Шпаргалка по "Биоразнообразию"

Генетические методы. В нормальных условиях большая часть генетических аномалий удаляется из популяции посредством иммунной системы организмов. Наличие таких аномалий можно использовать в качестве индикатора стресса, ведущего к продукции аномальных клеток и снижению способности иммунной системы организма их уничтожать. В качестве генетических изменений в соматических клетках обычно рассматривают различные структурные изменения хромосом, а также аномалии в количестве хромосом (анеуплоидию) и появление устойчивых анеуплоидных клонов.

Биоэнергетические методы. Биоэнергетические методы основаны на том, что любой физиологический процесс требует затрат энергии. Количество энергии, затрачиваемой организмами на все физиологические процессы в единицу времени, является отражением интенсивности энергетического метаболизма, которая может быть измерена методом респирометрии. Такие анализы позволяют установить ранние изменения в физиологическом гомеостазе. Количество энергии, расходуемой на процессы роста особи в стрессовых условиях, всегда выше, чем в оптимальных, из-за дополнительных затрат энергии на компенсацию таких воздействий. Таким образом, количество энергии, расходуемой во время роста, является характеристикой качества среды.

Иммунологические методы. При изменении условий среды обитания, возникновении заболеваний или антигенного воздействия наблюдаются достоверные изменения в составе и численности иммунокомпетентных клеток (спленоцитов, макрофагоподобных клеток и др.) и, как следствие, появление в полостных жидкостях цитотоксических белков и антимикробных пептидов.

Морфологические методы. Морфологические изменения, как правило, сопутствуют достаточно длительному воздействию загрязнителей на экосистемы и наблюдаются, в первую очередь, у организмов, наиболее чувствительных к данному виду загрязняющих веществ.

Флуктуирующая асимметрия. Флуктуирующей асимметрией называют небольшие ненаправленные различия между правой и левой сторонами различных морфологических структур, в норме обладающих билатеральной симметрией. Такие различия являются результатом случайных событий в развитии организма.

Фенодевианты. Фенодевиантами называются фенотипы – варианты проявления признака, отличающиеся от условно нормального, обычно встречающегося в природе. Их появление обычно является результатом значительных нарушений развития. Частота встречаемости отклоняющихся от нормы фенотипов в популяции служит показателем эффективности гомеостаза развития.

Фрактал-анализ. Фрактал-анализ дает возможность с помощью определенного математического аппарата исследовать нарушения в сложных процессах формообразования, закономерности которых в течении всего периода жизни остаются постоянными, т. е. могут быть описаны одной и той же системой уравнений. Например, расположение колец на чешуе рыб вдоль продольной оси представляет собой сложную волновую структуру, фрактал-коэффициент которой должен уменьшаться при усилении стрессовых воздействий на объект исследования.

Общая анатомия и гистология внутренних органов. Гистологическое исследование внутренних органов является хорошим методом для обнаружения влияния сильных токсических агентов, при воздействии которых происходят серьезные перестройки в структуре и функции клеток, которые могут быть зарегистрированы на тканевом уровне. Крайними вариантами подобных перестроек могут явиться злокачественный рост, дегенеративные изменения или появление некротических очагов – отмирание клеток.

Гистология репродуктивной системы, Токсикологические методы - Токсикологические методы подразумевают оценку токсичных свойств веществ с использованием модельных живых систем. Эмбриологические методы, Паразитологические методы, Популяционные и экосистемные методы

32. Биогеографические основы картографирования биоразнообразия.

Картографирование биоразнообразия  как особое направление биогеографического картографирования со своими целями и задачами делает первые шаги, опираясь на научно-методические достижения и  понятийный аппарат целого ряда смежных  отраслей – флористического, геоботанического, зоогеографического, ландшафтного, экологического картографирования и др. Понятно, что его понятийная и терминологическая  базы находятся на этапе становления. В процессе быстрого развития теоретических  положений, исследования структуры  разнообразия, накопления огромного  фактического материала в рамках концепции биологического разнообразия постоянно выдвигаются новые  задачи и корректируется понятийный аппарат. Отсюда разноречивость и неоднозначность многих определений. Обсуждение этой проблемы не входит в задачи раздела. Важным аспектом географии биоразнобразия и его картографирования является представление об уровнях пространственной размерности геосистем: планетарный, региональный, топологический (локальный). Представление о размерности относится к фундаментальным свойствам организации биосферы. Уровни размерности взаимосвязаны, при этом на каждом уровне экосистемы характеризуются своими временными и пространственными закономерностями, экологическими, динамическими и прочими связями.

География биоразнообразия в пространстве складывается из основных составляющих – видовой и ценотической, которые  отражаются на оценочных картах специального содержания. Картографирование растительности и животного населения, в свою очередь, рассматривается как возможный  путь оценки флористического и фаунистического  разнообразия в пространстве.

Одним из главных факторов, определяющих эффективность природоохранных  мероприятий, в том числе и  эффективность действий по сохранению биоразнообразия, является наличие специалистов, способных получить и предоставить людям, принимающим решения (управленцам), достоверные и необходимые для принятия решений данные. При этом необходимо, чтобы и управленцы имели достаточно высокий уровень экологических знаний, а население в целом было заинтересовано в решении экологических проблем, сознательно соблюдало соответствующие законы, рекомендации и ограничения. Решение проблемы повышения экологической культуры населения, формирование внутренней потребности людей использовать свои знания и возможности без ущерба для окружающей среды и живых организмов лежит в сфере экологического воспитания и требует долговременной, целенаправленной, систематической и широкомасштабной работы. Проблема повышения уровня экологического образования управленцев более или менее успешно решается через систему повышения квалификации и переподготовки кадров. Подготовка же кадров специалистов, способных получать данные, достоверные и необходимые для принятия решений о состоянии среды обитания – во всем ее многообразии, – напрямую связана с фундаментальной и одной из самых насущных научных проблем современности – поиском критериев и пределов устойчивости различных экологических систем, вплоть до биосферы в целом. Поиск таких критериев и выявление пределов устойчивости экосистем – задача системной экологии, которая предполагает использование интегральных характеристик, обобщение уже накопленных и постоянно получаемых данных о развитии процессов в экосистемах. Получение репрезентативных данных о состоянии экосистем, о динамике изменений в экосистемах, создание банка таких данных, выявление репрезентативных точек, в которых необходимо создание постоянных станций наблюдений за состоянием экосистем, и другие сходные задачи решает экологический мониторинг (от англ. monitoring, от лат. monitor – предостерегающий). Экологический мониторинг – это не только система постоянных наблюдений за состоянием среды обитания и населяющих ее организмов, но и определенная методология таких наблюдений, базирующаяся как на естественнонаучной основе (биологические, физико-химические и другие методы контроля качества среды обитания и состояния популяций и экосистем, математическое моделирование, геоинформационные технологии и т. д.), так и на основе фундаментальных социально-экономических знаний. Мониторинг биологического разнообразия (МБ) – важная составляющая часть экологического мониторинга. МБ – это система регулярных длительных наблюдений в пространстве и времени, дающая информацию о состоянии биоразнообразия во всех его проявлениях с целью оценки прошлого, настоящего и прогноза в будущем параметров биоразнообразия, поддерживающих естественный гомеостаз экосистем, а также имеющих значение для жизнедеятельности человека. Основными функциями МБ является контроль за состоянием биоразнообразия на различных уровнях организации биологических систем: на субклеточном (генетические, биохимические и биофизические аспекты); клеточном и тканевом (иммунологические, эмбриологические, гистологические и органные аспекты); организменном (физиологические аспекты); видовом, популяционном и экосистемном (многообразие организмов, популяций, сообществ, ландшафтов) уровнях. Важным компонентом МБ является мониторинг качества атмосферного воздуха, воды, почвы и др. компонентов ландшафта; определение основных источников загрязнения; прогнозирование состояния основных компонентов ландшафта, а также региональных и глобальных тенденций развития хозяйственной деятельности. Мониторинг биологического разнообразия  включает и такие разделы, как карантинный мониторинг, мониторинг чужеродных видов, мониторинг биозагрязнений и т. д. Методология организации МБ может сильно различаться в зависимости от конкретных задач, однако методы МБ основаны на общих принципах анализа поддержания гомеостаза биосистем на разных иерархических уровнях их организации.

33. Особенности биотопов в городе.

В городе формируются  специфические экосистемы, включающие различные комбинации синантропных и эвритропных видов. Это связано с характерными особенностями городской среды.

Городам свойственны особые климатические  условия: парниковый эффект, связанный  с загрязнением воздуха; повышенная теплоемкость и отопление зданий приводят к локальному повышению  среднегодовой температуры на 0,5–1,5⁰С. В городе реже наблюдаются ночные заморозки. Результатом является удлинение вегетационного периода у растений и более раннее их зацветание в центре города.

Уровень земли в старых городах  бывает на несколько метров повышен (благодаря накоплению «культурного слоя») или, наоборот, снижен (благодаря  сильному оседанию почвы над надземными пустотами). Плодородный почвенный  слой, как правило, находится под  асфальтовым или бетонным покрытием. Уровень грунтовых вод обычно снижен, так как подземные воды извлекаются для хозяйственных  нужд, а осадки не просачиваются  внутрь из-за покрытий улиц. Городские  почвы обычно сильно уплотнены. Чаще всего они эвтрофированы – сильно обогащены питательными веществами. Почвы в промышленных зонах и под свалками значительно загрязнены отравляющими веществами.

Характерной особенностью крупных  городов является мозаичный характер их природных комплексов или зеленых  насаждений. Это определяет, в свою очередь, островной характер местообитаний  животных в городе.

Внутри города можно выделить целый ряд различных по своим  условиям биотопов: плотная и разреженная  застройка, садово-парковые зоны, подвалы, чердаки, свалки, пригороды с индивидуальными  постройками и садами, поля орошения, наконец, прилегающие к городу пустыри  и леса. Таким образом, разнообразие биотопов порождает и большое  количество экологических ниш.

Необходимо еще раз  отметить, что урбоэкосистемы являются искусственными природно-антропогенными комплексами. От естественных самоподдерживающихся экосистем их отличают резко нарушенные биогеохимические циклы, наличие громадного количества отходов, которые не в состоянии утилизировать биота. Биоценозы города неустойчивы, так как в них нарушено экологическое равновесие за счет преобладания гетеротрофного звена. Поэтому первостепенные задачи современного градостроительства связаны с планированием «зеленых островов», «экологического каркаса» в городе, поддержки фитоценозов (продуцентов), а также охраной и рекультивированием почв и восстановлением редуцентов – деструкторов отходов.

34. Перспективы сохранения биологического разнообразия на урбанизованных территориях. 

Задача сохранения биоразнообразия в городе – это  задача сохранения природных сообществ, которые формируют среду обитания и делают ее благоприятной для  человека: регенерируют воздух и воду, смягчают микроклимат, обеспечивают психологический  комфорт и пр. Вместе с тем в  полной мере решение этой задачи невозможно, так как не все виды организмов способны адаптироваться к городской  среде. Если же учесть экосистемные закономерности, то приходится признать, что техногенное воздействие на природные экосистемы стимулирует в них в соответствии с принципом Ле-Шателье процессы противодействия, направленные на ликвидацию последствий воздействия, восстановление экологического равновесия и разрушение техносферы. Отмечают следующие характерные фазы преобразования природных экосистем при урбанизации: дестабилизация, модификация, трансформация и деструкция. Стадия дестабилизации биоценозов и входящих в них популяций характеризуется сбоями в функционировании ценоза, нарушениями социальной, пространственной и поведенческой структуры популяций. Например, могут возникать нерегулируемые вспышки размножения, нарушения биологических связей в сообществах, асоциальное поведение животных, нарушающее иерархическую структуру популяций. Именно такие животные часто мигрируют из привычного местообитания и начинают осваивать новые пространства. В дестабилизированных популяциях часто возникают вспышки болезней и паразитов.

На стадии модификации возникает  новое сбалансированное состояние  экосистемы. На этой стадии еще возможно восстановление экосистемы. Стадия трансформации  проявляется в нарушении целостности  структуры экосистемы: распадаются  связи между отдельными ее блоками (фито-, зоо-, микробоценоз), а также внутри блоков – растительных и животных сообществ. В ряде случаев процесс распада начинается с местных видов (вплоть до полного исчезновения), в других случаях – с нашествия пришлых видов, заглушающих и вытесняющих представителей местной флоры и фауны. В первом варианте процесса некоторое время сохраняется облик исходной природной экосистемы, во втором – она заменяется антропогенной. Стадия деструкции – это распад природной экосистемы.

Организация экологической среды  в городе подразумевает сохранение ядра, состоящего из природного городского комплекса и комплекса искусственных  насаждений. Экологический каркас должен сформироваться, как замкнутая целостная  система, способная к самоподдержанию и самовосстановлению. При этом необходимо сохранить или восстановить основные типы местообитаний, обеспечить пути миграций и убежища для животных. Особенно важную роль в этом играет сохранение и восстановление русел малых рек в городе.

35. Принципы оценки  состояния урбоэкосистем. Экологические принципы организации городской среды.

Основным средством  контроля качества и состояния городской  среды является система мониторинга (непрерывного или планомерного слежения за основными показателями среды).

На территории Российской Федерации  эта система основана главным  образом на концепции предельно  допустимых концентраций (ПДК) загрязняющих веществ или предельно допустимых уровней (ПДУ) антропогенных воздействий. Предельно допустимыми считают  такие концентрации или уровни воздействия  каждого загрязнителя в отдельности, которые не являются повреждающими  для тестовых организмов или популяций. Определение токсичности водной и почвенной сред традиционно  основывают на химико-аналитических  и бактериологических методах определения  отдельных поллютантов. По реакции живых организмов (биоиндикаторов или биотестов) или сообществ гидро- и эдафобионтов более адекватно определяется комплексное действие множества различных загрязнителей (поллютантов). Живые организмы способны реагировать на весьма низкие концентрации поллютантов, в связи с чем биота может быть подвержена токсическим воздействиям, не регистрируемым техническими средствами Кроме того, живым организмам и сообществам свойствен кумулятивный эффект, который приводит к резкому изменению состояния в результате накопления эффектов слабых воздействий.

Методы биотестирования основаны на оценке физиологического состояния  и адаптационного стресса организмов, адаптированных к чистой среде и  на время эксперимента помещенных в  испытуемую среду. Эти методы также  дают информацию об интегральном экологическом  качестве среды. Стратегической задачей  биоиндикации и биотестирования является экологический прогноз. Оценка среды по системе биотестирования и биоиндикации в каждой точке территории должна базироваться на анализе комплекса видов. Для наземных экосистем – это травянистые и древесные растения, беспозвоночные животные (например, моллюски и членистоногие) и позвоночные животные (земноводные, рептилии, птицы, млекопитающие). Оценка состояния каждого вида базируется на результатах использования системы методов: морфологических (например, регистрации признаков асимметрии внешнего строения), генетических (тесты на мутагенную активность), физиологических (тесты на интенсивность энергетического обмена), биохимических  (оценка окислительного стресса у животных и фотосинтеза у растений), иммунологических (тесты на иммунную потенцию).

Экологические принципы организации  городской среды. Поскольку большая часть населения Земли обитает в городах, конец ХХ и начало ХХI века стали временем интенсивной разработки и обсуждения моделей «устойчивого развития» городов. Первопричиной многих экологических и социальных трудностей в городе является перенаселение и связанное с ним загрязнение среды промышленными и бытовыми отходами. Планирование застройки во многом определяет состояние городской среды. Наиболее приемлема кластерная компактная многоэтажная застройка. Строительство отдельно стоящих небольших домов – способ расточительный с точки зрения земли и ресурсов. Кластерная застройка позволяет сохранить большую часть природного ландшафта, сократить площадь асфальтового покрытия, загрязнение за счет автомобильного транспорта, существенно уменьшить загрязнение, создаваемое ливневыми водами, стекающими со стройплощадок, сократить энергозатраты на отопление и тепловое загрязнение воздуха, расходы на общественный транспорт и перевозку отходов и, наконец, сократить потери плодородной земли и лесов.