Екологія чоловік і біоценоз

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати


КУРС ЛЕКЦІЙ З ЕКОЛОГІЇ
Лекція 1 (4 години). Общебиологические і системні уявлення.

Введення. Предмет і завдання екології.
1. Основні поняття та визначення екології.
2. Сучасні екологічні проблеми.
3. Екологічні аспекти існування людини в сучасних умовах.
Введення
Життєву важливість екологічної проблеми нікому з нас не потрібно доводити. Однак ця очевидна реальність і створює труднощі викладання і пізнання вами екології.
Насправді питання дуже складне і вимагає формування нового стереотипу в поведінці людини, отже курс повинен формуватися як загальноосвітній і фундаментальний.
За термінологією академіка Вернадського на будь-якому структурному рівні від організму до біосфери ми змушені розглядати систему, тобто сукупність взаємопов'язаних елементів, занурених в іншу, більш широку метасистему, в якій перша грає роль елемента, тому поняття екосистеми є центральним поняттям курсу.
Необхідно запам'ятати основна теза про єдність природи, тому що єдність і взаємозв'язок об'єктів природи вимагає розгляду конкретних екологічних питань на єдиній системно-біологічної та еволюційній основі.
У рамках глобальної екологічної проблеми визначається раціональна поведінка людини в природі, тобто адекватна екологія людської популяції. Ця екологія може бути створена тільки на основі людського розуму. Отже, необхідно тотальне поширення серед людей всіх рівнів освіти та інтелекту науково обгрунтованої екологічної концепції.
У результаті вам необхідно буде знати:
1. Цілі і завдання, систему вихідних понять екології.
2. Основні закономірності взаємодії живих організмів і природного середовища.
3. Принципи організації і функціонування екологічних систем.
4. Закономірність функціонування біоценозів.
5. Місце і роль людини в біосфері землі, закономірності виникнення та розвитку антропосферою.
6. Загальні принципи раціонального природокористування або пріродопотребленія.
7. Методи системного аналізу та контролю природного сфери.
8. Основні антропогенні фактори впливу на природне середовище.
9. Уміння передбачити, екологічні наслідки (культурно-господарської) людської діяльності.
10. Знати способи блокування несприятливих (руйнівних) антропогенних факторів.
11. Оцінювати стан природного середовища в процесі проектування і створення нової техніки і технології і використовувати це в інженерній, проектно-конструкторської і виробничої діяльності, виходячи з принципів збереження і возобнавленія природних ресурсів.

Курс екології структурно складається з 5 розділів:

1. Общебиологические і системні подання;

2. Взаємовідносини організмів і популяцій з навколишнім середовищем - аутекологія;

3. Закономірності, що визначають динаміку популяції - Демекологія;

4. Сінекологія містить відомості по основних аспектах функціонування біотичних угруповань (біоценозів).

5. Еволюційні проблеми екології, в т.ч. перспективи розвитку біосфери і роль людини в цьому розвитку.

1.1 Основні поняття та визначення екології
Слово «екологія» вперше вжив Ернест Геккель у 1866 році, позначивши ним біологічну науку, що вивчає взаємини організмів з навколишнім середовищем. Зараз це слово стало повсякденним і звичним. Дослівно з грецької екологія - наука про місце проживання. Інше розуміння екологія це економіка природи.
За визначенням російського вченого А. Я. Данилевського екологія - наука про структуру і функції екологічних систем і про механізми, обеспечіваюшіх їх гомеостаз.
У традиційній класифікації наук екологія відноситься до біологічного циклу. За поданням вченої еколога Юджина Одума місце визначено наступним чином: ... ... ....
Екологія - системна наука. Вона включає предмети перетинають інших біологічних наук, але в одному аспекті, що відбиває зв'язок між середовищем і організмом, середовищем і популяцією, середовищем і співтовариством популяцій, фізичним середовищем і всіма живими організмами (всієї біотою).
Екологічні системи, так само як і біогеоценози, складаються з екологічних компонентів, які є їх основними матеріально-енергетичними складовими.
До них відносяться: енергія (всі променеві, хвильові і квантові джерела), газовий склад (атмосфера), вода (рідка складова), грунт як субстрат екосистем і біогеоценозів, автотрофи-продуценти, організми (гетеротрофи-консументи і продуценти), а також інформація .
Центральним у екології є поняття екосистеми, введене в 1935 році англійським вченим З. Тенслі. Він вважав, що в екосистему входить не тільки комплекс організмів, а й весь комплекс фізичних факторів, що називаємо біома - місце проживання в широкому сенсі.
Для більш повного уявлення можна надати такі рівні живого в природ
Малюнок 1.3-Системні рівні живого в природі.
Рослини синтезують органічні сполуки, використовуючи енергію сонця і поживні речовини з грунту і води. Ці сполуки служать рослинам будівельних матеріалів для створення тканин і підтримують свої функції. Для вивільнення запасеної хімічної енергії рослини розкладають органічні сполуки на вихідні неорганічні компоненти - СО 2, Н 2 О, нітрати, фосфати і т.д. - Завершальна кругообіг поживних речовин.
Оскільки рослини готують собі «їжу» самі, то їх називають автотрофами (самопітающіміся).
Тварини витягають необхідну їм енергію з готової їжі, поїдаючи рослини чи інших тварин, тому їх називають гетеротрофами (харчуються іншими). Поділ на авто-і гетеротрофів відносно, тому що деякі рослини живляться тваринами (несекомимі).
Біота - безліч всіх організмів екосистеми - існує у формі спільноти, або сукупності всіх популяцій, які займають дану територію.
Велика легко виділяється одиниця спільноти, утворена під впливом регіонального клімату з регіональною біотою і субстратом - званим біом. Ця група екосистем з подібним типом рослинності, визначеним схожими кліматичними умовами.
Головні біоми Землі:
тундра; тайга; листопадний і дощовий ліс помірної зони; степ помірної зони; чаппараль (це дерева і чагарники з жорсткими вічнозеленим листям, які ростуть у м'якому помірному кліматі, з вологою зимою і сухим літом); пустеля, тропічний дощовий ліс, тропічний листопадний ліс, тропічний скреб (чагарник), тропічна степ і савана, гори (складна зональність). І нарешті, екосистема вищого рівня - це біосфера. Вона являє собою сукупність всіх біомів і дрібніших екосистем, які в кінцевому рахунку всі взаємопов'язані і взаємозалежні за рахунок глобальних процесів типу кругообігу Н 2 О і циркуляції атмосфери.
Атмосфера Землі (від грец. Атмос - пара, і сфера - куля) - це газова оболонка, що оточує Землю. Маса атмосфери становить (5,15 5,9) 10 15 т. Атмосфера забезпечує можливість життя на Землі і має великий вплив на різні сторони життя людства.
Істотний вплив на атмосферні процеси особливо на тепловий режим стратосфери надає озон. Озон зосереджений в стратосфері, де викликає поглинання УФ сонячної радіації. Середня товщина озону [О 3] становить 2,3-5,2 мм. Розподіл озонового шару над Землею представлено на малюнку 1.4. , Його товщина змінюється протягом року: мінімальна восени, максимальна навесні.
Малюнок 1.4-Розподіл озонового шару над поверхнею Землі.
Існують і інші класифікаційні підходи щодо Р. Дажо і Мончадскому;
I фізичні - кліматичні та некліматіческіе
II. Заснована на особливостях реакцій організмів на дію факторів і від ступеня досконалості їх адаптацій.
I. клімат (нахил (грец.) - багаторічний режим погоди для даної місцевості)
Макроклімат - по регіону;
Мезоклімат - по місцевості;
Мікроклімат - на рівні організму.
Фактори глобального клімату: променева енергія, температура, освітленість, відносна вологість, опади.
Клімат характеризується клімограммой (графічної залежності температура - опади форма замкнутої ламаної лінії, кожна точка являє середню температуру та середню кількість опадів. Сонячне світло - це фотосинтез інтенсивної сонячної радіації і частка поглинання її в атмосфері нерівномірно розподілені по спектру.
УФ з довжиною хвилі 0,3 мкм не проходить через озоновий шар, видимий спектр послаблюється рівномірно, ІЧ - промені послаблюються в залежності від довжини хвилі. Сонячне світло проходить в повітрі і у воді, тому фотосинтез йде і під водо, але морські рослини існують лише в евфоніческой зоні (де інтенсивність фотосинтезу менше інтенсивності дихання рослин). Точка компенсації приблизно на глибині 100 м, тому нижче 100 м рослинність не розвивається, але тварини можуть жити і глибше.
На суші сонячне світло поглинається або відображається листям рослин, коли його не вистачає виникає конкуренція. Фотосинтез обумовлений тим, що сині та червоні промені позлащаются хлорофілом. Це створюють прохолоду під листям у лісі.
Сонячна радіація впливає на живе в залежності від спектру випромінювання. Тому УФ - має сильну бактерицидну дію.
Температура. Різні види пристосовані до різних температурних діапазонах. Вплив температури на життєдіяльності організмів характеризується співвідношенням
, Де
S = const,
* - Нуль розвитку (температура, нижче якої не розвивається),
D - тривалість розвитку,
- Ефективною температурою.
Морфологічна адаптація видів до температури характеризується наступними правилами:
Бергмана - великі тварини в найбільш холодних кліматичних умов;
Аллена - в холодному кліматі у тварин зменшується поверхня вух і хвоста, коротше лапи і шия, призі
Вологість - відіграє особливу роль, тому що в протоплазмі актив. тварин від 70 - 90% Н 2 О, медуза - 98%, личинки жуків 50%. За вологості тварини діляться на
- Гідрофільні (пост. у воді);
- Рофільние (в сирих місцях);
- Мезофільні (переносять коливання вологості 50-100%);
- Ксерофільні (що живуть у сухих місцях з дефіцитом Н 2 О в повітрі та грунті).
Вологість регулює процеси росту і старіння організмів.
Абіотичні фактори у водному середовищі.
Вода - прозорість, щільність від температури, поверхневому натягу, рН. У воді розчинені гази - кисень, приблизно 35% від усіх росл. газів;
СО 2 - в 35 разів більш розчинний; мінеральні солі прісні. До 0,5 г / кг, морських до 35 г / кг. Це Са (64%), Mg (17%), Na (16%), K (3%).
Абіотичні фактори в грунті.
Грунт складний абиотический об'єкт.
Грунтова вода - гігроскопічна плівка в порах діаметром <0,2 мкм капілярна абсор. в порах діаметром (0,2-0,8 мкм). Здатність утримувати вологу, званим потенціалом (pF).
Структура грунту.
Гравій більше 2 мм
Грубозернисті піски менше (0,2-2) мм
Дрібнозернисті від (20-200) мкм
Суглинки (2-20) мкм
Мінеральні колоїди менше 2 мкм.
Грунти також діляться на дрібнозернисті і колжоватие. Na <50%.
Солончакові pH <8, солонці (лужні) pH до 9 більшість видів живе в діапазоні від 5 до 8.
Фактори харчування.
Їжа - це джерело енергії та будівельних матеріалів. Їжа - склад органічні речовини целюлози, жири, білки, цукри, крохмаль. Вони згоряють на повітрі.
Ф - синтез - С 6 Н 12 О 6 - глюкозу - моль з високою потенційною енергією. Рослини запасають глюкозу перетворюючи її потім на крохмаль (полісахарид) і жири. С'єдіна їжа (крохмаль і ін вуглеводи і цукру) перетравлюються → глюкозу → клітинне дихання (воно протилежний фотосинтезу). З 6 Н 12 О 6 + 6О 6 → 6СО 6 + Е заходів.
Їжа джерело біогенів, будівельні елементи живого. Містить амінокислоти для будівництва білків. Макроелементи (Са, К, Nа, Р) мікроелементи Si, Gr, Мо, Тi і ін
Вітаміни жиро-і водоростворімие.
Вітаміни + білки = ферменти (біокатолезатори)
Відомо 30 вітамінів, вивчено - 20
Їжа повинна бути збалансована і калорійна, а також мати певну біохімію в обробці. (Баланс жирів; білків; вуглеводів). Це визначає її якість. Збалансованість в біохімії це дозволене поєднання одним і небажаність інших сполучень елементів їжі.
Кіслорд - необхідний для дихання в атм. 21% за масою, але він погано розчинний у Н 2 О. Організми в основному складаються з води і тому складна доставка О 2 до органів і клітин. Для дрібних водних організмів і наземних рослин здійснюється дифузія через клітини (до 1 мм). У великих організмах існують циркуляційні системи для перекачування рідини з поверхневих тканин у глибокі. У хробаків, членистоногих і молюсків система не містить каппіляров, у хребетних замкнута. У великих тварин в крові є білки збільшують кисневу місткість при контакті - гемоглобін (у 50 разів більше О 2), ніж у плазмі, однак білки збільшують в'язкість крові для зниження еритроцити. Існують синтетичні з'єднання знижують в'язкість крові і підвищують її плинність, наприклад аспірин.
Біотичні фактори: взаємовідношення особини і популяції. Популяція - мінімальна самовідтворювана група особини одного виду, що населяє певна простір протягом еволюційної тривалості часу.
Характеризуються двома різновидами групи, ознаки.
Груп. структур. характеристик относ. щільність, народжуваність, смертність, розподіл. орган. по віках, біотіч. потенц., тип росту.
Генетичні характеристики об'єднують здатність до адаптацію і пристосованість і стійкість.
Особина в популяції підпорядкована останньої і володіє лише відносною незалежністю інд. життя.
Ставлення популяції - особина реалізується не на індивідуальній, а на статичній основі. Це означає, що збільшення потомства у даній особі випадковість. Це ж повною мірою відноситься до виду Ноmo Sapiens.
В інтересах виживання людської популяції, багато відомі факти. Здатність до навчання мови у людини втрачається назавжди при попаданні новонародженого в середу ін тварин (Мауглі).
При епідеміях гинуть в першу чергу люди з ослабленим здоров'ям ін якості при цьому не грають не якій ролі.
Існує так звана кібернетична гіпотеза Геодакяна про роль статей у еволюції.
Жіноча частина популяції - хранитель генофонду, а чоловіча - забезпечувати пристосування до зрад. умов існування, то ясно, чому в зазначених екстремальних умовах гинуть в першу чергу гинуть чоловічі особини, а потім з тимчасовим зрушенням жіноча половина.
Гомотіческіе реакції - між особинами одного виду;
Геторотіпіческіе реакції - міжвидові.
До I увазі реакцій відносяться:
- Груповий ефект (обьед. в групи більше 2 - х)
- Масовий ефект при підвищений. плотн. > Оптим. знижується плодючість самок (самообмеження виду)
- Внутрішньовидова конкуренція (конкуренція з - за їжі, води і світла)
- Территор. поведінка - перешко. схрещування близькоспоріднених особин.
- Соціальна ієрархія в стаді оптимізує. Витрати енергії організму і ступеня захищеності.
До 2 увазі реакцій:
- Нейтралізм
- Отсут. взаємного впливу видів;
- Конкурен.-впливає на географ. поширений. Організмів;
- Співпраця-види утворюють спільноти (гніздування птахів проти нальотів хижаків).
- Комменсамум-один з видів у співтоваристві, а іншої немає.
- Паразитизм-один вид (пар.) гальмує ріст і розвиток іншого і може погубити господаря.
- Хижацтво-один поєд. ін-жертву
Види не є пасивними об'єктами впливу факторів зовн. Середовища і вони пристосовуються самі при цьому вчить. Вплив тих чи інших факторів.
Вплив на біоту різних факторів неоднаково (одні не замінні і незалежні)
На рис показано залежність биологич. актив. від град. ум. середовища.
Рівні активності, необхідні для:
1) підтримання життєвого. важливих біо. функц.;
2) рівні сущест. особини;
3) рівні сущест. популяції.
Це опред. з.Лібіха і зв. концепцією лімітує. фактора. (нім. уч. 1803-1873 р. проф. Мюнхен. універ. агрохімік)

К. Лібіха обуслов. 2 принципами

1-обмежувальним екосистема перебувати в стац. стані, коли приплив енергії і в.ва балансир. відтоком;
2-взаємодія факторів-виисокая конц. або доступність ін фактороа може змінювати потреб. Мініним. пітат. Речовини.
I. Екосистема озера Міліто фактора СО 2 (світло, N 2, Р - const) то у випадку бурі (урану) додаткове кількість СО 2 розчин то скор образів продуктів збільшується і почне залежати від світла, N 2, Р факторів.
У розвитку закону Лібіха відома. Еколог ХХ століття Шелфорд запропонував зак. Толерантності.
Міллітірующіі впливу поряд з мін. оказ тах фактора отже, форми характеризуються межами толерантності.
Конкрет. Прояви з. толерантності
Діапазон (m) може бути широким відносно одного фактора і вузьким у відношенні ін
Організми з широким диапозоном (m) до всіх факторів найбільш широко поширеною.
Якщо умови по одному фактору не оптимально для виду, то зможе звузитися діапазон телерантності до ін чинникам
У природі організми часто опиняються в умовах не оптимальних до тих чи інших факторів. Тоді більш важливий ін або ін (орхідеї раст в тіні і вологи, але можуть актив. Зростання на світлі і низьких температурах)
Період розмноження є критич в цей період багато ін. Фактори стає міллітірующіі (дорослі краби добре переносять прісну воду і заходять далеко в річки, але личинки не можуть жити в прісній воді, тому розмножуються тільки в середовищі проживання) і навпаки лососі
Існує ще поняття «екологічна ніші» - це сукупність зв'язків організму з біотичних і абіотичних функціями середовища її проживання екологічна ніша включає не тільки фізичні простір, але і функціональну роль організму в спільноті.
Екологічна валентність - це здатність заселяти різну середу, характеризується більшими чи меншими зміни екологічних факторів

1.2 Сучасні екологічні проблеми
Господарська діяльність людини негативно впливає на озоновий шар атмосфери Землі:
1.Самое великий вплив мають запуски ракетно-космічних об'єктів.
2.Іспареніе галогенсодержащих сполук фреонів (хладонів) Ф-11 (CFCl 2), Ф-12 (CF 2 Cl 2), Ф-22 (CНClF 2) використовуються в холодильних технологіях і в аерозолях руйнує озоновий шар.
Більшість країн світу значно скоротило випуск цих хімічних сполук і був підписаний Кіотський протокол до Рамкової конвенції ООН 11.12.97. Найбільш дисципліновані держави - це Японія, Росія, Франція, Іспанія, Англія, країни Скандинавії - відмовляються від багатьох пунктів цієї угоди США, Китай і Індія і деякі країни Ю. Америки. До цього додам, що середнє життя фреону (природний його розпад) складає 70-100 і більше років.
Антропогенні впливи на екологічні компоненти екосистем і біогеоценозів виявляються і через інші хімічні сполуки та шкідливі речовини, наприклад, СО 2. Вода є найважливішою складовою живої речовини, без якої неможливе життя на нашій планеті. Загальна кількість Н 2 О оцінюється (1,5-2,5) 10 2 або 1,5-2,5 млрд км 3.
Води в природі Землі містять розчинені солі, гази й органічні речовини. При концентрації солей до 1 г / кг вода вважається прісної, до 25 г / кг - солонуватою, і більше 25 г / кг - солоною. Найменш мінералізованими водами є атмосферні опади (10-20 мг / кг), потім прісні озера і річки (5-1000 мг / кг). Солоність світового океану коливається 35 г / кг. Моря мають меншу солоність, наприклад, Чорне море - 17-22 г / кг; Балтійське - 8-16г/кг; Каспійське - 11-13 г / кг.
У воді, споживаної людиною, розчинені найважливіші для життєдіяльності організму органічні і неорганічні речовини. Вода сприяє електролітичної дисоціації містяться в них солей, кислот і лугів, виконує роль каталізатора різноманітних процесів обміну речовин в організмі.
Природний склад води в останні 10 років став об'єктом дуже пильної уваги людини як потенційна причина масових захворювань неінфекційної природи. Вміст у воді Cl, Сульфатів та продуктів розкладання органічних речовин (аміак, нітрати, нітрити), а також солей азотної кислоти, широко використовуються в промисловості і сільському господарстві, веде до їх накопичення в харчових продуктах з подальшими важкими отруєннями. У тих районах, де існує надлишок або недолік цих сполук, спостерігається зміна флори і фауни. Так, нестача фтору у питній воді призводить до ураження зубів і ослаблення кісток скелета людини і тварин. Фтор також впливає на фосфорно-кальцієві обмін і на процес кальцифікації кісток.
Нестача йоду (I 2) тягне активний ріст клітин щитовидної залози і порушення гормонального обміну в організмі, у тому числі і з важкими наслідками.
Se - Селен - його недолік в питній воді різних районах Фінляндії, Нової Зеландії, Китаю, Хабаровський і Алтайський краї, Карелія, Псковська, Новгородська і Читинська області РФ деякі області країн Балтії призводить до підвищеного ризику захворювання на рак прямої і товстої кишки, грудей жінок, печінки, підшлункової залози і ін Надлишок селену у питній воді призводить до селеновим інтоксикацій (це робота з виробництвом напівпровідником) - це сильна отрута стоїть поруч з миш'яком.
У таблиці 1.1 наведені нешкідливі для людини концентрації деяких хімічних речовин та інгредієнтів у питній воді.

Таблиця 1.1 - Нешкідливі для людини концентрації деяких хімічних речовин та інгредієнтів

Найменування

Вміст у воді, мг / л не більше
Свинець
0,7
Миш'як
0,05
Фтор
0,7-1,5
Берилій
0,0002
Молібден
0,5
Нітрати
10,0
Поліакриламід
2,0
Стронцій
2,0
Дуже велика проблема нависла над людством - стрімке зростання споживання води на індустрію виробництва і сільське господарство, боротьба з виснаженням і забрудненням водних ресурсів планети. Приклад, затоплення і змив джерел водопостачання (8 в Ставропольському краї та 7 в Краснодарському краї) в заплавах річок Кубані, Лаби і Подкумка. Водопостачання відновлено тільки за тимчасовою схемою і, вартість 1 пляшки води доходила до 100 рублів.
Наступна проблема - це втрата плодоносних шарів, грунту. Мінералогічний склад твердого грунту багато в чому визначає її родючість. Органічних частинок в грунті міститься не багато, тільки торфовища складаються майже повністю з них. До складу мінерального залишку грунту входять: Si, Al, Fe, K, N, Mg, Ca, P, S та ін і незначно міститься мікроелементів: Cu, Mo, B, F, Pb, I та ін Сукупність різних груп мікроорганізмів , для яких місцем існування є грунт, називають грунтовими. Вони відіграють важливу роль у грунтоутворенні, формуванні родючості грунтів і в кругообігу речовин у природі. Грунтові мікроорганізми розвиваються також у розкладаються рослинних залишках. Поряд з грунтовими мікроорганізмами в грунт потрапляють і хвороботворні мікроорганізми (наприклад, з трупами і продукти життєдіяльності людини і тварин, з фекальними скиданнями, каналізаційними стоками та скидами різних виробництв, але найбільш небезпечними в цьому плані є скиди харчових підприємств (м'ясних, молочних, маслоекстраціонних і ін). Але хвороботворні як правило дуже швидко гинуть в грунті. Бувають випадки існування деяких видів мікроорганізмів сотні і тисячі років (наприклад, сибірська виразка бацили, правець, бутулізма, чуми, геморагічний лихоманки, холери та ін.)
Обробка грунту, внесення добрив, зміна водних режимів грунту також істотним чином впливають на число грунтових мікроорганізмів. Грунт «виробляє» мікроелементи, які потім із соком рослин доходять до їх клітин. Отже, рослини потрапляють в їжу, відображають особливості мікроелементного складу даної грунту. Приклад, отруєння від надлишку. Грунт являє собою верхній шар літосфери, який утворюється і розвивається в результаті спільного впливу повітря, води, живих організмів і кліматичних факторів. У грунті проходять процеси синтезу й біосинтезу, в результаті грунт стає родючої або навпаки. На 1 га в (кг) міститься від 1000 до 7000 бактерій; микрогрибов від 100-1000; від 10,0-300,0 водоростей, членостоногіх до 1000; дощових черв'яків від 350-1000; вона відповідно має вирішальний вплив на біосферу поряд з Світовим океаном.
За останні 100 років на планеті зруйновано ерозією 20 млн. км 2, тобто 28% від всіх оброблених земель. Це з різних причин, в першу чергу через інтенсифікації сільськогосподарських робіт. Приклад, екологічного грунтового кризи це деградація екосистеми Аральського моря. Обсяг моря скоротився на 60%, площа зменшилася з 67 т км 2 до 40 т км 2, в 3 рази зросла солоність води і засоленість навколишньої території.
Навколишнє середовище - це речовина і простір природи з її явищами і середовищем проживання безпосередньо людини, склад її визначається чинниками неживої природи (клімат, рельєф та ін) і живої природи, а також соціально-економічними функціями. Навколишнє середовище є частиною географічного середовища. Забруднення природного середовища відбувається як від природних причин, так і в результаті господарської діяльності людини (тобто природні та антропогенні).
Серед 7000 хімічних забруднюючих природне середовище в результаті промислового виробництва є токсичні, мутагенні і канцерогенні речовини. Серед них найбільш небезпечні діоксид азоту у водному середовищі, бензол в повітрі, пестициди в воді, нітрати у воді, діоксини в харчових продуктах і в грунті, поліхлоровані дифеніли в харчових продуктах і соляна кислота в грунті.
Кількість шкідливих речовин і сполук, одержуваних людиною і є побічними продуктами виробництв катострафические зростає. У цей список (7000) потрапляють все нові і нові речовини.
Характерно й те, що відвали (шлаки, порода, зола і ін) при видобутку корисних копалин займають на Землі території в декілька млрд. га. Вони отруюють повітря, воду, грунт, продукти харчування, рослинний і тваринний світ. Приклад - занедбані шахтні розробки міста Шахти, тонка плівка нафтових викидів на водних поверхнях, випробування ядерних та інших видів зброї.
1.3 Екологічні проблеми існування людини в сучасних умовах
Шкідливі речовини з навколишнього середовища потрапляють в організм під час дихання, при харчуванні, через шкіру. В організмі ці речовини або переносяться системою кровообігу до печінки і нейтралізуються, або виводяться з організму через відповідні органи, або на тривалий період впроваджуються в організм, тобто відкладаються в жирові тканини, що також дуже небезпечно. По ланцюгах харчування відбувається і отруєння людини отрутохімікатами.
Екосистема представляє собою основну форму реалізації взаємин живого та неживого в природі. Ці відносини будуються на основі обміну речовиною та енергією. Встановлення кордону між живим і неживим, між біотичних і абіотичних найважливіше завдання науки. В якості підтвердження розглядається екосистема як відкрита термодинамічна система. У такій системі другий закон термодинаміки проявляється у формі:
> 0, де S - ентропія внутрішнього (i) і (е) зовнішнього процесів; рівність має місце при оборотності процесів, нерівність при незворотності - особливість прояву другого закону термодинаміки в живих системах - мимовільне прагнення до мінімуму питомої тепловиробництві.
Однак, живі системи навряд чи можна віднести до лінійних. Т.ч. живий організм можна абстрактно розглядати як біохімічну фабрику.
Потрібно також пам'ятати про атрофічному (не харчовому) аспекті взаємин живого і неживого. Неживе можна розглядати як середовище, що визначає умови життя, зокрема, притулок і температурні умови.
Походження живого.
Очевидно живе могло виникнути тільки з неживого. Є декілька гіпотез про механізм зародження живого на Землі кілька: Опаріна - Холдейна, Кардашева, створення живого Всевишнім. За гіпотезою А. І. Опаріна первинна атмосфера на Землі в основному складалася з водневих з'єднань (парів Н 2 О, аміаку, H 2 S, CH 4, CO 2) розряди в атмосфері призвели до створення (синтезу) амінокислот, що підтверджує експеримент. Потім йшла їх полімеризація і перехід в білки і нуклеїнові кислоти (первинний поживний бульйон), з нього виділялися цілісні багатомолекулярних системи, здатні взаємодіяти між собою і адсорбувати з навколишнього середовища необхідні речовини. Із крапель білкових сполук утворилися перші живі істоти.
Гіпотеза Н.С. Кадашева відрізняється тим, що найбільш підходящі умови для зародження життя на Землі складалися в кратерах вулканів. Виникла життя розвивалося шляхом еволюції (лат. evolution - розгортання). Основний зміст еволюції - видоутворення - генні мутації на видовому рівні і природний добір. Видоутворення відбувається тоді, коли потік геном переривається яких-небудь ізолюючим речовиною.
Еволюція не обов'язково буває тривалою. Наприклад, з початком промислового виробництва та урбанізації змінилася забарвлення метеликів, горобців у містах через більшої кількості кіптяви в міських умовах.
Лекція 2 (4 години) Основи аутекологія.
1.Екологіческіе фактори та їх класифікація.
2.Кліматіческіе фактори.
3. Абіотичні фактори у водному середовищі.
4. Абіотичні фактори в грунті.
5.Фактори харчування.
6.Кіслород. 7.Гомотопіческіе реакції. Гетеротіпіческіе реакції. Закони мінімуму та толерантності. Екологічна ніша.
2.1Екологіческіе фактори та їх класифікація.
Характеристика середовища або популяції називається екологічним фактором. Чинники діляться на абіотичні та біотичні (залежні і незалежні від щільності).
Абіотичні фактори - світло, теплота, температура, вода, вітер, солоність, вогонь, pH. Найважливіші абіотичні фактори середовища визначають хімічну природу і швидкість обороту основних поживних речовин. Але ще це світло, температура, опади; у Світовому океані - світло, температура, солоність.
Біогенні хімічні речовини зумовлюють структуру живої тканини. В основі життя на Землі лежить вуглець і його сполуки з H 2 і СО 2 точніше з радикалом-ОН також найважливішими хімічними елементами на планеті N 2, P, S, Si, для утворення клітин такі елементи як Na, K, Ca.
Біотичними іменують фактори харчування, рух, розмноження для живих організмів і популяції.
Існують і інші класифікаційні підходи:
Лекція 3 (4 години) Основи демекології.
3.1 Просторова структура популяції
3.2 Агрегування популяцій.
3.3 Щільність популяцій.
3.4 Динаміка популяцій.
3.5 Характер розселення особин.
3.1 Просторова структура популяцій
Під просторовою структурою популяції розуміють характер дисперсії або розподілу організмів у просторі.
Рівномірний розподіл має місце там, де сильні конкуренція чи антогонизм;
випадкове-зустрічається рідко (середа однорідна і конкуренція і прагнення до угруповання відсутній);
Групове нерегулярне невипадкове розподіл найчастіше зустрічається в природі, проте розподіл груп може виявитися близьким до випадкового.
3.2 Агрегування популяцій.
Агрегація обумовлена ​​чинниками:
місцевими відмінностями умов середовища;
добовими і сезонними змінами погоди;
процесом розмноження;
соціальним притяганням (у вищих тварин)
Агрегація може посилювати конкуренцію, але вона при цьому сприяє виживанню групи.
У особин у групі знижується смертність в групі в несприятливі періоди і при нападі інших організмів тому в групі ставлення поверхні контакту із середовищем до маси менше. Група здатна змінювати мікроклімат і мікросередовище у своїх інтересах. Риби в групах витримують смертельну для особини дозу отрути, бджоли у вулику виживають при температурі, згубної для особини.
Протилежність агрегування - тенденція до ізоляції (основні чинники, що формують цю тенденцію, - конкуренція і прямий антагонізм).
Деякі тварини, наприклад, птахи використовують переваги агрегації при перельотах до місць зимівлі та переваги ізоляції в період розмноження.
3.3 Щільність популяції
Щільність популяції - це її розмір по відношенню до займаного простору. Вона виражається числом особин або біомасою на одиницю площі або об'єму, наприклад 300 дерев на 1 га; 3 млрд. одиниць планктону на 1 м 3 води океану і або 200 кг риби на 1 га поверхні ставка і т. д.
Розрізняють середню й екологічну щільність. Екологічна щільність визначається по відношенню до заселеному простору.
На малюнку 3.6 приведений діапазон щільності популяцій.
Малюнок 3.6 - Діапазон щільності популяцій. Види розташовані в зі по їх трофічних рівнів і в межах рівнів - відповідно до розмірів особин.
Щільність популяції обмежується ресурсами двох типів: невідновлювані (простір, місця гніздування) і відновлення (їжа, вода, світло)
Невідновлювані ресурси можуть бути повністю використані, що визначає верхню межу чисельності. Постачання поновлюваними ресурсами йде безперервно і вони не виснажуються повністю, але підтримуються на однаковому рівні завдяки балансу між їх експлуатацією та продукцією, виробленою в екосистемі.
3. 4 Динаміка популяції
Популяції мінливі і їх збереження в екосистемі розуміється як сталість середніх показників. Мінливість розміру популяцій характеризується середньою швидкістю ΔN / Δt і специфічної швидкістю ΔN / NΔt.
Динаміка популяції складається із співвідношення народжуваності і смертності.
Народжуваність характеризується здатність популяції до збільшення, основними показниками є:
- Максимальна (фізіологічна, абсолютна) народжуваність, можлива теоретично в ідеальних умовах;
- Екологічна народжуваність - характерна для фактичних умов середовища.
Мінімальна смертність являє собою теоретичну постійну, характерну для ідеальних умов.
Екологічна смертність визначається для даних умов середовища.
Аналогічно вводять показники тривалості життя. Максимальний проолжітельность життя в оптимальних умовах дорівнює фізіологічної тривалості, яка перевершує або дорівнює екологічної тривалості.
На практиці більший інтерес представляє не смертність, а виживання (N - M) в інтервалі часу з тривалістю Δt.
Таблиця структури популяції за тривалістю життя особин називається демографічної.
3.5 Характер розселення особин.
Розселенням називають переміщення дорослих особин або їх зачатків (насіння, суперечка, личинок і т. п.). Його основні різновиди:
- Еміграція (виселення з території);
- Імміграція (вселення на зайняту територію);
- Міграція (періодичний догляд та повернення на територію)
Розселення служить засобом захоплення нових або звільнилися територій сприяє потоку генів і видоутворення.
Слабкі міграції мало впливають на популяцію, розселення істотно впливає на неї, починаючи з певного кількісного рівня.
Важливим фактором розселення служить характер природних перешкод, а також вроджена рухливість особин.
Лекція 4 (4 години) Основи сінекологіі.

4.1 біотичних угруповань.
4.2 Характеристики функцій і структури біоценозу.
4.3 Класифікація елементів біоценозу.
4.4 Розвиток біоценозу.
4.1 біотичних угруповань
По Ю. Одуму біотичне співтовариство - це сукупність популяцій, що населяють певну територію або біотоп, з певною структурою харчових зв'язків і метаболізму, які взаємозалежні і зберігаються завдяки постійному розмноженню.
Біоценоз - це функціональна одиниця, що володіє властивостями не властивими слагающим її компонентами - тобто біоценоз являє собою систему.
Співтовариства мають не тільки функціональним єдністю і характерною структурних трофічних зв'язків, а й композиційним єдністю, що забезпечує співіснування певних видів. Види можуть заміщати один одного, тому функціонально схожі спільноти можуть мати різний видовий склад.
Спільноти постійно змінюють свій зовнішній вигляд (ліс весняне - літній - зимовий періоди).
Вплив тієї чи іншої популяції в біоценозі простирається до віддалених його частин через конкурентів, хижаків і жертв. Наприклад, комахоїдні птахи, поїдаючи комах запилювачів, впливають опосередковано на кількість плодів.
4.2 Характеристики функцій і структури біоценозу
Функції і структура співтовариства обумовлені взаємодіями двох типів: «особина - навколишнє середовище» і «популяція - популяція», відповідно виділяються основної характеристики: число видів, число трофічних рівнів, швидкість створення первинної продукції, швидкість потоку енергії, швидкість кругообігу поживних речовин.
Узагальнена характеристика біоценозу - гомеостатический потенціал, який представляє собою міру стійкості біоценозу. Хижак може
робити глибокий вплив на біоценоз через кілька трофічних рівнів. Наприклад, за 60 років розвитку біоценозу штучного озера Гатун утворилося стійке співтовариство з харчовою ланцюгом фітопланктон - зоопланктон - риба. Риба обмежувала кількість зоопланктону, тому в озері було багато фітопланктону, і вода мала вигляд живого мутного супу. У озеро випадково внесли хижу рибу туканаре. Утворилася нова ланцюг: фітопланктон-зоопланктон - риба - туканаре. Наслідком стало зменшення риби, збільшення зоопланктону, зменшення фітопланктону і посветленіе води в озері.
4.3 Класифікація елементів біоценозу
Основні біоценози складаються з продуцентів, макросументов і мікросументов.
Продуценти - це автотрофні організми, головним чином зелені рослини.
Макросументи-фаготрофи-це гетеротрофні організми, головним чином тварини.
Сапротрофи - мікросументи (разлагающіе., гнильні - це бактерії і гриби). Вони руйнують складні з'єднання мертвої протоплазми і поглинають деякі продукти розкладання, вивільняють неорганічні речовини, придатні для використання продуцентами.
У природі умовно ділять біоту в екосистемі на біофаку і сапрофагів, тобто організми, що живляться відповідно живими і мертвими органічними речовинами.
Продуцентом також протиставляються редуценти - разлагателі.
Дослідження показали, що тварини грають не менш важливу роль у процесі розкладання, ніж бактерії і гриби (від 4 до 10 годин бактерії і гриби від 24 годин до декількох місяців). Тому в природі існує три «функціональних царства природи» - продуценти, макро - і мікроконсументи.
В якості прикладу розглянемо екосистему пасовища - конюшина, м'ята, дуб, бук, граб, м'ясної і молочна худоба, кури, гуси, качки, індички, вівці, коні.
Склад об'єкта або його паспорт:
Конюшина 20га
М'ята 1,5 га
Дуб 4 дерева
Бук 6 дерев
Граб 1 дерево
М'ясна худоба 3 особини
Мовляв. худобу 50 особин
Кури 10 особин
Гуси 55 особин
Качки 40 особин
Вівці 60 особин
Коні 6 особин
Індички 17 особин
Очевидно переважає конюшина і молочна худоба, вівці.
Відтак усі організми біотичного співтовариства грають однакову роль у визначенні його природи і функцій; з сотень або тисяч видів тільки деякі мають певний вплив на біоценоз - домінанти. Домінатов там менше, де фізичні фактори екстремальні; лісу на півночі майже на 90-95% складаються з одного двох видів. У тропіках проявляється з тисячі видів декілька домінатов.
4.4 Розвиток біоценозу
Спільнота як живий організм безперервно змінюється: помирають старі і народжуються нові особини, варіюються потоки енергії та поживних речовин, всередині і на різних рівнях реалізується міжвидові взаємодії.
Послідовність змін, що відбуваються у порушеному місцеперебуванні називають сукцесій. Він включає і поява нових видів у місцях проживання.
Підсумком сукцесії є клімакс. Він являє собою спільноту, що знаходиться в рівному з фізичним місцем життя. У цьому випадку в співтоваристві простір пропорцій врівноважується споживанням.
Кліматичний клімакс - це те теоретичне співтовариство, до досягнення якого спрямоване весь розвиток сукцесії в даному районі.
Воно реалізується там, де фізичні умови субстрату не такі екстремальні, щоб змінити вплив переважаючого клімату.
Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Екологія та охорона природи | Лекція
91.3кб. | скачати


Схожі роботи:
Біоценоз як частина біосфери
А Д Сахаров чоловік розумний політик
АТ Сахаров чоловік розумний політик
Ланка ніжності - чоловік і час в оповіданнях А Кіма
Леся Українка чи не єдиний чоловік на всій Україні
Леся Українка чи не єдиний чоловік на всій Україні
Подружжя залишаються вдвох Чоловік залишається один
Хто більше страждає від розлучення чоловік чи жінка
Твори на вільну тему - Тільки в праці великий чоловік
© Усі права захищені
написати до нас