1. Экология и другие области научного знания

Правило Глогера — окраска животных в холодном и сухом климате сравнительно светлее, чем в теплом и влажном. Правило предварения Алехина — широко распространенные виды растений на юге произрастают на северных склонах, а на севере встречаются только на южных. Правило Тинеманна — сохранение и расселение видов растений ограничивает устойчивость к неблагоприятным абиотическим воздействиям (холод, жара) репродуктивных органов и незащищенных молодых растений. О зависимости теплоотдачи от размеров тела можно судить по количеству кислорода, расходуемого при дыхании на единицу массы различными организмами. Оно тем больше, чем меньше размеры животных. Так, на 1 кг массы потребление кислорода (см3/час) со­ставило: лошадь - 220, кролик - 480, крыса -1800, мышь - 4100. Регулирование водного баланса организмами. У животных различают три механизма: морфологический - через форму тела, покровы; физиологический - посредством высвобождения воды из жиров, белков и углеводов (метаболическая вода), через испа­рение и органы выделения; поведенческий - выбор предпочти­тельного расположения в пространстве. Растения избегают обезвоживания либо посредством запаса­ния воды в теле и защиты ее от испарения (суккуленты), либо че­рез увеличение доли подземных органов (корневых систем) в об­щем объеме тела. Уменьшению испарения способствуют также различного рода покровы (волоски, плотная кутикула, восковой на­лет и др.). При избытке воды механизмы ее экономии слабо выра­жены. Наоборот, некоторые растения способны выделять избыточ­ную воду через листья, в капельно-жидком виде («плач растений»). Почвенная среда. Эта среда имеет свойства, сближающие ее с водной и наземно-воздушной средами. Организмы этой среды (постоянно обитающие в почве) называют– геобионтами. Геобиосфера — верхняя часть земной коры (литосфера), населенная геобионтами. Геоксены — животные, иногда посещающие почву для временного укрытия или убежища. Геофилы — животные, часть цикла развития которых (чаще одна из фаз) обязательно проходит в почве Многие мелкие организмы живут здесь как гидробионты - в поровых скоплениях свободной воды. Как и в водной среде, в почвах невелики колебания температур. Амплитуды их быстро затухают с глубиной. Существенна вероятность дефицита кислорода, осо­бенно при избытке влаги или углекислоты. Сходство с наземно-воздушной средой проявляется через наличие пор, заполненных воз­духом. К специфическим свойствам, присущим только почве, относит­ся плотное сложение (твердая часть или скелет). В почвах обычно выделяют три фазы (части): твердую, жидкую и газообразную. В. И. Вернадский почву отнес к биокосным телам, подчеркивая этим большую роль в ее образовании и жизни организмов и продук­тов их жизнедеятельности. Почва- наиболее насыщенная живы­ми организмами часть биосферы (почвенная пленка жизни). По­этому в ней иногда выделяют четвертую фазу - живую. Есть основание рассматривать почву как среду, которая играла промежуточную роль при выходе организмов из воды на сушу (М. С. Гиляров). Кроме перечисленных выше свойств, сближаю­щих эти среды, в почве организмы находили защиту от жесткого космического излучения (при отсутствии озонового экрана). В качестве лимитирующих факторов в почве чаще всего высту­пает недостаток тепла (особенно при вечной мерзлоте), а также недостаток (засушливые условия) или избыток (болота) влаги. Реже лимитирующими бывают недостаток кислорода или избыток угае-кислоты. Жизнь многих почвенных организмов тесно связана с порами и их размером. Одни организмы в порах свободно передвигаются. Другие (более крупные организмы) при передвижении в порах из­меняют форму тела по принципу перетекания, например дождевой червь, или уплотняют стенки пор. Третьи могут передвигаться толь­ко разрыхляя почву или выбрасывая на поверхность образующий ее материал (землерои). Из-за отсутствия света многие почвен­ные организмы лишены органов зрения. Ориентация осуществля­ется с помощью обоняния или других рецепторов. Воздействия человека проявляются в разрушении почв (эрозии), загрязнении, изменении химических и физических свойств. Организмы как среда обитания. С данной средой связан па­разитический и полупаразитический образ жизни. Организмы этих групп получают кондиционированную среду (по температуре, влаж­ности и другим параметрам) и готовую легкоусвояемую пищу. Ре­зультатом этого является упрощение всех систем и органов, а так­же потеря некоторых из них. Наиболее слабое (лимитирующее) звено в жизни паразитов - возможность потери хозяина. Это неиз­бежно при его смерти. По этой причине паразиты, как правило, не убивают своего хозяина («разумный паразитизм») и имеют при­способления, увеличивающие вероятность выживания в случае по­тери хозяина. Основной путь сохранения вида (популяции) в таких условиях - большое число зачатков («закон большого числа яиц») в виде долгосохраняющихся цист, спор и т. п. Это увеличивает ве­роятность встречи с хозяином. Часто используются промежуточ­ные хозяины. Человек может как увеличивать, так и уменьшать числен­ность паразитов, воздействуя как на среду для организмов-хозяинов, так и непосредственно на последних. Используются различные методы прямого уничтожения или ограничения чис­ленности паразитов. 3. Взаимосвязи взаимоотношения организмов организмов Взаимосвязи обычно классифици­руются по «интересам», на базе которых организмы строят свои отношения. Топические связи (греч. топос - место) — характеризуют любое физическое или химическое изменение условий обитания одного вида в результате жизнедеятельности другого. Трофические связи (греч. трофо - питание)— наблюдаются, когда один вид питается другим — либо живыми особями, либо их мертвыми остатками, либо продуктами их жизнедеятельности. Фабрические связи (лат. фабрикатио - изготовление) — это такой тип биоценотических отношений, в которые вступает вид, используя для своих сооружений (фабрикации) продукты выделения или мертвые остатки или даже живых особей другого вида (например, растений, перьевого покрова, шер­сти, пуха для постройки гнезд, убежищ и т. п.). Форические связи (лат. форас -наружу, вон) — это участие одного вида в распространении другого. Разновидностью таких связей являются: Зоохория- перенос животными семян, спор, пыльцы растений (зоогамия — опыление растений млекопитающими); Форезия - перенос животными мелких особей; Орнитофилия — опыление растений с помощью птиц; анемохория — расселение организмов с помощью воздушных потоков Классификация взаимоотношений стро­ится по принципу влияния, которое оказывают одни организмы на другие в процессе взаимных контактов. Эти взаимоотношения мож­но обозначить математическими значками «+», «–», «0» (положи­тельно, отрицательно, нейтрально). Если взаимоотношения обоим партнерам выгодны, они обознача­ются значками (+,+). Степень этих связей различна. Симбиоз — неразделимые взаимополезные связи двух видов, предполагающие обязательное тесное сожительство организмов, иногда даже с элементами паразитизма. Протокооперация — простой тип симбиотических связей. При этой форме совместное существование выгодно для обоих видов, но не обязательно для них, т. е. не является непременным условием выживания популяций. Сотрудничество — оба вида образуют сообщество. Оно не является обязательным, так как каждый вид может существовать отдельно, изолированно, но жизнь в сообществе им обоим приносит пользу. Мутуализм — симбиотические взаимоотношения, когда оба сожительствующих вида извлекают взаимную пользу настолько тесно связаны, что функционируют как единый организм. Взаимоотношения, которые положительны для одного вида и отрицательны для другого (+,-), характеризуются как хищниче­ство и паразитизм. Хищничество — тип взаимоотношения популяций, при котором представители одного вида поедают (уничтожают) представителей другого, т. е. организмы одной популяции служат пищей для организмов другой популяции. Паразитизм — форма взаимоотношений между видами, при которой организмы одного вида (паразита, потребителя) живут за счет питательных веществ или тканей организма другого вида (хозяина) в течение определенного времени. Эти типы взаимоотношений обычно играют большую роль в регулировании численности организмов. Хотя взаимоотношения типа хищничества и паразитизма сходны по результатам влияния на численность особей, они резко различа­ются по образу жизни и адаптациям. Во взаимоотношениях хищ­ник-жертва оба организма постоянно совершенствуются: первый в плане успешности охоты, второй - в отношении самосохранения. И в том и в другом случае требуется быстрая реакция, высокая скорость передвижения, хорошее зрение, обоняние и т. п. Во втором типе взаимоотношений у паразита адаптации идут по пути специализации структур на использование хозяина как источ­ника пищи и «благоустроенного» местообитания. Результатом это­го является упрощение многих органов (пищеварительный тракт, накожные покровы, органы передвижения, чувств и др.). Вместе с тем, поскольку жизнь паразита очень тесно связана с хозяином, он адаптирован на выживание во внешней среде после смерти хозяи­на. Достигается это за счет большого количества зачатков (семян, спор, цист и т. п.), обычно долго сохраняющихся в среде. Адаптации хозяина направлены, как правило, на уменьшение вре­да от паразита. Это проявляется в выработке активного иммуни­тета, заключении внутренних паразитов в различного вида капсулы (галлы, цецидии и т. п.). Взаимоотношения, невыгодные обоим партнерам (-,-), носят на­звание конкуренции. Кон­куренция и взаимоотношения типа хищник-жертва являются основными в совершенствовании видов, в то время как взаимоотно­шения типа мутуализма (симбиоза) способствуют оптимизации жизненных процессов, более полному освоению среды. Менее распространенным типом взаимоотношений является комменсализм (франц. комменсал - сотрапезник) - отношения, положительные для одного и безразличные для другого партнера (+,0). Комменсализм — взаимоотношения организмов, при которых один из партнеров получает пользу, не нанося ущерб другому Его иногда делят на нахлебничество, когда один организм по­едает остатки пищи со «стола» другого (крупного) организма (на­пример, акулы и сопровождающие их мелкие рыбы; львы и гиены) и квартиранство, или синойкийю (греч. синойкос - сожительство), когда одни организмы используют другие (их тела или их жилища) как «квартиру», убежи­ще. Например, молодь некоторых морских рыб прячется под зон­тик из щупалец медуз, или некоторые насекомые живут в норах животных, гнездах птиц, используя их только для укрытия. Сотрапезничество — потребление разных веществ или частей из одного и того же ресурса. Например, взаимоотношения между различными видами почвенных бактерий — сапрофитов, перерабатывающих разные органические вещества из перегнивших растительных остатков, и высшими растениями, потребляющими образовавшиеся при этом минеральные соли. Среди комменсалов различают фолеоксенов, которые в норах и гнездах встречаются случайно, фолеофилов, встречающихся в этих убежищах чаще, чем в окружающей среде, и фолеобистов, которые проводят в них всю жизнь. Отношения типа комменсализма играют важную роль в природе, так как способствуют более тесному сожительству видов, более полному освоению среды и использованию пищевых ресурсов. Аменсализм (лат. аменс - безрас­судный, безумный) - отрицательный для одного организма и без­различный для другого (-,0). Например, светолюбивое растение, попавшее под полог леса. Аменсализм — тип межвидовых взаимоотношений, при котором один вид подавляет существование другого вида, не испытывая противодействия. Частным случаем аменсализма является аллелопатия (антибиоз) – влияние одного организма на другой, при котором во внешнюю среду выделяются продукты жизнедеятельности одного организма, отравляя ее и делая непригодной для жизни другого (может проявляться в стимулирующем действии на организмы). Распространено у растений, грибов, микроорганизмов, например пенициллин. Отношения, при которых организмы, занимая сходные местообитания, практически не оказывают влия­ния друг на друга, носят название нейтрализма (0,0). Нейтрализм — оба вида независимы и не оказывают друг на друга никакого влияния. Например, белки и лоси в лесу. Сохранение разнообразия связей - важнейшее условие устойчивости экосистем. 4. Экологическая ниша. Под экологической нишей понимают обычно место организма в природе и весь образ его жизне­деятельности, или, как говорят, жизненный статус, вклю­чающий отношение к факторам среды, видам пищи, време­ни и способам питания, местам размножения, укрытий и т. п. Это понятие значительно объемнее и содержательнее понятия «местообитание». Американский эколог Одум образно назвал местообитание «адресом» организма (вида), а экологическую нишу - его «профессией». Таким образом, экологическая ниша характеризует степень биологической специализации вида. Экологическая специфичность видов подчеркивается аксиомой экологической адаптированности: «Каждый вид адаптирован к строго определенной, специфичной для него совокупности условий существования — экологической нише». Г.Хатчинсон выдвинул понятие фундаментальной и реализованной экологической ниши. Под фундаментальной понимается весь набор условий, при которых вид может успешно существовать и размножаться. В природе, однако виды осваивают далеко не все пригодные для них ресурсы вследствие, прежде всего, конкурентных взаимоотношений. Реализованная экологическая ниша – это положение вида в конкретном сообществе, где его ограничивают сложные биоценотические отношения. Т.е. фундаментальная ниша – потенциальные возможности вида, а реализованная – та часть, которая может осуществиться в данных условия. Таким образом, реализованная ниша всегда меньше, чем фундаментальная. Из рисунка следуют три важных правила. 1 Рис. 13.1. Модель фундаментальной эко­логической ниши организма . Чем шире требования (пределы толерантности) вида к любому или многим экологическим факторам, тем больше то пространство, которое он может занимать в природе, а значит, тем шире его распространение. 2. Сочетание требований организма к различным факторам не является произвольным: все организмы адаптированы к режимам "сцепленных" между собой, взаимосвязанных и взаимозависимых факторов. 3. Если режим любого, хотя бы одного экологического фактора в месте обитания особей данного вида изменился таким образом, что его значения выходят за пределы ни­ши как гиперпространства, то это означает разрушение ниши, т. е. ограничение или невозможность сохранения вида в данном месте обитания. Поскольку виды организмов экологически индивидуальны, то они имеют и специфические экологические ниши. Таким образом, сколько на Земле видов живых организмов — столько же и экологических ниш. В природе также действует правило обязательности заполнения экологических ниш: «Пустующая экологическая ниша всегда и обязательно будет заполнена». Народная мудрость сформулировала эти два постулата так: «В одной берлоге не могут ужиться два медведя» и «Природа не терпит пустоты». Если организмы занимают разные экологические ниши, они не вступают обычно в конкурентные отношения, сферы их деятельности и влияния разделены. В таком случае отношения рассматриваются как нейтральные. Вместе с тем в каждой экосистеме имеются виды, которые претендуют на одну и ту же нишу или ее элементы (пищу, укрытия и пр.). В таком случае неизбежна конкуренция, борьба за обладание нишей. Эволюционно взаимоотношения сложились так, что виды со сходными требованиями к среде не могут длительно существовать совместно. Эта закономерность не без исключений, но она настоль­ко объективна, что сформулирована в виде положения, которое полу­чило название «правило конкурентного исключения». Автор этого правила эколог Г. Ф. Гаузе. Звучит оно так: «если два вида со сходными требованиями к среде (питанию, поведению, мес­там размножения и т. п.) вступают в конкурентные отношения, то один из них должен погибнуть либо изменить свой образ жизни и занять новую экологическую нишу». Иногда, на­пример, чтобы снять острые конкурентные отношения, одному орга­низму (животному) достаточно изменить время питания, не меняя самого вида пищи (если конкуренция возникает на почке пищевых отношений), или найти новое местообитание (если конкуренция име­ет место на почве данного фактора) и т. п. Из других свойств экологических ниш отметим, что организм (вид) может их менять на протяжении своего жизненного цикла. Сообщества (биоценозы, экосистемы) формируются по принципу заполнения экологических ниш. В природном сформировавшемся сообществе обычно все ниши заняты. Именно в такие сообщества, например в долгосуществующие (коренные) леса, вероятность вне­дрения новых видов очень мала. Экологические ниши всех живых организмов делят на специализированные и общие. Это деление зависит от основных источников питания соответствующих видов, размеров местообитания, чувствительности к абиотическим факторам среды.

Похожие:

	Рабочая программа по экологии Вологодской области (Далее рабочая... Вологда: издательский центр виро, 2008. – 60с.) и Региональным образовательным стандартом дисциплины «Экология Вологодской области»...		Рабочая программа по факультативу «Экология Вологодской области». Составлена учителем «Экология Вологодской области» для 7 класса разработана на основе программы «Экология Вологодской области» Вологда, виро, 2008г....
	Вопросы к экзамену по программе кандидатского минимума по курсу «История и философия науки» Понятие научного метода и его место в системе естественно научного и гуманитарного знания		Администрация Белгородской области Белгородская и Старооскольская... Объектом изучения дисциплины является наука и ее методология, а предметом – генезис научного знания и научной методологии, а также...
	Рабочая программа элективного курса по биологии «экология человека» Программа элективного курса содержит новые понятия и материалы, не содержащиеся в изучении предмета экология. Программа включает...		Методические указания по изучению учебной дисциплины Изучение данной... Федеральных государственных образовательных стандартов высшего профессионального образования по направлениям подготовки 100700 и...
	Сущность понятия и особенности научного познания. Формы и методы... Новосибирской области, освоивших образовательные программы основного общего образования, с участием территориальной экзаменационной...		Программа учебной дисциплинЫ «информатика» Целью дисциплины является обучение бакалавра по направлению подготовки «Экология и природопользование» современным методам обработки...
	1 Экология как наука. История экологии Они частично органической, частично неорганической природы; но как те, так и другие имеют большое значение для организмов, так как...		«политология» Кемеровского университета. Данный курс выступает важным компонентом профессиональной и общегражданской подготовки студентов и их...
	Министерство образования и науки российской федерации федеральное... Понятие научного метода и его место в системе естественно научного и гуманитарного знания		Решение: а) Расстояние между точками и определяется по формуле:. (1) Цель: развитие у студентов культуры научного мышления, углубленного изучения дисциплины, овладения методологией научного познания,...
	Задания по природоведению для желающих Охватывает фундаментальные основы современного научного знания и включает в себя такой комплекс основных понятий, закономерностей...		Урок 1 Тема : "Введение". Лекция Охватывает фундаментальные основы современного научного знания и включает в себя такой комплекс основных понятий, закономерностей...
	Что мы знаем о небесных телах? Охватывает фундаментальные основы современного научного знания и включает в себя такой комплекс основных понятий, закономерностей...		Вопросы к кандидатскому экзамену по истории и философии науки Предмет... Понятие научного метода и его место в системе естественно научного и гуманитарного знания