close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Экология конспект лекций. Коробкин В.И. (www.PhoenixBooks.ru)

код для вставкиСкачать
Серия «Зачет и экзамен»
Коробкин В.И., Передельский Л.В.
ЭКОЛОГИЯ
КОНСПЕКТ
ЛЕКЦИЙ
Издание пятое,
переработанное и дополненное
РОСТОВ-на-ДОНУ
ЕНИКС
2009
www.phoenixbooks.ru
Серия «Зачет и экзамен»
Коробкин В.И., Передельский Л.В.
ЭКОЛОГИЯ
КОНСПЕКТ
ЛЕКЦИЙ
Издание пятое,
переработанное и дополненное
РОСТОВ-на-ДОНУ
ЕНИКС
2009
www.phoenixbooks.ru
УДК 547(075)
ББК 20.1я7
КТК 17
К 66
К 66
Коробкин В.И.
Экология : конспект лекций / В.И. Коробкин,
Л.В. Передельский. ? Изд. 5-е. Ростов н/Д : Феникс,
2009. ? 219 с. ? (Зачет и экзамен.)
ISBN 978-5-222-15803-6
Учебное пособие представляет собой тексты лекций по
дисциплине «Экология», составленных в соответствии с действующим Государственным образовательным стандартом
Министерства образования Российской Федерации для технических направлений и специальностей вузов.
Системное изложение материала, раскрывающее основные
понятия и принципиальные научные положения курса, позволяет использовать пособие для подготовки к сдаче экзаменов
по дисциплине «Экология» студентами вузов и колледжей, а
также слушателей курсов переподготовки специалистов в системе послевузовского образования.
ISBN 978-5-222-15803-6
УДК 547(075)
ББК 20.1я7
КТК 17
© Коробкин В.И., Передельский Л.В., 2009
© Оформление, ООО «Феникс», 2009
www.phoenixbooks.ru
Введение
99999999999999999999999999
ЛЕКЦИЯ 1
Экология как наука и история ее развития
1. Предмет экологии, ее структура, задачи
экологии
2. История развития экологии как науки
3. Значение экологического образования в
настоящее время
999999999999999999999999999
1. Предмет экологии, ее структура, задачи экологии
Экология ? (от греч. «ойкос» ? дом, жилище и «логос» ?
учение) ? наука, изучающая условия существования живых организмов и взаимосвязи между организмами и средой, в которой они
обитают. Изначально она развивалась как составная часть биологической науки, в тесной связи с другими естественными науками.
Предметом экологии является совокупность или структура связей между организмами и средой. Главный объект изучения в экологии ? экосистемы, представляющие собой единые природные комплексы, образованные живыми организмами и средой их обитания. Кроме того, в область ее компетенции входит изучение отдельных видов организмов (организменный уровень), их популяций, т. е. совокупностей особей
одного вида (популяционно-видовой уровень), биотических сообществ, т. е. совокупностей популяций (биоценологический
уровень) и биосферы в целом (биосферный уровень).
Общие закономерности взаимоотношений любых живых
существ, включая и человека как биологическое существо, изучает наука ? общая экология, в состав которой входят следующие разделы: аутэкология, исследующая индивидуальные связи отдельного организма (особи) с окружающей средой; популяционная экология (демоэкология), в задачу которой входит
изучение структуры и динамики популяций отдельных видов;
синэкология (биоценология), изучающая взаимоотношения популяций, сообществ и экосистем со средой.
Главной целью всех этих направлений является изучение
проблемы выживания живых существ в окружающей среде, и
3
www.phoenixbooks.ru
задачи перед ними стоят биологического содержания ? изучить закономерности адаптации организмов и их сообществ к
окружающей среде, саморегуляцию, устойчивость экосистем и
биосферы в целом, и т. д. В таком понимании общую экологию нередко называют биоэкологией.
Кроме того, экология классифицируется с точки зрения
изучения экологических процессов во времени на историческую и эволюционную, а с точки зрения изучения конкретных
объектов и сред ? на экологию животных, экологию растений
и экологию микроорганизмов.
В настоящее время экология вышла за рамки сугубо биологической науки и превратилась в междисциплинарную науку,
изучающую сложнейшие проблемы взаимодействия человека
с окружающей средой. Тем самым экология прошла сложный
и длительный путь к осознанию проблемы «человек ? природа», опираясь на исследования взаимодействий в системе «организм ? среда». Актуальность этой проблемы, вызванной обострением экологической обстановки в масштабах всей планеты, привела к «экологизации» всех наук и других отраслей человеческой деятельности, т. е. к обязательному учету ими законов и требований экологии.
В таком качестве экологию можно разделить на две части (по
Реймерсу, 1994) ? теоретическую и прикладную экологию. Теоретическая экология вскрывает общие закономерности организации жизни в экосистемах и самой биосфере как глобальной экосистеме Земли, на основе законов общей экологии, учения о биосфере и положений экологии человека. Прикладная экология изучает механизмы разрушения биосферы человеком, способы предотвращения этого процесса, разрабатывает принципы рационального природопользования на основе законов, правил и принципов
фундаментальной (теоретической) экологии.
В ХХI в. экология возведена в ранг обобщающей науки, которая включает в себя экологические направления самых различных наук. Так, например, на стыке экологии с другими науками получили развитие такие новые направления, как инженерная экология, геоэкология, математическая экология, сельскохозяйственная экология, промышленная экология, космическая экология и т. д. Экологическими проблемами Земли как
планеты занимается глобальная экология, объектом изучения которой является биосфера как глобальная экосистема (экосфера),
а взаимоотношениями в системе «человеческое общество ? при4
www.phoenixbooks.ru
рода» ? социальная экология. Одним из новых самостоятельных ответвлений экологии человека становится быстро развивающаяся отрасль ? валеология, рассматривающая вопросы приобретения человеком навыков здорового образа жизни.
Экология тесно связана с политикой, экономикой, правом
(включая и международное право), психологией и педагогикой
и т. п. Ее методическую основу составляет сочетание системного подхода, натурных наблюдений, эксперимента и моделирования. Задачи экологической науки состоят в следующем:
? разработка теории и методов оценки устойчивости экологических систем на всех уровнях, включая биосферный;
? исследование проблем популяционной экологии, экологии биотических сообществ, сохранения биоразнообразия в природе, регулирующего воздействия биоты на
окружающую среду;
? изучение и прогнозирование изменений биосферы под
влиянием природных и антропогенных факторов и оценка экологических последствий этих изменений;
? оценка состояния и динамики природных ресурсов и экологических последствий их потребления;
? разработка и совершенствование методов управления
качеством окружающей среды;
? формирование биосферного мышления и экологического сознания у людей, выработка норм экологической этики и морали;
? оптимизация экономических, социальных и иных решений для обеспечения экологически безопасного устойчивого развития общества и государства.
2. История развития экологии как науки
Потребность в знаниях, определяющих «отношение живого к окружающей органической и неорганической среде» отражена еще в трудах Аристотеля (384?322 гг. до н. э.). С тех пор
в истории развития экологических знаний можно выделить три
основных этапа.
Первый этап ? до 60-х гг. XIX в. Зарождение и становление экологии как науки: накопление данных о взаимосвязи
живых организмов со средой их обитания и до первых научных
обобщений. В XVII?XVIII вв. экологические сведения составляли значительную долю во многих биологических описаниях
(А. Реомюр, А. Трамбле, Ж. Бюффон, К. Линней, И.И. Лепе5
www.phoenixbooks.ru
хин, С.П. Крашенников, К.Ф. Рулье и др.). В этот же период
Ж. Ламарк (1744?1829) и Т. Мальтус (1766?1834) впервые предупреждают человечество о возможных негативных последствиях воздействия человека на природу.
Второй этап ? 60-е гг. XIX в. ? 50-е гг. XX в. Оформление
экологии в самостоятельную отрасль знаний: начало этапа ознаменовалось выходом в свет работ русских ученых Н.А. Северцева (1827?1885), В.В. Докучаева (1846?1903) и, наконец,
Ч. Дарвина (1809?1882) и Э. Геккеля (1834?1919).
Неоценимый вклад в развитие основ экологии внес труд
Ч. Дарвина «Происхождение видов путем естественного отбора,
или Сохранение благоприятствующих пород в борьбе за жизнь».
Эта книга вышла в свет в 1859 г., но уже в 1866 г. выходит
капитальный труд немецкого зоолога Э. Геккеля «Всеобщая морфология организмов», в которой биолог-эволюционист впервые
показал: то, что Ч. Дарвин назвал в своей книге «борьбой за
существование», есть самостоятельная и очень важная область
биологии, и назвал ее экологией. Он писал: «Под экологией мы
понимаем сумму знаний... о всей совокупности взаимоотношений животного с окружающей его средой, как органической, так
и неорганической, и прежде всего ? его дружественных или враждебных отношений с теми животными и растениями, с которыми он прямо или косвенно вступает в контакт».
Как самостоятельная наука экология окончательно оформилась в начале XX столетия. В этот период американский ученый Ч. Адамс (1913) создает первую сводку по экологии, публикуются другие важные обобщения и сводки (В. Шелфорд,
1913, 1929; Ч. Эльтон, 1927; Р. Гессе, 1924; К. Раункер, 1929 и
др.), и крупнейший русский ученый ХХ в. В.И. Вернадский
создает фундаментальное учение о биосфере.
В 30?40-е гг. экология поднялась на более высокую ступень в результате нового подхода к изучению природных биосистем. Сначала А. Тенсли (1935) выдвинул и обосновал понятие об экосистеме, а несколько позже В.Н. Сукачев (1940) обосновал близкое этому представление о биогеоценозе. В этот же
период в СССР работали такие крупные экологи, как В.В. Стачинский, Э.С. Бауэр, Г.Г. Гаузе, В.Н. Беклемишев, А.Н. Формозов, Д.Н. Кашкаров и др.
Третий этап ? с 50-х гг. ХХ в. и до настоящего времени.
Превращение экологии в комплексную науку, вобравшую в себя
не только биоэкологию, но и разделы географии, геологии,
6
www.phoenixbooks.ru
химии, физики, социологии, теории культуры и экономики (по
Реймерсу, 1994), а также включившую в себя науки об охране
окружающей среды. Современный период развития экологии
связан с именами таких крупных зарубежных ученых, как
Ю. Одум, Дж. М. Андерсен, А. Швейцер, Т. Миллер и др.
Среди отечественных ученых следует назвать И.П. Герасимова, А.М. Гилярова, В.Г. Горшкова, В.И. Данилов-Даниляна,
Ю.А. Израэля, Ю.Н. Куражковского, К.С. Лосева, Н.Н. Моисеева, Н.Ф. Реймерса, Ю.М. Свирижева, В.Д. Федорова,
С.С. Шварца, А.В. Яблокова, А.Л. Яншина и др.
Одновременно с развитием теоретических основ решались
и прикладные вопросы экологии. В конце XIX ? начале ХХ вв.
трудами выдающихся ученых В.В. Докучаева, Г.А. Кожевникова, И.П. Бородина, Д.Н. Анучина, С.В. Завадского и др. были
заложены научные основы охраны природы, которая как основной вид природоохранной деятельности получила законодательное выражение в «Декрете о земле» от 26 октября 1917 г.
В 30?40-е гг. в связи с ростом индустриализации страны в России возникает новый вид природоохранной деятельности ?
рациональное использование природных ресурсов, а в 50?60-е
возникла необходимость создания еще одной формы, регулирующей взаимодействие общества и природы ? охраны среды
обитания человека.
В 60?80-е гг. практически ежегодно принимались правительственные постановления об усилении охраны природы, издавались земельные, водные, лесные и иные кодексы, но губительное антропогенное воздействие на природу продолжалось. В 1986 г. на Чернобыльской АЭС произошла крупнейшая за всю историю человечества техногенная экологическая
катастрофа.
Сегодня Россия переживает тяжелый экологический кризис. Около 15% территории ? фактически зоны экологического бедствия, 85% населения дышит воздухом, загрязненным
различными вредными веществами выше допустимых санитарных норм, растет количество «экологически обусловленных»
заболеваний, наблюдается деградация и сокращение природных ресурсов и т. п. Выход из этого кризиса на путь устойчивого развития ? важнейшая задача нашего общества. Он лежит в
том числе и через экологическое образование.
7
www.phoenixbooks.ru
3. Значение экологического образования в настоящее время
Человек прежде всего отличается от остальных видов тем,
что взаимодействует с природой через создаваемую им культуру, т. е. человечество в целом, развиваясь, создает на Земле
культурную среду благодаря передаче из поколения в поколение своего трудового и духовного опыта. Но, как отмечал
К. Маркс, ? «культура, если она развивается стихийно, а не
направляется сознательно? оставляет после себя пустыню».
Остановить стихийное развитие событий могут знания о
том, как ими управлять и, в случае с экологией, эти знания
должны «овладеть массами», по крайней мере, большей частью общества, что возможно лишь через всеобщее экологическое образование, начиная со школьной скамьи и заканчивая
вузом и послевузовским образованием.
Экологические знания нужны каждому человеку, чтобы
сбылась мечта многих поколений мыслителей о создании достойной человека среды, обеспечить гармонию человека и природы. Но эта гармония невозможна, если люди враждебно настроены друг к другу. Важнейшее из экологических условий
выживания человека и всего живого ? это мир на Земле. Именно к этому обязан стремиться экологически образованный человек.
Но было бы несправедливо строить всю экологию только
«вокруг» человека. Экологически образованный человек не допустит стихийного отношения к окружающей его среде жизни.
Он будет бороться против окружающего его варварства, находя
наилучшие «экологически чистые» варианты взаимоотношения
природы и общества. Именно такое экологическое мировоззрение должно стать основой любой деятельности человека, так как
осознание человеком своего превосходства над природой и противопоставление себя ей, начиная с античного времени, является ложным, хотя это ложное представление и стало психологической предпосылкой глобального экологического кризиса.
Из сказанного следует, что в настоящее время беспредел в
нарушении экологических законов можно остановить, только
подняв на должную высоту экологическую культуру каждого
члена общества, что возможно, прежде всего, через изучение
основ экологии.
www.phoenixbooks.ru
Часть I
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ
ЭКОЛОГИЯ
www.phoenixbooks.ru
Раздел первый
ОБЩАЯ ЭКОЛОГИЯ
99999999999999999999999999
ЛЕКЦИЯ 2
Организм как живая целостная система
1. Уровни биологической организации и
экология
2. Развитие организма как живой целостной
системы
3. Система организмов и биота Земли
999999999999999999999999999
1. Уровни биологической организации и экология
Ген, клетка, орган, организм, популяция, сообщество (биоценоз) ? главные уровни организации жизни, которые являются биотическими компонентами биосистем, которые вместе
с абиотическими компонентами образуют среду обитания организмов. Роль среды в эволюции и существовании организмов
не вызывает сомнения. Абиотическая среда («неживая», bios
? жизнь, а ? отрицание) состоит из отдельных неорганических частей (воздух, вода и др.) и факторов (температура и др.),
которые и называют абиотическими компонентами, в отличие
от биотической среды и биотических компонентов, представленных живым веществом.
Экология изучает биотические системы с организменного
уровня и выше, т. е системы организмов (организм + абиотическая среда), популяционные системы (популяция + абиотическая среда) и экосистемы (биоценоз + биотоп). Так образуются уровни биологической организации биологических систем,
которые различаются по принципам организации и масштабам
10
www.phoenixbooks.ru
явлений. Они отражают иерархию природных систем, при которой меньшие подсистемы составляют большие системы, сами
являющиеся подсистемами более крупных систем.
Свойства каждого последующего уровня значительно сложнее и многообразнее предыдущего, при этом нельзя предсказать свойства последующего уровня исходя из свойств отдельных составляющих предыдущего уровня. Такое явление называется эмерджентностью ? наличием у системного целого особых свойств, не присущих его подсистемам и блокам.
В экологии организм рассматривается как целостная система, взаимодействующая с внешней средой, как абиотической, так и биотической. В этом случае речь должна идти о совокупности, определяемой как биологический вид, состоящий
из сходных особей, но как индивидуумы отличающихся друг
от друга. Однако всех их объединяет единый генофонд, обеспечивающий способность к размножению в пределах вида (не
может быть потомства от особей различных видов). Вид ? это
биологически целостная группа ? видовая популяция.
Популяция в самом общем виде ? это совокупность особей одного вида, способная к самовоспроизведению и обладающая некоторой изолированностью в пространстве (Гиляров,
1990). В виде небольших группировок организмы одного вида
достаточно хорошо приспосабливаются к местным условиям,
образуя так называемый экотип, который со временем может
дать начало большой и устойчивой популяции.
Однако в природе мы имеем дело обычно с биологическими сообществами ? биоценозами. Биоценоз ? совокупность
совместно обитающих популяций разных видов микроорганизмов, растений и животных. Он занимает некое пространство,
названное биотопом, под которым понимаются условия окружающей среды на определенной территории: воздух, вода, почвы и подстилающие их горные породы. Компоненты биотопа
активно взаимодействуют между собой и биоценозом, образуя
единую биологическую систему, где совокупность абиотических и биотических компонентов имеет, по В.Н. Сукачеву (1971),
«определенный тип обмена веществом и энергией их между
собой и другими явлениями природы». Такую систему В.Н.
Сукачев назвал в конце 30-х гг. прошлого века биогеоценозом.
Однако несколько ранее, в 1935 г., англичанин А. Тенсли ввел
подобное понятие под названием «экосистема». Экосистема,
по А. Тенсли, ? «совокупность комплексов организмов с ком11
www.phoenixbooks.ru
плексом физических факторов его окружения, т. е. факторов
местообитания в широком смысле». Отличия между понятиями «биогеоценоз» и «экосистема» несущественны, но обычно в
экологии используется последнее.
Особое значение для выделения экосистем имеют трофические, т. е. пищевые взаимоотношения организмов, которые
по своему трофическому статусу в биотических сообществах
подразделяются на автотрофов и гетеротрофов. Автотрофные
организмы используют для своего существования неорганические источники, создавая органическую материю из неорганической (фотосинтезирующие растения суши, водоросли, хемосинтезирующие бактерии и др.). Гетеротрофные организмы
потребляют только готовые органические вещества (животные,
человек, грибы и др.). Среди них выделяются сапротрофы,
питающиеся мертвой органикой (грибы), паразиты ? живущие и развивающиеся в организмах за счет их тканей (клещи).
По своим функциям, которые организмы выполняют в сообществах, все организмы подразделяются на продуценты, консументы и редуценты. Продуценты ? производители продукции, которой потом питаются все организмы ? это автотрофы,
создающие органические вещества из неорганических. Консументы ? потребители органических веществ: травоядные
животные, питающиеся продуцентами; плотоядные (хищники) ? питающиеся только мясом других животных; всеядные
? употребляющие и мясную и растительную пищу (человек,
медведь). Редуценты (деструкторы) ? восстановители, возвращающие вещества из отмерших организмов снова в неживую
природу, разлагая органику до простых неорганических соединений (микроорганизмы и грибы).
2. Развитие организма как живой целостной системы
Организм ? это любое живое существо. Он отличается от
неживой природы клеточной организацией и обменом веществ,
обеспечивающим гомеостаз организма ? самовозобновление
и поддержание постоянства его внутренней среды. Живым организмам присущи движение, раздражимость, рост, развитие,
размножение и наследственность, а также приспособляемость
к условиям существования ? адаптация.
С абиотической средой организм взаимодействует как целостная система, включающая в себя все более низкие уровни
биологической организации. При обмене веществ, или метабо12
www.phoenixbooks.ru
лизме, в нем происходит множество химических реакций в виде
дыхания ? реакции окисления углерода («горения» ? по Лавуазье и Лапласу), или фотосинтеза ? зелеными растениями
связывается лучистая энергия солнца и используется диоксид
углерода и вода для генерации органического вещества (выделяется кислород и образуется в зеленом растении глюкоза). Ночью растение дышит, поглощая кислород и выделяя диоксид
углерода, а днем ? наоборот: выделяется кислород и поглощается диоксид углерода. Некоторые бактерии используют в качестве окислителя не кислород, а серу. Такой процесс называется хемосинтезом.
Обмен веществ в организме происходит только при участии макромолекулярных веществ ? ферментов, выполняющих
роль катализаторов. Фермент контролирует биохимическую
реакцию, а сам он контролируется соответствующим геном.
Изменение гена, мутация, приводит к изменению фермента и,
следовательно, биохимической реакции, управляемой этим
ферментом, а в случае его полного отсутствия биохимическая
реакция вообще выпадает из метаболизма.
Регулировать процессы метаболизма ферментам помогают
витамины ? вещества, необходимые для обмена веществ всех
организмов. Отсутствие витаминов ведет к болезням. Для метаболических процессов необходимы также особые химические вещества ? гормоны, которые вырабатываются в различных органах и доставляются в другие места организма током
крови или диффузионно и помогают нервной системе животных и человека.
Метаболические процессы протекают в течение всего периода индивидуального развития организма, т. е. в онтогенезе ?
совокупности последовательных морфологических, физиологических и биохимических преобразований, претерпеваемых
организмом за весь период жизни. Онтогенез включает рост
организма и его функциональную клеточную дифференциацию.
Животные в онтогенезе проходят ряд стадий своего развития:
зародышевую, послезародышевую и взрослого организма. Зародышевая заканчивается выходом зародыша и яйцевых оболочек, а у живородящих ? рождением. Важное экологическое
значение для животных имеет послезародышевая стадия развития, протекающая по типу прямого развития или по типу
метаморфоза (с личиночной стадией). У ряда насекомых ли13
www.phoenixbooks.ru
чиночная стадия позволяет пережить неблаприятный период
года (низкие температуры, засухи и др.).
В онтогенезе растений различают рост, развитие (формирование взрослого организма) и старение (ослабление биофункций и смерть).
Процессы и явления, происходящие на онтогенетическом
уровне, ? это необходимое и весьма существенное звено функционирования всего живого. Но они могут быть нарушены на
любой стадии действием химического, светового или теплового загрязнения среды и привести к появлению уродов или даже
к гибели индивидов на послеродовой стадии онтогенеза.
Современный онтогенез организмов сложился в течение
длительной эволюции, в результате их исторического развития ? филогенеза. Для целей экологии необходима реконструкция эволюционных преобразований организмов. В известной мере это можно сделать, опираясь на биогенетический закон, сформулированный Э. Геккелем, который и ввел термин
«филогенез»: онтогенез всякого организма есть краткое и сжатое повторение филогенеза данного вида. Иными словами, в
утробе матери, а затем появившись на свет, индивид в своем
развитии повторяет в сокращенном виде историческое развитие своего вида.
3. Система организмов и биота Земли
В настоящее время на Земле насчитывается более 2,2 млн
видов организмов, систематика которых все время усложняется, хотя ее «скелет» остается неизменным с середины XVII в.,
со времени создания ее великим шведским ученым ? Карлом
Линнеем.
Издавна весь органический мир делился на два царства ?
животных и растений, но сейчас его следует делить на две империи ? доклеточных (вирусы и фаги) и клеточных (все остальные организмы). Империя доклеточных состоит из единственного царства ? вирусов. Империя клеточных состоит уже
из двух надцарств ? низкоорганизованные доядерные (прокариоты) и высокоорганизованные ядерные (эукариоты), а также
из четырех царств и еще семи подцарств.
Прокариоты представлены царством дробянок, к которым
относятся бактерии и сине-зеленые водоросли, в клетках которых нет ядра и ДНК в них не отделяется мембраной от цитоплазмы. Эукариоты представлены тремя царствами: животных,
14
www.phoenixbooks.ru
грибов и растений, клетки которых содержат ядро и ДНК отделена от цитоплазмы мембраной, поскольку находится в самом
ядре. Грибы выделены в отдельное царство, так как они не только не относятся к растениям, но, вероятно, происходят от амебоидных жгутиковых простейших, т. е. имеют более тесную
связь с животным миром.
Однако при дальнейшем изложении материала мы будем
придерживаться традиционных классификаций, по которым
бактерии, сине-зеленые водоросли и грибы являются отделами низших растений, так как деление живых организмов на
четыре царства еще не легло в основу справочной и учебной
литературы.
Всю совокупность растительных организмов (включая бактерии, сине-зеленые водоросли и грибы) данной территории
планеты любой детальности (региона, района и т. д.) называют флорой, а совокупность животных организмов ? фауной.
Флора и фауна данной территории в совокупности составляют
биоту. Но эти термины имеют и гораздо более широкое применение. Например, говорят: флора цветковых растений, флора
микроорганизмов (микрофлора), микрофлора почв и т. п. Термин «биота» используют тогда, когда хотят оценить взаимодействие всех организмов и среды или, например, влияние почвенной биоты на процессы почвообразования и др.
Прокариоты являются древнейшими организмами Земли,
образовавшимися более миллиарда лет назад. Они состоят из
одного царства ? дробянок, которых в настоящее время известно около 5000 видов. Самые распространенные среди них ?
подцарство бактерий, являющихся преимущественно сапрофагами, редуцентами. Они распространены повсеместно, но больше всего их в почвах ? сотни миллионов на один грамм, а в
черноземах ? более двух миллиардов.
В результате эрозии почв бактерии попадают в водоемы,
загрязняя их, особенно в прибрежной части. В атмосферном
воздухе их значительно меньше. Широко они распространены
в литосфере ? на сотни метров в глубину земной коры, и даже
встречаются на глубинах 2 и 3 тыс. м.
Подцарство сине-зеленых водорослей представлено фотосинтезирующими автотрофами, обитающими преимущественно в поверхностном слое пресноводных водоемов, хотя есть и в
морях. Продуктом их метаболизма являются азотистые соединения, что при определенных условиях может привести к цве15
www.phoenixbooks.ru
тению воды и к ее загрязнению, в том числе и в водопроводных системах.
Эукариоты ? это все остальные организмы Земли, среди
которых царство растений ? самое распространенное ? около
300 тыс. видов, царство грибов представлено более чем 100 тыс.
видов, а царство животных ? 1,7 млн видов.
Растения ? это практически единственные организмы, создающие органические вещества из неорганических. Они как бы
создают, продуцируют пищу, а все остальные уже питаются этой
готовой органической пищей, т. е. они являются продуцентами.
Среди них водоросли ? большая группа растений, живущих в
воде, которым мы обязаны появлением кислорода в атмосфере.
Остальные, более организованные растения ? обитатели суши,
среди которых преобладают цветковые ? их более 250 тыс. видов. Растительность суши ? главный генератор кислорода в атмосферу Земли, и ее бездумное уничтожение оставит животных
и человека не только без пищи, но и без кислорода.
Грибы ? низшие организмы, не содержат хлорофилла, размеры их от микроскопических до крупных, типа дождевиков.
Все грибы ? гетеротрофные организмы, около трех четвертей
их ? сапрофиты, питающиеся гниющими растениями, остальные паразитируют на растениях и единичные ? на животных.
Почвенные грибы играют основную роль в почвообразовательных процессах.
Животные представлены большим разнообразием форм и
размеров. Все они гетеротрофы, консументы. Наибольшее количество видов и наибольшая численность у членистоногих.
Например, насекомых на каждого человека приходится по 200
млн особей. На втором месте по количеству видов стоят моллюски, но численность их значительно ниже, чем у насекомых.
На третьем месте по количеству видов стоят позвоночные, половина которых приходится на рыб и лишь десятая часть на
млекопитающих. Значит, большая часть позвоночных формировалась в воде, а насекомые ? это животные суши.
Соотношение сухопутных и водных организмов, как растений, так и животных, примерно одинаково: количество видов
на суше 92?93%, в воде ? 7?8%. Это значит, что выход организмов на сушу дал мощный толчок эволюционному процессу
в направлении увеличения видового разнообразия, что ведет к
повышению устойчивости природных сообществ организмов и
экосистем в целом.
16
www.phoenixbooks.ru
99999999999999999999999999
ЛЕКЦИЯ 3
Взаимодействие организма и среды
1. Понятие о среде обитания и экологических
факторах
2. Основные представления об адаптациях
организма
3. Лимитирующие факторы
4. Значение физических и химических факторов среды в жизни организма
5. Эдафические факторы и их роль в жизни
растений и почвенной биоты
6. Ресурсы живых существ как экологические
факторы
999999999999999999999999999
1. Понятие о среде обитания и экологических факторах
Среда обитания организма ? совокупность абиотических
и биотических условий его жизни. Известны три среды обитания: водная, наземно-воздушная и почвенная вместе с подстилающими горными породами. Среда организмом воспринимается через экологические факторы ? это определенные условия и элементы среды, которые оказывают специфическое воздействие на организм. Они могут быть природными и антропогенными. Природные факторы делят на абиотические и биотические.
Абиотические факторы ? это совокупность факторов неорганической среды, влияющих на жизнь и распространение
организмов. Их делят на физические, химические и эдафические. Физические факторы ? это те, источник которых ? физическое состояние или явление (механическое, температурное
воздействие и др.), химические происходят от химического состава среды (соленость воды, содержание кислорода и др.), эдафические (почвенные) ? это совокупность химических, физических и механических свойств почв и горных пород, оказывающие воздействие как на организмы почвенной биоты, так и
17
www.phoenixbooks.ru
на корневую систему растений (влияние влажности, структуры
почв, содержания гумуса и т. п. на рост и развитие растений).
Биотические факторы ? совокупность влияний жизнедеятельности одних организмов на жизнедеятельность других
(внутривидовые и межвидовые взаимодействия), а также на
неживую среду обитания. Внутривидовые взаимодействия между особями складываются в результате конкурентной борьбы в
условиях роста численности и плотности популяций за места
своих гнездовий, за пищевые ресурсы. Межвидовые взаимодействия значительно более разнообразны: нейтрализм (оба
вида не оказывают никакого воздействия друг на друга), конкуренция (оба вида оказывают друг на друга неблагоприятное воздействие), мутуализм (оба вида не могут существовать друг
без друга), паразитизм (паразитический вид тормозит рост и
размножение своего хозяина и даже может вызвать его гибель),
хищничество (хищный вид питается своей жертвой) и другие
взаимодействия. Межвидовые взаимоотношения лежат в основе существования биотических сообществ.
Биотические факторы способны влиять на абиотическую
среду, создавая микроклимат или микросреду: например, в лесу
летом прохладнее и влажнее, а зимой ? теплее. Но микросреда может иметь и абиотическую природу: под снегом, в результате его отепляющего действия, выживают мелкие животные (грызуны), сохраняются всходы озимых злаков и др.
Антропогенные факторы ? факторы, порожденные человеком и воздействующие на окружающую среду (загрязнение,
эрозия почв, уничтожение лесов и т. д.).
Факторы, изменение которых во времени повторяется регулярно, называют периодическими (климатические, приливы
и отливы, некоторые океанские течения), а те, которые возникают неожиданно, ? непериодическими (нападение хищника,
извержение вулкана и т. д.)
2. Основные представления об адаптациях организма
Адаптация (лат. ? приспособление) ? приспособление
организмов к среде. Она развивается под воздействием трех
основных факторов ? изменчивости, наследственности и естественного (равно как и искусственного) отбора. Основные
адаптации наследственно обусловлены. На своем историко-эво18
www.phoenixbooks.ru
Содержание
Введение ..................................................................... 3
Лекция1 . Экология как наука и история ее развития ...... 3
1. Предмет экологии, ее структура, задачи экологии ...... 3
2. История развития экологии как науки ...................... 5
3. Значение экологического образования в настоящее
время ................................................................. 8
Часть I
Теоретическая экология
Раздел первый. Общая экология ................................... 10
Лекция 2. Организм как живая целостная система ....... 10
1. Уровни биологической организации и экология ....... 10
2. Развитие организма как живой целостной системы ... 12
3. Система организмов и биота Земли ....................... 14
Лекция 3. Взаимодействие организма и среды. ............ 17
1. Понятие о среде обитания и экологических факторах 17
2. Основные представления об адаптациях организма ... 18
3. Лимитирующие факторы ..................................... 19
4. Значение физических и химических факторов среды в
жизни организма ............................................... 20
5. Эдафические факторы и их роль в жизни растений и
почвенной биоты ................................................ 25
6. Ресурсы живых существ как экологические факторы . 27
Лекция 4. Популяции ............................................... 30
1. Статические и динамические показатели популяций . 30
2. Продолжительность жизни .................................. 32
3. Динамика роста численности популяций ................ 34
4. Экологические стратегии выживания ..................... 35
5. Регуляция плотности популяции ........................... 36
Лекция 5. Биотические сообщества ............................ 38
1. Видовая структура биоценоза ................................ 38
2. Пространственная структура биоценоза .................. 40
215
www.phoenixbooks.ru
3. Экологическая ниша. Взаимоотношения организмов
в биоценозе .......................................................
Лекция 6. Экологические системы .............................
1. Концепция экосистемы .......................................
2. Продуцировние и разложение в природе .................
3. Гомеостаз экосистемы ........................................
4. Энергия экосистемы ...........................................
5. Биологическая продуктивность экосистемы ............
6. Динамика экосистемы .........................................
7. Системный подход и моделирование в экологии ......
40
44
44
45
46
46
48
49
52
Раздел второй. Учение о биосфере ............................... 54
Лекция 7. Биосфера ? глобальная экосистема Земли .... 54
1. Биосфера как одна из оболочек Земли. Состав и границы биосферы ..................................................... 54
2. Круговорот веществ в природе .............................. 56
3. Биогеохимические циклы наиболее жизненно важных
биогенных веществ ............................................. 58
Лекция 8. Природные экосистемы Земли как хорологические единицы биосферы .............................. 61
1. Классификация природных систем биосферы на ландшафтной основе ................................................. 61
2. Наземные биомы (экосистемы) ............................. 63
3. Пресноводные экосистемы ................................... 66
4. Морские экосистемы .......................................... 68
5. Целостность биосферы как глобальной экосистемы .. 70
Лекция 9. Основные направления эволюции биосферы .. 72
1. Учение В.И. Вернадского о биосфере ..................... 72
2. Биоразнообразие биосферы как результат ее
эволюции ......................................................... 74
3. Эволюция биосферы ........................................... 76
4. Ноосфера как новая стадия развития биосферы ........ 78
Раздел третий. Экология человека ...............................
Лекция 10. Биосоциальная природа человека и экология .
1. Человек как биологический вид ............................
2. Популяционная характеристика человека ................
3. Природные ресурсы Земли как лимитирующий
фактор выживания человека .................................
80
80
80
84
86
216
www.phoenixbooks.ru
Лекция 11. Антропогенные экосистемы ........................ 89
1. Человек и экосистемы ........................................ 89
2. Сельскохозяйственные экосистемы (агроэкосистемы) 91
3. Индустриально-городские экосистемы ................... 92
Лекция 12. Экология и здоровье человека ..................... 95
1. Влияние природно-экологических факторов на здоровье
человека ........................................................... 95
2. Влияние социально-экологических факторов на здоровье человека ...................................................... 96
3. Гигиена и здоровье человека ............................... 100
Часть II
Прикладная экология
Раздел четвертый. Антропогенные воздействия
на биосферу ......................................................... 102
Лекция 13. Антропогенные воздействия на атмосферу ... 102
1. Классификация основных видов антропогенных
воздействий ..................................................... 102
2. Загрязнение атмосферного воздуха ....................... 105
3. Главнейшие источники загрязнения атмосферы ...... 107
4. Экологические последствия загрязнения атмосферы 109
5. Экологические последствия глобального загрязнения
атмосферы ....................................................... 110
Лекция 14. Антропогенные воздействия на гидросферу .. 114
1. Загрязнение гидросферы. .................................... 114
2. Экологические последствия загрязнения
гидросферы. ........................................................ 116
3. Экологические последствия истощения вод. ........... 118
Лекция 15. Антропогенные воздействия на литосферу ... 120
1. Деградация почв (земель) ................................... 120
2. Воздействия на горные породы и их массивы ......... 124
3. Воздействия на недра ......................................... 128
Лекция 16. Антропогенные воздействия на биотические
сообщества .............................................. 129
1. Экологические функции леса ............................... 129
2. Антропогенные воздействия на леса и другие растительные сообщества ........................................... 131
3. Экологические последствия воздействия человека на
растительный мир ............................................. 132
217
www.phoenixbooks.ru
4. Значение животного мира в биосфере. Причины вымирания и сокращения численности животных ........... 134
Лекция 17. Особые и экстремальные виды воздействия на
биосферу ................................................ 137
1. Загрязнение окружающей cреды отходами производства
и потребления .................................................. 137
2. Шумовое воздействие ........................................ 139
3. Биологическое загрязнение ................................. 140
4. Воздействие электромагнитных полей и излучений . 141
5. Экстремальные воздействя на биосферу ................ 142
Раздел пятый .......................................................... 147
Экологическая защита и охрана окружающей среды ....... 147
Лекция 18. Основные принципы охраны окружающей
среды и рационального
природопользования ................................. 147
1. Понятия об охране окружающей среды, природопользовании и экологической безопасности ............ 147
2. Экологический кризис и пути выхода из него ......... 149
3. Принципиальные направления инженерной экологической защиты ...................................................... 152
4. Экологическое нормирование .............................. 153
Лекция 19. Инженерная экологическая защита:
геосферы и сообщества ............................. 156
1. Защита атмосферы ............................................ 156
2. Защита гидросферы ........................................... 158
3. Защита литосферы ............................................ 161
4. Защита биотических сообществ ............................ 163
Лекция 20. Защита окружающей природной среды от
особых видов воздействий ......................... 166
1. Защита от отходов производства и потребления ...... 166
2. Защита от шумового воздействия ......................... 168
3. Защита от электромагнитных полей и излучений .... 170
4. Защита от биологических воздействий .................. 171
Лекция 21. Система управления и контроля в области
охраны окружающей среды. ...................... 172
1. Источники экологического права и государственные
органы управления ............................................ 172
2. Экологическая стандартизация и паспортизация ..... 174
218
www.phoenixbooks.ru
3. Система экологического контроля в России ............ 176
4. Понятие об экологическом менеджменте, аудите и
сертификации ................................................... 179
5. Концепция экологического риска ......................... 180
6. Экологический мониторинг ................................. 182
7. Юридическая ответственность за экологические правонарушения ....................................................... 184
Лекция 22. Экология и экономика .............................. 186
1. Экономическое регулирование в области охраны окружающей среды ................................................. 186
2. Государственный учет природных ресурсов и загрязнителей .............................................................. 187
3. Лицензии, договоры и лимиты на
природопользование .......................................... 188
4. Плата за использование природных ресурсов и негативное воздействие на окружающую среду ................. 190
5. Финансирование природоохранной деятельности ..... 191
6. Понятие о концепции эколого-экономического устойчивого развития ................................................... 192
Лекция 23. Экологизация общественного сознания ........ 195
1. Значение общественного экологического сознания ... 195
2. Антропоцентризм и другие типы экологического сознания ................................................................. 196
3. Становление нового экологического сознания. Ноосфера и экоцентризм .............................................. 198
4. Экологическое образование, воспитание и культура . 199
5. Экологические права и обязанности граждан .......... 200
Лекция 24. Международное сотрудничество в области
экологии ................................................. 202
1. Роль международных экологических отношений ..... 202
2. Национальные и международные объекты охраны
окружающей среды ........................................... 203
3. Участие России в международном экологическом
сотрудничестве ................................................. 205
Основные понятия и определения в области экологии,
охраны окружающей среды и природопользования ....... 208
Рекомендуемая литература ........................................ 213
219
www.phoenixbooks.ru
Серия «Зачет и экзамен»
Коробкин В.И., Передельский Л.В.
ЭКОЛОГИЯ
КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ
Ответственный редактор И. Ю. Жиляков
Технический редактор Л. Багрянцева
Художник В. Кириченко
Корректоры О. Милованова, Н. Передистый
Подписано в печать 23.06.09.
Формат 84Ч108/32. Бум. тип № 2.
Гарнитура CG Times. Печать офсетная. Усл. п. л. 11,76.
Тираж 2500 экз. Зак. №
ООО «Феникс»
344082, г. Ростов-на-Дону, пер. Халтуринский, 80
Отпечатано с готовых диапозитивов в ЗАО «Книга»
344019, г. Ростов-на-Дону, ул. Советская, 57
www.phoenixbooks.ru
Автор
phoenixbooks
Документ
Категория
Методические пособия
Просмотров
1 585
Размер файла
146 Кб
Теги
phoenixbooks, www, www.phoenixbooks.ru, Книги издательства Феникс
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа