5,5x (Частота пульса)
Обработка результатов и выводы
Используя данные таблицы, сделайте вывод о функциональном состоянии вашей сердечно-сосудистой системы.
Индекс А
Характер функциональной
активности сердечно-сосудистой
системы
<50
Низкая
50–80
Средняя
>80
Высокая
II. Ортостатическая проба
Учитывается изменение реакции организма при переходе из горизонтального положения в вертикальное.
Выполнение работы:
Работа проводится в парах.
1. У обследуемого после 3-5 минутного спокойного лежания подсчитайте частоту пульса в течение 1 мин по 10-секундым промежутками.
2. Затем таким же образом подсчитайте частоту пульса у резко поднявшегося обследуемого.
Обработка результатов и выводы
Сделайте вывод о характере реакции сердечно-сосудистой системы обследуемого на ортостатическую пробу.
Реакция благоприятная, если пульс учащается не более, чем на 4 удара минуту.
Реакция неблагоприятная, если пульс учащается на 40 и более ударов в минуту, что говорит о невозможности выполнять физическую нагрузку.
Обобщив все полученные данные, сделайте вывод о состоянии здоровья обследуемого (студенты должны записать выводы в рабочих тетрадях и зачитать). Предложите пути решения его улучшения (студенты должны в письменном виде указать в рабочих тетрадях и зачитать).
Глава II. Фрагменты лекционного курса по основам экологии
Тема 1. Введение, история и задачи курса экология
Термин «экология» происходит от греческого «ойкос» (дом, жилище) и «логос» (учение, наука), то есть в дословном переводе означает – наука о доме (быте) живых организмов.
Впервые этот термин возник в 1866 г., но был предложен немецким биологом Э. Геккелем.
Экология – это наука о взаимосвязи (взаимоотношениях) живых организмов между собой и окружающей природой (в том числе, неживой) средой.
Историю развития этой науки можно условно как – бы подразделить на 3 периода: эпоха Античности, эпоха Возрождения и современный период.
1. Эпоха Античности (VIII в. до н. э. – V в. н. э.) – начало осознания человеком своего места в природе, без ущерба ей.
− Эмпедокл (487 – 424 г. г. до н. э.) – греческий философ и врач. Считал, что жизнь появилась из неживой природы, а организмы изменяются под воздействием факторов среды.
− Аристо– 322 г. г. до н. э.) – греческий философ, учёный – энциклопедист.
− Теофраст, ученик Аристотеля – отец ботаники, изучал приспособления растений к условиям окружающей среды.
− Гиппократ (460 – 377 г. г. до н. э.) – греческий врач, говорил: «лечить людей надо с учётом факторов окружающей среды (климат, вода, почва, законы страны).
2. Средние века – характеризуются ослаблением интереса к изучению природы и господством богословия и схоластики.
3. Эпоха Возрождения. Путешествия и открытия Х. Колумба (1451 – 1506 г. г.), Ф. Магеллана (1480 – 1521 г. г.), Н. Коперника (1473 – 1543 г. г.), Г. Галилея (1564 – 1642 г. г.) позволили изучить нашу планету Земля; различия в животном и растительном мире разных континентов земли.
4. Современные экологические представления.
Жанн Батист Ламарк (1744 – 1829 г. г.) – английский учёный создал концепцию эволюции живых организмов, согласно которой главной причиной развития видов является стремление к самосовершенствованию и влиянию внешних условий.
Чарлз Дарвин (1809 – 1882 г. г.) – разработал «Теория происхождения видов путём естественного отбора», которая состоит из трёх компонентов: наследственность, изменчивость, естественный отбор. Основы этой теории – борьба живых организмов за существование, в результате чего выживает даже не сильнейший вид, а лучше приспособленный к условиям среды.
Большой вклад в развитие экологии внесли и отечественные учёные. Так, (1814 – 1858 г. г.) изучал зоологию в связи с взаимоотношениями с окружающей средой. Известны такие работы , ёва, , .
(1863 – 1945 г. г.) – русский учёный с мировым именем создал учение о биосфере– самой крупной экосистеме планеты. Известны также работы , ёва, . , и др.
В настоящее время экология – это разветвлённая система наук, которая включает общую экологию, экологию популяций, экологию ландшафтов, экологию человека, прикладную экологию и т. д.
Экология сейчас является теоретической основой охраны природы и рационального природопользования.
Экологические проблемы (глобальные), вставшие перед человечеством во второй половине XX века, стали предметом озабоченности всего мирового общества.
Тема 2. Среды жизни организмов и экологические факторы
Среда обитания – это часть природы, окружающая живые организмы и оказывающая на них определённое воздействие.
На нашей планете живые организмы освоили четыре среды обитания (среды жизни): водную, наземно-воздушную, почвенную и живой организм как среда обитания.
Водная среда была первой, в ней зародилась жизнь, и появились первые живые организмы. Затем они освоили наземно-воздушную среду, создали и заполнили почву. Живой организм как среду обитания освоили паразиты и симбионты.
Водная среда самая древняя. Освещённость в ней достигает 50 – 60 метров, а давление воды увеличивается в ней на 1 атмосферу при погружении на каждые 10 метров. Содержание кислорода в воде не превышает 1%, солёность воды увеличивается при переходе от пресных вод к морским и океаническим. Это среда относительно однородная в пространстве и стабильная во времени, здесь менее резко изменяется температурный режим. Живые организмы адаптировались к ней, приобретя обтекаемую форму тела, слизистые покровы, развитие воздухоносных полостей.
Наземно-воздушная среда имеет более резкий контраст температуры, отличается большей разряжённостью, обилием света и кислорода (до 20,8%). Она более гетерогенна в пространстве, очень подвижна (динамична) во времени. В связи с большей силой притяжения, чем в водной среде, животные выработали более мощный скелет, сформировали более совершенный механизм терморегуляции, освободили половой процесс от жидкой среды.
Почвенная среда обитания выработана самими организмами в результате их взаимодействия с неорганическими компонентами земного покрова. Она осваивалась одновременно с наземно-воздушной средой, отличается дефицитом или полным отсутствием света, высокой плотностью.
Эта среда состоит из трёх фаз: твёрдой, жидкой и газообразной. Она неоднородна в пространстве, но более постоянна во времени, чем в наземно-воздушной среде. Животные почвенной среды имеют влажноватую форму слизистые покровы, копательный аппарат (крот). Для многих групп организмов (насекомые, черви, бактерии) характерны небольшие размеры и эфемерность (легкий переход от активного состояния и наоборот).
Организменная среда также очень древняя. Это может быть пищеварительный тракт животных, кровь, лимфа, мышцы. Отличается большим постоянством физических и химических параметров, чем другие среды. Это могут быть как паразиты хозяина (гельминты, болезнетворные бактерии), так и симбионты (молочнокислые бактерии).
Каждая из указанных сред обитания организмов отличается особенностями воздействия экологических факторов.
Экологические факторы – это отдельные элементы среды, которые воздействуют на организмы. Выделяют три группы экологических факторов: абиотические, биотические и антропогенные.
Абиотические факторы – это компоненты неживой природы. К ним относят: климатические (свет, температура, вода, состав атмосферного воздуха, ветер, давление, рельеф, тип почв и др.).
Биотические факторы – воздействие живых организмов друг на друга (взаимодействие между особями в популяциях и между популяциями в сообществах). При этом взаимодействия могут быть внутривидовыми (между особями одного вида) и межвидовыми (между особями разных видов).
Антропогенные факторы – хозяйственная деятельность человека, приводящая либо к прямому воздействию на живые организмы, либо к изменению среды их обитания. При этом различают воздействие человека, как биологического организма, так и его хозяйственная деятельность (техногенные факторы).
Тема 3. Экология популяций
Биологический вид – это совокупность особей, имеющих наследственное сходство морфологических, физиологических и биохимических особенностей, свободно скрещивающихся, дающих плодовитое потомство и занимающих определенный ареал. Виды часто занимают большой ареал, в пределах которого особи распределены неравномерно, группами – популяциями. Целостность вида поддерживается связями между популяциями. Вид существует на уровне популяций.
Популяция – совокупность свободно скрещивающихся особей одного вида, занимающая длительное время определенную часть ареала вида относительно обособленно от других совокупностей того же вида.
Популяция является структурной единицей вида и единицей эволюции. Популяция характеризуется рядом свойств: численность, плотность, рождаемость, смертность, прирост.
Численность – число особей в популяции. Она может значительно изменяться во времени и зависит от биологического потенциала вида и внешних условий.
Плотность – число особей, или биомасса популяции, приходящаяся на единицу площади или объема.
Рождаемость – число особей, появившихся за единицу времени в результате размножения.
Смертность – число особей, погибших за единицу времени.
Скорость роста популяции – изменение её численности в единицу времени, она может быть положительной, нулевой и отрицательной. Это зависит от соотношения рождаемости, смертности и миграции.
Гомеостаз популяций – поддержание оптимальной численности особей внутри популяции.
Члены популяции оказывают друг на друга не меньшее влияние, чем физические факторы среды или другие виды.
В популяциях проявляются все типы взаимоотношений, характерные для межвидовых связей. Но наиболее ярко – мутуалистические (взаимовыгодные) и конкурентные. Кроме адаптивных возможностей отдельных особей, популяции обладают ещё и групповой адаптацией.
Соседние популяции сообщаются друг с другом в процессах расселения, переноса семян и зачатков, сезонных миграций.
Анализ возрастного и полового состава популяций важен для прогноза численности тех видов, которые мы используем в дикой природе, разводим или с которыми боремся: в сельском и лесном хозяйстве, в рыбном промысле, в биотехнологиях.
Тема 4. Биоценозы, экосистемы
Впервые понятие «биоценоз» ввел в экологическую науку немецкий ученый К. Мёбиус в 1877 г. Этот термин происходит от греческих слов «биос» (жизнь) и «ценоз» (сообщество).
Биоценоз – это совокупность совместно проживающих и связанных друг с другом видов живых организмов.
Структура биоценоза:
Популяция → фитоценоз → зооценоз → микробоценоз.
Если к этой цепочке прибавить термин биотоп (от греч. «топос» - место); то образуется новое, более сложное понятие «биогеоценоз» или «экосистема». В природе биоценозы могут быть разного масштаба: биоценоз разрушающегося пня, луга, леса, водоёма; могу быть биоценозы, созданные человеком (агроценозы): аквариума, террариума, теплицы, поля, сада, огорода.
Биоценозы – не случайные собрания организмов. В сходных природных условиях и при близком составе фауны и флоры возникают сходные, закономерно повторяющиеся биоценозы. Например, в разных дубравах в полосе широколиственных лесов мы можем встретить также липу, клен, лещину, рябину, калину, бересклет и малину; из трав – сныть, ветреницу дубравную, ландыш майский и др. Среди животных – белку, кабана, мышь, зайца, лису, лося и др.
В экосистемах (биоценозах) происходит биологический круговорот химических элементов и энергии. Этот процесс особенно отчетливо прослеживается в цепях питания и правиле экологической пирамиды, о чем будет сказано ниже.
Классификация взаимоотношений организмов в биоценозах (по (1890–1962г г.)).
1. Трофические связи (по способу питания) – один вид питается либо другими видами, либо их мертвыми остатками, либо продуктами жизнедеятельности. И здесь прослеживаются экологические цепи питания. Например: трава → заяц → лиса → волк → микроорганизмы (или грибы). Трава здесь выполняет функцию продуцентов (производителей органического вещества); заяц, лиса, волк – функцию консументов (потребителей органического вещества); микроорганизмы и грибы – функцию редуцентов (разрушителей органического вещества).
2. Топические связи (от гр. «топос» - место) – физическое или химическое изменение условий обитания одного вида за счет жизнедеятельности другого вида. Например, лес создает хорошие микроусловия для многих видов растений и животных. Поэтому трофические и топические связи являются главными в биоценозе.
3. Форические связи – это участие одного вида в распространении другого. Зоохория – перенос животными семян (птицы, муравьи), спор, пыльцы растений (общественные перепончатокрылые). Форезия – перенос крупными животными – белее мелких (клещи, яйца и личинки насекомых и др.).
4. Фабрические связи – когда виды используют для своих сооружений (фабрикаций) продукты выделения, либо мёртвые остатки, либо живых особей другого вида.
5. Паразитизм – организм-потребитель использует живого хозяина не только как источник пищи, но и как место постоянного или временного проживания.
6. Комменсализм – когда деятельность одного вида доставляет пищу или убежище другому виду (комменсалу). Например, рыба – прилипала и акула, гиена и лев.
7. Мутуализм – взаимовыгодное сожительство двух видов (водоросли и грибы в теле лишайника, азотофиксирующие бактерии на корнях бобовых растений и т. д.).
8. Нейтрализм – совместное проживание видов, не влияющих друг на друга (лоси белки в лесу).
9. Аменсализм – один вид ухудшает условия жизни другого, например, деревья затеняет траву.
10. Конкуренция – отношения между видами со сходными экологическими требованиями. Например, саранча и сайгаки за траву в лесу.
Тема 5. Основы учения о биосфере
Биосфера – оболочка жизни планеты, глобальная экосистема. Земля, населённая совокупностью живых организмов. Основатель учения о биосфере русский ученый, академик (1863–1945 г. г.) говорил: «Организмы изменили и изменяют земную кору и атмосферу. Растительная часть биомассы за миллиарды лет очистила атмосферу от углекислого газа и обогатила кислородом, привела к накоплению углерода в известняках, каменном угле, нефти, торфе, сланцах».
Границы биосферы определяются наличием условий, необходимых для жизни различных организмов: верхний предел – озоновый слой атмосферы (≈ 15–25 км.), здесь можно встретить споры грибов, бактерии, пыльцу растений; нижний предел – вся глубина гидросферы (> 11000 м.) и до 3 км. В литосферу, где температура поднимается не > 100оС (анаэробные бактерии).
Основные свойства живого вещества (биомассы) биосферы следующие: способность к размножению (воспроизводству) и обмен веществ с окружающей средой. Особенное значение в биосфере имеет выделение кислорода, и поглощение углекислого газа при фотосинтезе зелёных растений, так как при этом образуется органическое вещество и используется энергия солнца.
В биосфере масса растений (97%) во много раз превышает массу животных (3%). Вся биомасса планеты составляет ≈ 2,4×1012 т.
В круговороте веществ биомасса выполняет следующие функции:
1. Газовая функция – растения выделяют кислород в процессе фотосинтеза; растения и животные выделяют углекислый газ при дыхании; бактерии восстанавливают азот, сероводород и др.
2. Концентрационная функция – «захват» живыми веществами химических элементов и накопление их в земной коре.
3. Окислительно-восстановительная функция – окисление веществ с помощью организмов в почве и гидросфере с образованием солей, оксидов и других соединений, а также в восстановлении ряда веществ (сероводорода, сернистого железа и др.). В результате деятельности микробов в земной коре образовались отложения известняков, бокситов, руды и др.
4. Биохимическая функция – связана с питанием, дыханием и размножением; с разрушением гниением отмерших организмов. Все эти организмы проявляются в биогенной миграции атомов. В биосфере в течение 2 млрд. лет идут изменения, границы её расширяются, проникая в безжизненные области планеты.
Биосфера – грандиозная система всего живого вещества и круговоротов химических элементов на Земле, но система открытия, так как в неё постоянно вливается поток солнечной энергии.
Тема 6. Биосфера и человек. Ноосфера
Человечество представляет небольшую биомассу в биосфере, но оказывает на неё сильное (планетарное) влияние. В процессе природопользования человечество перемещает на планете более 4 трл. т. вещества, создаёт тысячи новых химических соединений, которые не включаются в общий круговорот веществ и накапливаются в биосфере, вызывая её загрязнение.
В развитии биосферы наступил такой период, когда человек должен планировать свою хозяйственную деятельность таким образом, чтобы она не нарушала сложившейся в этой гигантской экосистеме закономерности, не приводила к сокращению биомассы.
Настоящий период хозяйственной деятельности человека можно назвать развитым индустриальным обществом, находящимся в состоянии глобального экологического кризиса. Чтобы перейти от производственного хозяйства к ноосферному самоограничению необходимо сделать, по мнению , самую «малость» - построить общество саморегуляции.
Главной экологической задачей человечества должно считаться сохранение естественной биоты на Земле, которое должно саморегулироваться полным прекращением освоения естественной биоты океана и его восстановлением значительно освоенной части суши.
Человек, став мощным геологическим фактором, оказывает глобальное воздействие на биосферу. Биосфера со своей стороны, диктует ему свои экологические законы, в том числе и законы о биотической регуляции окружающей среды, которые он должен соблюдать, чтобы выжить.
Создаются условия, очень напоминающие сопряженную эволюцию или коэволюцию «человек-биосфера». Продуктом такой коэволюции может быть так называемая «ноосфера». Венцом творчества и стало учение о ноосфере.
Ноосфера («мыслящая оболочка», сфера, разума) – высшая стадия развития биосферы. Это сфера взаимодействия природы и общества, в пределах которой разумная человеческая деятельность становится главным, определяющим фактором развития.
писал, что становление ноосферы «есть не случайное явление на нашей планете», а «природное явление». Нооосфера – окружающая человека среда, в которой природные процессы обмена веществ и энергии контролируются обществом. Воздействие человеческого общества на природу резко отличается от воздействий других форм живого вещества. Эти гениальные мысли позволили ряду ученых допустить в дальнейшем и такой ход событий в эволюции биосферы, как коэволюцию между человеческим обществом и природной средой. Становление ноосферы по процесс длительный, но ряд ученых полагают, что человечество уже вступило в период ноосферы, хотя многие считают, что пока об этом говорить рано.
Для этого необходимо проводить развитие в пределах природно-ресурсных лимитов, перейти от постконфрантационной эпохи экономному хозяйству, демографическому и экологическому планированию, провести гуманитарную революцию.
Тема 7. Глобальные экологические проблемы
На рубеже II–III тысячелетий экономические проблемы обострились настолько, что биосфера планеты оказалась в состоянии глубокого экологического кризиса и стоит на грани экологической катастрофы.
Глобальные экологические проблемы современности.
Прежде всего, демографическая и продовольственная проблемы. Дело в том, что, победив в XVIII–XIX вв. наиболее опасные болезни – тиф, чуму, холеру – кривая роста человечества пошла резко вверх. На рубеже тысячелетий оно составило 6,3 млрд. чел. Если эта тенденция сохраниться, то к концу XXI века численность населения планеты составит 10 млрд. чел. Это обостряет, прежде всего, снабжение населения продуктами питания. Уже сейчас 1/3 населения голодает, а недостаток белковой пищи (основа иммунитета человека) испытывает более половины населения. Эту проблему можно решить с одной стороны – разумным регулированием роста численности Homo sapiens, а с другой – совершенствованием продуктов питания.
Проблема антропогенного изменения климата планеты проявляется в том, что климат становится суше и теплее. Сухость климата связана с тем, что сокращается площадь «поставщиков» водных паров в атмосферу: это площадь листового аппарата растений и загрязнение поверхности мирового океана, прежде всего, нефтепродуктами так, за последние 30 лет площадь лесов сократилась на 1/3 (Россия, Франция, Италия, Африка, Латинская Америка и др.), так как они «работают» на биосферу круглый год.
Загрязнение поверхности мирового океана. Норвежский мореплаватель Тур Хейярдал охарактеризовал следующим образом: « За последние четверть века мировой океан превратился в сточную канаву человечества».
Потепление климата связано с выделением в атмосферу так называемых «парниковых газов», это, прежде всего оксид и диоксид углерода, метан. Они, оставаясь близко к поверхности земли, препятствуют радиационной отдаче тепла нашей планетой. Если эту ситуацию не изменить, то к середине XXI века температура воздуха на планете может подняться на 0,5 0С. Это приведёт к таянию ледников и поднятию уровня мирового океана.
Что может повлечь к затоплению больших площадей поверхности планеты.
Хищническое отношение к почве, вызывающее её ветровую и водную эрозию приводит к уничтожению государств и народов: Хорезм, государства Северной Африки, ценные земли бывшего СССР, мексиканское племя Майя и др.
Актуальной является также проблема загрязнения атмосферного воздуха, почвы, гидросферы пестицидами, промышленными и бытовыми стоками и выбросами, а также радионуклидами. Например, авария на Чернобыльской АЭС привела к повышению уровня радиации на всей планете и обострила проблему онкологических других заболеваний.
Проблема энергоресурсов: по данным учёных, разведанных, запасов нефти хватит на 35 лет, газа – на 50 лет, угля – на 150 лет. А что дальше? Поэтому, следует уже сейчас активизировать работу по геологоразведке, разработка более совершенной технологии добычи энергоресурсов, а также поиску и внедрению так называемых альтернативных источников энергии. Здесь имеется в виду использование ветровой эрозии, приливоотливные электростанции, солнечные батареи. Кстати, в Японии и в некоторых странах Западной Европы уже сейчас появились автомобили, работающие от солнечных батарей и на аккумуляторах. Перспективно также использование технологичности и защищенности АЭС.
Проблема пресной воды является также весьма актуальной, ведь на нашей планете ее всего лишь около 3% от всей гидросферы. Причём, 2% - это ледники полюсных ледяных шапок и всего лишь около 1% - пресные воды суши, как поверхностные, что значительная их часть загрязнена, то проблема ещё боле обостряется.
Кислотные дожди связаны с выбросами промышленными предприятиями и автотранспортом в атмосферу и растворением в её водяных парах оксидов серы и азота. Формирование и выпадение кислотных осадков приводит к гибели лесов, многих видов животных организмов водоёмов, к закислению и потере плодородия почв.
Таким образом, из сказанного видно, что решение глобальных экологических проблем возможно только при объединении усилий всего мирового сообщества, всех государств мира.
Тема 8. Региональные экологические проблемы
Прежде всего, следует отметить, что географическое расположение России в северном полушарии обусловливает довольно жёсткие климатические условия по температурному показателю, особенно в азиатской части России.
Климат Европейской части России в некоторой степени смягчается тёплым атлантическим течением Гольфстрим. Поэтому северный порт Мурманск круглый год не замерзает. В азиатской же части суровые климатические условия характерны для значительных областей тундры, лесотундры и сибирской тайги. Это обстоятельство объясняет то положение, что, не смотря на большую площадь азиатской части, в ней проживает всего лишь 20% населения России. Это, конечно, природная экологическая причина.
Вместе с тем, в нашей стране много экологических проблем антропогенного характера. Прежде всего, у нас в сильной степени проявляются все указанные выше глобальные экологические проблемы. Это связано и с географическими, и с историческими причинами, и с пока ещё низким технологическим уровнем сельского хозяйства, и, к сожалению, недостаточным уровнем общей и экологической культуры населения.
Необходимо отметить, что в погоне за мировыми рекордами в ряде стратегических отраслей хозяйства, мы несколько ослабили экологический контроль. Это касается и радиоактивного загрязнения, и низкого технического уровня ряда отраслей хозяйства и недостаточного уровня экологического образования и воспитания населения.
Так, при аварии на Чернобыльской АЭС были заражены радионуклидами цезия и стронция 20 регионов России. Большой уровень радиации отмечается в зоне действия и других АЭС, не решены проблемы с утилизацией и переработкой отработанного ядерного топлива (ОЯТ). Однако, это обстоятельство не помешало нашему правительству «прикупить» значительное количество ОЯТ с Запада.
Бурный рост автотранспорта обусловил то обстоятельство, что его вредные выбросы значительно превысили выбросы «ослабевшей» промышленности. Особенно если учесть недостаточное качество наших автодорог, низкий технический уровень и «старость» транспортных средств, низкое качество отечественного бензина и дизельного топлива.
Среднее Поволжье находиться в центре европейской части страны, а значит, ему присущи все указанные выше общемировые и общеевропейские экологические проблемы. Вместе с тем, хотелось бы сказать о главном богатстве этого региона – мощных чернозёмных почвах, лучших на всей планете Земля. Если в середине XIX века они содержали до 10–12% гумуса (органического вещества), то сейчас в них содержится всего 3–4%. Хотя, мы знаем, что на формирование 1% гумуса природа тратит сотни лет.
Потеря плодородия почв связана с недостаточным уровнем ведения сельского хозяйства, водной и ветровой эрозией почв, заражения их пестицидами и радионуклидами, с недостаточной культурой наших земледельцев, с мизерными дотациями правительства на развитие села.
В нашей Саратовской области также находят своё проявление, как указанные выше экологические проблемы, так и присущие ей. Так, г. Саратов входит в число самых «грязных» городов России.
Тема 9. Сельскохозяйственная экология
Сельскохозяйственная экология (агроэкология) – раздел прикладной экологии, изучающей взаимоотношения культивируемых человеком организмов, их популяций и сообществ с окружающей средой.
Основным объектом сельскохозяйственной экологии является агроэкосистема. Агроэкосистема – это искусственно созданная и регулярно поддерживаемая человеком экосистема сельскохозяйственных ландшафтов (полей, искусственных пастбищ, огородов, садов, лесных насаждений и т. д.).
Агроэкосистемы (агроценозы, искусственные экосистемы) занимают примерно 10% поверхности суши (около 1,5 млрд. га), но при этом дают человечеству > 90% пищ. продуктов.
Основой агроэкосистемы являются искусственные фитоценозы или зооценозы. Агроэкосистема находится в непосредственной связи с почвой, почвенной и атмосферной влагой, атмосферным воздухом, грунтовыми водами.
Агроэкосистемы создаются человеком для получения высоких урожаев, поэтому кроме энергии солнечного света получают дополнительную энергию в виду обработки почв, применения минеральных удобрений и пастбищ.
Поэтому биологическая продуктивность агроценозов обычно выше природных биогеоценозов. Другое отличие агросистемы: она представляет обычно монокультуру, конечная продукция которой изымается человеком из естественного отбора, что приводит к разрыву круговорота веществ. Так как культивируемые человеком виды растений и животных созданы за счет искусственного отбора, то такие виды неконкурентоспособны с дикими видами, поэтому они не могут существовать без поддержки человека.
Почва. Мировая наука с тревогой оценивает возможные последствия для планеты изменения природной суши, вызванное индустриальной и аграрной деятельностью человека. Наряду с атмосферой и гидросферой негативным воздействиям подвержена и почва.
Всего в мире обрабатываемые почвы, за использованием пастбищ, занимают сегодня около 11% суши, а испорченные земли (овраги, сливы) – 3%. Т. е. более 25% обрабатываемых земель. Если же считать и земли, выведенные из землепользования в связи с подтоплением, засолением и т. п., то за все время своего существования человечество потеряло половину всех земель, пригодных для сельского хозяйства.
Ресурсы сельскохозяйственных угодий убывают за счет эрозии, выдувания, заболачивания, засоления, радиационного загрязнения, зарастания мелколесьем и кустарником, отчуждения под строительство городов и поселков, промышленных предприятий, прокладкой коммуникаций. Почвы, великое богатство России буквально «горят у нас под ногами», сокращая валовые сборы основных сельскохозяйственных культур.
Эрозия почв – смыв текучей водой делится на поверхностную и линейную (овражную). Не меньше, если не больше потери приносит ирригационная (поливы) эрозия – разрушения и переотложения почв и грунтов в процессе полива или дождевания.
Наряду с уклоном овражной территории причиной ирригационной эрозии являются низкая водопроницаемость почв и их невысокая противоэрозийная устойчивость. Ущерб от загрязнения окружающей среды продуктами слива существенно превосходит ущерб от самой ирригационной эрозии.
Масштабы загрязнения поверхности вод смытыми с полей удобрениями и пестицидами ставят сельское хозяйство в один ряд с промышленностью.
Дефляция (выдувание почвы ветром) различается на повседневную, когда почва пылит под ветром малой скорости и вызываемую ветром большой, иногда ураганной скорости (пыльные бури).
Опасные виды антропогенной дефляции возникают при введение в сельскохозяйственный оборот земель без учета возможной ветровой эрозии.
Распахивание целинных земель в Казахстане существенно активизировал пыльные бури.
Уплотнение почв ходовыми системами машинно-тракторных агрегатов. С уплотнением почв уменьшается их общая пористость, ухудшается доступ влаги к растениям, снижается аэрация и скорость фильтрации воды, затрудняется рост корней.
Дегумификация почв – процесс потери почвами гумуса (органического вещества). Это отмечается во всех регионах России в том числе – в её основной житнице – черноземной зоне. Так, содержание гумуса в почвах Поволжья последние полвека снизилось с 10–14% до 6–8%, хотя на формирование 1% гумуса природа тратит сотни лет.
Основные причины дегумификации:
− недостаточное поступление в почвы биомассы «сырья» для процессов гумификации;
− ускорение минерализации органического вещества вследствие интенсивной обработки почвы и применения удобрений;
− потеря гумуса за счет эрозии и дефляции.
Если подсчитать ожидаемые потери гумуса, то поданным многих исследователей уже к 2010 г. во многих типах почв его количество может уменьшится до половины в слое – 0,20 см.
Закисление почв. Большинство культурных растений способно хорошо расти на нейтральных или близких к ним почвам, однако в практике встречается много закисленных и щелочных почв. На северной территории России преобладают кислые почвы (болотные, подзорестые) – 66% от всей поверхности (pH – 5,0). В этих почвах – недостаток ионов Са2+ и Мg2+ и избыток ионов Н+ и Аl3+. Это обуславливает их неблагоприятные агрохимические свойства. Снижение pH ухудшает усвоение N, P, K и микроэлементов. Закисление почв может происходить при выпадении кислотных осадков и поливе закисленными водами.
Засоление почв может быть вызвано в основном поливами некачественной засаленной водой.
Загрязнение почв – происходит в результате применения минеральных органических удобрений, пестицидов, особенно при нарушении доз их внесения. При этом происходит минерализация гумуса, потеря почвой NO2, который выделяясь в атмосферу, способствует разрушению озонового слоя.
Избыток нитритов и нитратов ухудшает качество сельскохозяйственной продукции, вызывает у человека и животных расстройства пищеварения, канцерогенные осложнения. Избыточно вносимые минеральные удобрения с поверхностным и подземным стоками поступают в реки и озера и вызывают их «цветение», редко ухудшая качество вод.
Особенно опасно загрязнение почв пестицидами (ядохимикатами), которые уничтожают не только вредные растения, насекомых, но и полезные виды. Обычно используется по назначению 4%-5% пестицидов, остальные накапливаются в природной среде, часто с непредсказуемыми последствиями (ДДТ, ГХЦГ и т. д.). Напротив фосфорорганические пестициды (карбофос, метофос – быстро разлагаются).
Лабораторно-практические ЗАНЯТИЯ ПО экологии
Тема 1. История и задачи курса экологии
1. Дать характеристику основных этапов в развитии экологии как науки.
2. Назвать подразделы экологии в связи с объектами изучения: аутэкология, демэкологии, синэкология, глобальная экология.
3. Привести примеры, расшифровывающие методы экологических исследований: наблюдение, сравнительный, экспериментальный, моделирование.
4. Пояснить экологические законы американского ученого Коммонера: «Все связано со всем», «Все должно куда-то деваться», «Ничто не дается даром», «Природа знает лучше».
Тема 2. Среды жизни организмов
1. Дать характеристику основных сред обитания организмов.
2. Назвать абиотические факторы среды и адаптации к ним организмов.
3. Назвать биотические факторы среды и адаптации к ним.
4. Характеристика антропогенных факторов.
Тема 3 Экология популяций
1. Чем отличаются понятия биологический вид и популяция.
2. Определить численность популяции (в % / м2) подорожника большого – Plantago major L.
3. Определить плотность популяции P. major L. из расчёта шт. / га.
4. Определить повреждаемость грызунами деревьев в этих вариантах в % (250 шт, 420 шт, 750 шт).
Тема 4. Биоценозы, экосистемы
1. Отличие понятий биоценоз от понятия экосистема.
2. Дать структуру биоценоза и привести пример пищевой цепи.
3. В чем заключается правило экологической пирамиды (правило 10%).
4. Привести пример взаимоотношений организмов в биоценозе по классификации .
Тема 5. Основы учения о биосфере
1. Дать определение понятия биосфера по .
2. Границы распространения «живого вещества» в биосфере.
3. Анализ функций выполняющих «живым веществом» в биосфере.
4. Приведете примеры расширения границ распространения «живого вещества» в биосфере.
Тема 6. биосфера и человек. Ноосфера
1. Взаимодействие человека и биосферы на разных этапах развития цивилизации.
2. Определение понятия ноосферы по .
3. Условия перехода биосферы в состояние ноосферы.
Тема 7. Глобальны экологические проблемы
1. Назвать основные глобальные экологические проблемы.
2. предложить пути решения глобальных экологических проблем.
Тема 8. Региональные экологические проблемы
1. Региональные экологические проблемы России и пути их решения.
2. Региональные экологические проблемы, Липецкой области, её регионов и пути их решения.
Тема 9. Экология сельского хозяйства
1. Экологические проблемы, возникающие при ведении сельского хозяйства.
2. Отличие агроценоза от биоценоза.
3. Влияние сельского хозяйства на поверхностные и грунтовые воды.
4. Деградация почв.
Приложение 1
Рис. 1. Схема митоза (кариокинеза)
Рис. 2. Схема мейоза (редукционного деления)
Приложение 2
Рис. 1. Схема процесса фотосинтеза
Приложение 3
Рис. 1. Схема строения ДНК (двойная спираль)
Рис. 2. Участок двойной спирали ДНК
Рис. 3. Схема синтеза и-РНК Рис 4. Схема т-РНК
Рис. 5. Механизм работы рибосомы
Приложение 4
Рис. 1. Моногибридное скрещивание ночной красавицы
Рис. 2. Дигибридное скрещивание гороха
Список рекомендуемой литературы
1. Акимова, . Человек–Экономика–Биота–Среда: учебник для вузов [Текст] / . – М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2002. – 566 с.
2. Бавтуто, по анатомии и морфологии растений: учеб. пособие [Текст] / , . – Мн.: Новое издание, 2002. – 464 с.
3. Биология: учебне пособие [Текст] / Под ред. . – М.: Наука, 2009. – 416 с.
4. Богданова, : задания и упражнения. Пособие для поступающих в вузы [Текст] / . – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Высшая школа, 1991. – 350 с.
5. Вахненко, с основами экологии: учебник для вузов [Текст] / . – М., 2007. – 515 с.
6. Воронков, общая, социальная, прикладная: учебник для вузов [Текст] / . – М.: АГАР, 2000. – 424 с.
7. Гальперин, основы природопользования [Текст] / . – 2-е изд., испр. – М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2005. – 256 с.
8. Горбунов, : методические указания к выполнению практических работ студентов специальности 060 500 з/о формы обучения [Текст] / . – Саратов: СГАУ, 2004. – 68 с.
9. Дорохина, к лабораторным занятиям по ботанике с основами экологии: учеб. пособие [Текст] / , . – М.: Просвещение, 1980. – 143 с.
10. Занина, с основами экологии: практикум для студентов небиологических специальностей / , . – Балашов: Николаев, 2006. – 84 с.
11. Лысов, с основами экологии: учебник для студентов естественнонаучных, технических и гуманитарных направлений и специальностей ВУЗов [Текст] / . – М.: Высшая школа, 2009. – 655 с.
12. Пехов, с основами экологии: учебник для вузов [Текст] / . – СПб.: Лань, 2007. – 688 с.
13. Розанов, экология: учебник для технических направлений и специальностей [Текст] / . – СПб.: Лань, 2006. – 290 с.
14. Рохлов, по анатомии и физиологии человека: учеб. пособие [Текст] / . – М.: Академия, 1999. – 160 с.
15. Семенов, практикум по экологии: учеб. пособие [Текст] / , , . – М.: Тайдекс Ко, 2003. – 144 с.
16. Ставров, указания к расчетно-практическим работам по курсу «экология» [Текст] / . – М.: МАДИ, 1998. – 45 с.
17. Степанян, занятия по зоологии с основами экологии животных: учеб. пособие [Текст] / , , . – М.: Просвещение, 1986. – 96 с.
18. Тупикин, биология с основами экологии и природоохранной деятельности: уч. пособие [Текст] / . – М.: Академия, 2003. – 384 с.
19. Федорова, по экологии и охране окружающей среды: учеб. пособие [Текст] / . – М.: ВЛАДОС, 2003. – 288 с.
20. Чернова, : учеб. пособие [Текст] / , . – М.: Просвещение, 1988. – 345 с.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 |
