- •Д.И. Грицкевич экология
- •Введение
- •1. Экология в системе наук
- •1.1. Структура и методы экологии
- •1.1.1. Структура экологИи
- •1.1.2. Методы экологии
- •Всеобщие методы
- •Общенаучные методы
- •Частнонаучные методы
- •1.2. История развития экологии
- •1.3. Уровни организации материи, изучаемые в экологии
- •1.4. Понятие и свойства живого, классификация живых организмов
- •Контрольные вопросы
- •2. Организм и факторы среды
- •2.1. Понятие экологических факторов
- •2.2. Температура
- •2.3. Свет
- •Влияние солнечного излучения на живые системы
- •2.4. Влажность
- •Контрольные вопросы
- •3. Популяционная экология
- •3.1. Соотношение Основных понятий популяционной экологии
- •3.2. Статические показатели популяции
- •3.3. Динамические показатели популяций
- •4.1.2. Структура биоценоза Трофическая структура биоценоза (трофос – пища)
- •Видовая структура биоценоза
- •Пространственная структура биоценоза
- •Экологическая структура биоценоза
- •Важнейшие экосистемы
- •Э косистемы океана
- •Экосистемы пресных вод
- •Наземные экосистемы
- •Контрольные вопросы
- •5. Биосфера
- •5.1. Структура биосферы Биосфера
- •Гидробиосферу:
- •Аэробиосферу:
- •Литосфера
- •Гидросфера
- •Атмосфера
- •Газовый состав атмосферы
- •5.2. Круговорот биогенных элементов в биосфере
- •Биогенные элементы и их роль для живых организмов /6/
- •Круговорот углерода
- •Круговорот кислорода
- •Круговорот азота
- •Круговорот серы
- •Круговорот фосфора
- •Круговорот микроэлементов в биосфере
- •Характеристики изотопов
- •5.3. Учение в.И. Вернадского о биосфере
- •Контрольные вопросы
- •6. Взаимоотношения человека и окружающей среды на современном этапе
- •6.1. Человек как биологический вид
- •6.2. Человек как природопользователь
- •6.2.1. Понятие природопользования
- •6.2.2. Классификация природных ресурсов
- •6.3. Вода в биосфере, вода и человек
- •6.3.1. Вода в биосфере
- •Распределение водных масс и активность водообмена в гидросфере
- •6.3.2. Загрязнение водоемов и Качество питьевой воды
- •Приоритетный список химических веществ для контроля содержания в питьевой воде**
- •6.3.3 Водоподготовка хлорированием и диоксин
- •6.3.4. Обеспечения населения качественной питьевой водой
- •6.3.5. Концепция защиты
- •Контрольные вопросы
- •7. Экологическое сознание
- •Контрольные вопросы
- •Контрольное задание
- •1. Напишите определения следующих понятий:
- •3. Выполните тест:
- •Вопросы к экзамену
- •Приложение законы, правила и принципы экологии, рационального природопользования и охраны природы /6/
- •ЛитератуРа
- •Содержание
- •7. Экологическое сознание 70
- •Денис иванович грицкевич экология Учебное пособие
- •681013, Комсомольск-на-Амуре, пр. Ленина, 27.
1.3. Уровни организации материи, изучаемые в экологии
И
Рис.
1.2. Уровни
организации материи
/6/
Исходя из предложенного деления в экологии существуют разделы (аутэкология, популяционная экология, биоценология, учение о биосфере), в которых учитывается специфика уровней организации живого вещества. Все уровни взаимосвязаны друг с другом, на каждом из них развитие материи происходит по одним и тем же основополагающим принципам, однако именно исключительность и своеобразие каждого из структурных уровней позволяет проявиться правилу эмерджентности (англ. emergent – неожиданно появляющийся) – когда система имеет свойства, отличные от свойств составляющих ее частей (например: 2Н2 + О2 = 2Н2О).
1.4. Понятие и свойства живого, классификация живых организмов
Жизнь – одна из форм существования материи, закономерно возникающая при определенных условиях в процессе развития материи. Фактически это определение ничего не определяет, кроме того, что существует феномен жизни. Существует множество разнообразных гипотез и теорий происхождения жизни:
креационизм – божественное сотворение жизни;
самозарождение из неживой природы (по Аристотелю черви рождаются прямо из земли, только в XVII веке Ф. Реди доказал зарождение живого только из живого);
занесение из космоса (концепция имеет много сторонников, особенно в связи с последними открытиями бактериеобразных форм в углистых метеоритах Антартики);
гипотеза биохимической эволюции – возникновение белков и нуклеотидов из первичного бульона простейших органических соединений небиологическим путем (А. Опарин). Вероятность такого спонтанного самозарождения ничтожно мала, хотя возможность доказана экспериментально;
концепция энергетического происхождения И. Пригожина, А. Волькейнштейна (воздействие на первичный организм молекулы различных излучений);
концепция информационного происхождения А.Н. Колмогорова, А.А. Ляпунова и др.;
гипотеза информационной природы жизни, некоторые ученые высказывают предположение о вечности жизни, т.е. о возникновении жизни вместе с возникновением Вселенной.
Если с возникновением жизни дела и понимание обстоят достаточно туманно, то в вопросе о свойствах живого ясности гораздо больше. Живые организмы:
имеют высокоупорядоченное строение и состоят из химических соединений, имеющих высокий уровень организации (белков, ДНК, липидов и др.);
способны к обмену веществ, состоящему из взаимодополняющих процессов синтеза и распада веществ. При распаде веществ образуются компоненты, необходимые для синтеза;
способны к раздражимости – способны реагировать на изменение состояния окружающей среды;
способны к росту и развитию, как усложнению организации при увеличении количества клеток, молекул и пр.;
способны размножаться – способны к самовоспроизведению и передаче наследственной информации;
у них существует способность к движению как перемещению частей на уровне клетки, организма, биосферы;
обладают саморегуляцией и самоорганизацией для поддержания гомеостаза – динамического постоянства внутренней среды организма при постоянном воздействии факторов внешней среды;
обладают наследственностью – способностью передавать признаки и свойства организма из поколения в поколения при размножении.
обладают изменчивостью – способностью организма изменять свои свойства в процессе приспособления к среде.
В результате, главным свойством живых организмов является их способность к эволюции через адаптации к изменяющимся факторам окружающей среды. Эволюция жизни привела к появлению чрезвычайного разнообразия форм живых существ.
Раздел биологии, занимающийся описанием, обозначением и классификацией существующих и вымерших организмов по таксонам, называется систематикой. Раздел систематики, разрабатывающий теоретические основы классификации, называется таксономией. Классификация – распределение всего множества живых организмов по определенной системе иерархически соподчиненных групп – таксонов. Иерархия таксонов:
Растения |
Животные |
Царство |
Царство |
Отдел |
Тип |
Класс |
Класс |
Порядок |
Отряд |
Семейство |
Семейство |
Род |
Род |
Вид |
Вид |
Основной таксономической единицей является вид. Вид – это совокупность особей, сходных по строению, имеющий одинаковый набор хромосом и общее происхождение, приспособленных к сходным условиям обитания и занимающих определенный ареал.
Систематика живых организмов, в целом, выглядит так:
I. Неклеточные формы. Царство Вирусы. |
|||
II. Клеточные формы: |
|||
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Исходя из исключительного разнообразия видов живых существ на земле (по различным подсчетам от 2,5 до 25 млн. видов, ученые расходятся во мнениях относительно количества видов из надкласса Insecta, т.е. насекомых) в систематике для обозначения видов на международном уровне принято использование латинского языка. Каждому вновь открытому виду присваивается родовое название и видовой эпитет в строгом соответствии с его иерархическим положением (например: Homo sapiens – человек разумный).
В кратком изложении основные структурные подразделения живого мира:
Микроорганизмы – примерно 10 млн. видов прокариотических организмов, т.е. не имеющих обособленного ядра. Включают одно царство – Дробянки и 3 подцарства: сине-зеленые водоросли (цианобактерии), архебактерии и собственно бактерии;
царство Грибы – около 100 тыс. видов организмов, сходных по некоторым свойствам и с растениями, и с животными. Это гетеротрофные организмы (не способные к образованию органики из неорганических соединений), имеющие клеточную стенку и способные к неограниченному росту. Царство включает 2 отдела: низшие (например, дрожжи) и высшие (например, сыроежки);
отдел Лишайники – представляют собой симбиоз гриба и цианобактерий. С экологических позиций весьма важная группа, так как лишайники очень чувствительны к загрязнению атмосферы и служат во всех экосистемах биоиндикаторами загрязнения среды;
царство Растения – эукариоты (имеют обособленное ядро), фотосинтезирующие организмы, имеющие клеточную стенку из целлюлозы и запасающие питательные вещества в виде крахмала. Выделяют 2 подцарства:
низшие растения: водоросли – более 46 тыс. видов;
высшие растения:
мхи более – 309 тыс. видов;
плауны, хвощи, папоротники – 10 тыс. видов;
семенные растения:
голосеменные – около 700 видов;
покрытосеменные – около 250 тыс. видов;
царство Животные – отличается от растений отсутствием клеточной стенки и фотосинтезирующих органелл (хлоропластов и др.), гетеротрофностью, способностью запасать питательные вещества в виде гликогена и способностью к движению с помощью специальных органов.
подцарство простейшие – 15 тыс. видов;
подцарство многоклеточные:
тип кишечнополостные – 20 тыс. видов;
типы плоских, круглых и кольчатых червей;
тип членистоногие:
ракообразные – 20 тыс. видов;
паукообразные – 60 тыс. видов;
насекомые – от 2 до 25 млн. видов;
тип моллюски – 100 тыс. видов;
тип иглокожие – 5 тыс. видов;
тип хордовые – 45 тыс. видов.
Кроме того, существуют различные классификации исходя из важнейших свойств живых существ. Отдельного рассмотрения требует классификация живых организмов по типу питания. Питание – это процесс потребления вещества и энергии.
По типу питания живые организмы делятся:
по источнику энергии:
фототрофы (используют световую энергию), например, дерево;
хемотрофы (используют энергию химических связей), например, серобактерии, окисляющие H2S;
по источнику углерода:
автотрофы (синтезируют органику на свету), например, дерево;
гетеротрофы (используют в пищу готовые органические вещества), например, коровы;
по типу окисляемого субстрата:
литотрофы (окисляют неорганические соединения H2O, H2S, S, H2);
органотрофы (окисляют органические вещества).
Гетеротрофы, в свою очередь, делятся:
по способу получения пищи:
фаготрофы (заглатывают куски) – животные;
осмотрофы (поглощают питательнее вещества через клеточную стенку) – грибы, бактерии;
по состоянию пищи:
биотрофы (питаются живыми организмами):
фитофаги (едят растения) – коровы,
зоофаги (едят животных) – тигр,
сапротрофы (питаются мертвой органикой):
сапрофиты (растения, живущие на мертвой органике),
сапрофаги (животные, питающиеся мертвой органикой),
копрофаги (питающиеся экскрементами),
некрофаги (питающиеся трупами),
детритофаги (питаются донной органикой в различной степени разложения).
Некоторые организмы способны к смешанному типу питания – миксотрофы. Это представители отдела эвгленовых водорослей (зоологи эту группу считают своей и называют ее «растительные жгутиконосцы»). Эти организмы питаются на свету как растения, а в темноте как животные.