Экология Вторушина Анна Николаевна Практическое занятие 1 Экология. Организм и среда.

Понятие и предмет экологии Экология – это наука о взаимоотношениях живых организмов и сообществ между собой и с окружающей средой обитания. Задача современной экологии установить правильные взаимоотношения с природными процессами для обеспечения устойчивого поддержания жизни на планете на основе законов формирования и поддержания биологических систем.

Главный объект изучения в экологии Экосистема. Изучение функционирования экосистем и оценка пределов антропогенного воздействия.

Экологическое мировоззрение Антропоцентрическое экологическое сознание Экоцентрическое экологическое сознание

Задание Как можно решить глобальные экологические проблемы с помощью антропоцентрического и эгоцентрического подхода? Демографический взрыв Загрязнение окружающей среды Нехватка энергоресурсов Ухудшение здоровья человека

Методы экологии системный подход натурные наблюдения эксперимент моделирование.

Методы экологии Системный подход. Любой объект экологии имеет системную природу. Системный подход – это методологическое направление в науке, основная задача которого состоит в разработке методов исследование и конструирования сложно организованных объектов – систем разных типов и классов.

Методы экологии Натурные наблюдения Метеорологические наблюдения Мониторинг Изучение жизни организмов и их сообществ в естественных условиях

Методы экологии Эксперимент Исследование влияния факторов среды на жизнедеятельность организмов Исследование взаимоотношений между организмами различных видов

Методы экологии Моделирование Натурное моделирование Математическое моделирование

Как вы понимаете смысл приведенных понятий? Чем вызвано их появление? Экологические проблемы; Экологическая политика; Экологическое образование; Экологическая катастрофа; Экологический кризис; Экологизация промышленности; Экологический транспорт; Ресурсосберегающее строительство …

Экологизация жизни Процесс последовательного внедрения идей сохранения природы и устойчивой окружающей среды в сферы законодательства, управления, разработки технологий, экономики, образования и т.д.

Экологические знания необходимы людям всех специальностей. Докажите необходимость экологических знаний для инженера, менеджера и других профессий. Можно ли сделать вывод о необходимости всеобщей экологической образованности? Каким путем можно достичь этой цели?

История развития экологии Эпоха возрождения К. Линней (1707–1778 г.г.) С. П. Крашенинников (1713– 1755 г.г.) Конец XVIII – середина XIX в. Ж. Б. Ламарк (1744–1829 г.г.)

История развития экологии 2. Оформление экологии в самостоятельную отрасль знаний (60-е г.г. XIX в. – 50-е г.г. XX в.) Ч. Дарвин (1809–1882 г.г.) В.В. Докучаев (1846–1903 г.г.) Э. Геккель (1834–1919 г.г.) В.И. Вернадский (1863–1945 г.г.) А. Тенсли (1871–1955 г.г.) В.Н. Сукачев (1880–1967 г.г.)

История развития экологии 3. Современный этап (50-е г.г. XX в. – до настоящего времени) – превращение экологии в комплексную науку Ю. Одум (1986 г.), современное определение экологии Экология – междисциплинарная область знания об устройстве и функционировании многоуровневых систем в природе и обществе в их взаимосвязи.

История развития экологии Н.Ф. Реймерс (1992) Мегаэкология – вершина естествознания, вокруг которой концентрируются другие научные дисциплины, связанные с актуальными проблемами цивилизации и угрозой экологического кризиса.

Структура экологии

Этапы взаимодействия человеческого общества и природы 1 этап – этап охотничества- собирательства 2 этап – этап аграрной цивилизации ~ 10 тыс. лет назад 3 этап – этап индустриальной цивилизации

Этапы взаимодействия человеческого общества и природы 1 этап – этап охотничества- собирательства Пожары и, как следствие, разрушение растительных сообществ в различных районах земного шара и обеднение видового состава крупных позвоночных.

Этапы взаимодействия человеческого общества и природы 2 этап – этап аграрной цивилизации ~ 10 тыс. лет назад. Разрушение экосистем: уничтожение лесов, засоление почв и опустынивание Вымирание крупных представителей фауны – конкурентов домашних животных.

Этапы взаимодействия человеческого общества и природы 3 этап – этап индустриальной цивилизации. Наблюдается резкий рост населения Уменьшается разнообразие естественной среды Нарушается круговорот веществ Потребление энергии резко возрастает, встает вопрос об исчерпаемости запасов угля, нефти и природного газа

Современное состояние биосферы Преобразуется облик планеты Изменяется химический состав воздуха, воды, почвы Снижаются темпы процесса самоочищения

Схема социального обмена веществ и энергии общество захват переработка усвоение выделение П р и р о д а

Экологический кризис демографическая проблема (проблема, связанная с ростом населения); истощение природных ресурсов; проблемы энергетики; загрязнение биосферы (кислотные дожди, разрушение озонового слоя, парниковый эффект и др.); проблемы здоровья человека.

Выход из экологического кризиса экологизация технологий; экономизация производств; административно-правовое воздействие; экологическое просвещение; международно-правовая защита.

Организм как живая целостная система Организм (живое вещество) – белковое тело, осуществляющее обмен веществ с окружающей средой и способное к самовоспроизведению. Среда - характерные для растений и животных естественные условия жизни Окружающая среда - часть среды, с элементами которой организм конкретно взаимодействует.

Организм как живая целостная система Связь организма с окружающей средой осуществляется по средствам совокупности процессов, называемых обменом веществ или метаболизмом.

Экологические факторы Экологические факторы – это определенные условия и элементы среды, которые оказывают специфическое воздействие на живой организм. Экологические факторы определяют условия существования организмов.

Классификация экологических факторов (по происхождению) 1. Абиотические факторы 2. Биотические факторы 3. Антропогенные факторы

Классификация экологических факторов (по происхождению): 1. Абиотические факторы – это совокупность факторов неживой природы, влияющих на жизнь и распространение живых организмов. 2. Биотические факторы совокупность влияний жизнедеятельности одних организмов на жизнедеятельность других, а также на неживую компоненту среды обитания.

Классификация экологических факторов (по происхождению): 3. Антропогенные факторы – факторы, порожденные деятельностью человека и воздействующие на окружающую природную среду: непосредственное воздействие человека на организмы или воздействие на организмы через изменение человеком их среды обитания (загрязнение окружающей среды, эрозия почв, уничтожение лесов, опустынивание, сокращение биологического разнообразия, изменение климата и др.).

Абиотические факторы 1.1. Физические факторы – такие факторы, источником которых служит физическое состояние или явление (например, температура, влажность, движение воздуха и др.) Химические факторы – такие факторы, которые обусловлены химическим составом среды (соленость воды, содержание кислорода в воздухе и др.).

Биотические факторы Формы биотических взаимоотношений: 2.1. Внутривидовые взаимодействия характеризуют взаимоотношения между организмами на популяционном уровне. В основе их лежит внутривидовая конкуренция Межвидовые взаимодействия характеризуют взаимоотношения между различными видами, которые могут быть благоприятными, неблагоприятными и нейтральными Воздействие на неживую природу (микроклимат).

Комбинации межвидовых взаимоотношений 00 нейтрализм – оба вида независимы и не оказывают никакого действия друг на друга; в природе встречается редко (белка и лось, бабочка и комар); +0 комменсализм – один вид извлекает пользу, а другой не имеет никакой выгоды, вреда тоже; (крупные млекопитающие (собаки, олени) служат разносчиками плодов и семян растений (репейник), не получая ни вреда, ни пользы); –0 аменсализм – один вид испытывает от другого угнетение роста и размножения; (светолюбивые травы, растущие под елью, страдают от затенения, а самому дереву это безразлично); ++ симбиоз – взаимовыгодные отношения: мутуализм – виды не могут существовать друг без друга; инжир и опыляющие его пчелы; лишайник; протокооперация – совместное существование выгодно обоим видам, но не является обязательным условием выживания; опыление пчелами разных луговых растений; – – конкуренция – каждый из видов оказывает на другой неблагоприятное воздействие; (растения конкурируют между собой за свет и влагу, т.е. когда используют одни и те же ресурсы, тем более, если они недостаточны); + – хищничество – хищный вид питается своей жертвой; + – паразитизм – паразит тормозит рост и развитие своего хозяина и может вызвать его гибель.

Антропогенные факторы 1. изменение структуры земной поверхности; 2. изменение состава биосферы, круговорота и баланса входящего в нее вещества; 3. изменение энергетического и теплового баланса отдельных участков и регионов; 4. изменения, вносимые в биоту.

Задача 1. определите к какому типу экологических факторов относится: Вырубка лесов Ветер Осушение болот Хищничество Магнитное поле Промысел рыб Сооружение свалок Загрязнение химическими отходами почвы Свет Размножение Температура Отношения доминирования в стаде Влажность Строительство коммуникаций Химический состав воды Радиация Волны Контакты между членами семьи Отношения полов Давление Паразитизм

Определите форму биотических взаимоотношений для следующих ситуаций: отношения белки и лося; репейник на теле собаки; ели затемняют в лесу светолюбивые травянистые растения; под елью растут грибы маслята; ели в одном лесу борются за свет; отношения зайца и лисы; на ели поселился гриб-трутовик.

Закономерности действия экологических факторов Закон толерантности В. Шелфорда (1913 г.): жизнеспособность организма определяет как недостаток, так и избыток экологического фактора Лимитирующие факторы - факторы, сдерживающие развитие организма из- за их недостатка или избытка по сравнению с потребностью

Закономерности действия экологических факторов Рис. 3. Схема действия экологического фактора на живые организмы: 1 – оптимум, зона нормальной жизнедеятельности, 2 – зона пониженной жизнедеятельности (угнетение), 3 – зона гибели

Рис. Зависимость активных особей божьей коровки от температуры окружающей среды

Изучив рисунок, определите следующие параметры: 1.температуру, оптимальную для этого насекомого; 2. диапазон температур зоны оптимума; 3. диапазон температур зоны угнетения; 4. критические точки; 5. пределы выносливости вида.

Приведите примеры лимитирующих факторов для развития какого-либо вида животного или растения. Как вы считаете, для каждого вида существует только один лимитирующий фактор или их может быть несколько? В тропических районах океана, где много тепла и света, жизнь очень бедна. Эти районы называют океанической пустыней. Приведите примеры лимитирующих факторов для развития водорослей в таких районах, от которых в сою очередь зависит развитие животного мира?

Какой из видов (1) или (2) находится в оптимальных условиях обитания в каждом случае (А и Б)? Рис. Изменение функции отклика (выживаемости) вида в зависимости от изменения фактора

Рис. Функция отклика (выживаемости) двух разных организмов в зависимости от температуры Определите, у какого из организмов толерантность к данному фактору больше:

Рис. Экограмма зависимости смертности куколок яблоневой плодожорки от влажности и температуры

Изучив зависимость, определите: 1) какой фактор будет ограничивающим в точке с координатами: влажность 18%; температура 30°С; влажность 75%; температура 2°С; влажность 70%; температура 37°С. 2) диапазон оптимальной температуры для вида; 3) диапазон оптимальной влажности для вида; 4) пределы выносливости вида (диапазон между критическими точками) по температуре и влажности.

Рис. Изменение солености воды (А) и плотности популяций (Б) трех видов гаммарид на участке реки У какого из данных видов организмов большая величина толерантности по отношению к уровню солености?

Гомеостаз Гомеостаз –(от греч. состояние) – способность биологических систем противостоять изменениям и сохранять относительное динамическое постоянство своей структуры и свойств. Поддержание гомеостаза – непременное условие существования как организмов, так и целых биологических сообществ и экосистем.

Гомеостаз Выносливость (живучесть, толерантность) – способность переносить изменения среды без нарушения основных свойств системы; Упругость (резистентность, сопротивляемость) – способность быстро самостоятельно возвращаться в нормальное состояние из неустойчивого, которое возникло в результате внешнего неблагоприятного воздействия на систему.

Гомеостаз Гомеостаз организма – определяется поддержанием постоянства внутренней среды; Гомеостаз популяции – определяется поддержанием пространственной структуры, плотности и генетического разнообразия.

Реакция на изменение уровня экологических факторов Адаптация – это процесс приспособления организма к определенным условиям окружающей среды. Особи, не приспособленные к данным или изменяющимся условиям, вымирают. 1. Поведенческая адаптация 2. Физиологическая адаптация 3. Морфологическая адаптация

Реакция на изменение уровня экологических факторов Интродукция – случайный или преднамеренный перенос, переселение особей какого-либо вида растений или животных за пределы их ареала, в новые природно-климатические условия. Акклиматизация процесс освоения интродуцированного вида на новом месте; адаптации к новым экологическим условиям.

Экологическая ниша Экологическая ниша – совокупность всех факторов и условий среды (физической пространство, способ питания, образ жизни, взаимоотношения с другими видами), в пределах которых может существовать вид в природе. Экологическая ниша – часть биосферы, включающая совокупность всех экологических факторов (необходимое пространство, способ питания, образ жизни, взаимоотношения с другими видами и т. д.) пригодных для существования конкретного вида организма.

Домашнее задание: 1. Приведите примеры: – стенотермного организма; – эвритермного организма; – стеногалинного организма; – эвригалинного организма. 2. Опишите экологическую нишу человека.

3. В таблице даны типы адаптаций организмов к экологическим факторам, примеры и описание действия приспособления. Заполните пустые ячейки таблицы.