Биология:Экология
Версия от 08:00, 30 января 2018; Msu07 (обсуждение | вклад)
Содержание
Основы экологии
Организмы в природе не существуют изолировано друг от друга. Группа особей одного вида образует популяцию (лат.populus- народ, население), популяции разных видов, обитающие на одной территории, формируют сообщества – биоценозы; биоценозы вместе с неживыми компонентами среды (почва, температура, влажность и т.д.) создают сообщества более высокого ранга – биогеоценозы (экосистемы) и в целом единую макросистему, называемую биосферой Земли.
ИНФОГРАФИКА
Экология связана с физиологией, морфологией, систематикой, биогеографией, этологией, генетикой, эволюционным учением, зоологией, ботаникой. Также экология тесно связана географией, геологией, химией, физикой и другими небиологическими науками. Экология является научной основой охраны окружающей среды и рационального природопользования. Экологические знания используются в сельском хозяйстве, медицине, ветеринарии, планировании городов и т.д.
Экология изучает две главные проблемы:
- влияние условий среды на отдельные организмы
- взаимодействие с внешней средой биоценозов – устойчивых экологических систем, состоящих из представителей многих видов животных, растений и микроорганизмов.
Экология также решает вопросы развития биосферы Земли в целом. С развитием технического прогресса состояние окружающей среды стало ухудшаться, что привлекло внимание мирового сообщества. Люди заметили, что воздух стал загрязненным, исчезают виды животных и растений, ухудшается вода в реках. Этим и многим другим явлениям дали название – экологические проблемы.
Глобальные экологические проблемы
Большинство экологических проблем из локальных переросли в глобальные. Изменение небольшой экосистемы в конкретной точке мира может повлиять на экологию всей планеты. К примеру, изменение океанического течения Гольфстрим приведет к крупным климатическим изменениям, похолоданию климата в Европе и Северной Америке. На сегодняшний день ученые насчитывают десятки глобальных экологических проблем. Приведем лишь наиболее актуальные из них, которые угрожают жизни на планете:
ИНФГРАФИКА
Это далеко не весь перечень глобальных проблем. Скажем так, экологические проблемы, которые можно приравнять к катастрофе, — это загрязнение биосферы и глобальное потепление. Ежегодно температура воздуха повышается на +2 градуса по Цельсию. Причиной этого являются парниковые газы. В результате высокой концентрации газов происходит таяние льдов на полюсах, повышается уровень воды, что в дальнейшем грозит затоплению островов и берегов континентов. Чтобы предотвратить надвигающуюся катастрофу, требуется выработать совместные действия и проводить мероприятия, которые будут способствовать замедлению и прекращению процесса глобального потепления.
В экологии главное значение имеют те элементы среды, которые обуславливают размножение, развитие и выживание популяции (вида). Условия окружающей среды прямо или косвенно влияют на живые организмы.
Иначе говоря, комплекс окружающих условий, влияющих на жизнедеятельность организмов, носит название экологические факторы среды. Различают следующие факторы среды: абиотические, биотические и антропогенные.
ИНФОГРАФИКА
Абиотическими факторами называют всю совокупность факторов неорганической среды, влияющих на жизнь и распространение животных и растений. Среди них различают: физические, химические и эдафические.
Физические факторы - те, источником которых служит физическое состояние или явление (механическое, волновое и др.). Например, температура.
Химические факторы — те, которые происходят от химического состава среды. Например, соленость воды, содержание кислорода и т.п.
Эдафические (или почвенные) факторы представляют собой совокупность химических, физических и механических свойств почв и горных пород, оказывающих воздействие как на организмы, для которых они являются средой обитания, так и на корневую систему растений. Например, влияние биогенных элементов, влажности, структуры почвы, содержание гумуса и т.п. на рост и развитие растений.
Основные законы экологии
Общие законы действия факторов
Экологические факторы могут оказывать на организм прямое или косвенное (опосредованное) воздействие.
Температура, как экологический фактор. Правило Бергмана, правило Аллена.
Температура – один из важнейших экологических факторов, от которого зависит выживание на планете, ее формы и виды. Жизнь человека, также, напрямую зависит от температуры окружающей среды.
Температура оказывает огромное влияние на многие стороны жизнедеятельности организмов их географии распространения, размножения и другие биологические свойства организмов зависящие в основном от температуры. Диапазон, т.е. пределы температур в которых может существовать жизнь, колеблется примерно от -200°С до +100°С, иногда обнаруживается существование бактерии в горячих источниках при температуре 250°С. В действительности, большинство организмов могут существовать при еще более узком диапазоне температур.
Правило Бергмана: Животные, обитающие в областях с преобладающими низкими температурами, имеют, как правило, более крупные размеры тела по сравнению с обитателями более теплых зон и областей.
Правило Аллена: Животные, обитающие в областях с преобладающими низкими температурами, имеют, как правило, более короткие выступающие части тела (уши, лапы, хвост, нос) по сравнению с обитателями более теплых зон и областей.
Свет, как экологических фактор. Понятие фотопериода и фотопериодизма. =
Свет как экологический фактор имеет важнейшее значение потому, что является источником энергии для процессов фотосинтеза, т. е. участвует в образовании органических веществ из неорганических составляющих. Он играет большую и разнообразную роль в различных жизненных процессах у животных, что определяется его физическими свойствами.
Фотопериод - чередование в течение 24 ч светлого и темного времени суток. В районах с умеренным климатом фотопериод изменяется в зависимости от времени года (короткие световые дни зимой и длинные — летом), а на экваторе он почти постоянен в течение всего года. Оказывает большое влияние на рост и развитие организмов.
Фотопериодизм - (от греч. photos - свет) - особенности поведения и жизнедеятельности организмов в связи с суточной ритмикой светового режима. У растений выражается в замедлении развития при длине дня более 10-12 ч (короткодневные растения, например, просо) и в замедлении развития при уменьшении дня (длиннодненые растения, например, пшеница). У животных наблюдается в виде периодизма суточного поведения (утренняя, дневная или ночная активность, вертикальные миграции некоторых организмов морского планктона).
Вода, как экологический фактор. Аридные и гумидные условия. Эфемеры и эфемероиды.
Вода является основной частью растительных организмов. Её содержание доходит до 90 % от массы организмов, и она участвует прямо или косвенно во всех жизненных проявлениях. Вода- это та среда, в которой протекает все процессы обмена веществ. Она составляет основную часть цитоплазмы, поддерживает ее структуру, Молекулы белков, нуклеиновых кислот, мембраны сохраняет свою структуру и активность при наличии водородных связей. Высокое содержание воды придает содержимому клетки (цитоплазме) подвижный характер. Все реакции гидролиза, многочисленные окислительно-восстановительные реакции идут с участием воды. Вода способствует стабилизации температуры растений. Вода — растворитель разнообразных веществ, она обеспечивает транспорт минеральных, органических веществ и газов по растению, участник биохимических превращений. Она принимает участие в фотосинтезе, дыхании, гидролитических процессах, а также служит источником О2.
Вода обеспечивает связь органов друг с другом, координацию их деятельности. Из этого можно сделать вывод, что вода не только самая распространенная, но и самая важная в природе жидкость. Достаточно сказать, что в воде зародилась жизнь. Без нее невозможно существование животных и растений.
Кроме характера фактора (свет, температура, влажность и т.д.) эффект воздействия зависит от дозы, от интенсивности воздействия фактора. Все организмы способны воспринимать воздействия факторов в определенных пределах.
Закон оптимума для любого организма для любого фактора существует верхний и нижний предел выносливости, вне этих пределов существование невозможно.
Закон минимума из множества факторов, действующих на организм самым значительным будет тот, который в большей степени отличается от требуемого
Закон лимитирующего или ограничивающего фактора - любой фактор, приближающийся к пределам выносливости или выходящий за него называется лимитирующим или ограничивающим
Принцип взаимодействия экологических факторов - оптимальная зона и пределы выносливости организмов по отношению к какому-либо фактору могут смещаться в зависимости от того в сочетании с каками-либо другими факторами осуществляется взаимодействие. Экологической индивидуальности – экологические спектры (толерантность) разных видов не совпадают, каждый вид специфичен по своим экологическим возможностям.
Лимитирующими (ограничивающими) экологическими факторами называют такие факторы, которые ограничивают развитие организмов из-за недостатка или избытка питательных веществ по сравнению с потребностью (оптимальным содержанием).
Так, при выращивании растений при различных температурах точка, при которой наблюдается максимальный рост, и будет оптимумом. Весь интервал температур, от минимальной до максимальной, при которых еще возможен рост, называют диапазоном устойчивости (выносливости), или толерантности. Ограничивающие его точки, т.е. максимальная и минимальная пригодные для жизни температуры, — пределы устойчивости. Между зоной оптимума и пределами устойчивости по мере приближения к последним растение испытывает все нарастающий стресс, т.е. речь идет о стрессовых зонах, или зонах угнетения, в рамках диапазона устойчивости. По мере удаления от оптимума вниз и вверх по шкале не только усиливается стресс, но по достижении пределов устойчивости организма происходит его гибель.
Экологическая толерантность — способность организмов жить и развиваться в широком диапазоне условий окружающей среды (в т.ч. при неблагоприятных факторах).
Закон толерантности (В. Шелфорда): лимитирующим (ограничивающим) фактором жизни организма может быть как минимум, так и максимум экологического воздействия, диапазон между которыми определяет величину выносливости организма к этому фактору. Процветание организма ограничено зонами максимума и минимума определенных экологических факторов. Между ними располагается зона оптимума. Каждый вид характеризуется своей толерантностью — способностью переносить отклонения экологических факторов от оптимальных значений.