Основы экологии. Лекция 4

1.

ЛЕКЦИЯ 4
Основы экологии
LOGO

2.

Экология (от греч. «ойкос» – дом и «логос» – учение) – наука(!),
изучающая условия существования живых организмов и
взаимосвязи между организмами и средой, в которой они
обитают.
термин предложил
в 1866 г. немецкий биолог Эрнст Геккель
Первоначально экология
развивалась как составная часть
биологической науки в тесной связи
с другими естественными науками –
химией, физикой, геологией,
географией, почвоведением,
математикой

3.

Объект и предмет изучения экологии
Объект изучения экологии – экосистемы – единые природные комплексы,
образованные живыми организмами и средой обитания
Предмет экологии - совокупность или
структура связей между организмами и
средой

4.

БИОСФЕРА
Термин «биосфера» предложил
австрийский геолог Эдуард Зюсс в 1875 г.
Он определил биосферу как одну из
оболочек Земли, существующую наряду с
гидросферой, атмосферой и литосферой.
Зюсс считал, что биосфера состоит из
неорганической части – воды, воздуха,
почвы и населяющих эту часть живых
организмов.
Однако автор не отмечал обратного
воздействия биосферы на живые
организмы.

5.

УЧЕНИЕ О БИОСФЕРЕ
Появилось в 1926 г., когда вышла книга
В. И. Вернадского «Биосфера».
Заслуга академика Вернадского — в
обобщении количества научных данных,
указывающих на тесную взаимосвязь жизни
и неживого вещества планеты.
Ученый показал, что Земля не только
населена, но и активно преобразуется
живыми организмами.
Почва, некоторые осадочные породы,
атмосфера, а также химический состав
воды в водоемах являются продуктом
жизнедеятельности организмов
Вернадский В.И.
(1863-1945)

6.

БИОСФЕРА верхний предел
область существования и
функционирования живых
организмов, охватывающая
нижнюю часть атмосферы,
всю гидросферу,
поверхность суши и
верхние слои литосферы
нижний предел

7.

ОСОБЕННОСТИ БИОСФЕРЫ
Наличие значительных количеств
жидкой воды, которая является
1
основным растворителем всех
необходимых для существования
живых организмов веществ, а также
средой для протекания биохимических
реакций.
2
3
Поступление на границу мощного
потока энергии от Солнца, которое
является единственным источником
энергии для всей биосферы.
Наличие поверхности раздела
между веществами, находящимися
в твердом, жидком и газообразном
состояниях. Благодаря этому могла
сформироваться клеточная структура
организмов.

8.

КОМПОНЕНТЫ БИОСФЕРЫ
Живое вещество – совокупность
организмов, существующих в
конкретный отрезок времени
Биогенное вещество – создано
непосредственно живыми организмами
и состоящее из растительных и
животных остатков (нефть, каменный
уголь, торф, известняк)
Косное вещество – горные породы
минерального происхождения (граниты,
глины, пески)
Биокосное вещество – продукты
переработки горных осадочных пород
живыми организмами. К биокосному
веществу относят приземную часть
атмосферы, поверхностные воды, почву

9.

ФУНКЦИИ ЖИВОГО ВЕЩЕСТВА
• газовая —- способность изменять и поддерживать определенный
газовый состав среды обитания и атмосферы в целом
•—концентрационная —- избирательное накопление элементов, которые
сначала концентрируются в живых организмах, а затем после их
отмирания и минерализации переходят в среду
•— окислительно-восстановительная
— состоит в
окислении и
восстановлении различных веществ с помощью живых организмов,
например, так образуются сероводород, минеральная сера и др.
•—информационная —- накопление живыми организмами информации,
закодированной в наследственных структурах: ДНК и РНК, и передача
последующим поколениям
•—биохимическая —- связывание и запасание солнечной энергии в
органическом веществе, и последующее рассеивание энергии при
потреблении и минерализации органического вещества.

10.

Окружающая среда (среда обитания) совокупность абиотических и биотических факторов,
прямо или косвенно влияющих на состояние,
развитие, выживание и размножение организмов
Земными организмами освоены 4 среды обитания:
1
наземно-воздушная
2
водная
3
почвенная
4
тела живых организмов

11.

Экологические факторы совокупность определенных условий и элементов среды,
оказывающих специфическое воздействие на живой организм
1
2
3
биотические
абиотические
антропогенные

12.

Абиотические факторы факторы неживой природы
1
физические
свет, температура, давление
2
химические
соленость воды, содержание О2 в
воздухе
3
эдафические (почвенные)
состав, структура, влажность почвы

13.

Биотические факторы совокупность влияния жизнедеятельности одних
организмов на другие

14.

Биотические факторы
Внутривидовые
Межвидовые
массовый эффект,
внутривидовая
конкуренция
отношения между
особями разных
видов

15.

Биотические факторы
Симбиоз
мутуализм
протокооперация
Нейтрализм
комменсализм
аменсализм
квартирантство
сотрапезничество
нахлебничество
Антибиоз
конкуренция
хищничество
внутривидовая
межвидовая

16.

Нейтрализм (0;0)
оба вида независимы и не оказывают никакого
действия друг на друга

17.

Конкуренция (-;-)
каждый из видов оказывает на другой неблагоприятное
воздействие

18.

Мутуализм (+;+)
виды не могут существовать друг без друга
лишайник =
гриб + водоросль
Азотфиксирующие бактерии
и бобовые культуры

19.

Протокооперация (+;+)
оба вида образуют сообщество, но могут существовать и
раздельно, хотя сообщество приносит им обоим пользу
рак-отшельник и актиния
пчелы и цветковые растения

20.

Комменсализм (+;0)
один вид, комменсал, извлекает пользу от сожительства,
а другой вид — хозяин не имеет никакой выгоды
львы и гиены
акула и рыба-прилипала

21.

Аменсализм (-;0)
один вид (аменсал), испытывает от другого
угнетение роста и размножения
светолюбивые травы и ель
сине-зеленые водоросли и рыбы

22.

Паразитизм (+;-)
паразитический вид тормозит рост и размножение
своего хозяина и может вызвать его гибель
Как правило, паразит не убивает своего хозяина, а
длительное время использует его как источник пищи и
среду обитания

23.

Хищничество (+;-)
хищный вид питается своей жертвой

24.

Антропогенные факторы обусловленные различными формами влияния
деятельности человека на окружающую среду
Влияние человека может быть прямым или косвенным,
положительным или отрицательным

25.

Периодичность факторов
Экологические факторы
повторяющиеся
(регулярные)
смена дня и ночи,
времен года,
морские приливы и
отливы
возникающие
неожиданно
пожары
наводнения
землетрясения

26.

Адаптация способность организмов приспосабливаться к
изменениям окружающей среды

27.

Экосистемы
Естественные
Искусственные
созданы природой
созданы человеком
с/х поле, аквариум,

28.

Особенности искусственных экосистем
экосистемы
1. Нуждаются в дополнительной
энергии
для
поддержания
равновесия
2. Обладают незначительным
видовым
составом
(чаще
монокультура)
3. Производят отходы, которые
сложно поддаются переработке
4. Происходит незамкнутый цикл
обмена веществ
не способны
самостоятельно
существовать

29.

Искусственная экосистема «Биосфера-2»
Крупнейший эксперимент по
созданию искусственных условий
жизни проводился в период 19911994 гг в пустыне Аризона (США).
Участвовало 8 человек, связь с
которыми поддерживалась через
компьютер. Внутри лаборатории
были около 3000 видов растений и
животных, пастбища коз, свинарники,
курятники, искусственные водоёмы с
рыбами и креветками
Закончился неудачей из-за
нехватки пищи и сильного
падения концентрации
кислорода, что могло быть
вызвано непредвиденным
размножением микроорганизмов

30.

КОМПОНЕНТЫ ЭКОСИСТЕМ
1
Продуценты (автотрофы)
Используют неорганические источники энергии
Фотоавтотрофы – растения, использующие энергию света
Хемоавтотрофы – используют энергию разложения химических
соединений (серобактерии)

31.

КОМПОНЕНТЫ ЭКОСИСТЕМ
2
консументы (гетеротрофы)
Потребляют готовое органическое вещество
1 порядка – растительноядные животные
2, 3, 4 порядка – плотоядные организмы

32.

КОМПОНЕНТЫ ЭКОСИСТЕМ
3
редуценты
разлагают органические остатки до минеральных веществ
(бактерии, грибы, дождевые черви, многие насекомые)
Высвобожденные редуцентами минеральные вещества
повторно используются продуцентами

33.

34.

ЭНЕРГИЯ В ЭКОСИСТЕМАХ
В отличие от веществ, которые постоянно вовлекаются в круговорот, энергия в
экосистеме может быть использована только один раз. Это является основной
особенностью потока энергии.
Перенос энергии с одного уровня на
другой не бывает полным, т.к. часть
энергии теряется в виде тепла в
процессе дыхания. Подсчитано, что на
любой трофический уровень поступает
около 10% энергии предыдущего
уровня.
Это правило получило название
правила 10%.

35.

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПИРАМИДЫ
Трофическую структуру можно изобразить графически в виде экологических
пирамид. В них прямоугольники обозначают продукцию каждого уровня и
расположены один над другим. Длина каждого прямоугольника
пропорциональна продуктивности соответствующего уровня.

36.

ВИДЫ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ПИРАМИД
пирамида чисел
отражает численность
организмов на каждом уровне
пирамида биомассы
характеризует массу живого
вещества
пирамида энергии
показывает
изменение
энергии
трофических уровнях
на

37.

ВИДЫ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ПИРАМИД
экологические пирамиды некоторых водных экосистем
имеют перевернутый вид
Почему?