1. Предмет и основные задачи экологии.

Экология - биологическая наука о взаимоотношениях между живыми организмами и средой их обитания. Этот термин был предложен в 1866 г. немецким зоологом Эрнстом Геккелем. Изначально экология развивалась как составная часть биологической науки в тесной связи с другими естественными науками - химией, физикой, геологией, географией, математикой. Становление экологии стало возможным после того, как были накоплены обширные сведения о многообразии живых организмов на Земле и особенностях их образа жизни в различных местообитаниях, и возникло понимание, что строение, функционирование и развитие всех живых существ, их взаимоотношения со средой обитания подчинены определенным закономерностям, которые необходимо изучать.

Невозможно охранять природу, пользоваться ею, не зная, как она устроена, по каким законам существует и развивается, как реагирует на воздействия человека, какие предельно допустимые нагрузки на природные системы может позволить себе общество, чтобы не разрушить их. Все это и является предметом экологии.

Предметом экологии является совокупность или структура связей между организмами и средой. Главный объект изучения в экологи - экосистемы, т.е. единые природные комплексы, образованные живыми организмами и средой обитания. Кроме того, в область ее компетенции входит изучение отдельных видов организмов (организменный уровень), их популяции, т. е. совокупностей особей одного вида (популяционно-видовой уровень) и биосферы в целом (биосферный уровень). Основной, традиционной частью экологии как биологической науки является общая экология, которая изучает общие закономерности взаимоотношений любых живых организмов и среды (включая человека как биологическое существо).

Основными задачами экологии являются:

1. Изучение закономерностей организации жизни, в том числе в связи с антропогенными воздействиями на природные системы и биосферу в целом, а именно: а) закономерности размещения живых организмов в пространстве; б) изменение численности организмов; в) поток энергии через живые системы и круговорот веществ, происходящий при участии живых организмов;

2. Создание научной основы эксплуатации биологических ресурсов, прогноз

изменений природы под влиянием деятельности человека и управления

процессами, протекающими в биосфере, сохранение среды обитания человека и всех живых организмов;

3. Разработка системы мероприятий, обеспечивающих минимум применения

химических средств борьбы с вредными видами организмов;

4. Регуляция численности живых организмов;

5. Экологическая индикация состояния и загрязнения природных сред.

Все вышеперечисленные задачи направлены на сохранение биологического разнообразия как основного условия устойчивого развития природы и общества.

Стратегической задачей экологии считается развитие теории взаимодействия природы и общества на основе нового взгляда, рассматривающего человеческое общество как неотъемлемую часть биосферы.

Таким образом, экология становится одной из важнейших наук будущего и «возможно, само существование человека на нашей планете будет зависеть от ее прогресса».

2. История развития экологических знаний.

В истории экологии можно выделить несколько периодов, или этапов.

I. Накопление данных о жизни организмов и взаимоотношениях растений и животных со средой. I этап предыстории экологии как науки продолжался с глубокой древности до конца XVIII века. Он характеризовался появлением элементов экологических знаний в зоологических и ботанических трудах многих естествоиспытателей, среди которых особую роль сыграли труды «отца зоологии» Аристотеля и «отца ботаники» Феофраста, Карла Линнея, русского ученого-агронома А.Т. Болотова и академика П.С. Палласа.

II. Создание экологических направлений в пределах ботанической и зоологической географии. II этап развития экологии связывается с дальнейшей дифференциацией наук о живой природе (появлением ботанической и зоологической географии), а также их интеграцией (ранее существовавшие отдельно зоология, ботаника, анатомия и физиология объединяются в биологию) на почве эволюционного учения. Особое место в развитии данного этапа занимает деятельность Л. Гумбольдта, Ж.-Б. Ламарка, К.Ф. Рулье и его школы.

III. Формирование экологии животных и экологии растений как наук об адаптациях организмов. III этап развития экологии определяется развитием дарвинизма. Э. Геккель, вводя термин «экология», отмечал, что одной из задач данной науки является исследование всех тех взаимоотношений организмов, которые Ч. Дарвин условно обозначил как борьбу за существование. Отметить исследования почвоведа-географа В.В. Докучаева.

IV. Становление современной экологии. IV этап развития экологии, начавшийся в 20-х годах XX века, характеризуется становлением экологии как общебиологической науки, что отмечается в трудах В.Н. Сукачева, В.И. Вернадского. В последней трети XX века экология приобрела особое социальное звучание. Началась экологизация науки, образования и всех аспектов деятельности человеческого общества. Возникшая более 100 лет тому назад как учение о взаимосвязи организма и среды, экология превратилась в комплекс фундаментальных и прикладных дисциплин, названный Н.Ф. Реймерсом (1992) мегаэкологией.

Термин «биосфера» впервые ввел в научный обиход в 1875 г. австрийский геолог Э. Зюсс, в работах которого биосферу понимали как тонкую пленку жизни на земной поверхности, в значительной мере определяющую лик Земли. Большой вклад в формирование эколог.знаний внесли такие выдающиеся ученые, как шведский естествоиспытатель Карл Линней и франц. исследователь природы Жорж Бюффон, в трудах которых подчеркивалось ведущее значение климатических факторов.

Как самостоятельная наука экология сформировалась к началу двадцатого столетия. Большой вклад в ее развитие в XX в. внесли всемирно известные ученые-ботаники Тимирязев, Докучаев, Клементс, Сукачев и ряд других. Крупнейший русский ученый XX в. В.И. Вернадский создает учение о биосфере. Он показывает, какую огромную роль играют живые организмы в геохимических процессах на нашей планете. Он вводит новое понятие - ноосфера, что означает "мыслящая оболочка", то есть сфера разума. Современный этап развития экологической науки характеризуется признанием того, что проблемы окружающей среды затрагивают все страны мира. Определились приоритетные проблемы глобального характера, такие как изменения, в озоновом слое атмосферы, повышенное накопление углекислого газа, загрязнение океана, которые не имеет политических границ и решение, которых возможно только при объединении усилий ученых многих стран.

3. Уровни организации живых организмов.

Все живые организмы, населяющие нашу планету, существуют не сами по себе, они зависят от окружающей среды и испытывают на себе ее воздействия. Это точно согласованный комплекс множества факторов окружающей среды, и приспособление к ним живых организмов обуславливает возможность существования всевозможных форм организмов и самого различного образования их жизни. Живая природа представляет собой сложно организованную, иерархичную систему. Выделяют несколько уровней организации живой материи.

1.Молекулярный. Наиболее древний уровень структуры живой природы, граничащий с неживой природой. Изучение химического состава и строения молекул сложных органических веществ, входящих в состав клетки (белков, нуклеиновых кислот и др.). Выявление роли нуклеиновых кислот в хранении наследственной информации, белков — в образовании клеточных структур, в процессах жизнедеятельности клетки.

2. Клеточный. Клетка - структурная и функциональная единица размножения и развития всех живых организмов, обитающих на Земле. Неклеточных форм жизни нет. Сложное строение клетки, наличие в ней оболочки, плазматической мембраны, ядра, цитоплазмы и других органоидов; присущие ей разнообразные процессы жизнедеятельности: рост, развитие, деление, обмен веществ.

3.Организменный. Организм представляет собой целостную одноклеточную или многоклеточную живую систему, способную к самостоятельному существованию. Многоклеточный организм образован совокупностью тканей и органов, специализированных для выполнения различных функций. Связь организмов со средой обитания, их приспособленность к ней. 4.Популяционно-видовой. Под видом понимают совокупность особей, сходных по структурно-функциональной организации, имеющих одинаковый кариотип и единое происхождение и занимающих определенный ареал обитания, свободно скрещивающихся между собой и дающих плодовитое потомство, характеризующихся сходным поведением и определенными взаимоотношениями с другими видами и факторами неживой природы. Совокупность организмов одного и того же вида, объединенная общим местом обитания, создает популяцию как систему надорганизменного порядка. В этой системе осуществляются простейшие, элементарные эволюционные преобразования.

5.Биогеоценотический. Биогеоценоз - сообщество, совокупность организмов разных видов и различной сложности организации со всеми факторами конкретной среды их обитания - компонентами атмосферы, гидросферы и литосферы.

6.Биосферный. Биосфера - самый высокий уровень организации жизни на нашей планете. Биосфера — биологическая оболочка Земли, совокупность всего живого населения. Круговорот веществ и превращение энергии в биосфере — основа ее целостности, роль живых организмов в нем.

Каждый из этих уровней довольно специфичен, имеет свои закономерности, свои методы исследования. Даже можно выделить науки, ведущие свои исследования на определенном уровне организации живого. Например, на молекулярном уровне живое изучают такие науки как молекулярная биология, биоорганическая химия, биологическая термодинамика, молекулярная генетика и т.д. Хотя уровни организации живого и выделяются, но они тесно связаны между собой и вытекают один из другого, что говорит о целостности живой природы.

4. Разделы экологии: аутэкология, демэкология, синэкология, глобальная экология.

Экология - биологическая наука о взаимоотношениях между живыми организмами и средой их обитания. В зависимости от того, какой уровень организации экосистем изучается, экология подразделяется на отрасли:

Аутэкология изучает жизненные циклы и отношение к факторам среды отдельных особей или видов. Цель ее заключается в том, чтобы выявить характер приспособления их к жизни в конкретном сообществе, их роль в экосистеме. Аутоэкология изучает 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.

Демэкология (экология популяций) изучает 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.

Синэкология изучает взаимоотношения организмов различных видов внутри сообщества организмов. Часто синэкологию рассматривают как науку о жизни биоценозов, то есть многовидовых сообществ животных, растений и микроорганизмов. Синэкология, она же биоценология, изучает все комплексы видов в сообществах, т.е. экосистемы, изучает законы их совместного сосуществования в биоценозе в зависимости от условий внешней среды. Она базируется на аут-, дем- и эйдоэкологии, но ей присущ общебиологический характер, поскольку ее исследования направлены на многовидовые взаимоупорядоченные комплексы, существующие в строго определенной физико-химической среде.

Глобальная экология в целом занимается изучением биосферы. Совокупность всех экосистем Земли в пределах трех геосфер (литосферы, гидросферы и атмосферы), с которыми взаимодействуют живые организмы, образует самую крупную экосистему Земли - биосферу Глобальную экологию по-другому называют «Мегаэкология». М.- область знания, объединяющая все науки (в том числе и небиологические), имеющими дело с экологическими проблемами (например, социальную экологию, экологию личности, правовую экологию), и мероприятия, направленные на решение экологических проблем (приемы охраны окружающей среды и рационального использования природных ресурсов). Мегаэкология, в определенном смысле, - это образ жизни, образ мышления, политика.

В целом современная экология – научное направление, рассматривающее некую значимую совокупность природных и отчасти социальных (для человека) явлений и предметов. В настоящее время экология распалась на ряд отраслей и дисциплин, подчас далеких от первоначального ее понимания как биологической науки. Современная экология в своей структуре имеет следующие разделы:

1) общая экология, 2) геоэкология, 3) биоэкология, 4) экология человека, 5) социальная экология, 6) прикладная экология

Каждый раздел имеет свои подразделения и связи с другими частями экологии и смежными науками.

5. Связь экологии с другими дисциплинами. Нарисовать схему взаимосвязей.

Экология - это фундаментальная естественно-научная дисциплина, имеющая свои объекты, задачи и методы исследования. И если признается важность этой науки, надо правильно пользоваться ее законами, понятиями и терминами. Экология связана со многими другими науками потому, что она изучает организацию живых организмов на очень высоком уровне, исследует связи между организмами и их средой обитания. Экология тесно связана с такими науками, как биология, химия, математика, география, физика, эпидемиология.

Связь с математикой: экология широко использует количественные методы для синэкологических исследований. Некоторые эко вопросы нельзя решить без создания матем.моделей. Широко применяются методы теории информации и кибернетики, теория вероятности, матем. логика, дифференциальные и интегральные исчисления, теория чисел, матричная алгебра.

Связь с химией: экологическое состояние водоемов, атмосферы, почв и биоты изучаются современными хим. и физико-хим. методами. Изменения внутрипочв-го раствора легко прогнозируется расчетом равновесия карбонатно-кальциевой и др. систем. Существуют хим. модели определения скорости разбавления и самоочищения воды.

Связь с биологией: экология использует весь арсенал методов современной биологии, начиная от генно-инженерных на молекулярном уровне до описаний популяций и сообществ. Кроме того биоэкология переняла биоцентрическо-системный подход, применяются различные биолог. тесты и индикаторы, используются биолог. методы при нормировании доз и нагрузок.

Связь с физикой: используется закон сохранения массы, второй закон термодинамики. Экология исследует влияние таких физических факторов как свет, температура на жизнедеятельность живых организмов.

Связь с географией: позволяет определить влияние абиотических факторов на живые организмы. Влияние среды обитания на разнообразие флоры и фауны, формирование климатических поясов, состав почв, характер влияния географических характеристик и ответные реакции живых организмов – все это грань соприкосновения этих двух наук.

Связь с правом: сегодня эко проблемы приобрели глобальный характер. В связи с этим актуально правовое урегулирование данного вопроса. на международном уровне эко право разрабатывает различные нормативно-правовые акты, законы, с целью улучшения эко обстановки, предотвращения эко опасных действий со стороны субъектов эко права.

Вывод: Современная экология, ставшая самостоятельной наукой в начале 20 в., не могла бы стать таковой без тесного взаимодействия и взаимопроникновения с др. науками. Помимо матем., физики, химии и т.п. экология тесно связана как с биологическими, так и небиологическими науками: с климатологией, метеорологией, ландшафтоведением, почвоведением и др. Сегодня остро стоит проблема формирования экономической экологии, интенсивно развивается социальная экология.

6. Практическая значимость экологической науки.

Роль экологических знаний в жизни человека всегда была огромна. В период охоты и собирательства знания об образе жизни животных и растений передавались устно от родителей к детям и обогащались благодаря опыту и наблюдательности. Постепенно люди стали накапливать знания об оптимальных сроках посева и сбора урожая, о свойствах почв и удобрений, о влиянии растений друг на друга, о пищевых потребностях животных и.т.д. Когда экология сформировалась как наука (начало 20 века), ее роль для практики резко возросла. Появилась возможность предсказывать последствия хозяйственной деятельности и давать рекомендации, как развивать сельское хозяйство и промышленность, вести промысел, не истощая природные ресурсы и не нарушая природные сообщества.

Использование человеком природных богатств при полном незнании законов природы часто приводит к тяжелым, непоправимым последствиям. В качестве яркого примера можно привести Аральский кризис. Если государства имеют границы, то у природы их нет. Воздушные массы и воды перемещаются на большие расстояния. Из-за экологической безграмотности и в погоне за сиюминутной выгодой многие не хотят задумываться о будущем, а все наши негативные вмешательства в гармонию природы вернутся бумерангом, и в конце концов пострадает сам человек.

Экологическая наука накопила существенный образовательный, воспитательный потенциал и подтвержденные исторической практикой доказательства о необходимости создания экологически образованного общества, мотивации каждого человека к получению знаний по экологии. Теория и практика показали, что экологическая составляющая является неотъемлемой частью человеческого развития. С экологической точки зрения, устойчивое развитие должно обеспечивать целостность биологических и физических природных систем.

7. Роль экологии в решении практических задач.

В настоящее время проблема формирования экологического мировоззрения приобретает особое значение. Постепенно возникает понимание роли экологического образования как основы новой морали и опоры в решении многочисленных вопросов практической жизни человека. Человек изменяет среду своего обитания. В настоящее время, в век научно-технического прогресса, когда у человека появляются неограниченные возможности воздействия на природу, экология приобретает особенно важное значение. Достижения её успешно применяются в сельском и охотничье-промысловом хозяйствах, медицине, ветеринарии, при проведении мероприятий по охране природы, рациональном использовании её ресурсов. Очевидная роль экологии и в разработке ряда теоретических проблем, в частности тех, которые связаны с общими закономерностями миграции вещества и энергии в биосфере, с механизмами эволюционного процесса, с изменением структуры и организации живой материи. Сегодня на повестке дня стоит проблема формирования экономической экологии, или экологической экономики, - науки о биологических ресурсах, биоэкономики Мирового океана и суши. Успешно развивается и инженерная экология (прикладная биогеоценология), решающая вопросы устранения отрицательных последствий вмешательства человека в природные сообщества. Актуальные проблемы взаимоотношений человека, общества и природы в эпоху научно-технического прогресса разрабатывает интенсивно развивающаяся социальная экология (экология человека).

В процессе природопользования между гражданами отраслями промышленности возникают определенные, часто противоречивые взаимоотношения. Поэтому необходимо правовое обеспечение природопользования, подчинение промышленной и хозяйственной, индивидуальный и общественный деятельности правовым нормам – законам, правилам, постановлениям. Все это является сферой экологического права. Экология на наших глазах становится теоретической основой поведения человека индустриального общества в природе.

8. Роль экологии в современных экономических и политических тенденциях.

Прежнее понимание экологии, как "чистой науки" о природе, стремительно устаревает, на смену приходит представление, что экология тесно связана с бизнесом, политикой, геополитикой, наукой и обороной и в целом с государственным строительством. Именно так она понимается в США и ведущих западных странах. Мировая экология выступает в трех формах: 1. Экология, как наука. 2. Экология, как мировоззрение.3. Экология, как социально-экономическая технология устойчивого развития общества. Формы различаются целями: у экологии - науки - поиск законов взаимодействия организмов со средой и между собой, для экологии-мировоззрения - выработка философских концепций взаимоотношения человека и природы, для экологии-технологии - обеспечение защиты среды и одновременно экономического лидерства. Экологическая технология является заказчиком научных и философских работ, использует их для решения экономических и политических задач и на основе научных достижений вырабатывает новые социально- политические технологии. Экономические и политические интересы ведущих держав очень тесно увязаны в экологических программах с научными и нередко доминируют над последними. Экология, как технология – прагматичное направление и характеризуется национальным и корпоративным эгоизмом, что является нормальным явлением в рыночной экономике. Экология выполняет множество функций в рыночной экономике и в ее развитии прослеживаются не только позитивные, но и негативные тенденции. Основным глобальным механизмом взаимосвязи экологии и экономики является ресурсная проблема, так как для увеличения производства товаров, быстро выбрасываемых до физического износа необходимо возобновлять запасы сырья и энергоносителей. При решении экологических задач требуется не только защитить природу: необходимо поддержать позитивные экономические тенденции и одновременно ослабить негативные.

Разработка системной экологической политики требует создания целой иерархии организаций, которые обеспечивают ее проведение. Изучение экологических аспектов современного политического процесса актуально и значимо еще и потому, что ситуация перехода от индустриального к постиндустриальному обществу поставила проблему экологической безопасности на одно из первых мест в структуре глобальной безопасности. Экологическая ситуация значима для обеспечения национальной безопасности. На протяжении всей эволюции человечества на политическое пространство оказывали влияние экологические факторы. Степень интенсивности воздействия и взаимовоздействия экологии и политики в разные исторические периоды была неодинаковой. В индустриальном обществе экологию можно рассматривать как основание политического процесса. Она является только лишь ориентиром, следование которому налагает на государства, общества ограничения, в том числе, и политического характера. В ситуации перехода от индустриального к постиндустриальному обществу экологические факторы начинают проявляться в качестве неотъемлемой экологической составляющей политического процесса. Экологическая составляющая затрагивает интересы мирового сообщества в целом, тем самым, определяя мировой политический процесс. Трансграничные проблемы загрязнения возводят проблемы экологии в основу региональных политических процессов. Зачастую экологическая составляющая определяет сущность политического процесса на локальном уровне.

9. Геологическая история территории. Теория дрейфа континентов и тектоники плит. Геологическое время эволюции Земли это принципиально новый период развития нашей планеты в целом, особенно ее коры и природной среды. Как только температура опустилась ниже 100°С, состояние воды, которая находилась в атмосфере в виде горячего пара, изменилось. Водяные пары атмосферы, а в них была сосредоточена практически вся гидросфера Земли, почти целиком превратились в жидкость, наиболее активное состояние воды по сравнению с ее газовой и твердой фазами. Сухая до того времени Земля стала необычайно обводненной. Сформировались поверхностный и грунтовый стоки, возникли водоемы, и, наконец, океаны. Начался круговорот воды в природе. В процессе функционирования круговорота воды в природе происходит поглощение солнечной энергии и распределение ее по земному шару. Вода благодаря своей необычайной подвижности и химической активности вступает во взаимодействие с природными компонентами, способствуя их взаимосвязям, чем и обеспечивает формирование того глобального природного комплекса, который в настоящее время называется географической оболочкой. Теория дрейфа континентов: 6 января 1912 г. А.Вегенер выступил на собрании Немецкого геологического общества с докладом о дрейфе материков. Исходной посылкой к созданию теории стало совпадение очертаний западного побережья Африки и восточного Южной Америки. Если эти континенты сдвинуть, то они совпадают, как если бы образовались в результате раскола одного материка. Вегенер нашел множество схожих геологических комплексов, которые совпадали при совмещении, так же как и береговая линия. Другим направление доказательства теории стали палеоклиматические реконструкции. Также доказательством теории стали палеонтологические и биогеографические аргументы. Многие животные и растения имеют ограниченные ареалы, по обе стороны Атлантического океана. И наконец Вегенер стал искать геофизические и геодезические доказательства. В 1923 году он отправляется в Гренландию, чтобы измерить с высокой точностью её положение, и доказать, что расстояние между Европой и Гренландией непрерывно увеличивается. Во время этой экспедиции он гибнет, но перед смертью он уже знает, что научное сообщество не приняло его теорию. Критики теории Вегенера поставили во главу угла вопрос о силе двигающей континенты, и проигнорировали всё множество фактов подтверждавших теорию.

Появление тектоники плит: К началу 60-х годов была составлена рельефа дна Мирового океана, которая показала, что в центре океанов расположены срединно-океанические хребты, которые возвышаются на 1.5-2 км над абиссальными равнинами, покрытыми осадками. Эти данные позволили Р. Дицу и Г. Хессу в 1962—1963 годах выдвинуть гипотезу спрединг(see flow spreading — растекание морского дна). Согласно этой гипотезе, в мантии происходит конвекция со скоростью около 1 см/год. Восходящие ветви конвекционных ячеек выносят под срединно-океаническими хребтами мантийный материал, который обновляет океаническое дно в осевой части хребта каждые 300—400 лет. Континенты не плывут по океанической коре, а перемещаются по мантии, будучи пассивно впаяны в литосферные плиты. согласно концепции спрединга, океанические бассейны структуры непостоянные, неустойчивые, континенты же — устойчивые. В 1963-ем году гипотеза спрединга получает мощную поддержку в связи с открытием полосовых магнитных аномалий океанического дна. После этого тектоника плит начала победное шествие в науках о Земле.

10. Определение экологических факторов природной среды и их классификация.

Экологические факторы - элементы среды, оказывающие существенное влияние на живой организм. Любой организм в среде своего обитания подвергается воздействию самых разнообразных факторов: климатических, эдафических (почвенных) и биотических (воздействие живых организмов). Они по своим особенностям весьма разнообразны, имеют различную природу и специфику действия. Экологические факторы делятся на три большие группы:

абиотические - факторы неживой природы

биотические - связанные с влиянием живых существ

антропогенные - связанные с действиями и деятельностью человека

Наряду с представленной существуют и другие классификации экологических факторов. Например, по времени действия – эволюционные (температура, свет, влажность, соленость) и действующие (современные); по периодичности действия – периодические (сезонные) и непериодические (техногенные залповые выбросы, природные катаклизмы); исторические (в ходе филогенеза, то есть исторического развития вида). Необходимо помнить, что деятельность человека оказывает определяющее воздействие на все эти факторы. В настоящее время антропогенное влияние затрагивает практически все стороны взаимодействия организма с условиями его обитания. Поэтому изучение условий обитания организмов имеет огромное значение для оптимизации отношений человека с биосферой.

К абиотическим относятся климатические, эдафические, типографические, гидрохимические и гидрофизические факторы. Из климатических факторов основное экологическое значение имеют температура, свет и влажность. Наиболее важным климатическим фактором является температурный. Каждый организм способен жить в пределах определенного интервала температур. Оптимальная температура для большинства наземных животных и растений - от +15 до +30°С. У большинства животных и птиц есть способность к терморегуляции - поддержанию постоянной температуры своего тела. Из климатических факторов большое значение имеет лучистая энергия Солнца. К эдафическим факторам относится вся совокупность физических и химических свойств почв. К гидрофизическим и гидрофизическим факторам относятся все факторы, связанные с водой. Тела живых организмов в основном состоят из воды. Без воды не могут осуществляться процессы обмена веществ.

К биотическим факторам относят всю сумму воздействий, которые оказывают друг на друга живые существа - бактерии, растения, животные. Биотическими факторами являются взаимоотношения между собой организмов, прямые воздействия одних из них на другие. Иначе, характер биотических факторов определяется формой взаимосвязей и взаимоотношений живых организмов. Биотические факторы принято делить на три группы:

Тонические взаимоотношения организмов на почве их совместного обитания: угнетение или подавление одним видом организмов развития других видов.

Трофические поглощения.

Генеративные отношения. Складываются на основе размножения.

К антропогенным факторам относятся воздействия на организмы общественной среды, т.е. все виды человеческой деятельности, которые приводят к изменению среды обитания организмов.

11.Типы классификаций экологических факторов. Нарисовать развернутую схему.

Экологический фактор - это любое условие среды, способное оказывать прямое или косвенное влияние на живые организмы. В свою очередь организм реагирует на экологический фактор приспособительными реакциями. Одной из наиболее распространенных классификаций экологических факторов - деление на биотические (биогенные) и абиотические (абиогенные). К первым принадлежат такие, которые характеризуют живые организмы в окружении рассматриваемого организма. Ко вторым относят неживые компоненты его окружения. Обе группы факторов по своему происхождению могут быть как природными, так и антропогенными.

Экологические факторы среды, с которыми связан любой организм, делятся на 2 категории: 1) Факторы неживой природы (абиотические) 2) Факторы живой природы (биотические)

Все экологические факторы можно подразделить на относительно постоянные на протяжении длительных периодов времени в эволюции видов и постоянно изменчивые. К относительно постоянным относятся: солнечная постоянная, солевой состав океана, свойства атмосферы, к постоянно изменчивым относят температуру, влажность воздуха, ветер, осадки, естественные убежища, количество пищи, соотношение «хищник – жертва» и т.д. Степень изменчивости каждого из этих факторов зависит от особенностей конкретной среды обитания.

Наряду с представленной существуют и другие классификации экологических факторов. Например, по времени действия – эволюционные (температура, свет, влажность, соленость) и действующие (современные); по периодичности действия – периодические (сезонные) и непериодические (техногенные залповые выбросы, природные катаклизмы); исторические (в ходе филогенеза, то есть исторического развития вида). Необходимо помнить, что деятельность человека оказывает определяющее воздействие на все эти факторы. В настоящее время антропогенное влияние затрагивает практически все стороны взаимодействия организма с условиями его обитания. Поэтому изучение условий обитания организмов имеет огромное значение для оптимизации отношений человека с биосферой.

12.Абиотические и биотические факторы.

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); Биотические факторы - это совокупность влияний жизнедеятельности  одних организмов на жизнедеятельность других, а также на неживую природу.

Биотические: • фитогенные (растения); • зоогенные (животные); • микробиогенные (вирусы, бактерии); • антропогенные (деятельность человека).

К абиотическим относятся климатические, эдафические, типографические, гидрохимические и гидрофизические факторы. Из климатических факторов основное экологическое значение имеют температура, свет и влажность. Наиболее важным климатическим фактором является температурный. Каждый организм способен жить в пределах определенного интервала температур. Оптимальная температура для большинства наземных животных и растений - от +15 до +30°С. У большинства животных и птиц есть способность к терморегуляции - поддержанию постоянной температуры своего тела. Из климатических факторов большое значение имеет лучистая энергия Солнца. К эдафическим факторам относится вся совокупность физических и химических свойств почв. К гидрофизическим и гидрофизическим факторам относятся все факторы, связанные с водой. Тела живых организмов в основном состоят из воды. Без воды не могут осуществляться процессы обмена веществ.

К биотическим факторам относят всю сумму воздействий, которые оказывают друг на друга живые существа - бактерии, растения, животные. Биотическими факторами являются взаимоотношения между собой организмов, прямые воздействия одних из них на другие. Иначе, характер биотических факторов определяется формой взаимосвязей и взаимоотношений живых организмов. Биотические факторы принято делить на три группы:

Тонические взаимоотношения организмов на почве их совместного обитания: угнетение или подавление одним видом организмов развития других видов.

Трофические поглощения.

Генеративные отношения. Складываются на основе размножения.

13.Антропогенные факторы - особая группа экологических факторов.

Антропогенные факторы - это все формы деятельности человеческого общества, которые приводят к изменению природы как среды обитания и других видов и непосредственно сказываются на их жизни. Таким образом, каждый живой организм испытывает влияние неживой природы, организмов других видов, в том числе и человека, и, в свою очередь, оказывает воздействие на каждую из этих составляющих. Законы воздействия экологических факторов на живые организмы. Несмотря на многообразие экологических факторов и различную природу их происхождения, существуют некоторые общие правила и закономерности их воздействия на живые организмы. Для жизни организмов необходимо определенное сочетание условий. Если все условия среды обитания благоприятны, за исключением одного, то именно это условие становится решающим для жизни рассматриваемого организма. Оно ограничивает (лимитирует) развитие организма, поэтому называется лимитирующим фактором.

К антропогенным факторам относятся воздействия на организмы общественной среды, т.е. все виды человеческой деятельности, которые приводят к изменению среды обитания организмов.

14.Влияние абиотических факторов на живые организмы.

ТЕМПЕРАТУРА. Необходимость тепла для существования организмов обусловлена прежде всего тем, что все процессы жизнедеятельности возможны лишь на определенном тепловом фоне, определяемом количеством тепла и продолжительностью его действия.

Различают животные организмы:

с постоянной температурой тела (теплокровные);

с непостоянной температурой тела (хладнокровные).

Организмы с непостоянной температурой тела (рыбы, земноводные, пресмыкающиеся). Резкие колебания – зной, морозы – неблагоприятны для организмов. Животные выработали приспособления для борьбы с  охлаждением и перегревом. Например, с наступлением зимы растения и животные с непостоянной температурой тела впадают в состояние зимнего покоя. Интенсивность обмена веществ  у них резко снижается. Организмы с постоянной температурой тела (птицы, млекопитающие). У этих организмов произошли изменения во внутреннем строении органов, что способствовало их приспособленности к постоянной температуре тела.

СВЕТ. Свет обеспечивает все жизненные процессы, протекающие на Земле. Для организмов важна длина волны воспринимаемого излучения, его продолжительность и интенсивность воздействия. Например, у растений уменьшение длины светового дня и интенсивность освещения приводит к осеннему листопаду.

Важную роль в регуляции активности живых организмов и их развитии играет продолжительность и интенсивность воздействие света – фотопериод.  В умеренных широтах цикл развития животных и растений приурочен к сезонам года, и сигналом для подготовки к изменению температуры служит продолжительность светового дня, которая в отличие от других факторов всегда остается постоянной в определенном месте и в определенное время. Фотопериодизм – это пусковой механизм, включающий физиологические процессы, приводящие к росту и цветению растений весной, плодоношению летом, сбрасыванию листьев осенью у растений. У животных к накоплению жира к осени, размножению животных, их миграции, перелету птиц и наступлению стадии покоя у насекомых.

ВЛАЖНОСТЬ. Вода – это необходимый компонент клетки, поэтому ее количество в тех или иных местах обитания является ограничивающим фактором для растений и животных и определяет характер флоры и фауны данной местности.

Виды приспособленностей организмов к колебаниям температуры, влажности и света:

теплокровность – поддержание организмом постоянной температуры тела;

зимняя спячка – продолжительный сон животных в зимнее время года;

анабиоз – временное состояние организма, при котором жизненные процессы замедленны до минимума и отсутствуют все видимые признаки жизни (наблюдается у холоднокровных и у животных зимой и в жаркий период времени);

морозостойкость – способность организмов переносить отрицательные температуры;

состояние покоя – приспособительное свойство многолетнего  растения, для которого характерно прекращение видимого роста и жизнедеятельности, отмирание наземных побегов у травянистых форм растений и опадение листьев у древесных форм;

летний покой – приспособительное свойство раннецветущих растений (тюльпан, шафран) тропических районов, пустынь, полупустынь.

15.Экологическое значение основных абиотических факторов: освещенности, температуры, влажности и др.

ТЕМПЕРАТУРА. Температурные пределы жизни. Необходимость тепла для существования организмов обусловлена, прежде всего, тем, что все процессы жизнедеятельности возможны лишь на определенном тепловом фоне, определяемом количеством тепла и продолжительностью его действия.

В природе температура не постоянна. Резкие колебания – зной, морозы – неблагоприятны для организмов. Животные выработали приспособления для борьбы с  охлаждением и перегревом. Например, с наступлением зимы растения и животные с непостоянной температурой тела впадают в состояние зимнего покоя. Интенсивность обмена веществ  у них резко снижается. Так морозостойкость зимующих организмов увеличивается.

Организмы с постоянной температурой тела (птицы, млекопитающие). У этих организмов произошли изменения во внутреннем строении органов, что способствовало их приспособленности к постоянной температуре тела. Все это позволило представителям птиц и млекопитающим сохранять активность при резких перепадах температур и освоить все места обитания.

СВЕТ. Свет обеспечивает все жизненные процессы, протекающие на Земле. Для организмов важна длина волны воспринимаемого излучения, его продолжительность и интенсивность воздействия. Например, у растений уменьшение длины светового дня и интенсивность освещения приводит к осеннему листопаду.

По отношению к свету растения делят на:

светолюбивые

тенелюбивые

теневыносливые

Важную роль в регуляции активности живых организмов и их развитии играет продолжительность и интенсивность воздействие света – фотопериод.  В умеренных широтах цикл развития животных и растений приурочен к сезонам года, и сигналом для подготовки к изменению температуры служит продолжительность светового дня, которая в отличие от других факторов всегда остается постоянной в определенном месте и в определенное время.

ВЛАЖНОСТЬ. Вода – это необходимый компонент клетки, поэтому ее количество в тех или иных местах обитания является ограничивающим фактором для растений и животных и определяет характер флоры и фауны данной местности.

Виды приспособленностей организмов к колебаниям температуры, влажности и света:

теплокровность – поддержание организмом постоянной температуры тела;

зимняя спячка – продолжительный сон животных в зимнее время года;

анабиоз – временное состояние организма, при котором жизненные процессы замедленны до минимума и отсутствуют все видимые признаки жизни (наблюдается у холоднокровных и у животных зимой и в жаркий период времени);

морозостойкость – способность организмов переносить отрицательные температуры;

состояние покоя – приспособительное свойство многолетнего  растения, для которого характерно прекращение видимого роста и жизнедеятельности, отмирание наземных побегов у травянистых форм растений и опадение листьев у древесных форм;

летний покой – приспособительное свойство раннецветущих растений (тюльпан, шафран) тропических районов, пустынь, полупустынь.

16.Сигнальное значение абиотических факторов.

К абиотическим относятся климатические, эдафические, типографические, гидрохимические и гидрофизические факторы. Из климатических факторов основное экологическое значение имеют температура, свет и влажность. Наиболее важным климатическим фактором является температурный. От его напряженности зависит интенсивность обмена веществ организмов и их географическое расположение и распространение. Каждый организм способен жить в пределах определенного интервала температур. Оптимальная температура для большинства наземных животных и растений - от +15 до +30°С. У большинства животных и птиц есть способность к терморегуляции - поддержанию постоянной температуры своего тела. Из климатических факторов большое значение имеет лучистая энергия Солнца. Ультрафиолетовые лучи составляют около 10% всей лучистой энергии. Они невидимы для человека, но воспринимаются органами зрения насекомых и служат им для ориентации на местности в пасмурную погоду. Под их воздействием образуется витамин D. Инфракрасные (тепловые) лучи (45%). Это длинноволновое излучение, поглощаясь тканями животных и растений, вызывают их нагревание. Многие холоднокровные животные используют эти лучи для повышения температуры тела. Основную экологическую значимость имеют: фотопериодизм - закономерная смена светлого и темного времени суток; интенсивность освещения; напряжение радиации; химические действия световой энергии. Значение света - видимой части лучистой энергии, как экологического фактора связано с возможностью фотосинтеза зеленых растений и в конечном счете с созданием органического вещества, растительной биомассы, с суточными ритмами организмов. К эдафическим факторам относится вся совокупность физических и химических свойств почв. К гидрофизическим и гидрофизическим факторам относятся все факторы, связанные с водой. Тела живых организмов в основном состоят из воды. Без воды не могут осуществляться процессы обмена веществ. Все живые организмы, в зависимости от потребности их в воде, а следовательно и по местообитаниям, подразделяются на ряд экологических групп: водные или гидрофильные (постоянно живут в воде), гигрофильные (живут в очень влажных местообитаниях), мезофильные (отличаются умеренными потребностями в воде) и ксерофильные (живут в сухих местообитаниях).

17.Закон минимума Ю.Либиха и закон толерантности В. Шелфорда. Нарисовать график действия перечисленных законов

Для разных видов растений и животных условия, в которых они особенно хорошо себя чувствуют, неодинаковы. Например, одни растения предпочитают очень влажную почву, другие - сухую. Одни требуют сильной жары, другие лучше переносят более холодную среду и т.п. В лабораторных экспериментах эти различия проявляются особенно четко. Проведены следующие лабораторные исследования. Растения выращивают в различных камерах, где контролируются все абиотические факторы. При этом один фактор изменяется, а остальные остаются неизменными. В данном случае изменяется температура. Результаты показывают, что по мере повышения температуры от некоторой величины, ниже которой рост вообще не возможен, растение развивается всё лучше и лучше, пока скорость роста не достигнет максимального значения. При дальнейшем повышении температуры растение будет чувствовать себя всё хуже и хуже и, в конечном итоге, погибнет. У каждого фактора, влияющего на рост, размножение и выживание организма, есть оптимум, зона стресса и далее зона, в которой существование данного организма не возможно. Зона оптимума - это диапазон температур, при которых максимальна скорость роста. Слева и справа от зоны оптимума находятся зоны стресса, в них растение испытывает стресс, а скорость роста резко уменьшается. Диапазон устойчивости - диапазон температур, в котором возможен рост растения. Предел устойчивости - минимальная и максимальная температура пригодная для жизни. Например, количество воды оптимальное для одного вида вызывает стресс у другого и приводит к гибели третий вид. Некоторые растения вообще не переносят заморозков, это ведёт к их гибели, другие растения способны выжить при небольших холодах, а есть растения, для которых несколько недель отрицательных температур - необходимое условие завершения жизненного цикла. То же самое справедливо и для других экологических факторов. Даже единственный фактор за пределами своего оптимума приводит к стрессовому состоянию организма, а в пределе - к его гибели. Такой фактор называется лимитирующим. Это относится к любому влияющему на рост параметру, которого «слишком мало» или «слишком много». Например, гибель растений вызывается и чрезмерным поливом и избытком удобрений, так и недостатком воды и питательных веществ. Закон лимитирующего фактора был сформулирован Либихом в 1840 году в ходе его наблюдений за влиянием на растения минеральных удобрений. Он обнаружил, что ограничение дозы любого удобрения ведёт к одинаковому результату - замедлению роста. Дальнейшие наблюдения показали, что он относится ко всем влияющим на организм абиотическим и биотическим факторам. Это может быть и конкуренция, хищничество и паразитизм. Лимитировать, или ограничивать рост организмов может не только недостаток, но и избыток того или иного фактора. Лимитирующее влияние максимума установил В. Шелфорд в 1913г., и его называют законом толерантности Шелфорда. Диапазон между этими двумя величинами называют диапазоном толерантности (ДТ). Закон минимума был сформулирован в 1940 году немецким агрохимиком Ю. Либихом. Согласно этому закону выносливость организма определяется самым слабым звеном в цепи его экологических потребностей. Лимитировать, или ограничивать рост организмов может не только недостаток, но и избыток того или иного фактора. Поэтому требования организма к среде обитания можно характеризовать по каждому фактору двумя величинами - экологическим минимумом и экологическим максимумом.

18.Диапазон толерантности (ДТ). Экологический оптимум, максимум и пессимум. Графически изобразить ДТ.

Диапазон действия экологического фактора ограничен соответствующими крайними пороговыми значениями (точки минимума и максимума), при которых еще возможно существование организма. Эти точки называются нижним и верхним пределами выносливости (толерантности) живых существ по отношению к конкретному фактору среды.

Точка 2 на оси абсцисс, соответствующая наилучшим показателям жизнедеятельности организма, означает наиболее благоприятную для организма величину воздействующего фактора — это точка оптимума. Для большинства организмов определить оптимальное значение фактора с достаточной точностью зачастую трудно, поэтому принято говорить о зоне оптимума. Крайние участки кривой, выражающие состояние угнетения организмов при резком недостатке или избытке фактора, называют областями пессимума или стресса. Вблизи критических точек лежат сублетальные величины фактора, а за пределами зоны выживания — летальные.

Подобная закономерность реакции организмов на воздействие экологических факторов позволяет рассматривать ее как фундаментальный биологический принцип: для каждого вида растений и животных существует оптимум, зона нормальной жизнедеятельности, пессимальные зоны и пределы выносливости по отношению к каждому фактору среды.

Разные виды живых организмов заметно отличаются друг от друга как по положению оптимума, так и по пределам выносливости. Например, песцы в тундре могут переносить колебания температуры воздуха в диапазоне около 80°С (от +30 до -55°С), некоторые тепловодные рачки выдерживают изменения температуры воды в интервале не более 6°С (от 23 до 29°С), нитчатая цианобактерия осциллатория, живущая на острове Ява в воде с температурой 64°С, погибает при 68°С уже через 5—10 мин.

19. Эврибионтные и стенобионтные организмы. Экологическая пластичность организмов (экологическая валентность) - степень приспособляемости вида к изменениям фактора среды. Она выражается диапазоном значений факторов среды, в пределах которого данный вид сохраняет нормальную жизнедеятельность. Чем шире диапазон, тем больше экологическая пластичность. Экологическая пластичность может рассматриваться как по отношению к отдельному фактору, так и по отношению к комплексу экологических факторов. Способность видов переносить значительные изменения определенных факторов обозначается соответствующим термином с приставкой "эври". Виды, приспособленные к небольшим изменениям данного фактора, обозначаются термином с приставкой "стено". Эти приставки используются, чтобы выразить относительную степень толерантности. Виды, обладающие широкой экологической пластичностью по отношению к комплексу экологических факторов - эврибионты; виды с малой индивидуальной приспособляемостью - стенобионты. Теперь, я хочу рассмотреть отдельно эврибионтные и стенобионтные организмы и их примеры. Эврибионты - животные и растительные организмы, способные существовать при значительные изменениях условий окружающей среды. Можно привести такой пример эврибионтного организма: 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 значительные 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 и др. Эврибионтность вида увеличивается способностью переносить неблагоприятные условия в состоянии анабиоза (многие бактерии, споры и семена многих растений, взрослые многолетние растения умеренных широт, яйца жаброногих ракообразных, взрослые тихоходки и некоторые коловратки и др.) или спячки (некоторые млекопитающие). Т. о., условия существования на разных стадиях жизненного цикла очень различны, хотя каждая стадия ограничена более узким их диапазоном. То же относится к некоторым паразитическим червям, обитающим на разных стадиях жизненного цикла в беспозвоночных, рыбах, млекопитающих и во внешней среде. Иногда взрослые особи бывают более эврибионтны, чем ранние стадии развития (например, у некоторых водных беспозвоночных и рыб). Эврибионтность некоторых широко распространённых видов обусловлена приспособленностью разных популяций таких видов к обитанию в районах с различными условиями. 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 стенобионтов 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. Австралийский сумчатый медведь коала может жить только на тех видах эвкалиптов, листьями которых он питается. Для других стенобионтов возможность их существования и распространения ограничена одновременно несколькими факторами. К стенобионтам относятся многие паразиты и симбионты, способные существовать только совместно с представителями одного определенного вида, многие животные океанических глубин, обитатели пещер, влажных тропических лесов, высокогорных районов, изолированных океанических островов. Стенобионтность ограничивает возможность расселения и обусловливает локальное распространение видов (узкие ареалы).

20. Связь экологии с другими науками (с вашей специальностью). Нарисовать схему взаимосвязей. Экология обычно рассматривается как подотрасль биологии, общей науки о живых организмах. Живые организмы могут изучаться на различных уровнях, начиная от отдельных атомов и молекул и кончая популяциями, биоценозами и биосферой в целом. Экология также изучает среду в которой они живут и её проблемы. Экология связана со многими другими науками потому, что она изучает организацию живых организмов на очень высоком уровне, исследует связи между организмами и их средой обитания. Экология связана с такими науками, как биология, химия, математика, география, физика, эпидемиология. Также в последнее время активно о себе заявляют междисциплинарные комплексные области исследования. В частности, на стыке экологии и классической этики сформировалась экологическая этика, а на пересечении интересов этнографии, культурологии и экологии — этноэкология. Географическое и экологическое знания настолько тесно взаимосвязаны, что иногда это приводит даже к их отождествлению. Зависимость живой природы от географических условий стала предметом экологического исследования если не раньше, то наряду с ее зависимостью от других факторов среды. Решение современных экологических проблем, как правило, требует обращения к географической науке, которая, в отличие от других наук, дает не только конкретные знания об отдельных географических процессах и явлениях, но и комплексное видение природной и социальной среды. Все это говорит о том, что научное рассмотрение соотношения географии и экологии без сравнения объектов и предметов их исследования невозможно. Первые исследования по применению математического моделирования в экологии относятся к 20 – 30м гг. XX - го столетия. Наиболее широкое использование математические модели в экологии получили с развитием электронно-вычислительной техники и методологии моделирования в конце 60-х гг. Развитие математико-экологических моделей можно проследить по эволюции тех научных и прикладных вопросов, для ответа на которые эти модели создавались. Вопросы эти усложнялись по мере развития экологии и совершенствования методики моделирования. Первой математической моделью была модель Ферхюльста, она описывала численность популяции, ее динамику. Роль химии в решении экологических проблем на современном этапе значительна. Изучая состав, строение и свойства веществ, химия может объяснить, как ведет себя то или иное вещество в атмосфере, почве, водной среде, какие воздействия оказывают оно и продукты его превращений на биологические системы. Раскрывая механизмы биогеохимических процессов в природном круговороте элементов, химия способствует решению задачи наиболее естественного и «безболезненного» вхождения промышленного производства в природные циклы, делая его частью какой-либо экосистемы. Наряду с таким "биологическим" пониманием экологии в современном обществе существует понятие "экология" как представление об уровне техногенного загрязнения окружающей среды, представление об экологии как науке, занимающейся изучением антропогенного воздействия на окружающую среду и разработкой методов уменьшения этого воздействия. Такие представления не являются научными, но именно они наиболее широко распространены в обществе, а также среди ученых. В связи с исследованием термодинамики открытых систем и изучением процессов самоорганизации в неравновесных системах стали понятными физические причины самоорганизации в живой и неживой природе. Элементы или системы живой и неживой природы являются открытыми термодинамическими системами, далекими от состояния равновесия. Их пронизывают потоки энергии и вещества, и в них и происходят процессы самоорганизации. Cамоорганизация систем в природе базируется на фундаментальных физических принципах. Таким образом, можно увидеть, что экология тесно переплетается не только с техническими науками, но и гуманитарными.

21. Краткая история вопроса происхождения жизни на Земле. Жизнь — одно из сложнейших явлений природы. Со времен глубокой древности она казалась таинственной и непознаваемой — вот почему по вопросам ее происхождения всегда шла острая борьба между материалистами и идеалистами. Приверженцы идеалистических взглядов считали жизнь духовным, нематериальным началом, возникшим в результате божественного творения. Материалисты же, напротив, полагали, что жизнь на Земле могла возникнуть из неживой материи путем самозарождения (абиогенез) или занесения из других миров, т.е. является порождением других живых организмов (биогенез). По современным представлениям, жизнь — это процесс существования сложных систем, состоящих из больших органических молекул и неорганических веществ и способных самовоспроизводиться, саморазвиваться и поддерживать свое существование в результате обмена энергией и веществом с окружающей средой. С накоплением человеком знаний об окружающем мире, развитием естествознания изменялись взгляды на происхождение жизни, выдвигались новые гипотезы. Однако и сегодня вопрос о происхождении жизни еще окончательно не решен. Существует множество гипотез происхождения жизни. Креационизм. Согласно этой религиозной гипотезе, имеющей древние корни, все существующее во Вселенной, в том числе жизнь, было создано единой Силой — Творцом в результате нескольких актов сверхъестественного творения в прошлом. Сотворенные виды были с самого начала превосходно организованы и наделены способностью к некоторой изменчивости в определенных границах. Этой гипотезы придерживаются последователи почти всех наиболее распространенных религиозных учений. Гипотезы самозарождения. На протяжении тысячелетий люди верили в самопроизвольное зарождение жизни, считая его обычным способом появления живых существ из неживой материи. Полагали, что источником спонтанного зарождения служат либо неорганические соединения, либо гниющие органические остатки. На протяжении столь длительной истории эта гипотеза видоизменялась, но по-прежнему оставалась ошибочной. Голландский ученый А. Левенгук открыл мельчайшие организмы, невидимые невооруженным глазом. Левенгук высказал мысль, что эти крошечные организмы, как он их называл, происходят от себе подобных. Мнение Левенгука разделял итальянский ученый Ладзаро Спалланцани, который решил доказать опытным путем, что микроорганизмы, часто обнаруживаемые в мясном бульоне, самопроизвольно в нем не зарождаются. Своими опытами Спалланцани доказал невозможность самопроизвольного зарождения микроорганизмов. Противники этой точки зрения утверждали, что жизнь в колбах не возникала по той причине, что воздух в них во время кипячения портится, поэтому по-прежнему признавали гипотезу самозарождения. Сокрушительный удар по этой гипотезе был нанесен в 19 в. Пастером и Тиндалем. Они показали, что бактерии распространяются по воздуху и что если в воздухе, попадающем в колбы с простерилизованным бульоном, их нет, то и в самом бульоне они не возникнут. Гипотеза стационарного состояния. Согласно этой гипотезе Земля никогда не возникала, а существовала вечно; она всегда была способна поддерживать жизнь, а если и изменялась, то очень мало; виды также существовали всегда. Эту гипотезу называют иногда гипотезой этернизма. Гипотеза этернизма была выдвинута немецким ученым В. Прейером в 1880 г. Гипотеза панспермии. Гипотеза о появлении жизни на Земле в результате переноса с других планет неких зародышей жизни получила название панспермии. Эта гипотеза примыкает к гипотезе стационарного состояния. Ее приверженцы поддерживают мысль о вечном существовании жизни и выдвигают идею о внеземном ее происхождении. Одним из первых идею о космическом происхождении жизни высказал немецкий ученый Г. Рихтер в 1865 г. На сегодняшний день существует множество гипотез о происхождении жизни на Земле.

22. Этапы химической и биологической эволюции Земли. Теория химической эволюции или пребиотическая эволюция — первый этап эволюции жизни, в ходе которого органические, пребиотические вещества возникли из неорганических молекул под влиянием внешних энергетических и селекционных факторов и в силу развертывания процессов самоорганизации, свойственных всем относительно сложным системам, которыми бесспорно являются все углерод-содержащие молекулы. На первом этапе образовались литосфера, гидросфера, атмосфера. Литосфера возникла вследствие вулканизма. За время существования Земли, при нынешней активности вулканов, было выброшено такое количество лавы, которой достаточно для образования коры Земли. Гидросфера также создана вулканами: 3 % массы лавы составляет водяной пар. Пар конденсировался. Это привело к появлению осадков и Первичного океана. Атмосфера образовалась при дегазации лав. Вначале Земля имела первичную атмосферу. Но масса Земли оказалась недостаточной для удержания газов, и они улетучивались. Земля увеличила свою массу за счет космической пыли и метеоритов. Вторичная атмосфера возникла тоже за счет дегазации лав и состояла из СО, СОз, Нз, НзО, N, МНз. Кислород появился в атмосфере благодаря фотолизу — разложению паров воды в верхних слоях атмосферы солнечными лучами. Позже обогащение атмосферы кислородом шло за счет фотосинтеза. На втором этапе происходило образование низкомолекулярных органических соединений (аминокислот, спиртов, углеводов, органических кислот). Жизнь на Земле основана на углеродистых соединениях. Углерод образует соединения в виде крупных молекулярных цепочек. Углеродистые соединения взаимодействуют медленно. Затем углерод образует сложные соединения с особой структурой, существенной для протекания важнейших жизненных процессов. В межзвездном пространстве обнаружено более 50 органических соединений. В Космосе обычен формальдегид, окись углерода, вода, аммиак, цианистый водород. Эти вещества, как показали эксперименты, могут быть предшественниками аминокислот и других органических соединений. Во внеземном пространстве обнаружены углеводороды, альдегиды, эфиры, аминокислоты, нуклеотиды, ароматические соединения. Обнаружено вещество, имеющее в своем составе 18 атомов углерода. Синтез примитивных углеводородов, начавшийся в Космосе, продолжался во время формирования Солнечной системы и Земли. Биологическая эволюция — процесс исторического развития биосферы планеты Земля от зарождения жизни до современной эпохи, в ходе которого развиваются входящие в неё сообщества, в свою очередь состоящие из развивающихся видов. Первый этап оказался наиболее продолжительным, занимая едва ли не 85% времени всей биологической эволюции. Так, если самые древние одноклеточные организмы появились приблизительно 3,5 млрд лет назад, а Земля образовалась за 1-1,5 млрд лет до возникновения первых устойчивых форм жизни, то все многообразие живой природы сформировалось в кембрийском периоде палеозойской эры. Стрессорные воздействия, произошедшие незадолго до начала кембрийской эпохи, явились для древних форм жизни мощным стимулом в плане биологического разнообразия и дали толчок появлению новых форм. До этого времени весь вырабатываемый микроорганизмами кислород полностью тратился на окисление элементов с высоким сродством к кислороду, таких как железо. Пока не произошло их полное связывание на суше и в верхних слоях океана, в атмосфере существовали лишь локальные «кислородные оазисы». Второй этап Царившие до фанерозоя цианобактериальные сообщества реализовывали механизмы самосохранения, используя стратегию уединенных популяционных волн, то есть имитируя физические свойства распространяющейся волны пожара, уничтожающей все на своем пути. Хотя подобная стратегия оказалась эффективной и устойчивой на протяжении 3 млрд. лет, изменение климата, произошедшего не без участия самих матообразующих сообществ, в конце концов разрушило империю цианобактерий и открыла дорогу совершенно новой многоуровневой организации биосферы в фанерозое. Мощным импульсом и движущей силой формирования многоуровневых систем явился симбиогенез, резко усложнивший функции организмов и способствовавший возникновению сложных кооперативных явлений в надорганизменных системах. Свойства самосохранения этих новых систем связаны не только с ростом таксономического биоразнообразия, но и потенцальной эволюционной способности, т.е способности быстро перестраивать свою структуру и порождать новые виды. При этом основные организационные принципы биосферы остаются неизменными вплоть до следующего резкого изменения ее глобальной организации. Третий этап эволюции биосферы тесно связан с разрушительной деятельностью человека, опустыниванием и загрязнением среды. Фактически появление человека знаменует новый этап эволюции биосферы. Весьма существенно, что обнаруживается удивительная связь эволюции человека с физическими параметрами среды: анцестральный ареал и центр наибольшего видового разнообразия семейства гоминидов в Северо-Восточной Африке представляет собой территорию с максимумом суммарной солнечной радиации на Земле. Именно с подобными распределениями наибольших значений величин суммарной солнечной радиации связано происхождение основных центров земледелия, скотоводства и ранних цивилизаций.

23. Экология популяции: понятие о популяции. Популяция (в генетике, экологии и эволюционном учении) - совокупность особей одного вида, более или менее длительно занимающая определённое пространство и воспроизводящая себя в течение большого числа поколений; особи одной Популяции имеют большую вероятность скрещиваться друг с другом, чем с особями других популяций, это связано с тем, что данная совокупность особей отделена от других таких же совокупностей особей той или иной степенью давления различных форм изоляции. Основной характеристикой популяции, определяющей её центральное положение как элементарной единицы эволюционного процесса, является её генетическое единство: в пределах Популяция в той или иной степени осуществляется панмиксия. Вместе с тем особям, составляющим популяции, присуща генетическая гетерогенность (в пределах единого генофонда популяции), определяющая приспособленность популяции к различным условиям среды обитания и создающая столь важный для эволюции резерв наследственной изменчивости. Вследствие генетической и морфофизиологической неравноценности особей, неоднородности окружающей среды популяция имеет сложную структуру: особи различаются по полу и возрасту, принадлежности к разным, обычно перекрещивающимся поколениям, к разным фазам жизненного цикла, к тем или иным малоустойчивым группировкам внутри популяции (стадо, колония, семья и т.п.). Биологический вид обычно представлен множеством взаимодействующих популяций. Число особей, входящих в популяцию, широко варьируя не только у разных видов, но и в пределах одного вида, всегда достаточно велико (обычно не менее нескольких сотен, однако у ряда видов может достигать сотен, тысяч, а может быть, и миллионов особей). Границы пространства, занятого популяцией, часто бывает трудно определить, т.к. они всегда динамичны, что обусловлено, например, колебаниями численности и плотности популяции. На популяционном уровне постоянно ощущается влияние всех других основных уровней организации жизни — молекулярно-генетического, организменного, биогеоценотического. Генетически детерминированные процессы клеточного метаболизма обусловливают в процессе индивидуального развития разную приспособленность отдельных особей к абиотическим и биотическим условиям среды обитания. Характер взаимоотношений между особями, в частности то место в установившейся внутри популяции иерархии, какое занимает данная особь, определяет важные свойства популяции. Изменение биогеоценотической среды влечёт за собой изменение генетического состава и структуры популяции, её численности и величины занимаемого ею пространства. В свою очередь, в процессе жизнедеятельности популяция воздействует на все уровни среды и, в частности, влияя на численность и структуру Популяция других видов, служит фактором, обусловливающим динамику биогеоценоза. В пределах популяции (и при взаимодействии разных популяций) протекают процессы микроэволюции — основа эволюционного процесса в целом. Поэтому динамика генетического состава популяции, её численности и структуры, обмена веществ и энергии между популяциями и средой интенсивно изучаются популяционной генетикой, популяционной экологией, биогеоценологией, а «популяционное мышление» необходимо во многих разделах общей биологии. Всестороннее изучение популяции (прежде всего, динамики численностей и обусловливающих её факторов) служит основой как рационального использования хозяйственно-полезных животных, так и мер борьбы с вредителями сельского хозяйства, переносчиками инфекционных заболеваний и т.д. Изучение генофондов природных популяций растений (сородичей культурных растений, древесных пород и т.п.) — непременное условие успешного решения многих проблем селекции, интродукции, лесоведения.

24. Статические характеристики популяции: численность (плотность) и биомасса популяции, возрастной и половой состав. Численность — общее количество особей в популяции. Эта величина характеризуется широким диапазоном изменчивости, однако она не может быть ниже некоторых пределов. Сокращение численности по сравнению с этими пределами может привести к вымиранию популяции. Полагают, что если численность популяции меньше нескольких сотен особей, то любые случайные причины (пожар, наводнение, засуха, обильные снегопады, сильные морозы и т. д.) могут сократить ее настолько, что оставшиеся особи не смогут встречаться и оставить потомство. Рождаемость перестанет покрывать естественную убыль, и оставшиеся особи в течение сравнительно короткого времени вымрут. Плотность — число особей на единицу площади или объема. При увеличении численности плотность популяции, как правило, возрастает; она остается прежней лишь в случае ее расселения и расширения ареала. У некоторых животных плотность популяции регулируется сложными поведенческими и физиологическими механизмами. Пространственная структура популяции характеризуется особенностями размещения особей на занимаемой территории. Она определяется свойствами местообитания и биологическими особенностями вида. Наряду со случайным и равномерным распределением в природе наиболее часто встречается групповое распределение. Группа животных, прилагая совместные усилия, может легче защищаться от хищников, искать и добывать корм. Жизнь в семьях, стадах, колониях, гаремах приводит также к групповому распределению особей. Пространственная структура может изменяться во времени; она зависит от сезона года, от численности популяции, возрастной и половой структуры и т. д. Половая структура отражает определенное соотношение мужских и женских особей в популяции. Генетический механизм определения пола обеспечивает расщепление потомства по полу в соотношении 1: 1. В силу разной жизнеспособности мужских и женских особей это первичное соотношение полов при оплодотворении часто заметно отличается от вторичного (при рождении — у млекопитающих) и тем более от третичного, характерного для половозрелых особей. Например, в популяциях человека вторичное соотношение полов составляет 100 девочек/106 мальчиков; к 16—18 годам это соотношение выравнивается и становится равным 1:1, к 50 годам— 100 женщин/85 мужчин, а к 80 годам соотношение по полу становится 2:1 (100 женщин/ 50 мужчин). Изменение половой структуры популяции отражается на ее роли в экосистеме, так как самцы и самки многих видов отличаются друг от друга по характеру питания, ритму жизни, поведению и др. Так, самки некоторых видов комаров, клещей и мошек являются кровососущими, в то время как самцы питаются соком растений или нектаром. Преобладание доли самок над самцами обеспечивает более интенсивный рост популяции. Возрастная структура отражает соотношение различных возрастных групп в популяциях, зависящее от продолжительности жизни, времени наступления половой зрелости, числа потомков в помете, количества потомств за сезон и др. Если какая-либо возрастная группа сокращается либо увеличивается, это сказывается на общей численности популяции. Например, массовое истребление крупных половозрелых особей в результате промысла приводит к резкому снижению численности популяции вследствие слабого пополнения ее молодыми особями. Поэтому присутствие в популяции большого количества особей младших возрастных групп свидетельствует о ее благополучии. Если же в популяции преобладают старые особи, можно со всей определенностью сказать, что данная популяция завершает свое существование. Экологическая структура свидетельствует об отношении различных групп организмов к условиям окружающей среды. Например, особи одной популяции растений различаются рядом признаков: по размерам, количеству побегов, цветков, плодов, семян и т. п.

25.Динамические характеристики популяции (рождаемость, скорость роста, смертность). Нарисовать графические модели роста численности популяции.

Динамические характеристики популяций отражают временные процессы, протекающие в них с определенной скоростью. Рождаемость - одна из основных характеристик популяции. Она определяется как число особей, рожденных в популяции за некоторый промежуток времени. Экологи различают максимальную рождаемость в условиях отсутствия лимитирующих экологических факторов. Под максимальной рождаемостью понимается теоретически возможный максимум скорости образования новых особей в идеальных условиях. Размножение организмов сдерживается только их физиологическими особенностями. Показатель такого неограниченного роста отражает биотический потенциал - теоретический максимум потомков от одной пары. Так, дрожжевые клетки, размножающиеся простым делением, при наличии условий для реализации биотического потенциала могли бы освоить все пространство земного шара за несколько часов; гриб дождевик, приносящий до 7,5 млрд. спор, уже во втором поколении освоил бы всю планету. Реализованная рождаемость - величина непостоянная, она зависит от параметров популяции и специфических физических условий среды. Обычно рождаемость выражают числом особей, родившихся за некоторый промежуток времени. Число особей, родившихся за определенное время, называется абсолютной, или общей рождаемостью. Удельная рождаемость определяется числом особей, родившихся за определенное время в расчете на одну особь в популяции. Для бактерий это может быть час, для насекомых - сутки или месяц, для большинства млекопитающих данный процесс растягивается на месяцы. Смертность - величина, обратная рождаемости. Это число погибших в популяции особей за единицу времени. Подобно рождаемости, смертность можно выразить числом особей, погибших за данный или же в виде удельной смертности для всей популяции или ее части. При определении смертности популяции учитываются все погибшие особи независимо от причины смерти. Для анализа роста численности популяции обычно пользуются данными, отражающими величину смертности. Для этого составляют так называемые таблицы и кривые выживаемости - определяют, как смертность распределяется по возрастам. В основном смертность и возрастная структура видов зависят от того, какие шансы для выживания имеют особи в различных возрастных группах. Максимальная продолжительность жизни у разных организмов различна. Особенно высокая продолжительность жизни отмечена у растений, в частности среди древесных пород. В 1951 г. в Калифорнии, в опустыненном районе Белых гор, на высоте 3000 м обнаружили рощу из конусообразных деревьев - остистых сосен. Ученые определили, что возраст деревьев превышал 4000 лет, а некоторые дожили до 4600-4800 лет. Чемпионом долголетия можно считать мамонтово дерево. Возраст этих деревьев оценивается в 3000-5000 лет. Различают два типа роста численности популяции: экспоненциальный и логистический. У каждой популяции существует характерный для нее репродуктивный потенциал, который характеризуется скоростью роста ее численности при наличии неограниченного пространства, обилия пищи и других ресурсов и полном отсутствии лимитирующих факторов. В таких идеальных условиях число особей будет увеличиваться экспоненциально, то есть в геометрической прогрессии. Однако ни одна популяция в природе не способна к экспоненциальному росту в течение длительного времени, т.к. пища или какой-либо другой жизненно важный ресурс окажутся использованными, и число гибнущих особей превысит число рождающихся.

26.Регуляция численности популяции; факторы, зависимые и независимые от плотности популяции. Плотность популяции обычно имеет определенный оптимум. При любом отклонении от этого оптимума начинают срабатывать механизмы ее внутрипопуляционной регуляции. Одним из основных механизмов, способствующих установлению в популяции устойчивой стабильности, служит действие зависимых от плотности факторов. Абиотические факторы так же влияют на смертность популяции, но самостоятельно не создают ей устойчивой стабильности.

Регуляция численности популяции у различных видов животных и растений осуществляется по-разному. Тем не менее, в каждой из них определенным путем устанавливается оптимум плотности. Рост плотности популяции сопровождается уменьшением размеров особей, снижением их плодовитости, повышением смертности личинок и куколок, изменением скорости развития и соотношения полов. Нередко при чрезмерном возрастании плотности популяции стимулируется каннибализм. Ярким примером может служить явления поедания своих же яиц мучными хрущаками. Одним из важнейших механизмов внутрипопуляционной регуляции численности выступает эмиграция, интенсивность которой стимулируется повышением плотности популяции. Это довольно типично для многих насекомых, у которых при определенной величины плотности популяции отмечается выселение части особей, иногда значительной, в менее предпочитаемые ими места обитания того же ареала. У некоторых видов тлей повышение плотности популяции сопровождается появлением крылатых особей, способных расселяться. Достаточно изучена регулирующая роль внутривидовой конкуренции за ограниченные ресурсы. У падальных мух из огромного количества откладываемых на труп яиц выходит так много личинок, что пищи на всех не хватает. В результате катастрофически растет смертность в ранних возрастах. В наиболее простых случаях внутрипопуляционные регуляторные механизмы численности проявляются в виде непосредственной конкуренции за необходимые для жизни ресурсы, количество которых недостаточно для удовлетворения потребностей всех особей. Известно, что плотность популяции яблонной плодожорки и капустной моли регулируется конкуренцией за пищу и места для окукливания. Внутривидовая конкуренция у некоторых мух в случае возрастания плотности популяции до определенного уровня приводит к падению массы куколок, что сопровождается повышенной смертностью. Некоторые механизмы регуляции численности популяции одновременно могут выступать и как механизмы, предотвращающие внутривидовую конкуренцию. Так, если птица отмечает свой гнездовой участок пением, то другая пара этого же вида гнездится за приделами этого участка. Метки, оставляемые многими видами млекопитающими, ограничивают их охотничий участок и предупреждают вселение других особей. Все это снижает внутривидовую конкуренцию и препятствует чрезмерному уплотнению популяции. Изменение плотности популяции может иметь рефлекторное, или сигнальное действие. В случае высокой плотности такая сигнализация регулярным путем приводит к сокращению численности популяции, а при малой плотности - ее усиленному размножению и росту. Однако следует учитывать, что популяция обычно входит в состав сообщества и что устойчивое существование биоценозов возможно только при определенных количественных соотношениях всех компонентов. Этим и вызвано необходимость регуляции численности, обеспечивающей устойчивое состояние, как отдельных популяций, так и биоценозов в целом. Механизмы регуляции численности популяций, основаны на сложных межвидовых взаимоотношениях.

27.Кривые выживания, экспоненциальный рост, биотический потенциал. Изобразить графически кривые выживания.

Кривая выживания.

Для анализа роста численности популяции обычно пользуются данными, отражающими величину смертности. Для этого составляют так называемые таблицы и кривые выживаемости - определяют, как смертность распределяется по возрастам. В основном смертность и возрастная структура видов зависят от того, какие шансы для выживания имеют особи в различных возрастных группах. Наглядную информацию дает кривая выживаемости отдельных видов, полученная путем подсчета процента живых особей в отдельной популяции. Для большинства видов такая кривая обычно может быть одним из трех наиболее типичных вариантов. У видов, для которых роль внешних факторов в смертности невелика, кривая выживания характеризуется небольшим понижением до определенного возраста, после которого происходит резкое падение вследствие естественной (физиологической) смертности. Известно, что в природе редкий вид доживает до максимального возраста, поэтому величина максимальной продолжительности жизни не представляет большого интереса для эколога. Ее учитывают только как точку отсчета при популяционных исследованиях. Размножение организмов сдерживается только их физиологическими особенностями. Показатель такого неограниченного роста отражает биотический потенциал - теоретический максимум потомков от одной пары. Биотический потенциал многих организмов, прежде всего наиболее мелких, огромен, и если бы ничто не сдерживало рост их популяций, то они чрезвычайно быстро заселили бы собой всю Землю. Так, дрожжевые клетки, размножающиеся простым делением, при наличии условий для реализации биотического потенциала могли бы освоить все пространство земного шара за несколько часов; гриб дождевик, приносящий до 7,5 млрд. спор, уже во втором поколении освоил бы всю планету. Крупным организмам с низким потенциалом размножения потребовалось бы для этого несколько десятилетий или столетий. Различают два типа роста численности популяции: экспоненциальный (логарифмический) и логистический. Экспоненциальный рост описывается J-образной кривой, а логистический – S-образной. У каждой популяции существует характерный для нее репродуктивный потенциал, который характеризуется скоростью роста ее численности при наличии неограниченного пространства, обилия пищи и других ресурсов и полном отсутствии лимитирующих факторов. В таких идеальных условиях число особей будет увеличиваться экспоненциально, то есть в геометрической прогрессии. Однако ни одна популяция в природе не способна к экспоненциальному росту в течение длительного времени, т.к. пища или какой-либо другой жизненно важный ресурс окажутся использованными, и число гибнущих особей превысит число рождающихся. Величина популяции варьирует во времени иногда очень резко, но средняя величина из года в год для большинства крупных популяций колеблется относительно мало.

Понятие экологической ниши.

Экологическая ниша - совокупность всех факторов и ресурсов среды, в «пределах которой могут существовать виды в природе. Экологическая ниша -абстрактное понятие, показывающее, какие необходимы общие показатели условий и ресурсов среды для организмов.

Экологическая ниша отражает функциональную роль популяции в сообществе (биоценозе) живых организмов. Понятие «экологическая ниша» было введено в 1917 г. Гринеллом для определения роли вида в сообществе организмов (биоценозе).

Ниша характеризуется как пространство, занимаемое популяцией, "дом" и набор ресурсов, необходимых для ее существования.

Экологическая ниша - общая сумма всех требований организма к условиям существования, включая занимаемое им пространство, функциональную роль в сообществе и толерантность по отношению к факторам среды - температуре, влажности, кислотности, составу почвы.

Экологическая ниша - n-мерная фигура, гиперобъем, в пределах которого возможно поддержание жизни организмов. В понятие ниши включаются не только условия жизни (влажность, соленость, температура), но и ресурсы, необходимые для жизни.

Различают пространственную, трофическую и многомерную ниши.

Пространственная ниша - это ниша обитания. Трофическая ниша характеризует особенности питания, роль организма в сообществе.

Многомерная ниша - это диапазон всех условий, при которых живет и воспроизводит себя особь или популяция. Многомерная ниша - область, охватывающая диапазон толерантности по каждому фактору.

Фундаментальная (потетральная) ниша — это ниша, в которой физические условия оптимальны, отсутствует конкуренция, хищники и другие враги. Реализованная ниша - фактический диапазон условий существования организма. Реализованная ниша равна или меньше фундаментальной.

Два вида не могут занимать одну и ту же экологическую нишу (принцип Гаузе). Явление разделения экологической ниши в результате межвидовой конкуренции называется экологической диверсификацией. Диверсификация осуществляется по трем параметрам: пространственному размещению, пищевому рациону, распределению активности по времени.

Рассмотрим результаты опытов Гаузе с позиций понятия о экологической нише. Когда конкурировали P. aurelia и P. caudatum, P. aurelia имела реализованную нишу, а Р. caudatum ее лишилась и была вытеснена в конкурентной борьбе. Иначе говоря, произошло конкурентное исключение P. caudatum. Принцип конкурентного исключения, сформулированный Г.Ф. Гаузе для близких по экологии видов и известный в мировой литературе как принцип Гаузе может быть сформулирован так: одна ниша - один вид. Это, означает, что два вида не уживаются в одной экологической нише,

В случае, когда конкурировали P. aurelia и P. bursaria, каждый вид имел реализованную нишу, заметно отличающуюся от ниши другого вида. Следовательно, их сосуществование было связано с разграничением реализованных ниш.

Таким образом, способность видов существовать в одном биогеоценозе достигается расхождением требований к среде обитания, изменением образа жизни, т.е. разделением ниш.

Пространственное размещение и его характер: случайное, равномерное и групповое.

Основными показателями структуры популяций является численность и распределение организмов в пространстве и соотношение разнокачественных особей. В связи с размерами ареала популяций может значительно изменяться и численность особей в популяциях. Плотность популяции определяется количеством особей или биомассой на единицу площади либо объема, например: 400 деревьев на 1 га, 0,5 г циклопов в 1 м3 воды.

Особи, составляющие популяции, имеют различные типы пространственного распределения, выражающие их реакции на различные влияния, например, добычу и благоприятные физические условия или конкурентные реакции. Различают три типа распределения или расселения особей внутри популяции: равномерное, случайное и групповое.

Равномерное распределение в природе чаще связано с острой конкуренцией между разными особями. Такой тип распределения отмечают у хищных рыб и у колюшек с их территориальным инстинктом и сугубо индивидуальным характером. Случайное распределение имеет место только в однородной среде. Так на первых порах распределяется тля на поле. По мере ее размножения распределение приобретает групповой или пятнистый (конгрегационный) характер. Групповое распределение встречается наиболее часто. Так, в сосновом лесу деревья вначале расселяются группами, а в дальнейшем их размещение становится равномерным. Популяции групповое распределение обеспечивает (по Ю. Одуму, 1986) более высокую устойчивость по отношению к неблагоприятным условиям по сравнению с отдельной особью. Животные, ведущие подвижный образ жизни, как правило, распределяются активно, что приводит к интенсивному перемешиванию популяций и стиранию границ между ними. Например, очень подвижные и активно перемещающиеся песцы, другие животные, птицы имеют огромные ареалы без резких границ между популяциями. У пассивно передвигающихся и малоподвижных организмов, наоборот, популяции четко разграничены даже на относительно небольшой территории. Таковы популяции наземных моллюсков, многих земноводных. Размеры ареала популяции зависят от величины особей, составляющей ее. Мелкие особи занимают сравнительно небольшие ареалы, тогда как у видов с крупными особями они обширны. Вместе с тем это правило имеет много исключений. Так, территория, занимаемая популяцией прыткой ящерицы Lacerta agilis, может колебаться от 0,1 до нескольких гектаров.

Понятие о биоценозе, биогеоценозе и экосистеме.

Экосистема, или экологическая система - совокупность всех популяций разных видов, про-живающих на общей территории и взаимодейству-ющих с окружающей их средой (А. Тенсли, 1935) Экосистема = Биоценоз + Биотоп

Особенности экосистем:

 Открытая (есть входящий и исходящий потоки энергии)

 Автономная (если ее изолировать и обеспечить приток энергии,

то она сможет существовать практически неограниченное время)

 Проявляет способность к саморегуляции и самоподдержанию, т.е. у нее есть буфферность

 Обладает гомеостазом (относительной устойчивостью во

времени и пространстве)

 Размытость границ (как по вертикали, так и по горизонтали)

 Может существовать без какого-либо компонента (например, в болотных экосистемах нет почвы, в подземных (пещеры) нет притока световой энергии)

Биогеоценоз - совокупность на известном протяжении земной поверхности однородных природных явлений, имеющая свою особую специфику взаимодействий слагающих ее компонентов и определенный тип обмена веществом и энергией между собой и другими явлениями природы и представляющая собой внутреннее противоречивое единство, находящееся

в постоянном движении, развитии (по В.Н. Сукачеву, 1942)

Биоценоз (от греч. биос - жизнь, кэнос -общий) – совокупность популяций различных видов (сообщество), живущих и взаимодействующих в данном конкретном местообитании (К. Мебиус, 1877)

Биоценоз любой экосистемы состоит из трех функциональных групп организмов – продуцентов, консументов, редуцентов, которые выполняют определенную роль в сообществе. Продуценты в процессе фотосинтеза синтезируют органическое вещество из неорганических. Они являются

первичными аккумуляторами солнечной энергии. Через ряд консументов происходит перенос вещества и энергии, ранее накопленных в телах продуцентов. Редуценты разлагают органическое вещество продуцентов и консументов до простых неорганических, возвращая в окружающую среду атомы и молекулы, а также заключенную в них

энергию, накопленных в их телах в течение жизни. Благодаря совместному действию этих трех групп организмов поддерживается относительно замкнутый вещественный круговорот в экосистемах и биогеоценозах

ВЫВОД: нет "лишних" или "бесполезных" видов и организмов!!!

Структура биоценоза строится из следующих основных компонентов:

 Типы взаимодействий между популяциями

 Вертикальная ярусность

 Горизонтальная неоднородность

 Периодичность во времени (суточная и

сезонная)

 Пищевые цепи и пищевая сеть

31.Экологические последствия роста населения планеты.

Очевидным является то обстоятельство, что главными причинами усиливающегося антропогенного воздействия на окружающую среду служит рост населения и возрастание масштабов потребления природных ресурсов, промышленного и сельскохозяйственного производства, что ведет к увеличению энергозатрат.

Проблема Роста населения. В мире, где каждую секунду рождается 21 и умирает 18 человек, население Земли ежедневно увеличивается на двести пятьдесят тысяч человек, и этот прирост практически весь приходится на развивающиеся страны. Темп роста настолько велик - он приближается к девяноста миллионам в год, - что его стали рассматривать как демографический взрыв, способный потрясти планету. Именно непрерывное увеличение населения мира требует все возрастающего производства пищи и энергии, потребления минеральных ресурсов и приводит ко все увеличивающемуся давлению на биосферу планеты. Образ безудержного роста населения, если его наивно экстраполировать в будущее, приводит к тревожным прогнозам и даже апокалиптическим сценариям для глобального будущего человечества. При сохранении современных темпов роста в ближайшее десятилетие прибавится еще около 1 миллиарда людей. Демографы не ожидают стабилизации численности ранее 30-х годов 21 в., когда она достигнет 10-12 миллиардов. При этом следует ожидать трехкратного обострения всех негативных процессов, определившихся уже сегодня. Процессы, практически неизбежно сопровождающие рост населения, охватывают все сферы жизни. Выделим основные факторы и их следствия:

Рост городов. Поскольку увеличение площади сельскохозяйственных угодий уже практически невозможно, избыток населения устремляется в города, стремительно обрастающие многомиллионными трущобными зонами, которые не только загрязняют среду, но и постепенно надвигаются на пахотные земли и национальные парки.

Загрязнение среды. Общее загрязнение среды возрастает вследствие увеличения объема бытовых отходов, роста городов как наиболее мощных источников загрязнения, интенсификации сельскохозяйственного производства. Загрязнение вызывает рост заболеваемости и включает механизм отбора на устойчивость, ведущего к изменению генофонда. Борьба с загрязнением многократно увеличивает непроизводительные расходы.

Изменение образа жизни. Рост численности вызывает коренные изменения образа жизни народов, традиционный уклад которых исторически формировался в условиях низкой численности, например, малочисленных народов тропической и умеренной лесных зон или кочевых народов севера.

Падение уровня жизни. Основные факторы падения уровня жизни с ростом численности - многодетность и связанный с нею дефицит семейного бюджета, рост цен на землю, особенно в городах, соответствующее удорожание жилищного строительства, ресурсов, всех систем жизнеобеспечения, рост непроизводительных расходов.

Рост потребления. Поскольку рост населения обычно сопровождается падением уровня жизни, он не пропорционален росту потребления. Однако потребление возрастает в абсолютных величинах в тех областях, которые мало связаны с уровнем жизни. Соответственно возрастает нагрузка на природные ресурсы. А ведь природные ресурсы не вечны, и чем больше население, чем меньше будет оставаться ресурсов.