К1 К2
A B
Низкая ← плотность популяции → Высокая
Высокая ← плотность пищи → Низкая
Лекция 17. Понятие биоценоза и экосистемы. Классификация биоценозов. Краевой эффект. Понятие об экотоне.
План:
1. Понятие о биоценозе и экосистеме.
2. Структура биоценоза.
3. Краевой эффект.
Биогеоценоз состоит из двух компонентов: биоценоза (т. е. совокупности живых организмов) и места обитания биоценоза – биотопа:
БИОГЕОЦЕНОЗ = БИОЦЕНОЗ + БИОТОП
Термин «биоценоз» был введен в науку немецким ученым К. Мёбиусом в 1877 г. при изучении населения устричных банок. Биоценозом называют надорганизменную систему, состоящую из совокупности живых компонентов: животных, растений, грибов и микроорганизмов, характеризующихся совместным обитанием и взаимодействием.
Различают видовую и пространственную структуру биоценоза.
Видовая структура. Для существования сообщества важна не только его величина, не только численность входящих в него видов, но и видовое разнообразие. Последнее является основой его устойчивого существования.
В 1939 г. Тиннеман сформулировал известные биоценотические принципы:
1. Принцип разнообразия условий биотопа. Чем разнообразнее условия жизни в пределах биотопа, тем больше число видов в заселяющем его биоценозе.
2. Принцип отклонения условий существования от нормы. Чем больше отклонение отклонение условий существования от оптимума в пределах биотопа, тем беднее видами становится заселяющий его биоценоз и тем относительно больше особей имеет каждый присутствующий вид.
Лекция 18. Разграничение биоценозов. Свойства биоценозов.
План:
1. Методы разграничения биоценозов.
2. Свойства биоценозов.
3. Причины разнообразия биоценозов.
Для того чтобы в реальной природной среде выделить отдельные биоценозы в экологии используются определенные методы.
1. Коэффициент Сёренсена, определяемый по формуле:
q = 2c / (a + b)
где а – число выборок с видом А; b – число выборок с видом В; c – число выборок содержащих оба вида.
2. Коэффициент Жаккара:
q = c /(a + b – c)
(обозначения те же).
3. Показатель Одума, изменяющийся от –1 до + 1:
q = (a + b) / (a – b)
Лекция 19. Трофическая структура биоценоза.
План:
1. Пищевые взаимоотношения в биоценозах. Пищевые цепи и сети.
2. Экологические пирамиды.
3. Закономерности трофического оборота в биоценозе.
4. Правило биологического усиления
Обычно пищевая цепь включает 4-5, редко более 6 трофических уровней.
Существует два главных типа пищевых цепей – пастбищные (или цепи выедания) и детритные (или цепи разложения). В пастбищных цепях первый трофический уровень занимают зеленые растения, второй – растительноядные животные, третий – хищники. Приведем примеры пастбищных пищевых цепей:
Трава → заяц → волк
Нектар → бабочка → паук→ землеройка → сова
Ягоды рябины → дрозд-рябинник → ястреб → орел
Фитопланктон → инфузории → мальки рыб → мелкие хищные рыбы → чайки
В свою очередь, в пастбищных цепях различают цепи хищников и цепи паразитов. Все приведенные выше примеры цепей являются цепями хищников. Пример цепи паразитов следующий:
Трава → травоядное млекопитающее → блоха → паразитические жгутиконосцы
Листва деревьев → гусеница → муха-тахина → наездник-хальцида
Детритные пищевые цепи начинаются с отмершего органического вещества (детрита) по схеме:
Детрит → детритофаг → хищник
Примеры детритных пищевых цепей:
Листовая подстилка → дождевой червь → черный дрозд → лиса
Мертвое животное → личинки падальной мухи → травяная лягушка → уж
Донные отложения (илы) → морская звезда → зубатка → акула
Лекция 20. Развитие биоценозов. Сукцессия и климакс.
План:
1. Циклические и нециклические изменения в биогеоценозе.
2. Экологическая сукцессия, ее этапы.
3. Первичная и вторичная сукцессия.
Экосистема испытывает те же динамические процессы, что и популяция. Различают циклические и нециклические изменения, смену популяций в биоценозах и т. д. Цикличность изменения биогеоценоза может быть обусловлена суточной, сезонной и многолетней периодичностью внешних условий, а также внутренними ритмами организмов.
Кроме циклических изменений может происходить экологическая сукцессия. Под этим процессом понимается последовательная смена биоценозов, преемственно возникающая на одной и той же территории под влиянием природных факторов (в том числе и внутренних противоречий в самих биоценозах) или под воздействием человека.
Лекция 21. Закономерности саморегуляции биоценозов. Экологическое дублирование.
План:
1. Саморегуляция биоценозов.
2. Экологическое дублирование.
3. Биоразнообразие.
4. Гомеостаз.
Некоторые принципы саморегуляции биоценозов. Все элементы биоценоза связаны между собой многообразными связями, приспособлены к совместному обитанию. Эта закономерность нашла свое отражение в правиле Мёбиуса – Морозова взаимоприспособленности организмов в биоценозе:
Виды в биоценозе приспособлены друг к другу настолько, что их сообщество представляет внутренне противоречивое, но единое и взаимно увязанное системное целое.
Одним из механизмов саморегуляции является принцип биоценотического или экологического дублирования: организмы одной трофической группы или уровня экологической пирамиды замещают друг друга. Правило экологического дублирования сформулировано :
Исчезающий или уничтожаемый вид живого в рамках одного уровня экологической пирамиды заменяет другой функционально-биоценотически аналогичный. Замена происходит по схеме: мелкий сменяет крупного, низко эволюционно организованный – более высокоорганизованного, более генетически лабильный и мутабельный – менее генетически изменчивого.
Принцип эколого-географического максимума:
Число видов в составе географических зон и их основных биоценозов относительно постоянно и регулируется вещественно-энергетическими процессами; это число всегда стремится к необходимому и достаточному максимуму.
Принцип сопряженной эволюции (коэволюции):
Случайное функциональное изменение жертв (потребляемых организмов) ведет к закономерному изменению свойств хищников (потребителей), что в свою очередь стимулирует разнообразие как первых, так и вторых.
Лекция 22. Концепция экосистемы. Структура экосистемы. Гомеостаз экосистемы.
План:
1. Концепция экосистемы.
2. Структура экосистемы.
3. Продуцирование и разложение в экосистеме.
4. Поддержание целостности экосистемы.
«Любая единица, включающая все совместно функционирующие организмы на данном участке и взаимодействующая с физической средой таким образом, что поток энергии создает четко определенные биотипические структуры и круговорот веществ между живой и неживой частями, представляет собой экологическую систему (экосистему)», – такое определение экосистеме дает Ю. Одум. Под экологической системой понимают совокупность популяций различных видов растений, животных и микроорганизмов, взаимодействующих между собой и с окружающей их средой таким образом, что эта совокупность сохраняется неопределенно долгое время.
Лекция 23. Энергия экосистемы. Энергетический поток. Энергетическая классификация экосистем.
План:
1. Энергетические потоки в экосистемах.
2. Функционирование экосистем.
Продуктивность – это скорость производства биомассы в единицу времени, которую нельзя взвесить, а можно только рассчитать в единицах энергии или биомассы. Продуктивность экосистемы свидетельствует о ее богатстве. В богатом, или продуктивном сообществе, больше организмов, чем в менее продуктивном. Но иногда бывает наоборот, когда организмы быстрее «оборачиваются».
Другими словами, расход потребленной животными энергии определяется уравнением:
РОСТ + ДЫХАНИЕ (ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТЬ) + РАЗМНОЖЕНИЕ + ФЕКАЛИИ
+ ЭКСКРЕТЫ = ПОТРЕБЛЕННАЯ ПИЩА
Лекция 24. Биогеохимические циклы. Круговорот углерода, азота, фосфора, воды.
План:
1. Понятие о биогеохимических циклах.
2. Большой и малый круговорот элементов.
3. Резервный и обменный фонд.
Лекция 25. Продуктивность экосистемы. Первичная и вторичная продукция.
План
1. Первичная и вторичная продукция.
2. Продуктивность некоторых экосистем.
Лекция 26. Основные биомы Земли
План:
1. Понятие биома.
2. Основные наземные биомы.
3. Водные экосистемы.
Лекция 27. Основные геосферы Земли. Атмосфера, гидросфера, литосфера, магнитосфера.
План:
1. Понятие о геосферах. Строение основных геосфер Земли.
2. Магнитосфера.
3. Почва как одна из сфер.
Лекция 28. Биосфера как одна из оболочек Земли. Границы биосферы. Состав и структура биосферы.
План:
1. Первые представления о биосфере.
2. Вернадский – основоположник учения о биосфере.
3. Границы биосферы.
4. Состав и структура биосферы.
Лекция 29. Круговорот веществ в биосфере. Большой (геологический) и малый (биогеохимический) круговорот.
План:
1. Понятие о биогеохимических циклах.
2. Большой и малый круговорот элементов.
3. Резервный и обменный фонд.
4. Причины круговорота веществ в биосфере.
Лекция 30. Свойства и функции живого вещества биосферы.
План:
1. Геологическая роль живого вещества биосферы.
2. Свойства живого вещества.
3. Функции живого вещества
4. Биогеохимическая роль человека в биосфере.
Лекция 31. Понятие о ноосфере. Техносфера.
План:
1. Вернадского об эволюции биосферы.
2. Понятие ноосферы.
3. Техносфера.
Лекция 32. Глобальные экологические проблемы современности.
План:
1. Экологический кризис и экологическая катастрофа.
2. Признаки экологического кризиса в современном мире.
3. Понятие о глобальных экологических проблемах и моделях развития ситуаций.
РАЗДЕЛ 4. Словарь терминов (Глоссарий).
Автотрофы – организмы, способные синтезировать посредством фотосинтеза или хемосинтеза все необходимые органические вещества из неорганических соединений.
Адаптация – приспособление к совокупности факторов среды обитания.
Акклиматизация – приспособление особей к новым условиям существования, или преднамеренный ввоз особей в район, где они раньше отсутствовали, с целью обогащения сообществ полезными для человека организмами.
Аменсализм – форма взаимоотношений между организмами разных видов, при которых одна сторона испытывает выраженное отрицательное воздействие, в то время как для другой эти отношения безразличны.
Аутэкология – раздел общей экологии, занимающийся изучением взаимоотношений с окружающей средой отдельного организма или вида.
Биогеоценоз – относительно пространственно ограниченная, внутренне однородная природная система функционально взаимосвязанных организмов и окружающей их абиотической среды, характеризующаяся определенным энергетическим состоянием, типом и скоростью обмена веществ и информации.
Биом – совокупность экосистем в пределах одной природно-климатической зоны.
Биосфера – область существования живого вещества, живое население Земли вместе с субстратом, на котором оно обитает. Включает нижнюю часть атмосферы, всю гидросферу, и верхнюю часть литосферы Земли, населенные живыми организмами.
Биоценоз – сообщество организмов, входящих в состав одного биоценоза и населяющих один биотоп.
Валентность экологическая – степень способности определенного вида выдерживать изменения какого-либо фактора среды.
Вещество биогенное – химические элементы, постоянно входящие в состав организмов; присутствие их в организме необходимо для поддержания жизни, а присутствие в доступной форме в окружающей среде – для существования автотрофных организмов. А также – химические соединения, возникшие в результате жизнедеятельности организмов
Вещество биокосное - вещество, возникающее как в результате жизнедеятельности организмов, так и абиогенных процессов. Создается одновременно живыми организмами и косными процессами.
Встречаемость – показатель, использующийся в экологических исследованиях для оценки численности и распределения особей данного вида. Количество оценивается индексом встречаемости.
Выживаемость – величина, обратная смертности, число особей, доживших до определенного возраста.
Гетеротрофы – организмы, не способные синтезировать все необходимые для своей жизнедеятельности соединения из неорганических веществ и использующие в качестве источника углерода и энергии готовые органические вещества.
Гигрофиты – наземные растения, произрастающие в условиях высокой влажности.
Гидрофиты - растения – обитатели водной среды.
Гидробионты – организмы, обитающие в водной среде.
Демэкология – раздел общей экологии, занимающийся изучением популяций.
Детрит – совокупность взвешенных в воде и осевших на дно водоема органоминеральных частиц биогенного и абиогенного происхождения.
Диапауза – временное прекращение развития или размножения животных, обычно связанное с наступлением неблагоприятного времени года.
Жаккара коэффициент – показатель общности видов в биоценозе.
Закон минимума – закон Либиха – относительное действие отдельного экологического фактора тем сильнее, чем в большей степени по сравнению с другими факторами ощущается его нехватка.
Закон необратимости эволюции биосферы – закон Долло – организм не может вернуться к состоянию, в котором пребывали его предки.
Закон пирамиды энергии – закон Линдемана – с одного трофического уровня на другой, более высокий, переходит не более 10 % энергии.
Закон толерантности – закон Шелфорда – лимитирующим фактором процветания организма может быть как минимум, так и максимум экологического фактора, диапазон между которыми определяет величину толерантности (выносливости) организма к данному фактору.
Заповедник – особо охраняемая законом территория, на которой запрещены любые виды деятельности человека.
Идиоадаптация – процесс эволюционных изменений частного порядка без повышения общего уровня организации.
Индикатор биологический – организм, вид или сообщество, по наличию, состоянию или поведению которого судят об изменениях в среде, в том числе – о присутствии и концентрации загрязнителей.
Катаболизм – совокупность биохимических реакций, направленных на распад поступивших извне питательных веществ, в результате чего образуется необходимая организму энергия.
Квартиранство – форма биотических отношений, при которой один организм обитает в жилище другого, вид комменсализма.
Климакс экологический – конечная стадия естественного хода сукцессии, наиболее устойчивое для данных условий состояние сообщества, в котором количество образующегося органического вещества равно его использованию организмами, входящими в состав сообщества.
Консументы – гетеротрофные организмы, потребляющие готовые органические вещества и составляющие второе и последующие звенья пастбищных трофических цепей.
Коэволюция – совместная эволюция двух или более таксонов, объединенных тесными экологическими связями так, что эволюция одного частично зависит от эволюции другого.
Литосфера – верхняя твердая оболочка Земли, включает земную кору и верхнюю мантию Земли.
Местообитание – участок пространства, занятый популяцией или ее частью и характеризующийся совокупностью экологических факторов, необходимых для успешного существования представителей данного вида.
Миграция – массовое перемещение организмов, регулярно повторяющееся во времени и в пространстве.
Мониторинг – система регулярных долгосрочных наблюдений с целью контроля, анализа и прогноза состояния природной среды и характера ее изменений, происходящих под влиянием человеческой деятельности.
Мутуализм – форма взаимоотношений между организмами разных видов, выгодная для обеих сторон. При мутуализме виды частично возлагают друг на друга регуляцию своих взаимоотношений с окружающей средой.
Нахлебничество – форма комменсализма, при которой одно животное питается остатками добычи другого.
Ниша экологическая – совокупность всех условий, необходимых для существования вида, место вида в экосистеме, определяемое факторами среды.
Озоновый слой – слой атмосферы на высоте от 7 до 20 км, отличающийся повышенной концентрацией молекул озона, отражающих ультрафиолетовое излучение, гибельное для всего живого.
Питание – потребление веществ, необходимых организму для роста, осуществления жизненных функций и воспроизводства, а также содержащих энергию.
Пирамида численности – модель, отражающая соотношение числа продуцентов и консументов различных порядков в сообществе; изменение численности организмов с переходом с одного трофического уровня на другой.
Пирамида биомассы - модель, отражающая соотношение биомасс продуцентов консументов различных порядков в сообществе; изменение биомассы организмов с переходом с одного трофического уровня на другой.
Стенобионты – организмы, способные существовать только в узком интервале значений какого-либо фактора, отличаются низкой экологической пластичностью, требующие строго определенных условий существования.
Толерантность – способность организма переносить неблагоприятное влияние фактора среды; устойчивость существования вида в условиях колебаний значения какого-либо экологического фактора.
Эврибионты – организмы, способные существовать в широком интервале значений какого-либо фактора.
РАЗДЕЛ 5. Практикум по решению задач (практических ситуаций) по темам лекций
Пример решения экологической ситуации:
Задача. Условия в реке считаются нормальными только в том случае, если в ней обитают многочисленные виды, относящиеся к разным систематическим группам. Однако, численность каждого вида даже в благоприятных условиях не превышает определенной величины. Объясните, почему.
Решение. В устойчивых биоценозах обитают многочисленные виды, которые находятся в определенном равновесии. Изменение их относительной численности или исчезновение некоторых из них говорит о неблагополучии в окружающей среде, о неправильном поведении людей по отношению к биоценозу.
Задачи для решения.
Задача 1. Во временном водоеме обнаружены следующие организмы: инфузория туфелька, белая планария, циклоп, гидра, пиявка и дафния. Можно ли считать этот водоем экосистемой? Ответ поясните.
Задача 2. Часто при содержании в неволе корм для земноводных (живых сверчков, тараканов, мучных червей) перед скармливанием предварительно обсыпают смесью витаминов и микроэлементов. Но ведь в природе амфибии питаются примерно теми же насекомыми и обходятся без дополнительной дозы витаминов. Для чего же используют этот прием? Неужели животные в условиях неволи, где они не испытывают необходимости много двигаться в поисках пищи и убегать от врагов, нуждаются в дополнительном питании?
Задача 3. Составьте пищевую цепь, включив в нее все названные организмы: паук-крестовик, дрозд-белобровик, тля, сосна, божья коровка. Определите консумента третьего порядка и тип пищевой цепи.
Задача 4. После двух аномально теплых лет, когда мягкая зима чередовалась с жарким летом количество рыбы во многих водоемах резко уменьшилось, несмотря на то, что количество осадков не уменьшалось. Чем обусловлено сокращение численности рыб?
РАЗДЕЛ 6. Изменения в рабочей программе, которые произошли после утверждения программы.
Характер изменений в программе | Номер и дата протокола заседания кафедры, на котором было принято данное решение | Подпись заведующего кафедрой, утверждающего внесенное изменение | Подпись декана факультета утверждающего данное изменение |
РАЗДЕЛ 7. Учебные занятия по дисциплине ведут:
Ф. И.О., ученое звание и степень преподавателя | Учебный год | Факультет | Специальность |
, доцент, к. б.н. | ЕГФ | Биология | |
, доцент, к. б.н. | ЕГФ | Биология | |
. доцент, к. б.н. , ст. пр., к. п.н. | ЕГФ | Биология с доп. Специальностью «Географией» | |
, доцент, к. б.н. | ЕГФ | Биология | |
, доцент, к. б.н. | ЕГФ | Биология | |
, доцент, к. б.н. | 2010/2011 | ЕФКиБЖД | 050102 Биология 050102 Биология с дополнительной специальностью География |
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 |
