Контрольная работа по "Экологии"

     Вопрос  №1 (1). Экология как наука. Взаимосвязь с другими науками. 

     Экология (от греческого οικος – дом, обиталище  и λόγος – учение) – наука  о взаимоотношениях растительных и  животных организмов и образуемых ими  сообществ между собой и окружающей их неорганической средой (средой обитания), о связи в надорганизменных системах, о структуре и функционировании этих систем, условиях развития и равновесия этих систем. Инструментами этого  познания являются наблюдение, проведение опытов, выдвижение теорий, объясняющих  явления. Отношения между человеком  и природой также являются предметом  изучения экологии.

     Первоначально же предложенный Эрнестом Геккелем в 1866 году данный термин звучал так: экология – это познание экономики природы, одновременное исследование всех взаимоотношений живого с органическими и неорганическими компонентами среды… Одним словом, экология — это наука, изучающая все сложные взаимосвязи в природе, рассматриваемые Дарвином как условия борьбы за существование. Это определение Э. Геккеля написано в те времена, когда экология была ещё исключительно биологической наукой. Нынешнее понимание экологии шире.

     Экология  обычно рассматривается как подотрасль биологии, общей науки о живых  организмах. Живые организмы могут  изучаться на различных уровнях, начиная от отдельных атомов и  молекул и кончая популяциями, биоценозами  и биосферой в целом. Экология связана со многими другими науками именно потому, что она изучает организацию живых организмов на очень высоком уровне, исследует связи между организмами и их средой обитания. Экология тесно связана с такими науками, как биология, химия, математика, география, физика, философия.

     Экология  изучает взаимосвязи:

     · между организмами (включают пищевые  и непищевые взаимосвязи);

     · между организмами и средой их обитания;

     · взаимосвязи внутри экосистем.

     Соответственно, структура классической биоэкологии  включает аутэкологию (экологию отдельных  организмов), демэкологию (экологию популяций  и видов), синэкологию (экологию сообществ  организмов).

     Как известно, в настоящее время науки  претерпевают как бы два взаимно  противоположных процесса. С одной  стороны, происходит их дифференциация – науки распадаются на множество специализированных направлений, а с другой стороны, – интеграция – многие научные исследования проводятся на стыке наук, на стыке различных направлений возникают новые науки. Эти процессы не обошли стороной и экологию.

     Итак, определим уже названные разделы  биоэкологии:

     · аутэкология – изучает взаимоотношения отдельной особи (представителей вида) с окружающей ее (их) средой; определяет пределы устойчивости и предпочтения вида по отношению к различным экологическим факторам;

     · демэкология – изучает взаимоотношения популяций с окружающей их средой, изучает демографию и ряд других характеристик популяций в свете их отношений с окружающей средой;

     · синэкология – исследует биотические сообщества и их взаимоотношения со средой: формирование сообществ, их энергетику, структуру, развитие и т.д.

     На  стыке экология и других научных  дисциплин (медицины, педагогики, юриспруденции, химии, технологии, агрономии и так  далее) рождаются новые научные  направления. В широком смысле слова  экология выходит за рамки чисто  биологической отрасли знаний.

     В экологии выделяют экологию различных  систематических групп (экология грибов, экология растений, экология млекопитающий  и т.д.), сред жизни (суши, почвы, моря и т.п.), эволюционную экологию (связь  эволюции видов и сопутствующих  экологических условий), ряд прикладных направлений (медицинская, сельскохозяйственная, лесохозяйственная, водохозяйственная, эколого-экономические науки) и многие другие направления.

     Особо следует отметить такой раздел как  социальная экология – то есть экология человеческого сообщества, изучающая взаимоотношение социума и Природы.

     После того как мы дали определение экологии, наверное, будет полезным развести экологию и некоторые другие науки  и понятия, которые часто смешиваются, и все это создает невообразимую  путаницу.

     К экологии иногда неверно относят  ряд дисциплин. Так, природопользование и охрана природы не являются разделами  экологии. Другое дело, что в последнее  время стало ясно, что нельзя организовывать природопользование и охрану природу, не применяя экологических методов  и не используя экологическое  знание. Только знание о взаимосвязи  природных объектов, об устойчивости природных систем может определить возможные механизмы взаимодействия с ними. Этим и объясняется справедливый всеобщий интерес к экологии как  науке о взаимосвязях живых организмов и окружающей их среды.

     В настоящее время экология распалась  на ряд научных отраслей и дисциплин, подразделяемых в соответствии с:

     · размерами объектов изучения: аут(о)экология (организм и его среда), популяционная, или демэкология (популяция и  ее среда), синэкология (экосистема и  ее среда), ландшафтная экология (крупные  геосистемы с участием живого и их среда), глобальная экология, или мегаэкология (учение о биосфере Земли;

     · отношением к предметам изучения: экология микроорганизмов, экология грибов, экология растений, экология животных, экология человека, сельскохозяйственная экология, промышленная экология, общая  экология;

     · средами и компонентами: экология суши, экология пресных водоемов, экология морская, экология Крайнего Севера, экология высокогорий, экология химическая;

     · подходом к предмету: аналитическая  экология, динамическая экология;

     · фактором времени: историческая, эволюционная.

 

     Вопрос  №2 (32). Трофические  цепи и сети. Примеры  для наземной и  водной экосистемы. 

     Живые организмы, входящие в состав биоценоза, неодинаковы с точки зрения специфики  ассимиляции ими вещества и энергии. Животные, в отличие от растений и бактерий, не могут осуществлять реакции фото- и хемосинтеза, а  вынуждены использовать солнечную  энергию опосредованно — через  органическое вещество, созданное фотосинтетиками. Таким образом, в биогеоценозе образуется цепь последовательной передачи вещества и эквивалентной ему энергии от одних организмов к другим, или так называемая трофическая цепь (рис. 1).

     Рис. 1. Простая пищевая цепи в экосистеме.

     Поскольку растения строят свой организм без  посредников, их называют самопитающимися, или автотрофами. Так как, будучи автотрофами, они создают первичное органическое вещество, продуцируя его из неорганического, они носят название продуцентов.

     Организмы, которые не могут строить собственное  вещество нз минеральных компонентов, вынуждены использовать то, что создано  автотрофами, поедая их. Они называются поэтому гетеротрофами. что означает «питаемый другими», или консументами (от лат. Консумо – потреблять). Однако далеко не все организмы могут для удовлетворения своих физиологических потребностей ограничиваться потреблением растительной пиши, строя белки своего тела непосредственно из белков растений. Многим видам эволюция предопределила необходимость использования животных белков со специфичным набором аминокислот. Это — животные плотоядные. Они также являются консументами. но в отличие от растительноядных — консументами вторичными (или второго порядка). На этом трофическая цепь может не закончиться, и вторичный консумент может служить источником пищи для консумента третьего порядка и т. д.

     Кроме продуцентов и консументов существуют редуценты, которые разлагают органическое вещество до неорганических составляющих. Это, прежде всего, бактерии и простейшие.

     Существует 2 основных типа трофических цепей  — пастбищные и детритные.

     В пастбищной трофической цепи (цепь выедания) основу составляют автотрофные организмы, затем идут потребляющие их растительноядные животные (например, зоопланктон, питающийся фитопланктоном), потом хищники (консументы) 1-го порядка (например, рыбы, потребляющие зоопланктон), хищники 2-го порядка (например, щука, питающаяся другими рыбами). Особенно длинны трофические цепи в океане, где многие виды (например, тунцы) занимают место консументов 4-го порядка.

     В детритных трофических цепях (цепи разложения), наиболее распространенных в лесах, большая часть продукции  растений не потребляется непосредственно  растительноядными животными, а  отмирает, подвергаясь затем разложению сапротрофными организмами и минерализации. Таким образом, детритные трофические цепи начинаются от детрита, идут к микроорганизмам, которые им питаются, а затем к детритофагам и к их потребителям — хищникам. В водных экосистемах (особенно в эвтрофных водоемах и на больших глубинах океана) часть продукции растений и животных также поступает в детритные трофические цепи.

     Трофическая цепь есть одновременно цепь энергетическая, т.е. упорядоченный поток передачи энергии солнца от продуцентов к  консументам различного порядка. Любое  количество органического вещества эквивалентно некоторому количеству энергии, которую можно получить, разрушив химические связи. Организмы-консументы, питаясь органическим веществом, получают энергию, часть из которой идёт на построение собственного органического  вещества, а часть расходуется  на движение, дыхание, теплоотдачу. Таким  образом, в силу второго закона термодинамики, поток энергии по трофической  цепи неразрывно связан с её рассеиванием, т.е. возрастанием энтропии. Рассеивание  энергии компенсируется подкачкой  энергии от Солнца. При переходе от одного трофического уровня к другому  теряется до 99% энергии. Продуктивность экосистем и соотношение в  них различных трофических уровней  принято выражать в виде пирамид.

     Цепи  могут быть относительно простыми, короткими, например «осина— заяц —лиса», и более сложными, например «трава — насекомые —лягушки —змеи  —хищные птицы». Разные трофические  цепи связаны между собой общими звеньями в очень сложную систему, которая носит название трофической сети (рис. 2).

Рис. 2. Пример пищевой сети.

Пример  пищевой цепи в  водной экосистеме:

• продуценты: микроскопические водоросли (фитопланктон) → консументы 1-го порядка: жучки и дафнии (зоопланктон) → консументы 2-го порядка: плотва (микрофаги) → консументы 3-го порядка: щука (макрофаги) → консументы 4-го порядка: чайки (ихтиофаги).

Пример  пищевой цепи для  наземной экосистемы:

     На  суше пищевые цепи состоят из трех-четырех  звеньев. Одна из простейших пищевых цепей имеет вид:

• растение – заяц – волк (продуцент – травоядное – плотоядное).

     Широко  распространены и такие пищевые  цепи:

• растительный материал (например, нектар) – муха – паук – землеройка – сова.

сок розового куста – тля – божья (тлевая) коровка – паук – насекомоядная птица – хищная птица.

 

     Вопрос  №3 (53). Адаптация  организмов к факторам. Примеры. 

     Адаптация (лат. «приспособление») — приспособление организмов к среде. Этот процесс охватывает строение и функции организмов (особей, видов, популяций) и их органов. Адаптация всегда развивается под воздействием трех основных факторов – изменчивости, наследственности и естественного отбора (равно как и искусственного – осуществляемого человеком).

     Основные  адаптации организмов к факторам внешней среды наследственно  обусловлены. Они формировались  на историко-эволюционном пути биоты  и изменялись вместе с изменчивостью экологических факторов. Организмы адаптированы к постоянно действующим периодическим факторам, но среди них важно различать первичные и вторичные.

     Первичные – это те факторы, которые существовали на Земле еще до возникновения  жизни: температура, освещенность, приливы, отливы и др. адаптация организмов к этим факторам наиболее древняя  и наиболее совершенная.