Определение и предмет изучения науки "Экология".

Экология - наука, изучающая условия устойчивого существования организмов, их взаимосвязи между собой и с окружающей средой (ОС), в которой они обитают. Термин экология состоит из двух половинок (греческих слов): эйкос - дом, местообитание, а также логия- наука о.... Таким образом, экология - наука о доме (причем подразумевается, что в нем кто-то живет). Из названия и определения вытекают 3 основные группы объектов изучения в экологии: 1) живые экологические субъекты ("кто живет"); 2) окружающая среда ("дом"); 3) экологические взаимосвязи, объединяющие первые две группы объектов. Совокупность этих трех групп объектов и явлений в разных сочетаниях и пропорциях образует экологическую систему (ЭКС), которая и есть предмет изучения экологии (в частности, в общей экологии, иначе — в биоэкологии).

Основные понятия:

Экологическая система (предмет изучения экологии) – это ограниченная (в разных масштабах) часть биосферы со всеми ее живыми и неживыми компонентами и взаимосвязями (например, микроэкосистема или синузия - гнилой пень, лужа; мезоэкосистема - озеро, лес, луг; макроэкосистема - море, океан, континент).

Биосфера – как особая оболочка Земли, область распространения жизни.

Биота-- совокупность всех живых организмов в регионе

Живое вещество - совокупность вещества тел всех организмов, определяемая их совместной массой, однотипным химическим составом, обладающая запасом собственной свободной внутренней энергии.

Биогенное вещество - органические или органо-минеральные продукты, созданные за многие годы с решающим участием живого вещества (каменный уголь, нефть, торф, гумус и т. п.).

Биокосное вещество - абиотическое вещество, состав которого формировался не только геохимически, но и с участием продуктов жизнедея-

Косное вещество - абиотическое вещество (например, горные породы, минералы), образовавшееся без какого-либо участия организмов.

1. Основной предмет изучения современной экологии. Что такое экологический кризис и экологическое мышление?

Основным содержанием современной экологии является исследование взаимоотношений организмов друг с другом и со средой на популяционно-биоценотическом уровне и изучение функционирования биологических макросистем более высокого ранга: биогеоценозов (экосистем), биосферы, их продуктивности и энергетики.
Предметом исследования экологии являются биологические макросистемы (популяция, биоценозы) и их динамика во времени и пространстве.
Задачи экологии - изучение закономерностей размещения живых организмов в пространстве, изменения численности организмов, потока энергии через живые системы и круговорота веществ и т.д.

 

Экологический кризис — особый тип экологической ситуации, когда среда обитания одного из видов или популяции изменяется так, что ставит под сомнение его дальнейшее выживание. Основные причины кризиса:

· Абиотические: качество окружающей среды деградирует по сравнению с потребностями вида после изменения абиотических экологических факторов (например, увеличение температуры или уменьшение количества дождей).

· Биотические: окружающая среда становится сложной для выживания вида (или популяции) из-за увеличенного давления со стороны хищников или из-за перенаселения.

Кризис может быть:

· глобальным;

· локальным.

Экологическое мышление - это способность специалиста анализировать состояние и тенденции развития сложных экологических систем, выявлять общие и частные закономерности их функционирования, преобразовывать реальные экологические явления в картографический материал, в нормативно-правовую документацию и в математические модели.

 

1. Уровни организации живой материи. Какие уровни являются предметом изучения науки экологии?

Уровень организации живой материи - это функциональное место биологической структуры определенной степени сложности в общей иерар­хии живого.

В настоящее время выделяют 9 уровней организации живой материи:

1. Молекулярный (на этом уровне происходит функционирование биологически активных крупных молекул, таких как белки, нуклеиновые кислоты и др.);

2. Субклеточный (надмолекулярный). На этом уровне живая материя организуется в органоиды: хромосомы, клеточную мембрану и др. субклеточные структуры.

3. Клеточный. На этом уровне живая материя представлена клетками. Клетка является элементарной структурной и функциональной единицей живого.

4. Органно-тканевый. На этом уровне живая материя орга­низуется в ткани и органы. Ткань – совокупность клеток, сход­ных по строению и функциям, а также связанных с ними меж­клеточных веществ. Орган — часть многоклеточного организ­ма, выполняющая определенную функцию или функции.

5. Организменный (онтогенетический). На этом уровне
живая материя представлена организмами. Организм (особь,
индивид) — неделимая единица жизни, ее реальный носитель,
характеризующийся всеми ее признаками.

6. Популяционно-видовой. На этом уровне живая материя
организуется в популяции. Популяция — совокупность осо­бей одного вида, образующих обособленную генетическую си­стему, которая длительно существует в определенной части
ареала относительно обособленно от других совокупностей того
же вида. Вид — совокупность особей (популяций особей), спо­собных к скрещиванию с образованием плодовитого потом­ства и занимающих в природе определенную область (ареал).

7. Биоценотический. На этом уровне живая материя образует
биоценозы. Биоценоз - совокупность популяции разных видов, обитающих на определенной территории.

8. Биогеоценотический. На этом уровне живая материя формирует
биогеоценозы. Биогеоценоз – совокупность биоценоза и абиотических факторов среды обитания (климат, почва).

9. Биосферный. На этом уровне живая материя формирует биосферу. Биосфера - оболочка Земли, преобразованная деятельностью живых организмов.

Современная экология изучает различные уровни организации живой материи - популяционно-видовой, биогеоценотический, биосферный, т.е. жизнь, интегрированную в биологические системы более высокого ранга, чем организм.

 

1. Определения биологического вида и популяции. Примеры.

Вид – это воспроизводимое множество живых организмов, обладающих комплексом эволюционно устойчивых диагностических признаков.

Общие атрибуты видов:

1. Наличие определенного ареала

2. Наличие собственной фундаментальной экологической ниши

3. Наличие собственной генетической системы (видового генофонда)

4. Репродуктивная изоляция

Популяция — совокупность особей одного вида, занимающих определенный ареал, свободно скрещивающихся друг с другом, имеющих общее происхождение, генетическую основу и в той или иной степени изолированных от других популяций данного вида.

Экологическая популяция – совокупность элементарных популяций, внутривидовые группировки, приуроченные к конкретным биоценозам. Растения одного вида в ценозе называются ценопопуляцией. Обмен генетической информацией между ними происходит достаточно часто.

Примеры популяций: Рыбы одного вида во всех стаях общего водоема; древостои в монодоминантных лесах, представляющих одну группу типов леса: травяных, лишайниковых или сфагновых лиственничников (Магаданская область, север Хабаровского края); древостои в осоковых (сухих) и разнотравных (влажных) дубняках (Приморский край, Амурская область); популяции белок в сосновых, елово-пихтовых и широколиственных лесах одного района.

Примеры видов: синица большая как все птицы-синицы в мире составляют биологический вид; амурский тигр, подвид тигра.

 

1. Что такое биогеоценоз и экосистема? Примеры экосистем.

Биогеоценоз. Понятие биогеоценоз было введено В. Н. Сукачевым в 1940 г. для обозначения участка земной поверхности с определенным составом всех живых [биоценоз) и косных {экотоп) компонентов, объединенных обменом вещества и энергии в единый природный комплекс. Биогеоценоз (БГЦ) включает в себя две составляющие: биотическую - сообщество популяций всех биологических видов {биоценоз) и абиотическую - совокупность всех косных факторов среды {экотоп).

Биоценоз - взаимодействующая совокупность популяций растительного {фитоценоз), животного {зооценоз) мира и мира микроорганизмов {микробиоценоз).

Экотоп включает в себя две главные составляющие: климатоп (усредненное состояние приземного слоя атмосферы, солнечной энергии и т. п. во всех их многообразных проявлениях) и геологическую среду (геоморфологическую поверхность земной коры), включая важнейшую - почвогрунты, или эдафотоп. Все компоненты экотопа и биоценоза тесно связаны между собой, проявляют сложное и многостороннее взаимовлияние.

В состав биогеоценоза входят две основные составляющие:

1. Биотические (биоценоз) - системно-функциональная совокупность
живых организмов: продуцентов, консументов и редуцентов. Живые сооб
щества в биогеоценозах приобретают окончание -ценоз, например: фитоце
ноз - растительное сообщество, зооценоз — животное сообщество, микробо-
ценоз - микроорганизмы и т. д.

2. Абиотические (экотоп) - совокупность неживых объектов и физико-
химических, геологических сред, включающая их взаимодействие и текущее
состояние. Совокупности объектов и сред экотопа приобретают окончание
-топ, например климатоп — атмосфера и геоморфологическая поверхность
земной коры, эдафотоп - почва и почвенные воды и т. п.

Важное в экологии понятие экологическая система, впервые введенное в 1935 г. английским экологом А. Г. Тенсли, используется в двух основных смыслах.

Обычно считают, что экосистема - это ограниченная (в разных масштабах) часть биосферы (синоним биогеоценоза, комплекса биогеоценозов) со всеми ее живыми и неживыми компонентами и взаимосвязями (например, микроэкосистема или синузия - гнилой пень, лужа; мезоэкосистема - озеро, лес, луг; макроэкосистема - море, океан, континент).

На практике же экологи фактически считают, что экосистема - это научная модель реального биосферного объекта любой степени сложности и локализации. В последнем случае под экосистемой понимают такой саморегулирующийся, упорядоченный материально-энергетический комплекс, состоящий из элементов, подсистем, который существует как относительно устойчивое единое целое.

Модель экосистемы, а также методы ее построения, измерения и изучения характеристик ее структуры и динамики, отдельных элементов, подсистем можно рассматривать в качестве основного объекта экологии как науки. Целесообразно принять именно такую трактовку экосистемы.

Упрощенно экосистему (научную модель участка биосферы) можно составить из трех обязательных сложных подсистем: 1) экологический субъект, т. е. изучаемое устойчивое сообщество организмов (или особь); 2) окружающая среда 3) устойчивые экологические взаимосвязи, потоки (миграционные, вещественные, энергетические, информационные) как внутри ЭКС, так и вне ее.

 

Пример экосистемы — пруд с обитающими в нём растениями, рыбами, беспозвоночными животными, микроорганизмами, составляющими живую компоненту системы, биоценоз. Для пруда как экосистемы характерны донные отложения определенного состава, химический состав (ионный состав, концентрация растворенных газов) и физические параметры (прозрачность воды, тренд годичных изменений температуры), а также определённые показатели биологической продуктивности, трофический статус водоёма и специфические условия данного водоёма. Другой пример экологической системы — лиственный лес в средней полосе России с определённым составом лесной подстилки, характерной для этого типа лесов почвой и устойчивым растительным сообществом, и, как следствие, со строго определёнными показателями микроклимата (температуры, влажности, освещённости) и соответствующим таким условиям среды комплексом животных организмов.

 

1. Чем экосистема отличается от биоценоза?

Если экосистема представляет собой сообщество живых организмов связанных с местом обитания, между собой, с экологическими факторами и потоком вещества и энергии, то биоценоз или экоценоз - это сообщество живых организмов находящееся во взаимно связи между собой и экологич. факторами, также биоценоз является компонентом экосистемы: биоценоз+биотоп(место обитания)= экосистема

1. Составные части экосистемы. Примеры для разных экосистем.

Упрощенно экосистему (научную модель участка биосферы) можно составить из трех обязательных сложных подсистем: 1) экологический субъект, т. е. изучаемое устойчивое сообщество организмов (или особь); 2) окружающая среда 3) устойчивые экологические взаимосвязи, потоки (миграционные, вещественные, энергетические, информационные) как внутри ЭКС, так и вне ее.

 

Пример экосистемы — пруд с обитающими в нём растениями, рыбами, беспозвоночными животными, микроорганизмами, составляющими живую компоненту системы, биоценоз. Для пруда как экосистемы характерны донные отложения определенного состава, химический состав (ионный состав, концентрация растворенных газов) и физические параметры (прозрачность воды, тренд годичных изменений температуры), а также определённые показатели биологической продуктивности, трофический статус водоёма и специфические условия данного водоёма. Другой пример экологической системы — лиственный лес в средней полосе России с определённым составом лесной подстилки, характерной для этого типа лесов почвой и устойчивым растительным сообществом, и, как следствие, со строго определёнными показателями микроклимата (температуры, влажности, освещённости) и соответствующим таким условиям среды комплексом животных организмов.

1. Общая схема функционирования экосистемы. Почему экосистема не может быть изолированной системой?

 

 

Экосистема не может быть изолированной, так как она обменивается энергией с другими соседними системами. Также почти все экосистемы обмениваются с соседними системами и энергией, и веществами, соответственно являются открытыми системами.

 

1. Почему экосистема является основным функциональным элементом жизни на планете Земля?

1. Иерархия экосистем. Примеры иерархии экосистем.

Иерархия экосистем означает, что всякая экологическая система включает в себя несколько экосистем предыдущего уровня, меньших по площади, а сама она, является составной частью более кpупной экосистемы.

Пример: Биогеоценоз – Биогеоценотический комплекс – Ландшавт – Биом – Биогеографическая подобласть – Биогеографическая область – Экосистемы суши и океана - Биосфера