Шпаргалка по "Экологии"

Вопрос №1.

Экология (от греч. oikos – дом, жилище, logos – знание, учение) – это наука, изучающая условия существования живых организмов и взаимосвязи между организмами и средой, в которой они обитают. Термин «экология» предложил немецкий биолог Эрнест Геккель в 1866 г. Под экологией он понимал сумму знаний, относящихся к природе.

Основной  частью экологии, ее фундаментом является общая экология, которая изучает  общие закономерности взаимоотношений  любых живых организмов и среды.

Исходя  из приведенных выше направлений  следует, что задачи экологии многообразны:

1. Исследование  влияния среды на строение, жизнедеятельность  и поведение организмов.

2. Исследование  закономерностей организации жизни,  в том числе в связи с  антропогенными воздействиями на  природные системы.

3. Изучение  экологических механизмов адаптации  к среде.

4. Исследование  процессов, протекающих в биосфере, с целью поддержания ее устойчивости.

5. Создание  научной основы рациональной  эксплуатации природных ресурсов, прогнозирование изменений природы  под влиянием деятельности человека  и управления процессами, протекающими  в биосфере.

6. Прогнозирование  и оценка возможных отрицательных  последствий в природной среде  под влиянием деятельности человека.

7. Оптимизация  экономических, правовых, социальных  и иных решений для обеспечения  экологически безопасного, устойчивого  развития.

8. Восстановление  нарушенных природных систем, сохранение  эталонных участков биосферы.

9. Формирование  экологического мировоззрения, развитие  экологического сознания и культуры  у людей всех возрастов и  профессий.

10. Создание  новых технологий, основанных на  понимании экологических возможностей  данного региона, его специфичности.

Экология  использует широкий набор методов  исследования. Методы экологических исследований – это пути и способы изучения экологических явлений, которые подразделяются на полевые и лабораторные (Пономарева И. Н. Экология. – М., 2001).

 

Полевые способы предполагают изучение экологических  явлений в природной среде. Они  помогают установить взаимосвязи организмов, видов и сообществ со средой, выяснить общую картину развития и жизнедеятельности  биосистем. Полевые методы, в свою очередь, подразделяются:

♦ на маршрутные (прямое наблюдение, оценка состояния, измерение, описание, составление схем, карт);

♦ на стационарные (длительное наблюдение за объектами, замеры, описание, инструментальный отчет);

♦ на описательные (первоначальное знакомство с объектом, применяется при регистрации  основных особенностей изучаемых объектов, прямом наблюдении, картировании, инвентаризации);

♦ на экспериментальные (опыт, эксперимент, количественная оценка, химические методы анализа и др.), мониторинг (наблюдение, оценка и прогноз  состояния природной среды).

 

Лабораторные  методы используются при проведении работ в лабораторных условиях, но пересекаются с методами полевых  исследований. Особое внимание в экологии отводится методу моделирования. Моделирование  – метод опосредованного практического  и теоретического оперирования объектом, когда исследуется не сам интересующий объект непосредственно, а вспомогательная, искусственная или естественная система (модель), соответствующая свойствам  реального объекта. Любая модель всегда упрощена, отражает общую суть процесса.

 

Мониторинг  окружающей среды – комплексная  система наблюдений за состоянием окружающей среды, оценки и прогноза изменений  состояния окружающей среды под  воздействием природных и антропогенных  факторов. В процессе проведения мониторинга  ставятся следующие цели:

 

♦ количественная и качественная оценка состояния  воздуха, поверхностных вод, почвенного покрова, флоры и фауны, а также  постоянный контроль стоков и выбросов на промышленных предприятиях;

♦ составление  прогноза о состоянии окружающей среды и возможных его изменениях;

♦ наблюдение за происходящими в окружающей природной  среде физическими, химическими, биологическими процессами, за уровнем загрязнения  атмосферного воздуха, почв, водных объектов, последствиями его влияния на растительный и животный мир;

♦ обеспечение  заинтересованных организаций и  населения текущей и экстренной информацией об изменениях в окружающей природной среде, а также предупреждение и прогнозирование ее состояния.

 

В зависимости  от степени выраженности антропогенного воздействия различают мониторинг фоновый и импактный.

 

Фоновый (базовый) мониторинг – слежение за природными явлениями и процессами, протекающими в естественной обстановке, без антропогенного влияния. Импактный мониторинг – слежение за антропогенными воздействиями в особо опасных зонах. В зависимости от масштабов наблюдения различают мониторинг глобальный, региональный и локальный. Глобальный мониторинг – слежение за развитием общемировых биосферных процессов и явлений; региональный мониторинг – слежение за природными и антропогенными процессами и явлениями в пределах какого-то региона; локальный – мониторинг в пределах небольшой территории. В рамках программы ЮНЕП (программа ООН по проблемам окружающей среды) в 1973–1974 гг. были разработаны основные положения функционирования Глобальной системы мониторинга окружающей среды, основная задача которой – предоставление информации, необходимой для защиты здоровья, благополучия, безопасности и свободы людей и управления окружающей средой и ее ресурсами.

 

Таким образом, экология является мировоззренческой, синтетической областью знаний, интегрирующей  естественнонаучные и гуманитарные знания. Стратегической задачей экологии является развитие теории взаимодействия природы и общества на основе нового взгляда, рассматривающего человеческое общество как неотъемлемую часть  биосферы.

Вопрос  №2.

Под экологическими факторами понимается любой элемент  или условие среды, на которые  организмы реагируют приспособительными реакциями или адаптациями. Каждая из сред обитания отличается особенностями  воздействия экологических факторов. Все многообразие экологических  факторов подразделяют на три группы – абиотические, биотические и  антропогенные. Абиотические факторы  – компоненты неживой природы. К ним относят: климатические (свет, температура, влажность, ветер, давление и др.), геологические (землетрясения, извержения вулканов, движение ледников, радиоактивное излучение и др.), эдафические или почвенные (плотность, структура, состав почвы), гидрологические (вода, течение, соленость, давление) и другие. Биотические факторы – факторы живой природы. В зависимости от воздействующего организма биотические факторы делят на фитогенные (влияние растений), зоогенные (животных), микробогенные (микроорганизмы), микогенные (грибы). Влияние биотических факторов вызывает рядприспособительных реакций со стороны растений и животных. Антропогенные факторы – факторы человеческой деятельности. Человек вызывает серьезные изменения в биогеоценозах. При этом изменения, производимые им, создают для одних видов благоприятные условия развития, а для других – неблагоприятные. В результате между видами возникают новые численные отношения, перестраиваются пищевые цепи, появляются приспособления, необходимые для существования организмов в измененной среде.

Фактор, уровень которого в качественном или количественном отношении (недостаток или избыток) оказывается близким  к пределам выносливости данного  организма, называется ограничивающим

Понятие о лимитирующих фактоpax было введено в 1840 г. химиком Ю. Либихом. Изучая влияние на рост растений содержания различных химических элементов в почве, он сформулировал принцип:«Веществом,находящимся в минимуме, управляется урожай и определяется величина и устойчивость последнего во времени». Этот принцип известен под названием правила, или закона минимума, Либиха. В качестве наглядной иллюстрации закона минимума Либиха часто изображают бочку, у которой образующие боковую поверхность доски имеют разную высоту (рис. 3.3).

Длина самой короткой доски  определяет уровень, до которого можно  наполнить бочку водой. Следовательно, длина этой доски — лимитирующий фактор для количества воды, которую можно налить в бочку. Длина других досок уже не имеет значения.

Лимитирующим фактором может  быть не только недостаток, на что указывал Либих, но и избыток таких факторов, как, например, тепло, свет и вода. Как  уже было отмечено ранее, организмы  характеризуются экологическим  минимумом и экологическим максимумом. Диапазоны между этими двумя  величинами принято называть пределами  устойчивости, выносливости или толерантности. Представление о лимитирующем влиянии  максимума наравне с минимумом  ввел В. Шелфорд (1913), сформулировавший закон толерантности. После 1910 г. по «экологии толерантности» были проведены многочисленные исследования, благодаря которым стали известны пределы существования для многих растений и животных. Таким примером по Г.В. Стадницкому, А.И. Родионову (1966) является влияние загрязняющего атмосферный воздух вещества на организм человека

Следовательно, истинный диапазон толерантности определяется именно последними значениями. Отсюда, их необходимо экспериментально, в опытах на животных, определить для каждого загрязняющего  или любого вредного химического  соединения и не допускать превышения его содержания в конкретной среде. В санитарной охране окружающей среды  важны не нижние пределы устойчивости к вредным веществам, а верхние пределы, так как загрязнение окружающей среды — это и есть превышение устойчивости организма.

Отношение организмов к колебаниям того или иного определенного  фактора выражается прибавлением приставки  «эври-» или «стено-» к названию фактора. Например, по отношению к температуре различают эври- и стенотермные организмы, к концентрации солей — эвристеногалинные, к свету — эври- и стенофотные и др. По отношению ко всем факторам среды эврибионтные организмы встречаются редко. Чаще всего эври- или стенобионтность проявляется по отношению к одному фактору. Так, пресноводные и морские рыбы будут стеногалинными, тогда как ранее названная трехиглая колюшка — типичный эвригалинный представитель. Растение, являясь эвритермным, одновременно может относиться к стеногигробионтам, т. е. быть менее стойким относительно колебаний влажности.

Эврибионтность, как правило, способствует широкому распространению видов. Многие простейшие, грибы (типичные эврибионты) являются космополитами и распространены повсеместно. Стенобионтность обычно ограничивает ареалы. В то же время, нередко благодаря высокой специализированности, сте-нобионтам принадлежат обширные территории. Например, рыбоядная птица скопа (Pandion haliaetus) — типичный стенофаг, а по отношению же к другим факторам является эврибионтом, обладает способностью в поисках пищи передвигаться на большие расстояния и занимает значительный ареал.

Все факторы среды взаимосвязаны, и среди них нет абсолютно  безразличных для любого организма. Популяция и вид в целом  реагируют на эти факторы, воспринимая  их по-разному. Такая избирательность  обусловливает и избирательное  отношение организмов к заселению  той или иной территории.

Вопрос №3.

Приспособленность определяется множеством показателей: жизнеспособностью (выживаемостью), конкурентоспособностью, плодовитостью, участием в размножении, заботой о потомстве и т.д. Приспособленность  может оцениваться только для  сопоставимых групп организмов, в  определенных условиях, на определенных стадиях жизненного цикла, в определенные промежутки времени. Разнообразные  признаки, повышающие приспособленность  организмов, называются адаптации. Существует множество классификаций адаптаций:

 

1. По уровню проявления 

– биохимические – изменяется структура белков, углеводов, липидов и других химических компонентов организмов;

– физиолого-биохимические – изменяется характер обмена веществ;

– анатомо-морфологические

– физиолого-репродуктивные – изменяются плодовитость, сроки  начала и окончания репродуктивного  периода, сроки размножения;

– онтогенетические – изменяется характер индивидуального развития;

– этологические – изменяется поведение организмов.

2. По влиянию генотипа  особи на формирование адаптаций 

– генетические (высокая  зависимость фенотипа от генотипа особи);

– экологические (высокая  зависимость фенотипа от среды);

– эколого-генетические (фенотип  зависит и от генотипа, и от среды).

 

3. По взаимодействию групп  организмов 

– индивидуальные, или организменные  адаптации 

– внутривидовые, или групповые  адаптации 

– межвидовые адаптации, или  коадаптации

4. По влиянию половозрастных  особенностей 

– половые 

– возрастные

5. У животных различают  активные и пассивные адаптации.  Активные адаптации связаны с  поведенческими реакциями. Пассивные адаптации связаны с появлением разнообразных защитных структур (раковины, панцири, шипы, колючки, чешуя, роговые щитки, перья, шерсть).

 

Изменение формы тела может  служить для маскировки – подражанию формы несъедобного предмета.

 

6. По типу окраски

а). Покровительственная (криптическая) окраска

 

б). Привлекающая, или распознавательная 

 

в). Отпугивающая

 

г). Предостерегающая

 

Относительный характер адаптаций 

 

В большинстве случаев  наблюдаемые адаптации недостаточно совершенны. Ни одна адаптация не обеспечивает 100 %-ной выживаемости и не гарантирует 100 %-ого успеха в размножении. Например: зазубренное жало у медоносной пчелы, поверхностное сходство защищенных видов при бэтсовской мимикрии. Кроме того, сохраняются многочисленные рудименты – нецелесообразные структуры, доставшиеся в наследство от предковых форм (пятый палец у собак, остатки задних конечностей у китов и удавов, третье веко у обезьян, плавательные перепонки у горных гусей). Ориентировочно можно утверждать, что до 90 % видовых признаков не являются в полной мере адаптивными.