8. Що таке природні ресурси? Назвіть основні критерії включення елементів природи до складу ресурсів.
9. Дайте характеристику класифікацій природних ресурсів. Поясніть, для чого необхідно їх знати?
10. Що таке ресурсні цикли? Для чого використовується метод ресурсних циклів? Назвіть основні шляхи підвищення ефективності функціонування ресурсних циклів.
Тема 3. Екологія популяції. ЕКОЛОГІЧНІ СИСТЕМИ І ЇХ КОНЦЕПЦІЯ
3.1. Екологія популяції.
3.2. Біоценоз як біологічна система.
3.3. Екологічні системи.
3.1. Екологія популяції
Розділ екології, що вивчає популяції, носить назву популяційної екології, або демекологія.
Основним об'єктом дослідження в популяційної екології є популяції тварин або рослин в природних умовах.
Мета популяційної екології: розробляти наукові основи збереження видів рослин і тварин, яким загрожує зникнення.
До завдань популяційної екології відносять: отримання необхідних відомостей про стан тієї чи іншої популяції; пошук шляхів запобігання повного вимирання промислових тварин при їх господарське використання.
Популяція (від лат. Populus - населення) - сукупність особин одного виду, які живуть загальної території (ареал) в подібних екологічних умовах, мають загальний генофонд (сукупність генів), що вільно схрещуються між собою і дають плідне потомство.
Популяція - це перша надорганизменная макросистема організації життя, яка робить вигляд потенційно безсмертною.
Розрізняють біологічні та групові властивості популяцій.
Біологічні властивості популяції - це властивості, які ха-
рактерізует життєвий цикл популяції.
Біологічні властивості притаманні як популяції в цілому, так і складових її організмам. Популяція (як і окремий організм) зростає, диференціюється, розмножується, саморегулюється, старіє і відмирає.
Групові властивості популяцій - це такі властивості, які притаманні популяції як самостійної біологічної системі, але не притаманні окремо взятому організму.
Групові властивості популяції діляться на два види:
1. статичні (просторові);
2. динамічні (тимчасові).
Статичні властивості популяції - це такі властивості, кото
риє притаманні їй в будь-який момент часу.
До статичних властивостей популяції відносять:
3. показники структури.
Чисельність популяції - це поголів'я тварин або кількість рослин в межах деякої просторової одиниці (наприклад, ареалу, басейну річки, акваторії моря, області, району і т. Д.).
Щільність популяції - це число особин (або їх біомаса) на одиниці площі або в одиниці об'єму життєвого простору.
Щільність висловлюють числом особин (або біомасою) популяції на одиницю площі йди обсягу. Наприклад, щільність населення - кількість осіб, що припадає на один квадратний кілометр; для гідробіонтів - це кількість особин на одиницю об'єму, на літр або кубометр.
Показники структури поділяють на три групи:
1. статева структура;
2. розмірна (просторова) структура
3. вікова структура.
Динамічні властивості популяції - це властивості, для визначення яких потрібна проміжок часу.
До динамічних властивостей популяції відносять:
3. зростання чисельності,
4. биотический потенціал.
Тривалість життя виду залежить від всієї сукупності факторів в яких він живе.
Тільки пов'язавши смертність і народжуваність з віковою структурою популяції, вдається розкрити механізми загальної смертності і визначити структуру тривалості життя. Таку інформацію можна отримати за допомогою таблиць виживання.
Таблиці виживання ( «демографічні таблиці») - це таблиці, які містять відомості про характер розподілу смертності по віку.
Таблиці виживання бувають:
Динамічні таблиці будуються за даними прямих спостережень за життям когорти (т. Е. Великої групи особин), відродження в популяції за короткий проміжок часу щодо загальної тривалості життя досліджуваних організмів, і реєстрації віку настання смерті всіх членів даної когорти.
Такі таблиці вимагають тривалого спостереження, вимірюваного (для різних тварин) місяцями або роками. Але практично неможливо таку таблицю зробити для довго живуть тварин або для людини - для цього може знадобитися більше 100 років.
Тому використовують інші таблиці - статичні. Статичні таблиці виживання складаються за даними
спостережень за відносно короткий проміжок часу за смертністю в окремих вікових групах.
Знаючи чисельність цих груп (співіснують когорт), можна розрахувати смертність, специфічну для кожного віку.
Такі таблиці є хіба тимчасової зріз через популяцію. Якщо в популяції не відбувається істотних змін у смертності і народжуваності, то статичні і динамічні таблиці збігаються. Такі таблиці використовуються для визначення очікуваної тривалості життя людини.
3.2. Біоценоз як біологічна система
У природі популяції різних видів об'єднуються в системи більш високого рангу - спільноти.
Спільнота (биотическое) - це сукупність популяцій, що населяють певну територію.
Спільноти організмів пов'язані з неорганічної природою енергетичними зв'язками. Найменшою одиницею, до якої може
бути застосований термін «співтовариство», є біоценоз. Термін «біоценоз» вперше застосував Мебіус (1877).
Біоценоз - сукупність спільно мешкають популяцій різних видів мікроорганізмів, рослин і тварин.
Біотоп - це умови навколишнього середовища на певній території: повітря, вода, грунти і підстилають їх гірські породи. Іншими словами, біотоп - це простір, займане біоценозом.
Межі біоценозу збігаються з межами біотопу і, отже, з межами екосистеми. Таким чином, коли мова йде про екосистемах, під біотичних спільнотою розуміється біоценоз, оскільки спільнота являє собою населення біотопу - місця життя біоценозу.
У такій системі окремі види, популяції і групи видів можуть замінюватися відповідно іншими без особливого збитку для співдружності, а сама система існує за рахунок врівноваження сил антагонізму між видами.
Стабільність спільноти визначається кількісної регуляцією чисельності одних видів іншими, а його розміри залежать від зовнішніх причин - від величини території з однорідними абіотичними властивостями, т. Е. Біотопу.
Біоценоз володіє складною внутрішньою структурою. Виділяють два види структури біоценозів:
1. видова структура;
2. просторова структура.
Видова структура біоценозу характеризується видовою різноманітністю і кількісним співвідношенням видів, що залежать від ряду факторів.
Бідні видами біоценози зазвичай вважаються, якщо вони містять десятки і сотні видів рослин і тварин. Біоценози (спільноти) екосистем високих широт, пустель і високогір'я найбільш бідні видами. Тут можуть вижити організми, життєві форми яких пристосовані до таких умов.
Багаті видами природні біоценози зазвичай вважаються, якщо вони містять кілька тисяч або десятки тисяч видів рослин і тварин. Багаті видами біоценози - тропічні ліси, з різноманітним тваринним світом і де важко знайти навіть два поруч стоять дерева одного виду.
Види в біоценозі утворюють і певну просторову структуру, особливо в його рослинної частини - фитоценозе.
Просторова структура. перш за все, чітко визначається у вертикальному ярусном будові в лісах помірного і тропічного поясів. Наприклад, в широколистяних лісах можна виділити 5-6 ярусів.
Під впливом рослинності, в вертикальному напрямку, змінюється мікросередовище, (температура, газовий склад, вологість і т.п.). Зміни мікросередовища сприяють утворенню і певної ярусности фауни - від комах, птахів і до ссавців
Просторова структура біоценозів добре простежується і в морських екосистемах. Морські екосистеми мають горизонтальну і вертикальну зональність. Горизонтальна зональність виражена для дна і води. Вертикальна представлена світловий стратифікацією, обумовленої глибиною проникнення сонячного світла. Просторова структура розподілу живих організмів чітко простежується і в самій біосфері.
Сукупність безлічі параметрів середовища, що визначають умови існування того чи іншого виду, або його функціональні характеристики (обмін речовин і енергії), являє собою екологічну нішу.
Екологічна ніша - це сукупність факторів середовища, в яких мешкає той чи інший вид організмів, його місце в природі, в межах якого даний вид може існувати необмежено довго.
Це поняття включає в себе не тільки фізичний простір, яке займає організм (популяція), але і функціональну роль організму (популяції) в співтоваристві і його ставлення до зовнішніх чинників - умов існування.
Отже, екологічна ніша включає в себе суму всіх потреб виду до середовища проживання.
Якщо види живуть в різних місцях, то кажуть, що вони займають різні екологічні ніші. Якщо ж вони живуть в одному месі, але споживають різну їжу, то говорять про їх кілька розрізняються екологічних нішах.
Процес поділу популяціями видів простору називається диференціацією екологічних ніш (рис. 3.2).
Стійкість (гомеостаз) біоценозів залежить перш за все від змін в структурі співтовариств, динаміки видового різноманіття, змін в трофічного ланцюга, від зміни абіотичних факторів середовища проживання, від втручання людини та ін.
3.3. екологічні системи
Функціонуючи в безперервному єдності, біоценоз і біотоп утворюють біогеоценоз, або екосистему.
Екосистема - це єдиний природний комплекс, утворений живими організмами і середовищем їхнього життя, в якій всі компоненти пов'язані між собою обміном речовин і енергії. Термін «екосистема» ввів в науку англійський вчений А. Тенсли
Паралельно з терміном «екосистема» в екології застосовується термін «біогеоценоз», який ввів в науку видатний російський учений академік В.Н. Сукачов в 1942 р
Біогеоценоз - це історично сформована сукупність на відомій протяжності земної поверхні однорідних природних явищ - атмосфери, гірської породи, гідрологічних умов, рослинного і тваринного світу, мікроорганізмів і грунту. Біогеоценоз - це поняття завжди природне.
Екосистема - це історично сформована сукупність біоценозу і біотопу, основу якої становить метаболізм її компонентів - обмін речовиною і енергією. Тому поняття «екосистема» ширше, ніж поняття «біогеоценоз».
Поняття екосистема безрозмірне. Екосистема на відміну від біогеоценозу може бути цілком штучною. Наприклад, акваріум, космічний апарат і ін.
Особливості функціонування екосистем:
природні екосистеми - це відкриті системи: вони повинні отримувати і віддавати речовини і енергію.
екосистеми є сукупністю живих і неживих компонентів.
екосистеми - саморегулюючі системи.
За розмірами займаного простору екосистеми класифікують:
1. мікроекосистеми (гниє дерево в лісі; подушка лишайника. Крапля води і т. П.);
2. мезоекосістеми (ставок, сосновий ліс, степ і ін.);
3. макроекосистеми (континент, море, пустеля, океан),
4. глобальну екосистему (біосфера Землі), або екосфери, - інтеграцію всіх екосистем світу.
Залежно від умов існування екосистеми планети Земля класифікують на три групи:
Наземні екосистеми представлені великими поєднаннями екосистем однорідних ландшафтних і природно-кліматичних регіонів - Біоми. Биом - це природна зона чи область з певними кліматичними умовами і відповідним набором домінуючих видів рослин і тварин, що становлять географічне єдність. Головним фактором виділення биомов є домінуюча рослинність регіону певної при- родно-кліматичної зони. До наземних екосистем відносять: тундри, тропічні ліси, пустелі, тайги, степу та ін.)
Прісноводні екосистеми в порівнянні з іншими екосистемами займають найменшу частину Земної кулі. Вони є єдиним джерелом прісної води, необхідної для існування живого. До прісноводним екосистем відносять: озера, ставки, річки, струмки, болота і болотисті ліси
Морські екосистеми займають 70% поверхні Землі. До них відносять: океани, моря, лимани. У морях і океанах відбувається постійна циркуляція води. Різниця температур на полюсах і екваторі породжує потужні вітри. В результаті сумарної дії вітрів і обертання Землі навколо своєї осі утворюються екваторіальні течії. Крім поверхневих течій, є глибинні течії, які забезпечують ефективне перемішування води і насичення її киснем. Морські екосистеми мають високу солоність води. У морських екосистемах відбуваються періодичні припливи і відливи, що викликаються тяжінням Місяця і Сонця. Висота припливу досягає 3-12 м. Припливи повторюються кожні 12,5 ч. Морські екосистеми безперервні, все моря і океани з'єднані між собою.
Головним предметом дослідження при екосистемному підході в екології стають процеси трансформації речовини та енергії
між біотою і абіотичним середовищем, т. е. виникає биогеохимический круговорот речовин в екосистемі в цілому.
Ефективність використання енергії, а отже, виживання пов'язана з розмірами і складністю екологічної системи.
Більша система має більше шансів на виживання, що відображає закон збідніння розмаїття в острівних згущення (закон Хільмі). Даний закон говорить: система, яка існує в середовищі з більш низьким рівнем організації, ніж рівень самої системи, приречена на поступову деградацію.
Таким чином, найбільш стійкі великі екосистеми і найстабільніша з них - біосфера.
Це пояснюється тим, що у великих екосистемах створюється саморегулюючий гомеостаз за рахунок взаємодії круговоротов речовин і потоків енергії.
Гомеостаз - здатність біологічних систем - організму, популяції і екосистем - протистояти змінам і зберігати рівновагу.
1. Що таке популяционная екологія? Назвіть основну мету і завдання популяційної екології.
2. Що відображають статистичні показники популяції?
3. Які процеси характеризують динамічні показники популяції?
4. Що таке біоценоз і що таке біотоп? У чому їх відмінність?
5. Як відбивається біорізноманіття в просторову структуру біоценозу?
6. Що розуміється під екосистемою? У чому відмінність біогеоценозу і екосистем?
7. Дайте характеристику класифікацій екосистем. Які екосистеми вважаються більш стійкими? Поясніть чому?
Модуль II. АНТРОПОГЕННИЙ ВПЛИВ
На біосферу. ЕКОЛОГІЧНА ЗАХИСТ біосфери
Тема 4. АНТРОПОГЕННИЙ ВПЛИВ НА АТМОСФЕРУ
4.1. Атмосфера: склад, значення.
4.2. Забруднення атмосферного повітря: види, джерела, післядії.
4.1. Атмосфера: склад, значення
Умовою появи і розвитку життя на Землі є атмосфера. Вона обертається разом з Землею як одне ціле. Атмосфера складається з суміші газів, які називають повітрям. Сюди входять: водяна пара, пил, кристали льоду, кіптява і ін.
Атмосфера - повітряна оболонка, що оточує земну кулю і пов'язана з ним силою тяжіння.
Земна атмосфера земна атмосфера становить близько 1/3 радіуса нашої планети; простягається на висоту 1,5-2 тис. км над рівнем моря або суші; має масу приблизно 15 • 10 15 т; з висотою атмосферний тиск і щільність поступово зменшуються.
Розрізняють декілька основних шарів атмосфери:
Тропосфера - нижній, прилеглий до земної поверхні шар, який простягається на висоту - 8-10 км біля полюсів і 16- 18 км - над екватором. У цьому шарі міститься до 80% всієї маси повітря. У цій частині атмосфери на висоті 10-12 км утворюються хмари, виникають грози і інші фізичні процеси, що формують погоду і визначають кліматичні умови в різних областях нашої планети.
Стратосфера простягається від 10-18 км до висоти 50-55 км від поверхні океану або суші. У стратосфері основна кількість припадає на легкі гази: водень, гелій та інші легкі гази. Озо-