Определение науки экологии

1.

Экология

2.

Определение науки экологии.
Экология-наука о взаимодействиях
живых организмов и их сообществ
между собой и с окружающей средой.
οἶκος — обиталище, жилище, дом, имущество
λόγος — понятие, учение, наука

3.

Термин экология в 1866 г. ввел немецкий
зоолог- эволюционист Эрнст Геккель.
Предложил весь круг
вопросов, связанных с
проблемой борьбы за
существование и
влияния на живые
существа комплекса
физических и
биологических
условий, назвать
термином «экология».
«Общая морфология
организмов»

4.

● В своей речи «О пути развития и задаче зоологии»,
произнесенной в 1869 г., Э. Геккель определил
предмет новой отрасли знания следующим
образом: «Под экологией мы подразумеваем науку
об экономии, домашнем быте животных
организмов. Она исследует общие отношения
животных как к их неорганической, так и к их
органической среде, их дружественные и
враждебные отношения к другим животным и
растениям, с которыми они вступают в прямые или
непрямые контакты, или, одним словом, все те
запутанные взаимоотношения,
которые Чарльз Дарвин условно обозначил как
борьбу за существование».

5.

6.

7.

Среда как экологическое понятие
● Среда - вещество или пространство,
окружающее данный объект.
● Среда - вся совокупность элементов, которые
действуют на особь в месте ее обитания.
● Среда обитания человека - природные тела
или явления, с которыми организм человека
находится во взаимоотношениях; совокупность
природных, природно-антропогенных и
социальных факторов жизни человека.

8.

Факторы среды
● 1. Факторы неживой природы (абиотические):
климатические, атмосферные, почвенные и др.
● 2. Факторы живой природы (биотические) –
влияние одних организмов на другие: со
стороны растений (фитогенные), животных
(зоогенные) и т. п..
● 3. Факторы человеческой деятельности
(антропогенные): прямое влияние на организмы
(промысел) или косвенное – на местообитание
(загрязнение среды).

9.

Антропогенное воздействие на природу - прямое
осознанное или косвенное и неосознанное
воздействие человеческой деятельности,
вызывающее изменение природной среды,
естественных ландшафтов.

10.

ЭКОСИСТЕМА
(биоценоз)
● А. Тенсли в 1935 г. сформулировал
понятие «экологическая система».
(биотоп)

11.

Экосистема
● Экосистема, или экологическая система—
биологическая система, состоящая из
сообщества живых организмов (биоценоз),
среды их обитания (биотоп), системы связей,
осуществляющей обмен веществом и энергией
между ними. Пример экосистемы — пруд с
обитающими в нём растениями, рыбами,
беспозвоночными животными,
микроорганизмами, составляющими живой
компонент системы, биоценоз.

12.

В.Н. Сукачев ввёл термин «биогеоценоз» - элементарную
структурную единицу биосферы.
Биогеоценоз-открытая система
биотической абиотической
(биоценоз)
(экотоп)

13.

Биогеоценоз
● Биогеоценоз - динамическое и устойчивое
сообщество растений, животных и
микроорганизмов, находящихся в постоянном
контакте с компонентами атмосферы,
гидросферы и литосферы.
● В отличие от биогеоценозов, границы которых
задаются рамками растительных сообществ,
экосистемы могут охватывать пространства
разной протяжённости - от капли воды до
биосферы в целом.

14.

Антропобиоценоз
Антропобиоценоз
биоценоз, находящийся под
воздействием
хозяйственной
деятельности
человека.

15.

16.

● Экологическая система имеет энергетический
вход, через который в нее поступает энергия
солнечного света, и состоит из биотической и
абиотической частей

17.

● Организмами-производителями являются автотрофы -
крупные растения, а в водоемах еще и водные многоклеточные
и одноклеточные плавучие растения (фитопланктон), живущие
до глубин, куда еще проникает свет. За счет энергии,
поступающей через вход, организмы-производители
синтезируют органическое вещество.
● Организмами-потребителями органического вещества
служат гетеротрофы, среди которых различают потребителей
I и II порядка. Первичными потребителями служат
травоядные животные, вторичными - плотоядные, которые
питаются первичными потребителями.
● Организмами-разрушителями служат бактерии и грибы,
которые разлагают мертвую протоплазму (органические
соединения) клеток организмов-производителей и
организмовпотребителей вплоть до низкомолекулярных
органических и неорганических соединений. Органические
соединения используются самими организмамиразрушителями, тогда как неорганические - зелеными
растениями.

18.

● Неживой частью (абиотическим компонентом)
экосистемы являются воздух, почва, вода,
растворенные в воде кислород, двуокись
углерода, неорганические соли (фосфаты и
хлориды натрия, калия и кальция) и
органические соединения, а также температура,
свет, ветер и гравитация, которые оказывают
влияние на живую часть.

19.

● Все элементы экологической системы составляют единую
совокупность, и это определяется тем, что они объединены
между собой цепями питания, под которыми
понимают передачу заключенной в пище
энергии первоначального источника (солнца) от
организмов-производителей через организмыпотребители (в ряде цепей питания конечным
звеном является человек) к организмамразрушителям. Цепи питания поддерживают также
постоянство экосистем. Именно благодаря цепям питания
экосистемы устойчивы, чем обеспечивается экологический
гомеостаз в природе, причем устойчивость экосистем имеет
исторический характер.
● Важнейшей особенностью цепей питания является то, что их
количество в каждой экосистеме ограничено, поскольку в
каждом звене каждой цепи питания происходит потеря
энергии при ее передаче.

20.

Экологическая пирамида

21.

22.

● Экологическая пирамида — графические
изображения соотношения между продуцентами и
консументами всех уровней (травоядных, хищников,
видов, питающихся другими хищниками) в
экосистеме. Эффект пирамид в виде графических
моделей разработан в 1927 году Ч. Элтоном. Правило
экологической пирамиды. Весьма приближенно
можно считать, что при передаче от одного
пищевого (трофического) уровня к следующему
количество доступной энергии уменьшается на
порядок. На основании этого сформулировано
правило Линдемана или правило 10%, которое часто
используется при решении задач по экологии.

23.

24.

25.

● Важнейшей особенностью цепей питания является то,
что их количество в каждой экосистеме ограничено,
поскольку в каждом звене каждой цепи питания
происходит потеря энергии при ее передаче. В
результате этого продукция вещества понижается на
каждом звене цепи. Например, 10 000 кг водорослей
достаточно для накопления вещества в количестве 1000
кг водных членистоногих, а 10 кг массы рыб для
накопления 1 кг вещества человека. Таким образом,
пищевая цепь представляется в виде пирамиды,
состоящей из нескольких трофических уровней (рис. 123).
У основания расположены фотосинтезирующие
бактерии, которые являются пищей для организмов
следующего уровня, а эти организмы служат пищей для
последующего уровня и т.д.

26.

Интегральный критерий качества
среды, компенсаторные возможности
среды.

27.

● В условиях нарастания экокризиса необходим
единый интегральный критерий качества среды.
Согласно уставу ВОЗ (1968), этим критерием служит
состояние здоровья населения.
● Основные пути воздействия на среду человека,
заключается в расходовании естественных богатств,
загрязнении среды, истребления видов, разрушение
биогеоценозов. Все ресурсы делятся на 2 группы:
1.Невосполнимые. Нефть, газ, водные ресурсы.
2.Восполнимые. На воспроизводство утраченных
компонентов уходит время (100-1000 лет).
● Чтобы восполнить утраченный компонент нужен
минимум воспроизводимого субстрата, из которого
восстановится исходный оптимум. Существует
порог воспроизведения, ниже которого
компенсаторные возможности среды равны 0.

28.

Современная экологическая ситуация.
Экологический кризис и пути его преодоления.

29.

Экологический кризис
гомеостаз
природа
общество

30.

● Экологический кризис - стадия взаимодействия
между обществом и природой, на которой до
предела обостряются противоречия между
экономикой и экологией, а возможности
сохранения потенциального гомеостаза, т. е.
способности саморегуляции экосистем в
условиях антропогенного воздействия, серьезно
подорваны.

31.

Экологические законы –
Барри Коммонера (1974)
1) Все связано со
всем
2) Все должно
куда-то
деваться
3) Природа знает
лучше
4) Ничто не
дается даром

32.

Аутэкологические понятия и
законы.
Аутэкология изучает жизненные циклы и
отношение к факторам среды отдельных особей
или видов.

33.

Изменение условий обитания во временном (историческом) или
пространственном (географическом) аспекте вызывает
приспособительные реакции организма (адаптации)
адаптация
поведенческая
физиологическая
морфологическая

34.

1
• Пассивный путь адаптации — по типу
толерантности, выносливости.
2
• Адаптивный путь — действует на клеточнотканевом уровне.
3
• Резистентный путь — сохраняет относительное
постоянство внутренней среды.

35.

Законы аутоэкологии
● Первый закон аутэкологии - закон оптимума: по любому
экологическому фактору любой организм имеет определенные
пределы распространения (пределы толерантности).
● Второй закон аутэкологии - индивидуальность экологии
видов: каждый вид по каждому экологическому фактору
распределен по-своему, кривые распределений разных видов
перекрываются, но их оптимумы различают. По этой причине
при изменении условий среды в пространстве (например, от
сухой вершины холма к влажному логу) или во времени (при
пересыхании озера, при усилении выпаса, при зарастании
скал) состав экосистем изменяется постепенно.
● Третий закон аутэкологии - закон лимитирующих
(ограничивающих) факторов: наиболее важным для
распределения вида является тот фактор, значения которого
находятся в минимуме или максимуме.

36.

Закон толерантности (В. Шелфорд, 1913 г.)
Согласно данному закону, каждый фактор характеризуется зоной
оптимальных значений для данного вида организмов и имеет пределы
положительного влияния. Приближение интенсивности действия
фактора к критическим точкам – пределам выносливости, происходит
угнетение жизнедеятельности организма (зона пессимума).

37.

Немецким химиком
Ю. Либихом
в 1840 г. сформулирован
закон минимума
наиболее значим для
организма тот фактор,
который более всего
отклоняется от оптимального
его значения

38.

Позднее было установлено
(Ф. Блекманом),
что не только минимальное,
но и максимальное
воздействие какого-либо
фактора среды действует
угнетающе на организмы.
Согласно закону
лимитирующего
фактора, экологические
факторы,
присутствующие как в
недостатке, так и в
избытке (по отношению к
оптимальным
требованиям организма),
ограничивают или
прекращают его развитие
и даже существование.

39.

Закон компенсации экологических факторов
сформулирован Э. Рюбелем в 1930 г.: отсутствие или
недостаток некоторых экологических факторов могут
быть компенсированы другим близким (аналогичным)
фактором.
Однако отсутствие фундаментальных факторов
(света, воды, биогенных элементов) не может быть
заменено другими факторами (закон незаменимости
фундаментальных факторов – В.Р. Вильямс, 1949 г.)
Правило взаимодействия и компенсации
факторов: все экологические факторы действую
совместно, и могут либо усиливать, либо
компенсировать действие друг друга.

40.

Индивиды любого вида живого всегда
представлены в природной среде не
изолированными отдельностями, а
только их определённым образом
организованными совокупностями правило объединения в популяции,
сформулированное С.С. Четвериковым в
1903 г.
Популяция (население – лат.) – это группа организмов
одного вида, занимающая определенную территорию и
обычно в той или иной степени изолированная от других
сходных групп. Термин впервые использовал в 1903 г.
датский генетик Иоганзен, чтобы обозначить группу
сходных по набору генов особей.

41.

Главные
критерий
выделения
популяции
–
способность к свободному обмену генетической
информацией – панмиксия. В связи с этим возможен
такой вариант определения термина «популяция»:
Под популяцией понимается совокупность
особей определенного вида, в течение достаточно
длительного времени (большого числа поколений)
населяющих определенное пространство, внутри
которого осуществляется та или иная степень
панмиксии.

42.

Популяция характеризуется следующими основными
свойствами:
❖ популяция представляет собой форму
существования вида;
❖ целостность (территориальная общность,
генотипическая и фенотипическая общность);
❖ разнокачественность особей в популяции;
❖ саморегуляция.

43.

Выделяют 3 категории популяций:
1. Географические популяции – занимают территорию обширных
географических зон, но сохраняют способность к панмиксии.
Характеризуются общностью приспособлений к климату и ландшафту.
2. Экологические – населяют определенный биотоп;
3. Элементарные (локальные) – населяют часть биотопа
(например, опушечные популяции, «парцеллярные»).
1
2
Ареал
3

44.

● Учение о биосфере – это обширная область
знания о функционировании и развитии
биосферы, включающая в себя целый ряд
научных направлений естественнонаучного и
общественного профиля.

45.

● Биосфера - живая оболочка земли. Автором термина
"биосфера" является французский естествоиспытатель Жан
Батист Ламарк, который употребил его в 1803 г. в труде по
гидрогеологии Франции для обозначения совокупности
организмов, обитающих на земном шаре. Затем термин был
забыт. В 1875 г. его "воскресил" профессор Венского
университета геолог Эдуард Зюсс (1831 - 1914) в работе о
строении Альп. Он ввел в науку представление о биосфере и
ее синониме - Лик Земли как особой оболочке земной коры,
охваченной жизнью. В таком общем смысле впервые в 1914 г.
использовал этот термин и Владимир Иванович Вернадский в
статье об истории рубидия в земной коре. "...ясно, что Лик
Земли не является результатом "случайных явлений", а
отвечает определенной резко ограниченной
геологической земной оболочке – биосфере. Одной из
многих других, оболочек, имеющих определенную
структуру, характерную для земных планет."
● Учение о биосфере в том числе включает в себя общую
экологию, которая состоит из четырех основных разделов:
биоэкологии, геоэкологии, экологии человека и прикладной
экологии .

46.

● Биоэкология или классическая экология, наука
об отношениях растительных и животных
организмов и образуемых ими сообществ с
окружающей средой. Это естественные
биологические системы: особей, видов
(аутоэкология ), популяций и сообществ
(синэкология ). Экологии биоценозов
● эволюционная экология, рассматривающая
экологические аспекты эволюции.

47.

● Геоэкология - наука о взаимодействии
географических, геологических, биологических
и социально- производственных систем. Особое
внимание г. обращает на антропогенные
процессы экологической дестабилизации и
опустошения земель, разработку рекомендаций
по рациональному природопользованию и
охране природы.