Проблемы современной экологи

1. Что такое экология? Какой  ученый предложил  термин «экология» и  когда? Структура общей экологии.

 

      Немецкий  биолог Эрнст Геккель в 1866 г. предложил термин экология ("ойкос"- дом и "логос"- наука) как наука о доме, о хозяйствовании в нем. Сегодня классическая экология - это наука об изучении взаимоотношений живых организмов между собой и с окружающей их средой. Основным объектом исследования экологии являются экосистемы. Самой крупной в иерархии экосистем является биосфера. Учение о биосфере - это обширная область знания о функционировании и развитии биосферы, включающая в себя целый ряд научных направлений естественнонаучного и общественного профиля. Учение о биосфере включает в себя общую экологию, которая состоит из четырех основных разделов: биоэкологии, геоэкологии, экологии человека и прикладной экологии.

      Современная экология представляет собой значительный цикл знаний, вобравшей в себя разделы  биологии (физиология, биохимия, генетика и др.), небиологических наук (географии, геологии, химии, физики), социологии, психологии, культурологии, экономики, педагогики, юридических и технических наук.

2. Что такое прикладная экология? В чем состоит сходство и различие между инженерной и промышленной экологией?

 

      Прикладная  экология - это комплексом дисциплин, связанных с различными областями человеческой деятельности и взаимоотношений между человеком и природой. Она исследует механизмы техногенных и антропогенных воздействий на экосистемы. Инженерная экология изучает законы формирования техносферы и способы инженерной защиты природной среды.

      Техносфера – это часть биосферы, коренным образом преобразованная человеком в инженерно технические сооружения: города, заводы, фабрики, карьеры и шахты, дороги, плотины, водохранилища и т.д.

      Промышленная  экология – раздел экологии – наука о взаимном влиянии промышленности и транспорта на природу.

      Сельскохозяйственная  экология – раздел экологии, формирующий экологические критерии и нормативы в с/х. 

3. Урбанизация. Общая характеристика городской экосистемы.

 

      Урбанизация (от лат. урбанус - городской) – 1). сосредоточение населения и экономической жизни в городах, рост городов; 2). приобретение сельской местности черт, свойственных городам или это процесс роста городов, увеличения городского населения, превращения городских агломератов в мегаполисы.

      Агломерат (от лат. агломераре – присоединять, накапливать) – группировка поселений городского типа, составляющая единую социально-экономическую и экономическую систему, объединенную в одно целое интенсивными производственными, трудовыми, культурно-бытовыми и реакреационными связями.

      Мегаполис (от греч. мегаес – большой и полис - город) – это «сверх город», гигантский город, образовавшийся в результате роста и слияния многих городов и населенных пунктов, численность населения мегаполиса составляет более 1 млн. человек.

      Урбаэкология  - экология городов, городского населения (включая экологию человека), занимающаяся изучением способов наилучшего расселения людей в городах и других населенных пунктах с учетом интересов населения и сохранения природной среды. Городские экосистемы гетеротрофны, доля солнечной энергии, фиксированная городскими растениями или солнечными батареями, расположенными на крышах домов, незначительна.

      Основные  обитатели городов

      1. Растения (продуценты) в составе городских экосистем растут в лесопарках, парках, садах, на газонах, но их главное назначение - не производство органического вещества (древесины, сена, съедобных плодов и т.д.), а регулирование газового состава атмосферы. Они выделяют кислород, поглощают диоксид углерода и очищают атмосферу от вредных газов и пыли, попадающих в нее при работе промышленных предприятий и транспорта. Растения имеют также большое эстетическое и декоративное значение.

      2. Животные (консументы) в городе представлены не только обычными в естественных экосистемах видами (в парках живут птицы: горихвостка, соловей, трясогуска, зяблик, славки, млекопитающие: полевки, белки и представители других групп животных), но и особой группой городских животных - спутников человека. В ее составе находятся птицы (воробьи, скворцы, ласточки, вороны, галки, голуби), грызуны (крысы и мыши) и насекомые (тараканы, клопы, моль, мухи) и др. Многие животные, связанные с человеком, питаются отбросами на помойках (галки, воробьи, вороны). Это - санитары города.

      3. Микроорганизмы, осуществляющие разложение органических отходов. 

4. Что такое экологические  факторы? Виды экологических  факторов.

 

      Экологический фактор – это любой элемент окружающей среды, способный оказывать прямое или косвенное воздействие на живой организм хотя бы на одном из этапов его индивидуального развития, или любое условие среды, на которое организм отвечает приспособительными реакциями, за пределами способности приспособления наступает смерть.

      Экологические факторы воздействуют на живые организмы:

      1. как раздражители, вызывающие приспособительные изменения физиологических и биохимических функций,

      2. как ограничители, обусловливающие невозможность существования в данных условиях,

      3. как сигналы, свидетельствующие об изменениях других факторов среды.

      Все факторы действуют на организмы  совместно. При этом результат воздействия одних факторов часто зависит от других.

      Две основные группы экологических факторов: абиотические и биотические. Все экологические факторы в общем случае могут быть сгруппированы в две крупных категории: факторы неживой, или косной, природы, называемые иначе абиотическими или абиогенными, и факторы живой природы – биотические, или биогенные. Первая включает факторы климатические (температура, свет, влажность, давление и др.), физические свойства почвы и воды. Ко второй относятся факторы питания и различные формы взаимодействия особей и видов между собой (хищничество, конкуренция, паразитизм и др.). Однако подобное подразделение не представляется исчерпывающим. Действительно, иногда бывает трудно отнести данный фактор к той или иной группе.  

5. Абиотические  и биотические  факторы.

 

      Абиотические  факторы - это свойства неживой природы, которые прямо или косвенно влияют на живые организмы.

      Абиотические  факторы подразделяют на: климатические (атмосферные), факторы водной среды, эдафические (почвенные), топографические (рельефные) и огонь (пожары).

      К климатическим факторам относятся температура, количество осадков, влажность, ионизирующее излучение, газовый состав, прозрачность, ветер, атмосферное давление.

      К факторам водной среды относятся плотность, вязкость, течения, температура, содержание минеральных веществ, наличие органических веществ, кислотность, газовый состав.

      К эдафическим факторам относятся механическая структура, минеральный состав, органический состав, кислотность, влажность, газовый состав, температура.

      К топографическим  факторам относятся высота над уровнем моря, экспозиция склона, крутизна склона, перепад высот.

      Пожары  бывают подземные, низовые и верховые.

      Во  всех случаях абиотические факторы действуют односторонне. Организм может к ним приспособиться, но не в состоянии оказать обратное влияние.

      Биотические факторы (пища, хищники, возбудители болезней, конкуренты) оказывают другое влияние, чем абиотические факторы, действуя на организмы других видов, они в то же время являются объектом воздействия с их стороны.  

6. Общие закономерности взаимодействия организмов и экологических  факторов. Лимитирующий фактор. Фундаментальный закон «минимума».

 

      Живой организм в природных условиях одновременно подвергается воздействию со стороны не одного, а многих экологических факторов – как биотических, так и абиотических, но управляющую главную роль по отношению к живым организмам выполняют абиотические факторы. Причем каждый фактор требуется организму в определенных количествах или дозах.

      Растения  нуждаются в значительных количествах  влаги, питательных веществ (азот, фосфор, калий), но требования к другим веществам, например бору или молибдену, определяются ничтожными количествами. Тем не менее недостаток или отсутствие любого вещества (как макро-, так и микроэлемента) отрицательно сказывается на состоянии организма, оно будет развиваться ненормально, замедленно или иметь патологические отклонения, даже если все остальные присутствуют в требуемых количествах.

      Фактор, который может замедлять потенциальный  рост, как отдельного организма, так  и экосистемы в целом, называется лимитирующим, или фактор, уровень которого в качественном или количественном отношении (недостаток или избыток) оказывается близким к пределам выносливости данного организма, называется ограничивающим или лимитирующим.

      Один  из основоположников агрохимии –  немецкий ученый Юстус Либих сформулировал теорию минерального питания растений. Он установил, что развитие растения или его состояние зависят не от тех химических элементов (или веществ), то есть факторов, которые присутствуют в почве в достаточных количествах, а от тех, которых не хватает. Фундаментальный закон минимума Ю. Либиха: веществом, присутствующим в минимуме, управляется урожай, определяется его величина и стабильность во времени.

      Закон минимума Либиха  – один из основополагающих законов экологии, сформулирован лишь для химических питательных элементов. Однако для развития организмов важны и другие факторы. Объединенная концепция, рассматривающая влияние всех факторов, представляет собой общий принцип или закон лимитирующих факторов.

      В современной интерпретации закон  Ю. Либиха звучит так:

      Выносливость организма определяется самым слабым звеном в цепи его экологических потребностей, то есть жизненные возможности организмов лимитируют (ограничивают) те экологические факторы, количество и качество которых близки к необходимому организму или экосистеме минимуму; дальнейшее их снижение ведет к гибели организма или экосистемы.

      Разумеется, закон минимума справедлив не только для растений, но и для всех живых организмов, включая человека. 

7. Закон толерантности В. Шелфорда.

 

      Понятие о том, что наравне с минимумом лимитирующим фактором может быть и максимум, ввел американский зоолог Виктор Шелфорд. Он показал, что вещество, или любой другой фактор, присутствующий не только в минимуме, но и в избытке по сравнению с требуемым организму уровнем, может приводить к нежелательным последствиям для организма.

      Проанализируем, что же происходит с организмом в  условиях динамики режима того или  иного экологического фактора. Если поместить какое-либо животное или растение в экспериментальную камеру и изменять в ней температуру воздуха, то состояние (все жизненные процессы) организма будет изменяться. При этом выявится некоторый наилучший (оптимальный) для организма уровень данного фактора (Т_опт), при котором его активность будет максимальной. 

 

Рис. Зависимость  результата действия экологического фактора  от его интенсивности 

      Диапазон  толерантности  к каждому фактору ограничен его min и max значениями, в пределах которых только и может существовать организм. Степень благополучия популяции или вида в зависимости от воздействующего на него фактора представляют в виде кривой толерантности, имеющей обычно колокообразную форму с максимумом, соответствующим оптимальному значению фактора.

      Но  если режимы фактора будут отклоняться от оптимума в ту или иную (большую или меньшую) сторону, то активность будет снижаться. При достижении некоторого максимального или минимального значения фактор станет несовместимым с жизненными процессами. В организме произойдут изменения, вызывающие его смерть. Эти уровни окажутся, таким образом, смертельными, или летальными (Т_лет и Т_лет.).