Вопрос №1. Основные этапы в истории экологии.

Экология – наука о связях м/д организмом и организмами и окр. Средой. Экология темно связана с биосферой. Биосфера – живая оболочка Земли (совокупность живых организмов).

История становления экологии делится на неск. периодов:

1. Накопление эмпирических познаний о природе в эпоху Др. цивилизации. Характеризуется зарождением основ экологич. познаний. Гиппократ, Платон, Аристотель, Парацельс систематизировали знания о животных. Ученые, которые сыграли большую роль в формировании экологии.

2. Во времена Великих географич. открытий (Х. Колумб, А. Веспуччи, Васко де Гама, Магеллан). На формирование науки о природе повлияла колонизация новых стран (XV-XVIв), Описание новых открытых земель и растений, климатических условий: Леонардо да Винчи, Карл Линней (систематизировал вид, класс и т.д.), Дж. Бруно, Бэкон, Бифон, Кант, Ломоносов., Жан Батис Ламарк (влияние среды на организм), Александр Гумбольтд, Карл Рульс, Лепехин и т.д.

3. Ознаменован появлением новой эволюц. теории Ч. Дарвина (1859г). Э. Геккель заявил о целесообразности выделения экологии в отдельную науку. (1866г). К.А. Тимирязев – последователь Геккеля. 1877г – К. Мебиус ввел понятие биоценоз – закономерное сочетание разных организмов, обитающих в определенном биотопе – совокупность условий среды, в которой обитает биоценоз. Значительный вклад в развитие экологии внесли русские ученые: Бекетов, Северцев, почвовед Докучаев, Морозов (учение о лесе). В 1910 году экология растений разделяется на экологию особей и сообществ. Изучались основные характеристики популяций: плотность населения, рождаемость, смертность.

4. Основывается на системной концепции. В.И. Вернадский – рус. Биохимик. Привлек внимание к проблеме взаимодействия живых организмов с неживой природой. Анг. Геоботаник Тенсли ввел термин для обозначения экологической системы – экосистема. Рос. Ученый Сукачев ввел понятие биогеоценоза (синоним термина экосистема). Сер. ХХ века – расширение комплекса экосистем. Обург.

5. Современная экология. В прошлом веке направление экологии было антропоцентрическое (Человек – царь природы). Сейчас появилось биоцентрическое направление (человек – продукт эволюции). Основная задача: сохранение биосферы и управление природными, антропогенными системами и человеч. Обществом в соответствии с законами природы.

Вопрос №2. Предмет экология.

Биосистема – природные системы, в которых живые компоненты, называемые биотическими, упорядоченно взаимодействуют с неживой физической средой, т.е. абиотическими компонентами, составляя с ними единое целое.

“Лестница жизни”:

Предметом экологии являются системы надорганизменного уровня – популяционные, экологические и биосфера.

Популяционные системы – это биосистемы, в которых биотические компоненты представлены популяциями.

Экологические системы – экосистемы, занимающие центральное место в экологии. Популяции в экосистемах объединяются в сообщество организмов – биоценоз. Экосистема – надорганизменная система, в которой биотические компоненты представлен биоценозом, а абиотический – биотопом.

Биосфера – глобальная экосистема, включающая все живые организмы. Является системой жизнеобеспечения Земли. Обычно ее подразделяют на атмосферу, гидросферу и литосферу.

№3 Популяционные системы.

Популяция – совокупность разновозрастных особей одного вида, обменивающиеся генетической инф-ей, объединенные общим условием существования, необходимыми для поддержания численности в течении длит. Процесса: общность ареала, происхождение, свободное скрещивание. Хар-ки популяции: плотность, рождаемость, смертность, численность, распределение пространства. Основное свойство – плотность – число особей, которое отнесено к окр. Единице пространства. 3 периода популяции: предрепродукционный, репродукционный, пострепродукционный. В зависимости от рождаемости и смертности, сущ. Три кривых выживания (нарисуйте сами в лекции!!!!!) Сущ. 3 возрастных типа: (см. рисунок в лекции!!!) Биоценоз+биотоп=экосистема.

№4 Состав экосистемы экосистема – это надорганизменная система, в кот. биотический компонент предоставлен биоценозом(сообщество всех организмов), абиотический компонет биотопом(условие окружающей среды).Состав экосистемы предоставлен 2-мя компонентами: 1)абиотические-это хим и физ элементы, к ним относ: а)неорг. Хим елементы СО₂,Н₂О,Са,Мg,К; б)органич. Вещ. кот Связывают абиотическую и биотическую часть экосистемы, к ним относ.:углеводы,жиры,белки.аминокисл. в)потоки энергии г)гидросфера,атмосфера,литосфера д)климатич режим (темп,влажн,давление,ветер) 2)биотические компоненты а)продуценты-это такие орг. Кот в кач. Питат. Мат-ла исп простые неорг вещ а.1)фотоавтотрофы исп в кач энерг солн свет а.2)хемоавтотрофы-исп энергию кот выдел в хим реакциях б)консументы(гетеротрофы)-орг кот исп в кач источн энерг и питат мат-ла готовые органич вещ, разд на: б.1)фаготрофы(отн. Крупные животные)б.2)саптотрофы(исп для питания орг вещ мертв остатков, отн черви,шакалы,муравьи) б.3)редуценты(деструкторы)-восстанавл и разруш те же консументы кот учавств в посл стадии разруш.

№5 Свойства экосистем

Сущ. 2 типа свойств: совокупные (характеризуют общество в целом. Складываются из свойств отд. Подсистем, никак не характеризуют уникальность. (рождение, площадь обитания, плотность, численность)) и эмерджентные (уникальные свойства, водород+кислород = вода. При соединении начинают обладать уникальными свойствами. Нельзя свести к сумме подсистем.)

6. Принцип эмерджентности

Принцип эмерджентности – свойство целого, нельзя свести к сумме его частей. Эмерджентные свойства возникают в результате взаимодействия компонентов, а не в результате суммирования этих компонентов. Эмерджентные свойства – качественно новые, уникальные свойства (пример: водород+кислород=вода).

7. Образование и разложение органических веществ в биосфере.

Фотосинтез – накопление части солнечной энергии путем прекращения её в потенциальную энергию химической связи органических веществ. 6CO₂+6H₂O=C₆H₁₂O₆+6O₂

Разложение органич в-в происходит в процессе метаболизма (совокупность хим реакций и превращений энергии в клетках, сопровождающ обменом в-в м/д органами и средой).а) дыхание – процесс образования энергии, выделяющ при распаде орг в-в молекулы АТФ. Дыхание разделяют на: аэробное – с участием О2: C₆H₁₂O₆+6O₂=6CO₂+6H₂O+Q1 и анаэробное – б/участия О₂:

C₆H₁₂O₆+CH₃COOH=4CO₂+4CH₄+Q2. Пример: бактерии, дрожжи, грибы. б) брожение – органич в-во служит и донором и акцептером: C₆H₁₂O₆=2C₂H₅OH+2CO₂+Q3; C₂H₅OH+3O₂=2CO₂+3H₂O+q2. в) разложение – получение необходимых хим эл-ов и энергии при преобразовании пищи внутри тела клеток организма. Процесссы образ орг в-в - продукция, распад - деструкция

Вопрос №8. Взаимодействие автотрофных и гетеротрофных процессов. Наиболее важной функцией экосистем является взаимодействие автотрофных и гетеротрофных процессов. В течение значительного геологического периода, начиная приблизительно с кембрия (600 млн. - 1 млрд. лет назад), небольшая, но заметная часть синтезируемого органического вещества не расходовалась, а сохранялась и накапливалась в осадках. Именно преобладание скорости синтеза над скоростью разложения органических веществ и явилось причиной уменьшения содержания углекислого газа и накопления кислорода в атмосфере. Зеленые организмы сыграли основную роль в формировании геохимической среды Земли, благоприятной для существования всех других организмов. Значительное накопившееся количество кислорода сделало возможными появление и эволюцию высших форм жизни. Примерно 300 млн. лет назад отмечался особенно большой избыток органической продукции, что привело к образованию горючих ископаемых. За счет накоплений этой энергии позже человек смог совершить промышленную революцию. Установившееся соотношение скоростей автотрофных и гетеротрофных процессов может служить одной из главных функциональных характеристик экосистем. Установившееся равновесие автотрофных и гетеротрофных процессов на Земле поддерживается благодаря способности экосистем и биосферы к саморегуляции.

Вопрос№9. Продукционно-дестракционный баланс в биосфере

	организм	биосфера
синтез	литобализм	Продукция(П)
разложение	катоболизм	Диструкция(Д)
сумма	Метобализм(обмен вещ-в)	Биотический баланс

Продукция: а)процесс создания орган. в-в , б)колич-во орган-го в-ва созданного в единицу времени

Продуценты (первичн продукция) или консументы (вторичн). диструкция : а)процесс разложения орган веществ, б)колич органич вещ-ва распавшегося в ед времени в процессе дыхания

Продукционно-дестракционный баланс-это соотношение скоростей синтеза и распада органических вещевств(П/Д>1 ,то положит баланс , П/Д=1 то нулевой баланс , П/Д<1 отриц баланс)

Вопрос №10. Саморегуляция экосистемы

Отн скорость зависит от саморегуляции поддержания экологического равновесия в экосистеме.

Саморегуляция экосистемы обеспечивается внутренними механизмами устойчивыми взаимодействиями между из компонентами, трофическими и энергетическими связями.

1. Рецептор- воспринимает сигнал

2. Сигнал передается анализатору, он его оценивает и анализирует

3. Преобразователь – изменяетили восстанавливает нарушенное состояние и с помощью обратн сигнала подает информацию анализатору

Положительные обратные связи (саморегулирующиеся) усиливают однонаправные изменения в системе дополнительная информация которым поступает с выхода на вход

Отрицательные обратные связи поток информации в систему, противодействующий измерением внешних условий. Помогают избавить от перегрева, перепроизводства перенаселения.

Способность экосистемы к саморегуляции и поддержанию динамического равновесия называется гомеостазам. Гомеостаз экосистемы выражается в способности сохранять постоянство видового состава и численности особей, поддерживать относительную стабильность и целостность генетической структуры в меняющихся условиях внешней среды. Нарушение природных цепей питания под воздействием антропогенного фактора, непродуманное вмешательство человека в экосистемы могут привести к неконтролируемому росту или снижению численности особей определенных популяций и к нарушению природных экосистем.

Вопрос №11. Стабильность экосистемы

Важным фактором стабилизации экосистемы является генетическое разнообразие особей популяций. Изменение условий внешней среды может вызвать гибель большинства особей популяции, адаптированных к прежним условиям существования. Поэтому чем более генетически разнородной является та или иная популяция экосистемы, тем больший шанс у нее иметь организмы с аллелями, ответственными за появление признаков и свойств, позволяющих выжить и размножаться в новых условиях и восстановить прежнюю численность популяции. Время, необходимое для восстановления популяции, будет зависеть от скорости размножения особей, так как изменение признаков происходит только путем отбора в каждом поколении.  Стабильность экосистемы зависит также от степени колебаний условий внешней среды. В тропиках и субтропиках стабильны и оптимальны для многих видов температурные условия, влажность, освещенность. Поэтому тропические экосистемы с высоким биологическим разнообразием входящих в них организмов отличаются высокой устойчивостью. И, напротив, тундровые экосистемы менее устойчивы. Им свойственны резкие колебания численности популяций разных видов. 

Вопрос №12. Типы устойчивости экосистем

Резистентная устойчивость-это способность любой экосистемы сопротивляться нарушениям

Упругая устойчивость-способность системы восстанавливаться после нарушения структуры.

Оба типа стабильности исключают друг друга, или, другими словами, системе трудно одновременно развить оба типа устойчивости. Так, калифорнийский лес из секвойи довольно устойчив к пожарам (для этих деревьев характерна толстая кора и другие адаптации), но если он все же сгорит, то восстанавливается очень медленно или вовсе не восстанавливается. Напротив, калифорнийские заросли чапараля очень легко выгорают (низкая резистентная устойчивость), но быстро восстанавливаются, буквально за несколько лет (отличная упругая устойчивость). Как правило, при благоприятных физических условиях среды экосистемы в большей степени проявляют резистентную устойчивость, а не упругую, но в изменчивых физических условиях наблюдается прямо противоположное.