Экология

1.

Экология
наука об отношениях живых организмов и их
сообществ между собой и с окружающей
средой.

2.

• В настоящее время чаще всего под
экологическими вопросами
ошибочно!!! понимаются, прежде
всего,
вопросы охраны окружающей
среды.
• необходимо разделять
понятия ecological («относящееся к
науке экологии»)
и environmental («относящееся к
окружающей среде»)

3.

• Экология — биологическая наука,
которая исследует структуру и
функционирование систем
надорганизменного уровня
(популяции, сообщества,
экосистемы) в пространстве и
времени, в естественных и
изменённых человеком условиях.

4.

• Объекты исследования экологии — в
основном, системы выше уровня
отдельных организмов: популяции,
биоценозы, экосистемы, а также вся
биосфера.
• Предмет изучения — организация и
функционирование таких систем.

5.

• Биосфера, согласно учению
академика В.И. Вернадского,
представляет собой наружную
оболочку Земли,
включающую все живое вещество и
область его распространения (среду
обитания).
• Верхняя граница биосферы —
защитный озоновый слой в
атмосфере на высоте 20—25 км, выше
которого жизнь невозможна
• Нижней границей биосферы являются:
литосфера до глубины 3—5 км и
гидросфера до глубины 11—12 км

6.

7.

• Компоненты биосферы: атмосфера,
гидросфера, литосфера — выполняют
важнейшие функции по обеспечению жизни
на Земле.
• Биосфера возникла около 4,5 млрд лет
назад и прошла несколько этапов
эволюционного развития:
• от первоначального круговорота
органического вещества к биологическому
круговороту — непрерывному обмену
веществом и энергией между живыми
организмами и окружающей средой в
течение всей жизни организмов и после их
смерти.

8.

• Важнейшими компонентами биосферы
являются:
• живое вещество (растения, животные,
микроорганизмы);
• биогенное вещество органического
происхождения (уголь, торф, почвенный
гумус, нефть, мел, известняк и др.);
• косное вещество (горные породы
неорганического происхождения);
• биокосное вещество (продукты распада и
переработки горных пород живыми
организмами).

9.

Продуктивность экосистем
• Важным во взаимоотношениях организмов
является пищевой — трофический
фактор (от греч. trophe— пища).
• Первичное органическое вещество создают
зеленые растения (продуценты —
производители), используя солнечную
энергию. Они потребляют углекислый газ,
воду, соли и выделяют кислород.

10.

• Потребителей (консументов) можно разделит
на два порядка:
• I — организмы, питающиеся растительной
пищей;
• II — организмы, питающиеся животной
пищей.
• Редуценты (восстановители) — организмы,
питающиеся разлагающимися организмами.
Особенно велика роль микроорганизмов, до
конца разрушающих органические остатки и
превращающих их в конечные продукты
(минеральные соли, углекислый газ, воду,
простейшие органические вещества),
поступающие в почву и вновь потребляемые
растениями.

11.

• Границы распространения организма (ареал)
обусловлены соблюдением необходимых
требований данного организма к условиям
(факторам) среды.
• Каждый вид занимает то место, которое
обусловлено его требованиями к территории,
пище, воспроизводству и другими функциями
организма. Эта совокупность параметров
среды для обитания вида, место,
занимаемое им в биосфере,
называется экологической нишей.
• Все факторы в экологической нише
взаимосвязаны: изменение одного из них
влечет за собой изменение других.

12.

Экологическая система
(экосистема)
совокупность взаимосвязанных и
взаимозависимых совместно обитающих
различных видов организмов и условий их
существования.
• Сообщество живых организмов вместе с
неживой частью среды, в которой оно
находится, и всеми разнообразными
взаимодействиями называют экосистемой
(Д. Ф. Оуэн.)

13.

В экосистеме связаны
биоценоз (сообщество совместно
живущих организмов) и
биотоп (среда обитания)

14.

• Экосистема — сложная
самоорганизующаяся,
саморегулирующаяся и
саморазвивающаяся система.
• Экосистема является открытой системой и
характеризуется входными и выходными
потоками вещества и энергии.

15.

Основные компоненты экосистемы
• климатический режим, определяющий температуру,
влажность, режим освещения и прочие физические
характеристики среды;
• неорганические вещества, включающиеся в
круговорот;
• органические соединения, которые связывают
биотическую и абиотическую части в круговороте
вещества и энергии;
• продуценты — организмы, создающие первичную
продукцию;
• макроконсументы, или фаготрофы, — гетеротрофы,
поедающие другие организмы или крупные частицы
органического вещества;
• микроконсументы (сапротрофы) — гетеротрофы, в
основном грибы и бактерии, которые разрушают
мёртвое органическое вещество, минерализуя его

16.

• С точки зрения функционирования
экосистемы выделяют следующие
функциональные блоки организмов
(помимо автотрофов):
• биофаги — организмы, поедающие
других живых организмов,
• сапрофаги — организмы, поедающие
мёртвое органическое вещество.

17.

Основные типы природных
экосистем на Земном

18.

19.

• биогеоценоз (от греч. биос — жизнь, Гея
— Земля, ценоз — общий) —
природная система живых организмов
и окружающей их абиотической среды,
связанная обменом — веществами,
энергией и информацией.
• Сейчас термины «экосистема» и
«биогеоценоз» принято считать
практически синонимами.

20.

Экотоп
• Обычно понятие экотоп определялось
как местообитание организмов, характеризующееся
определённым сочетанием экологических условий:
почв, грунтов, микроклимата и др.
• На данный момент под экотопом в отличие от биотопа
понимается определённая территория или
акватория со всем набором и особенностями
почв, грунтов, микроклимата и других факторов в
неизменённом организмами виде.
• Примерами экотопа могут служить наносные грунты,
новообразовавшиеся вулканические или коралловые
острова, вырытые человеком карьеры и другие заново
образовавшиеся территории. В этом
случае климатоп является частью экотопа.

21.

Биотоп
«Биотоп» — преобразованный биотой
экотоп или, более точно, участок
территории, однородный по условиям
жизни для определённых видов растений
или животных, или же для формирования
определённого биоценоза

22.

• Биоценоз — исторически сложившаяся
совокупность растений, животных,
микроорганизмов, населяющих участок
суши или водоёма (биотоп). Не последнюю
роль в формировании биоценоза играет
конкуренция и естественный отбор.

23.

Консорция
ценотическая популяция свободноживущег о
зелёного растения вместе со всеми
связанными с ним популяциями
других организмов (животные, бактерии, гриб ы и
т. д.).
• Представление о консорциуме, как о
структурной единице биогеоценоза,
сформулировано в начале 50-х годов XX
столетия зоологом В. Н. Беклемишевым и
геоботаником Л. Г. Раменским

24.

• Таким образом, биогеоценоз —
пространственно обособленная, целостная
элементарная единица биосферы, все
компоненты которой тесно связаны между
собой. Основными компонентами биогеоценоза
являются три группы организмов — растения,
животные и микробы, с помощью которых
вещества движутся от одного компонента к
другому, отражая известную общую
закономерность круговорота веществ в
природе.

25.

26.

Биоразнообразие и устойчивость в
экосистемах
• Обычно устойчивость связывают с
биоразнообразием видов в экосистеме
(альфаразнообразие), то есть, чем выше
биоразнообразие, чем сложнее
организация сообществ, чем сложнее
пищевые сети, тем выше устойчивость
экосистем.
• как локальная, так и общая устойчивость
экосистемы зависят от значительно большего
набора факторов, чем просто сложность
сообществ и биоразнообразие.

27.

• Иногда переходы из одной экосистемы в
другую могут фактически являться
самостоятельной экосистемой.
• Обычно сообщества, образующиеся на
стыке различных экосистем,
называются экотонами

28.

Экоклин
• постепенная смена биотопов, генетически и
фенотипически приспособленных к конкретной
среде обитания, с ходом изменения какого-то
отдельного фактора среды (обычно
климатического), а потому составляющих
непрерывный ряд форм без заметных
перерывов постепенности.
• Экоклин невозможно разделить на экотипы.
Например, длина ушей лисиц и мн. др., их
признаки изменяются с севера на юг настолько
постепенно, что очень затруднительно
выделить четкие морфологические группы,
которые бы естественно объединялись в
подвиды.

29.

Временные границы экосистемы
• На одном и том же биотопе с течением времени
существуют различные экосистемы.
• Смена одной экосистемы на другую может занимать
как довольно длительные, так относительно короткие
(несколько лет) промежутки времени.
• Длительность существования экосистем в таком
случае определяется этапом сукцессии.
• Смена экосистем в биотопе может быть обусловлена и
катастрофическими процессами, но в таком случае,
существенно изменяется и сам биотоп, и такую
смену не принято называть сукцессией (за
некоторыми исключениями, когда катастрофа,
например, пожар — естественный этап циклической
сукцессии)

30.

• Сукцессия — это последовательная,
закономерная смена одних сообществ
другими на определённом участке
территории, обусловленная внутренними
факторами развития экосистем.
• Каждое предыдущее сообщество
предопределяет условия существования
следующего и собственного исчезновения.
• виды каждого предыдущего сообщества
вытесняются лишь последовательной
конкуренцией, ингибируя и «сопротивляясь»
внедрению последующих видов.
• конкурентное вытеснение предыдущих видов
возможно именно из-за преобразования ими
биотопа.

31.

Климаксное сообщество
• Климакс в экологии и геоботанике —
заключительное, относительно устойчивое
состояние сменяющих друг
друга экосистем, возникающее в результате
смен, или сукцессий, и в значительной
мере соответствующее экологическим
условиям определенной местности.
• Климакс зависит от климатических
факторов, от местных особенностей почв и от
воздействий человека на природу.

32.

• Например, при чрезвычайной ситуации в
биосфере — извержении вулкана — схема
снятия климаксной фазы сукцессии будет
происходить по следующим стадиям:
• 1) устойчивое развитие (пионерная,
сукцессионная и климаксная фазы);
• 2) нарушение устойчивого развития
(сукцессия прерывается на промежуточной
стадии, климаксные фазы под угрозой);
• 3) экологический кризис (пионерные
виды занимают всё экологическое
пространство);
• 4) стабилизация среды (пионерные виды
дают начало новым формам);
• 5) устойчивое развитие (новые формы
заполняют экологические ниши).

33.

• Схема стадий
снятия и
восстановления
климаксной фазы
ценотической
сукцессии при
экологической
катастрофе

34.

• Естественные регуляторы неспособны
сохранить биоценоз при резких
антропогенных воздействиях.
• За разрушением отдельных экосистем может
последовать и разрушение биосферы в целом
или существенное снижение ее
продуктивности.
• новый процесс обмена веществ и энергией
между природой и обществом (при
сохранении биологического обмена) —
антропогенный обмен

35.

• Биом — крупное системно-географическое
(экосистемное) подразделение в пределах
природно-климатической зоны (Реймерс Н.
Ф.).
• На данный момент наиболее общепринятое
определение звучит так: «Биом —
совокупность экосистем со сходным типом
растительности, расположенных в одной
природно-климатической зоне»
• Выделяют от 8 до 30 биомов. Географическое
распределение биомов определяют:
• Закон географической зональности
(сформулированный В. В. Докучаевым)
• Закон секторности