MFK_2014_osen_Globalnie_izmeneniya_7
.pdfГлобальные изменения, кризисы и катастрофы: проблемы и достижения современной экологии
Лекция 7
Экология как междисциплинарная наука
Экология и генетика Роль генетических факторов в вымирании
современных млекопитающих
Экология как междисциплинарная наука Связь экологии с физикой (пример)
Эколог рассуждает как физик, когда выводит уравнение зависимости скорости потребления пищи от ее концентрации (уравнение В.С. Ивлева)
Виктор Сергеевич Ивлев и его знаменитая книга (1955)
В.С. Ивлев (1907-1964) |
Обложка переиздания 1977 г. |
|
|
Уравнение В.С. Ивлева для зависимости рациона от концентрации пищи
C – рацион потребителя, R – концентрация пищи
dC = ξ(Cmax − C) dR
dC |
= ξdR |
|
|
Cmax − C |
|
− d(Cmax − C) = ξdR
Cmax − C
− d[ln(Cmax − C)] = d(ξR)
C R
− ∫0 d[ln(Cmax − C)] = ∫0d(ξR) ln(Cmax − C) |C0 = −ξR |0R
ln(Cmax − C) = −ξR
Cmax
Cmax − C = Cmaxe−ξR
Уравнение Ивлева
C = Cmax (1− e−ξR )
Зависимость рациона от концентрации пищи (Ивлев 1955)
Уравнение Ивлева
C = Cmax (1− e−ξR )
Источник:
В.С. Ивлев. Экспериментальная экология питания рыб. М. 1955 (цитируется по изданию 1977 г.)
Карп
Cyprinus carpio http://fish.krasu.ru
Вобла
Rutilus rutilus caspicus http://sumskoyclub.ru
Уклея
Alburnus alburnus http://www.poplavok -kiev.narod.ru
Характеристика опытов –
вид зависимости не зависит от типа корма
Корм – планктон
Корм – бентос
Экология как междисциплинарная наука Связь экологии с химией (пример)
Эколог в значительной степени опирается на аппарат химии, когда изучает биогеохимические циклы
Всегда присутствуют в составе живых организмов
C
H
N
O
P
Из лекций Д.В. Карелина
S
Более 99% вещества живых организмов
приходится только на четыре элемента:
водород
углерод
азот
кислород
Из лекций Д.В. Карелина
|
Классификация организмов по «типам питания» |
||||||
|
(то есть по источникам углерода и энергии) |
||||||
|
|
Источник энергии |
|
||||
|
|
Свет |
|
|
Окислительно- |
||
|
|
|
восстановительные реакции |
||||
|
|
(фототрофы) |
|
||||
|
|
|
|
(хемотрофы) |
|||
|
|
|
|
|
|||
|
|
Фотоавтотрофы |
|
Хемоавтотрофы |
|||
|
|
пурпурные серные бактерии – |
нитрифицирующие бактерии |
||||
углерода |
CO2 |
аноксигенный фотосинтез |
|
(NH |
+→NO |
−→NO −), тионовые |
|
|
|
4 |
2 |
3 |
|||
(окисляют H2S), цианобакте- |
бактерии (восст. соед. серы → |
||||||
(автотрофы) |
|||||||
рии и растения – окси- |
|
SO42-), водородные бактерии |
|||||
|
|
||||||
|
генный фотосинтез |
|
(окисляют H2), метанобразующие |
||||
|
|
|
|
археи (окисляют ацетаты) |
|||
Источник |
|
|
|
|
|||
Органическое |
Фотогетеротрофы |
|
|
|
|||
вещество |
несерные пурпурные бакте- |
Хемогетеротрофы |
|||||
|
(гетеротрофы) |
рии, эритробактерии, |
|
||||
|
|
гелиобактерии (в этой клетке |
большинство бактерий-деструкторов, |
||||
|
|
форм не так много) |
|
|
грибы, животные |
||
В скобках указаны только некоторые характерные |
Источник: |
|
|||||
примеры! Синим цветом выделены эукариоты |
А.М. Гиляров. Экология биосферы |
||||||
Экология как междисциплинарная наука Связь экологии с генетикой
Роль экологических и генетических факторов в вымирании млекопитающих
Почему одних экологических факторов недостаточно для объяснения вымирания?
Каков вклад генетических факторов в вымирание (по отношению к вкладу экологических факторов)?
Понятие о «генетическом грузе»
Основные внешние (средовые) факторы современного вымирания
Классификация Frankham, Bradshaw & Brook (2014)
•Разрушение природных местообитаний (habitat loss)
•Перепромысел (over-exploitation)
•Виды-вселенцы (introduced species)
•Загрязнение (pollution)
•Изменение климата (climate change) – new!
Источник: Richard Frankham, Corey J.A. Bradshaw, Barry W. Brook. 2014. Genetics in conservation management: Revised recommendations for the 50/500 rules, Red List criteria and population viability analyses. Biological Conservation 170:56–63.
Примеры современного вымирания
Стеллерова корова
(Hydrodamalis gigas)
Drawing thought to be the
only remaining illustration of a dead female examined by Steller, 1743. Many later depictions were based on it.
Источник: https://en.wikipedia.org/wiki/ Steller%27s_sea_cow
Млекопитающее из семейства дюгоневых, эволюционно родственники современных слонов.
Обитала на Командорских островах в Тихом океане.
Крупное растительноядное животное («корова»!)
Была открыта в 1741 г., а уже в 1768 г., всего через 27 лет, полностью истреблена.
Антропогенные причины вымирания:
Перепромысел
Биологические причины вымирания:
Узкий ареал
Малая подвижность
Крупный размер
Низкая скорость размножения. Точные цифры неизвестны (не успели изучить), но наверняка она была низкой, как у всех крупных зверей.