Вопрос 20. Этапы развития экологии. Эндо и экзоэкология. Мегаэкология. Экофакторы. Экологическая валентность.

Рождением экологии считается 14 сентября 1886 года, когда немецкий ученый Геккель в своей книге «Всеобщая морфология организмов» дал впервые определение экологии, как науки. «Под экологией мы подразумеваем общую науку об отношении организмов к окружающей среде, куда мы относим все условия существования в широком смысле этого слова. Они частично органической, частично неорганической природы». Как научной дисциплина экология более, чем за вековую историю развивалась и ее основы можно найти в трудах Ламарка, Дарвина, Северцова. Значительный вклад в развитие экологии внесли:

1. Северцов, «Учение о биогеоценозе»

2. Тенсли, «Учение об экосистемах»

3. Леруа, понятие ноосферы

4. Зюсс, биосфера

5. Вернадский. Особая заслуга. Его основные книги: «Биосфера», «Химическая структура биосферы Земли и ее окружения», «Несколько слов о ноосфере».

Сегодня экология вышла из рамок биологии, сформировав принципиально новую междисциплинарную интегральную науку, которая связывает физические и биологические явления. Она является наукой наук. Экология – наука о возможном существовании человека.

Эндоэкология:

1. Молекулярная экология – изучает генетическую взаимосвязь живого.

2. Морфологическая – взаимоотношение клеток, органов, тканей.

3. Физиологическая – реакции индивидов на воздействие окружающей среды.

Экзоэкология:

1. Аутэкология – взаимодействие отдельно индивида и окружающей среды.

2. Демэкология – взаимоотношение популяции и окр. Ср.

3. Синэкология – изучает сообщества, группы популяций.

4. Биоценология – организация сложных сообществ организмов, населяющих участок местности.

5. Биогеоценотическая – взаимоотношения в биогеоценозах.

6. Биосферология – учение о биосфере.

7. Экосферология - выходит за рамки биосферы, изучая всю экосферу планеты, как космического тела.

Экология человека – область экологии исследующая, функционирование человека в биосфере, с позиции взаимодействия анторпосистемы с окр. Ср. социальная экология, экология культуры, глобальная экология человека, исследующая взаимоотношения природа – человеческое общество в планетарном масштабе.

Специфика современной экологии состоит в том, что она из биологической науки превратилась в мегаэкологию, вобрав в себя естественные и гуманитарные науки, разделы географии, геологии, физики, социологии, культуры, экономики, теологии. Мегаэкология – новый раздел знаний.

Основным понятием в экологии является среда обитания, под ней понимается вся абиотическая и биотическая среда, которые окружают индивид. Элементы среды называют экологическими факторами.

Абиотические факторы:

1. Климатические

2. Почвенно-грунтовые

3. Гидрологические

Биотические факторы:

1. Вирусы, микроорганизмы.

2. Растения

3. Животные

Антропогенные факторы:

1. Прямое влияние на организмы и их группировки.

2. Косвенное влияние, посредствам изменения среды обитания.

Классификация экофакторов во времени:

1. Стабильные – неизменяющиеся в течение длительного времени.

2. Изменяющиеся:

а) изменяются закономерно, периодически, вследствие движения солнечной системы,

б) изменяющиеся без строгой последовательность и периодичности.

Все существующие организмы на земле имеют свою эковалентность, под ней понимают способность вида осваивать разные среды обитания. Одни виды способны переносить значительные изменения ОС, а другие существуют в узких пределах.

Эковалентность – степень приспособленности вида к условиям окружающей среды. Количественно выражается диапазоном изменения среды, в пределах, которые данный вид, сохраняет нормальную жизнеспособность.

Стенотопные – виды с малой эковалентностью.

Эвритопные - виды с большой эковалентностью.

Вопрос 21. Демэкология. Трофические цепи биоценоза и его компоненты. Цепи питания и правило экологической пирамиды. Концепция биогеоценоза. Синэкология. Экосистемы. Экологические сукцессия и климакс.

Биотические факторы эволюции возникли на Земле в результате сложных превращений и взаимодействий абиотических факторов. Под биотическими факторами понимается воздействие на индивид всех других существ. Особое значение между этими факторами играют трофические структуры – цепи питания. ЦП представляют собой трофическую структуру, по которой происходит перенос энергии и круговорот вещества. ЦП состоит из ряда трофических уровней, последний из которых соответствует направлению потока энергии. Первичным источником энергии служит солнце. Только половина энергии достигает поверхности земли. 2% приходится на растения. Энергия, которая накапливается в продуцентах – чистая первичная продукция энергии. Консументы 1 порядка поглощают 30% процентов этой энергии, остальные 70% забирают растения на собственные нужды. Далее в цепи уровень энергии будет возрастать, а продуктивность падать – правило экологической пирамиды.

Экопирамида биомассы: биомасса каждого последующего звена примерно в 10 раз меньше предыдущего.

Экопирамида чисел: с каждым звеном в цепи организмы становятся крупнее, они медленнее размножаются и их число уменьшается.

Экопирамида энергии: с одного уровня пирамиды на другой, более высокий, переходит около 10% энергии. (правило Линдемана).

Все эти процессы происходят в определенных экологических единицах. Глобальной экоединицей на Земле является биогеоценоз.

Концепция биогеоценоза (1942, Сукачев):

1. Биоценоз – биотическая среда и богатые энергией органические соединения.

2. Биотоп – абиотическая среда, неорганические соединения, бедные энергией.

Должна поступать солнечная энергия, минеральные вещества, почвы, газы атмосферы и вода. Выходит из него – тепло, кислород и углекислый газ, биогенные вещества.основные компоненты биогеоценоза:

1. Абиотические неорганические или органические вещества среды.

2. Автотрофные организмы – продуценты органических и биотических веществ.

3. Гетеротрофные организмы – потребители готовых органических веществ первого и последующих порядков.

4. Детритоядные организмы – разрушители, разлагают органику.

Совокупность биогеоценозов образует природную экосистему. Экосистемы активной взаимосвязи друг с другом, между ними есть переходные формы. Выделят 8 главных природных экоситем:

1. Тропические леса

2. Леса умеренной климатической зоны

3. Пастбища

4. Пустыни и полупустыни

5. Озера, болота, реки, дельты

6. Горы

7. Острова

8. Океан

Человечество создало искусственные биогеоценозы. Города называют культурбиоценозами и агробиоценозы – фермерские хозяйства, сельские поселения.

Экологическая сукцессия. Любая территория, пригодная к жизни по закону абиотических факторов заселяется. Как правило первыми заселяются растения. Появление растений, где раньше их не было называется первичной сукцессией. Вторичная сукцессия это появление растений в местах с предшествующим ранее, но разрушенным покровом.

Сукцессия заканчивается экологическим климаксом – это образование сообщества, видовой состав которого в дальнейшем практически не меняется. Состояние стабильности и равновесия. Скорость сукцессии по мере приближения к климаксу снижается.

Вопрос 22. Аутэкологические понятия и законы. Гомеостатические реакции организма на изменение ситуации. Правило оптимума и правило минимума. Правило Бергмана и Аллена. Демэкология. Виды популяций. Типы постоянного распределения особей в популяциях. Экологическая дифференциация человечества и проблема адаптации человека на Севере Тюменской области.

Существование гомеостатических механизмов на уровне особи или вида, поддерживает уровни биоактивности, несмотря на колебания внешних факторов.

Существует 2 вида адаптации к внешним факторам:

1. Пассивный. Адаптация по толерантности. Свойственна хладнокровным организмам. На организменном уровне происходит изменение структурных и биологических параметров, эти виды называются виды-конформисты.

2. Активный. Организм с помощью специфических адаптивных механизмов компенсирует изменения, вызванные действующим фактором, таким образом, что внутренняя среда остается относительно постоянной. Адаптация по резистентному типу, поддержание гомеостаза организма. Виды – регуляторы.

3. Человек – вид – регулятор, но может быть и конформистом (при подъеме в горы учащается пульс, количество эритроцитов).

Правило оптимума.

 

Помимо качественной специфики фактора (влияние на те или иные процессы со стороны организма) реакция на него со стороны организма во много определяет интенсивность воздействие фактора его дозировкой. Количество фактора (доза) соответствует потребностям организма и обеспечивает наиболее благоприятные условия для его жизни, рассчитанное как оптимум. Диапазон колебаний соответствующий указанным условиям, составляет зону оптимума. Зоны количественного выражения фактора, отклоняются от оптимума, но не нарушают жизнедеятельности организма, определяются как зоны нормы. Их 2: зона недостаточной выраженности фактора и зона избытка. Виды, переносящие большие отклонения фактора от оптимума – эвритопные, малые – стенотопные.

Правило минимума (Либиха-Тинемана).

Еще в 19 веке ученый Либих сформулировал правило минимума в соответствие, с которым возможность существования данного организма в определенном районе и степень его процветания зависит от факторов представленных в наименьшем количестве (лимитирующие факторы). Это правило дополнил Тинеман (1939). «Тот из необходимых факторов среды определяет плотность популяции данного вида живых существ…который действует на стадию развития, имеющую наименьшую экологическую валентность, при том действует в количестве или интенсивности наиболее далеких от оптимума».

Правило Бергмана.

У животных одного вида размеры тела больше в холодных частях ареала и меньше в теплых его частях, размер тела увеличивается с широтой местности. Правило отражает адаптацию животных к поддержанию постоянной температуры тела в различных климатических условиях: у более крупных особей отношение поверхности тела к его объему меньше, чем у мелких, поэтому и меньше расходуют энергии для поддержания той же температуры тела. Исключение: роющие млекопитающие.

Правило Аллена.

У теплокровных животных населяющих более теплые участки и ареалы выступающие части тела меньше, чем у представителей теплых ареалов. Исключение: длина клюва у птиц определяется характером питания.

Экологическая популяция – население биотопа каким-то биоценозом. Главный критерий популяции – панмиксия – свободный обмен генетической информации.

Типы пространственного распределения особей в популяции:

1. Равномерный (регулярный) – равное удаление каждой особи от соседней.

2. Диффузный (случайный) встречается в природе часто, особи располагаются случайно, нераномерно.

3. Агрегированный (групповой, мозаичный) выражается в образовании группировок особей, между которыми остаются достаточно большие незаселенные территории.

Экологическая дифференциация человечества подразумевает географическую приуроченность разных признаков организма и свидетельствует об устойчивых приспособительных реакциях у человечества. Особенности:

1. Независимо от расовой и этнической принадлежности реакция организма на одни и те же воздействия идет в одном и том же направлении.

2. Норма реакции осуществляется в пределах границ, присущих этнической группе, что говорит о генетической природе реакции.

3. Наличие у всех человеческих популяций компенсаторных реакций по отношению к их ОС.

Адаптации у человека проявляются в 2 формах:

1. Неспецифическая, связанных с общим повышением иммунных свойств и усилением устойчивости организма к неблагоприятным факторам.

2. Специфическая, узко направлена на приспособление к определенным условиям ОС (на холод, повышение теплопродукции).

Основные типы:

1. Арктический. Характерно приспособление к влажному холодному климату и кислородной недостаточности. Повышение газообмена, высокое содержание иммуноглобулина и холестерина. Уменьшение длины конечностей.

2. Жители пустыни. Сухость, высокая температура. Повышенная теплоотдача, за счет испарения и длинные конечности и истощенное тело.

3. Жители высокогорья. Пониженная температура, гипоксия. Широкая грудная клетка, большая ЖЕЛ, больше эритроцитов, выше уровень гемоглобина, выше уровень окислительных ферментов.

В связи с разработкой в Тюмени газовых месторождений на севере Тюменской области, приток пришлого населения резко увеличился. Лица пребывающие на севере испытывают: адаптационное напряжение, климатический дискомфорт.

Существует 2 вида организации труда:

1. Вахтовый. Радиус доставки рабочих 10-100км

2. Экспедиционно-вахтовый. Радиус доставки 1000 км. Более опасный, смена часовых поясов.

Задачи медиков: изучение, людей при отправке, резервных возможностей организма. Биоритмологический подход.

Вопрос 23. Экология человека. Ее определение, методы и задачи. Характеристика среды обитания людей и интегральный критерий качества среды. Пути воздействия человека на среду и компенсаторные возможности среды.

С 20 века произошел поворот в истории человечества и антропогенный фактор – человек занял абсолютно доминантное место среди всех остальных факторов воздействия на среду. В середине 20 века стояла проблема – атомная война, а теперь экологическая катастрофа.

Экология человека – наука, изучающая взаимодействие человека, как биосоциального существа, со сложным многокомпонентным окружающим миром, с динамичной, постоянно усложняющейся ОС. Отсюда экология человека – не только накопление медико-биологических, физиологических медицинских знаний, но прежде всего наука изучающая методы нравственного и духовного воспитания человека и прежде всего и прежде всего перестройка его мышления.

Задачи: требует усилия ученых практически всех специальностей. Физиологи, биологи, патологи, гигиенисты, токсикологи, каждый со своей позиции, но учитывая общие интересы, должны рассматривать разрабатываемые проблемы с точки зрения экологии.

Экосвязь человек – природа может быть как прямой, так и обратной.

Уровни экосвязей человека:

1. Индивидуальный. Подразумевает взаимоотношение индивидуума с окружающей средой.

2. Групповой. На уровне популяции.

3. Глобальный. Взаимоотношение всего человечества с ОС.

Сегодня антропогенный фактор самый мощный. Минимальная единица экологической антропогенной экосистемы считается индивидуальное жилище человека, а максимальная – вся ноосфера.

Важнейшие современные антропогенные экосистемы – города, сельские поселения.

Ведущую роль занимают города. Экологи сравнивают города с раковой опухолью, идет слияние соседних городов с образованием мегаполисов.

Специфика среды обитания людей заключается в том, что человек способен заселить любую экологическую нишу, уничтожив привычную ОС.

В условиях нарастания экокризиса необходим единый интегральный критерий качества среды. Согласно уставу ВОЗ (1968), этим критерием служит состояние здоровья населения. Основные пути воздействия на среду человека, заключается в расходовании естественных богатств, загрязнении среды, истребления видов, разрушение биогеоценозов.

Все ресурсы делятся на 2 группы:

1. Невосполнимые. Нефть, газ, водные ресурсы.

2. Восполнимые. На воспроизводство утраченных компонентов уходит время (100-1000 лет). Чтобы восполнить утраченный компонент нужен минимум воспроизводимого субстрата, из которого восстановится исходный оптимум. Существует порог воспроизведения, ниже которого компенсаторные возможности среды равны 0.