Загальна екологія Аутекологія

1. Предмет та основні поняття загальної екології.

Предмет вивчення екології – це структура чи сукупність зв’язків між середовищем і організмами.

Об’єкт вивчення – екосистема.

За Геккелем : Екологія – це економіка природи, одночасне вивчення всіх взаємовідносин живого з органічними та неорганічними компонентами середовища, включаючи всі антагоністичні та неантагоністичні відносини рослин та тварин, що контактують один з одним.

Сучасне: Екологія – це наука про взаємодію живих організмів між собою та з неживою природою.

За ВАК: Екологія – це наука про особливості структурно-функціональної організації надорганізмових біологічних систем, а також про взаємодію різних біологічних систем різних рівнів організації між собою та довкіллям.

Основні поняття в екології: Популяція – це група особин одного виду, які тривалий час проживають на певній території, характеризуються високим рівнем вільного схрещування(панміксія) та ізольовані від інших груп певним видом ізоляції.

Демекологія – екологічна наука яка займається дослідженням популяцій.

Вид – це сукупність популяцій особин подібних між собою за будовою, функціями, місцем біогеоценозі, які займають певну частину біосфери(ареал) вільно схрещуються між собою даючи плідне потомство і не гібридизуються з іншими видами.

Аутекологія – галузь екології яка вивчає вид.

Угрупування – це група особин різних видів, які тривалий час існують на певній території і повязані між собою просторовими та трофічними звязками.

Синекологія – займається вивченням угрупуваннь.

Екосистема – це угрупування плюс нежива природа, яка з ним взаємодіє.

Екосистемологія – досліджує екосистеми (вивчає кругообіг енергії та живої речовини між живими та неживими об’єктами).

2. Основоположні принципи екологічної науки, ілюстрація їх суті й значимості.

1) Принцип збереження цілісності екологіних систем (Ч.Дарвін)

Приклад: (У 70-х роках у африці відстрілювали плямистого леопарда і зросла кілкість бабуїнів)

2)Принцип інноваційності

(використання новітніх систем ГІС, NIR, метод культури інвітро)

3)Принцип ієрархічності

(Біосфера > біомні екосистеми > провінційні екос. > ландшафтні екос. > біогеоценотичні екос. > парцелярні екос. > консорція).

3. Основні екологічні закони та приклади їх реалізації (мінімуму Лібіха, толерантності Шелфорда, взаємодії факторів Мітчерліха-Баулє, компенсації факторів Рюбеля, Вільямса, незамінності фундаментальних факторів, відносності адаптації, неоднозначної дії факторів на різні функції організму, біогенної міграції атомів В.І. Вернадського, єдності «організм-середовище»).

1) Закон мінімума Юстуса Лібіха(1840) – життєздатність та репродуктивна здатність організмів певної території залежить від того екологічного фактора який знаходиться в мінімумі. (приклад діжка Ліббіха)

2)Закон толерантності Шелфорда - життєздатність та репродуктивна здатність визначається не тільки тим фактором який знаходиться в мінімумі, а й тим, який знаходиться в максимумі.

3)Закон компенсації факторів Рубеля – нестачу або відсутність певних екологічних факторів можна замінити іншими аналогічними факторами. (слимак будує черепашку з стронцію коли нема кальцію)

4)Закон незамінності фундаментальних факторів Вільямса – відсутність або нестачу фундаментальних факторів не можна замінити будь-якими іншими екологічними факторами.

5)Закон Мітчерліха-Баулє (закон фізіологічної взаємодії) – величина урожаю залежить не від одного якогось(навіть лімітаційного) фактора, а й від всієї сукупності факторів, що впливають на ріст та розвиток рослин.

6)Закон незалежності адаптації організмів до різних факторів – високий рівень адаптації організмів певного виду до якогось одного екологічного фактору не означає такий же високий рівень адаптації до другого.

7)Закон неоднозначності дії факторів на різні функції організмів - це закон, згідно з яким кожен екологічний факторнеоднаково впливає на різні функції організму;оптимумдля одних процесів може бутипесимумудля ін.

8. Закон біогенної міграції атомів, відкритий В.І. Вернадським, згідно з яким міграція хімічних елементів на земній поверхні і вбіосферів цілому здійснюється або при безпосердній участіживої речовини(біогенна міграція), або ж відбувається в середовищі, геохімічні властивості якого (О2, СО2, Н2 та ін.) зумовлені живою речовиною.

9. Закон єдності організм-середовище — закон, згідно з яким між живими організмами і навколишнім середовищем існують тісні взаємовідносини, взаємозалежності і взаємовпливи, які зумовлюють їхню діалектичну єдність. Постійний обмін речовиною, енергією та інформацією між організмом і середовищем матеріалізує і робить пластичною цю єдність. 

4. Поняття про «екологічний фактор».

Екологічний фактор – це елементарний (неподільний) чинник довкілля, який здійснює прямий або опосередкований вплив на організм принаймні протягом однієї стадії його індивідуального розвитку.

Не всі вони однакові за своїм значенням, вплив окремих компонентів взагалі незначний. Всю різноманітність екологічних факторів ділять за походженням і характером дії на три великі групи — абіотичні, біотичні та антропогенні. До абіотичних відносять фактори неорганічної, або неживої, природи, до біотичних — вплив живої природи, а також людини. Антропогенні фактори зумовлені діяльністю людини, вплив її на природу може бути як свідомим, так і стихійним, випадковим. Такий поділ певною мірою є умовним, бо кожен з факторів існує і проявляється лише як результат загальної дії середовища.

5. Порівняльний аналіз існуючих підходів до класифікації екологічних факторів.

Різні автори по різному класифікують екологічні фактори.

6. Синтетична схема класифікації екологічних факторів.

1)Перший критерій – це критерій вичерпності та доступності.

а) умови – це екологічні фактори які існують в екосистемі ізначально і організми не можуть зменшити їх кількості чи робити менш доступними для інших організмів.

б) ресурси – це екологічні фактори які споживаються організмами, і організми в процесі життєдіяльності зменшують їх кількість і доступність для інших.

в) споживання – це використання життя, простору, їжі.

2) Критерій періодичності екологічних факторів.

а) первинно-періодичні – мають чітко виражену добову, місячну, річну циклічність (t,вологість)

б) вторинно-періодичні – ті які реагують на зміну первинно періодичних.

в) неперіодичні ( раптові) – не повторюються циклічно, виникають час від часу.

3) Критерій: залежно від природи, екологічні фактори поділяються на:

а) біотичні

(гомотипові коакції (груповий ефект, масовий ефект, внутрішньо видова конкуренція))

(гетеротипові коакції (коменсалізм, протокооперація, мутуалізм, хижацтво, алелопатія, паразитизм))

б) абіотичні

(кліматичні (фізичні, хімічні), едифічні(фізичні, хімічні), специфічні(фактори водного середовища))

в) антропогенні (опосередкований вплив діяльності людини на біологічні системи)

г) антропічні (вплив людини прямим шляхом на біологічні системи)

4) Критерій важливості екологічного фактора

а) лімітаційні – які в даний момент знаходяться або в дефіциті або в надлишку і мають в плив.

б) нелімітаційні – навпаки до лімітаційних.

7. Значення тепла для живих організмів. Екологічні групи організмів за відношенням до температурного фактора.

Тепло – це випромінювання яке здійснюється живими організмами температура яких перевищує обсолютний нуль.

Температура – це спосіб виміруювання тпла, оцінка його кількості.

Найбільше значення тепло має для пойкілотермних(холоднокровних) тварин, які напряму залежать від кількості тепла.

Розподіл тепла по нашій планеті зумовлює широтний розподіл рослинності і екологіних систем, типу біомів.При зниженні температури нижче 0 у клітинах утворюються кристалики льоду які зумовлюють механічне пошкодження її органели і далі загибель.

Якщо ж температура висока то відбувається явище денатурації білків, що так само призводить до загибелі клітини.

Організми теоретично можуть жити в межах від – 200 до +100 С.

За відношенням до температури:

А)за стійкістю до екстремлальних температур:

1.нехолодостійкі

2.неморозостійкі

3.холодостійкі

4.морозостійкі

5.нежаростійкі

6.жаровитривалі еукаріоти

7.жаростійкі прокаріоти

8.пірофіти.

Б) за пріоритетом екстримлаьних температур:

1.кріофіли (низькі температури)

2.термофіли (високі температури)

В) за джерелами одержання тепла та способами регуляції тепла:

1.теплокровні (гомойотермні, ендотермні)

2.холоднокровні (пойкілотермні, ектотермні).

Г)за за діапазоном температур в яких можуть жити:

1.стенотермні (малий діапазон)

2.евритермні (великий діапазон)

8. Поняття про температурний поріг розвитку та суму ефективних температур.

Температурний поріг розвитку – це та температура при якій організми виходять із зимового сну і переходять до активного розвитку.

Ефективна температура – це та, яка перевищує температурний поріг розвитку.

Сума ефективних температур – це різниця між температурами вищими за температурний поріг розвитку і температурним порогом розвитку помножена на кількість днів протягом яких температура перевищувала поріг.

Приклад

Форель: 410 градус/днів

Кислиця: 453 градус/днів

Суниця: 500 градус/днів

9. Значення води для живих організмів. Вміст води в тілах різних живих організмів.

Є два важливих значення води в живих організмах:

а) всі хімічні реакції протікають у водному середовищі

б) вода регулює тиск у клітинах та рідинах за допомогою осмосу.

Тваринні організми одержують воду прямим шляхом(п’ють) і є метаболізована вода(з речовин які є в самому організмі).

Основним джерелом води є грунтова вода яка зосереджується в поверхневих шарах грунту.

Доступність води для рослин залежить від величини грунтових пор.

Додатковим джерелом води для рослин є опади або роса.

Вміст води в тілах різних організмів:

Водорості: 96-98%

Листки трав*яних рослин: 83-86%

Листки деревних рослин: 79-92%

Бульби картоплі: 74-80%

Ссавці: 63-83%

Земноводні: до 93%

Губки: 84%.

10. Розподіл опадів за біомними екосистемами.

Розподіл опадів за біомними екосистемами:

0-250мм – пустелі

250-750мм – саванна або рідколісся

750-1250мм – сухий ліс

>1250мм – вологий ліс.

11. Екологічні групи рослин та тварин за відношенням до вологості.

За відношенням до вологості:

Рослини :

А)гідрофіти (наземно-водні рослини)

Б)гігрофіти (надмірна вологість)

В)мезофіти (помірна вологість)

Г)ксерофіти (рослини посушливих місць)

Д)ультра ксерофіти (крайні ксерофіти)

Тварини :

А)гідрофіли (тварини які живуть у воді)

Б)гігрофіли (надмірна вологість)

В)мезофіли (помірна вологість)

Г)ксерофіли (понижена вологість)

12. Значення світла для живих організмів.

Світло - це первинне джерело енергії для фотосинтезу, без якого неможливе життя на Землі. Також світло є важливим екологічним фактором, який істотно впливає на біоту в цілому і на адаптаційні процеси і явища в організмах.

Основне джерело світла - сонячна радіація. На інтенсивність світла впливають кут падіння сонячних променів на земну поверхню; вона змінюється залежно від широти, сезону, часу дня й експозиції схилу. Тривалість дня (фотоперіод) на екваторі більш постійна (12 годин), але в більш високих широтах вона змінюється залежно від пори року. Для рослин і тварин таких широт характерна реакція на фотоперіод, яка синхронізує їх активність із порою року. Прикладами можуть бути цвітіння і проростання насіння в рослин, міграція, зимова сплячка і розмноження тварин. Світло впливає на структуру угруповань живих організмів. Важливе значення має інтенсивність освітлення. Наприклад, рослини за відношенням до освітленості поділяються на світлолюбні, тіньовитривалі і тіньолюбні. Є також рослини довгого (фотоперіод не менше 12 год.) і короткого (8-10 годин) дня та нейтральні.

Світло зумовлює різні види рухів рослин і тварин:

а)фототропізм ( цілеспрямований рух організмів в сторону чи від джерела світла)

б)фотонастії ( неспрямовані рухи частин рослин у відповідь на світло різної інтенсивності)

13. Класифікація рослин за відношенням до фотоперіоду.

За відношенням до фотоперіоду

1) Рослини короткого дня, яким для переходу до цвітіння потрібно світла 12 і менше годин на добу (коноплі, тютюн);

2) Рослини довгого дня, для фази цвітіння їм потрібна довжина дня понад 12 годин на добу (картопля, пшениця, шпинат);

3) Рослини проміжного типу, цвітіння в яких наступає при певному діапазоні фотоперіодизму, наприклад гваюла;

4) Рослини фотоперіодично нейтральні, цвітіння в яких відбувається при будь-якій довжині дня (помідор, кульбаба тощо).

14. Екологічні групи рослин та тварин за відношенням до освітленості.

За відношенням до світла рослини:

А)за відношенням до фотоперіоду

1.рослини короткого дня (12 годин темного періоду)

2.рослини довгого дня (12-14 годин непреривного світла)

3.фотоперіодично нейтральні (не залежать від фотоперіоду)

Б) за відношенням до світлового і темнового часу доби тварини поділяються на:

1.фотофоби

2.фотофіли

В) за реакцією на інтенсивність світла та за спеццифікою фіксації СО₂ рослини діляться на:

1.С₃ рослини

2.С₄ рослини

3.САМ рослини

За відношенням до світла тварини поділяються на групи в залежності від

того, який спосіб життя вони ведуть: денні, нічні сутінкові.

15. Антропічні та антропогенні фактори. Аллохтонні та автохтонні види.

Антропогенні (опосередкований вплив діяльності людини на біологічні системи)

Антропічні (вплив людини прямим шляхом на біологічні системи)

Антропічний або антропогенний фактор — такий фактор, агентом якого є людина (безпосередньо або внаслідок своєї діяльності). Роль антропічного фактора весь час зростає. Дія людини на рослинні угруповання може бути прямою (безпосереднє споживання, вирощування в системі сільського господарства, використання рослинних ресурсів, інтродукція, пряме винищення тощо) та непрямою (деградація та позитивні зміни в фітоценозах, вимирання одних видів та розповсюдження інших внаслідок різних видів людської діяльності). За результатом вплив людини умовно поділяють на позитивний та негативний.

Синантропні – це види які адаптувались до життя поблизу людини.

Всі види за цим критерієм поділяються на дві групи:

1)апофітні – (автохтонні) місцеві синантропні види.

а)евапофітні

б)геміапофітні

в)спонтанеофітні

2)антропофітні – (аллохтонні) занесені синантропічні види.

а) за часом занесення (археофіти, кенофіти, евкенофіти)

б) за способом занесення (аполютофіти, ергазіофіти, ксенофіти)

16. Синантропні види. Рудеральні та сегетальні види.

Синантропні – це види які адаптувались до життя поблизу людини. (вище класифікація)

Сегетальні види (бур’яни) – це ті рослини ,які ростуть на субстраті, що постійно обробляється людиною.

Рудеральні види – ростуть на покинених людиною субстратах, що зазнали значної трансформації.

17. Розвиток поняття «екологічна ніша» в екології.

Історія становлення поняття «екологічна ніша».

Поняття ввів Джосеф Гріннел у 20-х роках ХХ століття ввів термін Екологічна ніша.

Екологічна ніша – це умови існування будь-якого виду, або іншими словами – місце перебування.

У 1927 році Чарльз Елтон вдосконалив та змінив зачення і тлумачення цього терміну:

Екологічна ніша – це функціональний статус виду, в угрупуванні, тобто це його віжношення до хижаків та до їжі.

Джорж Евелін Хатчинсон в 1957 сформулював:

Екологічна ніша – це весь діапазон екологіних факторів середовища в якому даний вид може тривалий час існувати і розмножуватись.