Лекция Предмет экологии. Экологические факторы

Лекция Предмет экологии. Экологические факторы

План:
Понятие об экологии.
Среда обитания
Экологические факторы.
Толерантность организмов. Биологический оптимум фактора.
Температура как фактор среды, приспособления к ее изменению.
Свет как фактор среды, приспособления к его изменению.
Влажность как фактор среды, приспособления к ее изменению.
Литература:
1. Биология под ред Беляева Д.К., 2012 с. 243 -247
2. Сивоглазов В.И. и др, Биология 10-11 кл., 2011, с. 304-319

Дополнительно: 13 LINK "http://w
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·–
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
Внеаудиторная самостоятельная работа для обучающихся (содержание домашнего задания):
1. Прочитать страницы из учебников: 1 - 243 -247, 2 - 304-319, конспект лекции и выучить все определения.
2.Подготовить презентации-сообщения о приспособлениях:
- растений к опылению,
- растений к условиям тундры,
- животных к изменениям температуры,
- животных к обитанию в почвенной среде,
- о фотопериодизме и биологических ритмах.

1. Понятие об экологии.
Живые организмы и неживое окружение связаны друг с другом и находятся во взаимосвязи. Организмы обмениваются веществом и энергией между собой и окружающей средой.
Вспомните, какие связи существуют между живыми организмами? (Беседа с обучающимися)
(Пищевые связи: растения -травоядные животные-хищники-бактерии.
Топические связи – одни организмы создают условия для проживания других организмов)
Все взаимосвязи объединяют живые организмы и окружающую среду в экологические системы.
Экология (от греч. “ ойкос” – жилище, убежище, “ логос”– наука) – это наука о взаимоотношениях живых организмов и среды их обитания. Экология – биологическая наука, изучающая организацию и функционирование надорганизменных систем различных уровней: популяций, видов, биоценозов, экосистем, биогеоценозов и биосферы. Термин впервые ввёл немецкий ученый Э. Геккель (1866 г.) в работе “ Общая морфология организма”.
Предметом экологии являются отдельные особи, популяции, сообщества, экосистемы.
Задачи экологии состоят в:
- изучении влияния окружающей среды на живые организмы,
- выявление проблем взаимодействия человека и природы,
-предложение рациональных путей выхода из экологического кризиса.
2. Среда обитания.
Среда обитания – это та часть природы, которая окружает организм и с которой он непосредственно взаимодействует. Составные части среды и свойства среды изменчивы, поэтому любой организм вынужден постоянно приспосабливаться.
Какие среды обитания вам известны?(Беседа с обучающимися)
1.Наземно-воздушная, ее обитатели называются аэробионты (птицы, большинство млекопитающих, пресмыкающиеся, насекомые)
Характеристики среды: – концентрация кислорода – большая, количество воды – низкое, колебания температуры – большие, освещенность хорошая, плотность – низкая.
Водная, ее обитатели – гидробионты (рыбы, моллюски)
Характеристики среды: – концентрация кислорода – малая, количество воды – большое, колебания температуры – невысокие, освещенность различная, плотность – высокая.
Почвенная, ее обитатели – эдафобионты (кроты, дождевой червь, личинки некоторых жуков)
Характеристики среды: – концентрация кислорода – небольшая, количество воды – небольшое, колебания температуры – высокие в поверхностных слоях, освещенность нулевая, плотность – высокая.
Организменная, ее обитатели – эндобионты (паразитические черви, простейшие), также внешние паразиты (вши, пухоеды, блохи)
Характеристики среды для эндобионтов – кислород отсутствует, количество воды – большое, колебания температуры – отсутствуют, освещенность отсутствует, плотность – высокая

3. Экологические факторы
Экологические факторы – это свойства и элементы среды, которые воздействуют на организмы и заставляют их приспосабливаться (например: смена сезонов, конкуренты по пище). Одни факторы могут способствовать, другие – препятствовать выживанию.
Совокупность всех факторов, которая требуется для существования вида и роль вида в экосистеме, называют экологической нишей.
Классификация факторов (См. схему ниже) Экологические факторы многообразны. Существует несколько квалификаций, в зависимости от подхода. Это по влиянию на жизнедеятельность организмов, по степени изменчивости во времени, по длительности действия.
Рассмотрим классификацию экологических факторов, основанную на их происхождении.

[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Антропогенные – факторы, сформированные человеком и последствием его деятельности.А. Прямое уничтожение человеком видов. (Например: истребление бизонов в Северной Америке в1830 г. – 40 млн., в настоящее время –30 тыс. Скорость вымирания в 10 раз выше ,чем 200 лет назад).
Б. Переселение видов. (Например: в Австралию овцы ввезены преднамеренно, а кролики –непреднамеренно; рыжий таракан в Русско-Прусскую войну в ранцах солдат непреднамеренно перемещен в Россию).Демонстрируются слайды с изображением городских пейзажев (трубы заводов, скопление автомобилей в пробке, свалки мусора).В. Урбанизация природы. (Воздействие развивающейся промышленности и укрупнение городов ведет к отторжению природы, скоплению большого числа людей, массовый выезд в пригородную зону – рекреационный пресс: вспугивание птиц, исчезновение разнотравья, увеличение численности бродячих кошек и собак, появление гибридов волка и собаки, выросшее количество полевых воробьев и голубей – переносчиков гриппа, постельных клещей.)Г. Воздействие химических веществ. (Более 120 тыс. химических веществ применяет человек, только 10% исследовано на характер воздействия, например: дуст широко применялся в сельском хозяйстве в 70-е годы был обнаружен в мясе пингвинов в Антарктиде, снят с производства из-за вредного влияния на нервную систему).Д. Воздействие проникающей радиации (мало изучено).

Некоторые факторы относительно постоянные – сила земного тяготения, солнечная радиация, солевой состав океана, другие – изменчивы – температура, влажность, сила ветра, количество осадков (особенно в наземно-воздушной среде)
Ресурсы среды – элементы среды, из которых живой организм черпает энергию и получает необходимые вещества и пространство для жизни:
-пищевые ресурсы – вода, минеральные и органические вещества;
- энергетические – энергия химических связей пищи, энергия солнца,
- территориальные – гнездовые участки птиц, охотничьи территории зверей и др.

4. Толерантность организмов. Биологический оптимум фактора
Толерантность (греч. «толерация» - терпение) – способность организма выдерживать изменения условий среды. График, показывающий изменение интенсивности жизнедеятельности от разной степени фактора, называется кривой толерантности.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]

Биологическим оптимумом фактора называется то количество фактора, при котором особи вида активно размножаются и осваивают среду. Зона пессимума – такое количество фактора, когда, особи вида испытывают стресс, т.е. выживают. Точка минимума и точка максимума – максимально или минимально переносимые значения фактора, за пределами которых жизнь вида невозможна. Предел выносливости между критическими точками - экологическая валентность вида.
13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415

Рассмотрев кривую толерантности, можно вывести следующие закономерности:
Каждый фактор имеет лишь определенные пределы положительного влияния на организм. Недостаточное или избыточное количество фактора угнетает ж/д особи.
Стойкость организма определяется тем фактором из всей совокупности, который имеется в минимальном значении для данного организма. Ограничивающим называется тот фактор, значение которого приближается к минимальному или максимальному значению. (Почему в летнее время в мелких водоемах гибнет рыба? (недостаточно кислорода)
Факторы среды на организм воздействуют совместно, усиливая или ослабляя друг друга ( В каком случае, при ветреной или безветренной погоде, при -5 градусах очень холодно?)
На разные функции организма факторы воздействуют по-разному (у холоднокровных температура 40-45 градусов С повышают обмен веществ, но они впадают в тепловое оцепенение).
К каждому фактору организмы приспосабливаются относительно независимым путем.

Организм, способный выжить при широком колебании условий среды, называется эврибионт. (Приставка «эври» означает – широкий предел.)
Организм, требующий строго определенных неизменных условий среды, называется стенобионтом («стено» - узкий предел изменчивости признак).
Например, окунь – эвритермный, форель - стенотермный вид. Но в течение жизни у организма толерантность может изменяться. Взрослые особи многих видов легче переносят колебания условий, чем их детеныши.

5. ТЕМПЕРАТУРА как фактор среды и приспособления к ее изменению

Большинство видов растений и животных приспособлены к довольно узкому диапазону температур. Колебание температуры в воде обычно меньше, чем на суше, поэтому пределы устойчивости к температуре у водных организмов хуже, чем у наземных.
От температуры зависит интенсивность обмена веществ. В основном организмы живут при температуре от 0 до +50 на поверхности песка в пустыни и до – 70 в некоторых областях Восточной Сибири. Средний диапазон температур находится в пределах от +50 до –50 в наземных местообитаниях и от +2 до +27 – в Мировом океане. (Например, микроорганизмы выдерживают охлаждение до –200, отдельные виды бактерий и водорослей могут жить и размножаться в горячих источниках при температуре + 80, +88.)

Различают животные организмы:
- с постоянной температурой тела (теплокровные);
- с непостоянной температурой тела (хладнокровные).

Организмы с непостоянной температурой тела - пойкилотермные (рыбы, земноводные, пресмыкающиеся)
В природе температура не постоянна. Животные выработали приспособления для борьбы с охлаждением и перегревом. Например, с наступлением зимы растения и животные с непостоянной температурой тела впадают в состояние зимнего покоя. Анабиоз – временное состояние организма, при котором жизненные процессы замедленны до минимума и отсутствуют все видимые признаки жизни (наблюдается у холоднокровных и у животных зимой и в жаркий период времени); Интенсивность обмена веществ у них резко снижается. При подготовке к зиме в тканях животных запасается много жира, углеводов, количество воды в клетчатке уменьшается, накапливаются сахара, глицерин, препятствующий замерзанию. Так морозостойкость зимующих организмов увеличивается.
В жаркое время года наоборот, включаются физиологические механизмы, защищающие от перегрева. У растений усиливается испарение влаги через устьица, что приводит к снижению температуры листьев. У животных усиливается испарение воды через дыхательную систему и кожу.

Организмы с постоянной температурой тела - гомойотермные (птицы, млекопитающие)
У этих организмов произошли изменения во внутреннем строении органов, что способствовало их приспособленности к постоянной температуре тела. Это, например – 4-х камерное сердце и наличие одной дуги аорты, обеспечивающие полное разделение артериального и венозного кровотока, интенсивный обмен веществ благодаря снабжению тканей артериальной кровью, насыщенной кислородом, перьевой или волосяной покров тела, способствующий сохранению тепла, хорошо развитая нервная деятельность. Все это позволило представителям птиц и млекопитающим сохранять активность при резких перепадах температур и освоить все места обитания.
Но среди них бывают и гетеротермные животные(ежи, летучие мыши), температура тела которых также зависит от среды.
У растений и животных возникают специальные приспособления, которые ослабляют резкие колебания температуры. У животных, например слонов большая ушная раковина, по сравнению с его предком мамонтом, живущем в холодном климате. Ушная раковина кроме органа слуха выполняет функцию терморегулятора. У растений для защиты от перегрева появляется восковой налет, плотная кутикула.

6. СВЕТ как фактор среды и приспособления к нему

Свет обеспечивает все жизненные процессы, протекающие на Земле. Для организмов важна длина волны воспринимаемого излучения, его продолжительность и интенсивность воздействия. Например, у растений уменьшение длины светового дня и интенсивность освещения приводит к осеннему листопаду.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
По отношению к свету растения делят на:
- светолюбивые – имеют мелкие листья, сильно ветвящиеся побеги, меньшее количество хлорофилла – хлебные злаки. Но увеличение интенсивности освещения сверх оптимального подавляет фотосинтез, поэтому в тропиках трудно получать хорошие урожаи.
- тенелюбивые – имеют тонкие более темно окрашенные листья, крупные, расположены горизонтально, с меньшим количеством устьиц.
- теневыносливые – растения способные обитать в условиях хорошего освещения, так и в условиях затенения

Важную роль в регуляции активности живых организмов и их развитии играет продолжительность и интенсивность воздействие света – фотопериод. Фотопериодизм – это пусковой механизм, включающий физиологические процессы, приводящие к росту и цветению растений весной, плодоношению летом, сбрасыванию листьев осенью у растений. У животных к накоплению жира к осени, размножению животных, их миграции, перелету птиц и наступлению стадии покоя у насекомых. (Сообщение учащихся).
Суточные изменения режима освещенности, смена дня и ночи определяет суточный ритм физиологической активности организмов. Важное приспособление, которое обеспечивает выживание особи – это своего рода «биологические часы», способность ощущать время.
Животные, активность которых зависит от времени суток, бывают с дневным, ночным и сумеречным образом жизни.

7. ВЛАЖНОСТЬ как фактор среды и приспособления к ней

Вода – это необходимый компонент клетки, поэтому ее количество в тех или иных местах обитания является ограничивающим фактором для растений и животных и определяет характер флоры и фауны данной местности.
Избыток влаги в почве приводит к заболачиванию почвы и появлению болотной растительности. В зависимости от влажности почвы (количество осадков) видовой состав растительности меняется. Широколиственные леса сменяются мелколиственными, затем лесостепной растительностью. Далее низкотравье, и при 250 мл в год – пустыня.
Осадки в течение года могут выпадать не равномерно, живым организмам приходится переносить длительные засухи. Например, растения и животные саванн, где интенсивность растительного покрова, а так же и интенсивное питание копытных животных зависит от сезона дождей.
У растений и животных появились приспособления к разной влажности. Например, у степных и пустынных растений – развита мощная корневая система, утолщена кутикула листа, листовая пластинка уменьшена или превращена в иголки и колючки. У саксаула фотосинтез идет зеленой частью стебля. Рост в период засухи у растений прекращается. Кактусы запасают влагу в расширенной части стебля, иголки вместо листьев уменьшают испарение.
У животных тоже появились приспособленности, позволяющих переносить недостаток влаги:
- мелкие животные – грызуны, змеи, черепахи, членистоногие – добывают влагу из пищи.
- источником воды может стать жироподобное вещество например у верблюда.
- в жаркое время некоторые животные – грызуны, черепахи впадают в спячку, продолжавшуюся несколько месяцев.
- растения – эфемеры к началу лета, после кратковременного цветения, могут сбрасывать листья, отмирать наземные части и так переживать период засухи. При этом до следующего сезона сохраняются луковицы, корневища.

Заключение. Экология должна служить научной базой любых мероприятий по использованию и охране природных ресурсов, по сохранению среды в благоприятном состоянии для обитания человека. Достижения экологии позволяют перестроить систему борьбы с вредителями сельского и лесного хозяйства, отходя от попыток их полного истребления с помощью пестицидов широкого спектра действия, наносящего большой вред всему биогеоценозу, к действительной регуляции численности определённых видов биологическими и агротехническими методами и только ограниченно.
“Нельзя допустить, чтобы люди направляли на своё собственное уничтожение те силы природы, которые они сумели открыть и покорить”. (Ф. Жолио-Кюри)