Шпаргалка по "Основам экологии"

Вопрос 1. Определение экологии как науки. Структура. Прикладные науки.

Экология - научно-практическая дисциплина, изучающая динамику природной среды под действием факторов естественного и антропогенного происхождения. Термин был введен в 1866 Геккелем. Учение о биосфере включает в себя общую экологию, которая состоит из четырех основных разделов: биоэкологии, геоэкологии, экологии человека и прикладной экологии. Биоэкология ( аутоэкология, синэкология, экология биоценозов, эволюционная экология ) состоит из экологий естественных биологических систем: особей, видов (аутоэкология), популяций и сообществ (синэкология) и экологии биоценозов. Геоэкология ( экология географических и геологических среды ) изучает биосферные оболочки Земли, в том числе подземную гидросферу, как компоненты окружающей среды, минеральную основу биосферы и происходящие в них изменения под влиянием природных и техногенных процессов. Экология человека ( биоэкология человека, социальная экология, медицинская экология, экология духа ) - комплекс дисциплин, исследующих взаимодействие человека как биологической особи и личности с окружающей его природной, социальной и культурной средами. Прикладная экология ( инженерная экология, с/х экология, экология ПТГС, экоменеджмент ) представлена комплексом дисциплин, связанных с различными областями человеческой деятельности и взаимоотношений между человеком и природой. Она исследует механизмы техногенных и антропогенных воздействий на экосистемы, формирует экологические критерии и нормативы в промышленности, транспорте и сельском хозяйстве.

Современная экология, таким образом, представляет собой  значительный цикл знаний, вобравшей  в себя разделы биологии, географии, геологии, химии, физики, социологии, психологии, культурологии, экономики, педагогики и технических наук.  

Вопрос 2. Определение экологии как науки. История развития экологии. Объект и предмет изучения.

Экология  – это наука, изучающая закономерности жизнедеятельности организмов в естественной среде обитания, их отношения между собой и окружающей средой.

История развития экологии имеет начало у самых древних народов. В первобытном обществе накопление экологических сведений происходило на бытовом уровне. Наскальные и пещерные рисунки свидетельствуют, что человеком уже тогда была подмечена взаимосвязь растительных и животных организмов с окружающей природной средой, а с развитием растениеводства накапливались сведения о влиянии факторов внешней среды на культурные растения. Позже, в эпоху древних цивилизаций Азии и Восточного Средиземноморья, сделаны первые попытки классификации животных по средам обитания и способу питания и были выделены водные животные (рыбы), сухопутные (змеи, птицы, четвероногие), плотоядные (собаки, львы) и травоядные (ослы, лошади). В 1866 г. немецкий биолог Э. Геккель (1834-1919) предложил термин «экология». В 1875 г. австрийский геолог Э. Зюсс (1831- 1914) среду обитания живых организмов назвал биосферой. Но учение о биосфере как научном направлении сформировалось в первой четверти XX века в России трудами выдающихся ученых: К.Э. Циолковского, В.И. Вернадского, Д.И. Менделеева. К началу XX века сформировались теоретические и методологические основы классической экологии, которая как научная дисциплина основана на достижениях биологических наук. Затем произошла дифференциация этой науки на отдельные ветви в основном с практической направленностью. В 60-е годы резко возрос общественный интерес к экологии в связи с неблагоприятными последствиями загрязнения окружающей среды для здоровья человека и истощения природных ресурсов. В настоящее время выделяют более 50 различных научных направлений в экологии, но наибольшее значение имеет экология человека.

Объекты исследования экологии — являются в основном, системы, которые выше уровня отдельных организмов: популяции, биоценозы, экосистемы, а также вся биосфера. Предмет изучения — организация и функционирование таких систем. 

Вопрос 3. Связь экологии с другими науками. Методы экологии.

Экология - научно-практическая дисциплина, изучающая динамику природной среды под действием факторов естественного и антропогенного происхождения. Термин был введен в 1866 Геккелем.  Экология обычно рассматривается как подотрасль биологии, общей науки о живых организмах. Экология связана со многими другими науками именно потому, что она изучает организацию живых организмов на очень высоком уровне, исследует связи между организмами и их средой обитания. Экология тесно связана с такими науками, как биология, химия, математика, география, физика, эпидемиология. Биологические корни экологии содержатся в том, что она широко использует весь арсенал методов современной биологии, начиная от генно-инженерных на молекулярном уровне развития живого вещества, до описаний популяций и сообществ животных и растений на уровне географических биомов. Составной частью современной экологии являются такие самые ее ранние направления, как экология животных и экология растений. Кроме того, из биоэкологии переняты фундаментальные идеи всех современных направлений, главным из которых является биоцентрическо-системный подход.. Современная экология - наука, широко использующая количественные методы, что традиционно, особенно для синэкологических исследований. Поэтому понятен ее тесный контакт с науками физико-математического профиля. Развитие современной экологии сильно затормозилось бы, если не использовались достижения химической науки. Экологическое состояние водоемов, атмосферы, почв и биоты изучается современными химическими и физико-химическими методами. Изменения экологического статуса водоемов и внутрипочвенного раствора относительно легко прогнозируются расчетом равновесия карбонатно-кальциевой, сульфатно-кальциевой и других систем. В последнее время активно о себе заявляют междисциплинарные комплексные области исследования. В частности, на стыке экологии и классической этики сформировалась экологическая этика, а на пересечении интересов этнографии, культурологии и экологии — этноэкология.

Методы  исследований в экологии подразделяются на полевые, экспериментальные и методы моделирования.

Полевые методы представляют собой наблюдения за функционированием организмов в их естественной среде обитания.

Экспериментальные методы включают в себя варьирование различных факторов, влияющих на организмы, по выработанной программе в стационарных лабораторных условиях.

Методы  моделирования позволяют прогнозировать развитие различных процессов взаимодействия живых систем между собой и с окружающей их средой. 

Вопрос 4. Экологические факторы. Их классификация. Абиотические факторы. Адаптация.

Экологические факторы - компоненты природной среды, влияющие на состояние и свойства организма, популяцию, биотического сообщества (биотические, абиотические, антропогенные). Большинство экологических факторов — температура, влажность, ветер, наличие пищи, хищники, паразиты, конкуренты и т. д. — отличаются значительной изменчивостью во времени и пространстве. Степень изменчивости каждого из этих факторов зависит от особенностей среды обитания. Например, температура сильно варьируется на поверхности суши, но почти постоянна на дне океана или в глубине пещер. Паразиты млекопитающих живут в условиях избытка пищи, тогда как для большинства хищников ее запасы меняются в соответствии с изменением численности жертв. Изменение факторов среды наблюдается в течение года и суток, в зависимости от приливов и отливов в океане, при бурях, ливнях, обвалах, при похолодании или потеплении климата, зарастании водоемов, постоянном выпасе скота на одном и том же участке и т. д.

Один  и тот же фактор среды имеет  разное значение в жизни совместно  обитающих организмов. Например, солевой режим почвы играет первостепенную роль при минеральном питании растений, но безразличен для большинства наземных животных. Интенсивность освещения и спектральный состав света исключительно важны в жизни фототрофных растений, а в жизни гетеротрофных организмов (грибов и водных животных) свет не оказывает заметного влияния на их жизнедеятельность. Экологические факторы действуют на организмы по-разному. Они могут выступать как раздражители, вызывающие приспособительные изменения физиологических функций; как ограничители, обусловливающие невозможность существования тех или иных организмов в данных условиях; как модификаторы, определяющие морфологические и анатомические изменения организмов.

Принято выделять:

Биотические факторы - факторы, связанные с деятельностью живых организмов. К ним относятся фитогенные (растения), зоогенные (животные), микробиогенные (микроорганизмы) факторы.

Антропогенные факторы - факторы, связанные с деятельностью  человека. К ним относятся физические, химические, биологические и социальные факторы.

Абиотические  факторы - факторы, связанных с процессами в неживой природе. К ним относятся  климатические, эдафогенные, химические и физические факторы.

Абиотические  факторы — компоненты и явления неживой, неорганической природы, прямо или косвенно воздействующие на живые организмы.

Основными абиотическими факторами  среды являются: температура; свет; вода; солёность; кислород; магнитное поле Земли; почва; влажность.

Принято выделять среди абиотических факторов среды следующие группы факторов: климатические; эдафогенные; орографические; химические.

Выделяют  следующие виды адаптаций: морфологическая – выражается в приспособлении строения организма к факторам среды; физиологическая – способность обитателей пустынь обеспечивать себя водой за счет биохим окислен жиров; этологическая – поведенческая – приспособление поведения животных к температурным условиям. 
 

Вопрос 5. Правило оптимума, правило лимитирующих факторов, правило взаимодействия факторов.

Правило оптимума. В соответствии с этим правилом для экосистемы, организма или определенной стадии его развития имеется диапазон наиболее благоприятного (оптимального) значения фактора. За пределами зоны оптимума лежат зоны угнетения, переходящие в критические точки, за которыми существование невозможно. К зоне оптимума обычно приурочена максимальная плотность популяции. Зоны оптимума для различных организмов неодинаковы. Для одних они имеют значительный диапазон.

Правило лимитирующих факторов. Сущность этого правила заключается в том, что фактор, находящийся в недостатке или избытке отрицательно влияет на организмы и, кроме того, ограничивает возможность проявления силы действия других факторов, в том числе и нахо­дящихся в оптимуме. Например, если в почве имеются в достатке все, кроме одного, необходимые для растения химические элементы, то рост и развитие растения будет обусловливаться тем из них, который находится в недостатке. Человек своей деятельностью часто нарушает практически все из перечисленных закономерностей действия факторов. Особенно это относится к лимитирующим факторам (разрушение местообитаний, нарушение режима водного и минерального питания растений и т.п.).

Правило взаимодействия факторов. Сущность его заключается в том, что одни факторы могут усиливать или смягчать силу действия других факторов. Например, избыток тепла может в какой-то мере смягчаться пониженной влажностью воздуха, недостаток света для фотосинтеза растений - компенсироваться повышенным содержанием углекислого газа в воздухе. 

Вопрос 6. Среды жизни и адаптации к  ним организмов.

На Земле  можно условно выделить четыре среды  жизни: почвенную, водную, наземно-воздушную  и среду организмов.

Почвенная среда. Ее свойства сближают с водной и наземно-воздушной средами. Многие мелкие организмы здесь – гидробионты, они живут в поровых скоплениях свободной воды. В почвах также невелики колебания температур. Амплитуды их затухают с глубиной. Наличие пор, заполненных воздухом – сходство с наземно-воздушной средой. Специфические свойства: плотное сложение (твердая часть или скелет). Лимитирующие факторы: недостаток тепла, а также недостаток или избыток влаги.

Водная  среда. Эта среда самая однородная среди других. Она почти не изменяется в пространстве, в ней нет четких границ между экосистемами. Амплитуды значений факторов тоже невелики. В частности, амплитуды температуры не превышают 50 °С. Среду характеризует высокая плотность. Давление здесь изменяется в зависимости от глубины. Лимитирующие факторы – кислород и свет. Содержание кислорода часто не более 1 % от объема. В воде мало теплокровных организмов из-за двух причин: небольшое колебание температур и недостаток кислорода. Основной адаптационный механизм теплокровных животных (киты, тюлени) – противостояние неблагоприятным температурам. И их существование также невозможно без периодической связи с воздушной средой.

Наземно-воздушная  среда. Она наиболее сложная по свойствам и по разнообразию в пространстве. Характерны: низкая плотность воздуха, значительные колебания температуры, высокая подвижность. Лимитирующие факторы – недостаток или избыток влаги и тепла. Для организмов наземно-воздушной среды характерны три механизма адаптации к изменению температуры: физический, химический и поведенческий. 

Вопрос 7. Внутривидовые и межвидовые взаимоотношения  живых организмов.

Взаимосвязи между организмами можно разделить на межвидовые и внутривидовые. Межвидовые отношения обычно классифицируются по “интересам”, на базе которых организмы строят свои отношения: