Міністерство освіти та науки України
ОДЕСЬКА НАЦІОНАЛЬНА МОРСЬКА АКАДЕМІЯ
Кафедра „ Безпеку життєдіяльності ”
Методичні вказівки
до виконання практичної роботи № 2
з дисципліни
„основи екології”
Напрям підготовки 1030
„судноводіння й енергетика суден”
Розглянута та схвалена
на засіданні кафедри „БЖ”
„____”____ 2010 р. протокол № ___
Зав. кафедрою „БЖ”
Проф. ___________Колегаєв М.О.
ОДЕСА 2010
Методичні вказівки підготували доцент кафедри ”БЖ” Касілов Ю.І. та асистент Крайнова В.І., відповідно з навчальним планом і програмою дисципліни „основи екології”.
Тема. Структура екології - демэкология, синэкология. Поняття про экосистемах.
Ціль заняття. Дати поняття про демэкологии й синэкологии. Охарактеризувати динаміку популяції й дати поняття про біоценоз, біогеоценоз і экосистеме.
Зміст
Структура (підрозділу) екології
Форми біологічних відносин у співтовариствах
Демэкология - вчення про структуру популяції (динаміка чисельності, щільність, смертність і т.д.)
Синэкология - біоценологія, вчення про співтовариства організмів (рівні організації, трофічні ланцюги, продуценти, консументы, редуценты)
Экосистема, як основна структура экосистемы
1.СТРУКТУРА (ПІДРОЗДІЛУ) ЕКОЛОГІЇ
Термін «екологія» (від греч. oikos - житло, місце перебування, і logos -наука) запропонував Э. Геккель в 1866 р. для позначення біологічної науки, що вивчає взаємини тварин з органічним і неорганічним середовищами. Відтоді подання про зміст екології перетерпіло ряд уточнень, конкретизації. Екологія - один з порівняно молодих і бурхливо, що розвиваються розділів, біології - вивчає взаємини організмів між собою й із середовищем перебування. Екологія - це наука, що досліджує закономірності життєдіяльності організмів (у будь-яких її проявах, на всіх рівнях інтеграції) у їхньому природному середовищі перебування з урахуванням змін, внесених у середовище діяльністю людини.
Немає необхідності докладно аналізувати всі існуючі точки зору щодо структури сучасної екології. Очевидно, чітке розчленовування її - завдання найближчого майбутнього. Важливо, що в екології об'єктивно виділяються підрозділи, що вивчають органічний мир на рівні особини (організму), популяції, виду, біоценозу, біогеоценозу (экосистемы) і біосфери. У зв'язку із цим уже можна чітко виділити: аутэкологию (екологія особин), демэкологию (екологія популяцій), эйдэкологию (екологія видів) і синэкологию (екологія співтовариств). Завданням аутэкологии (від греч. аи1оз - сам) є встановлення меж існування особини (організму) і тих меж фізико-хімічних факторів, які організм вибирає із усього діапазону їхніх значень. Вивчення реакцій організмів на впливи факторів середовища дозволяє виявити не тільки ці межі, але й фізичні, а також морфологічні зміни, характерні для даних особин.
Демэкология (від греч. demos - народ) вивчає природні угруповання особин одного виду, тобто популяції - елементарні надорганизменные макросистеми. Найважливішим завданням її є з'ясування умов, при яких формуються популяції, а також вивчення внутрипопуляционных угруповань і їхніх взаємин, організації (структури), динаміки чисельності популяцій.
Эйдэкология (від греч. eidos - образ, вид), або екологія видів, - найменш розроблений підрозділ сучасної екології. Вид як рівень організації живої природи, як надорганизменная біологічна макросистема ще не став об'єктом екологічних досліджень. Це пояснюється тим, що в міру розвитку екології увага й інтерес дослідників з організму, тобто з аутэкологии, перемкнулися на популяцію - дэмэкологию, а потім на біоценоз, біогеоценоз і біосферу в цілому.
Синэкология (від греч. syn - разом), або екологія співтовариств (біоценологія), вивчає асоціації популяцій різних видів рослин, тварин і мікроорганізмів, що утворять біоценози, шляхи формування й розвитку останніх, структуру й динаміку, взаємодію їх з фізико-хімічними факторами середовища, енергетику, продуктивність і інші особливості. Базуючись на аут-, дем-, і эйдэкологии, синэкология здобуває чітко виражений загальбіологічний характер. В основі аут-, дем-, і эйдэкологических досліджень лежать особина (організм), популяція й вид конкретної групи живих істот (тварини, рослини, мікроорганізми). Синэкологические ж дослідження спрямовані на вивчення складного многовидового комплексу взаємозалежних організмів (біоценоз), що існує в строго певнім фізико-хімічному середовищі, на розгляд з якісної й кількісної крапки їхнього співвідношення.
На базі цих напрямків формуються нові: глобальна екологія, що розробляє проблеми біосфери в цілому, і социоэкология, що вивчає проблеми взаємин природи й суспільства. При цьому границі між напрямками й розділами досить розмиті: постійно виникають напрямку на стику таких галузей екології, як популяционная екологія й біоценологія, або фізіологічна й популяционная екологія. Всі ці напрямки тісно пов'язані із класичними галузями біології: ботанікою, зоологією, фізіологією. При цьому зневага традиційними натуралістичними напрямками екології чревате негативними явищами й грубими методологічними помилками, може привести до загальмовування розвитку всіх інших напрямків екології.
2. Форми біологічних відносин у співтовариствах
Основу виникнення й існування біоценозів представляють відносини організмів, їхнього зв'язку, у які вони вступають один з одним, населяючи той самий біотоп (місцеперебування біоценозу, від латинського bios -життя, top - місце). Ці зв'язки визначають основна умова життя в співтоваристві, можливість добування їжі й завоювання нового простору.
Живі організми поселяються один з одним не випадково, а утворять певні співтовариства, пристосовані до спільного перебування. По спрямованості дії на організм всі впливи підрозділяються на: позитивні, негативні й нейтральні.
2.1. Позитивні відносини.
Симбіоз - співжиття (від грецького sym - разом, bios - життя) -форма взаємин, при яких обоє партнера або один з них витягає користь від іншого. Є кілька форм симбіозу:
Кооперація. Загальновідоме співжиття раків-пустельників з м'якими кораловими поліп-актиніями. Рак поселяється в порожній раковині молюска й возить її на собі разом з поліпом. Таке співжиття взаємовигідно: переміщаючись по дну, рак збільшує простір, використовуваний актинією для лову видобутку, частина якої падає на дно й поїдається раком.
Мутуалізм (від латинського mutuus - взаємний). Форма взаємовигідних відносин видів - від тимчасового, необов'язкового контакту до симбіозу - нероздільного корисного зв'язку двох видів. Лишайники - це співжиття гриба й водорості. Кишкові симбіонти беруть участь у переробці грубих рослинних кормів у багатьох жуйних тварин
Коменсализм - нахлебничество (від латинського com - разом, mensa - трапеза). Одна з форм симбіозу- взаємини, при яких один вид одержує користь від співжиття, а іншому це байдуже. Це однобічне використання одного виду іншим без приношення йому шкоди. Такі, наприклад, взаємини левів і гієн, що підбирає залишки недоїденої левами видобутку. Риби-Лоцмани супроводжують акул, дельфінів, рухаючись разом з ними в шарі води, що примикає безпосередньо до поверхні тіла цих тварин, і не затрачаючи, тому зусиль на таку більшу швидкість і харчуючись залишками їжі, екскрементами й паразитами супроводжуваних тварин. Відносини типу комменсализма дуже важливі в природі, сприяючи більше тісному співжиттю видів, більше повному освоєнню середовища й використанню харчових ресурсів.
Квартирантство. Для деяких організмів тіла тварин інших видів або їхнього місцеперебування (будівлі) служать притулками. Мальки риб ховаються під парасольками великих медуз. У гніздах птахів, норах гризунів живуть членистоногие. Рослини також використовують інші види як місця перебування: эпитафы (водорості, мохи, лишайники). Деревні рослини служать їм місцем прикріплення. Харчуються ж эпитафы за рахунок тканин, що відмирають, виділень хазяїна й за рахунок фотосинтезу.
2.2. Негативні відносини.
Антибіотична форма взаємин, при якій обидві взаємодіючі популяції або одна з них випробовують негативний вплив. Відносини хижак - жертва, паразит - хазяїн - це прямі харчові зв'язки, по суті до цього типу екологічних взаємодій можна віднести всі варіанти харчових зв'язків.
Хижацтво - одна з найпоширеніших форм, що мають велике значення в саморегуляції біоценозів. Хижаками називають тварин (а також деякі рослини), що харчуються іншими тваринами, яких вони ловлять і умерщвляют. Об'єкти полювання хижаків різноманітні. Наприклад, лиси поїдають плоди; ведмеді збирають ягоди й люблять мед лісових бджіл. Природний добір, що діє в популяції хижаків, збільшує ефективність засобів пошуку й лову видобутку, виробляють складне поводження, наприклад, погоджені дії зграї вовків при полюванні на оленів. Жертви в процесі відбору теж удосконалюють засобу захисту й избегания хижаків.
Паразитизм. Організми можуть використовувати інші види не тільки як місце перебування, але і як постійне джерело живлення. По суті паразитичний характер мають зв'язку комах-шкідників з рослинами. Відомо кілька десятків тисяч видів паразитичних форм, з них близько 500 - паразити людини, тому вивчення паразитів необхідно для попередження й лікування захворювань.
Конкуренція - одна з форм негативних взаємин між видами. Ч.Дарвін уважав конкуренцію однієї з найважливіших складових частин боротьби за існування, що грає більшу роль в еволюції видів. Конкуренція - це взаємини, що виникли між видами з подібними екологічними вимогами. Коли такі види живуть спільно, кожний з них перебуває в невигідному положенні, тому що присутність іншого зменшує можливості в оволодінні ресурсами, притулками й іншими засобами до існування, яким розташовує місцеперебування. Конкуренція єдина форма екологічних відносин, що негативно позначається на обох взаємодіючих партнерах. Форми конкурентної взаємодії можуть бути всілякими: від прямої фізичної боротьби до спільного існування. Проте, рано або пізно один конкурент витісняє іншого.
Причини витиснення одного виду іншим можуть бути різними. У рослин придушення конкурентів відбувається в результаті перехоплення живильних речовин і ґрунтової вологи кореневою системою й сонячним світлом - листовим апаратом, а також у результаті виділення токсичних з'єднань.
2.3. Нейтральні відносини.
Нейтралізм - форма взаємин, при яких організми, що живуть на одній території, не впливають один на одного. При нейтралізмі особини різних видів не зв'язані один з одним безпосередньо, але, формуючи біоценоз, залежать від состава співтовариства в цілому. Наприклад, білки й лосі, оббита в одному лісі, не контактують один з одним, однак стан лісу позначається на кожному із цих видів.
При аменсализме для одного із двох взаємодіючих видів наслідку спільного перебування негативні, тоді як іншої від них не одержує ні шкоди, ні користі, що частіше зустрічається в рослин (наприклад, світлолюбні трав'янисті види, що ростуть під ялиною, випробовують гноблення в результаті затінення, тоді як для самого дерева сусідство може бути байдужним).
Всі перераховані форми біологічних зв'язків між видами служать реєстраторами чисельності тварин і рослин у біоценозі, визначаючи ступінь його стійкості; при цьому, чим більше видовий состав біоценозу, тим стійкіше співтовариство в цілому.
Видовий состав вхідних у співтовариство організмів і кількісне співвідношення видових популяцій є одним з найважливіших показників структури співтовариства. При вивченні співтовариств найбільш численним видам приділяється основна увага, однак рідкі види часто є кращими індикаторами стану середовища; загальне число видів є показником умов існування живих організмів. Видова розмаїтість - ознака екологічної розмаїтості: чим більше видів, тим більше екологічних ніш, тобто вище багатство середовища. Видова розмаїтість пов'язане зі стійкістю співтовариства по тій простій причині, що чим більше розмаїтість, тим ширше можливості адаптації співтовариства до умов, що змінилися, будь ця зміна клімату або інших факторів. Пояснення цього полягає в тому, що наявність різних організмів з різними вимогами до середовища підвищує пристосованість співтовариства в цілому. Так, рідкі в цей момент види при умовах, що змінилися, можуть виявитися у виграшному положенні й стати численними, і навпаки. Таким чином, за рахунок видової розмаїтості співтовариство забезпечує собі як би резерв виживаності на випадок несподіваних змін умов життя.