Взаимодействие человека с природой как условие его жизнедеятельности: экологические закономерности

Природа планеты Земля является средой обитания человечества.
Между людьми и природой происходят всевозможные взаимодействия. Чтобы оптимизировать эти взаимодействия и управлять ими, следует руководствоваться экологическими законами, правилами и принципами.
Нарушение этих закономерностей может привести к чрезвычайным экологическим ситуациям.

ЭКОЛОГИЯ – наука о доме
«ойкос» – жилище, местообитание.
Понятие введено
Эрнстом Геккелем в 1866 году.
Экология – это наука о взаимодействиях и взаимоотношениях живых организмов между собой и с окружающей средой.

Окружающая среда – все то, что окружает организмы, прямо или косвенно влияет на их состояние, развитие и выживание.

Предмет исследования экологии - закономерности взаимосвязей отдельных организмов и их сообществ между собой и с условиями неорганической среды.

Задачи экологии – изучение этих закономерностей с целью сохранения органической жизни на Земле (биоразнообразия), в т.ч. выживания человека.

Среда – одно из основных экологических понятий, включающих весь комплекс окружающих организм элементов.

Существуют 4 основных типа сред обитания: водная, наземно-воздушная, почвенная, тело другого организма.

Экологический фактор – это любой нерасчленяемый далее элемент среды, способный оказывать прямое или косвенное влияние на живые организмы хотя бы на одном из этапов их индивидуального развития.

Экологические факторы делят на две группы, которые по происхождению могут быть как природными, так и антропогенными (связанными с деятельностью человека):

• Абиотические (абиогенные) – факторы косной (неживой) природы;

• Биотические (биогенные) – факторы живой природы

Абиотические факторы – физические:
- климатические;
- топографические;
- космические;
- механический состав почв;
- высокотемпературные (например, огонь, извержения вулканов).
Абиотические факторы – химические:
-количественный и качественный состав среды (основные вещества, примеси, токсичные примеси, кислотность, щелочность и т.д.).

Основные климатические факторы:
- энергия солнца ( для фотосинтеза преимущественное значение имеют лучи с длиной волны 380 -710 нм;
УФ-лучи с длиной волны больше 320 нм в малых дозах необходимы животным и человеку, т.к. под их воздействием в организме образуется витамин D;
а излучение с длиной волны меньше 290 нм губительно для всего живого);
-температура (при температуре ниже точки замерзания живая клетка физически повреждается образующимися кристаллами льда и гибнет, а при высоких температурах происходит сворачивание белков –денатурация ферментов);
- вода в жидком состоянии;
- ветер, подвижность водной среды (ветер всегда направлен в сторону прогретого воздуха);

- давление (нормальное – 1 атм. или 760 мм ртутного столба на уровне поверхности мирового океана), периодически возникают области пониженного атмосферного давления с мощными воздушными потоками, перемещающимися по спирали к центру, которые называют циклонами, которые несут большое количество осадков и неустойчивую погоду. Антициклоны – противоположный природный фактор , характеризующийся устойчивой погодой, слабыми ветрами и температурной инверсией;
- ионизирующее излучение, образующее пары ионов при прохождении через вещество (космическое излучение и радиоактивные изотопы и элементы в минералах земной коры, возникшие некогда в процессе образования вещества Земли).

Топографические факторы - факторы, зависящие от местности:
- нахождение над уровнем моря ( в горной местности наблюдается вертикальная зональность распределения растительности);
- крутизна склона;
-экспозиция (освещенность) склона;
- рельеф местности.

Космические факторы – влияние космоса, сталкивание с астероидами, сближение с кометами, влияние космической пыли, вспышки на Солнце, влияние положения планет (например, Луна влияет на приливы и отливы).

Высокотемпературные факторы – огонь (пожары), ежегодно уничтожается биоразнообразие примерно на 20 млн. га (загрязнение атмосферы, обогащение почвы питательными элементами, устранение конкуренции для видов, переживших пожар, изменяется освещенность, разница между дневной и ночной температурами, влажность и т.д.)

Состав среды:
- водной (соленость морской воды меняется как по глубине, так и по экватории, в Северном ледовитом океане она ниже 31 промилле*, в Красном море – более 42 промилле, в водах Мертвого моря – 26-27%, в то время как в пресных водоемах - 0,05 промилле).Редкие организмы переносят большие колебания солености, обычно они обитают в эстуариях и маршах. Важным показателем является кислотность водной среды и наличие растворенных газов.
* промилле (1 часть на 1000 частей)

Состав среды:
- воздушной (основные составляющие - кислород, углекислый газ, азот – находятся в состоянии динамического равновесия, зависящего от жизнедеятельности живых организмов и геохимических явлений глобального масштаба);
-почвенной (почвы - это трехфазная среда, включающая твердые, жидкие и газообразные компоненты, кремнеземы (оксид кремния в основе) и глиноземы( оксид алюминия);
вода складывается из гравитационной, физически связанной, капиллярной (играет основную роль при снабжении растений влагой), и химически связанной;
поры почв, не занятые водой заполнены воздухом, при заболачивании почв воздух вытесняется и условия становятся анаэробными.

Биотические факторы – это совокупность влияний жизнедеятельности одних организмов на другие.
Главная форма проявления биотических связей - пищевые взаимоотношения организмов различных категорий, составляющие основу пищевых (трофических) цепей, сетей и трофической структуры

Иные формы биотических взаимоотношений:
- симбиоз (сожительство), когда оба партнера или один из них извлекает пользу из другого (кооперация (рак-отшельник –актинии), межвидовая взаимопомощь (птицы, собирающие паразитов на буйволах), комменсализм (нахлебничество и квартиранство), мутуализм ( клубеньковые бактерии и бобовые растения);

- антибиоз, когда оба партнера или один из них испытывает отрицательное влияние (конкуренция, хищничество, паразитизм);
- нейтрализм , когда существует взаимонезависимость разных видов на одной территории (например, лоси и белки).

Закономерности воздействия факторов среды на живой организм.
Любому организму необходимы не вообще температура, влажность, минеральные или органические вещества, а их определенный режим – комплекс.
Существует закон оптимума – любой экологический фактор имеет определенные пределы положительного влияния на организмы.
Оптимум для одного вида не является оптимумом для другого.

Основная функциональная единица в экологии – экосистема
(понятие введено амер. биологом А.Тенсли в 1935 году)

Экосистема – это пространственно определенная совокупность живых организмов и среды их обитания, объединенных экологическими связями: вещественными, энергетическими и информационными

Экосистема – есть совокупность различных видов растений, животных, грибов и микроорганизмов, которые взаимодействуют друг с другом и окружающей средой, и существуют неопределенно долгое время на определенной территории.

Экосистемы бывают:

естественные (сложные) - озеро, океан, лес, биосфера..;
водные;
наземные;

искусственные(простые) – аквариум, теплица, пшеничное поле, космический корабль…

Самая крупная экосистема – БИОСФЕРА, сфера распространения живых организмов. Далее по размерам следуют БИОМЫ – природные зоны (тундра, лесотундра, хвойный лес, смешанный лес, лесостепи, степи и т.д.).

Экосистема состоит из двух компонентов: абиотического и биотического

Абиотический компонент называют биотопом.

Биотоп – это участок с одинаковыми ландшафтными, климатическими, почвенными условиями, включает в себя атмосферу, гидросферу и литосферу.

Биотический компонент экосистемы – биоценоз (природное сообщество), т.е. совокупность живых организмов, населяющих любой биотоп
(по В.И.Вернадскому – живое вещество).

Биоценоз включает в себя три основных функционально различных группы организмов:

Автотрофы (сам питаюсь) - организмы, которые берут все нужные им для жизни химические элементы из окружающей их косной материи и не требуют готовых органических соединений другого организма:

• Фотоавтотрофы (зеленые растения) используют энергию солнца;

• Хемоавтотрофы (некоторые бактерии) используют энергию, освобождающуюся при окислении различных природных соединений: аммиака, сероводорода, закисного железа и т.д.

Автотрофы называют ПРОДУЦЕНТАМИ, т.к. они синтезируют первичное органическое вещество с помощью света, углекислого газа и минеральных компонентов из почвы

Гетеротрофы (питаюсь другим) – организмы, живущие за счет использования готовой органики, образованной другими организмами. Их еще называют КОНСУМЕНТАМИ.
Консументы 1-го порядка – травоядные,
консументы 2-го порядка – плотоядные,
консументы 3-го порядка – более крупные плотоядные и т.д.

Редуценты – организмы, разрушающие органическое вещество до неорганического состояния (микроорганизмы, некоторые грибы и некоторые виды животных).
Это деструкторы, возвращающие химические элементы в природный круговорот и обеспечивающие условия для биогенной миграции атомов.

ДЕТРИТ – так называют вещество, возвращающееся в почву после деструкции.
Весь циклический процесс химических превращений, обусловленный биотой в биосфере, называют биогеохимическим круговоротом.

Закон биогенной миграции атомов (В.И.Вернадского): миграция химических элементов в биосфере осуществляется при непосредственном участии живого вещества.

Закон сохранения жизни: жизнь может существовать только в процессе движения через живое тело потока вещества, энергии и информации. Прекращение движения в этом потоке прекращает жизнь.

Отличительные признаки природного сообщества - биоценоза:

• Характерный набор видов;

• Характерная пространственная структура;

• Определенная совокупность устойчивых пищевых связей.

•

Распределение и набор видов в биоценозе не случайны: набор видов в лесу, например, отличается от набора видов в степи или океане.
В сообществах виды размещаются на разной высоте над землей или на разной высоте ниже водной поверхности, образуя вертикальную структуру биоценоза, которая называется ЯРУСНОСТЬЮ.
На ярусность и пространственную структуру экосистем влияют абиотические факторы среды (температура, осадки, кислотность и соленость воды и др., но определяющую роль играет ОСВЕЩЕННОСТЬ).
В пищевых цепях происходит перенос энергии от ее источника - растений через ряд организмов путем поедания одних организмов другими.

Совокупность организмов, объединенных типом питания, составляет ТРОФИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ:

• 1 трофический уровень – продуценты (зеленые растения)

• 2 трофический уровень – консументы 1-го порядка (травоядные)

• 3 трофический уровень – консументы 2-го порядка (плотоядные) и т.д.

•

Трофические (пищевые) взаимодействия подчиняются закону однонаправленности и правилу 10%.
Например, пищевая цепь водоема:
водоросли-веслоногие рачки – мелкие рыбы –хищные рыбы, то направление движения энергии идет слева направо –однонаправленно.

Как правило трофические уровни проявляются в пирамидах численности, биомассы, энергии.

Почему пирамиды?
При передаче, например, энергии от звена к звену, она уменьшается, т.е. расходуется в процессе жизнедеятельности.
Правило 10% гласит: с одного трофического уровня экологической пирамиды переходит на другой уровень в среднем не более 10% энергии.

Видовая структура экосистемы устроена так, что виды с близкими экологическими потребностями обычно не встречаются в одном местообитании, но если и существуют рядом, то в разных ЭКОЛОГИЧЕСКИХ НИШАХ
(принцип конкурентного исключения – принцип Г.Ф.Гаузе, 1934 г.).
Два вида не занимают одну и ту же экологическую нишу.

Экологическую нишу вида определяет воздействие благоприятных и неблагоприятных экологических факторов

Экологическая ниша – это совокупность всех факторов среды (место в сообществе, его связи с местообитанием, климатические условия, обмен информацией со средой и себе подобным, пища, партнеры, враги, и т.д.), в пределах которых возможно существование вида в природе.

Экологическую нишу нельзя понимать только как адрес или место обитания

В природе существует правило:
пустующая экологическая ниша всегда и обязательно будет заполнена, т.е.
ПРИРОДА НЕ ТЕРПИТ ПУСТОТЫ.

Например, город – свалка - много ворон. При их физическом уничтожении их место займут крысы, имеющие близкую экологическую нишу.

Все ниши делят на специализированные и общие. Если ниша специализированная у каких-то видов, то при уничтожении местообитания эти виды вымирают (например, вырубка бамбука, приводит к вымиранию панд, вырубка леса является причиной вымирания большого количества видов растений и животных).

Общие ниши характерны для видов с легкой приспосабливаемостью к условиям среды. Общие ниши у мух, тараканов, крыс, мышей и т.д. Для них характерна меньшая угроза вымирания.

Дата добавления: 2014-11-08; просмотров: 661; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!