Зачет. Экология.

Определения:

• Первый закон Коммонера - «Все связано со всем» отражает существование сложнейшей сети взаимодействий в экосфере. Он предостерегает человека от необдуманного воздействия на отдельные части экосистем, что может привести к непредвиденным последствиям.

• Второй закон Коммонера - «Все должно куда-то деваться» вытекает из фундаментального закона сохранения материи. Он позволяет по-новому рассматривать проблему отходов материального производства. Огромные количества веществ извлечены из Земли, преобразованы в новые соединения и рассеяны в окружающей среде без учета того факта, что «все куда-то девается». И как результат — большие количества веществ зачастую накапливаются там, где по природе их не должно быть.

• Третий закон Коммонера - «Природа знает лучше» исходит из того, что «структура организма нынешних живых существ или организмов современной природной экосистемы — наилучшие в том смысле, что они были тщательно отобраны из неудачных вариантов и что любой новый вариант, скорее всего, будет хуже существующего ныне». Этот закон призывается к тщательному изучению естественных био- и экосистем, сознательному отношению к преобразующей деятельности. Без точного знания последствий преобразования природы недопустимы никакие ее «улучшения».

• Четвертый закон Коммонера - «Ничто не дается даром», по мнению Барри Коммонера, объединяет предшествующие три закона, потому что биосфера как глобальная экосистема представляет собой единое целое, в рамках которой ничего не может быть выиграно или потеряно и которая не может являться объектом всеобщего улучшения; все, что было извлечено из нее человеческим трудом, должно быть возмещено. Платежа по этому векселю нельзя избежать; он может быть только отсрочен.

• Закон минимума - (ЛИБИХА) успешную жизнедеятельность организма ограничивает экологический фактор, количество и качество которого близки к минимуму, необходимому организму.

• Закон толерантности – (Шелфорда) закон, согласно которому существование вида определяется лимитирующими факторами, находящимися не только в минимуме, но и в максимуме.

Закон толерантности расширяет закон минимума Либиха.

«Лимитирующим фактором процветания организма может быть как минимум, так и максимум экологического влияния, диапазон между которыми определяет степень выносливости (толерантности) организма к данному фактору».

• Закон совокупного действия факторов – (закон физиологических взаимодействий) закон, выражающийся в том, что величина урожая (φ,) зависит не только от какого-нибудь одного (пусть даже лимитирующего) фактора, но и от всей совокупности действующих факторов одновременно, т. е. φ = φ (υ1, х2, х 3, ..., хn). Может рассматриваться в качестве поправки к Закону минимума Либиха.

• Окружающая среда - это все, что окружает организм и прямо или косвенно влияет на его состояние и функционирование. Среда природная (окружающая человека природная среда) - совокупность природных и незначительно измененных деятельностью людей абиотических и биотических естественных факторов, оказывающих влияние на человека.

Классификация факторов.

- Факторы неживой природы (абиотические): климатические, атмосферные, почвенные и др.

- Факторы живой природы (биотические) – влияние одних организмов на другие: со стороны растений (фитогенные), животных (зоогенные) и т. п.

- Факторы человеческой деятельности (антропогенные): прямое влияние на организмы (промысел) или косвенное – на местообитание (загрязнение среды).

• АМПЛИТУДА ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ - пределы приспособляемости вида или сообщества к изменяющимся условиям среды.

• Стенобионты - животные и растения, способные существовать лишь при относительно постоянных условиях окружающей среды (т. е. выдерживающие лишь небольшие колебания температуры, солёности, влажности, гидростатического или атмосферного давления и т.п.). Для некоторых С. ограничивающим может быть какой-либо один фактор внешней среды (например, характер пищи). Так, некоторые виды южноамериканской колибри питаются нектаром цветков определенного вида растений, и область их распространения ограничивается узким ареалом данного растения.

Эврибионты - животные и растительные организмы, способные существовать при значительные изменениях условий окружающей среды. Так, например, обитатели морской литорали переносят регулярное осушение во время отлива, летом — сильное прогревание, а зимой — охлаждение, а иногда и промерзание (эвритермные животные); обитатели эстуариев рек выдерживают значит. колебания солёности воды (эвригалинные животные); ряд животных существует в широком диапазоне гидростатического давления (эврибатные животные). Многие наземные обитатели умеренных широт способны выдерживать большие сезонные колебания температуры.

• Термоустойчивость - свойство организмов выживать при температурах, летальных для большинства др. видов.

показатели:

1) точка температурной гибели - наиболее низкая или высокая температура, при которой все организмы погибают за определенное время;

2) время термической гибели - период, в течение которого в условиях определенной температуры и в стандартной среде погибают все организмы.

• Газоустойчивость - устойчивость растений к повышению концентрации вредных для них газов (сероводород, окислы углерода, серы, азота и др.) в воздухе. В результате проникновения газов в растительные клетки, в них накапливаются ядовитые вещества, нарушающие процессы обмена веществ. В крупных промышленных городах растения способствуют очищению воздуха, которое тем эффективнее, чем выше их Г. Обычно это виды растений, образующих большую биомассу и обладающих интенсивным газообменом. Наиб, газоустойчивые растения имеют более мощно развитую покровную ткань листьев (толстые наруж. стенки эпидермиса и кутикулы) и более плотную структуру палисадной и губчатой паренхимы (с небольшим объёмом возд. полостей). Среди травянистых растений — это овсяница, мятлик, райграс, ковыль, а среди древесных и кустарниковых — вяз, лох, клён, жимолость, бересклет.

• Фотопериодизм — реакция живых организмов (растений и животных) на суточный ритм освещённости, продолжительность светового дня и соотношение между темным и светлым временем суток (фотопериодами).

У растений. Под действием реакции фотопериодизма растения переходят от вегетативного роста к зацветанию. Эта особенность является проявлением адаптации растений к условиям существования, и позволяет им переходить к цветению и плодоношению в наиболее благоприятное время года. Помимо реакции на свет, известна также реакция на температурные воздействия — яровизация растений.

У животных. Фотопериодизм известен также у животных — насекомых, рыб, птиц, млекопитающих. Реакция на длину светового дня регулирует начало брачного периода, линьки, зимней спячки и т. д.

• Фототропизм— изменение направления роста органов растений или положения тела (органов) у животных, в зависимости от направления падающего света.

Фототаксис — двигательная реакция подвижных микроорганизмов в ответ на световой стимул, один из видов таксисов.

• Ксерофиты — растения сухих местообитаний, способные переносить продолжительную засуху («засухоустойчивые»).

Склерофиты — засухоустойчивые растения (ксерофиты), обладающие жёсткими побегами; склерофиты хорошо приспособлены для обитания в засушливых условиях за счёт сильного развития механических тканей листа.

Суккуленты — растения, имеющие специальные ткани для запаса воды. Как правило, они произрастают в местах с сильно засушливым климатом.

• Мезофиты — наземные растения, которые приспособлены к обитанию в среде с более или менее достаточным, но не избыточным увлажнением почвы. Занимают промежуточное положение между гигрофитами и ксерофитами. Образцом среды обитания мезофитов может служить сельский луг в умеренной климатической зоне (примеры растений — разнообразные виды из родов полевица, тимофеевка, ромашка, клевер, золотарник и др.).

Эфемеры — экологическая группа травянистых однолетних растений с очень коротким вегетационным периодом (некоторые заканчивают полный цикл своего развития всего за несколько недель). Это, как правило, очень маленькие растения пустынь и полупустынь или степей. Они интенсивно развиваются, цветут и дают плоды во влажный период (весной или осенью) и полностью отмирают в период летней засухи.

Эфемероиды — экологическая группа многолетних травянистых растений с очень коротким вегетационным периодом, приходящимся на наиболее благоприятное время года. Период вегетации эфемероидов может приходиться на раннюю весну (различные виды тюльпана, крокусы, пролеска, ветреница, хохлатка, вероника весенняя, гусиный лук жёлтый и др.), или на осень (безвременник).

• ЖИЗНЕННАЯ ФОРМА - внешний вид и биологические особенности, отражающие приспособленность организма к определенным условиям среды обитания.

Растения.

- фанерофиты: почка возобновления находится высоко над землей (деревья, кусты, эпифиты);

- хамефиты: почки возобновления находятся невысоко над поверхностью земли (на 20-30 см) и, как правило, зимой защищены снежным покровом (кустарнички, полукустарники, полукустарнички, некие многолетние травки, мхи);

- гемикриптофиты: почка возобновления находится на уровне земли(время от времени чуток выше) и защищена чешуями, опавшими листьями и снежным покровом;

- криптофиты: почки возобновления закладываются на корневищах, клубнях, луковицах и находятся на некой глубине в почве (геофиты) либо под водой (гидрофиты);

- терофиты: неблагоприятное время года переносят в виде семян (это все однолетние и двулетние растения).

Животные.

-роющие млекопитающие (крот, слепыш);

-прыгуны (тушканчики, кенгуру);

-лазящие животные ( белка, бурундук, соболь);

-и так далее.

• Популяция — это совокупность организмов одного вида, обитающих на одной территории. Этот термин используется в различных разделах биологии, демографии, медицине и психометрике.

Ценопопуляция — совокупность особей вида в пределах одного фитоценоза, занимающего определённое местообитание.

• Экотип — совокупность экологически близких популяций вида, приуроченных к определённому типу местообитаний и обладающих генетически закреплёнными анатомо-морфологическими и физиологическими особенностями, выработавшимися в результате продолжительного воздействия сходных режимов экологических факторов.

Биотип — группа особей вида, входящих в местную популяцию и сходных практически по всем признакам, в том числе и генетически.

Генотип — совокупность генов данного организма, которая, в отличие от понятий генома и генофонда, характеризует особь, а не вид (ещё отличием генотипа от генома является включение в понятие «геном» некодирующих последовательностей, не входящих в понятие «генотип»). Вместе с факторами внешней среды определяет фенотип организма.

• Возрастная структура популяций.

Возрастная структура популяции характеризует общее количество представленных в ней возрастных групп и соотношение их численности или общей массы присутствующих в группе организмов (биомассы). Такое соотношение называют обычно возрастным распределением (то есть распределением численности по возрастным группам) или возрастным спектром популяции.

Как это было показано на примере, обсуждавшемся в предыдущем разделе, возрастной спектр связан с интенсивностью смертности организмов. Кроме того, он зависит также и от величины рождаемости, поскольку последней определяется величина приплода.

Возрастная структура популяции может изменяться под действием внешних факторов, так как они контролируют процессы и рождаемости, и смертности.

Анализ возрастной структуры популяций и выделение возрастных групп у растений и животных производится по-разному. У растения календарный возраст (число лет) и возрастное состояние (этап развития организма) не тождественны. Также не тождественны они и у некоторых животных, например у насекомых.

В жизненном цикле растений выделяют около десяти возрастных состояний, объединенных в четыре периода: период покоя (семена), вегетативный (молодые неплодоносящие растения), генеративный, или период зрелости (плодоносящие растения) и сенильный, или старческий (отмирающие растения).

В состав возрастных групп может входить различное число генераций. Генеративная возрастная группа яблони, например, может включать в себя деревья возрастом от трех до двадцати лет, в то время как вегетативная возрастная группа ? лишь от одного до трех.

• ПРИНЦИП ОЛЛИ - степень агрегации (как и общая плотность), при которой наблюдается оптимальный рост и выживание популяции, варьирует в зависимости от вида и условий.

• Правило Аллена отражает закономерность изменения размеров поверхности тела гомойотермных (теплокровных) животных с изменением климатических условий. Согласно А. п., у животных, населяющих более холодные участки ареала, выступающие части тела (конечности, хвост, ушные раковины и т. д.) меньше, чем у представителей того же вида (или близких видов) из более тёплых местностей. Установлено Дж. Алленом (1877). А. п., как и Бергмана правило, вытекает из принципа уменьшения теплоотдачи при сокращении отношения поверхности тела к объёму. Исключения из А. п. довольно часты (напр., длина клюва у птиц обычно связана с характером питания).

• Правило Бергмана — экогеографическое правило, сформулированное в 1847 г немецким биологом Карлом Бергманом. Правило гласит, что среди сходных форм гомойотермных (теплокровных) животных наиболее крупными являются те, которые живут в условиях более холодного климата — в высоких широтах или в горах. Если существуют близкие виды (например, виды одного рода), которые существенно не отличаются по характеру питания и образу жизни, то более крупные виды также встречаются в условиях более сурового (холодного) климата.

• Правило Глогера состоит в том, что среди родственных друг другу форм (разных рас или подвидов одного вида, родственных видов) гомойотермных животных, те, которые обитают в условиях тёплого и влажного климата, окрашены ярче, чем те, которые обитают в условиях холодного и сухого климата.

• Светолюбивые растения, гелиофиты — растения, приспособленные к жизни на открытых, хорошо освещаемых солнцем местах, плохо переносящие длительное затенение (у них проявляются признаки угнетённости и задержка развития). Гелиофитам для нормальной жизнедеятельности важно интенсивное освещение — солнечное в естественных местообитаниях или искусственное в условиях оранжерей или теплиц.

Тенелюбивые растения, сциофиты , гелиофобы — растения, обитающие исключительно в затемнённых условиях, предпочитающие рассеянный свет. При прямом солнечном освещении у тенелюбивых растений проявляются признаки угнетённости развития и возможны солнечные ожоги. Группа, противоположная по своим качествам светолюбивым растениям (гелиофитам).

• Пойкилотермные животные - холоднокровные животные, животные с непостоянной температурой тела, меняющейся в зависимости от температуры внешней среды. К Пойкилотермные животные относятся все беспозвоночные, а из позвоночных — рыбы, земноводные и пресмыкающиеся. Температура тела Пойкилотермные животные обычно всего на 1—2 °С выше температуры окружающей среды или равна ей. Терморегуляция у Пойкилотермные животные несовершенна. Температура тела у многих из них повышается под влиянием поглощения солнечного тепла или мышечной работы.

• Гомойотермные животные - животные с постоянной, устойчивой температурой тела, почти не зависящей от температуры окружающей среды. К Гомойотермные животные относятся птицы и млекопитающие. Характерная черта— наличие у них механизмов терморегуляции — химической (регуляция продукции тепла в организме) и физической (регуляция отдачи тепла во внешнюю среду).

• Гетеротермные животные - группа гомойотермных животных, у которых периоды постоянной температуры тела сменяются периодами значительных её колебаний, зависящих от изменений температуры среды, У одних Гетеротермные животные непостоянство температуры тела проявляется во время сна (колибри, летучие мыши), у других — зимоспящих млекопитающих — сезонно, в период спячки.

• Гигрофиты — растения, обитающие в местах с высокой влажностью воздуха и (или) почвы. Категория гигрофитов выделяется на основе особенностей физиологии и морфологии растений; наиболее характерный признак гигрофитов — отсутствие приспособлений, ограничивающих расходование влаги.

• Гидрофиты - водные растения, прикрепленные к почве и погруженные в воду только нижними своими частями. Гидрофиты обитают по берегам рек, озёр, прудов и морей, а также на болотах и заболоченных лугах (т. н. гелофиты). Некоторые Гидрофиты могут расти на влажных полях в качестве сорняков, как, например, частуха, тростник и др. Корневая система у Гидрофиты хорошо развита и служит как для проведения воды и растворённых в ней питательных веществ, так и для укрепления растений на местах их обитания.

• ЭВТРОФЫ - эвтрофные растения, растения, требовательные к плодородию почвы, хорошо растущие на почвах, богатых гумусом и элементами минерального питания.

Мезотрофы — организмы, обитающие на почвах с умеренным содержанием элементов минерального питания. Занимают промежуточное место между олиготрофами и эвтотрофами.

Олиготрофы — растения, а также микроорганизмы, обитающие на почвах (или в водоёмах) с низким содержанием питательных веществ, например, в полупустынях, сухих степях, на верховых болотах.

• Петрофиты - растения, развивающиеся на камнях и скалах. Вначале поселяются бактерии и водоросли, затем лишайники и мхи (накапливающие слой гумуса) и, наконец, высшие растения (папоротники, виды овсяницы и др.).

Псаммофиты - растения подвижных песков, главным образом пустынь.

Алевритофиты - растения суглинистых и супесчаных субстратов.

Пелитофиты - растения глинистых субстратов.

• АЦИДОФИТЫ - растения, предпочитающие кислые почвы или воды (многие горные растения, некоторые мхи, карликовая береза и др.).

Кальцефиты —растения, предпочитающие богатые известью, т. е. карбонатные, почвы, напр.

Галофиты — растения, способные переносить высокие уровни засоления почвы (солянки, анабазис, полыни, бессмертники, тамариск и др.). Распространены на морских побережьях (морские марши), а также в местностях с сухим климатом — пустынях, полупустынях и даже степях на особых типах почвы — солонцах и солончаках.

• Рождаемость – это число новых особей, появляющихся в популяции за единицу времени в расчете на определенное число ее членов.

Смертность – среднее число смертей в популяции в год (в процентах либо на тысячу особей).

ПРИРОСТ - увеличение (уменьшение) численности особей по отношению к исходной величине, базовому значению.

Выживаемость - способность организмов сохраняться в условиях воздействия неблагоприятных факторов (засухи, холода, любой формы загрязнения - физического, химического и др.). На основе учета В. проводится экологическое нормирование воздействия на экосистемы антропогенных нагрузок, которые не должны превышать пороговых значений В. основных видов организмов в данной экосистеме.

• Половая структура популяции – соотношение особей мужского и женского пола. Значение половой структуры: биологическое, связанное с рекомбинацией генетической информации; адаптационное, связанное с разнокачественностью особей мужского и женского пола на биохимическом, физиологическом уровне; разделение ролей в обеспечении выживаемости молодняка.

• Инвазионная (внедряющаяся, расширяющаяся) популяция - включает зачатки, преобладают проростки и молодые особи, генеративные особи практически или полностью отсутствуют. Пример такой популяции - густой еловый подрост в березовом лесу, ель в этом случае представляет инвазионную популяцию.

• Нормальная (гомеостатическая) популяция представленная всеми возрастными группами. Напр., сосна в сухом сосновом бору, где представлены как взрослые особи, так и хорошо развитый подрост, или ненарушенные еловые древостой, образованные разными поколениями ели - от подроста до спелых и перестойных.

• Регрессивная популяция - преобладают сенильные или генеративные особи, не дающие полноценных зачатков {плодов, семян, спор и т. д.). Напр., березовый лес с густым еловым подростом. Береза, образующая верхний ярус, не возобновляется, поэтому ее популяция может считаться регрессивной.

• Инвазия в экологии — вторжение на какую-либо территорию или в экосистему не характерного для них биологического вида, которое происходит, в отличие от интродукции, без сознательного участия человека.

Миграция — это массовое направленное передвижение особей одного вида: сезонные перелёты птиц и бабочек, странствия китов в Мировом океане, переселения стал копытных животных, перемещения рыб и земноводных к местам нереста.

Вопросы.

1.Объекты исследования экологии — в основном, системы выше уровня отдельных организмов: популяции, биоценозы, экосистемы, а также вся биосфера. Предмет изучения — организация и функционирование таких систем.

Обычно экология считается частью биологии. Экология изучает основные фундаментальные закономерности: поток энергии, циркуляцию химических элементов. Но как научная основа для рационального природопользования, охраны живых организмов и окружающей среды приобрела экономическое и политическое звучание. В рамках общей экологии, изучающей наиболее общие закономерности взаимоотношений организмов и среды, сформировались новые направления, которые развились в отдельные науки. Причем часть из них является небиологическими такие как, например, социальная экология, экология личности, экологическое право, экологическая этика и т.д.

В связи с введением понятия о глобальном экологическом кризисе и путях выхода из него, экологизацией всей жизни человека, возникло понятие Мегаэкологии (Всеобщей экологии; Новой экологии, Глобальной экологии, Большой экологии. Под мегаэкологией понимается - область знаний, объединяющая все науки (в том числе и небиологические, например, социальную экологию, экологию личности, правовую экологию и т.д), имеющие дело с экологическими проблемами, включая экономические, политические и правовые механизмы и мероприятия, направленные на решение экологических проблем (например, технологии и приемы охраны окружающей среды и рационального использования природных ресурсов). Мегаэкология, в определенном смысле, - это образ жизни, образ мышления, политика и т.д.

Синэколо́гия — раздел экологии, изучающий взаимоотношения организмов различных видов внутри сообщества организмов. Часто синэкологию рассматривают как науку о жизни биоценозов, то есть многовидовых сообществ животных, растений и микроорганизмов.

Аутэколо́гия— раздел экологии, изучающий взаимоотношения организма с окружающей средой. В отличие от демэкологии и синэкологии, сосредоточенных на изучении взаимоотношений со средой популяций и экосистем, состоящих из множества организмов, исследует индивидуальные организмы на стыке с физиологией.

Демэколо́гия, экология популяций — раздел общей экологии, изучающий динамику численности популяций, внутрипопуляционные группировки и их взаимоотношения. В рамках демэкологии выясняются условия, при которых формируются популяции. Демэкология описывает колебания численности различных видов под воздействием экологических факторов и устанавливает их причины, рассматривает особь не изолированно, а в составе группы таких же особей, занимающих определённую территорию и относящихся к одному виду.

2. Задача экологии. На основе познания законов природы, используя все достижения научно-технического прогресса, создать научную базу для гармонизации взаимоотношений человеческого общества и природы и разработать практические рекомендации, направленные на оздоровление и поддержание надлежащего качества природной среды, без чего невозможно нормальное существование всего ныне живущего на Земле и жизни как таковой в перспективе.

История развития экологии

Первый этап

- зарождение и становление экологии как науки (до 60-х гг. XIX в.). На этом этапе накапливались данные о взаимосвязи живых организмов со средой их обитания, делались первые научные обобщения.

В XVII—XVIII вв. экологические сведения составляли значительную долю во многих биологических описаниях (А. Реомюр, 1734; А. Трамбле, 1744, и др.). Элементы экологического подхода содержались в исследованиях русских ученых И. И. Лепехина, А. Ф. Миддендорфа, С. П. Крашенинникова, французского учёного Ж. Бюффона, шведского естествоиспы¬тателя К. Линнея, немецкого ученого Г. Йегера и др.

В этот же период Ж:-Б. Ламарк (1744—1829) и Т. Мальтус (1766—1834) впервые предупреждают человечество о возможных негативных последствиях воздействия человека на природу.

Второй этап

— оформление экологии в самостоятельную отрасль знаний (после 60-х гг. XIX в.). Начало этапа ознаменовалось выходом работ русских ученых К. Ф. Рулье (1814— 1858), Н. А. Северцова (1827—1885), В. В. Докучаева (1846— 1903), впервые обосновавших ряд принципов и понятий экологии, которые не утратили своего значения и до настоящего времени. Не случайно поэтому американский эколог Ю. Одум (1975) считает В. В. Докучаева одним из основоположников экологии. В конце 70-х гг. XIX в. немецкий гидробиолог К. Мёбиус (1877) вводит важнейшее понятие о биоценозе как о закономерном сочетании организмов в определенных условиях среды.

Неоценимый вклад в развитие основ экологии внес Ч. Дарвин (1809—1882), вскрывший основные факторы эволюции органического мира. То, что Ч. Дарвин называл «борьбой за существование», с эволюционных позиций можно трактовать как взаимоотношения живых существ с внешней абиотической средой и между собой, т. е. с биотической средой.

Немецкий биолог-эволюционист Э. Геккель (1834—1919) первый понял, что это самостоятельная и очень важная область биологии, и назвал ее экологией (1866). В своем капитальном труде «Всеобщая морфология организмов» он писал: «Под экологией мы понимаем сумму знаний, относящихся к экономике природы: изучение всей совокупности взаимоотношений животного с окружающей его средой, как органической, так и неорганической, и прежде всего — его дружественных или враждебных отношений с теми животными и растениями, с которыми он прямо или косвенно вступает в контакт. Одним словом, экология — это изучение всех сложных взаимоотношений, которые Дарвин назвал «условиями, порождающими борьбу за существование».

Как самостоятельная наука экология окончательно оформилась в начале XX столетия. В этот период американский ученый Ч. Адаме (1913) создает первую сводку по экологии, публикуются другие важные обобщения и сводки (В. Шелфорд, 1913, 1929; Ч. Элтон, 1927; Р. Гессе, 1924; К. Раункер, 1929 и др.). Крупнейший русский ученый XX в. В. И. Вернадский создает фундаментальное учение о биосфере. В 30-е и 40-е гг. экология поднялась на более высокую ступень в результате нового подхода к изучению природных систем. Сначала А. Тенсли (1935) выдвинул понятие об экосистеме, а несколько позже В. Н. Сукачев (1940) обосновал близкое этому представление о биогеоценозе. Следует отметить, что уровень отечественной экологии в 20—40-х гг. был одним из самых высоких в мире, особенно в области фундаментальных разработок. В этот период в нашей стране работали такие выдающиеся ученые, как академики В. И. Вернадский и В. Н. Сукачев, а также крупные экологи В. В. Станчинский, Э. С. Бауэр, Г. Г. Гаузе, В. Н. Беклемишев, А. Н. Формозов, Д. Н. Кашка-ров и др.

Во второй половине XX в. в связи с прогрессирующим загрязнением окружающей среды и резким усилением воздействия человека на природу экология приобретает особое значение.

третий этап

(50-е гг. XX в. — до настоящего времени) — превращение экологии в комплексную науку, включающую в себя науки об охране природной и окружающей человека среды. Из строгой биологической науки экология превращается в «значительный цикл знания, вобрав в себя разделы географии, геологии, химии, физики, социологии, теории культуры, экономики...» (Реймерс, 1994).

Современный период развития экологии в мире связан с именами таких крупных зарубежных ученых, как Ю. Одум, Цж. М. Андерсен, Э. Пианка и др.

3. Современное понимание экологии как науки об экосистемах и биосфере

В начале XX в. формирование системного подхода и разработка учения о биосфере, которое является обширнейшей областью знания, включающей в себя множество научных направлений как естественного, так и гуманитарного цикла. в том числе и общую экологию, обусловили распространение экосистемных взглядов в экологии. Основным объектом для изучения в экологии стала экосистема.

Экосистемой называют совокупность живых организмов, взаимодействующих друг с другом и с окружающей их средой посредством обмена веществом, энергией и информацией таким образом, что эта единая система сохраняет устойчивость в течение продолжительного времени.

Дальнейшее развитие экологии связано с возрастающим вовлечением в круг рассматриваемых вопросов проблем взаимодействия общества и природы.

В настоящее время структуру экологии можно представить как четыре основные ветви, имеющие дальнейшее деление: биоэкология, геоэкология, экология человека, прикладная экология.

Биоэкология, в свою очередь, делится на: аутэкологию - экологию особей и видов; синэкологию - экологию популяций и сообществ, экологию биоценозов; эволюционную экологию.

Геоэкология рассматривает биосферные оболочки Земли. Сюда включается экология географических сред соответственно.

Экология человека представляет комплекс дисциплин, изучающих взаимодействие человека как живого организма и социального элемента с окружающей средой и обществом. Сюда включаются такие дисциплины, как социальная экология, медицинская экология и т.п.

Прикладная экология обеспечивает теоретический фундамент тем областям человеческой деятельности, которые так или иначе связаны с живой природой. Она исследует техногенные и антропогенные воздействия на природные системы, устанавливает для них нормативные и лимитирующие величины, являясь теоретической базой охраны природы. К этой области относятся сельскохозяйственная экология, инженерная экология, экология природно-технических геосистем, экологическое образование и менеджмент.

4.Методы экологии: полевые наблюдения, эксперимент, моделирование, системный подход.

Полевые методы представляют собой наблюдения за функционированием организмов в их естественной среде обитания.

Экспериментальные методы включают в себя варьирование различных факторов, влияющих на организмы, по выработанной программе в стационарных лабораторных условиях.

Методы моделирования позволяют прогнозировать развитие различных процессов взаимодействия живых систем между собой и с окружающей их средой.

Системный подход в экологии обусловил формирование целого направления, ставшего ее самостоятельной отраслью — системной экологией. Системный подход — это направление в методологии познания объектов как систем.

5. Организм и среда. Общие закономерности их взаимодействия.

Организмы всегда обособлены от окружающей их среды, при этом постоянно находятся во взаимодействии с ней. Для живого характерен ряд свойств, которые в совокупности «делают» живое живым. Такими свойствами являются самовоспроизведение, целостность и дискретность, рост и раз­витие, обмен веществ и энергии, наследственность и изменчивость, раздражимость, движение, внутренняя регуляция, специфичность взаимоотношений со средой.

6.Амплитуда экологических факторов. Кардинальные точки. Компенсация факторов.

Действия фактора прежде всего характеризуются его амплитудой, размахом колебаний. В этом отношении еще со времен Сакса принято выделять три кардинальные точки для жизни (и отдельных функций) растения или вида и значения интенсивности фактора. Две точки - минимум и максимум - характеризуют «пороговое» действие фактора, при котором развитие растения или вида идет хуже всего. Подчеркнем, что этих точек две: одна в области недостаточного, другая в области избыточного значения фактора. Эти точки называют «пессимумом», зоной угнетений.

КОМПЕНСАЦИЯ ФАКТОРОВ - способность организмов (до определенных параметров своих адаптивных возможностей) изменять неблагоприятные условия среды так, чтобы ослабить лимитирующее влияние соответствующих факторов (например, влияние температуры, воды и др.). На уровне генетических механизмов компенсация в отношении разных участков градиента температуры, света и других факторов может сопровождаться появлением генетических рас (с морфологическими проявлениями или без них) или может быть просто физиологической акклимацией.

7.Классификация экологических факторов. Абиотические факторы.

Экологические факторы среды, с которыми связан любой организм, делятся на 2 категории:

1) Факторы неживой природы (абиотические)

2) Факторы живой природы (биотические)

3)Антропогенные

Абиотические:

• климатические (свет, влага, давление, температура, движение воздуха)

• почвенные (состав, влагоемкость, плотность, воздухопроницаемость)

• орографические (рельеф, высота над уровнем моря, экспозиция склона)

• химические (составы газового воздуха , солевой состав воды, кислотность)

8.Свет как экологический фактор. Отношения организмов к свету.

Свет не менее важен для живых организмов, чем тепло, так как является основным источником энергии, необходимой для жизнедеятельности организмов. Из всего количества солнечной энергии только 47% ее достигает поверхности нашей планеты в виде прямой и рассеянной радиации. Для живых организмов важно не только общее количество поступающего солнечного излучения, но и его качество, т.е. спектральный состав. На ультрафиолетовую часть спектра приходится 1—5% , на видимую — 16—45% и инфракрасную — 49—84% . Спектральный состав солнечного света зависит от состояния атмосферы и высоты стояния Солнца. Значение энергии различных участков спектра для живых организмов неодинаково. Губительны коротковолновые лучи (до 280 нм), поглощаемые озоновым экраном (слой атмосферы, содержащий озон — О3 и располагающийся на высоте от 8 до 20—25 км). Длинноволновые ультрафиолетовые лучи (290—380 нм) достигают поверхности Земли. Они оказывают бактерицидное действие, способствуют образованию у животных антирахитичного витамина D.

Светолюбивые (гелиофиты) — обитатели открытых мест (лиственница, сосна, пшеница). Листья у них не очень крупные, могут иметь опушение с одной или с обеих сторон, стенки клеток кожицы толстые, кутикула мощная. Устьиц на поверхности много, сеть жилок хорошо развита. В клетках ассимиляционной ткани имеется много хлоропластов, в которых хорошо развита сеть тилакоидов (мембран), несущих пигменты. Мезофилл четко дифференцирован на столбчатый и губчатый.

Тенелюбивые (сциофиты) — это растения нижних ярусов лесов, глубоководные растения (папоротники, мхи, кислица, медуница, бегония, недотрога). Они плохо переносят сильное освещение. Вот почему многие растения травянистого полога лесов после вырубки древостоя выпадают из состава напочвенного покрова. Обычно до них доходит до 2% ФАР. У таких растений в клетках мезофилла меньше хлоропластов, чем у светолюбивых, но больше хлорофилла. Площадь листа крупнее, слабее развиты кутикула и опушение.

Теневыносливые растения (факультативные гелиофиты) могут расти как в освещенных, так и в затененных условиях (лещина, липа, клен, подорожник, сныть). Они сочетают признаки светолюбивых и тенелюбивых растений.