Наталья Николаевна-Экология
Введение. История возникновения науки.
Первые экологические описания появляются в Древней Греции и носят разрозненный характер, представляя собой описание жизнедеятельности животных и севооборота. Первые документированные данные были обнаружены в трудах Гераклита, Гиппократа, Аристотеля. Теофраст - отец ботаники. Позднее появляются работы Цезальпина и Турнифора, в которых указывается зависимость растений от условий и среды обитания. Далее наблюдается застой, связанный с историей феодализма. В связи с открытием Нового Света начинается возрождение науки. Появлялась информация о новых почвах, растениях, климатических зонах. В конце 18, начале 19 века появляются учёные, которые стремятся систематизировать уже имеющиеся знания. Многие русские учёные внесли весомый вклад: Карл Францевич Рульен- чётко сформулировал мысль о том, что развитие органического мира обусловлено воздействием окружающей внешней среды. Северцев- издал первый экологически обоснованный труд в 1855г- «Периодические явления в жизни зверей, птиц и гадов воронежской губернии». Труды эволюционистов- Дарвин, Линней и Ламарк.
В 1866 году Эрнест Геккель вводит понятие экология, этот момент считается датой рождения экологии. Наука переходит от изучения отдельных организмов к изучению систем. Карл Мебиус 1877г, при изучении устричных банок он вводит понятие биоценоза. Тенслин вводит понятие экосистемы в 1935. Параллельно с ним в 1942 Сукачев вводит понятие биогеоценоза. Леруа-впервые вводит понятие биосферы, Вернадский создаёт учение о биосфере и ноосфере. Современные исследования происходят не менее интенсивно, однако теоретическая экология отходит на задний план, большая часть исследований имеет практический характер.
Экология- наука о взаимоотношениях живых организмов между собой и с окружающей их природной средой, о структуре и функционировании надорганизменных систем. Объектом экологии являются: организмы и биологические системы надорганизменного уровня. Предмет экологии - взаимоотношения организмов и надорганизменных систем с окружающей их органической и неорганической средой.
Задачи экологии: изучение механизмов адаптации к среде; регуляция численности популяции; изучение биологического разнообразия и механизмов его поддержания; исследование процессов, протекающих в биосфере, с целью поддержания её устойчивости, моделирование состояния биосферы и экосистемы с учётом глобальных биосферных процессов, прогнозирование и оценка возможности отрицательных последствий для окружающей среды от действий человека, рациональное использование природных ресурсов, а также оптимизация инженерных технологических и проектно-конструкторских решений.
Методы экологи: системный анализ, натурные наблюдения и измерения, эксперимент, моделирование.
Экологические факторы: это любой элемент среды, способный оказывать прямое или косвенное воздействие на живые организмы хотя бы на протяжении одной из фаз их жизненного развития- физические, химические элементы среды.
Группы факторов: биотические факторы- влияние одних организмов на другие; абиотические факторы-физические и химические факторы; антропогенный фактор- влияние деятельности человека.
К биотическим относятся- микроорганизмы и вирусы для человека; абиотические- температуры, свет, давление, кислотность среды; антропогенное- весьма обширное. Все факторы могут быть прямого действия и косвенного действия, периодическими и непериодическими. Основным показателем факторов является комплексность- на любой живой организм факторы действуют не отдельно, а в комплексе. Все живые организмы отличаются друг от друга по возможностям адаптации к факторам. Стэно(узкий) и эври(широкий)- приставки к факторам.
Закон минимума Либиха:
Даже при наличии абсолютно благоприятных условий, недостаток любого из жизненно-важных факторов будет лимитировать развитие организма.
Современные ученые выделяют 4 основные среды жизни живых организмов- наземновоздушная, водная, почвенная, организменая.
Наземно-воздушная среда — она самая многоуровневая из всех средств. Занимает всю поверхность суши и нижние слои атмосферы. Имеет минимальные показатели давления среди всех сред, максимальные колебания относительной и абсолютной температур, достаточно высокий уровень влажности, который может колебаться в очень широких пределах. Агрессивность среды невелика. Встречаются все типы излучений. В наземно-воздушной среде встречается самое большое разнообразие мест и условий обитания для живых организмов. Наземно-воздушная среда отличается ещё тем, что в ней присутствует максимальное содержание кислорода и солнечного излучения. От солнца до поверхности земли через космическое пространство и атмосферу доходит всего 10 % солнечного излучения, а до поверхности зелёного листа 1 %. Важным показателем в этой среде является озоновый слой, расположенный на высоте 18 — 22 км. Основная биомасса живого вещества располагается в этой среде. Большую часть её занимаю растения. Ещё существуют вирусы, бактерии, грибы.
Свет — наиболее важным является видимая часть спектра. В её пределы так же входит ФАР — фотосинтетически активная радиация. Свет распределяется неравномерно, что связано с формой и вращением Земли. Максимальное количество света на экваторе, постепенно снижается к полюсам. Очень сильно солнечная радиация и свет влияет на организмы и растения. Растения — организмы способные переделывать солнечную энергию в энергию химических связей (фотосинтез). Осуществляется фотосинтез за счёт специализированных пигментов — хлорофилла. Все растения по отношению к свету делятся на 3 группы:
1) Гелиофиты (светолюбивые) - это растения открытых пространств. Соотношения хлорофилла А и хлорофилла Б — 5 : 1. Растения имеют мелкие сильно рассечённые листья светло-зелёного цвета. С4 путь.
2) Факультативные гелиофиты (теневыносливые) — соотношение хлорофилла А и Б 3 : 2. Могут расти в разных природных условиях, характерна листовая мозаика.
3) Сциофиты (тенелюбивые) — это растения закрытых пространств — гроты, пещеры. Листья крупные, мясистые, с толстой кутикулой темно зелёного цвета.
Животные по отношению к свету — здесь степень не так сильна. Основное влияние на зрение: - ночное и дневное видение. У животных с дневным видением — черно-белое и цветное.
Температурный режим определяется количеством поступающей солнечной энергии и образует природно-климатические пояса. 60 % территории России находится за пределами полярного круга.
Животные по отношению к температуре делятся на 2 типа.
Пойкилотерные (хладнокровные) животные
Хладнокровные животные — это животные не способные к самостоятельному поддержанию постоянной температуры тела. К ним относятся все живые организмы, кроме птиц и млекопитающих. Избегание неблагоприятных условий для этих животных очень приемлемо. Некоторые животные перемещаются на большие расстояния из-за погодных условий. Физическая регуляция.
Второй тип животных — гомойотерные животные (теплокровные) — это животные, способные самостоятельно поддерживать постоянную температуру тела. Сюда будут относится все птицы и млекопитающие. Плюс в том, что эти животные менее зависимы от среды обитания. Постоянная температура тела поддерживается за счёт химических реакций. У гомойотерных животных существует 3 типа терморегуляции:
1)Биохимический — бурый жир — это особый вид жира. Это энергетические запасники. Он работает исключительно как депо энергии.
2) Физическая — шерсть, мех, пух.
3) Повиденческий — эффект черепахи (пингвины, верблюды).
Закон Бердмана — теплокровные животные одного вида в более холодных климатических условиях имеют большие размеры тела.
Закон Алона - у теплокровных животных (за исключением мигрирующих и перелётных птиц) в более холодных условиях уменьшаются выступающие части тела.
Вода.
Тургор – это процесс давления содержимого клетки на её содержимое. Есть два возможных типа поглощения воды: для мочковатой системы корней и для стержневой системы корней.
Растения по отношению к воде бывают:
Гигрофиты – это растения, практически полностью погруженные в воду (кувшинки, лотос).
Гидрофиты – это частично погруженные в воду, растущие, как правило, на побережье растения (осоки, камыши, рогоз).
Гидатофиты – растения расположенные в зоне прилива, или прибоя.
Мезофиты – крыжовник, берёза, одуванчики и т. д.
Ксерофиты – имеют большое количество приспособлений для сохранения влаги и её запасания (видоизменённые побеги, листья и стебли).
Животные по отношению к влаге делятся на:
Гидрофилы – те животные кто не может без воды (бобры, выдры).
Мезофилы – это животные со средней нужной во влаге (человек, собаки и т.д.).
Ксерофилы – обитатели засушливых пространств (скорпионы, верблюды).
Существует разное качество воды. Все зависит от концентрации соли в ней.
Пожары – это не периодические явления. Пожары бывают верховые и низовые.
Водная среда – самая большая по объёму и включает в себя весь мировой океан. Она имеет достаточно высокую плотность, обладает высокой реагентной способностью. Содержание кислорода низкое. Содержание света невысокое (максимальная глубина, на которую может проникнуть свет 200 м). Все способные к фотосинтезу организмы живут на глубине до 100 м. Амплитуда температур невысока. Абсолютные и относительные величины температур средние. Вода обладая высокой плотностью имеет высокое сопротивление при движении, что приводит к развитию у водных животных обтекаемой формы тела и специальных органов по выделению слизи. Идеальной для передвижения в воде можно считать тарпедообразную форму тела.
Свет проникает неглубоко, к тому же меняет свой спектр, поглощаясь толщами воды. Границей хорошего проникновения можно считать место проживания коралловых колоний.
Для животных свет в водной среде определяет развитие зрения и особых приспособлений у глубоководных рыб (удильщики).