Тема 1. Краткое представление об экологии

ЭКОЛОГИЯ

Методические рекомендации

по самостоятельному изучению дисциплины

и выполнению контрольной работы для студентов

направления подготовки 36.03.02 «Зоотехния», профиля подготовки «Технология производства продуктов животноводства (по отраслям), Непродуктивное животноводство» очной формы обучения

КАРАВАЕВО

УДК 577.4

ББК 28.08

Э 40

Составитель: к.с.-х.н., доцент кафедры частной зоотехнии, разведения и генетики Костромской ГСХА Е.В. Олейникова

Рецензент: к.с.-х.н., доцент кафедры анатомии физиологии животных Костромской ГСХА Г.К. Рыбакова

Рекомендовано к изданию методической комиссией факультета ветеринарной медицины и зоотехнии, протокол № .. от …….2015 г.

Э 40 Экология: методические рекомендации по самостоятельному изучению дисциплины и выполнению контрольной работы для студентов направления подготовки 36.03.02 «Зоотехния» профиля подготовки «Технология производства продуктов животноводства (по отраслям» заочной формы обучения/ сост. Е.В. Олейникова - Караваево: Костромская ГСХА, 2015 -50 с.

В издании представлены краткие теоретические сведения по изучаемым темам, задания для самостоятельного изучения, вопросы для самопроверки и список используемых источников.

Методические рекомендации предназначены для студентов направления подготовки 36.03.02 «Зоотехния», профиля подготовки «Технология производства продуктов животноводства (по отраслям), Непродуктивное животноводство» очной формы обучения

УДК 577.4

ББК 28.08

ФГБОУ ВПО Костромская ГСХА 2015

@ Е.В. Олейникова, составление 2015

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение………………………………………………………………………………… 4

Раздел 1. Общие методические указания по изучению дисциплины……………......5

Тема 1. Краткое представление об экологии……………………………………….....6

Тема 2. Природные системы и структурные уровни организации природных систем…………………………………………………………………………………….9

Тема 3. Глобальные экологические проблемы современности……………………..14

Тема 4. Факторы среды и их воздействие на организм. Законы экологии……….. 16

Тема 5. Энергия в природных системах ……………………………………………...20

Тема 6. Значение и функции биологического разнообразия………………………..24

Раздел 2. Ресурсная экология………………………………………………………….28

Тема 7. Ресурсные запасы биосферы…………………………………………………28

Тема 8. Влияние загрязнений на здоровье человека ……………………...................31

Тема 9. Атмосферный воздух – природный ресурс……………………….................37

Тема 10. Гидросфера как природный ресурс………………………………..................40

Тема 11. Почвенные ресурсы…………………………………………………….........43

Тема 12. Международное сотрудничество в деле охраны окружающей среды……………………………………………………………………………………45

Вопросы итогового контроля………………………………………………………….48

Список рекомендуемой литературы…………………………………….................... 49

Природа… всегда права; ошибки же и заблуждения исходят от людей

И.В. Гете

Введение

В настоящее время деятельность человеческого общества превратились в самый мощный средообразующий фактор, где немаловажную роль играет сельское хозяйство. В связи с этим, стало необходимостью изучение экологии студентами сельскохозяйственных специальностей. Без формирования экологического сознания у широких слоев населения невозможно решение насущных экологических проблем. Изменение сознания окажется действенным только в том случае, если научные доводы будут восприняты как личная убежденность в необходимости изменить отношение к окружающей природе. Поколение, взгляды которого формировались в период научно-технической революции, поверило в безграничность человеческих возможностей, но их уверенность все больше сменяется тревогой за результаты грандиозного воздействия на окружающую среду. Технократы должны понять, что они живут в очень хрупком мире и не все проблемы можно решить совершенными технологиями. Специалисты сельского хозяйства должны обладать экологическими знаниями, понимать сущность современных проблем взаимодействия общества и природы, разбираться в причинной обусловленности. Уметь оценить характер и последствия конкретной деятельности человека, вырабатывать и осуществлять научно обоснованные решения экологических проблем.

Цели и задачи дисциплины: повышение экологической грамотности: формирование у студентов экологического мировоззрения и воспитание способности оценки своей профессиональной деятельности с точки зрения своей профессиональной деятельности с точки зрения охраны биосферы.

В результате изучения дисциплины студент должен:

знать: основные принципы охраны окружающей среды и методы рационального природопользования.

уметь: принимать экологически обоснованные решения, давать экологическую оценку технологических процессов

Изучение курса экологии необходимо начинать с общего ознакомления с материалом, изложенном в учебниках. В работе над темой важно выделить основные положения, при этом следует обратить внимание на базовые знания представленные в данных рекомендациях, которые можно считать кратким конспектом. Завершающим моментов в самостоятельном изучении темы являются ответы на вопросы самоконтроля.

Раздел 1. ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ИЗУЧЕНИЮ ДИСЦИПЛИНЫ

Структура и содержание дисциплины (модуля) Экология

Вид учебной работы	Всего часов
Семестр № 1
часов
Аудиторные занятия (всего)
В том числе:	-	-
Лекции (Л)
Практические занятия (ПЗ), Семинары (С)
Лабораторные работы (ЛР)
Самостоятельная работа студента (СРС) (всего)
В том числе:	-	-
Курсовой проект (работа)	КП
КР
Другие виды СРС:	-	-
Расчетно-графические работы (РГР)
Реферат (Реф)
Подготовка к занятиям
Самостоятельное изучение тем
СРС в период промежуточной аттестации
Вид промежуточной аттестации	зачет (З)
экзамен (Э)	36*	36*
ИТОГО: Общая трудоемкость	часов
зач. ед.

* часы используются для подготовки к контрольным испытаниям течение семестра

Дисциплина изучается один семестр (1 семестр) в рамках лекций, практических занятий и самостоятельной работы.

Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 зачетных единиц, 144 часа. Из них аудиторных занятий 72 часа: лекций 18 часов и 54 часа практические занятия. На самостоятельную работу студентов приходится 72 часа. Аудиторная работа – 4 часа в неделю, самостоятельная работа от 4 часа в неделю.

В период самостоятельного изучения дисциплины студент обязан изучить все разделы экологии. Самостоятельная работа включает написание реферата, подготовку к занятиям, самостоятельное изучение тем.

Данные методические указания содержат материал, помогающий студентам готовиться к учебным занятиям, самостоятельно изучать учебный материал, принимать активное участие в занятиях, готовиться к контрольным испытаниям.

Базовые знания

У нас в стране часто употребляется слово «экология» из-за его краткости и простоты произношения. Слово «экология» в переводе с греческого означает буквально «наука о доме» («ойкос» — дом), или «наука о местообитании» Название это неточно. До сих пор споры и о содержании самой экологии. не прекращаются. Не существует единого и общепринятого определения экологии. Известный советский зоолог С. С. Шварц в очерке «К истории основных понятий современной экологии» в доказательство этого обстоятельства приводит пример одного шуточного документа, который появился на рабочем совещании в Варшаве в 1965 г. по вторичной продукции экосистем. Этот своеобразный документ гласит: «Настоящим подтверждается, что экология — это то, чем занимаюсь я, но не занимаешься ты». Среди подписавшихся были многие крупнейшие экологи. Шварц заключает: «Это, конечно, шутка, но она содержит вполне серьезную тревогу о дальнейшем пути развития экологии: предмет и метод экологии должны быть определены более четко и строго, чем в настоящее время». Среди экологов разных стран нет единства во взглядах также и на объем экологии. Большинство ученых считают, что экология — это наука о взаимоотношении живых организмов и образуемых ими сообществ между собой и с окружающей средой (с землей, водой, атмосферой, климатом и прочими абиотическими фак­торами). Впервые термин экология был введен 1866 году Эрнстом Геккелем (1834 - 1919). Геккель обозначил экологию как биологическую науку, изучающую взаимоотношения организмов и окружающей среды. Он, наверное, и не подозревал о том, что через сто лет это слово станет своеобразным символом своего времени. Более четкое определение дано Кребсом (1972): "Экология - это научное познание взаимодействий, определяющих распространение и численность организмов".

Независимо от популярности термина "экология", уже давно развивается наука экология, которая имеет собственные цели, объекты и методы исследования. Экология обрела самостоятельность в начале ХХ века, когда были предложены первые экологические концепции, претерпела бурное развитие в 20 - 40-х годах, в это время сложился ее понятийный аппарат и были разработаны методические подходы.

Во второй половине ХХ века в связи с резкими неблагоприятными последствиями воздействия человека, необходимость проведения крупномасштабных природоохранных мероприятий, резко возрастает практическое значение экологии, происходит "экологизация" многих наук.

Экологизация отвечает потребности общества в объединении науки и практики для предотвращения экологической катастрофы. Обращение разных наук к проблемам экологии и окружающей человека cреды содержит постановку и решение многих практических задач. Экологизация отражает также важную тенденцию современной науки: переход многих ее отраслей к отказу от дальнейшей дифференциации: "Мир един", "Природа не знает факультетов".

Экология превратилась из частного раздела биологии в обширный и еще окончательно не сформировавшийся комплекс фундаментальных и прикладных дисциплин.

Структура экологии

Синэкология (от греч. - вместе) - раздел экологии, изучающий взаимоотношения организмов различных видов внутри сообщества организмов. Часто синэкологию рассматривают как науку о жизни биоценозов, то есть многовидовых сообществ животных, растений и микроорганизмов.

Аутэкология(от греч.- сам) — раздел экологии, изучающий влияние факторов окружающей среды на отдельные организмы, популяции и виды (растений, животных, грибов).

Демэкология (от греч.- народ), экология популяций — раздел экологии, изучающий динамику численности популяций, внутрипопуляционные группировки и их взаимоотношения. Демэкология описывает колебания численности различных видов под воздействием экологических факторов и устанавливает их причины.

Постигнуть основополагающие проблемы экологии нужно так, чтобы, признавая неповторимость и сложность всех частей природы, не утонуть, а

Рис. 1. Структура экологии

отыскать закономерности и научиться делать предсказания. Как заметил Л. Берг: "В экологии как нигде уместен совет, данный физиком Уайтхедом: «Ищи простоту, но не доверяй ей».

Экология не принадлежит к числу научных дисциплин с простой линейной структурой, в ней все связано со всем. Одно из главных предназначений науки - упрощать, облегчая постижение многосложной действительности, но прежде всего необходимо описать.Описание расширяет наши познания, и наиболее ценны те описания, что выполнены на определенную проблему. Описание необходимо для того, чтобы объяснить или понять.На следующем этапе экологи стараются предсказать,что при определенных обстоятельствах произойдет с теми или иными организмами, а на основе этих предсказаний можно управлять ситуациями.

Вопросы для самоконтроля

1. Каковы цели и задачи экологии?

2. Дайте краткое описание истории становления науки экология.

3. Каких ученых можно считать основоположниками экологии как науки?

4. Какова роль российских ученых в формировании экологии?

5. Дайте понятия экологическому мировоззрению «эгоцентризм» или «антропоцентризм» и «экоцентризм».

6. Охарактеризуйте взаимоотношения человека с окружающей средой Древнего Мира?

7. Охарактеризуйте взаимоотношения человека с окружающей средой в Средние века.

8. Охарактеризуйте взаимоотношения человека с окружающей средой в настоящее время.

9. С какими науками связана экология?

10. Место экологии в системе естественных наук.

11. Какова структура современной экологии?

12. Дайте определение разделам экологии «аутоэкология», «синэкология», «демэкология».

12. Каково значение экологического образования и воспитания.

13. Кто ввел в науку термин «экология»? Дайте определение экологии.

14. Определите предмет и объекты исследования прикладной экологии.

15. Какое значение имеет экологическое мировоззрение для вашей будущей профессии?

Базовые знания

Система (гр. - целое, составленное из части) - множество элементов,

находящихся в связях, образующих целостность, единство. В физике рассматривают три типа систем:

1) замкнутые – изолированные, которые не обмениваются с внешней средой ни веществом, ни энергией;

2) закрытые - могут обмениваться с внешней средой только теплотой и энергией, но не веществом;

3) открытые - обмениваются с внешней средой теплотой, энергией и веществом.

В биологии чаще все многообразие материальных систем сводится к двум основным типам:

- системы неживой природы – косные;

- системы живой природы - биотические;

Кроме этого, выделяют биокосную природную систему, создаваемую динамическим взаимоотношением организмов и окружающей их абиотической среды.

В неорганическом мире открытые системы обмениваются веществом, энергией, а в живых системах происходит обмен веществом, энергией и информацией, посредством которой происходит управление.

Живая система - открытая динамическая система, активно воспринимающая и преобразующая молекулярную информацию с целью самосохранения, что обеспечивает непрерывность жизни на планете.

Современная биология в вопросе о сущности живого все чаще идет по пути перечисления основных свойств живых организмов или критериев жизни. При этом подчеркивается то, что только совокупность таких свойств может дать представление о специфике жизни. К числу критериев жизни обычно относят:

- особенности химического состава. В состав живых организмов входят те же химические элементы, что и в объекты неживой природы, однако соотношение различных элементов в живом и неживом разное;

- живые организмы характеризуются упорядоченной сложной структурой;

- живые организмы получают энергию из окружающей среды, причем большинство из них прямо или косвенно используют солнечную энергию;

- все живые организмы обладают раздражимостью;

- живые организмы изменятся и усложняются;

- все живое размножается. Способность к самовоспроизведению - основополагающий признак жизни, поскольку при этом проявляется действие механизма наследственности и изменчивости;

- живые организмы передают по наследству заложенную в них информацию, необходимую для развития и размножения потомства;

- живые организмы хорошо приспособлены к среде обитания.

Многие ученые пытались дать определение и характеристику жизни. В одной из последних и наиболее удачных попыток живое характеризуется следующими особенностями, сформулированными Б.М. Медниковым (1982) в виде аксиом теоретической биологии:

1. Все живые организмы оказываются единством фенотипа и программы для их построения (генотипа), передающихся по наследству из поколения в поколение (аксиома А. Вейсмана).

2. Генетическая программа образуется матричным путем. В качестве матрицы, на которой строится ген будущего поколения, используется ген предшествующего поколения (аксиома Н.К. Кольцова).

3. В процессе передачи из поколения в поколение генетические программы в результате различных причин изменятся случайно и ненаправленно, и лишь случайно такие изменения могут оказаться удачными в данной среде (1-я аксиома Ч. Дарвина).

4. Случайные изменения генетических программ при становлении фенотипа многократно усиливаются (аксиома Н.В. Тимофеева-Ресовского).

5. Многократно усиленные изменения генетических программ подвергаются отбору условиями внешней среды (вторая аксиома Ч. Дарвина).

СТРУКТУРНЫЕ УРОВНИ ЖИВОГО

Мир живого разнообразен и имеет сложную структуру. На основе разных критериев могут быть выделены различные уровни или системы организации живого мира. Самым распространенным критерием является выделение, на основе масштабности.

МОЛЕКУЛЯРНЫЙ УРОВЕНЬ - составляет предмет изучения молекулярной биологии. Важнейшей проблемой является понимание механизмов передачи генной информации и практическое использование знаний в области генной инженерии и биотехнологии.

КЛЕТОЧНЫЙ И СУБКЛЕТОЧНЫЙ УРОВНИ ЖИВОГО отражают процессы функционирования клеток и внутриклеточных механизмов. Клетка является основной элементарной единицей жизни, способной к воспроизводству. Именно в ней протекают все главнейшие обменные процессы. Поэтому начало биологической эволюции и появление подлинной жизни связано с возникновением клеточной организации.

ОРГАНИЗМЕННЫЙ УРОВЕНЬ ЖИВЫХ СИСТЕМ явился следующей ступенью эволюции. Организм - отдельное живое существо, относительно самостоятельно взаимодействующее со средой обитания.

ПОПУЛЯЦИОННО - ВИДОВОЙ УРОВЕНЬ ЖИВОГО. Во второй половине ХХ века признано, что элементарной единицей эволюции живого является популяция, то есть сообщество особей одного вида, обладающих единой совокупностью генов и занимающих определенную территорию. Виды существуют в форме популяций.

Для популяционного уровня характерно:

1) Активная или пассивная подвижность всех компонентов популяций. Отсюда периодическое или постоянное перемешивание особей популяции.

2) Наличие популяций разных рангов и различных внутрипопуляционных группировок. Существуют как относительно независимые географические популяции, так и местные или "экологические" популяции, из которых большинство представляют собой временные или сезонные группировки.

3) Совместное существование и функциональное единство, единообразие приспособлений к среде, морфофизиологическая общность и генетическая индивидуальность.

4) Пространственная структура популяций имеет определенный самостоятельный регуляторный биологический смысл, проявляющийся в том, что высокая численность особей и устойчивость достигается не только в тех популяциях, которые имеют сложную иерархически-пространственную структуру.

5) Характерная черта популяции - ее неоднородность.

Популяция выступает, с одной стороны, как устойчивая целостность, а с другой характеризуется изменчивостью, одной из причин которой является мутационный процесс. Недостаточный размах изменчивости при быстром изменении среды может привести к вымиранию популяции.

СООБЩЕСТВО. БИОЦЕНОЗ. Популяции - первый надорганизменный уровень организации живого и живые организмы встречаются на Земле не в любом сочетании, а в процессе совместного существования образуют биологические единства или биоценозы (от лат. биос - жизнь, ценоз - общий). Биоценоз или сообщество - это совокупность популяций всех видов живых организмов, населяющих участок среды с однородными условиями жизни. В состав биоценоза входит растительное сообщество - фитоценоз, сообщество животных - зооценоз, микробные биокомпоненты - микробиоценозы. Относительно однородное по абиотическим факторам среды пространство, занятое биоценозом, называется биотопом. Компоненты, относящиеся к неживой природе, образующие косное единство – экотоп.

БИОГЕОЦЕНОЗЫ. ЭКОСИСТЕМА. Они характеризуются определенными биологическими - в виде биоценозов - и абиологическими факторами среды. Термин был предложен в 1940 году русским ботаником В. Сукачевым (от греческого bios - жизнь, ge- Земля и koinos - общий). Под биогеоценозом (экосистемой) понимают совокупность живых организмов и среды обитания, объединенных обменом веществ, энергии и информации.

БИОСФЕРНЫЙ УРОВЕНЬ. Термин "биосфера" впервые был использован в 1875 году австрийским геологом Э.Зюссом. В то время биосфера понималась как совокупность всех живых организмов на Земле. Позднее под биосферой стали подразумевать совокупность всех живых организмов вместе со средой обитания, в которую входят вода, нижняя часть атмосферы и верхняя часть земной коры, населенная микроорганизмами. Биосфера - оболочка Земли, развивающаяся под воздействием живых организмов. Научную концепцию биосферы и ноосферы создал выдающийся русский ученый академик Владимир Иванович Вернадский (1863-1945). В работах Вернадского развивались мысли о высокой устойчивости основных характеристик биосферы, которая представляет единство геологических и биологических процессов.

В.И. Вернадский подчеркивал, что биосферу нужно рассматривать как целостную геологическую оболочку Земли, весьма сложную саморегулирующуюся систему, состоящую из живого вещества и неживой материи. В состав, кроме живого вещества (растительного и животного мира, микроорганизмов), входят:

а) биогенные вещества – продукты жизнедеятельности живых организмов – гумус почв, каменный уголь, торф, нефть и т.п.;

б) биокосные вещества – осадочные породы, приземная атмосфера и прочие компоненты, которые созданы в прошлом организмами, т.е. продукты распада и переработки горных и осадочных пород живыми организмами;

в) косные вещества – горные породы магматического, неорганического происхождения, вода, а также переработанные и видоизмененные живыми организмами вещества космического происхождения (космическая пыль, метеориты и т.п.).

В.И. Вернадский выдвинул идею о закономерном переходе биосферы в ноосферу (сферу разума). Под ноосферой понимается та область биосферы, которая подвержена человеческой деятельности, а процессы могут быть в принципе управляемы человеком. Рассматривая человеческую деятельность как новую мощную преобразующую геологическую силу, В.И. Вернадский придавал особое значения научной мысли человечества как фактору, который гигантски ускоряет преобразование биосферы.

Вопросы для самоконтроля

1. Что понимают под термином "система"?

2. Дайте классификацию систем в термодинамике.

3. Почему биологические системы относятся к «открытым»?

4. Перечислите совокупность специфических черт биологических систем.

5. Какие свойство биологических систем являются универсальными?

6. Сравните химические элементы клетки и химический состав неживой природы. Какие элементы доминируют в биологических системах?

7. Какие химические соединения относят к органическим соединениям?

8. Почему трудно дать точное определение жизни?

9. Перечислите аксиомы теоретической биологии, сформулированные Б.М. Медниковым .

10. Перечислите уровни организации биологических систем на основе масштабности, начиная с наиболее крупного уровня.

11. Докажите, что клетка является основной элементарной единицей жизни.

12. Что может произойти с популяцией при ее длительной изоляции?

13. Какие черты характерны для популяционного уровня организации природных систем?

14. Кем было разработано учение о биосфере?

15. Определите границы биосферы.

16. Какие геологические оболочки входят в состав биосферы?

17. В чем принципиальная разница между биогенными, биокосными и косными веществами?

Базовые знания

Экологическая проблема – любые явления, связанные с заметными воздействиями человека на природу, обратными влияниями природы на человека и его экономику, с жизненно и хозяйственно значимыми процессами, обусловленными естественными причинами (стихийные бедствия, климатические возмущения и т.д.)

Экологическая катастрофа – это необратимое явление в природе, представляющее одно из состояний природы, проявляющееся в природной аномалии (отклонении от нормы). Например, длительная засуха, массовый мор скота – природные аномалии.

Техногенная катастрофа — крупная авария на техногенном объекте, влекущая за собой массовую гибель людей и даже экологическую катастрофу. Одной из особенностей техногенной катастрофы является её случайность

Экологический кризис – напряженное состояние взаимоотношений между человечеством и природой, характеризующееся несоответствием развития производительных сил и производственных отношений в человеческом обществе с ресурсно-экологическими возможностями биосферы.

Глобальные проблемы современности — это совокупность социально-природных проблем, от решения которых зависит социальный прогресс человечества и сохранение цивилизации.

Глобальная экологическая проблема – природное, природно-антропогенное или чисто антропогенное явление, затрагивающее мир в целом.

Базовые знания

Среда — это все, что окружает организм и прямо или косвенно влияет на его состояние. Среда слагается из множества факторов или элементов: одни жизненно необходимы, другие безразличны, а третьи оказывают вредное воздействие. Совокупность элементов среды, без которых организм не может существовать, называют условиями жизни или условиями существования. Элементы среды, жизненно необходимые организму или оказывающие на него вредное воздействие, называют экологическими факторами: то есть, это свойство среды оказывать воздействие на организм.

Традиционно выделяют абиотические, биотические и антропогенные факторы. Они имеют разную природу и специфику действия.

Абиотические факторы – это комплекс условий неорганической окружающей среды, влияющий на живой организм (температура, свет, давление, влажность, химический состав, ветер, рельеф местности и т.п.).

Биотические факторы – это совокупность влияний жизнедеятельности одних организмов на другие (конкуренция, хищничество, паразитизм и др.).

Антропогенные факторы – это совокупность влияний деятельности человека на окружающую среду (выбросы вредных веществ в атмосферу, разрушение почвенного слоя, нарушения природных ландшафтов) и др.

Влияние на организм абиотических факторов.Абиотические факторы могут оказывать на организм прямое воздействие и косвенное. Эффект воздействия зависит от дозы фактора.

Рис.2 . Зависимость результата действия экологического фактора от его интенсивности

Чем больше доза фактора отклоняется от оптимальной для данного вида величины (как в сторону повышения, так и понижения), тем сильнее угнетается его жизнедеятельность. Зону нормальной жизнедеятельности, где интенсивность фактора наиболее благоприятна, называют оптимумом, а зону угнетения – пессимумом. Границы, за которыми существование организма невозможно, называются пределами выживания. Свойство адаптироваться к тому или иному диапазону факторов среды называют пластичностью. Виды, способные выживать при незначительных изменениях фактора, т.е. маловыносливые, называются стенобионтами (stenos – узкий), а виды с широким диапазоном выносливости – эврибионтами (eurys – широкий). Эврибионтность способствует широкому распространению вида, а стенобионтность ограничивает распространение.

На любой организм одновременно действует множество факторов и границы выносливости зависят от их взаимодействия, но жизнедеятельность организма лимитируется тем фактором, который сильнее отклоняется от оптимальной величины. В 1840 году Ю. Либих сформулировал закон ограничивающего фактора или закон минимума, гласящий, что наиболее значим для организма тот фактор, который более всего отклоняется от оптимального его значения. Поэтому во время прогнозирования экологических условий или выполнения экспертиз очень важно определить слабое звено в жизни организмов. Именно от этого минимально (или максимально) представленного в данный конкретный момент экологического фактора зависит выживание организма. В другие отрезки времени ограничивающим могут быть другие факторы. Иллюстрацией закона является «бочка Либиха»

Рис. 3. «Бочка Либиха»

Закон Либиха был расширен В. Шелфордом, который сформулировал закон толерантности (tolerantia— терпение), согласно которому существование вида определяется лимитирующими факторами, находящимися не только в минимуме, но и в максимуме.

Большинство фундаментальных законов естествознания находят применение в экологии. Закон постоянства живого вещества биосферы В.И. Вернадского— гласит, что количество живого вещества в биосфере постоянно. Согласно этому закону, любое изменение количества живого вещества в одном месте биосферы неминуемо влечет за собой такую же по размеру его перемену в других местах, но с обратным знаком.

Принцип смещения равновесия устанавливает, что внешнее воздействие, выводящее систему из состояния равновесия, вызывает в системе процессы, стремящиеся ослабить эффект воздействия. На биологическом уровне он реализуется в виде способности экологических систем к авторегуляции.

Закон цепных реакций. Любое частное изменение в системе неизбежно приводит к развитию цепных реакций, идущих в сторону нейтрализации произведенного изменения или формирования новых взаимосвязей и новой системной иерархии. Поскольку взаимодействие между компонентами системы при их изменении, как правило, существенно нелинейно, то слабое изменение одного из параметров системы может вызвать сильные отклонения других параметров или привести к изменению всей системы в целом.

Закон всеобщей связи вещей и явлений в природе и в обществе. Он связан с законом физико-химического единства живого вещества, законом развития системы за счет окружающей ее среды и законом постоянства количества живого вещества, сформулированных В.И. Вернадским: любая система может развиваться только за счет использования материально-энергетических и информационных возможностей окружающей ее среды; изолированное саморазвитие невозможно. Значительное увеличение числа каких-либо организмов за относительно короткий промежуток времени может происходить только за счет уменьшения числа других организмов.

Закон конкурентных отношений. Конкуренция — это такое взаимодействие между особями, которое вызвано сходными потребностями в ограниченном ресурсе и которое приводит к снижению выживаемости, скорости роста и (или) размножения конкурирующих особей. Повышение плотности популяции уменьшает вклад каждой особи в следующее поколение. Конечный результат конкуренции – уменьшение вклада в следующее поколение. При внутривидовой конкуренции ресурс, за который особи конкурируют, должен быть ограниченным.

Законы Б. Коммонера. Б. Коммонером были предложены понятные и простые законы экологии, помогающие определить совместное
развитие человека и природы: Все связано со всем — закон о всеобщей связи процессов и явлений в природе. Все надо куда-то девать — закон о хозяйственной деятельности человека, отходы от которой неизбежны, и потому нужно думать и об уменьшении их количества и последующем захоронении этих отходов. За все надо платить — это всеобщий закон рационального природопользования. Природа знает лучше — нельзя покорять природу, нужно сотрудничать с ней, используя биологические механизмы и для очистки стоков, и для повышения урожая культурных растений. И не забывать о том, что сам человек — тоже биологический вид, что он сам часть природы, а не ее властелин.

Вопросы для самоконтроля

1. Что представляют собой экологические факторы?

2. Какие факторы среды относят к абиотическим, какие к биотическим?

3. Как называют совокупность влияний жизнедеятельности одних организмов на жизнедеятельность других?

4. Что такое ресурсы живых существ, как они классифицируются и в чем их экологическое значение?

5. Какие факторы следует учитывать в первую очередь при создании проектов управления экосистемами. Почему?

6. Какие законы общего действия экологических факторов вам известны?

7. Как формулируется закон минимума? Какие существуют к нему уточнения?

8. Сформулируйте закон толерантности. Кто установил эту закономерность?

9. Приведите примеры использования законов минимума и толерантности в практической деятельности.

10. Какие механизмы позволяют живым организмам компенсировать действие экологических факторов?

11. В чем различие между местообитанием и экологической нишей?

12. Что такое среда обитания?

13. Какие среды обитания вам известны?

14. Чем характеризуется наземно-воздушная среда обитания?

15. В чем особенность организмов, населяющих водную среду обитания?

16 Каково значение почвы? С какими ее характеристиками это связано?

17. Каковы адаптации живых организмов населяющих внутреннюю среду других организмов?

Изучение этой темы следует начинать с понятия энергии, классификации энергии, классификации источников энергии, понятия качества энергии, классификации качества энергии, законов термодинамики, коэффициента полезного действия, понятия автотрофов, гетеротрофов, правила экологической пирамиды.

Базовые знания

Основной источник энергии на нашей планете — это солнечная энергия. Под солнечной энергией понимают не только солнечное излучение, но и вторичную энергию, возникающую под действием первичного излучения Солнца. К основным формам вторичной энергии относятся — энергия ветра, энергия текучей воды, энергия биомассы. Энергия различается по качеству или способности совершать полезную работу. Качество энергии — это мера ее эффективности. Энергия высокого качества характеризуется большей степенью упорядоченности или концентрации, а значит, высокой способностью производить полезную работу, и обладает низкой энтропией.

Качество энергии можно классифицировать:
– на очень высокое (электричество, реакции ядерного деления, термоядерные реакции, сильный ветер, концентрированная солнечная энергия (в естественных условиях не встречается));
– высокое (газ, водород, бензин, уголь, пища);
– среднее (обычный солнечный свет, умеренный ветер, быстротекущая вода, дрова и отходы сельскохозяйственных культур)