Игамбердиев Виль Муратович Доцент Кандидат биологических наукЭкология
ПРАВИЛА КУРСА Настоящий курс предназначен для студентов всех специальностей 1 и 2 курсов СЗТУ заочной и очно-заочной форм образования с использованием технологии распределенной аудитории, в том числе и технологии эксперимент
Виды занятий и контроля знаний лекции – 2; практические занятия – 1; контрольная работа или реферат - 1; тесты тренировочные; тесты контрольные.
Зачет Для сдачи зачета требуется 1. изучить теоретический материал 2. написать реферат или выполнить контрольную работу 3. выполнить контрольный тест 1
Экзамен только для специальности Для сдачи экзамена требуется 1. изучить теоретический материал 2. написать реферат или выполнить контрольную работу 3. выполнить два контрольных теста 1 и 2
Балльно-рейтинговая оценка знаний Базисный рейтинг - баллы равны 100 баллов, в том числе: 20 баллов – практические занятия 30 баллов – контрольная работа 50 баллов – контрольные тесты Активно работая на занятиях, выполняя практические задания, студент может заработать 20 баллов. Правильно выполненная контрольная работа дает 30 баллов. В тесте 50 вопросов, один правильный ответ дает 1 балл.
Оценка результатов обучения проводится в соответствии с таблицей ОценкаКол-во набранных баллов Удовлетворительно60…69 Хорошо70…79 Отлично80…100
Где найти материалы? Все материалы курса вывешены на сайте Материалы включают учебное пособие и полный комплект УМК
Контрольные работы представлены в методических указаниях «Экология». Смотри раздел 16Экология Тема реферата может быть взята из списка рекомендуемых или выбрана самостоятельно, согласно пристрастиям и вкусу. Единственное условие – это соответствие заявленной темы предмету «Экология».Экология Рекомендуемые темы рефератов >>> Смотри раздел 16
Тесты Тренировочное тестирование – на практических занятиях Контрольные тесты – в разделе 16
Темы лекций 1.Основы экологии. Аутоэкология, популяционная экология, биогеоценология 2. Биосфера и ее структура. Основы учения В.И. Вернадского о биосфере Качество окружающей среды 4 часа
Литература 1.Музалевский А.А., Потапов А.И., Филиппов В.Л. Общая и прикладная экология: Учеб. Пособие.-СПБ.:СЗТУ, 2007, 579 с. 2.Потапов А.И., Цыплакова Е.Г Экология: Учеб. пособие. - СПб.: СЗТУ, 2004, 240 с.
Лекция 1. Тема - Основы экологии. К настоящему времени человек своими непродуманными действиями разрушил 60% биоты планеты.
Нарушение естественного равновесия. В начале 20 века – 20 химических элементов, в середине – 50, в 70-х годах – вся таблица Менделеева.
Концепция устойчивого развития В 1972 г. в Стокгольме была проведена I Всемирная конференция по окружающей среде и развитию. заложили основу решения экологических проблем на протяжении двух последующих десятилетий. Это были экологические проблемы первого поколения. загрязнение, деградация ресурсов и территорий под влиянием индустриальной деятельности, а также вследствие бедности и социально-экономической отсталости.
В 90-е годы заявили о себе экологические проблемы второго поколения. Это кислотные дожди, разрушение озонового экрана, глобальное потепление, обезлесение и опустынивание, сохранение биоразнообразия, трансграничный перенос загрязняющих веществ и токсичных отходов, защита окружающей среды в условиях военных конфликтов.
В 1987 г. Всемирная Комиссия по окружающей среде и развитию подготовила и представила Генеральной Ассамблее ООН доклад «Программа устойчивого долговременного развития», позже опубликованный под названием «Наше общее будущее». Этот документ, в котором поставлена цель интеграции природоохранных задач в политику экономического роста, был рекомендован как основа выработки мер по охране окружающей среды всеми странами.
РИО В 1992 г. в Рио-де-Жанейро прошла II Всемирная конференция по окружающей среде и развитию (UNCED). Для обсуждения на Конференции было подготовлено 5 документов: Декларация Рио по окружающей среде и развитию. Повестка дня на XXI век. Лесные принципы. Рамочная Конвенция по климату. Конвенция по биологическому разнообразию. Из перечисленных выше два последних документа не были приняты сразу и после Конференции были открыты для подписания.
Почему экологию изучают в ВУЗЕ? Опыт показал, что наилучшие результаты дает образование и воспитание населения Все финансовые вложения в ликвидацию последствий нарушений в окружающей среде дают меньший результат Вы будете инженерами, будете руководить коллективами, принимать решения по разработке и реализации проектов
ЭКОЛОГИЯ – это наука о взаимодействии организмов между собой и с окружающей средой, а также о взаимодействии человека и биосферы. Слово «ЭКОЛОГИЯ» произошло от греческих слов: oikos – жилище, местопребывание и logos – наука. Следовательно, ЭКОЛОГИЮ можно рассматривать как науку о жилищах, местопребываниях различных организмов. Термин ЭКОЛОГИЯ был впервые применен в работах немецкого биолога Эрнста Геккеля, опубликованных в 1866 году.
три основных направления: ФАКТОРАЛЬНАЯ (аутоэкология) экология; ПОПУЛЯЦИОННАЯ экология; БИОГЕОЦЕНОЛОГИЯ. ФАКТОРАЛЬНАЯ экология изучает воздействие ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ на изолированную особь.
Тема - Аутоэкология ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ – это компоненты окружающей среды, прямым или косвенным образом воздействующие на живые организмы. Они делятся на три группы:
АБИОТИЧЕСКИЕ (факторы неживой природы); БИОТИЧЕСКИЕ (факторы живой природы); АНТРОПОГЕННЫЕ (факторы, связанные с жизнедеятельностью человека).
К ЭДАФИЧЕКСИМ факторам относится вся совокупность физико-химических свойств почв (структура, химический состав, циркулирующие газы, вода, органические и минеральные вещества). ЭДАФИЧЕСКИМИ факторами определяется жизнедеятельность организмов, обитающих в почве постоянно или частично.
Из КЛИМАТИЧЕКСИХ факторов важное экологическое значение имеют ТЕМПЕРАТУРА, ВЛАЖНОСТЬ, СВЕТ. С ТЕМПЕРАТУРНЫМ фактором связана интенсивность обмена веществ в организмах, эволюционное развитие видов, их географическое расположение.
Существует интервал так называемых биокинетических температур, в пределах которых определенные организмы могут существовать. Интервал этих температур невелик.
ЛУЧИСТАЯ ЭНЕРГИЯ СОЛНЦА. ультрафиолетовая, ответственная за биохимические процессы, протекающие в организме, инфракрасная, ответственная за тепловые процессы в организме, видимая область спектра, связанная с фотосинтезом (созданием органических веществ в виде биомассы) и суточным ритмом организмов.
ГИДРОХИМИЧЕСКИЕ и ГИДРОФИЗИЧЕСКИЕ факторы ( связанные с водой) Все живые организмы в зависимости от потребности их в воде, следовательно, и по местообитаниям подразделяются на 4 экологические группы:
БИОТИЧЕСКИЕ факторы К БИОТИЧЕСКИМ факторам относят всю сумму воздействий, которую оказывают друг на друга живые организмы. В процессе жизнедеятельности между организмами складываются три группы отношений:
ХАРАКТЕРИСТИКИ БИОТЫ ЗЕМЛИ ФЛОРА – совокупность растительных организмов Земли или определенной территории планеты. ФАУНА – совокупность животных организмов. ФЛОРА и ФАУНА Земли или определенной территории совместно составляют БИОТУ.
1.ТОПИЧЕСКИЕ отношения складываются на основе их совместного проживания СИМБИОЗ – это отношения сотрудничества. САПРОФИТИРОВАНИЕ – это отношения, при которых один из организмов пользуется отходами жизнедеятельности своего хозяина. ПАРАЗИТИРОВАНИЕ – это отношения, при которых «паразит живет за счет хозяина», нанося хозяину вред. Кстати, людям свойственен особый вид паразитирования, психологический вампиризм.
2.ТРОФИЧЕСКИЕ ОТНОШЕНИЯ В основе этих отношений лежит питание. По способу питания все организмы делятся на две группы: АВТОТРОФНЫЕ организмы обладают способностью создавать органические вещества из неорганических веществ.
Гетеротрофы
3.ГЕНЕРАТИВНЫЕ отношения. Это комплекс отношений, которые складываются между организмами в процессе образования и разложения органических веществ по пищевым цепям. ПИЩЕВЫЕ ЦЕПИ - это ряд живых организмов, в котором каждый последующий организм поедает предыдущий, и, в свою очередь, оказывается поедаемым организмами, следующими за ним.
Тема - ПОПУЛЯЦИОННАЯ ЭКОЛОГИЯ Слово ПОПУЛЯЦИЯ произошло от греческого слова popula – народ и представляет собой группу особей одного вида, объединенных общей территорией и единым генофондом.
Основными характеристиками ПОПУЛЯЦИИ являются следующие параметры: ВИДОВОЙ СОСТАВ, ПЛОТНОСТЬ, РОЖДАЕМОСТЬ, СМЕРТНОСТЬ, ВОЗРАСТНОЙ СОСТАВ, ХАРАКТЕР РАСПРЕДЕЛЕНИЯ В ПРЕДЕЛАХ ТЕРРИТОРИИ.
Основные типы распределения особей популяции по территории по Ю. Одуму Случайное распределение (а) в природе встречается редко. Равномерное распределение (б) бывает там, где между особями очень сильна конкуренция или существует антагонизм. Наиболее часто наблюдается неравномерное (групповое) распределение (в)
ВИД рассматривает отдельные особи не изолированно, а в составе популяции таких же особей, принадлежащих к определенному ВИДУ. Для ВИДА же характерно следующее: ОБЩНОСТЬ ПРОИСХОЖДЕНИЯ, СХОЖЕСТЬ ВНЕШНЕГО ОБЛИКА, ЕДИНСТВО РЕАКЦИЙ НА ВНЕШНЕЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ (единство отклика на внешнее воздействие).
Тема - БИОГЕОЦЕНОЛОГИЯ БИОЦЕНОЗ – это совокупность популяций разных видов, взаимодействующих между собой на определенной территории. ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ СИСТЕМА или БИОГЕОЦЕНОЗ – это БИОЦЕНОЗ и ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА, взаимодействующие между собой.
ЭКОЛОГИЯ БИОТИЧЕСКИХ СООБЩЕСТВ Растительный компонент биоценоза называется ФИТОЦЕНОЗОМ. Животная компонента биоценоза называется ЗООЦЕНОЗОМ. Микробная компонента биоценоза называется МИКРОБИОЦЕНОЗОМ
Волчок жизни» (по Н. Реймерсу)
ПРОДУЦЕНТЫ преимущественно хлорофилловые растения (автотрофы), которые под влиянием солнечных лучей в процессе фотосинтеза образуют органические вещества в виде биомассы, накапливают потенциальную энергию в синтезированных белках, жирах, углеводах. В наземных экосистемах продуцентами являются зеленые растения, в водной среде – планктоновые водоросли.
КОНСУМЕНТЫ – гетеротрофные организмы, потребители органического вещества, созданного автотрофами. К ПЕРВИЧНЫМ КОНСУМЕНТАМ относятся травоядные животные, а также паразиты: насекомые, грызуны зеленых растений. В водных средах -мелкие ракообразные, моллюски. ВТОРИЧНЫЕ КОНСУМЕНТЫ питаются травоядными животными, т.е. являются всеядными животными. ТРЕТИЧНЫЕ КОНСУМЕНТЫ – питаются вторичными, т.е. хищниками (хищники хищников).
РЕДУЦЕНТЫ – организмы-минерализаторы (деструкторы), разлагающие органические вещества до исходных минеральных продуктов. К ним относятся микроорганизмы: бактерии, дрожжи, грибы-сапрофиты). РЕДУЦЕНТЫ возвращают вещества из отмерших организмов в неживую природу, разлагая органику до простых неорганических соединений и элементов: двуокиси углерода, двуокиси азота и воды.
ПРОДУКТИВНОСТЬ ЗКОСИСТЕМЫ – это скорость усвоения продуцентами солнечного света в процессе фотосинтеза и образования органического вещества, которое может быть использовано затем в качестве пищи. Органическая масса, создаваемая продуцентами в единицу времени, называется ПЕРВИЧНОЙ ПРОДУКЦИЕЙ, а прирост в единицу времени массы консументов – ВТОРИЧНОЙ продукцией.
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ПИРАМИДА Трофическая структура экосистемы может быть представлена в виде ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ПИРАМИДЫ, основанием которой служит уровень продуцентов, а последующие уровни питания образуют этажи и вершину пирамиды. Различают следующие уровни пирамид: - пирамида чисел (Элтона), отражающая численность организмов на каждом уровне; - пирамида биомассы, отражающая массу живого вещества;
Экологическая пирамида численности для луга, поросшего злаками: цифры число особей.
- пирамида продукции (энергии), показывающая изменения первичной продукции (энергии) на каждом трофическом уровне. Пирамида чисел отражает закономерность того, что количество особей неуклонно уменьшается от продуцентов к консументам.
Пирамиды биомасс биоценозов кораллового рифа (а) и пролива Ла-Манш (б). Цифры означают биомассу в граммах сухого вещества, приходящегося на 1 кв.м.
Правило пирамиды биомасс гласит, что суммарная масса растений превышает массу всех травоядных, а их масса превышает массу хищников. Правило пирамиды продукции показывает, что на каждом предыдущем трофическом уровне количество биомассы, создаваемое за единицу времени, больше, чем на последующем.
Пирамида энергии: цифры количество энергии, кДж м~ 2 г~ 1
ВИДОВАЯ, ПРОСТРАНСТВЕННАЯ И ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА БИОЦЕНОЗА Для существования сообщества важна не только численность видов, но и видовое разнообразие в природе. Под БИОРАЗНОБРАЗИЕМ понимается разнообразие особей в рамках вида, разнообразие видов и экосистем. Различают 1). ВИДОВУЮ, 2). ПРОСТРАНСТВЕННУЮ и 3). ЭКОЛОГИЧЕСКУЮ структуру биоценоза
ВИДОВАЯ СТРУКТУРА 1).ВИДОВАЯ СТРУКТУРА – это число видов, образующих данный биоценоз, и соотношение их численности или массы. Показателями значимости каждого отдельного вида в видовой структуре биоценоза являются: - обилие вида, - частота встречаемости степень доминирования
2). ПРОСТРАНСТВЕНАЯ СТРУКТУРА БИОЦЕНОЗА – это распределение организмов разных видов в пространстве (по вертикали и горизонтали). Пространственная структура образуется прежде всего РАСТИТЕЛЬНОЙ ЧАСТЬЮ биоценоза.
Различают ЯРУСНОСТЬ, или вертикальную структуру биоценоза и МОЗАИЧНОСТЬ, или структуру биоценоза по горизонтали. Например, в широколиственных лесах выделяются следующие ярусы: - деревья первой величины (дуб, липа, вяз; -деревья второй величины (рябина, яблоня, груша); - подлесок кустарниковый (крушина, жимолость, бересклет, высокие травы); - низкие травы.
Ярусность (схема)
Тренировочный тест ЗАДАНИЕ N 1 ( - выберите один вариант ответа) Термин «экология» предложил… ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ: 1) Э. Геккель 2) В.И. Вернадский 3) Ч. Дарвин 4) А. Тенсли
ЗАДАНИЕ N 2 ( - выберите один вариант ответа) Природные тела – почвы, представляющие собой результат совместной деятельности всех живых организмов, а также физико-химических и геологических процессов, протекающих в неживой природе, В.И. Вернадский назвал… ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ: 1) биокосным веществом 2) биогенным веществом 3) косным веществом 4) живым веществом
ЗАДАНИЕ N 3 ( - выберите один вариант ответа) В пищевой цепи «Растение тля синица ястреб» консументом 1-го порядка является … ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ: 1) синица 2) растение 3) ястреб 4) тля
ЗАДАНИЕ N 4 ( - выберите один вариант ответа) Из перечисленных ниже экосистем естественным биогеоценозом является … ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ: 1) парк 2) пруд 3) лес 4) огород
ЗАДАНИЕ N 5 ( - выберите один вариант ответа) Количество энергии, потребляемое живыми организмами, занимающими разное положение в пищевой цепи, называют пирамидой … ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ: 1) биомассы 2) энергии 3) численности 4) потребности
ЗАДАНИЕ N 6 ( - выберите один вариант ответа) Какие основные тенденции имеют место в изменении численности населения Земли: ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ: 1) Незначительное увеличение 2) Перспектива стабилизации 3) Не контролируемый рост 4) Незначительное уменьшение
ЗАДАНИЕ N 7 ( - выберите один вариант ответа) Структура биоценоза, показывающая соотношение популяций разных экологических групп, называется… ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ: 1) фитоценотической 2) экологической 3) пространственной 4) видовой
ЗАДАНИЕ N 8 ( - выберите один вариант ответа) Рост популяции, численность которой увеличивается лавинообразно, называется… ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ: 1) логистическим 2) экспоненциальным 3) изменчивым 4) стабильным
ЗАДАНИЕ N 9 ( - выберите один вариант ответа) Один из разделов экологии, изучающий биосферу Земли, называется… ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ: 1) общей экологией 2) глобальной экологией 3) сельскохозяйственной экологией 4) химической экологией
ЗАДАНИЕ N 10 ( - выберите один вариант ответа) При формировании ярусности в лесном сообществе лимитирующим фактором является… ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ: 1) вода 2) температура 3) почва 4) свет
Правильные ответы тренировочного теста
Лекция завершена Спасибо за внимание