🗊Презентация Основы взаимодействия организма и среды

УЧЕБНАЯ ДИСЦИПЛИНА ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ  

ЧАСТЬ I ЭКОЛОГИЯ – ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ БАЗА ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ

Л Е К Ц И Я 1.2 ОСНОВЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ОРГАНИЗМА И СРЕДЫ

ВВЕДЕНИЕ

Цели лекции: Ознакомиться со структурой экологии, получить представление о взаимодействии организма и среды, о биотических сообществах. Приобрести знания и способности по теме занятия для решения вопросов обеспечения экологической безопасности. Понять необходимость ответственности и грамотного подхода в решении вопросов экологической безопасности.

Учебные вопросы: 1. Структура экологии. 2. Взаимодействие организма и среды. 3. Биотические сообщества.

Бродский А.К. Общая экология: Учебник для студентов высших учебных заведений. – 4-е изд. – М. : Издательский центр «Академия», 2009. – 256 с.

Экологическая безопасность (ЭБ) — одна из составляющих национальной безопасности, совокупность природных, социальных, технических и других условий, обеспечивающих высокое качество и безопасность жизнидеятельности проживающего (либо действующего) на данной территории населения (Экологическая доктрина РФ, 2002) и обеспечивающих устойчивое состояния биоценоза-биотопа естественной экосистемы. Экологическая безопасность (ЭБ) — одна из составляющих национальной безопасности, совокупность природных, социальных, технических и других условий, обеспечивающих высокое качество и безопасность жизнидеятельности проживающего (либо действующего) на данной территории населения (Экологическая доктрина РФ, 2002) и обеспечивающих устойчивое состояния биоценоза-биотопа естественной экосистемы.

ПЕРВЫЙ ВОПРОС Структура экологии

Термин «экология»  (от греческого oikos – жилище, место пребывания, родина, дом –и logos – понятие, учение, наука) было введено в научный оборот немецким ученым зоологом Эрнстом Геккелем в 1869 году в работе «Всеобщая морфология организмов» для обозначения учения о взаимоотношении организмов друг с другом и средой обитания  Термин «экология»  (от греческого oikos – жилище, место пребывания, родина, дом –и logos – понятие, учение, наука) было введено в научный оборот немецким ученым зоологом Эрнстом Геккелем в 1869 году в работе «Всеобщая морфология организмов» для обозначения учения о взаимоотношении организмов друг с другом и средой обитания 

Экология – наука, изучающая закономерности взаимодействия организмов и среды их обитания, законы развития и существования экосистем как комплексов взаимодействующих живых и неживых компонентов в различных участках биосферы. Экология – наука, изучающая закономерности взаимодействия организмов и среды их обитания, законы развития и существования экосистем как комплексов взаимодействующих живых и неживых компонентов в различных участках биосферы.

По формулировке Ю. Одума – экология это междисциплинарная область знания об устройстве и функционировании многоуровневых систем в природе и обществе в их взаимосвязи. По формулировке Ю. Одума – экология это междисциплинарная область знания об устройстве и функционировании многоуровневых систем в природе и обществе в их взаимосвязи. Главнейшая цель современной экологии на данном этапе развития человеческого общества — вывести Человечество из глобального экологического кризиса на путь устойчивого развития, при котором будет достигнуто удовлетворение жизненных потребностей нынешнего поколения без лишения такой возможности будущих поколении. Важнейшая цель государственной экологической политики на ближайший период состоит в обеспечении условий экологически безопасного развития страны и общества

ЗАДАЧИ ЭКОЛОГИИ КАК НАУКИ: исследование закономерностей организации жизни, в том числе в связи с антропогенными воздействиями на природные системы и биосферу в целом; создание научной основы рациональной эксплуатации биологических ресурсов, прогнозирование изменений природы под влиянием деятельности человека и управления процессами, протекающими в биосфере, и сохранение среды обитания человека; регуляция численности популяций; разработка системы мероприятий, обеспечивающих минимум применения химических средств борьбы с вредными видами; экологическая индикация при определении свойств тех или иных компонентов и элементов ландшафта, в том числе индикация загрязнения природных сред; восстановление нарушенных природных систем, в том числе рекультивация выведенных из использования сельскохозяйственных угодий, восстановление пастбищ, плодородия истощенных почв, продуктивности водоемов и др.; переход от промысла к хозяйству; сохранение (консервация) эталонных участков биосферы.

Структура общей (биологической) экологии

К общей экологии (биоэкологии) также относятся и другие разделы: эволюционная экология – изучает экологические механизмы эволюционного преобразования популяций; палеоэкология – изучает экологические связи вымерших групп организмов и сообществ; морфологическая экология – изучает закономерности изменения строения органов и структур в зависимости от условий обитания; физиологическая экология – изучает закономерности физиологических изменений, лежащих в основе адаптации организмов; биохимическая экология – изучает молекулярные механизмы приспособительных преобразований в организмах в ответ на изменение среды; математическая экология – на основании выявленных закономерностей разрабатывает математические модели, позволяющие прогнозировать состояние экосистем, а также управлять ими.

В современной экологии, кроме общей экологии, выделяют и другие структурные элементы: динамическую экологию, которая изучает перенос вещества, энергии и информации между системами, элементы которых взаимосвязаны; аналитическую экологию – методическая основа современной экологии, включающая в себя сочетания системного подхода, натурных наблюдений, эксперимента и моделирования; геоэкологию, изучающую взаимоотношения организмов и среды обитания с точки зрения их географической принадлежности, т.е. экологию суши, пресных вод, морей и высокогорий, а также исследует антропогенное воздействие на окружающую среду; социальную экологию, которая исследует связи общественных структур с природой и социальной средой их окружения; экологию человека – комплекс дисциплин, посвященный изучению взаимодействия человека как индивида (биологической особи) и личности (социального субъекта) с окружающей природой и социальной средой; прикладную экологию – большой комплекс дисциплин, связанных с различными областями деятельности и взаимоотношений между обществом и природой.

Выделяются следующие разделы прикладной экологии: Инженерная экология – изучение и разработка инженерных норм и средств, отвечающих экологическим требованиям производства, изучение взаимодействия техники и природы, закономерностей формирования региональных и локальных природно-технических систем и способы управления ими в целях защиты природной среды и обеспечения экологической безопасности. Сельскохозяйственная экология – обогащает агробиологию принципами и средствами рациональной эксплуатации земельных ресурсов, повышения продуктивности и получения экологически чистой продукции. Биоресурсная и промысловая экология – изучает условия, при которых эксплуатация биологических ресурсов природных экосистем (лесов, континентальных водоемов, морей, океана) не приводит к их истощению и нарушению, утрате видов, уменьшению биологического разнообразия. Экология поселений, коммунальная экология – разделы прикладной  экологии,  посвященные особенностям и влияниям различных факторов искусственно преобразованной среды обитания людей в жилищах, населенных пунктах, в городах (урбоэкология). Медицинская экология – область изучения экологических условий возникновения, распространения и развития болезней человека, в том числе хронических заболеваний, обусловленных природными факторами и неблагоприятными техногенными воздействиями среды.

Экологические знания служат базой обеспечения Экологические знания служат базой обеспечения экологической безопасности, основой рационального природопользования. На их основе базируется создание и развитие сети охраняемых территорий: заказников, заповедников и национальных парков, а также охрана отдельных памятников природы. В свою очередь рациональное использование природных ресурсов является основой устойчивого развития человечества.

ВТОРОЙ ВОПРОС Взаимодействие организма и среды

Под средой обычно понимают природные тела и явления (неживой и живой природы), с которыми организм (организмы) находятся в прямых или косвенных взаимоотношениях. Под средой обычно понимают природные тела и явления (неживой и живой природы), с которыми организм (организмы) находятся в прямых или косвенных взаимоотношениях.

СРЕДА – ЭТО ТО, ЧТО ОКРУЖАЕТ. В экологии термин «среда» применяется в узком и широком смысле слова.

Среда обитания — совокупность конкретных абиотических и биотических условий, в которых обитает данная особь, популяция или вид, часть природы, окружающая живые организмы и оказывающая на них прямое или косвенное воздействие. Среда обитания — совокупность конкретных абиотических и биотических условий, в которых обитает данная особь, популяция или вид, часть природы, окружающая живые организмы и оказывающая на них прямое или косвенное воздействие. Из среды организмы получают всё необходимое для жизни и в неё же выделяют продукты обмена веществ.

Суть взаимодействия организма и среды состоит в том, что среда воздействует на организм совокупностью факторов, а организм отвечает адаптациями, определенными изменениями своих свойств, и тем самым приводит к определенным изменениям факторов среды. Суть взаимодействия организма и среды состоит в том, что среда воздействует на организм совокупностью факторов, а организм отвечает адаптациями, определенными изменениями своих свойств, и тем самым приводит к определенным изменениям факторов среды. Этот процесс продолжителен, цикличен и непрерывен во времени.

Отдельные элементы среды, на которые организмы реагируют приспособительными реакциями (адаптациями), называют факторами среды. Отдельные элементы среды, на которые организмы реагируют приспособительными реакциями (адаптациями), называют факторами среды. Факторы среды по меньшей мере могут быть безопасными и опасными.

Классификация факторов Факторы неживой природы (абиотические, или физико-химические). К ним относятся климатические, атмосферные, почвенные (эдафические), геоморфологические (орографические), гидрологические и др. Факторы живой природы (биотические) — влияние одних организмов или их сообществ на другие. Эти влияния могут быть со стороны растений (фитогенные), животных (зоогенные), микроорганизмов, грибов и т.п. Факторы человеческой деятельности (антропогенные). В их числе различают прямое влияние на организмы (промысел) и косвенное — влияние на местообитание (загрязнение среды, уничтожение растительного покрова, строительство плотин на реках и т.п.).

Классификация факторов по направленности действия действующие строго периодически (смены времени суток, сезонов года, приливно-отливные явления и т.п.), действующие без строгой периодичности, но повторяющиеся время от времени (погодные явления, наводнения, ураганы, землетрясения и т.п.); действующие без строгой периодичности и, кроме того, неопределенно. С факторами такого типа организмы в процессе своей эволюции могли и не встречаться (антропогенные факторы, наиболее опасные для организмов и их сообществ); факторы направленного действия - обычно изменяются в одном направлении (потепление или похолодание климата, зарастание водоемов, заболачивание территорий и т.п.).

К общим закономерностям действия факторов среды относят:

Сущность правила оптимума: Для организма или определенной стадии его развития имеется диапазон наиболее благоприятного (оптимального) значения экологического фактора. За пределами зоны оптимума лежат зоны угнетения, переходящие в критические точки, за которыми существование организма невозможно

Под термином валентность понимается диапазон значений между критическими точками действия фактора. Под термином валентность понимается диапазон значений между критическими точками действия фактора. Синонимом термина валентность является толерантность (лат. толеранция — терпение), или пластичность (изменчивость). Зоны оптимума для различных организмов неодинаковы. Для одних они имеют значительный диапазон. Такие организмы относятся к группе эврибионтов (греч, эури — широкий; биос — жизнь). Организмы с узким диапазоном адаптации к факторам называются стенобионтами (греч, стенос — узкий).

Сущность правила взаимодействия факторов: Одни факторы могут усиливать или смягчать силу действия других факторов (избыток тепла может в какой-то мере смягчаться пониженной влажностью воздуха, недостаток света для фотосинтеза растений - компенсироваться повышенным содержанием углекислого газа в воздухе и т.п.).

Сущность правила лимитирующих факторов: Фактор, находящийся в недостатке или избытке (вблизи критических точек), отрицательно влияет на организмы и, кроме того, ограничивает возможность проявления силы действия других факторов, в том числе и находящихся в оптимуме.

Гомеостаз – способность возвращаться в исходное состояние, гасить возникающие возмущения включением ряда механизмов (принцип Ле Шателье -Брауна: при действии на систему сил, выводящих ее из состояния устойчивого равновесия, последнее смещается в том направлении, при котором эффект этого воздействия ослабляется)

Экологи изучают различные типы приспособляемости, и уже выявлены некоторые закономерности, помогающие понять это чудесное свойство всего живого. Экологи изучают различные типы приспособляемости, и уже выявлены некоторые закономерности, помогающие понять это чудесное свойство всего живого. Основные виды (типа) адаптаций организмов к среде обитания: структурные (морфо-анаточеские); физиологические; биохимические; онтогенетические; поведенческие (этологические).

Биохимические адаптации – изменения во внутриклеточных процессах (например, смена работы ферментов или изменение их количества). Биохимические адаптации – изменения во внутриклеточных процессах (например, смена работы ферментов или изменение их количества). Морфо-анатомические (структурные) адаптации – изменения в строении организма (например, видоизменение листа в колючку у кактусов для снижения потерь воды, яркая окраска цветков для привлечения опылителей и др.). Морфологические адаптации у растений и животных приводят к образованию определенных жизненных форм. Физиологические адаптации – изменения в физиологии организма (например, способность верблюда обеспечивать организм влагой путем окисления запасов жира, наличие целлюлозоразрушающих ферментов у целлюлозоразрушающих бактерий и др.). Этологические (поведенческие) адаптации – изменения в поведении (например, сезонные миграции млекопитающих и птиц, впадение в спячку в зимний период, брачные игры у птиц и млекопитающих в период размножения и др.). Этологические адаптации характерны для животных. Онтогенетические адаптации – ускорение или замедление индивидуального развития, способствующие выживанию при изменении условий.

ТРЕТИЙ ВОПРОС Биотические сообщества

Многообразные живые организмы встречаются на Земле не в произвольном сочетании, а в процессе совместного существования и образуют биологические единства – биотические (биологические) сообщества или биоценозы. Многообразные живые организмы встречаются на Земле не в произвольном сочетании, а в процессе совместного существования и образуют биологические единства – биотические (биологические) сообщества или биоценозы.

По К. Мёбиусу биоценоз — По К. Мёбиусу биоценоз — это «объединение живых организмов, соответствующее по своему составу, числу видов и особей некоторым средним уровням среды, объединение, в котором организмы связаны взаимной зависимостью и сохраняются благодаря постоянному размножению в определенных местах».

Широкое распространение имеет следующее определение: биоценоз — это совокупность популяций всех видов живых организмов, населяющих определенную географическую территорию, отличающуюся от других соседних территорий по химическому составу почв, вод, а также по ряду физических показателей (высота над уровнем моря, величина солнечного облучения и т. д.). Широкое распространение имеет следующее определение: биоценоз — это совокупность популяций всех видов живых организмов, населяющих определенную географическую территорию, отличающуюся от других соседних территорий по химическому составу почв, вод, а также по ряду физических показателей (высота над уровнем моря, величина солнечного облучения и т. д.).

В состав биоценоза входят следующие компоненты: В состав биоценоза входят следующие компоненты: растительный, который представлен тем или иным растительным сообществом — фитоценозом; животный компонент — зооценоз; микроорганизмы, которые образуют в почве, в водной или воздушной среде микробные биокомплексы — микробиоценозы.

Конкретные сообщества складываются в строго определенных условиях неживой окружающей среды (почва и грунтовые воды, воды озер, рек и морей, климат, осадки и т.д.). Конкретные сообщества складываются в строго определенных условиях неживой окружающей среды (почва и грунтовые воды, воды озер, рек и морей, климат, осадки и т.д.). Взаимодействуя с компонентами биоценоза (растениями, микроорганизмами и др.) почва и грунтовые воды образуют эдафотоп; атмосфера образует климатоп; реки, озера, моря, океаны образуют гидротоп. Компоненты, относящиеся к неживой природе, образуют косное единство — экотоп. ЭКОТОП = ЭДАФОТОП + КЛИМАТОП + ГИДРОТОП Относительно однородное по абиотическим факторам среды пространство, занятое биоценозом, называют биотопом. БИОТОП – часть ЭКОТОПА

Важными ключевыми понятиями относящимися к биологическим сообществам или биоценозам являются понятия вида и популяции. Важными ключевыми понятиями относящимися к биологическим сообществам или биоценозам являются понятия вида и популяции. Вид – это живые организмы (наборы особей), которые максимально схожи между собой морфологически (по внешнему виду), цитогенетически (по размерам, формам, строению хромосом), эколого-географически (по месту обитания) и репродуктивно изолированы (могут удачно размножаться только в пределах своего вида). Популяция – это сообщество, совокупность, группа животных, растений или грибов одного вида, которые живут на определенной территории в какой-то отрезок времени.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные термины (1) Биоценоз – сложная природная система, комплекс совместно живущих и связанных друг с другом видов («bios» – жизнь, «koinos» – общий). Надорганизменный уровень организации жизни. Биоценоз моховой кочки, разрушающегося пня, луга, болота, леса. Биотоп – (topos – место) место, занимаемое природным биоценозом. Название «биоценоз» ввел в науку немецкий ученый Карл Август Мёбиус в 1877 году.

Та часть экологии, которая изучает закономерности сложения сообществ и совместной жизни в них организмов, получила название синэкологии. Та часть экологии, которая изучает закономерности сложения сообществ и совместной жизни в них организмов, получила название синэкологии. Синэкология как раздел экологии возникла сравнительно недавно — в начале XX в. Термин предложен швейцарским ботаником К. Шретером в 1902 г. Формальное выделение синэкологии произошло на международном ботаническом конгрессе в 1910 г.

Биологические сообщества неотделимы от среды своего обитания. Биологические сообщества неотделимы от среды своего обитания. Биологическое сообщество в совокупности со средой своего обитания получило название биогеоценоза и сейчас называется экосистемой. Синэкология в настоящее время изучает экосистемы.

Задание на самостоятельную работу Задание на самостоятельную работу Изучить текст лекции, углубить знания по данной теме, используя рекомендованную литературу и альтернативные источники. Ознакомиться с Федеральным законом 2002 года № 7-ФЗ «Об охране окружающей среды». Готовиться к семинарскому занятию на тему «Основы общей экологии» по следующим вопросам: Среда обитания и экологические факторы. Экологические системы. Живое вещество в биосфере. Сущность и причины сукцессий. Доклады: Труды ученых естествоиспытателей в области экологии. Ноосфера как новая стадия эволюции биосферы. Экология в деятельности МЧС. Готовиться к практическому занятию на тему «Анализ экологических систем» по следующим вопросам: Определение типов адаптации организмов к экологическим факторам. Определение типов биотических взаимодействий в экосистемах. Составление трофических цепей в биоценозе. Решение экологических ситуационных задач.

Лекция окончена СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ