Впорядкованість структури, Цілісність (безперервність) і дискретність (переривчаста), Ріст і розвиток, Обмін речовин і енергії, Спадковість і мінливість, Подразнення. Рух. Внутрішня регуляція.

 

Основні типи адаптацій

1.Морфологічні адаптації – зміна форми тіла, забарвлення, розмірів.

(захисне забарвлення, колючки, товста кутикула, волосяний покрив, жировий шар...)

2.Анатомо-фізіологічні адаптації – зміна будови органів та їх фізіологічних особливостей.

(постійна температура тіла, вміст кисню, вміст цукру в крові...)

3.Репродуктивні адаптації – зміни по”язані з системою розмноження.

4.Біохімічні адаптації – зміна біохімічних процесів в організмі

5.Поведінкові адаптації –різні зміни поведінки.

Адаптивні біогеографічні закономірності притаманні різним видам живих організмів

1. Правило Глогера (правило забарвлення). Забарвлення тварин, що мешкають в умовах вологого і жаркого клімату більш інтенсивна, ніж у географічних форм тих же видів, що мешкають в умовах сухого і холодного клімату.

2. Правило Аллена (правило придатків). У теплокровних тварин по напряму з півночі на південь часто спостерігається збільшення розмірів придатків тіла (подовження хвостів, вушних раковин) і різних виростыв (чубків, комірців і т. д.). Відноситься тільки до близьких видів або до підвидів одного виду.

3. Правило Бергмана (правило розмірів тіла). З двох близьких видів або підвидів, крупніші (більші) мешкають в холодному кліматі, а дрібніші — в теплому.

4. Правило Лібіха (правило мінімуму). Лімітуючим для існування виду буде чинник, що виявляється в ступені, що знаходиться нижче за потреби виду.

5. У високих широтах основною запасною речовиною є жир, а в низьких — глікоген.

6. У високих широтах найбільшою стабільно відрізняються популяції видів, розвиток яєць яких ембріонізіровано (йде по типу прямого, тобто яйце жирового, а не вуглеводного типу).

7. У високих широтах зменшується кількостей видів, але збільшується кількість особин кожного виду.

 

Хімічні властивості води.

Популяція — сукупність особин одного виду, які відтворюють себе протягом великої кількості поколінь, тривалий час займають певну територію, можуть обмінюватись генетичною інформацією і функціонують як частина біоценозу.

Dt К

де N — чисельність особин в популяції,

dN/dt — швидкість зміни чисельності особин в популяції у часі;

г — природжена швидкість росту популяції, що визначається біологічними особливостями виду. Високі значення г вказують на високу швидкість розмноження; К — ємність середовища по відношенню до даної популяції, вона чисельно може бути рівною максимально можливому в даних умовах числу особин у популяції

 

 

Існує три типи кривих виживання, які можуть бути побудовані в арифметичній або напівлогарифмічній шкалі (рис. 2).

1. Крива виживання типу І відображає ситуацію, за якої смертність до певного віку дуже низька, а потім швидко зростає (характерна для більшості ссавців, людини). У напівлогарифмічному масштабі має вигляд дуже випуклої кривої

2 Крива виживання типу її характеризується відносно постійною для різного віку імовірністю смертності за одиницю часу. Наприклад, у прісноводної гідри коефіцієнт смертності залишається протягом усього життя постійним. Крива представлена у вигляді прямої лінії, або діагоналі (залежно від шкали).

З. Крива виживання типу III характеризує збільшення смертності в ранньому віці. Така крива характерна для організмів з великою плодючістю й відсутністю турботи про нащадків (рослини, риби, безхребетні). Таблиці виживання не постійні та змінюються залежно від умов існування. Практичне значення кривих виживання полягає в тому, що вони характеризують вікову вразливість виду й можуть використовуватись під час створення мисливських господарств та аналізу стану популяцій на певних стадіях розвитку.

Здатність популяції або систем організмів підтримувати стійку динамічну рівновагу в умовах середовища, які змінюються, називають гомеостазом

ЧИСЕЛЬНОСТІ ПОПУЛЯЦІ

 

 

Закон емерджентності. Як цілісна система популяція може бути стійкою лише при тісних контактах і взаємодії особин один з одним.

Характеристика стратегій:

г-види:

1. Розмножуються швидко (висока плодючість, короткий час генерації), тому значення г (природжена швидкість зростання популяції) висока.^, Швидкість розмноження не залежить від щільності популяції

2. Енергія й речовина розподіляються між багатьма нащадками

3. Розміри популяції якийсь час можуть перевищувати К-рівень у Вид не завжди стійкий на даній території

4. Розселяються широко й у великих кількостях, у тварин може мігрувати кожне покоління Розмноження йде з щодо більшими витратами енергії й речовини

5. Малі розміри особин

6. Мала тривалість життя особини.

7. Можуть поселятися на відкритому ґрунті
Місцепроживання зберігаються недовго

8. Слабі конкуренти

9. Захисні пристосування розвинені порівняно слабо

10. Не стають домінантами ш Краще пристосовані до змін оточуючого середовища (менш спеціалізовані)

К-види:

1. Розмножуються повільно (низька плодючість, тривалий час генерації), тому значення г низьке
2. Швидкість розмноження залежить від щільності популяції: швидко збільшується, якщо щільність падає
3. Енергія й речовина концентруються у небагатьох нащадків, батьки піклуються про потомство
4. Розміри популяції близькі до рівнозначного значення, визначеному К-рівнем Вид стійкий на даній території
5. Розселяються поволі
6. Розмноження йде з малими витратами енергії й речовини, велика частина енергії й речовини витрачається на непродуктивний (вегетативний) ріст
7. Великі розміри особин; у рослин дерев'янисті стебла й велике коріння
8. Велика тривалість життя особини
9. Погано пристосовані до росту на відкритих місцях
10. Місцепроживання стійкі й зберігаються довго
11. Сильні конкуренти.

Екологічна система — сукупність організмів, та умов їх існування, закономірно взаємозв'язаних між собою, що утворюють систему взаємозумовлених біотичних, абіотичних явищ і процесів, де відбувається кругообіг речовин та енергії за участю продуцентів, консументів і редуцентів

Характеристика екосистем:

1. Екосистеми — це складові одиниці біосфери.

2. Екосистеми складаються зорганічної та неорганічної речовин.

3. Між компонентами екосистеми існує обмін речовин та енергії. У
термодинамічному відношенні екосистеми — відкриті системи.

4. Екосистеми мають певну стабільність і чітко виражений внутрішній
кругообіг речовин. Вони здатні певною мірою до саморегуляції (гомеостаз).

5. Екосистеми склалися в ході довготривалої еволюції. Це результат адаптації
видів до навколишнього середовища.

Емерджентність - виникнення нових властивостей, які характеризують систему, за рахунок взаємодії її окремих елементів

Екосистема завжди включає 2 компоненти — біоценоз і біотоп.

Консорція — група видів тварин і рослин, пов'язаних харчовими та топічними зв'язками з окремими особинами популяції будь-якого виду рослин чи тварин. Кожна консорція має особину одного виду рослин — центрального члена консорції, з яким зв'язані різні види рослин і тварин — консорти.

Гільдія — трофічне угруповання, група видів, які використовують один і той самий клас ресурсів середовища в однаковий спосіб

Екологічна ніша — функціональне місце виду в екосистемі. Еконіша — це не стільки територіальне розміщення виду в екосистемі, скільки специфічність способу життя організмів даного виду в угрупованні, зовнішній вияв його потреб

Продуценти – організми, що синтезують органічну продукцію.

1.Консументи 1-го порядку — споживачі; існують безпосередньо за рахунок продуцентів. Це рослиноїдні тварини,такі як корова, миша, заєць, цвіркун, карась, сарана перелітна, а також тварини — паразити рослин.

2.Консументи 2-го порядку — споживачі, які живляться консументами 1-го порядку. Це м'ясоїдні які з'їдають рослиноїдних тварин, та паразити рослиноїдних. Наприклад, лисиця, сова, змія, щука, печінковий сисун, сонечко семикрапкове.

З.Консументи 3-го порядку, які живуть за рахунок консументгв 2-го порядку. Це м'ясоїдні, що живляться м'ясоїдними (бурий ведмідь, тунець, кальмар, кашалот та паразити консументів 2-го порядку).

Редуценти – організми, що розкладають органічну продукцію

Типи пірамід: піраміда живлення, піраміда чисел, енергії

Властивості живої речовини:

1. Жива речовина характеризується величезною енергією, яка міститься в ній і здат­на виробляти роботу.

2. Швидкість перебігу хімічних реакцій у живій речовині завдяки участі ферментів у тисячі, а іноді в мільйони разів більше, ніж при виробництві речовин суто хімічними методами.

3. Індивідуальні хімічні сполуки, які входять до складу живої речовини (білки, нуклеї­нові кислоти тощо), стійкі тільки в живих організмах.

4. Живій речовині притаманна рухливість. Завдяки різним формам руху (розтіканню) жива речовина здатна заповнити собою увесь можливий простір («всюдність», життя). Цей процес В.І.Вернадський назвав тиском («напором») життя.

5. Живаї речовина має значно більше морфологічне та хімічне різноманіття, ніж нежива. Відомо більше 2 млн органічних речовин, що входять до складу живої речови­ни, тоді як кількість природних сполук (мінералів) складає лише близько 2 тис.

6. Жива речовина представлена у біосфері у вигляді окремих організмів (індивіду­умів), розміри яких коливаються_від от 20 нм до 100 м_у_рослин (діапазон більше 10⁹)

7. Індивідууми ніколи не знаходяться на Землі у вигляді окремих популяцій організ­мів одного виду, вони завжди входять до складу екосистем.

8. Жива речовина існує на Землі у формі безперервного чергування поколінь, що сприяє її оновленню.

9. Жива речовина здатна до еволюційного процесу (спадковість та мінливість), завдяки якому відбувається порушення абсолютного копіювання попередніх поколінь.

10. Жива речовина, _на відміну від неживої, постійно виробляе^: роботу.-виконує певну функцію.

Великий (геологічний) кругообіг - кругообіг, рушійною силою якого є тектонічні процеси та сонячна енергія Цей кругообіг має абіотичний характер Тривалість його існування - близько 4 млрд. років.

ЛЕКЦІЇ

ВВЕДЕННЯ В ЗАГАЛЬНУ ЕКОЛОГІЮ

Теоретична екологія (загальна, біоекологія) розкриває загальні закономірності організації життя, зокрема у зв'язку з антропогенною дією на природні системи.

Прикладна екологія вивчає механізми руйнування біосфери, способи

запобігання цьому процесу і розробляє принципи раціонального природокористування.

Основний об'єкт досліджень — екосистеми планети всіх рівнів та їх елементи.

Основний предмет досліджень — взаємозв'язки між живими організмами, їх групами різних рангів, живою і неживою компонентами екосистем, а також особливості впливу природних і антропогенних чинників на функціонування екосистем та біосфери в цілому.

Мета досліджень — визначення оптимальних шляхів координації гармонійного - економічно збалансованого співіснування техносфери й біосфери.

Основні завдання сучасної екології: вивчення загального стану сучасної біосфери екологічних систем усіх рівнів, умов і чинників його формування, причин і обсягів під впливом різних природних і антропогенних чинників; прогнозування динаміки екосистем і біосфери в цілому в часі й просторі; розроблення, з урахуванням певних екологічних законів, взаємовідносин людського суспільства збереження здатності біосфери до саморегуляції і самовідновлення.

МЕТОДОЛОГІЧНА ОСНОВА ДОСЛІДЖЕНЬ В ЕКОЛОГІЇ

1.Системний підхід

2.Натурні спостереження

3.Експеримент

4.Моделювання

 

НАПРЯМКИ ЕКОЛОГІЧНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ:

1.Аутекологічні дослідження

2.Продукційні дослідження

3.Популяційні дослідження

4.Біотичні дослідження

5.Біоценотичні дослідження

6.Дослідження екології місцезростань

7.Біосферні дослідження

Найважливіші біоекологічні принципи:

1. адаптації

2. еволюції

3. біологічної ієрархії

4. цілісності і дискретності

5. найпростішої конструкції

6. адекватності

 

Екологія - наука, що вивчає закономірності існування, формування і функціювання біологічних систем всіх рівней - від оргянізменного до біосфери та їх взаємодію, як в середині системи, так із навколишнім середовищем.

Методи екології –

І. Методи реєстрації і оцінки стану середовища

2. Методи кількісного обліку організмів і методи оцінки біомаси і продуктивності рослин і тварин

З.Дослідження впливу чинників середовища на життєдіяльність організмів

4.Методи вивчення взаємостосунків між організмами в багатовидових співтовариствах

Класифікація екологічних чинників