1 лекция (1)

1. Латыпова Гульнара Флуровна Зав. кафедры, к.б.н.

каф. Безопасности жизнедеятельности
и технологического оборудования
каб. 208 / 6 корп.

2. Лекция 1 Взаимоотношение организма и среды. Популяции

Лекция 1
Взаимоотношение организма и ср
Популяции
1. Закономерности действия экологических факторов.
Адаптации организмов к условиям среды
2. Характеристики популяции
3. Факторы динамики численности и гомеостаз
4. Предмет экологии. Среды жизни на Земле и
экологические факторы

3.

Термин «экология» был введён
немецким зоологом-эволюционистом
Эрнстом Геккелем (1866) в книге «Всеобщая морфология
организмов».
Название науки происходит от греческих слов «ойкос» - дом,
местообитание
и «логос» - наука, то есть буквально оно переводится как
наука о местообитании.
Экология - наука, изучающая
взаимоотношения организмов с
окружающей средой,
а также структуру и законы функционирования
пупуляций, экосистем и биосферы
(то есть надорганизменных биосистем).

4.

Экология (биоэкология, общая экология) – одна из биологических наук,
изучающая отношения организмов (особей, популяций, сообществ) между
собой и окружающей средой.
Предметом изучения биоэкологии являются объекты организменного,
популяционного, видового, биоценотического и биосферного уровней
организации в их взаимодействии с окружающей средой.
Задачи биоэкологии – изучение двусторонних связей в системах организм
– среда, популяция - среда, сообщество – среда, а также связей между
особями в популяции и популяциями в сообществе.

5. Уровни организации живой материи

Объекты
экологии
биосфера
↑
сообщества и экосистемы
↑
популяции и виды
↑
организмы
↑
органы
↑
ткани
↑
клетки
↑
гены

6.

Разделы общей экологии
Аутэкология
(экология
особей)
изучает
влияние
факторов
окружающей
среды на
отдельные
организмы
Демэкология
(популяционная
экология)
изучает
влияние
факторов
окружающей
среды на
популяции и
взаимоотношен
ия особей
внутри одного
вида и между
популяциями
разных видов
Синэкология
изучает
влияние
факторов
окружающей
среды на
биологические
сообщества
(биоценозы) и
взаимоотноше
ния разных
видов внутри
биоценоза

7.

Экология
(глобальная экология)
— комплексная (междисциплинарная) наука,
синтезирующая данные естественных и
общественных наук о природе и
взаимодействии природы и общества.
Задачи глобальной экологии — изучение законов
взаимодействия природы и общества и
оптимизация этого взаимодействия.

8.

Среда
– это совокупность тел и сил внешнего по
отношению к живому организму мира
Из среды организм получает все необходимое для жизни и в нее
же выделяет продукты обмена веществ.

9. На Земле существует 4 среды обитания организмов

Водная –
самая
древняя, где
и зародилась
жизнь

10.

земно-воздушная
еда
чвенная среда

11. Живые организмы, заселенные паразитами (гриб трутовик) и симбионтами (бактерии-ризобии)

12. Условия, наиболее важные для жизни в наземно-воздушной среде:

солнечный свет, без которого не будет фотосинтеза
температура
влажность
давление
ветер и многое другое
Среда неплотная и часто нестабильная
(условия могут резко меняться)

13. Условия, наиболее важные для жизни в водной среде :

соленость
подвижность
содержание кислорода
кислотность (рН)
температурный режим
плотность и вязкость
световой режим и т.д.
Водная среда характеризуется гораздо
большей плотностью, чем воздушная,
условия более стабильны

14. Условия, наиболее важные для жизни в почвенной среде :

влажность
содержание различных минеральных и
органических компонентов
содержание воздуха
кислотность
плотность и структура
температура
Наиболее плотная и неоднородная по составу
среда, но условия меняются медленно

15. Условия, наиболее важные для жизни в организменной среде :

активное сопротивление (иммунитет) организма хозяина
Наиболее стабильная и благоприятная среда (изобилие пищи и защита
от врагов)

16.

Экологические факторы
(от лат. фактор – действующий)
– отдельные условия или элементы среды, которые влияют на организм
(Они влияют на жизнеспособность, рост, развитие, плодовитость и другие
характеристики организма)

17.

Экологические факторы
Абиотические
(воздействие
неживой природы)
Биотические
Антропогенные
(воздействие человека
(воздействие
или всего общества)
других организмов)
•климатические факторы:
свет, температура,
влажность…
•движение сред: ветер,
течения…
•орографические(геофизичес
кие): рельеф, высота над
уровнем моря,
экспозиция склона…
•химические: кислотность,
газовый состав воздуха,
солевой состав почвы
или воды, …
•физические: радиация, шум,
гравитационное и
электромагнитное поля
•межвидовые
хищничество,
паразитизм,
конкуренция,
симбиоз…
•внутривидовые
отношение
полов,
забота о
потомстве,
конкуренция…
• загрязнение
• уничтожение
естественных э/с
(лесов, степей…)
• создание
искусственных э/с
(полей, городов…)
• разведение
полезных видов
• уничтожение
вредных видов
• техногенные
(воздействие
заводов, транспорта,
строительства)
•парниковый эффект…

18.

Закон оптимума
для каждого вида живых организмов
существуют оптимальные значения
каждого экологического фактора. Чем
больше значения фактора
отклоняются от оптимума в сторону
увеличения или уменьшения, тем
сильнее угнетается
жизнедеятельность особей

19. Зависимость степени благоприятности фактора от его интенсивности

20. Экологическая пластичность - свойство видов адаптироваться к определенному диапазону факторов среды

А
В
А - стенобионты (стенос– узкий) - виды, переносящие
лишь небольшие отклонения фактора от оптимума
У них узкий биоинтервал
В - эврибионты (эурос – широкий) - виды, способные
выдержать значительные отклонения условий
У них широкий биоинтервал.

21. В 1840 году немецкий химик Юстас Либих выдвинул закон минимума

22.

В 1913 году американский ученый В.Шелфорд,
показал, что избыток фактора так же вреден, как и
нехватка, и сформулировал
закон толерантности =
закон лимитирующих факторов факторы среды,
имеющие значения близкие к пределам выносливости, т.е.
лимитирующие, ограничивают существование вида даже при
оптимальных значениях других факторов
(толерантность=выносливость)

23.

Адаптации — различные приспособления к среде
обитания, выработавшиеся у организмов в процессе
эволюции
Генотипические
Индивидуальные
происходят в ряду поколений,
и их результат передается по
наследству
возникают на протяжении
жизни одной особи
(= акклимация или
акклиматизация)

24.

Типы адаптаций
Морфологические
адаптации
сопровождаются
изменением в
строении
организма
(например,
видоизменение
листа у растений
пустынь). Они
приводят к
образованию
определенных
жизненных форм
Физиологические
адаптации –
изменения в
физиологии
организмов
(например,
способность
верблюда
обеспечивать
организм влагой
путем окисления
запасов жира
Этологические
адаптации –
изменения в
поведении
(например,
сезонные
миграции
млекопитающих
и птиц,
впадение в
спячку в
зимний период).
Эти адаптации
характерны для
животных.

25. Тепловой режим (скорость протекания химических реакций в живом изменяется в 2-3 раза при повышении температуры на каждые 10О)

Пойкилотермные
организмы (от гр.
пойкилос –
изменчивый,
меняющийся и термос
- тепло) меняют свою
температуру вместе с
температурой среды
(все таксоны
органического мира,
кроме птиц и
млекопитающих)

26.

омойотермные
ивотные (от гомос
одинаковый)
меют постоянную
емпературу тела
млекопитающие и
тицы)

27. Экологические группы животных по отношению к воде

грофилы – это
аголюбивые
вотные, нуждающиеся
ысокой влажности
еды – это амфибии,
ждевые черви,
крицы, ногохвостки,
мары, голые слизни и
угие наземные
ллюски.

28. Мезофилы – животные, обитающие в условиях умеренной влажности и сравнительно легко переносящие ее колебания. К ним относятся

многие птицы, млекопитающие, насекомые.

29. Ксерофилы – сухолюбивые животные, у которых хорошо развиты механизмы регуляции водного обмена и приспособления к удержанию воды

в теле.

30. Гигрофиты – растения влажных местообитаний, не переносящие водного дефицита

31. Правило К.Бергмана:

у теплокровных размеры тела в северных популяциях вида (или
близких видов) крупнее, чем в южных

32. Правило Д. Аллена:

ерных
ляций вида
близких видов
ыступающие
тела
чности, хвосты,
меньше, чем у
ых
Правило Д. Аллена:

33.

Термин популяция введен в 1903 г. датским ученым В.Иоган-сеном
для обозначения «естественной смеси особей одного и того же вида,
неоднородной в генетическом отношении», в отличии от чистой линии
В дальнейшем этот термин приобрел экологическое значение и им стали
обозначать население вида, занимающего определенную территорию.
33

34. Типы популяций

1
2
3
4
Элементарная (или локальная) попу
– совокупность особей одного вида,
занимающих небольшой участок
однородной площади
Экологические популяции (2) – совоку
смежных элементарных популяций, проживающ
экологически сходных условиях (сосновые, елов
пихтовые экологические популяции белок),
изолированы слабо и обмен генетической
информацией происходит часто
Географические популяции (3) – зани
большую территорию, хорошо изолированы
Ареал вида (4) = область распространения в
34

35.

К статическим характеристикам относятся:
численность (общее число особей в популяции),
плотность (число особей вида, приходящееся на
единицу площади или объема),
пространственная структура,
возрастная структура,
половая структура (соотношение полов - ♂ : ♀ ),
экологическая структура (экотипы - генетические
варианты, различающиеся по требованиям к условиям
среды или по срокам развития ).
35

36. Пространственная структура (распределение особей в пространстве)

1
1. Регулярное (равномерное) –
вследствие конкуренции особи удалены дру
от друга на максимально возможное
расстояние
2. Случайное –встречается на
однородных участках, когда конкуренция
слаба и особи не стремятся к объединению
3. Групповое – встречается, если
животные живут стаями или стадами,
растения вегетативно размножаются или
среда очень неоднородна
36

37. Регулярное (равномерное) распределение

В птичьих колониях, кот
занимают небольшую т
насчитывают десятки и
особей, гнезда распола
друга приблизительно н
расстоянии. Это такое р
чтобы сидящие на гнезд
могли клевать друг дру
37

38. Групповое распределение

• Луговые собачки относятся
беличьих. Они типичные об
равнин на западе Северной
Эти грызуны общительны и
большими колониями со м
нор и ходов. На территории
поселения отдельные семь
свои участки. При появлени
собачки предупреждают др
мгновенно скрываются в но
38

39. Экологические возраста

Пострепродуктивный
(уже не размножающийся)
Репродуктивный
(размножающийся)
Предрепродуктивный
(еще не размножающийся)
39

40. Возрастная структура популяций (возрастные пирамиды)

Возрастная структура популяций (возрас
пирамиды)
Растущая
популяция
Стабильная
популяция
(пирамида с
широким
основанием много молодых
особей)
(пирамида в форме
столба – всех
возрастов почти
поровну)
Сокращ
попул
ос
широк
- пре
стар
40

41.

К
основным динамическим характеристи
относятся:
выживаемость
рождаемость
смертность
41

42. Выживаемость - доля особей, доживающих до определенного возраста

Выживаемость - доля особей, доживающи
определенного возраста
I - выпуклая (кривая дрозофилы
человека) - смертность в большинст
возрастов мала, а к старости резко возр
все особи погибают за короткий срок (к
копытные, насекомые, гибнущие после
яиц)
II
IV
II – диагональная (кривая гидры
смертность одинакова во всех возраста
(пресмыкающихся, птицы, многолетние
III – вогнутая (кривая устрицы) заботящихся о потомстве и выживающи
огромного количества икринок, семян и
Кривые выживания
IV - ступенчатая кривая –у видов,
выживаемость которых неоднократно м
разные периоды жизни
42

43. Рождаемость (= общая рождаемость) – скорость появления в популяции молодых особей (семян, детенышей / ед. времени) Биотический

Рождаемость (= общая рождаемость) – скорость появления в популяции молодых особей (се
/ ед. времени)
Биотический потенциал - репродуктивный потенциал, важнейший условный показатель, о
способность популяции к размножению, выживанию и развитию при оптимальных у
максимальная рождаемость достигается в идеальных условиях.
N – численность, а ∆Nb – число новорожденных в
популяции за отрезок времени ∆t, то рождаемость = ∆
∆t.
экологическая или реализованная рождаемость, наблюдается в
фактических условиях среды
удельная рождаемость – число рождений за единицу времени,
приходящихся на одну особь родительского поколения (позволя
сравнить по рождаемости популяции разного размера) b = ∆Nb / N∆t.
43

44. Общая смертность – число особей, погибших в популяции за единицу времени ∆Nd / ∆t

Общая смертность – число особей, погибш
популяции за единицу времени ∆Nd / ∆
Теоретическая (= минимальная) смертность наблюдает
в идеальных условиях
Экологическая наблюдается в реальных условиях среды
Удельная смертность – число смертей за единицу
времени, деленное на численность (чтобы сравнить по
смертности разные популяции) d = ∆Nd / N∆t.
44

45.

Теоретический рост (зависит только от биотического потенциала)
Пара слонов
(1 слоненок
в 4 года)
Бактерии
(делятся
каждые 20 мин.)
за 750 лет
19 млн.
слонов
за 36 часов
30 см слой бактери
по всей планете
Реальный рост (влияет и биотический потенциал и среда)
25 сев. оленей
на пустынном
острове
через 27 лет
2 тыс.
оленей
через 12 лет
8
оленей
45

46. Теоретическая и реальная кривые роста численности популяции 1. экспоненциальная или J-образная 2. логистическая или S-образная

кривые роста численности
46

47. Рост численности популяций в природе

1. Преобразование J-образной
кривой роста численности в Sобразную под действием
лимитирующих факторов
2. Отсутствие стабилизации
(вспышки размножения
сменяются резкими
снижениями численности)
47

48.

Модифицирующие Регулирующие - это
факторы действуют на одну
биотические факторы,
и ту же долю особей в действующие по принципу
популяции, независимо от
отрицательной обратной связи:
ее плотности (погодные ичем выше плотность популяции,
космические явления, тем сильнее работает
разного рода катастрофы,снижающий ее механизм, и
обработки ядохимикатами)
наоборот (конкуренция,
хищники, паразиты, болезни,
биометод борьбы с
вредителями)
48

49. Гомеостаз – способность системы к самоподдержанию и саморегулированию на основе обратной связи

Гомеостаз – способность системы к самоподдер
саморегулированию на основе обратной связ
Рождаемость
Способность к расселению
Защитные механизмы
Способность выдерживать
неблагоприятные условия
Нехватка ресурсов
Неблагоприятные п
условия
Хищники, паразиты
Болезни
49

50. Выводы:

Во всех средах жизни организмы живут под постоянным
воздействием экологических факторов (биотических, абио
антропогенных)
У любого абиотического фактора есть значения оптимальн
лимитирующие и летальные для данного вида
Организмы существуют в природе в составе популяций, им
пространственную, возрастную и другие структуры
Биотический потенциал любой популяции обеспечивает ей
возможность неограниченного роста, который сдерживает
сопротивлением среды

51. Выводы:

Организмы существуют в природе в составе популяций, имеющих простран
возрастную и другие структуры
Биотический потенциал любой популяции обеспечивает ей возможность не
роста, который сдерживается сопротивлением среды
Для одних популяций характерна стабильная численность, для других пери
вспышки массового размножения сменяются депрессиями
51