- •Одеський національний політехнічний університет
- •Хіміко-технологічний факультет
- •Кафедра технології неорганічних речовин і екології
- •Конспект лекцій
- •Вклад украинских ученых в экологию
- •1.2. Экология как естественная наука. Место экологии в конгломерате естественных наук.
- •1.3. Структура макроэкологии
- •1.4. Методы экологии
- •1.5. Характеристика научного метода
- •1.5.1. Этапы научного исследования
- •1.5.2 Техника обработки информации
- •1.5.3 Общая схема изучения экосистем
- •1.6. Проблематика экологических исследований
- •Тема 2 Свойства сложных систем
- •2.1 Биосистемы и основные принципы ее структурирования
- •2.1.1 Основные признаки живого
- •2.1.2. Образование биосистемы
- •2.1.3. Принцип эмерджентности
- •2.2. Термодинамическое поведение биосистем
- •2.2.1 Характеристика основных термодинамических параметров
- •2.2.2. Особенности проявления законов термодинамике при функционировании биосистем.
- •2.3. Теорема Пригожина
- •2.3.1. Интерпретация теоремы Пригожина.
- •2.3.2. Следствие из теоремы Пригожена
- •2.4. Общие свойства и параметры систем
- •2.3.1. Свойства сложных биосистем
- •2.4.2. Параметры системы
- •Тема 3: Организация биосферы блок I : Организация экосистемы
- •3.1.1. Структура экосистемы
- •3.1.2. Классификация экосистем
- •Лессовые экосистемы
- •Пресноводные экосистемы
- •Экосистемы мирового океана
- •Экологические явления
- •Блок II : Биоценоз и биогеоценоз
- •2.1. Определение биоценоза
- •Критерии биоценоза
- •2.2 Классификация биоценозов
- •2.3 Свойства биоценозов
- •2.4 Структура биоценозов.
- •2.4.1. Пространственная неоднородность биоценозов
- •2.4.2. Вертикальная структура биоценозов
- •2.4.3. Горизонтальная структура биоценоза
- •2.5. Биогеоценоз
- •2.5.1. Структура биогеоценоза
- •Блок III: видовое разнообразие биоценоза
- •3.1 Характеристика видового набора биоценоза (состава)
- •3.1.1 Видовой состав биоценоза
- •3.1.2 Распределение видов с помощью градиентов среды
- •3.2 Индексы видового разнообразия
- •3.1.4 Зависимость видового насыщения от условий окружающей среды
- •Видовое разнообразие
- •Трофическая структура сообщества
- •3.2.1 Трофические цепи и трофическая сеть сообщества
- •3.2.2. Закон Линдеманна (правило 10%-ов)
- •3.2.3. Пастбищные и детритные трофические цепи
- •3.2.4 Биологические пирамиды
- •Тема 4 организация биосферы
- •Структура и границы биосферы
- •Общая характеристика и определение биосферы
- •Общая структура биосферы
- •4.1.3 Свойства газовой оболочки земли
- •4.2 Гидросфера
- •4.2.1 Структура гидросферы
- •4.2.2 Экологические зоны мирового океана
- •4.3 Биогеохимические принципы Вернадского
- •4.3.1 Основные функции природных систем
- •4.5 Фотосинтез как механизм продуцирования органики
1.5.2 Техника обработки информации
Техника обработки собранной информации зависит от методики исследования. Часть информации можно обработать непосредственно на объекте исследований, но основную – в камеральных условиях. Сегодня широко используют обработку информации на ЕВМ. В зависимости от особенности системы оригинала и заданий исследователи используют различные модели.
По типу реализации реальные и знаковые модели. Если первый тип связан с использованием натуральных данных, то второй представляет собой условное описания системы-оригинала с помощью некоторого алфавита символов и операций над символами. Наибольшее значение для экологии имеет два вида знаковых моделей: концептуальный и математический.
1.5.3 Общая схема изучения экосистем
Процесс исследования можно разделить на последовательные этапы (иногда параллельные):
1. Постановка задания. Выделяет в экосистеме определенное количество особенностей и процессов, которые являются наиболее важными для решения задачи.
2. Концептуализация. Обобщает известные данные и представления об исследуемом объекте. Далее раскрывается состав, структура и некоторые черты функционирования экосистемы.
3. Специфическая. Определяется составы произведений входящих переменних. ибудущей математической модели.
4. Наблюдение. Планируют и осуществляют полевые наблюдения за динамикой особенностей экосистемы – биотической и абиотической среды.
5.Идентификация. Устанавливают математические отношения между переменнымии, которые образуют систему.
6. Эксперимент. Идентификация моделей, необходима для уточнения тех или иных параметров или же для проверки гипотезы проведения полевых или лабораторных экспериментов.
7. Реализация модели. После идентификации модели строят ее оператор F в виде программы для ЕВМ, для чего необходимы общие усилия экологов, программистов и математиков - системщиков.
8. Проверка модели. Устанавливают, насколько модель способна отобразить черты системы - оригинала.
9. Исследование модели. Включают характеристику общих черт проведения траектории в пространстве состояния модели и более конкретное изучение зависимости решения от начального состояния и структуры модели.
10. Оптимизация. Методологической основой выступает теория оптимального уравнения. Такие задания, ставятся при превращении природного леса в лесопарк.
11. Заключительный синтез. Оценивают полученные конечные результаты и намечают перспективы следующих опытов.
1.6. Проблематика экологических исследований
Аутэкологические исследования. Установление закономерностей существования организмов в данной среде путем анализа лимитирующих факторов.
Продуктивные исследования. Осуществляется как с особями, популяциями так и с биоценозами. Цель исследований – раскрытие закономерностей, связанных энергетическим хозяйством экологических систем.
Популяционные исследования. Осуществляются как в полевых условиях, так и в лабораторных. Целью исследований является признание закономерностей заселения среды популяциями, изучение структуры популяций, а так же изменение ее численности.
Биотические исследования. Охватывают экологические связи,которые наблюдаются в простых двух и многовидовых системах. Положены в основу мирового разнообразия
Биоценотические исследования. Изучают закономерности структуры систем, таких, как ярусность, мозаичность и т.п.
Исследование экологии местовозрастаний. Опираются на знание требований отдельных видов, определенных в процессе аутэкологических исследований.
Биосферные исследования. Задание – разработка прогноза возможных изменений биосферы под влиянием деятельности человека при разных вариантах развития.