1. Предмет и структура экологии. Место экологии в системе наук и практической жизни человека.
Экология – наука, изучающая взаимоотношения между организмами и средой их обитания, а также взаимоотношения организмов друг с другом.
Предметом экологии являются взаимоотношения живых организмов между собой и с окружающей неживой природой, закономерности размещения и организации сообществ растений и животных, динамика их численности, факторы выживания и продуктивности, потоки энергии и круговороты веществ, в которых участвуют организмы.
Объект экологии – экосистемы или их элементы (организм, популяция, сообщество).
Разделы экологии: аутэкология (экология особи, изучает воздействие факторов среды на организм и ответную реакцию организма на эти факторы);
Демэкология (экология популяций, изучает процессы, происходящие в популяции); Синэкология (изучает надпопуляционные структуры-сообщества, экосистемы); Биогеоценология (изучает структуру и функционирование экосистем); Глобальная экология, или экология биосферы; Геоэкология; Экология человека; Социальная экология.
Существует 2 фундаментальных направления в экологии: биоэкология (занимается изучением взаимодействий организма со средой) и прикладная экология (практическая).
Экология – самостоятельный раздел биологии, дисциплина, связывающая физические и биологические явления и образующая мост между естественными и общественными науками. Экология связана с физиологий, морфологий, систематикой, с эволюционным учением и генетикой, климатологий, метеорологией, ландшафтоведением, геоморфологией и почвоведением. На базе экологии развиваются биогеография, этология, палеоэкология и др.
В настоящее время, в век НТП, когда у человека появились неограниченные возможности воздействия на природу, экология приобретает особо важное значение. Достижения ее успешно применяются в сельском и охотничье- промысловом хозяйствах, медицине, ветеринарии, при проведении мероприятий по охране природы, рациональном использовании ее ресурсов.
2. Симбиотические отношения: мутуализм и комменсализм. Хищничество. Теория оптимального добывания пищи. Популяционные стратегии хищника и жертвы. Система хищник – жертва: лабораторные и математические модели.
Симбиоз – система отношений, при которой формируются тесные функциональные взаимоотношения, выгодные или для обоих видов или для одного вида. В наиболее выраженной форме симбиоза 2 организма не могут нормально существовать друг без друга.
Мутуализм – взаимодействие между двумя видами, приносящее обоюдную пользу, т. е. в популяции каждого из этих видов особи растут и (или) выживают и (или) размножаются с большим успехом в присутствии особей другого вида. Преимущества могут быть разные. Чаще всего они заключаются в том, что по крайней мере один из партнеров использует другого в качестве пищевого ресурса, тогда как другой получает защиту от врагов или благоприятные для роста и размножения условия (медоуказчик – медоед, раки – актинии, актинии – рыбки, термиты и жвачные – бактерии, глубоководные рыбы – светящиеся бактерии, высшие растения – азотфиксаторы или микоризные грибы). 2 формы мутуализма: факультативный (каждый партнер может получать пользу от другого при необходимости) и облигатный (полная неспособность существовать друг без друга - лишайники).
Комменсализм - взаимодействие между двумя видами, приносящее пользу для одного и нейтральное для другого (рыбы – прилипалы, полипы). Особенно часто он наблюдается в океане. Практически в каждой норке червя, в каждой раковине моллюска, в теле каждой губки находятся "незваные" гости, которые получают здесь укрытие, но в свою очередь не приносят организму хозяина ни пользы, ни вреда.
Хищничество – взаимодействие, при котором одна популяция испытывает отрицательное воздействие, а вторая – положительное; это нападение одного организма на другого с целью его поедания, при этом при первом нападении жертва должна быть убита.
Функциональная классификация хищников:
истинные хищники, которые нападают на жертву, убивают ее и съедают сразу;
хищники с пастбищным типом питания (травоядные);
паразитоиды (группы насекомых, у которых личинки обитают в теле других животных);
паразиты.
Теория оптимального добывания пищи: в говорится о том, что если существует такой хищник, который каким-то образом совершает правильные действия при соответствующих обстоятельствах, то ему будет благоприятствовать естественный отбор. Он будет экономно использовать пищу и получать энергию и благодаря этому будет иметь достаточно времени и Е для успешного размножения.
Оптимально питающийся хищник должен уравновешивать затраты Е на поиск и обработку (преследование, поимка, поедание) жертвы.
Корм распределен не равномерно, а пятнами. Здесь и будут концентрироваться консументы. Хищник находится в кормовом пятне определённое время, пока затраты Е на добычу пищи не станут слишком большими (= или > Е от пищи). В этом случае хищник покидает кормовое пятно и переходит в другое. Оптимальное время пребывания в кормовом пятне должно определяться исходя из скорости получения энергии хищником в тот момент, когда он покидает пятно («пороговая ценность» пятна). Малопродуктивные кормовые пятна оставляются консументом быстрее, чем высокопродуктивные. Хищник будет покидать пятно тем быстрее, чем меньше времени перехода между пятнами, потому что ему не надо покрывать большие расходы энергии.
Популяционные стратегии хищника и жертвы. В основе – прямые трофические связи. Совместная эволюция приводит к выработке коадаптаций - у жертв уменьшение пресса хищников, а у хищников увеличение результативности охоты даже с учётом противодействующих приспособлений жертвы.
Характер питания хищников может быть различным:
собирательство;
фильтрация воды;
«широкий поиск»;
подстерегание или высматривание + преследование
Чем более разнообразен спектр питания, тем более универсально охотничье поведение.
Приспособления жертв:
морфологические (шипы, колючки);
поведенческие (затаивание, убегание, оборона)
физиологические (производство и выделение ядовитых или отпугивающих веществ)
Часто используется затаивание + покровительственная окраска.
У некоторых окраска способна меняться в зависимости от цвета фона.
Хищники регулируют численность жертвы. Часто они выбирают больных жертв или жертв с патологиями – следовательно, они способствуют оздоровлению популяции, выбраковке неполноценных особей. Также хищники регулируют половой и возрастной состав популяции.
Взаимодействие «хищник-жертва» определяет поддержание такого уровня изъятия жертв, при котором возможно длительное существование тех и других в экосистеме. В итоге – сбалансированные уровни численности.
1. Представлены две типичные траектории на плоскости (n1', n2') в модели Лотки-Вольтера при фиксированных параметрах. Из этого рисунка следует, что изменение n1 и n2 периодично: когда хищники размножаются слишком сильно, то и жертвы уничтожаются ими очень быстро. Поэтому запасы пищи у хищников уменьшаются, и соответственно уменьшается численность хищников. В результате число животных-жертв увеличивается, т. е. растут запасы пищи у хищников, которые снова начинают размножаться.
dC/dt = faʹCN – qС (для популяции хищника)
dN/dt = rN - aʹСN (для популяции жертвы)
Модель Розенцвейга – МакАртура.
А - точка, которая соответствует минимальной численности популяции жертвы в отсутствии хищника в системе. В - показывает максимальную численность, которая определяется самим ограничителем. Но при появлении хищника в системе и увеличении его численности минимальная численность жертвы увеличивается чтобы жертва смогла выжить, а максимальная численность должна уменьшиться, потому что чем она больше, тем труднее достигнуть уровня плотности насыщения. Каждое значение плотности популяции жертвы должно соответствовать плотности популяции хищника, при которой достигается постоянство популяции жертвы.
В А А
- 1. Предмет и структура экологии. Место экологии в системе наук и практической жизни человека.
- 3. Концепции экоразвития. Прогнозы «Римского клуба». Конвенция Рио-де-Жанейро 1992 г. Участие России в проектах устойчивого развития и международное сотрудничество.
- 1. Индивид как уровень организации жизни. Фундаментальные свойства индивида. Обмен веществ как основа биологических круговоротов.
- 2. Паразитизм. Сопряженная эволюция паразита и хозяина.
- 1. Факторы среды. Классификация факторов среды. Правила взаимодействия факторов среды и организма.
- 2. Понятия биоценоз, биогеоценоз, экосистема, экотоп, биотоп, местообитание. Структура биоценоза и экосистемы. Методы изучения.
- Методологией всех экологических исследований является системный подход. В зависимости от объекта и целей исследования используются разные подходы:
- 3. Внешние эффекты и побочные следствия природопользования. Классическая экономика и последствия хозяйственной деятельности. Понятие ущерба окружающей среде. Социальная среда природопользования.
- 2. Видовое разнообразие и методы его оценки. Альфа-, бета-, гамма-разнообразие. Значимость видов в биоценозах. Индексы доминирования и равномерности.
- Билет №5
- 2. Классификация сообществ.
- 1. Роль кислорода в жизни растений и животных. Респираторные условия в основных средах жизни. Приспособления организмов к различным респираторным условиям.
- 2. Пространственная структура биоценозов. Горизонтальное сложение: мозаичность и ее причины. Межвидовая сопряженность и методы ее оценки. Вертикальная структура и ярусность.
- 3. Функциональная классификация техники
- 1. Влажность как фактор среды. Значение воды в организме. Приспособления организмов к различным условиям влажности.
- 3. Феномен культуры и экология. Экологическая характеристика культур и культурных институтов. Экологическое движение. Экологическая этика.
- 1. Вода как среда жизни. Свойства Воды. Экологические области гидросферы: бенталь и пелагиаль, литораль, абиссаль. Жизненные формы гидробионтов: планктон, нектон, бентос.
- 2. Функциональная структура экосистем. Трофическая структура. Представление о консорции.
- 3. Природопользование в традиционном, индустриальном и постиндустриальном обществе. Структурные кризисы и борьба с ними.
- 1.Знечение минер. Солей в жизни растений и животных. Приспособления организмов к различным солевым условиям. Принципы водно-солевого обмена.
- 2. Динамика экосистем. Представление об экологической сукцессии. Устойчивость.
- 3. Экологическая безопасность России. Динамика качества природной среды и состояние природных ресурсов. Чрезвычайные экологические ситуации.
- 2. Энергия в экосистемах. Биологическая продуктивность экосистем и ее составляющие. Классификация экосистем по продуктивности. Методы изучения.
- 2.2. Механический состав почв
- 2.3. Химическая активность почв
- 4.3. Роль эдафических факторов в распределении растений и животных.
- 4.Заключение
- 3.Государственное регулирование природопользования и охраны окружающей среды в России. Понятие экологического законодательства и его структура.
- 2. Биогеохимические процессы в Биосфере. Круговорот углерода, азота, кислорода, серы, фосфора, их антропогенное изменение. Техногенная миграция х.Э. И их роль в культурных ландшафтах.
- 3. Понятие экологического управления. Государственные органы экологического управления.
- 1 Экологическая классификация организмов. Понятие жизненной формы и морфоэкологического типа. Классификация жизненных форм по Раункиеру. Понятие биоиндикации.
- 2. Экология человека как научная дисциплина. Ее цель, задачи и место в системе наук. Основное содержание, методологические основы и система понятий. Биологические и социальные потребности человека.
- 3 Экологические требования при проектировании и строительстве. Правовая охрана средообразующих объектов. Экологическая служба города.
- Глава 7. Требования в области охраны окружающей среды при осуществлении хозяйственной и иной деятельности
- 1. Географические закономерности дифференциации живого покрова суши. Основные градиенты среды. Зональные, интразональные и экстразональные типы биоценозов.
- 2. Влияние факторов среды на воспроизведение человечества и его генофонд. Динамика популяционных показателей человечества. Демографические проблемы.
- 3 Объекты земельных правоотношений. Классификация земель. Система прав на землю лиц, не являющихся собственниками земли. Задачи и содержание охраны земель (почв).
- 1. Основный биомы суши. Биомы тундры, лесов умеренного пояса, степей, тропических листопадных и постоянно влажных лесов, умеренного и тропического пояса.
- 2. Учение о природно-очаговых заболеваниях. Эндемичные болезни. Эпидемиологические последствия антропогенных ландшафтов и пути их преодоления. История глобальных эпидемий.
- 3. Юридическое понятие недр. Правовое регулирование недропользования и его основания.
- 1. Понятие ареала. Свойства и классификация ареалов. Динамика ареалов. Понятия нео- и палеоэндемика, реликта, космополита. Центры обилия и таксономического разнообразия.
- 2.Влияние климата на здоровье человека. Эколого-физиологические механизмы адаптации человека к различным климатическим условиям.
- 1.Биогеографическое районирование суши. Краткая хар-ка флористических царств и фаунистических областей.
- 2.Антропосфера, антропоэкосистемы, антропогеоценозы. Развитие хозяйственно-культурных типов и биологическая эволюция человека.
- 3. Юридическое понятие вод. Правовое регулирование водопользования: основания возникновения и прекращения. Виды права водопользования.
- 2. Урбанизация и здоровье человека. Гиподинамия. Стресс. Курение, алкоголизм, наркомания. Проблема питания. Иммунологические проблемы.
- 3. Юридическое понятие животного мира. Объекты правоотношений по использованию и охране животного мира. Право пользования и охрана объектов животного мира и среды их обитания.
- 1. Биогеографическое районирование океанов и континентальных водоемов. Основные типы ареалов морских организмов.
- 3. Юридическое понятие атмосферного воздуха. Атмосферный воздух как объект правоотношений. Вопросы охраны атмосферного воздуха.
- 1. Понятие популяции, свойства популяции (плотность, численность, методы определения). Структура популяции (половая, возрастная, пространственная).
- 2. Экологическая ниша Homo sapiens. Морфофизиологическая изменчивость человеческого организма. Экологическая дифференциация человечества.
- 3. Международное сотрудничество в области охраны окружающей среды.
- 1. Динамика популяций. Факторы динамики: рождаемость, смертность. Классификация популяций по динамике численности. Динамика популяций и жизненные циклы организмов. Популяционные стратегии жизни.
- 2. Региональные проблемы экологии человека. Представление о краевой патологии. Роль генотипических и фенотипических особенностей населения и региональные закономерности в распространении заболеваний.
- 3. Экологический мониторинг, его научные основы и структура. Виды мониторинга. Нормирование загрязнения окружающей среды.
- 1. Межвидовая конкуренция. Уравнение Лотки-Вольтерры. Принцип конкурентного исключения Гаузе. Конкуренция и сосуществование видов: модель Аткинсона и Шоррокса, модель Тилмана.
- 3. Экологическая экспертиза: сущность, классификация, процедуры, принципы, методы и организация.