Живі організми - студопедія
Рік- під екологією розуміють загальну науку, про відносини організмів до навколишнього середовища, куди ми відносимо всі «умови існування» в широкому сенсі цього слова. Вони частково органічної, частково неорганічної природи - визначення Геккеля.
Карл Фридрихович Рульє - за 14 років своєї діяльності написав понад 60 наукових робіт, присвячених екологічним дослідженням.
Закон про єдність і подвійності почав (Концепція екосистем):
У природних тел є живе і неживе початку, але вони єдині.
Екологічна географія рослин (1898 рік)
87 трактувань поняття «екологія». Аспірант розділив на кілька масивів: класичне (біологічне) напрямок, суспільне спрямування, змішане напрямок.
Екологія (сучасна трактування) - наука, що вивчає взаємини організмів і навколишнього середовища.
2. Група особин;
3. Популяція - група особин, що заселяють одну територію протягом численних поколінь і що володіє рядом специфічних ознак;
4. Біоценоз - певне співтовариство взаємозалежних живих організмів (сукупність популяцій), що живуть на якій-небудь ділянці водойми або суші; склад: фітоценоз, сооценоз, микробоценоз;
5. Биом - біотична складова, характеристика живих організмів - велике співтовариство живих організмів, яке характеризується певними формами рослин і тварин і займає великий простір, а також регулюється макрокліматом. Приклад биома: тундра
Рослинні асоціації - природно склалася в межах якогось ареалу, з подібним складом, співвідношенням життєвих форм, типу кругообігу речовин, продуктивності і тенденціям розвитку.
Екотон - спільнота живих організмів, розташоване між Біоми.
Екотоп - місце існування живих організмів.
«Екосистема - концепція, екологія - віра».
Екосистема - це комплекс живих і неживих компонентів, взаємодія між якими створює систему із замкнутим кругообігом речовин.
1965 рік: створення концепції екосистеми тенсу.
Екосистема - це сукупність фізико-хімічної середовища (біотопу) з спільнотою живих організмів (біоценозу). Іншими словами, це система фізико-хіміко-біологічних процесів.
Одум - сім'я вчених-біологів.
Екосистема - биотическое співтовариство на конкретній ділянці, що взаємодіє з фізичним середовищем таким чином, що потік енергії створює чітко визначені біотичні структури і круговорот речовин між живою і неживою частинами.
Біотична структура - трофічна структура, а також розподіл живих організмів на продуцентів (синтез органіки з неорганики), консументів (гетеротрофи, вживають органічна речовина) і редуцентов (розщеплення полімерів до мономерів, а потім до простих речовин - мінералізатори).
Сачава - великий дослідник, практично географ.
Сукачов: Біогеоценоз - сукупність однорідних природних елементів на певній ділянці поверхні Землі.
Біогеоценоз = Биоценоз (= фітоценоз + зооценоз + микробоценоз) + екотопів (= ендафотоп - це грунт, при взаємодії з рослинами, тваринами і мікроорганізмами, + кліматоп - це атмосфера у взаємодії з іншими компонентами (грунт, рельєф і т.д.)) , (після життєдіяльності живих організмів перетворюється в біотоп), екологічні особливості якого визначаються фізико-географічними умовами даної території.
Всі компоненти пов'язані один з одним і об'єднані в єдине ціле, не тільки територіально, а й функціонально (на основі трофічної структури - мережі).
Біогеоценоз - ділянка території, щодо однорідний за екологічними умовами, зайнятий одним біоценозом.
ВЕРНАДСЬКИЙ: Біосфера - це область існування живої істоти і живих організмів, яка складається з нижньої частини атмосфери (озоновий шар), всієї гідросфери і верхньої частини літосфери (о), в якій сукупна діяльність живих організмів проявляється як геохімічний фактор планетарного масштабу.
Трофічний рівень - сукупність живих організмів, які отримують перетворену в їжу енергію через однакове число посередників трофічної мережі.
1 рівень - продуценти (фотосинтезуючі зелені рослини і хемотрофних бактерії).
2 рівень - первинні консументи (фітофаги, рослини паразити, зоопланктон)
3 рівень - вторинні консументи (зоофаги, хижаки первопорядние, екто- і енто паразити)
4 рівень - (хижаки другого порядку, що паразитують тварини, що живуть на хижаків 1 порядку)
5 рівень - редуценти (споживачі мертвого речовини, рослини-сапрофагі) - йде паралельно, а не над усіма. Їх їжа: 1, 2, 3, 4 рівні. Здійснюють мінералізацію органічної речовини, замикаючи ланцюг.
Ланцюги харчування - ряд пов'язаних груп організмів, пов'язаних в формі трофічних рівнів, що представляють собою потоки речовини і енергії. На основі цього здійснюється круговорот речовини і перенесення енергії в екосистемах.
Подібність понять біогеоценоз і екологічна система:
- біогеоценоз - екологічна система;
- немає розмірності в понятті екосистеми
Розмір екосистеми по Регенсу - це простір (обсяг), при наявності якого можливе здійснення процесів саморегуляції і самовідновлення в сукупності складають екосистему средообразующих компонентів і елементів.
Средообразующие компоненти (екологічні) біогеоценозу, ландшафтів - основні матеріально-енергетичні складові екосистеми:
· Енергія (включаючи всі променеві, хвильові та квантові джерела);
· Газовий склад (атмосфера);
· Вода (рідке становить);
· Організми гетеротрофи (консументи і редуценти);
Неподільний (при збереженні характерних функцій дискрет екологічного компонента).
Ієрархія екосистеми - функціональне супідрядність, входження дрібніших і простих в більші і складні різні рівні організацій.
Біогеоценоз, ландшафт, природний пояс, біогеографічний область, подсфери біосфери, біосфера.
Кожна система свого рівня утворює свій круговорот речовин.
Наземні або сухопутні екосистеми, морські екосистеми, прісноводні екосистеми.
1) Мінливість (динамізм)
А) в ході функціонування
Б) В ході динаміки
Алогенних (викликані впливом ззовні - кліматичні, геохімічні) і автогенні (викликані процесами, що відбуваються всередині екосистеми - сукцесія) зміни.
1. Екологічна сукцесія - відбувається під дією спільноти (біологічного компонента екосистеми).
2. Спільнота змінює фізичну середу, яка і визначає характер сукцесії, швидкість, встановлює межі, до яких може дійти розвиток екосистеми.
3. ЕС - упорядкований розвиток екосистеми, пов'язане зі зміною її видової структури.
4. Завершення сукцессии - виникнення стабільної екосистеми (на одиницю енергії / потоку енергії створюється максимальна кількість біомаси і формується максимальне число видів і міжвидових відносин).
5. Важливою тенденцією розвитку екосистеми є прагнення до замикання біогеохімічних кругообігів основних елементів (азот, фосфор, калій).
Кругообіг речовин через біоту в неорганічне середовище при використанні солі або калію.
Первинна сукцесія (утворюється на території що раніше не освоєної) і вторинна сукцесія (розвиток живих організмів і екосистем на тому місці, де раніше існувало життя).
i. Кліматичний клімакс - це теоретичне співтовариство, до досягнення якого спрямоване розвиток екосистеми в даному районі (кліматичній зоні). Спільнота знаходиться в рівновазі із загальними кліматичними умовами;
ii. Едафічної клімакс - там, де рельєф місцевості, характеристика ґрунтів і т.д. перешкоджають розвитку кліматичного клімаксу, сукцесія закінчується ЕК;
iii. Катастрофічний клімакс - це стан спільноти в екосистемі, що виникає завдяки періодично повторюється катастроф і сприяють повторення процесів сукцесії.
Концепція лімітуючих факторів
Німецький агрохімік Лібіх - займався створенням штучних добрив.
Закон мінімуму Лібіха: недолік навіть одного хімічного елемента може привести до загибелі живого організму. Але пізніше з'ясувалося, що від нестачі не тільки хімічних, але і інших речей, як температура, вологість і т.д.
Екологічний максимум - коли збільшення значення екологічного чинника може привести до загибелі живого організму.
Закон толерантності (Шелферд - 1911 рік):
Згідно з яким значення екологічних факторів можуть варіюватися в певних межах, при цьому максимальна і мінімальна кількість речовини можуть привести до загибелі, але існують певні межі, в яких живі організми будуть відчувати себе нормально.
Оптимальна зона залежить від поведінки організму.
Еврібіонтность види - температура може змінюватися у великих межах
Стенобіонтних види - обмежена температура.
Екологічна валентність характеризує здатність виду заселяти різну середу проживання, яка характеризується більшими чи меншими змінами (мінливістю) значень екологічних факторів.
Стенотопние види (в таких же умовах) і евритопних види - існують в будь-яких місцях, розширюють ареал проживання, займають нові екологічні ніші.
Якість середовища (система ознак: розділені на 7 великих груп, кожна складається з певного числа показників, які можуть охарактеризувати якість середовища) з біологічної точки зору - система взаємопов'язаних характеристик навколишнього середовища, в першу чергу атмосферного повітря, природних вод і грунтів, що відображають їх здатність без відхилень здійснювати свої життєзабезпечуючі функції.
· Геономіческіе критерії - критерії, які характеризують явища і процеси, зумовлені фізико-географічними і біоклиматичними особливостями тієї чи іншої території (рельєф, характеристики грунтів, рослинного покриву, гідрографічна мережа, повітряні течії, температура і водний баланс, світловий режим, електромагнітні поля і характеристики , гравітаційний режим і їх порушення);
· Биогеохимические критерії - по ним оцінюються біогеохімічні цикли. Цикли змінюються постійно, для кожної території вони різні;
· Екогенетіческіе критерії - критерії, які характеризують історичні перетворення біоценозу;
· Ценологіческіе критерії - засновані на оцінці видового складу, що входить в біоценоз;
· Продукціоннобіологіческіе критерії - характеризують обмін речовиною і енергією як всередині, так і між іншими екосистемами;
· Геогігіеніческіе критерії - характеристики, які надають природну здатність атмосферного повітря, ґрунтів і природних вод до збереження своїх фізичних, хімічних і механічних характеристик (здатність до самовідновлення);
· Санітарні критерії - характеристики, які показують ефективність мистецьких заходів, спрямованих на збереження і відновлення важливих для людини і для сфер в цілому характеристик атмосферного повітря, ґрунтів і вод.
Якість життя визначається якістю середовища проживання.
Комфорт - введено климатологами - існує напрямок медичної кліматології (розділ біокліматології).
Моніторинг природного середовища, або екологічний моніторинг (закон про охорону навколишнього середовища) - початок 1970-х - Ізраель (начальник гідрометеорологічної служби СРСР)
Комфортність - оцінка по рельєфу місцевості, висоті над рівнем моря, якості підземних і надуровневих вод, характеристиці рослинності живого світу, наявності передумов хвороб в регіоні, за геологічною будовою.
Моніторинг природного середовища - система спостережень, оцінки і прогнозу антропогенних змін природного середовища.
1. Оцінка ступеня мінливості природного середовища (екосистеми і ландшафтів) і їх компонентів під дією людини;
2. Фенологічні спостереження.
Класифікація за програмними цілями моніторингу:
1. Геофизический моніторинг;
2. Біологічний моніторинг.
Класифікація по простору:
1) Глобальний моніторинг або біосферний;
2) Регіональний моніторинг;
3) Локальний або імпактних моніторинг.
Класифікація за часом:
1. Постійний моніторинг;
2. Короткочасний моніторинг
Основна ідеологія моніторингу - параметром виміру є не сама вимірювана величина, а її відхилення від норми. Визначення норми для біологічного моніторингу проблема надзвичайно складна, тому що в біологічних системах поняття норми відносне.
Виділяють субклітинний біологічний моніторинг: генетичні дослідження та біохімічний моніторинг.
Клітинний моніторинг - цитологічний моніторинг.
Моніторинг забруднення біоти.
Моніторинг продуктивності біосфери.
Моніторинг зникаючих видів. Мета: оцінка та прогноз біосистем на антропогенний вплив.
Створення автоматичних систем оповіщення на основі реєстрованих реакцій людини на антропогенні лімітуючі фактори в екосистемі.
Напрямок робіт біологічного моніторингу:
1) Розробка систем раннього оповіщення;
2) Діагностика - виявлення, ідентифікація, визначення концентрації забруднюючих речовин в тканинах живих організмів;
Діагностичний моніторинг живих організмів наземних екологічних систем.
Організми-монітори - організми, що використовуються при діагностичному моніторингу.
Гомеостаз - підтримання сталості внутрішнього середовища.
Блоки дослідження: діагностичний моніторинг морських вод, прісних.
Необхідно обґрунтувати наявність виду, в моніторингу популярні дослідження, що спираються на водорості, які чітко характеризують навантаження водних систем, але в залежності від виду, різні і хімічні речовини, що накопичуються в тканинах водоростей. Так само популярні мохи, лишайники (Лихеноиндикация - індикація по лишайникам). Вони накопичують забруднюючі речовини, але так само, як і в разі водоростей, різні види - різні речовини.
Дуже поширена індикація по корі сосни звичайної.
Залежно від території, кора сосни може накопичувати не тільки забруднюючі речовини, але і речовини, що містяться в грунті.
У людини індикацію забруднень виробляють по волоссю.
Завдання прогностичного моніторингу - прогнозування стану біоти, схильною до антропогенних впливів.
ü біотестування - біологічна оцінка якості середовища (води, повітря або ґрунту) по реакції тест-організму (тест-функції). Воно включає в себе вивчення зв'язку «доза - ефект» на тест-об'єкт. Фраза «доза - ефект» прийшла з токсикології. В ідеальному випадку воно являє собою косообразную функцію. Ця функція є відображенням зв'язку між двома змінними.
З цієї функції в токсикології досліджується загибель тварин. nD50 - летальна доза, яка веде до смерті в 50% випадках.
Гранично-допустимий рівень (відноситься до фізичним параметрам: шумовим, електромагнітним і так далі).
В даному тесті використовують сальмонел (хвороботворні бактерії) в якості тест-об'єктів.
Він створив групу з сальмонел, які по різному реагують на забруднюючі речовини.
1) Якщо ми хочемо використовувати результати в якості виявлення забруднювачів для людини, то ми повинні зрозуміти, чи підходить цей вид для дослідження;
2) Потрапивши в організм, вони взаємодіють з іншими видами.
II тест-об'єкт - вищі рослини. Так само входять деякі комахи, тканини.
Вивчення відгуку проводиться на клітинному, генетичному та організмовому рівнях.
Санітарно-гігієнічна - оцінка проживання людини
Дані біотестування застосовують для:
1. Установки ступеня забруднення навколишнього середовища токсикантами;
2. Визначення ступеня небезпеки порушень в довкілля;
3. Розробка заходів контролю, а також стандарту якості навколишнього середовища, розробка конкретних моніторингових програм
ü Екотоксілогіческіе дослідження
1) Визначення швидкості накопичення, трансформації, розпаду і виведення токсичних речовин при використанні лабораторних дослідженнях, як в лабораторних умовах, так і в природних умовах на ізольованих від впливу зовнішнього середовища екосистемах. Це мікросомного система.
2) Вивчення руху токсичних речовин по ланцюгах харчування
Потенціюючий ефект - взаємодія декількох факторів, що лімітують. При проведенні біоіндикації необхідно вибрати певні параметри. Параметри повинні бути тісно пов'язані з найважливішими показниками стану живого організму: ознаки предлетального стану, що відображають порушення репродуктивної системи і порушення життєвого циклу. В цілому, всі показники класифікуються на:
· Прямі (безпосередньо на живий організм і визначають його існування)
· Непрямі (через зміну в середовищі існування);
ü Приватні показники (коли змінюється одна функція)
ü комплексні показники
Індикація - прояв тих чи інших факторів, що лімітують:
o Специфічна (відзначається реакція характерна для конкретного лімітує фактора)
o Неспецифическая (одна і та ж реакція може бути викликана різними стресовими ситуаціями)