Морфологические и экологические особенности в популяции.

Контрольная работа

По общая экология

Экосистема - это любая совокупность организмов, любое сообшества живых сушеств и его среда обитания, обединенные в единое функсиональное целое, возникаюшее на основе взаимозависимости и причинно-слественный связей, сушествуюших между отдельными экологическими компонентами. Совакуность спесифического физико химического окружение биотопа с сообшеством живых организмов биосинозам и образует экосистемы. Экологическая система электросистема основная функциональная единица в экологии так как нее входят организмы и неживые среда компоненты Взаимно влияющие на свойства друг друга и необходимые условия для поддержания жизни в той ее форме, который существует на Земле

Биосеноз – это совокупность популяций всех видов живых организмов, населяюших определенную географическую тереторию, отличаюшуюся от других соседних территорий по химическому составу почв, вод, а также по ряду физических показателей. (высота над уровнем моря, величина солнечного облучения и т. д)

Биоценоз

Биотоп – однородный в экологическом отношение участок земной поверх- ности (теретория или акватория), затятый одним биосенозам. Биотоп совместно с биоценозом составляет единый биогеоценоз. Биотоп характери- суется местоположением в геопространстве и определенным сочетанием абиотических факторов среды.

Экелогический фактор – элементы окружающий среды, дейтвующие на организм. Различают следующие категории экологических факторов абиотические (связонные с нежывой природой), биотические (связонные с живой природе) и соцальные связонные с сойиальной организацией материи.

Факторы нежывой природы (абиотические или физико химические). К ним относятся климатические, атмосферные, почвенные, геоморфологические орографические, гидрологические и другие.

Факторы живой природы биотические влияние одних оргонизмов или их сообществ на другие. Эти влияния могут быть со стороны растений фитогенные, животных, зоогенные, микроорганизмов, грибов и другие.

Факторы человеческой деятельности антропогенные . В их числе различают прямые влияние на организмы и косвенные влияние на местообитание (например: загрязнение среды, строительство на реках).

В природе каждый сушествующий вид представляет сложный комплекс или даже системы внутривидовых групп, которые охватовают в своем составе особей специфическими чертами строения, физиологии и поведения. Таким внутривидовым объединением особей и является популяция. Термин популяция был впервые введен в 1903 году датским ученом Иогансеном для обазначения “естественной смеси особей одного и того же вида, неоднородной в генетическом отношении”. В дальнейшом этот термин приобрел экологическойе значение и им стали обазначать население вида, занимающего определенную територию. По опридиления С.С.Шварца (1980), популяция – это элементарная группировка организмов определенного вида, обладающая всему необходимыми условиями для поддержания своей численности необозримо длительное время постоянно изменяюшихся условиях среды. Термин популяцыя в настоящее время используют в узком смысле слова кокдк говарят о конкретной внутривидовой группировке, населяющей определленый биогеосеноз, и шроком, общем смысле, для обозначения обособленый групп вида независимо от того, какую территорию она занимает и какую гинетическую информацию несет. Популяция является генетический единицей виды изменение который осуществляет эволюция вида. Как группа совместно питающих особей одного вида, популяция выступает первой надорганизменной биологической макросистемой. У популяций приспособительное возможности значительно выше чем у слагающих ее индивидов. Популяция как биологическая единица обладает определенной структурой и функцией. Структура популяция характеризуется составляющими ее особями и их распределением в пронстранстве. Функции популяции аналогичны функциям других биологических систем. Им свойственны рост развитие способность поддерживать существование в постоянно меняющихся условиях, т.е. популяция обладает конкретными генетическими и экологическими характеристиками.

Морфологические и экологические особенности в популяции

Численность популяции не должна быть ниже определенного предела, при достижении которого популяция прекращает свое воспроизводение. Такая минимальная численность популяции называется критической. При определении критических численности нужно учитывать не всех особей, а только тех которы принимают участие в размножении – это эффективная численность популяций. Любая популяция способна устойчива существовать длительная время если ее численность находится на оптимальном уровни она должна быть выше критическое но при этом не через мерной. Численность популяций может измеряется сотнями тысячами и даже миллионами особей.У большинства крупных млекопитающих и человека критическая численность популяции составляет около 200 особей. При снижении численности популяции ниже критического уровня через несколько поколений за счет близкородственного скрешивания резко возрастает частота негативных генетических изменений и популяция выраждается.

Тема: Экологические особенности животных по отношению к температуре.

Цели:

• Показать различные приспособления животных к температуре, как экологическому фактору.
• Научить отличать холоднокровных и теплокровных животных.
• Развивать познавательные интересы и логическое мышление.
• Формировать правильное отношение к природе.

Оборудование: карта «Природные зоны мира», мультимедийный проектор для просмотра презентации , карточки с заданиями, раздаточный материал.

Ход урока

1. Организационная часть.

–Здравствуйте, ребята! Садитесь!

2. Сообщение темы и целей урока.

–На прошлых уроках экологии вы уже узнали, что такое экологические факторы, как они влияют на живые организмы, какие особенности имеют животные в связи с воздействием этих экологических факторов. Посмотрите на тему нашего урока. Какие ассоциации у вас возникают, когда вы её читаете? Что мы сегодня будем изучать?

(ОТВЕТЫ УЧАЩИХСЯ)

– Вы знаете много! И ясно, дружок,
Что будет сейчас для вас важный урок!

– Перед нами стоит несколько задач! Необходимо выяснить, какие температурные условия на нашей планете, какие группы животных выделяют в связи с влиянием температуры и самое главное, как приспосабливаются животные к различным температурам.

– Откройте свои тетради и запишите число и тему урока.

III. Изучение нового материала.

1. Рассказ учителя с элементами беседы.

– Так какие же температурные условия на нашей планете?

Горы, пустыни, саванны, леса,
Реки, озёра, поля и моря.
Как ты огромна планета моя!
Как ты загадочна наша Земля!

– Посмотрите на карту «Природные зоны мира». Из уроков географии вы уже знаете, что выделяют разные природные зоны. Подумайте, по каким критериям их выделяют?

(ОТВЕТЫ УЧАЩИХСЯ)

– Они изображены разным цветом. Наиболее жаркие территории расположены вблизи экватора – это тропики и субтропики .

– Каким цветом это показано на карте?

(ОРАНЖЕВЫМ)

– Верно. А ведь этот цвет в изобразительном искусстве относят к тёплым цветам !

– А вот здесь показаны наиболее холодные зоны – вблизи полюсов – это приполярные области. Какой цвет здесь применяют?

(ФИОЛЕТОВЫЙ)

– Правильно! Его относят к группе холодных цветов !

– А между ними лежат области с умеренной температурой . Они показаны нам зелёным цветом.

Планета огромна!
Где влажно, где жарко!
Где холод ужасный
И сильный мороз.
И нет уголка на огромной планете
Где кто-нибудь выжить совсем бы не смог!

(ПО ХОДУ ЧТЕНИЯ СТИХОТВОРЕНИЯ ДЕМОНСТРИРУЮ ВИДЫ ПРИРОДЫ)

– Животные обитают практически во всём температурном диапазоне, который представлен на планете. Раковинные амёбы встречаются при + 58 °С, личинки многих двукрылых могут жить при температуре около + 50 °С. Обитающие высоко в горах щетинохвостки, ногохвостки и клещи прекрасно выживают при температуре ночью около – 10 °С. Науке известен нелетающий комар – дергун, который обитает на склонах Гималаев. Он сохраняет активность даже при температуре –16 °С. В теле животного постоянно происходит обмен веществ. Его интенсивность зависит от температуры тела животного. В то же время обмен веществ обеспечивает животное энергией. На температуру тела животных оказывает влияние температура окружающей среды. При слишком сильной жаре или при слишком сильном холоде животное погибает.

2. Работа с учебником.

– Температура, как экологический фактор, конечно же, влияет на живые организмы, и в зависимости от этого выделяют две группы животных: холоднокровные и теплокровные.

(ФОРМИРУЮ СХЕМУ НА ДОСКЕ)

– Ребята, запишите в тетрадь схему.

– ХОЛОДНОКРОВНЫЕ … ТЕПЛОКРОВНЫЕ

– Это сложные прилагательные, образованные путём сложения 2-х корней: холодный и кровь, тёплый и кровь.

– Что означают эти термины?

(ОТВЕТЫ УЧАЩИХСЯ)

–А как об этом сказано в учеб нике?

– Откройте учебники. Найдите § 12 на стр. 31 4 абзац сверху. Прочитайте определение.

(ОТВЕТЫ УЧАЩИХСЯ)

– Верно. К группе холоднокровных относят – всех беспозвоночных, рыб, земноводных и пресмыкающихся.

– Переверните страницу учебника и найдите 2 абзац снизу. Прочитайте определение курсивом. (ОТВЕТЫ УЧАЩИХСЯ)

– К группе теплокровных животных относятся только птицы и млекопитающие. (ПО ХОДУ ОБЪЯСНЕНИЯ ДОПОЛНЯЮ РАНЕЕ СФОРМИРОВАННУЮ СХЕМУ). Запишите это в тетрадь.

– Обратите внимание на схему. Почему я использую при обозначении холоднокровных животных синий цвет, а при обозначении теплокровных красный?

(ОТВЕТЫ УЧАЩИХСЯ)

– Верно, сегодня на уроке мы будем использовать синий цвет для обозначения низких температур и холоднокровных животных, а красный цвет для обозначения высоких температур и теплокровных животных.

– Возьмите карандаши и выделите термины в тетради.

– Назовите животных, которых мы можем отнести к группе теплокровных.

– А животных, которых можно отнести к группе холоднокровных?

3. Работа в малых группах.

– Ребята, предлагаю объединиться в группы по 5 человека. Для этого ребятам с третьих парт придётся пересесть. У вас на столах лежат пакеты с заданиями. Вам необходимо, определить к какой группе относятся данные животные. Карточек, как и вас 5, и кружочков около животного тоже 5. Каждый заполняет 1 кружок и передаёт следующему. На пакете напишите свои фамилии и запомните порядковый номер. Каждый раскрашивает только кружок со своим порядковым номером. Используем цвета для теплокровных – красный, а холоднокровных – синий. По полученным результатам вы примете единственно верное решение. Кроме того, необходимо подумать, где обитает данное животное. Работу нужно сделать быстро! Даю вам минуту на обсуждение! Приступайте! Время пошло!

(ВКЛЮЧАЮ МУЗЫКУ И ВИДЕО ИЗОБРАЖЕНИЯ ПРИРОДЫ)

– Та группа, которая закончит работу, поднимите руку.

(ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ)

– А, теперь, давайте расселим наших животных на карте.

(РЕБЯТА НАЗЫВАЮТ ЖИВОТНОГО, ГОВОРЯТ К КАКОЙ ГРУППЕ ЕГО ОТНЕСЛИ, НАЗЫВАЮТ МЕСТО ЕГО ОБИТАНИЯ И РАСПОЛАГАЮ ИХ НА КАРТЕ).

– Посмотрите теперь на карту, ребята! В зонах с низкой температурой обитают как теплокровные так и холоднокровные. И в зонах с высокой температурой так же обитают представители этих двух групп.

4. Работа с мультемидийным проектором.

– Как же животные приспосабливаются к жизни в различных условиях?

ШАГ 1.

На экране появляется изображение ящерицы.

– Что за животное здесь показано? К какой группе его можно отнести?

(ОТВЕТЫ УЧАЩИХСЯ)

– Пустынная игуана с утра когда ещё не жарко окрашена в более тёмные тона, а по мере усиления солнечного тепла она бледнеет. Как вы думаете, почему так происходит?

(ТЁМНАЯ ОКРАСКА СПОСОБСТВУЕТ ПОГЛОЩЕНИЮ ВНЕШНЕГО ТЕПЛА, А СВЕТЛЫЙ ТОН ОТРАЖАЕТ СОЛНЕЧНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ.)

– Таким образом с помощью изменения окраски в течении суток черепаха приспособилась переносить изменения температур. Таким же приспособлением пользуется и пустынная черепаха.

На экране появляется надпись: Изменение окраски тела.

ШАГ 2.

На экране появляется изображение лягушки и крокодила.

– Кто изображён на экране? К какой группе относятся данные животные?

(ОТВЕТЫ УЧАЩИХСЯ)

– А где могут обитать эти животные? Поскольку эти животные холоднокровные, им так же приходится приспосабливаться к изменению температуры в течении суток. Они это делают при помощи изменения двигательной активности. При понижении температуры холоднокровные становятся активнее.

(ОТВЕТЫ УЧАЩИХСЯ)

На экране появляется надпись: Изменение двигательной активности при колебаниях температуры в течении суток.

ШАГ 3.

На экране появляется изображение черепахи.

–А это пустынная черепаха. При сильном повышении температуры воздуха у неё резко возрастает отделение слюны. Вытекая изо рта, она смачивает нижнюю часть головы, шею и конечности – так черепаха охлаждается. Многие животные чтобы избежать перегрева закапываются в песок или наоборот стараются найти какую-нибудь возвышенность и забраться на неё, т.к. песок очень сильно нагревается. Таким образом здесь на помощь приходят поведенческие манёвры.

На экране появляется надпись: Поведенческие маневры.

ШАГ 4.

На экране появляется изображение виноградная улитка и медведь.

– Посмотрите на это изображение, что может объединять таких разных животных? А всё дело в том, чтобы избежать неблагоприятные для них температуры они впадают в спячку и оцепенение. Кроме моллюсков в оцепенение способны впадать рыбы, амфибии. А какие животные, обитающие в нашей местности способны впадать в спячку зимой? (Ежи, землеройки, барсуки, суслик и т.д. )

На экране появляется надпись: Спячка, оцепенение при сезонных изменениях температуры.

ШАГ 5.

На экране появляется изображение группа пингвинов.

– Посмотрите на изображение. Это пингвины.

(ОТВЕТЫ УЧАЩИХСЯ)

– Сейчас мне понадобится 10 самых смелых помощников. Прошу вас, ребята, выйдите к доске!

(ВЫХОДИТ ГРУППА РЕБЯТ, РАЗДАЮ ИМ ШАПОЧКИ И ВСЕ ВМЕСТЕ ПЫТАЕМСЯ ПРОДЕМОНСТРИРОВАТЬ ДВИЖЕНИЯ ПИНГВИНОВ).

– Мы сейчас изобразим с вами поведение в группе пингвинов.

Ребята встаньте близко друг к другу и образуйте внешний и внутренний круг.

Именно таким способом строятся пингвины. Так они стоят какое-то время, переминаясь с ноги на ногу. Затем они двигаются по кругу, шагая влево или вправо. Позже те пингвины, что были внутри группы выходят в наружный круг, а те оказываются внутри группы. И опять стоят и топчутся на месте и снова через определённое время меняются местами. Так они греются.

– Какой же вывод можно сделать, что это за приспособление?

(ОТВЕТЫ УЧАЩИХСЯ)

На экране появляется надпись: Образование групп животных при понижении температуры.

ШАГ 6.

На экране появляется изображение белого медведя и бурого и сразу же надпись: Чем жарче климат, тем меньше масса тела.

– Здесь вы видите представителей одного класса и даже одного отряда, но обитают они в разных условиях. Это, конечно же отражается на их внешнем облике. Эти особенности были сформулированы так: Чем жарче климат, тем меньше масса тела! В экологии это получило название правила Бергмана, по фамилии ученого, который его сформулировал.

ШАГ 7.

На экране появляется изображение лисиц и песца и сразу же появляется надпись: Чем холоднее климат, тем короче выступающие части тела (уши, хвост, лапы). Правило Алена.

– Здесь тоже действует правило, но какое? Давайте представим себя на минуту учёными-исследователями и попытаемся это правило сформулировать. Здесь показаны лисичка Фенек, обыкновенная лисица и песец. Обитают они в различных климатических условиях. НАЗЫВАЮ ТЕМПЕРАТУРНЫЕ ГРАНИЦЫ,

– Что можно сказать об отличительных особенностях внешнего вида этих животных?

(ОТВЕТЫ УЧАЩИХСЯ)

– Ребята, а действует в этом случае правило Бергмана?

ШАГ 8.

На экране появляется изображение птицы, медведя, моржа.

–Может быть, кто-то догадался почему эти животные здесь объединены? Посмотрите на фон. он синий, а это значит мы здесь рассматриваем приспособление к низким температурам.

(ОТВЕТЫ УЧАЩИХСЯ)

На экране появляется надпись: Наличие защитного покрова.

ШАГ 9.

На экране появляется изображение собаки.

–Ребята, что обычно бывает с вами, когда вы пробежите кросс?

(ОТВЕТЫ УЧАЩИХСЯ)

– Верно, вы потеете, а собаки в силу своих физиологических особенностей не имеют потовых желёз. Как же они выходят из положение? Какое приспособление имеют они для того чтобы переносить высокие температуры?

(ВЫСОВЫВАЮТ ЯЗЫК)

На экране появляется надпись: Увеличение испарения при повышении температуры.

ШАГ 10.

– Итак, рассмотрев приспособления животных к различным температурным условиям, мы сформулировали следующие выводы:

На экране высвечиваются все тезисы.

– Вот мы и справились со всеми поставленными в начале урока задачами.

Задач было много,
Но все решены!
Но сколько ещё у вас впереди?
Узнать нужно столько!!!
Что знай – не ленись.
К познанию мира всегда ты стремись!

IV. Закрепление нового материала.

– А теперь давайте проверим результаты нашего совместного труда!

–Напомните, каким цветом мы сегодня обозначали теплокровных животных и холоднокровных.

– Посмотрите на экран. Определите кто здесь лишний и почему?

– У вас на столах лежат карточки с названиями животных, подчеркните теплокровных красным цветом, а холоднокровных синим цветом.

V. Итог урока.

(ВЫСВЕЧИВАЕТСЯ ИЗОБРАЖЕНИЕ ПЛАНЕТЫ И ЗВУЧИТ МУЗЫКА)

Как мир наш прекрасен!
Леса и сады, Журчит ручеёк,
Воды тихой реки!
Затихли деревни, дороги, поля,
И спит в колыбели Вселенной Земля.
Не будь же, дружок, ты к планете жесток,
Любой береги и цветок и листок,
Её охраняй, помогай ей трудом…
Земля среди звёзд наш единственный дом.

– Итак, ребята, наш урок подходит к концу. Посмотрите ещё раз на карту и вспомните, что температурный режим нашей планеты очень разнообразен, посмотрите на схему в тетради и вспомните каких животных мы относим к группе теплокровных и холоднокровных, и, наконец, вспомните какие всевозможные приспособления имеют животные для того, что бы переносить воздействие различных температур.

V I. Домашнее задание: §12.

Выставление оценок.

Сегодня на уроке хорошо работали _________________________ .

Общие требования, которые тот или иной вид предъявляет окружающей среде

Обусловлены наследственно. Каждый вид обладает, как принято говорить, специфическими экологическими особенностями. К ним относятся, например, определенные требования к температуре, наличию воды, питательных веществ, света и т. д., причем на ранних стадиях развития растения эти требования могут быть иными, чем во время его цветения и плодоношения.

Так, для прорастания семян растений многих видов необходима определенная температура почвы; иногда до прорастания, то есть в период покоя, семена должны быть сильно охлаждены, а для того чтобы растение зацвело, обычно также необходимо воздействие определенных внешних условий. При этом речь идет в основном о факторах неживой природы, то есть об абиотических факторах. Только в тех случаях, когда эти факторы соответствуют экологическим особенностям растения, оно может хорошо расти и пройти полный жизненный цикл.

Итак, рост и распространение растений в значительной мере определяются условиями внешней среды. Но само по себе понятие «внешняя среда» очень многозначно. Сюда относятся не только абиотические факторы, но и живой мир, то есть влияния, оказываемые другими растениями, животными, а также - и не в последнюю очередь - человеком. Все они находятся в тесном взаимодействии, и часто очень трудно выявить влияние какого-либо из них на распространение растений, тем более что нередко оно определяется и историческими причинами. В этом разделе мы ограничимся рассмотрением только компонентов неживой природы, а именно двух их крупных комплексов - климата и почвы, к которым в большинстве случаев могут быть сведены все абиотические факторы. Разумеется, эти комплексы факторов также находятся в тесной взаимозависимости.

Границы ареалов многих видов частично определяются границами континентов, омываемых океанами и морями. Хотя принято считать, что такого рода естественные границы тоже обусловлены абиотическими факторами, все же с экологической точки зрения они не представляют особого интереса, и мы не станем останавливаться на них. И в горах условия внешней среды часто меняются очень резко, поэтому не удивительно, что там границы ареалов нередко выражены достаточно четко, тем более что именно высокогорья представляют собой препятствия для расселения многих растений. Четкие, сравнительно легко обнаруживаемые границы ареалов мы находим также вблизи не имеющих растительного покрова высокоширотных районов Арктики, крайне засушливых областей пустынь или территорий с сильно засоленными почвами (если они занимают очень большие площади).

Однако границы большинства ареалов проходят там, где таких препятствий для расселения растений нет. Здесь эти границы часто выражены не резко, и ареал обычно постепенно «разреживается». Это указывает на то, что условия для существования соответствующего вида ухудшаются, пока наконец не исчезнут вовсе. При этом важную роль часто играют изменения климатических условий, на которых мы теперь остановимся.

Экологическая характеристика

Экологическая характеристика - это отношение организма к комплексу экологических факторов, или условий среды. Сами экологические факторы можно определить как динамичные элементы природной, или окружающей, среды, влияющие на активность живых организмов, их жизнедеятельность. Другими словами, без наличия любого экологического фактора невозможна нормальная жизнь организма, вплоть до летального исхода; так что экологические факторы - это условия жизни растений, животных и человека.
Набор экологических факторов для растений включает следующие группы: космические (о Солнце говорилось в начале книги), абиотические и биотические факторы. К абиотическим факторам относятся климатические (свет, тепло, влага, воздух), почвенные, орографические (определяемые рельефом). Биотические факторы связаны с воздействием живых организмов друг на друга: влиянием деятельности людей на растения (косьба на лугах, рубка леса, обработки посевов препаратами и пр.), животных на растения (на пастбищах, влияние насекомых-опылителей, вредителей растений и др.). Считается, что все экологические факторы равнозначны для организмов, в том числе и для растений. Принципиально это так, поскольку каждый фактор определят возможность жизни. Если же учитывать время, в течение которого организм может выживать без отдельно взятого фактора, то проявляется определенное различие в значении факторов. Так, без света растение может находиться но нескольку часов в день (ночью), но без тепла (при заморозке) - только несколько минут или даже секунд (при сильном понижении температуры); дефицит воды одни растения переносят сутками (а в пустынях - практически в течение всего периода вегетации), а другие - только в течение немногих часов. Оценки значимости факторов различаются и в мире животных.

Например, без воздуха они могут прожить лишь минуты или даже секунды, без достаточного количества тепла - часы, а иногда только секунды (но некоторые животные в зимней спячке проводят по нескольку месяцев, приспособившись к особенному тепловому режиму), без воды и пищи - по нескольку суток. В общем же, комплекс экологических факторов жизненно необходим организмам, в частности, для растений чрезвычайно важны космические, все климатические и почвенные факторы.
Следует отметить незаменимость экологических факторов. Например, дополнительным снабжением водой не восполнить дефицит того или иного питательного элемента в почве или недостаток тепла и т. д. Вместе с тем, некоторое улучшение условий произрастания растений все-таки наблюдается, если при дефиците одних факторов или одного фактора другие будут предоставляться растению в достаточно полном объеме, без дефицита. И все же полной замены одного экологического фактора другим достичь невозможно.
Разнообразие необходимых уровней экологических факторов, их сочетание, дефицит и излишки отражены в одном из основных, обобщающем все такие показатели, законе экологии, сформулированном американским экологом В. Шелфордом в работах 1911-1915 гг. Этот закон называют законом Шелфорда, или законом толерантности. Суть его такова: отсутствие или невозможность процветания любого организма определяется недостатком или избытком в качественном, и количественном смыслах (показателях) любого из факторов, уровень которого может оказаться близким к пределам толерантности, то есть к пределам, переносимым данным организмом (от лат. Шегапйэ - «терпение»).
Приспособленность организмов к определенным условиям, в которых возможен их жизненный цикл, выражается разницей между минимальным и максимальным показателями по каждому экологическому фактору. Такой диапазон, или зона, между приемлемыми для жизни уровнями факторов называется пределами толерантности, то есть границами условий, в которых организм проходит весь цикл развития и может выжить. У каждого вида организмов (растений, животных, человека) диапазоны индивидуальны и отличаются от диапазонов других организмов (хотя у некоторых видов такие зоны могут быть сходными, в отдельных случаях почти совпадающими).
Заметим, что индивидуальные экологические характеристики имеют не только представители разных видов, но и формы организмов в пределах одного вида, например, разные сорта конкретного вида растений (на этих отличиях строятся и сортовые агротехники возделывания). Это можно проиллюстрировать и на примере людей с разными уровнями здоровья и тренированности: некоторые могут переносить дефицит факторов и перегрузки, которые очень трудно перенести обычным людям. Каждый легко может представить разницу пределов толерантности слабого, болезненного человека и тренированного закаленного спортсмена или космонавта, испытателя. После землетрясений под завалами находили выжившими через много дней слабых женщин, а иногда и стариков. Но это уже индивидуальные особенности людей и специфика обстоятельств.
И еще пояснения к основному закону: любой из факторов, приближающийся по уровню к границам толерантности (не имеет значения - к экологическому максимуму или минимуму), ограничивает условия нормального развития организма и называется лимитирующим фактором. Количественный показатель фактора, при котором организм развивается нормально и «процветает», называется оптимальным уровнем (от лат. орйтт - «наилучший»).
Очень важно то, что и по оптимуму для каждого экологического фактора существует диапазон показателей, и чем шире он у того или иного организма (растения или животного), тем более приспособлен организм к меняющимся условиям. Так что, оптимум -г это не определенная точка на шкале показателей, а именно зона, оптимальные условия, при которых природой предоставлена организму возможность нормально развиваться. При отсутствии диапазона оптимальных условий живые организмы погибали бы при малейших отклонениях условий от оптимального уровня.
Оптимальные уровни каждого фактора для одного и того же организма могут меняться («смещение оптимума»). Это означает смену требований организма к условиям как в разные периоды развития (в разные фазы роста), так и в зависимости от конкурентных взаимоотношений с другими организмами, но особенно от уровня других экологических факторов: при благоприятном сочетании факторов (когда каждый из них близок к оптимальному уровню, бездефицитен) все они используются организмом наиболее эффективно и экономично. Это очень важно, в частности, для практики возделывания растений: применяя агрономические приемы, можно добиться наиболее рационального использования условий среды растениями в посевах, что всегда приводит к повышению урожайности. В этом заключается экологическая суть агрономии: растение необходимо обеспечивать оптимальными уровнями всех экологических факторов в течение всего периода развития данного растения. Понятно, что для достижения наилучшего результата совершенно необходимо знать экологические характеристики возделываемых растений и их изменения в течение всего цикла развития растения.
Подчеркну также, что качество фактора (его качественная характеристика) определяется не только внутренней сущностью и особенностями данного фактора (составом света, воздуха, воды, почвы), но и равномерностью его поступления: растениям требуется без дефицитность в течение всего периода активной вегетации. В связи с этим существенное отрицательное влияние на растения оказывают колебания погодных условий (периоды с возвратом холодов, периоды с отсутствием осадков и др.) и неравномерность снабжения растений питательными веществами (при невыполнении научных рекомендаций по правильному применению удобрений).
Для получения наглядного представления о законе толерантности удобно рассмотреть схему, на которой отражено действие данного закона для разных организмов.
На схеме показаны в виде секторов основные экологические факторы для растений. Здесь требуются короткие пояснения. За счет наличия минеральных соединений в почве осуществляется питание растений. Поэтому каждый из элементов, необходимых растениям (азот, фосфор, калий, кальций, сера и ряд других), является экологическим фактором так же, как и каждое физическое свойство почвы (содержание в ней влаги, воздуха, плотность сложения и др.), поскольку каждый из этих факторов влияет на условия жизни растений в почве. Итак, все химические и физические свойства почвы - это экологические почвенные факторы.
Очевидно отличие растений от животных (II) и человека (III): эти организмы получают питание не из почвы и воздуха, как растения, а используют в пищу растения и животных (органические вещества).
Здесь уместно дать еще два экологических термина: экологическая ниша и цепи питания. Под экологической нишей понимают комплекс экологических факторов между минимальными и максимальными показателями для конкретного организма. Другими словами, более обобщенно, это совокупность характеристик, показывающая положение вида в экосистеме. Именно в пределах своей индивидуальной экологической ниши развивается, размножается и живет любой вид.

Экология - это наука, изучающая жизнь различных организмов в их естественной среде обитания, или окружающей среде. Окружающая среда - это все живое и неживое вокруг нас. Ваша собственная окружающая среда - это все, что вы видите, и многое из того, чего вы не видите вокруг себя (например, которым вы дышите). Она в основном неизменна, но ее отдельные детали постоянно изменяются. Ваше тело - в каком-то смысле тоже окружающая среда для многих тысяч крошечных существ - бактерий, помогающих вам усваивать пищу. Ваше тело является для них естественной средой обитания.

Общая характеристика экологии как раздела общей биологии и комплексной науки

На современном этапе развития цивилизации экология представляет собой сложную комплексную дисциплину, основанную на различных областях человеческого знания: биологии, химии, физики, социологии, природоохранной деятельности, различных видов технологии и т. д.

Впервые в науку понятие «экология» ввел немецкий биолог Э. Геккель (1886). Это понятие первоначально являлось чисто биологическим. В дословном переводе «экология» означает «наука о жилище» и подразумевала изучение взаимоотношений между различными организмами в природных условиях. В настоящее время это понятие очень усложнилось и разные ученые вкладывают в это понятие различный смысл. Рассмотрим некоторые из предлагаемых понятий.

1. По В. А. Радкевичу: «Экология - это наука, исследующая закономерности жизнедеятельности организмов (в любых ее проявлениях, на всех уровнях интеграции) в их естественной среде обитания с учетом изменений, вносимых в среду деятельностью человека». Это понятие соответствует биологической науке и его нельзя признать полностью соответствующим той области знания, которую изучает экология.

2. По Н. Ф. Реймерсу : «Экология (всеобщая, «большая») - это научное направление, рассматривающее некую значимую для центрального члена анализа (субъекта, живого объекта) совокупность природных и отчасти социальных (для человека) явлений и предметов с точки зрения интересов (в кавычках или без кавычек) этого центрального субъекта или живого объекта». Данное понятие является универсальным, но оно трудно для восприятия и воспроизведения. Оно показывает многообразие и комплексность экологической науки на современном этапе.

В настоящее время экология распадается на несколько направлений и научных дисциплин. Рассмотрим некоторые из них.

1. Биоэкология - отрасль биологической науки, изучающая взаимосвязи организмов друг с другом; средой обитания и воздействие деятельности человека на эти организмы и среду их обитания.

2. Популяционная экология (демографическая экология) - раздел экологии, изучающий закономерности функционирования популяций организмов в среде их обитания.

3. Аутэкология (аутоэкология) - раздел экологии, изучающий взаимоотношения организма (отдельной особи, вида) с окружающей средой.

4. Синэкология - раздел экологии, изучающий взаимоотношения популяций, сообществ и экосистем со средой.

5. Экология человека - комплексная наука, изучающая общие законы взаимоотношения биосферы и антропосистемы, влияние природной среды (в том числе и социальной) на отдельного человека и группы людей. Это наиболее полное определение экологии человека, оно может быть отнесено и к экологии отдельной личности, и к экологии человеческих популяций, в частности, к экологии различных этносов (народов, народностей). Большую роль в экологии человека играет социальная экология.

6. Социальная экология - многозначное понятие, одно из которых следующее: раздел экологии, изучающий взаимодействия и взаимосвязи человеческого общества с природной средой, разрабатывающий научные основы рационального природопользования, предполагающие охрану природы и оптимизацию жизненной среды человека.

Различают также прикладную, промышленную, химическую, онкологическую (канцерогенную), историческую, эволюционную экологию, экологию микроорганизмов, грибов, животных, растений и т. д.

Все вышеизложенное показывает, что экология - это комплекс научных дисциплин, имеющих в качестве объекта исследования Природу, учитывающих взаимосвязь и взаимодействие отдельных компонентов живого мира в виде отдельных особей, популяций, отдельных видов, взаимоотношения экосистем, роль отдельных людей и человечества в целом, а также пути и способы рационального природопользования, меры по охране Природы.

Взаимосвязи

Экология изучает, как растения и животные, включая людей, живут вместе, влияют друг на друга и на окружающую их среду. Начнем с вас. Подумайте, как вы связаны с окружающей средой. Чем вы питаетесь? Куда выбрасываете отходы и мусор? Какие растения и животные живут рядом с вами. То, как вы воздействуете на окружающую среду, оказывает обратное воздействие и на вас, и на все , которые живут рядом с вами. Взаимосвязи между вами и ними образуют сложную и разветвленную сеть.

Среда обитания

Естественное окружение группы растений и животных называется средой обитания, а сама группа, живущая в ней, - сообществом. Переверните камень и посмотрите, о пол над ним живет. Миленькие сообщества - всегда часть больших сообществ. Так, камень может быть частью ручья, если он лежит на его берегу, а ручей - частью леса, в котором протекает. В каждой крупной среде обитания живут различные растений и животных. Попробуйте отыскать несколько различных типов среды обитания вокруг вас. Глядите вокруг: вверх, вниз - во все стороны. Но не забывайте, что жизнь надо оставить такой, какой вы ее застали.

Современное состояние экологической науки

Впервые термин «экология» был употреблен в 1866 г. в работе немецкого биолога Э. Геккеля «Всеобщая морфология организмов». Самобытный биолог-эволюционист, медик, ботаник, зоолого-морфолог, сторонник и пропагандист учения Ч.Дарвина, он не только ввел в научный обиход новый термин, но и приложил все свои силы и знания для формирования нового научного направления. Ученый считал, что «экология - это наука об отношениях организмов к окружающей среде». Выступая на открытии философского факультета университета в Йене с лекцией «Путь развития и задачи зоологии» в 1869 г. Э. Геккель отмечал, что экология «исследует общее отношение животных как к их органической, так и неорганической средам, их дружественные и враждебные отношения к другим животным и растениям, с которыми они вступают в прямые и непрямые контакты, или, одним словом, все те запутанные взаимодействия, которые Ч. Дарвин условно обозначил как борьбу за существование». Под средой он понимал условия, создаваемые неорганической и органической природой. К неорганическим условиям Геккель относил физические и химические особенности мест обитания живых организмов: климат (теплота, влажность, освещенность), состав и почвы, особенности , а также неорганическую пищу (минералы и химические соединения). Под органическими условиями ученый подразумевал взаимоотношения между организмами, существующими в пределах одного сообщества или экологической ниши. Название экологической науки произошло от двух греческих слов: «экое» - дом, жилище, местообитание и «логос» - слово, учение.

Надо отметить, что Э. Геккель и многие его последователи использовали термин «экология» не для описания изменяющихся условий среды и меняющихся со временем взаимоотношений между организмами и средой, а только для фиксации существующих неизменными условий и явлений окружающей среды. Как полагают С. В. Клубов и Л. Л. Прозоров (1993), фактически исследовался физиологический механизм взаимоотношения живых организмов, выделялось их отношение к окружающей среде исключительно в рамках физиологических реакций.

В рамках биологической науки экология просуществовала до середины XX в. Акцент в ней был сделан на изучение живого вещества, закономерностей его функционирования в зависимости от факторов среды обитания.

В современную эпоху экологическая парадигма основывается на концепции экосистем. Как известно, этот термин был введен в науку А. Тенсли в 1935 г. Под экосистемой подразумевают функциональное единство, образованное биотопом, т.е. совокупностью абиотических условий, и населяющими его организмами. Экосистема является главным объектом изучения общей экологии. Предметом познания ее являются не только законы формирования структуры, функционирования, развития и гибели экосистем, но и состояние целостности систем, в частности их устойчивость, продуктивность, круговорот веществ и баланс энергии.

Таким образом, в рамках биологической науки общая экология оформилась и окончательно выделилась как самостоятельная наука, которая основывается на изучении свойств целого, не сводимого к простой сумме свойств его частей. Следовательно, экология в биологическом содержании этого термина подразумевает науку об отношениях растительных и животных организмов и образуемых ими сообществ между собой и с окружающей средой. Объектами биоэкологии могут быть гены, клетки, отдельные особи, популяции организмов, виды, сообщества, экосистемы и биосфера в целом.

Сформулированные законы общей экологии широко используются в так называемых частных экологиях. Точно так же, как и в биологии, развиваются своеобразные таксономические направления в общей экологии. Самостоятельно существуют экология животных и растений, экология отдельных представителей растительного и животного мира (водорослей, диатомовых водорослей, определенных родов водорослей), экология обитателей Мирового океана, экология сообществ отдельных морей и водоемов, экология определенных участков водоемов, экология животных и растений суши, экология пресноводных сообществ отдельных рек и водоемов (озер и водохранилищ), экология обитателей гор и возвышенностей, экология сообществ отдельных ландшафтных единиц и т. д.

В зависимости от уровня организации живого вещества экосистем в целом выделяют экологию особей (аутоэкологию), экологию популяций (демэкологию), экологию ассоциаций, экологию биоценозов и экологию сообществ (синэкологию).

При рассмотрении уровней организации живого вещества многие ученые полагают, что самые низшие ее ранги - геном, клетка, ткань, орган - изучаются сугубо биологическими науками - молекулярной генетикой, цитологией, гистологией, физиологией, а высшие ранги - организм (особь), вид, популяция, ассоциация и биоценоз - как биологией и физиологией, так и экологией. Только в одном случае рассматриваются морфология и систематика отдельных особей и составляемых ими сообществ, а в другом - их взаимоотношение между собой и с окружающей средой.

К настоящему времени экологическое направление охватило практически все существующие области научного познания. Не только науки естественного профиля, но и сугубо гуманитарные науки при изучении своих объектов стали широко пользоваться экологической терминологией и главное методами исследования. Возникло множество «экологий» (экологическая геохимия, экологическая геофизика, экологическое почвоведение, геоэкология, экологическая геология, физическая и радиационная экология, медицинская экология и множество других). В связи с этим была проведена определенная структуризация. Так, в своих работах (1990-1994) Н. Ф. Реймерс сделал попытку представить структуру современной экологии.

Более простой выглядит структура Экологической науки с иных методологических позиций. В основу структуризации положено разделение экологии на четыре крупнейших и одновременно фундаментальных направления: биоэкологию, экологию человека, геоэкологию и прикладную экологию. Все перечисленные направления пользуются практически одинаковыми методами и методологическими основами единой экологической науки. В данном случае речь может идти об аналитической экологии с соответствующими подразделениями ее на физическую, химическую, геологическую, географическую, геохимическую, радиационную и математическую, или системную, экологии.

В рамках биоэкологии выделяют два равноценных и важнейших направления: эндоэкологию и экзоэкологию. Согласно Н. Ф. Реймерсу (1990), к эндоэкологии относятся генетическая, молекулярная, морфологическая и физиологическая экологии. К экзоэкологии относятся следующие направления: аутоэкология, или экология отдельных особей и организмов как представителей определенного вида; демэкология, или экология отдельных группировок; популяционная экология, которая изучает поведение и взаимоотношение в пределах какой-то определенной популяции (экология отдельных видов); синэкология, или экология органических сообществ; экология биоценозов, рассматривающая взаимоотношение сообществ или популяций организмов, составляющих биоценоз между собой и с окружающей средой. Наиболее высшим рангом экзоэкологического направления являются учение об экосистемах, учение о биосфере и глобальная экология. Последняя охватывает все области существования живых организмов - от почвенного покрова до тропосферы включительно.

Самостоятельным направлением экологического исследования является экология человека. В действительности, если строго придерживаться правил иерархии, данное направление должно входить составной частью в биоэкологию, в частности как аналог уаутоэкологии в рамках экологии животных. Однако, учитывая ту огромную роль, которую играет человечество в жизни современной биосферы, это направление выделяют в качестве самостоятельного. В экологии человека целесообразно выделить эволюционную экологию человека, археоэкологию, рассматривающую взаимоотношение человека со средой обитания начиная со времен первобытного общества, экологию этносоциальных групп, социальную экологию, экологическую демографию, экологию культурных ландшафтов и медицинскую экологию.

В середине XX в. в связи с проводившимися глубокими исследованиями среды обитания человека и органического мира возникли научные направления экологической направленности, тесно связанные с географическими и геологическими науками. Их цель - изучить не сами организмы, а только их реакцию на изменяющиеся условия среды обитания и проследить обратное воздействие деятельности человеческого общества и биосферы на среду обитания. Эти исследования были объединены в рамках геоэкологии, которой придано сугубо географическое направление. Однако представляется целесообразным в пределах как геологической, так и географической экологий выделить по крайней мере четыре самостоятельных направления - ландшафтную экологию, экологическую географию, экологическую геологию и космическую (планетарную) экологию. При этом надо особо подчеркнуть, что не все ученые согласны с таким разделением.

В рамках прикладной экологии, как следует из ее названия, рассматриваются многоаспектные вопросы экологии, связанные с сугубо практическими задачами. В ее составе выделяют промысловую экологию, т. е. экологические исследования, связанные с добычей определенных биоресурсов (ценных пород зверей или древесины), сельскохозяйственную экологию и инженерную экологию. Последняя отрасль экологии имеет много аспектов. Объектами изучения инженерной экологии являются состояние урбанизированных систем, агломераций городов и поселков, культурных ландшафтов, технологических систем, экологическое состояние мегаполисов, наукоградов и отдельных городов.

Концепция системной экологии возникла в ходе интенсивного развития экспериментальных и теоретических исследований в области экологии в 20-е и 30-е годы XX в. Эти исследования показали необходимость комплексного подхода к изучению биоценоза и биотопа. Впервые необходимость такого подхода была сформулирована английским геоботаником А. Тенсли (1935), который ввел в экологию термин «экосистема». Главное значение экосистемного подхода для экологической теории заключается в обязательном наличии взаимоотношений, взаимозависимости и причинно-следственных связей, т. е. объединение отдельных компонентов в функциональное целое.

Определенная логическая завершенность концепции экосистем выражается количественным уровнем их изучения. Выдающаяся роль в изучении экосистем принадлежит австрийскому биологу-теоретику Л. Берталанфи (1901-1972). Он разработал общую теорию, позволяющую с помощью математического аппарата описывать системы различных типов. Основой концепции экосистемы является аксиома системной целостности.

При всей полноте и глубине охвата в классификационной рубрикации экологических исследований, включающей все современные аспекты жизни человеческого общества, отсутствует такое важное звено познания, как историческая экология. Ведь при изучении современного состояния экологической обстановки исследователю для определения закономерностей развития и прогноза экологических условий в глобальном или региональном масштабе необходимо сравнивать существующие экологические ситуации с состоянием среды исторического и геологического прошлого. Эти сведения сосредоточены в исторической экологии, которая в рамках экологической геологии дает возможность с помощью геологических и палеогеографических методов определить физико-географические обстановки геологического и исторического прошлого и проследить их развитие и изменение вплоть до современной эпохи.

Начиная с исследований Э. Геккеля термины «экология» и «экологическая наука» широко вошли в обиход научных исследований. Во второй половине XX в. экология разделилась на два направления: сугубо биологическое (общая и системная экология) и геолого-географическое (геоэкология и экологическая геология).

Экологическое почвоведение

Экологическое почвоведение возникло в 20-е годы XX в. В отдельных работах почвоведы стали употреблять термины «экология почв» и «педоэкология». Однако сущность терминов, как и магистральное направление экологических исследований в почвоведении, были раскрыты только в последние десятилетия. В научную литературу Г. В. Добровольским и Е. Д. Никитиным (1990) были введены понятия «экологическое почвоведение» и «экологические функции крупных геосфер». Последнее направление авторы трактуют применительно к почвам и рассматривают как учение об экологических функциях почв. Под этим подразумеваются роль и значение почвенного покрова и почвенных процессов в возникновении, сохранении и эволюции экосистем и биосферы. Рассматривая экологическую роль и функции почв, авторы считают логичным и необходимым выявить и охарактеризовать экологические функции других оболочек , а также биосферы в целом. Это даст возможность рассмотреть единство среды обитания человека и всей существующей биоты, глубже понять неотделимость и незаменимость отдельных компонентов биосферы. В течение всей геологической истории Земли судьбы этих компонентов оказались сильно переплетенными. Они проникли друг в друга и взаимодействуют через круговороты вещества и энергии, что и обусловливает их развитие.

Разрабатываются и прикладные аспекты экологического почвоведения, связанные главным образом с охраной и контролем за состоянием почвенного покрова. Авторы работ подобного направления стремятся показать принципы сохранения и создания таких свойств почв, которые определяют их высокое устойчивое и качественное плодородие, не наносящее ущерба сопряженным компонентам биосферы (Г. В. Добровольский, Н. Н. Гришина, 1985).

В настоящее время в некоторых высших учебных заведениях читают специальные курсы «Экология почв» или «Экологическое почвоведение». В данном случае речь идет о науке, в которой рассматриваются закономерности функциональных связей почвы с окружающей средой. С экологических позиций изучаются почвообразовательные процессы, процессы накопления растительного вещества и гумусообразования. Однако почвы рассматриваются в качестве «центра геосистемы». Прикладное значение экологического почвоведения сводится к разработке мер по рациональному использованию земельных ресурсов.

Проточный пруд

Пруд - пример более крупной среды обитания, идеальной для наблюдения за экосистемой. Это дом для большого сообщества различных растений и животных. Пруд, его сообщества и неживая природа вокруг него образуют так называемую экологическую систему. Глубины пруда - хорошая среда для изучения сообществ его обитателей. Осторожно поводите сачком в разных местах пруда. Запишите все, что окажется в сачке, когда вы его вытащите. Положите самые интересные находки в банку, чтобы лотом изучить их подробнее. Воспользуйтесь любым пособием, в котором описана жизнь обитателей пруда, чтобы определить названия найденных вами организмов. А когда закончите опыты, не забудьте обязательно выпустить живых существ обратно в пруд. Сачок вы можете купить или сделать сами. Возьмите кусок толстой проволоки и согните ее кольцом, а концы воткните в один из краев длинной бамбуковой палки. Затем обшейте проволочное кольцо капроновым чулком и завяжите его снизу узлом. В наши дни пруды встречаются куда реже, чем лет сорок назад. Многие из них обмелели и заросли. Это неблагоприятно сказалось на жизни обитателей прудов: лишь немногие из них сумели выжить. При высыхании пруда гибнут и его последние обитатели.

Устройте пруд сами

Выкопав прудик, вы можете устроить у себя уголок дикой природы. Это привлечет к нему множество видов животных и не станет для вас обузой. Однако пруд надо будет постоянно поддерживать в хорошем состоянии. Чтобы его создать, потребуется немало времени и сил, но зато когда в нем поселятся различные животные, вы сможете изучать их в любое время. Самодельная трубка для подводных наблюдений позволит вам лучше познакомиться с жизнью обитателей пруда. Аккуратно обрежьте горлышко и дно у пластиковой бутылки. На один конец наденьте прозрачный полиэтиленовый пакет и закрепите его на горлышке резинкой. Теперь через эту трубку вы можете наблюдать жизнь обитателей пруда. Для безопасности свободный край трубки лучше всего оклеить клейкой лентой.