Тема 1.1. Вступ. Предмет і завдання сучасної екології
Міністерство освіти і науки, молоді та спорту
України
Сумський державний університет
Машинобудівний коледж
ОПОРНІ КОНСПЕКТИ
З дисципліни
„Основи екології”
Для студентів всіх спеціальностей
Р.
Опорні конспекти розроблені викладачем дисципліни „Основи екології” Хроленко І.А.
Розглянуто і затверджено цикловою комісією природничо-математичних дисциплін
Протокол № від „ ” _________ 2011р.
ЗМІСТ
РОЗДІЛ 1. ОСНОВИ ТЕОРЕТИЧНОЇ ЕКОЛОГІЇ 4
1.1. Вступ. Предмет і завдання сучасної екології 4
1.2. Аутекологія (факторіальна екологія). 6
1.3. Загальні закономірності впливу екологічних факторів на живі організми. 10
1.4. Демекологія (популяційна екологія). 13
1.5. Синекологія. 17
1.6. Біосфера як глобальна екосистема. 21
РОЗДІЛ 2. ОСНОВИ ПРИКЛАДНОЇ ЕКОЛОГІЇ 24
2.1. Забруднення навколишнього природного середовища. 24
2.2. Забруднення атмосфери. 26
2.3. Забруднення гідросфери. 31
2.4. Забруднення літосфери. 36
2.5. Проблеми відходів людської діяльності 40
2.6. Державна система екологічного управління. 43
2.7. Природно-заповідний фонд. 48
2.8. Охорона навколишнього природного середовища. 53
РОЗДІЛ 1. ОСНОВИ ТЕОРЕТИЧНОЇ ЕКОЛОГІЇ
Тема 1.1. Вступ. Предмет і завдання сучасної екології
План
1. Предмет і завдання екології
2. Структура сучасної екології.**
3. Методи екологічних досліджень.*
1. Термін «екологія» був вперше введений в 1866р. німецьким біологом Ернестом Геккелем для позначення науки про відносини рослинних і тваринних організмів між собою і з оточуючим середовищем. Слово “екологія” походить від грецьких слів oikos, що означає дім, помешкання, та logos - наука. Таким чином, екологія - це наука, що вивчає наше природне помешкання, всі організми, що його населяють, та функціональні процеси, що роблять цей “дім” придатним для життя.
Екологія – наука про взаємозв’язки живих організмів та їх угрупувань між собою та довкіллям, про структуру та функціонування надорганізмових систем.
Центральним об’єктом вивчення екології є той чи інший вид рослин або тварин, популяція або людина як один з видів живих істот існуючих на Землі (тобто екосистеми).
Предметом екології є різноманітність і структура зв’язків між організмами, їхніми угрупованнями та середовищем існування, а також склад і закономірності функціонування угруповань організмів: популяцій, біогеоценозів, біосфери в цілому.
Головними завданнями екології є:
- Встановлення закономірностей взаємозв’язків між організмами, їхніми угрупованнями та умовами довкілля;
- Дослідження структури та функціонування угруповань організмів;
- Розроблення методів визначення екологічного стану природних і штучних угруповань;
- Спостереження за змінами в окремих екосистемах та біосфері в цілому, прогнозування їхніх наслідків;
- Створення бази даних та розроблення рекомендацій для екологічно безпечного планування господарської і соціальної діяльності людини;
- Застосування екологічних знань у справі охорони навколишнього середовища та раціонального використання природних ресурсів
- Оптимізація взаємин між людиною, з одного боку, окремими видами та популяціями, екосистемами – з другого.
2. На сьогоднішній день, при узагальненні всіх наукових напрямків та течій універсальна екологія (макроекологія) поділяється на 2 взаємопов’язаних напрямки: теоретичну і практичну (прикладну).
Теоретична екологія базується на вивченні і розробці екології живих організмів. Основу її складають: вчення про екологічні фактори (аутекологія), вчення про популяції (демекологія), вчення про екосистеми (синекологія).
Практична (прикладна) екологія об’єднує три великих розділи:
- Геоекологія (вивчає геоекосистеми- територіальні одиниці, що контролюються людиною і являють собою ділянки ландшафтної сфери)
- Соціоекологія (вивчає соціоекосистеми – взаємодію природи і суспільства). До її складу входить: психоекологія, урбоекологія, екологія народонаселення, природоохоронне законодавство та міжнародне співробітництво по охороні біосфери
- Техноекологія (вивчає техноекосистеми – створені внаслідок впливу на навколишнє середовище техногенних факторів: екологія енергетики, промисловості, агроекологія, екологія транспорту, екологічна експертиза, екологія військової діяльності).
Структура сучасної екології
3. Екологія сьогодні виявляється тією точкою, в якій перехрещуються інтереси вчених різних природничих наук: систематиків, морфологів, генетиків, біохіміків, фізіологів, фізиків, хіміків, математиків, географів. Внаслідок цього екологія вбирає в себе концепції та методики, притаманні різним дисциплінам.
Методичну основу екології як сучасної науки складає поєднання системного підходу, натурних спостережень, експерименту і моделювання. Екологічна практика охоплює множину прийомів і методів дослідження, адекватних багатоманітності напрямків екології. Основні:
- Систематичні моніторингові спостереження за станом природних об’єктів і змін, які відбуваються в них під впливом техногенних факторів;
- Дослідження морфологічних параметрів природних об’єктів;
- Статистичні методи оцінки процесів і явищ;
- Дистанційні методи досліджень;
- Методи математичного моделювання;
- Методи екологічної індикації;
- Калориметричні та хроматографічні методи дослідження;
- Ізотопні методи;
- Спектрометричні методи;
- Системний аналіз.
Контрольні запитання
1. Що таке екологія?
2. Які завдання стоять перед екологією?
3. Які основні напрями екологічних досліджень?
4. Що є предметом екології?
5. Визначте основні структурні блоки сучасної екології.
6. Які основні методи екологічних досліджень?
Література:
1. Білявський Г.О., Бутченко Л.І. Основи екології: теорія і практика: Навч. посіб. – К.: Лібра, 2006. – Р.1, §§ 1.1, 1.3, с.10-19, 29.
2. Заверуха Н.М., Серебряков В.В., Скиба Ю.А. Основи екології: Навч. посіб. – К.: Каравела, 2008. – Т.1.1., с.7-12.
- Потіш Л.А. Екологія: Навч. посіб. – К.: Знання, 2008. – Р.1, §§ 1.1-1.2, с.12-18.
- М’ягченко О.П. Основи екології. – Р.1, §§ 1.1-1.2, с.9-14.
Тема 1.2. Аутекологія (факторіальна екологія)
План
1. Поняття про середовище.
2. Екологічні фактори та їх класифікація.*
3. Характеристика біотичних факторів.**
1. Аутекологія – розділ екології, що вивчає взаємодію екологічних факторів з живими організмами.
Середовище - одне з основних екологічних понять. Воно охоплює весь комплекс природних тіл та явищ, з якими організм перебуває в безпосередніх чи непрямих взаємозв’язках. Широко вживаними є поняття природне та навколишнє середовище.
Природне середовище – вся сукупність природних та змінених діяльністю людини факторів живої і неживої природи, які можуть проявляти вплив на організм. Усі сили та явища природи, походження яких не пов’язане із життєдіяльністю сучасних організмів, становлять абіотичне середовище. Явища та сили природи, які своїм походженням зобов’язані життєдіяльності нині наявних організмів, відносять до біотичного середовища.
Під навколишнім середовищем розуміють сукупність зовнішніх умов живої та неживої природи, при яких існує організм і які прямо чи опосередковано впливають на стан, розвиток та розмноження як окремих організмів, так і популяцій.
Існує також більш конкретне поняття середовища як безпосереднього оточення організмів – середовища існування. Середовище існування – це сукупність умов, у яких мешкають певні особини, популяції, угрупування організмів. Воно охоплює сукупність абіотичних та біотичних факторів окремого організму чи їх угрупувань в цілому, тобто все те, серед чого вони живуть. Живі організми нашої планети населяють чотири основні середовища існування: водне, наземно-повітряне, ґрунти, а також організми інших істот.
2. Умови існування – це сукупність життєво необхідних факторів середовища, без яких живі організми не можуть існувати. Екологічний фактор – будь-який фактор середовища, що здатен тою чи іншою мірою, прямим або непрямим способом впливати на живі організми, в період хоча б однієї фази індивідуального розвитку.
Усі екологічні фактори прийнято класифікувати на такі основні групи:
· Абіотичні (абіогенні) фактори – це фізико-хімічні фактори неживої природи.
· Біотичні (біогенні) фактори – це прямий чи опосередкований вплив живих організмів як один на одного, так і на довкілля.
· Антропічні (антропогенні) фактори – це фактори прямого або опосередкованого впливу людини та її господарської діяльності на живі організми та середовище.
Основні види абіотичних факторів
| Кліматичні або атмосферні | Едафічні (ґрунтові) | Орогрфічні | Гідрологічні (фактори водного середовища) |
| Сонячна радіація; Температура; Вологість повітря та опади; Газовий склад повітря; Атмосферний тиск та течії повітря; Атмосферна електрика | Структура ґрунту; Механічний склад ґрунту; Вологість; Солоність ґрунту; Кислотність ґрунту (показник рН) | Фактори рельєфу | Освітленість; Температура; Солоність; Газовий режим; Тиск |
3. Клементс та Шелфорд (1939р.) запропонували класифікацію біотичних факторів, в якій враховано найбільш типові форми взаємодії двох організмів – коакції. Усі коакції поділяють на 2 групи:
· Гомотипові реакції – типи взаємодій організмів, що належать до одного і того самого виду;
· Гетеротипові реакції – форми взаємодії двох організмів різних видів.
Серед взаємодії організмів одного виду можна виділити такі коакції: груповий ефект; масовий ефект (явище, яке виникає при перенаселенні якогось життєвого простору); внутрішньовидова конкуренція (змагання організмів одного виду між собою за ті чи інші умови існування).
Коакції організмів різних видів більш різноманітні, ні ті, що спостерігаються між особинами одного виду. Виділяють такі форми міжвидових взаємодій:
І. Взаємокорисні відносини
А) протокооперація – тип взаємовідносин між двома популяціями, при якому обидві отримують користь, який має необов’язковий характер, тобто ці відносини не є безперечною умовою виживання даних видів.
Б) мутуалізм (лат. «взаємний») – тип тісних взаємокорисних відносин популяцій по одному або декільком параметрам, при збереженні загальної автономії популяцій.
В) симбіоз – спільне, взаємнокорисне існування особин двох або декількох популяцій, без якого їх життєдіяльність була б дуже ускладнена або взагалі неможлива.
ІІ. Корисно-нейтральні відносини або коменсалізм.
Коменсалізм – форма взаємовідносин, при якій одна популяція отримує яку-небудь перевагу, не завдаючи іншій ні шкоди, ні користі.
А) Квартиранство – форма відносин, при якій особини якої-небудь популяції використовують в якості прикриття або місця проживання тіла або житло особин інших популяцій.
Б) Співтрапезництво – одночасне або послідовне вживання якого-небудь ресурсу особинами різних видів.
В) Нахлібництво - вживання решток ресурсів однією популяцією після іншої.
ІІІ. Корисно-шкідливі відносини.
А) Паразитизм – це форма взаємовідносин, при якій один організм (паразит) використовує інший (хазяїна) в якості середовища існування і (або) джерела поживних речовин, не викликаючи загибелі хазяїна.
Б) Хижацтво – тип взаємовідносин в одному трофічному рівні, при якому особини однієї популяції поїдають особин іншої популяції.
ІV. Взаємношкідливі відносини або конкуренція.
Конкуренція – тип антагоністичних взаємовідносин популяцій, обумовлений боротьбою за ресурси або домінування в біоценозі.
Теоретичною основою явища конкуренції є правило (закон) Гаузе: два біологічних види, які займають одну екологічну нішу, не можуть співіснувати довго, оскільки в результаті конкуренції один з видів буде витиснутий іншим.
V. Нейтрально-шкідливі відносини або аменсалізм
Аменсалізм – тип відносин між популяціями, коли одна пригнічується в результаті життєдіяльності іншої, не приносячи їй ні користі, ні шкоди. Н.: ріст світлолюбивих трав під пологом лісу. Трави при цьому пригнічуються, а дерева не відчувають ніяких впливів.
VІ. Взаємонейтральні відносини або нейтралізм
Нейтралізм – форма взаємовідносин популяцій в екосистемі, при якій обидві популяції, займаючи один екотоп, не впливають одна на одну. Найчастіше це стосується мешканців різних ярусів або середовищ існування, не пов’язаних харчованими ланцюгами. Н.: гриби і птахи прямо не впливають один на одного
Алелопатія – хімічний взаємовплив одних видів рослин на інші за допомогою продуктів метаболізму
Контрольні запитання
1. Що називають середовищем існування? Назвіть основні середовища існування організмів
2. Дайте визначення поняттю «екологічні фактори». Їх класифікація.
3. Визначте кліматичні фактори та дайте їм характеристику.
4. Яка роль світла в забезпеченні процесів життєдіяльності організмів? Які є пристосування організмів до існування в різних режимах освітлення?
5. Як температура впливає на процеси життєдіяльності? Як організми пристосовуються до існування в різних діапазонах температур?
6. Яку роль відіграє вода у житті організмів? Які є пристосування тварин і рослин до існування в умовах дефіциту вологи?
7. Які організми населяють ґрунти? Які адаптації до середовища існування у них спостерігаються?
8. Дайте характеристику основним біотичним факторам.
Література:
1. Білявський Г.О., Бутченко Л.І. Основи екології: теорія і практика: Навч. посіб. – К.: Лібра, 2006. – Р.2, §§ 2.3-2.4, с.40-48.
2. Заверуха Н.М., Серебряков В.В., Скиба Ю.А. Основи екології: Навч. посіб. – К.: Каравела, 2008. – Т.1.2.1.1-1.2.1.2, с.14-40.