🗊Презентация Экология. Экологические факторы

Экология

Условия, ограничивающие возможности существования особи. Экологические факторы. Приспособления к переживанию неблагоприятных условий. Типы взаимоотношений между особями. Условия, ограничивающие возможности существования особи. Экологические факторы. Приспособления к переживанию неблагоприятных условий. Типы взаимоотношений между особями.

Экологические факторы. Все факторы, которые тем или иным образом определяют возможности существования и размножения какой-либо особи или их группы, называют экологическими.

Условия, ограничивающие возможности существования особи

Закон лимитирующих факторов

Закон лимитирующих факторов даже единственный фактор за пределами области своего оптимума приводит к снижению жизнеспособности особи и в конце концов — к ее гибели

Солнечная радиация До живых существ доходит только часть солнечного излучения с длинами волн от 0,29 до 3 мкм. Фотосинтетическая система растений поглощает излучение преимущественно между 0,38 и 0,74 мкм. Примеры. Разное отношение к свету: одни предпочитают высокую освещенность (степные злаки, многие сорняки), другие лучше развиваются в тени (сныть). Разное отношение к ритмике освещенности: одни любят короткий световой день (земляника, первоцветы, хризантемы), а другие - длинный (лен, белена, овес и др.); ряд видов, нейтрально относятся к длине светового дня (гречиха, горохи др.).

Теплообеспеченность Для наземных животных и растений пределы существования располагаются между – 70 и + 55оС, для обитателей континентальных вод — от 0 до + 93оC, для жителей морей и океанов - от –3 до +36оС. Некоторые прокариоты обитают в горячих источниках на дне океана, где температура превышает +100оС. Для большинства живых существ важна и общая продолжительность теплого периода.

Количество осадков и влажность Наземные растения, грибы и животные часто предпочитают жить в местах, где выпадает достаточно много осадков и велика влажность воздуха или почв. Большое количество живых существ обитает в зонах с низким количеством осадков, в связи с этим у них существуют различные приспособления для экономии воды. У растений есть специальные приспособления к извлечению воды из воздуха, почв, других живых существ и к ее сбережению (длинные корни, плотные покровы и уменьшенные листья пустынных растений). Животные экономят влагу и нередко используют так называемую метаболическую воду, полученную в результате окисления жиров. Для многих деревьев необходимо не менее 750 мм осадков в год. Значительное количество влаги используется и культурными растениями: так, зерновые нуждаются в 365-760 мм осадков.

Состав почв и горных пород Состав почв и горных пород заметно влияет на различные растения и грибы. Его воздействие связано как с влагонасыщенностью, так и с химическим составом почв и горных пород. распространение многих растений четко отражает распределение некоторых химических элементов или соединений (приуроченность к известнякам и к засоленным почвам). Сказывается и общее плодородие почв. Чаще всего именно с почвами и подстилающими их горными породами связано накопление и перераспределение жизненно важных химических элементов. Химический состав почв определяет их кислотность (мать-и-мачеха тяготеет к нейтрально-щелочным почвам, а ель и осина — к слабокислым).

Соленость воды определяет жизненные возможности многих обитателей водоемов. Часто прослеживается приспособление к узкому диапазону солености: например, солоноватым водам в устьях рек (таковы береговые крабы, некоторые двустворчатые моллюски). Соленость воды определяет жизненные возможности многих обитателей водоемов. Часто прослеживается приспособление к узкому диапазону солености: например, солоноватым водам в устьях рек (таковы береговые крабы, некоторые двустворчатые моллюски). Важным экологическим фактором является огонь. В первую очередь это пожары, но часто воздействие огня не гибельно, а необходимо для дальнейшего развития (семена некоторых растений могут прорастать только после того, как побывают в пламени, или же воздействие огня способствует вскрыванию некоторых плодов). В последние годы прослежена экологическая роль естественного электромагнитного поля и ионизирующей радиации. Существование многих водных животных и растений определяется океаническими течениями, их скоростью, направлением, сезонными изменениями. Давление воздуха и воды принадлежит к числу ведущих экологических факторов (в морях и океанах резкое увеличение давления воды с глубиной ограничивает возможность существования многих групп; некоторые животные, способные обитать на больших глубинах, гибнут при извлечении на поверхность).

Типы взаимоотношений между особями.

Приспособления к переживанию неблагоприятных условий. Общая приспособленность особи или группы родственных организмов оценивается по числу потомков, которое сохранилось в следующем поколении, и в целом определяется совокупностью конкретных приспособлений (адаптаций) к выживанию в многообразных обстановках. Выделяют морфолого-анатомические, физиологические, биохимические, поведенческие, онтогенетические адаптации, а так же адаптации, связанные с размножением.

Морфологические адаптации адаптации проявляются в преимуществах строения (торпедообразная форма тела акулы и дельфины, сучковидная листовидная формы тела палочников и гусеницы-пяденицы) покровительственная окраска (слиться с окружающей средой - заяц-беляк, куропатка, скрыться в тени на фоне полос и тени - зебры, тигры), предостерегающая окраска (яркая окраска у видов, обладающих ядовитыми/жалящими свойствами – пчелы и осы)

Морфологические адаптации мимикрия (сходство в окраске с другими видами - журчалка) маскировка (сходство по форме с окружающими предметами – палочник, богомол) образования на поверхности организма — иглы, колючки, кристаллы щавелевокислого калия твердые покровы — защищают организмы от поедания травоядными или плотоядными животными, например, моллюски, жуки, ежи и т.д.

Физиологические адаптации Это приобретение специфических особенностей обмена веществ в разных условиях среды. Они обеспечивают функциональные преимущества организма. Их условно разделяют на статические (постоянные физиологические параметры — температура, водно-солевой баланс, концентрация сахара и т. п.) и динамические (адаптации к колебаниям действия фактора — изменение температуры, влажности, освещенности (при подъеме в горы происходит увеличение числа эритроцитов и дыхательных движений) и т. п.).

Биохимическая адаптация Приспособление на уровне обмена веществ. Биохимическая адаптация очень многообразна и охватывает большое число сложных химических процессов на уровне клетки. Например, синтез белков в клетке, интенсивность фотосинтеза.

Этологическая (поведенческая адаптация) Все многообразие форм поведения, направленных на выживание и продолжение рода как отдельных организмов, так и вида в целом. Замирание (временное прекращение движения - опоссумы, земноводные). Угрожающая поза (защита от поедания хищником - бородатая ящерица); Запасание корма; Переживание бескормицы (кедровка, сойка, белка); Вынашивание потомства в различных частях тела (ротовая полость, складки кожи и т.д.) (древолаз, морской конек); Постройка гнезда; Забота о потомстве и воспитание; Миграции.

Онтогенетические адаптации Разделение индивидуального развития на несколько частей: на одной из них может происходить расселение, т. е. миграция, на другой – размножение; включение покоящихся стадий в жизненный цикл некоторых организмов. Спячка у животных, споры у про и эукариотических водорослей, грибов, споровых растений; в жизненных циклах животных это так же яйцо (разные черви, членистоногие, моллюски, рептилии, птицы), у насекомых покоящаяся стадия - куколка, появление которой нередко приурочено к началу неблагоприятного периода; диапауза - все процессы внутри особи значительно замедляются, а многие — фактически останавливаются; у тихоходок наблюдается анабиоз.

Адаптации, связанные с размножением В неблагоприятных условиях могут существовать видоизмененные формы получения потомства: гермафродитизм (паразитические черви); партеногенетическое размножение (паразиты, коловратки); смена партеногенеза на половое размножение в течение года (коловратки и тля); размножение на ранних стадиях развития (насекомые-наездники); размножение личинок и взрослых особей (земноводные амбистомы и их личинки - аксолотли).

Популяция как система. Представление о метапопуляции. Пространственно-временная и функциональная организация популяций. Генетическая и фенетическая структура популяции. Популяция как система. Представление о метапопуляции. Пространственно-временная и функциональная организация популяций. Генетическая и фенетическая структура популяции.

Популяция как система. Популяция - это совокупность организмов одного вида, длительное время обитающих на одной территории (занимающих определённый ареал) и частично или полностью изолированных от особей других таких же групп. Поселение – любая пространственная группировка особей одного вида Популяционная экология.

Популяция как система. Популяция – относительно устойчивая система, способная противостоять факторам внешней среды и контролировать эти факторы благодаря изменению своей плотности и обладающая определенными свойствами. Целостность Относительная изолированность Довольно большое число особей Структурированность Временная изменчивость Непрерывная передача генетического информации в ряду поколений Уникальность

Понятие о метапопуляции. Метапопуляция - длительно существующая совокупность субпопуляций, каждая из которых может существовать лишь недолгое время. Единство метапопуляций поддерживается обменом особями-мигрантами между субпопуляциями. Представьте себе долину, в которой возникают и исчезают временные водоемы. В каждом из таких водоемов в течение какого-то времени существует субпопуляция лягушек. С исчезновением водоема обитавшие в нем особи переходят в состав других групп. Хотя каждая из локальных групп существует лишь недолгий срок, объединяющая их метапопуляция способна существовать в течение неограниченного времени.

Пространственная организация популяций. а) равномерный тип, когда каждая особь удалена от соседней на одинаковое расстояние; б) случайный тип, когда распределение отдельных организмов определяется чисто статистически, без влияния каких-то факторов; в) мозаичный тип, когда особи скапливаются на определенных участках. (ленточное, островное, сетчатое и четковидное)

Временная организация популяций.

Половозрастная структура популяций.

Функциональная структура популяций.

Группировки внутри популяции.

Генетическая структура популяции. Популяция включает огромное количество разнообразных генов, которые образуют ее генофонд. Каждый ген может существовать в нескольких формах называемых аллелями. Число особей в конкретной популяции, несущих определенный аллель, определяет частоту данного аллеля. Равновесие (правило) Харди—Вайнберга: частоты доминантного и рецессивного аллелей в данной популяции остаются постоянными из поколения в поколение, или, другими словами, соотношение между гомо- и гетерозиготами в популяции равное.

Фенотипическая структура популяции. Фенотипическое разнообразие – набор признаков, характерных для данной популяции и передающихся по наследству. Для множества видов выделяют различные морфы. Иногда встречается полиморфизм (группы крови человека). Фенотипическое разнообразие особей в популяции является следствием генотипической неоднородности.

Динамика популяции: ее типы и регуляция. Динамика популяции: ее типы и регуляция.

Типы динамики популяции. Организмы, придерживающиеся r -стратегии (так называемые «оппортунистические»), стремятся к максимально возможной скорости роста численности (параметр r). Потомство таких видов с большой долей вероятности не доживает до зрелого возраста. Организмы, придерживающиеся K-стратегии («равновесные»), наоборот, находятся в состоянии равновесия со своими ресурсами и воспроизводят относительно мало, однако стремятся вложить в потомство как можно больше.

Динамика роста популяции

Регуляторы динамики численности Физиологические Абиотические факторы Биотические факторы Антропогенные факторы Внутривидовая конкуренция

Вид как популяционная система. Жизненные формы и экологические ниши. Вид как популяционная система. Жизненные формы и экологические ниши.

Вид как популяционная система Популяции одного вида обмениваются генетической информаций Популяции долгое время сосуществуют на одной территории Ареал – область внутри границ популяционной системы в пределах которой вид существует постоянно. Эндемики – виды, ареал которых расположен внутри какого-либо сравнительно небольшого района. Космополиты – виды, распространённые на всех континентах или во всех океанах (маршанция, папоротник орляк, тростник, касатка, кашалот)

Экологическая ниша (профессия вида) Описание положения вида по отношению к абиотическим факторам. Общая суммарная приспособленность вида, популяции или отдельного организма. Характеристика возможностей организма при освоении окружающей среды. Модель Хатчинсона - ниша как некий n-мерный объем.

Экологическая ниша (профессия вида) Викарирующие ниши – близкородственные виды, ареалы которых не перекрываются, но похожи по отношению к природным зонам. Перекрывающиеся экологические ниши – закон конкурентного исключения Гаузе. Экологические эквиваленты – виды, занимающие очень похожие ниши, но в разных районах, не родственные виды. Гильдии – виды из одного сообщества с очень похожими экологическими нишами. Реализованная (ниша, в которой существует тот ил иной вид) и потенциальная (ниша, в которой мог бы существовать данный вид, если бы не некоторые препятствующие этому факторы) экологическая ниша.

Жизненная форма Совокупность приспособлений (в первую очередь, морфолого-анатомических и поведенческих) вида, позволяющих ему успешно существовать в тех или иных экологических обстановках.

Растения (по положению почек возобновления) Фанерофиты – почки возобновления высоко, защищены чешуйками (деревья, кустарники) Хамефиты – невысокие растения, почки возобновления близко к почве, зимой прикрываются снегом (кустарники и полукустарники) Гемикриптофиты – наземные части отмирают прикрывая почки возобновления, которые находятся на уровне почвы Криптофиты – растения с почками возобновления или видоизмененными побегами под землей Терофиты - однолетние

Грибы (группы по приспособлению к разным условиям и к питанию разными субстратами) Почвенно-подстилочные грибы Лишайники Копрофилы — грибов, обитающих на навозных кучах, в скоплениях экскрементов. Кератинофилы, поселяющиеся на волосах, рогах и копытах животных. Ксилофиты — обитатели и разрушители как живой, так и мертвой древесины. Плесень Паразитические грибы

Обитатели суши Аэробионты — активно летающие виды (многие птицы, летучие мыши, насекомые), обладающие приспособлением к полету. Дендро- и тамнобионты — это обитатели деревьев и кустарников (многие млекопитающие, рептилии, насекомые, паукообразные). Хортобионты — животные, живущие в толще травянистого покрова (многие насекомые, паукообразные, млекопитающие). Герпетобионты — это обитатели подстилки и ее поверхности, в первую насекомые, многоножки, клещи. Педобионты — почвенные формы, в частности, некоторые насекомые, клещи, дождевые черви, млекопитающие, круглые черви.

Животные и одноклеточные эукариоты, обитающие в воде Планктобионты — мелкие и пассивно плавающие животные и одноклеточные, чаще всего сосредоточивающиеся в верхних слоях воды (ракообразные, жгутиконосцы, инфузории, диатомеи, различные личинки). Они обладают приспособлениями для парения в толще воды; Нектобионты — активно плавающие обитатели толщи воды (рыбы, водные насекомые, головоногие, крупные ракообразные); Бентобионты — это формы, живущие на дне, даже нередко прикрепленные к нему либо закапывающиеся в грунт (многие кишечнополостные, моллюски, черви, мшанки, иглокожие). Можно выделить и другие группы, например обладающие приспособлениями к жизни в быстро текущих горных реках, обитателей коралловых рифов и т. п.

Жизненные стратегии по Л.Г.Раменскому. Л.Г. Раменский разделил организмы на три группы, которые назвал виолентами (силовиками), патиентами (выносливцами), эксплерентами (заполнителями) . «Львы» – это сильные организмы, которые обитают в благоприятных условиях и могут, как говорится, постоять за себя. Примеры «льва», кроме самого льва – тигр, слон, дуб. «Львы» захватывают все условия, в которых могут жить. «Верблюды» – это организмы, обитающие в условиях с бедными ресурсами и благодаря специальным приспособлениям переносящие трудности. Верблюд, в честь которого названа группа, может неделями обходиться без воды и питаться «колючками». Растения пустынь экономно расходуют воду. «Верблюды» обитают и на солончаках, и в тенистых горных ущельях, и на побережье Северного Ледовитого океана. «Шакалы» – это организмы, которые, как и «львы», предпочитают изобилие ресурсов, но, в отличие от них, заселяют нарушенные местообитания (распаханная почва, территория строительства, пожарище, откос дороги и др.). Растения этой группы чаще всего однолетники с большим числом семян (одна особь может давать их десятки и сотни тысяч). К «шакалам» относятся сорные и культурные растения полей. «Шакалы» среди животных – домовая мышь, таракан, мухи, личинки которых могут за короткое время «переработать» тушу овцы или даже коровы.