Экология как наука о надорганизменных биокосных системах, отличие живого от неживого, саморегуляция биокосных систем.

Предмет и задачи экологии.

Экология — наука об отношениях живых организмов и их сообществ между собой и с окружающей средой. Термин «экология» был введен в употребление немецким есте­ствоиспытателем Э. Геккелем в 1866 году и в дословном переводе с греческого обозначает науку о доме (ойкос - дом, жилище; логос - учение).

С момента появле­ния «Экология» развивалась в рамках биологии практически на про­тяжении целого века - до 60-70-х годов настоящего столетия. Че­ловек в этих системах, как правило, не рассматривался - полага­лось, что его взаимоотношения со средой подчиняются не биоло­гическим, а социальным закономерностям и являются объектом общественно-философских наук.

В настоящее время термин «экология» существенно трансформиро­вался. Она стала больше ориентированной на человека в связи с его исключительно масштабным и специфическим влиянием на среду.

Объекты исследования экологии — в основном, системы выше уровня отдельных организмов: популяции, биоценозы, экосистемы, а также вся биосфера. Предмет изучения — организация и функционирование таких систем.

Демэкология — раздел общей экологии, изучающий динамику численности популяций, внутрипопуляционные группировки и их взаимоотношения.

Синэкология — раздел экологии, изучающий взаимоотношения организмов различных видов внутри сообщества организмов.

Аутэкология— раздел экологии, изучающий взаимоотношения организма с окружающей средой. В отличие от демэкологии и синэкологии, сосредоточенных на изучении взаимоотношений со средой популяций и экосистем, состоящих из множества организмов, исследует индивидуальные организмы на стыке с физиологией.

Главная же теоретическая и практическая задача экологии — раскрыть общие закономерности организации жизни и на этой основе разработать принципы рационального использования природных ресурсов в условиях все возрастающего влияния человека на биосферу.

Экология как наука о надорганизменных биокосных системах, отличие живого от неживого, саморегуляция биокосных систем.

Вернадский определяет живое вещество как совокупность живых организмов в биосфере.

· Живое вещество обладает намного меньшей совокупной массой в отличие от неживого вещества (2,4-3,6×10¹² т, что составляет меньше чем одну миллионную от массы других оболочек нашей планеты). В то же время живое вещество играет очень важную роль в биосфере.

· Ареал существования живого вещества ограничен участком на пересечении атмосферы, гидросферы и литосферы.

· В живом веществе значительно быстрее протекают химические реакции в отличие от химических реакций в неживом веществе (разница может быть в тысячи или миллионы раз)

· Живое вещество обладает значительно большей свободной энергией, чем неживое вещество.

· Живому веществу присуща смена поколений при наличии эволюции (то есть каждое следующее поколение обладает рядом новых признаков)

· Живое вещество имеет значительно большее химическое и морфологическое разнообразие. Оно не бывает представлено только жидкой или газообразной формой – организмы построены во всех трех состояниях. Человеку известны более 2 миллионов органических соединений, из которых состоит живое вещество, в то время как неживое вещество состоит из около 2 тысяч соединений.

· Составляющие живого вещества устойчивы только в живых организмах

· Живое вещество существует в виде индивидуальных организмов, размеры которых могут очень сильно различаться. Так, например, размеры вирусов не превышают 20 нм (1 нм = 10-9м), великаны животного мира киты вырастают не больше 33 м в длину, а а такие гигантские растения, такие как секвойа, могут быть больше 100 м в высоту (абсолютный рекорд – секвойа «Гиперион», высота 115.5 метров.

· Живому существу в значительной степени присуще саморегулируемое движение.

Круговорот азота и серы.

Круговорот азота. Азот участвует в образовании белковых структур. Большая часть биосферного азота содержится в атмосфере. Это главный источник азота для органических соединений. Переход его в доступные живым организмам формы может осуществляться разными способами. Например, электрические разряды при грозах способствуют синтезу оксидов азота, которые затем с дождевыми водами попадают в почву в виде селитры или азотной кислоты и усваиваются растениями. Усваивать непосредственно атмосферный азот способны только некоторые виды организмов: сине-зеленые водоросли, бактерии. Отмирая, они обогащают почву органическим азотом, который быстро минерализуется. Наиболее эффективная фиксация осуществляется бактериями, формирующими симбиоз с бобовыми растениями. Они способны фиксировать атмосферный азот и делать его доступным корням растений. Круговорот азота в биосфере – процесс медленный, скорость его по некоторым оценкам составляет 108 лет. Воздействие человека на цикл азота, во-первых, связано с производством азотных удобрений. Воздействие их на экосистемы аналогично воздействию фосфора: большое количество азота в водоемах способствует усиленному росту сине-зеленых водорослей и последующему заболачиванию водоема. Во-вторых, в в результате сжигания органического топлива в продуктах сгорания оказывается большое количество оксидов азота. Последние, поступая в атмосферу, взаимодействуют с водой и другими веществами, образуя кислотные дожди, смог.

Круговорот серы. Содержание серы в живых организмах незначительно, но она входит в состав белка и тем самым играет существенную роль в протекании биохимических процессах. Основная часть серы зафиксирована в литосфере в виде различных соединений. Источником серы в геологическом прошлом служили продукты извержения вулканов, содержащие SO2 и H2S. Растения усваивают раствор сульфатов в воде, и, таким образом, сера попадает в состав белков. Животные получают серу, входящую в состав готовых органических соединений, с пищей. В наземных экосистемах сера возвращается в почву при отмирании растений, захватывается микроорганизмами, которые восстанавливают ее до H₂S. Другие организмы и воздействие кислорода приводят к окислению этих продуктов. Круговорот серы также находится под влиянием антропогенной деятельности. В органическом топливе всегда, хотя и в малых количествах, содержится сера, при сжигании которого она переходит в диоксид серы – токсичное для живых организмов вещество. Диоксид серы может подавлять процесс фотосинтеза, а при взаимодействии с водой атмосферы, образовывать сернистую кислоту, увеличивая кислотность осадков.

Жизненные формы.

Морфологический тип приспособления животного или растения к основным экологическим факторам местообитания и к определенному образу жизни называют жизненной формой организма.

Одна из первых классификаций жизненных форм была сделана для растений датским ботаником К. Раункиером по одному из признаков, имеющих большое приспособительное значение – положению почек или верхушек побегов в течение неблагоприятного периода года по отношению к поверхности почвы или снежного покрова:

• эпифиты (Эпифиты были включены в перечень позднее) – воздушные растения, не имеющие корней в почве (мхи, лишайники и др.);
• фанерофиты – почки возобновления высоко над землей (деревья, кустарники, лианы);
• хамефиты – почки возобновления не выше 20-30см над землей (травянистые растения с побегами, уходящими зимой под снег и не отмирающими);
• гемикриптофиты – почки возобновления на поверхности почвы или в ее поверхностном слое, в подстилке (многие луговые растения);
• криптофиты – почки возобновления скрыты в почве или под водой, на подземных органах (клубневые или корневищные растения);
• терофиты – возобновление после неблагоприятного времени года только семенами (однолетние растения).

Процентное распределение видов по жизненным формам Раункиер назвал биологическим (флористическим) спектром. Для разных зон и стран составлены биологические спектры, которые могут служить индикаторами климата.

Существует еще множество классификаций жизненных форм живых организмов, например, у растений по характеру подземных органов и способности к вегетативному размножению. И.Г. Серебряков по структуре и длительности жизни наземных осей разделил покрытосеменные растения на 4 отдела и 8 типов, в частности в 1 типе находятся наземные кронообразующие деревья с прямостоячими стволами; кустовидные, одноствольные с низкими стволами, стланцы с лежачими стволами.

Жизненные формы, доминирующие в том или ином сообществе, могут выступать индикаторами условий обитания.

Существует много различных классификаций жизненных форм животных: по особенностям размножения; способам передвижения или добывания пищи; по приуроченности к определенным экологическим нишам, ландшафтам, ярусам.

Классификация жизненных форм по приспособленности к передвижению по Кашкарову Д.Н.:

1. Плавающие формы: чисто водные (нектон – организмы, способные активно передвигаться на значительные расстояния; планктон – совокупность пассивно плавающих в толще воды организмов; бентос – обитатели дна); полуводные (ныряющие, неныряющие, только добывающие из воды пищу).
2. Роющие формы: абсолютные и относительные землерои.
3. Наземные формы: бегающие, прыгающие, ползающие, норные.
4. Древесные лазающие формы.
5. Воздушные формы.

Существуют классификации по влаголюбию, питанию, месту размножения и т. д.

Все жизненные формы – это результат естественного отбора в ходе эволюции. В результате внешних или внутренних причин одно сообщество может разделиться на два, при этом нарастают различия между популяциями одного вида или между близкородственными видами, такой процесс называется дивергенцией. У неродственных форм может вырабатываться внешнее сходство, если эти виды ведут идентичный образ жизни в аналогичных условиях среды. Этот процесс получил название конвергенции.

Предмет и задачи экологии.

Экология — наука об отношениях живых организмов и их сообществ между собой и с окружающей средой. Термин «экология» был введен в употребление немецким есте­ствоиспытателем Э. Геккелем в 1866 году и в дословном переводе с греческого обозначает науку о доме (ойкос - дом, жилище; логос - учение).

С момента появле­ния «Экология» развивалась в рамках биологии практически на про­тяжении целого века - до 60-70-х годов настоящего столетия. Че­ловек в этих системах, как правило, не рассматривался - полага­лось, что его взаимоотношения со средой подчиняются не биоло­гическим, а социальным закономерностям и являются объектом общественно-философских наук.

В настоящее время термин «экология» существенно трансформиро­вался. Она стала больше ориентированной на человека в связи с его исключительно масштабным и специфическим влиянием на среду.

Объекты исследования экологии — в основном, системы выше уровня отдельных организмов: популяции, биоценозы, экосистемы, а также вся биосфера. Предмет изучения — организация и функционирование таких систем.

Демэкология — раздел общей экологии, изучающий динамику численности популяций, внутрипопуляционные группировки и их взаимоотношения.

Синэкология — раздел экологии, изучающий взаимоотношения организмов различных видов внутри сообщества организмов.

Аутэкология— раздел экологии, изучающий взаимоотношения организма с окружающей средой. В отличие от демэкологии и синэкологии, сосредоточенных на изучении взаимоотношений со средой популяций и экосистем, состоящих из множества организмов, исследует индивидуальные организмы на стыке с физиологией.

Главная же теоретическая и практическая задача экологии — раскрыть общие закономерности организации жизни и на этой основе разработать принципы рационального использования природных ресурсов в условиях все возрастающего влияния человека на биосферу.

Экология как наука о надорганизменных биокосных системах, отличие живого от неживого, саморегуляция биокосных систем.

Вернадский определяет живое вещество как совокупность живых организмов в биосфере.

· Живое вещество обладает намного меньшей совокупной массой в отличие от неживого вещества (2,4-3,6×10¹² т, что составляет меньше чем одну миллионную от массы других оболочек нашей планеты). В то же время живое вещество играет очень важную роль в биосфере.

· Ареал существования живого вещества ограничен участком на пересечении атмосферы, гидросферы и литосферы.

· В живом веществе значительно быстрее протекают химические реакции в отличие от химических реакций в неживом веществе (разница может быть в тысячи или миллионы раз)

· Живое вещество обладает значительно большей свободной энергией, чем неживое вещество.

· Живому веществу присуща смена поколений при наличии эволюции (то есть каждое следующее поколение обладает рядом новых признаков)

· Живое вещество имеет значительно большее химическое и морфологическое разнообразие. Оно не бывает представлено только жидкой или газообразной формой – организмы построены во всех трех состояниях. Человеку известны более 2 миллионов органических соединений, из которых состоит живое вещество, в то время как неживое вещество состоит из около 2 тысяч соединений.

· Составляющие живого вещества устойчивы только в живых организмах

· Живое вещество существует в виде индивидуальных организмов, размеры которых могут очень сильно различаться. Так, например, размеры вирусов не превышают 20 нм (1 нм = 10-9м), великаны животного мира киты вырастают не больше 33 м в длину, а а такие гигантские растения, такие как секвойа, могут быть больше 100 м в высоту (абсолютный рекорд – секвойа «Гиперион», высота 115.5 метров.

· Живому существу в значительной степени присуще саморегулируемое движение.