Слайд 1Экология и Биосфера
Лектор:
К.б.н. Доломатов Сергей Игоревич
Слайд 4ЭКОЛО́ГИЯ - наука об отношениях живых организмов и образуемых ими сообществ
между собой и с окружающей средой.
Термин «экология» предложен в 1866 Э. Геккелем.
Объектами экологии могут быть популяции организмов, виды, сообщества, экосистемы и биосфера в целом.
С середины 20 в. в связи с усилившимся воздействием человека на природу экология приобрела особое значение как научная основа рационального природопользования и охраны живых организмов.
Слайд 5
Экология в современном ее понимании существует, как междисциплинарная наука об отношениях
природы
и общества.
Слайд 6
ОСНОВНЫЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПОНЯТИЯ
- ОРГАНИЗМ
- БИОТОП
- БИОЦЕНОЗ
- БИОГЕОЦЕНОЗ
- ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ НИША
Слайд 7
ОРГАНИЗМ – вторая составляющая понятия ЭКОЛОГИЯ.
Организм – исторически сложившееся система,
способная к размножению и имеющая морфологическую упорядоченность.
Сам ОРГАНИЗМ – дискретная единица, в которой можно выделить молекулярный, клеточный, тканевой уровни.
Сам организм входит в надорганизменные уровни- популяции, виды, биосферу.
Слайд 8БИОЦЕНОЗ – совокупность всех совместно обитающих растений, животных, грибов, микроорганизмов.
Биоценоз
— включает продуцентов (растения), образующих органическое вещество, а также консументов (животные) и редуцентов (микроорганизмы), живущих за счёт готовых органических веществ и осуществляющих их разложение до простых минеральных компонентов, снова потребляемых растениями.
Слайд 9
БИОТОП – участок среды обитания с относительно однородными условиями. Друг без
друга биотоп и биоценоз не существуют.
Слайд 10
БИОГЕОЦЕНОЗ - однородный участок земной поверхности с определённым составом живых (биоценоз)
и косных (приземный слой атмосферы, солнечная энергия, почва и др.) компонентов, объединённых обменом вещества и энергии в единый природный комплекс.
Совокупность Биогеноценозов образует биогеоценотический покров Земли, т. е. всю биосферу, а отдельный Биогеоценоз представляет собой её элементарную единицу.
Понятие о Б., введённое В. Н. Сукачёвым (1940).
Слайд 11ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ НИША
Американским учёным Дж. Гриннеллом в 1928г. введён термин «экологическая
ниша».
Экологическая ниша – это совокупность:
· Всех требований организма к условиям среды обитания и место, где эти требования удовлетворяются;
· Всего множества биологических характеристик и физических параметров среды, определяющих условия существования того или иного вида, преобразование им энергии, обмен информацией со средой и себе подобными.
Слайд 14
По способу получения органических веществ для питания живые организмы делятся на
две большие группы:
-автотрофы
-гетеротрофы.
Слайд 15Автотрофы живут благодаря тому, что самостоятельно получают жизненную энергию, используя для
этого солнечный свет и углекислый газ. Процесс преобразования CO2 и воды под действием солнечных квантов в органические вещества (г.о. в глюкозу), называется фотосинтезом.
Благодаря своей способности самостоятельно продуцировать необходимую им энергию растения-автотрофы лежат в основе пищевой пирамиды.
Слайд 16
Гетеротрофы сами энергию не продуцируют, они должны потреблять веществами экзогенного происхождения.
Их пищеварительная система расщепляет биополимеры автотрофов до мономеров. Гетеротрофы: животные, грибы, некоторые виды бактерий и отдельные растения.
Гетеротрофы включают в себя 2 группы: консументы и редуценты.
Консументы только потребляют произведенные автотрофами органические вещества.
Редуценты же способны разлагать потребленные органические вещества до уровня неорганических.
Слайд 17
Первичные продуценты – растительные организмы. Органическую массу, создаваемую растениями за единицу
времени, называют первичной продукцией сообщества. Продукцию выражают количественно в сырой или сухой массе растений либо в энергетических единицах — эквивалентном числе джоулей.
Ежегодно, благодаря жизнедеятельности растений и животных, воспроизводится около 10% биомассы.
Слайд 18
Трофический уровень - это совокупность организмов, занимающих определенное положение в общей
цепи питания.
К одному трофическому уровню принадлежат организмы, получающие свою энергию от Солнца через одинаковое число ступеней.
Слайд 19
В результате последовательности превращений энергии в пищевых цепях каждое сообщество живых
организмов в экосистеме приобретает определенную трофическую структуру.
Слайд 20Трофическая структура сообщества:
- отражает соотношение между продуцентами, консументами (отдельно первого, второго
и т.д. порядков) и редуцентами, выраженное или количеством особей живых организмов, или их биомассой, или заключенной в них энергией, рассчитанными на единицу площади в единицу времени.
-трофическую структуру обычно изображают в виде экологических пирамид. Эту графическую модель разработал в 1927 г. американский зоолог Чарльз Элтон.
Слайд 21
В 1942 г. американский эколог Р. Линдеман сформулировал закон пирамиды энергий
(закон 10 процентов),
согласно которому с одного трофического уровня через пищевые цепи на другой
трофический уровень переходит в среднем около 10 % поступившей на предыдущий
уровень экологической пирамиды энергии.
Слайд 23
Различают три способа построения
экологических пирамид.
Слайд 25
СТРУКТУРА ПОПУЛЯЦИИ
-Генетическая структура популяций
-Пространственная структура популяций
-Численность
-Половая структура популяций
-Возрастная структура популяций
-Плотность
популяций
Слайд 26
Как самую большую экосистему можно рассматривать и всю БИОСФЕРУ.
Биосфера –
оболочка Земли, состав, структура и энергетика которой обусловлены прошлой и современной деятельностью живых организмов.
Слайд 27
Границы биосферы. Живые организмы неравномерно распространены
в геологических оболочках Земли: литосфере,
гидросфере и атмосфере.
Биосфера включает верхнюю часть литосферы, всю гидросферу и нижнюю
часть атмосферы.
Слайд 28Атмосфера — газовая оболочка Земли, имеющая определенный химический состав: около 78
% азота, 21 — кислорода, 1 — аргона и 0,03 % углекислого газа. В биосферу входят лишь самые нижние слои атмосферы.
Жизнь в них не может существовать без непосредственной связи с литосферой и гидросферой. Нет организмов, постоянно живущих в воздухе.
Слайд 29
Гидросфера — водная оболочка Земли, представляет собой
совокупность океанов, морей, озер
и рек. Она полностью освоена живыми организмами.
Основная масса видов обитает в гидросфере в пределах 150–200 м от поверхности.
Слайд 30Литосфера это верхняя твердая оболочка Земли. Ее толщина колеблется в пределах
50–200 км. Подавляющее количество видов сосредоточено в верхнем слое - в несколько десятков сантиметров. Некоторые виды проникают в глубину на несколько метров или десятков метров (роющие животные — кроты, черви; бактерии; корни растений).
Слайд 32Главный компонент биосферы – ЖИВОЕ ВЕЩЕСТВО – совокупность всех живых организмов
планеты.
Количественная мера живого вещества – БИОМАССА. Выделяют БИОМАССЫ различных регионов суши, океанов, атмосферы.
БИОМАССА - выраженное в единицах массы количество живого вещества, приходящееся на единицу площади или объема местообитания (г/м2, кг/га, г/м3 и др.). На Земле преобладает (97—99%) фитомасса.
Суммарная биомасса сухого органических вещества биосферы составляет примерно 85—100 млрд. т. Определение биомассы необходимо при изучении биологической продуктивности, а также прогнозировании результатов хозяйственной деятельности человека.
Слайд 34ЖИВОЕ ВЕЩЕСТВО обеспечивает биогеохимический круговорот веществ и превращение энергии в биосфере.
Выделяют основные геохимические функции ЖИВОГО ВЕЩЕСТВА:
1. Энергетическая
2. Газовая
3. Концентрационная
4. Окислительно-восстановительная
5.Биохимическая
Слайд 35ОСНОВНОЙ ЗАКОН БИОЛОГИИ
Животное, предоставленное самому себе, удаленное от внешнего мира, не
может ни родиться, ни жить, ни умереть. Для совершения полного круга развития нужно обоюдное участие двоякого рода элементов, принадлежащих животному и элементов для него внешних.
К.Ф.Рулье
Организм без внешней среды, поддерживающей его существование, невозможен; поэтому в научное определение организма должна входить и среда, влияющая на него.
И.М.Сеченов
Слайд 36Среды обитания организмов.
Средой называют всё то, что окружает живое существо
в природе.
На Земле существуют четыре основные среды обитания
-наземно-воздушная среда,
-водная,
-почвенная,
и сам организм.
Каждый живой организм приспосабливается к среде обитания и к специфическим условиям жизни, в которых ему приходится существовать.
Слайд 37Отдельные компоненты среды обитания, воздействующие на живые организмы, называются факторами среды,
или экологическими факторами среды.
Все экологические факторы делят на группы:
1. Абиотические факторы включают компоненты и явления неживой природы, прямо или косвенно воздействующие на живые организмы.
2. Биотические факторы — совокупность взаимоотношений живых организмов, а также их взаимовлияний на среду обитания.
3. Антропогенные факторы отражают интенсивное влияние человека (непосредственно) или человеческой деятельности (опосредованно) на окружающую среду и живые организмы.
Слайд 38Ноосфера - сфера взаимодействия природы и общества.
Ноосфера - это качественно
новый этап эволюции биосферы, детерминированный историческим развитием человечества, его трудом и разумом. В современной литературе под термином Ноосфера - сферой разума - понимают ту область биосферы, которая находится под влиянием человеческой активности, и поэтому многие ее процессы в принципе могут быть управляемы и направляемы человеком.
Слайд 39Человек, как и другие виды животных способен адаптироваться к условиям окружающей
среды.
Адаптивный тип – норма биологической реакции человека на условия окружающей среды, обеспечивающая состояние относительного равновесия популяции со средой и выражающаяся в комплексе морфофизиологических особенностях популяции.
Выделяют следующие основные адаптивные типы людей: арктический, тропический, зоны, умеренного климата, высокогорный, зоны пустынь.
Слайд 42В каждой популяции человека можно выделить разнородные конституциональные типы, отличающиеся друг
от друга особенностями адаптации к новым условиям
«стайер»
«спринтер»
«микст»
Слайд 43
Неспецифические компоненты адаптации (СТРЕСС)
Неспецифические компоненты адаптации были исследованы Г. Селье. Классический
общий адаптационный синдром описан в 1936 году Г. Селье как процесс, состоящий из трех последовательных стадий.
1. Стадия тревоги (аларм-реакция). При значительной силе стрессора стадия тревоги может закончиться гибелью организма.
2. Если организм переживает эту по сути защитную стадию синдрома, наступает стадия резистентности.
3. При продолжительном действии стрессора она переходит в стадию истощения.
Слайд 44
Специфические компоненты адаптации
-Специфический характер адаптации избирательное действие качественно различных физических и
химических факторов на определенные физиологические системы
организма и клеточный метаболизм.
Ее защитный эффект проявляется
только при действии именно этого раздражителя (гипоксии, физическим нагрузкам, высоким температурам и т.д.).
-Специфический характер адаптации проявляется также в специфичности реакции организма на данный фактор а также на силу его воздействия.
Слайд 45Биологические ритмы
Это свойство живых организмов обеспечивает их готовность встретить как
предсказуемое, так и непредсказуемое воздействие.
Существует несколько определений биологических ритмов.
биоритмы – это регулярное, периодическое повторение во времени характера и интенсивности жизненных процессов, отдельных состояний или событий.
Для экологической физиологии человека подходит определение, в соответствии с которым
биологический ритм – это самоподдерживающийся автономный процесс периодического чередования интенсивности и частоты физиологических процессов и реакций.
Слайд 46
В основе всякого биоритма лежит периодический волновой процесс.
Для характеристики биоритма
важны следующие показатели: период, уровень (мезор), амплитуда, фаза, частота и др.
Слайд 47
По величине периода биологические ритмы выстраиваются в широкий спектр
– от
долей секунды до десятков лет.
При этом их, как правило, подразделяют на следующие классы по ритмам:
высокой частоты;
средней частоты;
низкой частоты;
сверхмедленные.