Аутэкология

Министерство  образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное  учреждение

высшего профессионального образования

Санкт-Петербургский  государственный горный университет

Кафедра геоэкологии 
 

Реферат 

По дисциплине:__________________Экология      ______________________________

^{(наименование  учебной дисциплины  согласно учебному  плану)} 
 
 
 

Тема:                                                    Аутэкология                                              ф 
 
 
 
 
 
 

Выполнил: студентка гр. ПГ-08-1              ___________                      /Андриевская Ю.А./

                                                 ^{(подпись)                                    (Ф.И.О.)}

Проверил: ассистент каф.                            ___________                       /Корельский Д.С.

                                                   ^{(подпись)                                      (Ф.И.О.)} 
 

Санкт-Петербург

2011

Содержание 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Введение

     Данный  реферат о науке аутэкологии. Это целый раздел экологии, изучающий взаимоотношение организмов с окружающей средой, а именно, взаимоотношение отдельных организмов с факторами их жизненной среды, что особенно важно в наше время, ведь так, детально изучая исчезающие виды живых организмов, можно спасти их от полного уничтожения, создавая эти условия хотя бы искусственно, раз уж натуральные условия для их существования сохранить и поддержать не можем.

     Жизнь  на Земле существует в виде отдельных  организмов, и независимо от строения и размеров, организмы всегда обособлены от окружающей их среды, при этом постоянно  находятся во взаимодействии с ней. Для живого характерен ряд свойств, которые в совокупности и “делает” живое живым. К таким свойствам относятся:

• Самовоспроизведение
• Целостность и дискретность
• Рост и развитие
• Обмен веществ и энергии
• Наследственность и изменчивость
• Раздражимость
• Движение
• Внутренняя регуляция
• Специфичность взаимоотношений со средой

     Специфичность взаимоотношений организма или  популяции со средой я рассмотрю  подробнее, так как именно взаимоотношения  являются основой для понятия  термина аутэкология.

     Аутэкология-это раздел экологии изучающий особенности реагирования отдельных организмов, популяций и видов ( растений, животных, грибов, бактерий) на факторы среды, то есть всего того, что окружает организм и прямо или косвенно влияющего на его состояние, развитие, выживаемость, размножение и слагаемого из множества элементов неорганической и органической природы, обусловленных человеком и его деятельностью. Важнейшей проблемой А. служит изучение динамики численности животных и биомассы организмов данного вида[1].

     Аутэкология включает в себя:

• Экологию индивидов, рассматривающую нормы реакции на воздействие среды, то есть изучение зависимости функций организма от условий жизни и деятельности в различных физико-географических зонах , в разные периоды года, суток, фазы лунного и приливного ритмов и раскрывающую физиологические основы адаптации к природным факторам.
• Экологию популяций(демэкология), изучающую факторы, влияющую на отношения между организмами , живущими на ограниченной территории.      
• Экологические факторы очень многообразны как по своей природе, так и по воздействию на живые организмы. Условно все факторы среды подразделяются на три основные группы.[5].

Классификация экологических факторов и  роль в жизнедеятельности организмов

     Экологические факторы отличаются значительной изменчивостью  во времени и пространстве. Например, температура сильно варьирует на поверхности суши, но почти постоянна  на дне океана или в глубине пещер. Один и тот же фактор среды имеет разное значение в жизни совместно обитающих организмов. Например, солевой режим почвы играет первостепенную роль при минеральном питании растений, но безразличен для большинства наземных животных. Интенсивность освещения и спектральный состав света исключительно важны в жизни фотоавтотрофов (растения и фотосинтезирующие бактерии), а в жизни гетеротрофных организмов (грибы, животные, значительная часть микроорганизмов) свет не оказывает значительного влияния на их жизнедеятельность.[4]

     Следует отметить, что экологические факторы  могут выступать как:

• Раздражители, вызывающие приспособительные изменения физиологических функций.
• Ограничители, обусловливающие невозможность существования тех или иных организмов в данных условиях.
• Модификаторы, определяющие морфо- анатомические и физиологические изменения организмов.

     1. По характеру воздействия экологические факторы делятся:

• 1.1 Прямо действующие- непосредственно влияющие на организм, главным образом на обмен веществ.
• 1.2 Косвенно действующие- влияющие опосредовано через изменение прямодействующих факторов .

     2.По происхождению экологические факторы делятся:

• 2.1 Абиотические- факторы неживой природы. К важным абиотическим факторам относится:
• Свет- это лучистая энергия Солнца, которая складывается из нескольких составляющих: видимое излучение, ультра- фиолетовое излучение, инфракрасное излучение, рентгеновское излучение(излучение с длинами волн в области радиодиапазона). Благодаря озоновому экрану ультрафиолетовое и рентгеновское излучение частично задерживаются. Видимый свет оказывает комплексное влияние на организм. Например, красные лучи- преимущественно тепловое воздействие, синие и фиолетовые- изменяют скорость и направление биохимических реакций. В целом видимый свет влияет на скорость роста и развития растений, на интенсивность фотосинтеза, на активность животных, вызывает изменение влажности и температуры среды, является сигнальным фактором, обеспечивающим суточные и сезонные биоциклы.
• Влажность. Присутствие воды необходимо для осуществления в организме процессов ассимиляции, диссимиляции и газообмена, она является основным компонентом протоплазмы клеток, тканей растений и животных, благодаря растворенным в воде веществам поддерживается осмотическое давление клеточных и тканевых жидкостей и межклеточный обмен.
• Температура. У всех организмов физиологические процессы интенсивно протекают при оптимальной температуре, при которой темпы роста достаточно высокие. При отклонении от оптимальной температуры как в меньшую так и в большую сторону, происходит изменение скорости биохимических реакций в организме, что приводит к замедлению темпов роста и в некоторых случаях к гибели организма. Любой вид приспособлен к существованию в сравнительно узком  температурном интервале, но для каждого организма внутри этого интервала есть свой диапазон оптимальных температур. Крайние минимум и максимум температур нижнего и верхнего пессимумов называется нижним и верхним порогом развития( биологическим нулем). Температуры лежащие между верхними и нижними порогами развития- эффективные температуры. Только эффективные температуры могут вывести организм из “нулевого состояния” и активизировать физиологические процессы. Сюда же относится и такое понятие как сумма эффективных температур- это количество тепла необходимое для развития. Сумма эффективных температур для каждого вида растений и животных- величина относительно постоянная, если условия среды находятся в оптимуме и нет каких- либо осложняющих факторов
• Водный режим- последовательные изменения в поступлении, состоянии и содержания воды во внешней среде в виде влажности почвы и воздуха, уровня грунтовых вод и осадков.
• Физические: шум, магнитные поля, теплопроводность и теплоемкость, радиоактивность, интенсивность солнечного излучения.
• Химические: годовая сумма температур, среднегодовая температура, давление воздуха и др.
• Эдафические (эдафогенные): механический состав почвы, ее воздухопроницаемость, кислотность и химический состав.
• Орографические: рельеф, высота над уровнем моря, крутизна и экспозиция склона.
• 2.2 Биотические факторы. Факторы живой природы, то есть совокупность влияний жизнедеятельности одних организмов на жизнедеятельность других, а также на неживую среду обитания.
• Фитогенные факторы, факторы обусловленные влиянием растений на компоненты сообщества, в состав которого они входят. Различают прямые (контактные) механические  взаимоотношения между растениями, например, в жизни многих деревьев тропического леса происходит разрастание лиан, приводящее к обламыванию ветвей под их тяжестью или усыхание стволов в результате сдавливающего действия вьющимися стеблями или их корнями. К форме механических контактов относится и использование в качестве субстрата одним растением другого, иными словами, растения, живущие на других растениях (на ветвях, стволах деревьев) без связи с почвой, называются эпифиты, поселяющиеся на листьях – эпифиллы, в отличие от паразитов они не вступают в прямой физиологический контакт с растением –субстратом, а самостоятельно существуют как автотрофные организмы. Экологический смысл эпифитизма состоит в своеобразной адаптации к световому режиму в густых тропических лесах: возможность выбраться к свету в верхних ярусах леса без больших затрат веществ на рост. Само происхождение эпифитного образа жизни связывают с борьбой растений за свет. Эволюция многих эпифитов зашла так далеко, что они уже потеряли способность расти вне растительного субстрата, т.е. являются облигатными эпифитами. Вместе с тем есть виды, которые в оранжерейных условиях могут расти и в почве. Физиологические взаимоотношения  между растениями включают паразитизм, симбиоз, сапрофитизм, срастание корней. Паразитизм - наиболее яркий пример прямых физиологических воздействий между растениями, т.е. переход одного из партнеров на гетеротрофный способ питания и существование за счет организма-хозяина. Например, повилика, питающаяся соками клевера, угнетает его, не только подавляя развитие вегетативной массы, но и заметно задерживая развитие растения. Как правило, урожай семян пораженного клевера невысокий. Через несколько лет на лугу, где появилась повилика, клевер полностью выпадает из травостоя. Характерным примером тесного симбиоза, или мутуализма между растениями, является сожительство водоросли и гриба, которые образуют особый целостный организм-лишайник. Связи между партнерами-симбионтами довольно сложны, и некоторые ученые называют симбиоз "хорошо урегулированным взаимным паразитизмом". Фотосинтезирующие водоросли в лишайнике снабжают гриб углеводами и другими органическими веществами (нуклеиновые кислоты, протеины, активаторы роста и др.). Грибы поставляют водоросли влагу и минеральные вещества. При недостатке же света и других неблагоприятных условий, угнетающих фотосинтез, водоросли могут получать от грибов и органические вещества, которые они поглощают из субстрата. Лишайники интересны тем, что на их примере можно наблюдать постепенную эволюцию от паразитизма к мутуализму. У более примитивных лишайников гриб фактически проникает в клетки водоросли и по существу является паразитом. У эволюционно более развитых видов водоросль и гриб живут в гармоничных отношениях, принося друг другу взаимную пользу. Отдельную группу растений с гетеротрофным питанием составляют сапрофиты - виды, которые используют в качестве источника углерода органические вещества отмерших организмов. В биологическом круговороте это важное звено, осуществляющее разложение органических остатков и перевод сложных соединений в более простые, представлено большей частью грибами, актиномицетами, бактериями. Срастание корней близко растущих деревьев (одного и того же вида или родственных видов) относится также к прямо физиологическим контактам между растениями. Явление не столь уж редкое в природе. В густых насаждениях ели Picea alies срастаются корнями около 30% всех деревьев. Установлено, что между сросшимися деревьями существует обмен через корни в виде переноса питательных веществ и воды. В зависимости от степени различия или сходства потребностей сросшихся партнеров между ними не исключены отношения как конкурентного характера в виде перехвата веществ более развитым и сильным деревом, так и симбиотические.[8].

       косвенные трансбиотические взаимоотношения между растениями (через животных и микроорганизмы). Важная экологическая роль животных в жизни растений состоит в участии в процессах опыления, распространения семян и плодов.

       Косвенные трансабиотические взаимоотношения между растениями (средообразующие влияния, конкуренция, аллелопатия). Изменение растениями среды - это наиболее универсальный и широко распространенный тип взаимоотношений растений при их совместном существовании. Когда тот или иной вид или группа видов растений в результате своей жизнедеятельности сильно изменяет в количественном и качественном отношении основные экологические факторы таким образом, что другим видам сообщества приходится жить в условиях, которые значительно отличаются от зонального комплекса факторов физической среды, то это говорит о средообразующей роли, средообразующем влиянии первого вида по отношению к остальным. Один из них - взаимовлияния через изменения факторов микроклимата (например, ослабление солнечной радиации внутри растительного покрова, обеднение ее фотосинтетически активными лучами, изменение сезонного ритма освещенности и др.). Одни растения влияют на другие и через изменение температурного режима воздуха, его влажности, скорости ветра, содержания углекислоты и т.д.[7].

• Микогенные факторы, это факторы обусловленные влиянием грибов. Микроскопические грибы играют неоценимую по значению биологическую роль в природе. Питаясь мертвыми остатками растений и животных, переваривая их, они участвуют в непрерывно совершающемся круговороте органического вещества планеты. В то же время грибы являются основными возбудителями микозов и микогенной аллергии, а так же биоповреждения зданий и сооружений, которые в свою очередь имеют отрицательное влияние на живые организмы.
• Зоогенные факторы, это факторы обусловленные влиянием животных.  Прежде всего, к ним относят поедание растений животными. Животное может поедать растение целиком либо его отдельные части. В результате объедания животными ветвей и побегов растений, изменяется крона деревьев. Большая часть семян идет на пропитание птиц и грызунов. Растения, которые повреждают животные-фитофаги вынуждены бороться за свое существование и в целях самозащиты наращивают колючки, образуют избыточную фитомассу, усердно наращивают оставшиеся листья и т.д. Экологически значимый фактор - механическое воздействие, оказываемое животными на растения: это повреждение всего растения при поедании животным, а также вытаптывание. Но существует и весьма положительная сторона во влиянии животных на растение это - опыление. [2].
• Микробиогенные факторы, обусловленные влиянием микроорганизмов. Например, бактерии усваивают азот воздуха и переводят его сначала в аммиак, а затем и в другие в более усваиваемые соединения, снабжая ими растения и получая взамен продукты фотосинтеза, таким образом, увеличивается зона обитания растений.[7].
• Антропогенные факторы(антропические) - совокупность воздействия деятельности человека на окружающую среду. В результате производственной деятельности человека изменяется рельеф и химический состав земной поверхности, атмосферы, перераспределение запасов пресной воды, изменяется климат планеты в целом, ликвидируются естественные биогеоценозы и повсеместно создаются искусственные агроценозы, эксплуатируются полезные и уничтожаются вредные для человека виды растений и животных, возделываются культурные растения и одомашниваются дикие животные. Антропогенные факторы могут оказывать прямое воздействие на окружающую среду в результате внезапно начинающейся, интенсивной и непродолжительной деятельности, например, прокладка автомобильной или железной дороги через тайгу, сезонная промысловая охота в определенном районе и т.д., косвенное воздействие– через хозяйственную деятельность долговременного характера и малой интенсивности, например, загрязнение окружающей среды газообразными и жидкими выбросами завода, построенного у проложенной железной дороги без необходимых очистных сооружений, приводящее к постепенному усыханию деревьев и медленному отравлению тяжёлыми металлами животных, населяющих окрестную тайгу.,  комплексное воздействие вышеперечисленных факторов, приводящее к медленному, но существенному изменению окружающей среды (рост населения, увеличение численности домашних животных и животных, сопровождающих человеческие поселения – ворон, крыс, мышей и т. д,, преобразование земельных угодий, появление примесей в воде и т. п.). В результате в изменённом ландшафте остаются лишь растения и животные, сумевшие приспособиться к новому состоянию жизни. Например, хвойные деревья заменяются в тайге мелколиственными породами, место крупных копытных и хищников занимают таежные грызуны и охотящиеся на них мелкие куньи и т.д. В 20 в. антропогенные факторы стали играть значительную роль в изменении климата, состава атмосферы и почвы, пресных и морских водоемов, в сокращении площади лесов, исчезновении многих видов растений и животных. В составе этой подгруппы можно выделить следующие виды влияний:
• Физические: например использование атомной энергии, влияние шума и вибрации т.д.
• Химические: например, использование минеральных удобрений и ядохимикатов, загрязнение оболочек Земли отходами промышленности и транспорта.
• Биологические: продукты питания, организмы, для которых человек может стать средой обитания и источником питания.
• Социальные: например, связанные с отношениями людей и жизнью в обществе.[8].

     3. По времени экологические  факторы делятся:

• 3.1 Эволюционный фактор- это экологический фактор, характер современного воздействия которого был определен в прежние геологические эпохи в результате жизнедеятельности организмов, например содержание кислорода в атмосфере Земли, озоновый слой и др.
• 3.2 Исторический экологический фактор- этот фактор есть характер современного воздействия которого был определен в ходе исторического развития человечества, его взаимодействия с природной средой (вырубка лесов на огромных территориях, древние ирригационные системы и др.).

     4. По периодичности экологические факторы делятся:

• 4.1 Периодические факторы. С действием этих факторов жизнь столкнулась на ранних стадиях эволюции.  К ним относят температуру, изменение положения Земли по отношению к Солнцу. Благодаря им в эволюции возникла суточная, сезонная, годичная периодичность многих биологических процессов. Вторичные периодические факторы являются производными первичных. Например, уровень влажности зависит от температуры, поэтому в холодных областях планеты атмосфера содержит меньше водяных паров.
• 4.2 Непериодические факторы. Действуют на организм или популяцию эпизодически, внезапно. К ним относят стихийные силы природы — извержение вулкана, ураган, удар молнии, наводнение, а также хищника, настигающего жертву, и охотника, поражающего цель- Благодаря многообразию экологических факторов наблюдается закономерное расселение видов по планете. Колебания интенсивности их действия проявляются в исчезновении некоторых видов с определенных территорий, изменении плотности популяций, показателей рождаемости, смертности. Под влиянием экологических факторов в эволюции сложились такие адаптивные модификации, как зимняя или летняя спячка, диапауза.[10].

Действие абиотических факторов на популяции

     Процесс приспособления живых организмов к изменяющимся условиям внешней среды называется адаптацией. Существует 2 основных способа адаптации особи к изменениям абиотических факторов:

     1) поведенческие реакции. способность животных изменять свои действия под влиянием внутренних и внешних факторов, характерная черта животного типа организации. Поведение имеет огромное приспособительное значение, позволяя животным избегать негативных факторов окружающей среды. У многоклеточных организмов поведение находится под контролем нервной системы. Растения и бактерии тоже обладают способностью к активному, более того, упорядоченному перемещению под действием внешних факторов (таксису). Примером служат фото- и хемотаксисы бактерий, синезелёных водорослей. Высшие растения также не лишены способности к движению. Хорошо известны никтинастии растений — открывание и закрывание цветков в связи со сменой дня и ночи, фототропизмы листьев, гидро- и хемотропизмы корней