Глава 1 Общая экология

 

Природа! Окруженные и охваченные ею, мы не можем ни выйти из нее, ни глубже в нее проникнуть. Непрошенная, нежданная, захватывает она нас в вихрь своей пляски, и несется с нами, пока, утомленные, мы не выпадем из рук ее…

Она все. Она сама себя и награждает, и наказывает, и радует, и мучит. Она сурова и кротка, любит и ужасает, немощна и всемогуща. Все в ней непрестанно. Она не ведает прошедшего и будущего; настоящее ее – вечность. Она добра. Она премудра и тиха…Она хитра, но только для доброй цели…Она целостна и вечно недокончена. Как она творит, так можно творить вечно. Каждому она является в особенном виде…Она ввела меня в жизнь, она и уведет….

Гете И. В.

Вопросы для повторения:

 

1.            Что изучает экология?

2.            Дайте современное определение экологии.

Запомните!

Впервые термин «экология» (гpеч. "oikos" – дом, родина и "logos" – слово, учение) ввел в 1866 г немецкий естествоиспытатель Эрнст Геккель (1834-1919) для обозначения «общей науки об отношениях организмов с окружающей средой».

 

3.            Кто является автором учения о биосфере?

4.            Что под биосферой понимал В. И. Вернадский?

5.            Каковы границы биосферы?

6.            В своих работах В. И. Вернадский подчеркивал «всюдность жизни», прав ли он?

7.            Что такое «живое вещество»?

8.            В чем главное отличие живого от неживого?

9.            Важнейшими компонентами биосферы по В. И. Вернадскому являются:

a)     __________; б)_________; в)____________; г)__________

10.       Какие полезные ископаемые являются продуктами жизнедеятельности организмов в прошлом? (Приведите не менее 5 примеров).

Запомните!

За миллиарды лет существования жизни на Земле «живое вещество» неоднократно преобразовывало и изменяло облик верхних слоев планеты, атмосферу, и океан за счет перераспределения атомов и молекул.

 

11.       Назовите основные функции живого вещества в биосфере?

12.       Что такое ноосфера?

13.       Как концепция ноосферы связана с учением о биосфере?

14.       Что такое экологические факторы среды? На какие группы они подразделяются?

15.       Какие законы об экологических факторах вы знаете?

16.       В какие периоды жизни организмы наиболее чувствительны к изменению экологических факторов?

17.       Что такое «экологическая ниша»?

18.       В чем отличие терминов «экологическая ниша» и «местообитание»?

19.       Могут ли разные виды занимать одну экологическую нишу?

20.       Что ограничивает рост численности популяции?

21.       Назовите основные составные части экосистемы?

22.       Что такое биотоп?

23.       Что такое биоценоз?

24.       Назовите основные типы пищевых (трофических) цепей?

25.       Что называют «трофическими уровнями»?

26.       Какие организмы относятся к продуцентам, консументам, редуцентам?

27.       В соответствие с какими законами физики передается энергия в экосистеме?

28.       Назовите основной канал передачи энергии в экосистеме?

29.       Что такое биогеохимический цикл?

30.       Какие элементы называются «биогенными»?

31.       Назовите основные факторы устойчивости биосферы.

32.       В чем заключается биологическая природа человека?

33.       Почему человека называют биосоциальным видом?

34.       Каковы на ваш взгляд положительные и отрицательные результаты «информационной революции»?

Запомните!

Понятие «экосистема» ввел английский ученый А. Тэнсли в 1935 году. В 1940 году русский ученый В. Н. Сукачев ввел близкий по смыслу термин – биогеоценоз (от «биос» – жизнь, «ге» – Земля, «ценоз» – общий). Особенностью биогеоценоза является его однородность. Понятие «экосистема» шире «биогеоценоза».

 

Прокомментируйте следующие высказывания:

 

1.            «Цель современной экологии – создание научных основ выживания человечества».

Кириллов В. В.

2.            Четыре «закона» экологии (первый «закон» экологии: все связано со всем; второй «закон» экологии: все должно куда- то деваться; третий «закон» экологии: природа знает лучше; четвертый «закон» экологии: ничто не дается даром), которые сформулировал  американский эколог Барри Коммонер в своей книге «Замыкающийся круг».

3.            «Своеобразным, единственным в своем роде, отличным и неповторяемым в других небесных телах представляется нам лик Земли – ее изображение в Космосе, вырисовывающееся извне, со стороны, из дали бесконечных небесных пространств. В лике Земли выявляется поверхность нашей планеты, ее биосфера, ее наружная область, ограничивающая ее от космической среды».

В. И. Вернадский, Биосфера, 1926 г.

4.           «Невозмутимый строй во всем, созвучье полное в природе».

 Ф. Тютчев, 1865 г.

5.            «Биосфера как глобальная экосистема Земли связана с Космосом. «По существу биосфера может быть рассмотрена как область земной коры, занятая трансформаторами, переводящими космические излучения в действенную земную энергию…Лучи Солнца обусловливают главные черты механизма биосферы…Солнцем в корне переработан и изменен лик Земли, пронизана и охвачена вся биосфера».

В. И. Вернадский, Биосфера, 1926 г.

На примере любого иерархического уровня экосистемы конкретизируйте слова В. И. Вернадского:

·               о каких трансформаторах космических излучений идет речь в цитате?

·               в какие виды энергии трансформируется энергия излучения Солнца?

·               как лучи Солнца участвуют в преобразовании лика Земли?

 

6.            Основные этапы эволюции биосферы как глобальной среды жизни :

Первый этап соответствует ________________________________________________________________

Второй этап соответствует

________________________________________________________________

К третьему этапу биосфера

________________________________________________________________

Четвертый этап соответствует

________________________________________________________________

Пятый этап соответствует

________________________________________________________________

 

7.           «Человек становится крупнейшей геологической силой. Он может и должен перестраивать своим трудом и мыслью область своей жизни».

В. И. Вернадский. Ноосфера, 1944 г.

8.            Прокомментируйте следующие законы:

а) закон минимума Ю. Либиха; б) закон толерантности В. Шелфорда; в) закон ограничивающих факторов Ф. Блэкмана.

 

9.            Постройте и прокомментируйте:

а) экологическую пирамиду энергии; б) экологическую пирамиду биомассы;

 

10.       Сформулируйте закон пирамиды энергии (правило Р. Линдемана):

__________________________________________________________________ __________________________________________________________________

11.       «Генофонд дикой природы - бесценный дар, возможности которого пока использованы лишь в малой степени».

 

12.       «Биогеохимические циклы элементов отработаны эволюционно и не приводят к накоплению отходов».

 

13.       «Видовое разнообразие- это фактор повышения устойчивости экосистем к воздействию внешних факторов».

 

14.       «Человечество подчиняется и законам биологическим, и законам социальным. Поэтому человек – единственный на Земле биосоциальный вид».

 

15.       Будучи биологическим видом по своему происхождению, строению и функционированию организма, человек качественно отличается от всех других существ на Земле особенностями своих экологических связей.

Эти принципиальные экологические отличия человечества:

a)              отчетливо выраженная социальность, обусловленная способностью к согласованным общественным действиям;

b)             уникальная энерговооруженность;

c)             всестороннее использование орудий труда.

Эти качественно новые для всего живого на Земле свойства позволяют рассматривать взаимосвязи человечества с природой как социально – экологические, а самого человека считать уникальным биосоциальным видом.

 

16.                  С возникновением человека разумного экологические связи человечества качественно изменились. Более 40 тыс. лет они развиваются как социально – экологические. В конце ХХ века этот процесс привел к угрозе всеобщего экологического кризиса, предотвращение которого – глобальная цель современного человечества»

Задумайтесь!

«Могущество страны не только в одном материальном богатстве, но и в духе народа. Чем шире, свободнее эта душа, тем большего величия и силы достигает государство. А что воспитывает широту духа, как не эта удивительная природа, ее надо беречь, как мы бережем самую жизнь человека. Потомки никогда не простят нам опустошения Земли, надругательства над тем, что по праву принадлежит не только нам, но и им».

П. И. Чайковский

 

Выполните следующие задания:

 

Задание 1 Рассмотрите внимательно на форзаце основного пособия структуру современной экологии. Подумайте, как можно обобщить и объединить отдельные (частные) направления экологии в группы (по уровням изучения, по сферам применения). Составьте упрощенную схему современной экологии, выделив ее основные направления:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Задание 2 Дайте краткую характеристику основных биогеохимических функций живого вещества в биосфере, заполните таблицу 2. 1:

 

   Таблица 1.1

Функция живого вещества

Характеристика функции

1

Газовая

 

2

Концентрационная

 

3

Окислительно-восстановительная

 

4

Информационная

 

 

Задание 3  Назовите конкретные факторы среды, которые можно отнести к абиотическим, биотическим и антропогенным. Заполните таблицу 1.2:

 

   Таблица 1. 2

Факторы среды

Природные

Антропогенные

абиотические

биотические

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задание 4 Перед вами график зависимости численности жука семиточечной божьей коровки от температуры окружающей среды.

4%20Жиг

            Рисунок 1. 1

Укажите:

a)     температуру, оптимальную для этого насекомого _________________;

b)    диапазон температур зоны оптимума ____________________________;

c)     диапазон температуры зоны стресса _____________________________;

d)    две критические точки ________________________________________;

e)     пределы выносливости вида ___________________________________

 

Задание 5 Какие абиотические факторы влияют на организмы, живущие на суше, в воде, в почве? Впишите название факторов в таблицу 1. 3 и подчеркните в каждой среде лимитирующий фактор:

 

Таблица 1.3

Среда обитания

Основные абиотические факторы

Суша

 

 

 

Вода

 

 

 

Почва

 

 

 

 

Задание 6 На графике (рисунок 1. 2) изображена степень выносливости двух видов – холодновыносливого (А) и теплолюбивого (Б). Теплоэлектростанции сбрасывают в водоемы теплые сточные воды. Какой вид (А или Б) будет более вынослив к повышению температуры?

9%20Ал

 

           

Рисунок 1. 2

 

Задание 7 Перед вами (рисунок 1. 3) «слепая» схема модели биогеоценоза, разработанная академиком В. Н. Сукачевым. Для воссоздания исходной модели впишите в пустые ячейки термины из представленного ниже перечня компонентов биогеоценоза. Продумайте соподчиненность предлагаемых понятий:

·               атмосфера;

·               растительность (фитоценоз);

·               почвогрунт;

·               экотоп (абиотические (неживые компоненты) компоненты биогеоценоза);

·               биоценоз;

·               животный мир (зооценоз);

·               микроорганизмы.

 

Задание 7 Заполните пустые ячейки на схеме (рисунок 1. 4) факторов устойчивости биосферы из представленных ниже терминов:

а) пирамида энергии; б) пирамида биомассы; в) круговорот веществ; г) видовое разнообразие; д) приспособленность видов; е) стабильность численности популяций; ж) естественный отбор;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


 

 

Рисунок 1. 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Рисунок 1. 4 – Факторы устойчивости биосферы

 

Задание 8  Отметьте границы биосферы

 

 

            Рисунок 1. 5 – Границы биосферы

 

Задание 9 На рисунке 1. 6 изображена пирамида биомассы организмов, занимающих разное положение в пищевой цепи сообщества. Какую ошибку допустил художник?

 

104%20Крик

            Рисунок 1. 6 - Пирамида биомассы в водной среде

Внимание!

В составе живого вещества обнаружено больше половины элементов таблицы Д. И. Менделеева, но преобладают 14 из них. Десятки процентов приходятся всего на два элемента – O и H, проценты – на C, N, Ca, десятые доли процента составляют P, Si, K, S, сотые доли - Mg, Fe, Na, Cl, Al. Остальные элементы более редки, хотя играют важную роль в жизнедеятельности живых организмов. Эти 14 элементов не случайная совокупность. На них приходится 99, 9 % общей массы живых организмов, и они же образуют 98, 9 % веса всей земной коры, хотя и находятся в ней в иных пропорциях. Таким образом, жизнь – «плоть от плоти», химическое производное нашей Земли.

 

Задание 10 Зная правило перехода энергии с одного трофического уровня на другой (около 10 %) и предполагая, что животные каждого трофического уровня питаются только организмами предыдущего уровня, постройте пирамиду готовой биологической продукции следующей пищевой цепи: «растения – кузнечики - лягушки – ужи – ястреб - змееяд». Готовая продукция растений на исследуемой территории составляет 40 тонн.

 

Рисунок 1. 7

 

Постройте пирамиду численности этой пищевой цепи, зная, что масса:

·               1 побега травянистого растения – 5 г (0, 005 кг);

·               1 кузнечика – 1 г (0, 001 кг);

·               1 лягушки – 10 г (0, 01 кг);

·               1 ужа – 100 г (0,1 кг);

·               1 змееяда – около 2 кг.

Рассчитанные значения внесите в таблицу 1. 4:

 

Таблица 1. 4

Представители

трофических уровней

Рассчитанная

годовая продукция (кг)

Рассчитанная численность (особи)

Растения

40 000

 

Кузнечики

 

 

Лягушки

 

 

Ужи

 

 

Змееяд

 

 

 

Пирамида%20чис                   Рисунок 1. 8

Задание 11 Определите место человека в системе живого царства, используя термины, приведенные в скобках:

                        Класс_____________________;

                        Отряд_____________________;

                        Семейство_________________;

                        Род_______________________;

                        Вид_______________________

(гоминид, млекопитающих, человек, приматов, Homo sapiens)

 

Задание 12 Выберите из предложенных ниже признаков сходства и отличия человека и животных: способность испытывать все чувства (любопытство, внимание. память, воображение, подражание, радость, тоска, любовь и т. д.); строение и функции тела; генетический аппарат; признаки зародыша и его развитие; наличие рудиментарных (унаследованных от животных) органов (аппендикс); разум (абстрактное понятийное мышление); речь (слово); прямохождение, освобождение и развитие рук; способность создавать орудия, труд и общественное производство; использование огня; захоронение трупов; сложные и разнообразные формы адаптации к окружающей среде и социальной жизни:

 

Сходства:

________________________________________________________________ ________________________________________________________________

Отличия:

________________________________________________________________

________________________________________________________________

Тесты:

 

1.            Экология – это наука:

a)            об окружающей среде;

b)           о взаимоотношениях живых организмов с окружающей средой;

c)            о жизнедеятельности живых организмов;

d)           о биосфере.

2.            Американский эколог Б. Коммонер сформулировал  основные «законы»  экологии, сколько их?

a)            три;

b)           пять.

c)            четыре;

d)           два

3.            Кто из перечисленных ученых создал учение о биосфере?

a)            Ж. Б. Ламарк;

b)           В. И. Вернадский;

c)            В. В. Докучаев;

d)           К. А. Тимирязев

4.             Биосфера- есть:

a)            совокупность живых организмов, существующих на Земле;

b)           биогеоценоз;

c)            область распространения «живого вещества»;

d)           вся окружающая среда.

5.             Основную часть биомассы «живого вещества» составляют элементы:

a)            кислород, водород, углерод, азот, кальций;

b)           углерод, азот, кислород, кремний, фосфор;

c)            сера, кислород, углерод, водород, кремний;

d)           кислород, водород, азот, фосфор, сера.

6.            Толерантность – это:

a)            способность организмов выносить отклонения факторов среды от оптимальных значений;

b)           способность организмов переносит неблагоприятные условия;

c)            реакция организмов на изменения действия абиотических факторов;

d)           степень выносливости организмов к воздействиям факторов среды.

7.            Виды с узким диапазоном толерантности называются:

a)            гидробионтами;

b)           стенобионтами;

c)            термофилами;

d)           эврибионтами.

8.            Экологической нишей является:

a)             положение вида в пространстве и его функциональная роль в сообществе;

b)           совокупность условий жизни, которые требуются для существования вида в сообществе;

c)            место обитания организма;

d)           положение вида в пространстве.

9.            Кто ввел термин «экосистема»?

a)            В. Н. Сукачев;

b)           Г. Зюсс;

c)            А. Тэнсли;

d)           В. И. Вернадский.

10.       Биогеоценоз – это:

a)            сообщество живых организмов;

b)           взаимосвязь живого и неживого;

c)            любая экологическая система;

d)           эволюционно сложившаяся, пространственно ограниченная, длительно самоподдерживающаяся однородная природная система, в которой функционально взаимосвязаны живые организмы и окружающая их абиотическая среда, характеризующаяся относительно самостоятельным обменом веществ и особым типом использования потока энергии, приходящей от Солнца.

11.       Закон пирамиды энергии утверждает, что с одного трофического уровня экологической пирамиды переходит на другой:

a)            не более 1% энергии;

b)           более 50 %;

c)            не более 10 %;

d)           99 %.

12.        Последовательные смены сообществ под влиянием времени или изменения внешних факторов получили название :

a)            биоценоз;

b)           обмен веществ;

c)            сукцессия;

d)           естественный отбор.

13.       Какие компоненты биоценоза являются автотрофами:

a)             консументы 1 порядка;

b)           консументы 2 порядка;

c)            редуценты;

d)           продуценты.

14.                  Какая из предложенных схем правильно отражает передачу энергии в пищевой цепи?

a)                «лисица – землеройка – дождевой червь- листовой опад - растения»;

b)               «дождевой червь – землеройка – лисица – растения - листовой опад»;

c)                «растения – листовой опад – дождевой червь – землеройка - лисица»;

d)               «растения – лисица – дождевой червь – землеройка – листовой опад».

15.                  Каковы отличия человека от животных:

a)            социальная жизнь;

b)           разум;

c)            язык;

d)           характер питания.

 

last next