Природні науки »Біологія
Основні екологічні поняття
ЕКОЛОГІЯ - (гр. oikos - будинок, управління, гр. logos - наука) - відносно молода наукова дисципліна, яка бере свій початок у другій половині 19 століття, коли Ернст Геккель у 1866 році розпочав займатися взаємозв’язками між організмами та їх оточенням . Ця наука отримала повний розвиток лише після того, як Дарвін опублікував свою теорію еволюції, особливо ідеї природного відбору та боротьби за життя. Сьогодні ця наука розуміється інакше, ніж на момент її зародження, вона поширюється на вивчення взаємозв’язків між організмами.
ХЕККЕЛ - (1834-1919) є автором Біогенетичного закону, в якому коротко сказано, що "онтогенез - це скорочено філогенез". Це означає, що тварина протягом свого ембріонального розвитку переживає такі періоди і має такі органи, які були характерними для її еволюційно старших предків у зрілому віці. (займався питаннями взаємозв'язку між організмами та їх середовищем та ввів поняття екології)
АВТЕКОЛОГІЯ - досліджує окремі види на індивідуальному рівні
СИНЕКОЛОГІЯ - досліджує громади, біоценози
ДЕМЕКОЛОГІЯ - вивчає популяції (сукупність особин одного виду)
ЕКОЛОГІЯ ПЕЙЗАЖУ - вивчає взаємодію між різними компонентами країни
ЕКОЛОГІЯ ЛЮДИНИ - (людина) - це дисципліна екології, яка займається вивченням росту, розподілу та організації взаємозв’язків між людськими спільнотами та іншими людьми, іншими видами та їх (природним чи штучним) середовищем.
РОЗПОДІЛ ЕКОЛОГІЇ
Основний розділ екології:
• загальна екологія - займається основними процесами, циклами, біомами
• спеціальна екологія - вивчає окремі екосистеми
• синтетична екологія - ландшафтна екологія, досліджує втручання технологій у природу
• прикладна екологія - вирішує глобальні проблеми охорони природи, піклування про людей
• екологічна технологія - займається питанням переробки сировини
• екологічне просвітлення - веде людей до екологічного мислення
Відповідно до того, що саме вивчає екологія, вона поділяється на кілька типів:
• аутекологія - досліджує окремі види на індивідуальному рівні
• демекологія - вивчає популяції (сукупність особин одного виду)
• синекологія - досліджує спільноти, біоценози
• ландшафтна екологія - вивчає взаємодію між різними компонентами ландшафту
• Глобальна екологія - вирішує екологічні проблеми на глобальному рівні
На основі таксономічної групи, яка вивчає екологію:
• екологія комах
• екологія рослин
• екологія людини
AST - це сукупність усіх факторів (живих та неживих), які взаємодіють, створюючи середовище даної особини, виду, популяції чи спільноти
ЗАЯВА - (середовище існування) топологічно визначене середовище існування
БІОЦЕНОЗ - Гетеротипова спільнота, яка складається з популяцій різних видів і взаємопов’язана складними міжвидовими взаємозв’язками (наука = біоценологія)
ЗООЦЕНОЗ - тваринна спільнота
ФІТОЦЕНОЗ - рослинна спільнота
ЕКОСИСТЕМА - Екосистема є основною одиницею природи, в якій відбувається постійний обмін речовини та енергії. Він утворений спільнотою всіх його організмів (біоценоз), які мешкають на певній території (біотоп). Таким чином: екосистема = біоценоз + середовище існування. Екосистеми характеризуються здатністю до саморегуляції, самообновлення та розвитку з часом.
БІОСФЕРА - представляє суму всіх екосистем на Землі. Це простір, в якому є життя і живі організми, тому він включає педосферу, гідросферу і нижню частину атмосфери - стратосферу.
ВІДКРИТА СИСТЕМА - екосистема є відкритою системою, що означає, що відбувається обмін речовин та енергії
УМОВИ ІСНУВАННЯ - Оптимальні умови є найбільш підходящими для організму, найбільш несприятливими є МІНІМУМ або МАКСИМУМ (за яких організм ще може вижити, нижня або верхня межа). Для організму життєво важливо, щоб усі умови були в межах екологічної валентності, інакше він загине.
ЕКОЛОГІЧНА ВАЛЕНТНІСТЬ (ТОЛЕРАНТНІСТЬ) - позначає сукупність умов, за яких організм здатний існувати.
АДАПТАБІЛЬНІСТЬ - здатність організму пристосовуватися до умов навколишнього середовища.
АБІОТИЧНІ ФАКТОРИ - вони представляють неживі компоненти середовища (сукупність усіх фізичних та хімічних факторів, що діють на живі організми). Це умови, виражені екологічною валентністю для певного типу організму. До неживих компонентів середовища належать: сонячне світло, температура, атмосфера, гідросфера, педосфера.
БІОТИЧНІ ФАКТОРИ - внутрішньовидові відносини, які діють між особинами одного виду і є частиною популяції. Одним з найважливіших є спосіб і якість харчування.
МІКРОКЛІМАТИЧНІ УМОВИ - специфічні умови, пов’язані з певним місцем (температура, вологість, але це може бути і літнє висихання струмків, кислотні дощі)
БІОІНДІКАТОРИ - це організм або спільнота організмів, які чуйно реагують на фактори місцевості, стрес або забруднювачі і своїми реакціями (особливо поведінкою) або змінами у функціонуванні/кількості/стані дозволяють якісно (частково та кількісно) вловлювати вплив забруднюючих речовин. Реактивний біоіндикатор - реагуючи на надходження забруднюючих речовин у навколишнє середовище, накопичувальний біоіндикатор - зберігає забруднювачі.
ЄВРИТЕРМАЛЬНІ ОРГАНІЗМИ - витримувати більші коливання температури (м'яка зона)
СТЕНОТЕРМНІ ОРГАНІЗМИ - чутливі до перепадів температури (пінгвіни)
ОБЛАСТЬ - простір (місцевість) виникнення таксонів у певній місцевості
ОРГАНІЗМИ КОСМОПІЛЬНОСТІ - організми, які практично поширені у всьому світі. Вони мають широку біологічну валентність.
ФІТОІНДИКАТОРИ - види рослин, які безпосередньо залежать від певного елементу навколишнього середовища (рослини, що накопичують важкі метали), біоіндикатори рослин
EURYEKNE ОРГАНІЗМИ - широка екологічна валентність має велику територію поширення - космополітичні організми.
НАСТІННІ ОРГАНІЗМИ - низька екологічна валентність/вони є біоіндикаторами /, вони мають невелику територію поширення - ендемічні організми
ОРГАНІЗМИ СИНАНТРОПУ - тобто вони живуть близько до людини. Вони, наприклад, дводомна гвоздика, домашня миша.
Абіотична складова середовища: сонячне світло, температура, атмосфера, гідросфера, педосфера
СОНЦЕ - зірка нашої планетарної системи. Планета Земля обертається навколо Сонця. Це наша найближча зірка і водночас найяскравіша зірка на небі. Гравітаційна дія Сонця утримує всі об’єкти Сонячної системи на орбітах навколо Сонця. Його енергія необхідна для життя на Землі. Довжина хвилі світла, яке потрапляє на них, важлива для організмів. Чим коротша довжина хвилі, тим більше енергії має випромінювання:
1. ультрафіолетове випромінювання (290 нм - 380 нм) - становить близько 9% сонячного випромінювання
2. видиме світло (380 нм - 750 нм) - становить 45% сонячного випромінювання
3. інфрачервоне випромінювання (понад 750 нм) - становить 46% сонячного випромінювання
УФ-випромінювання - z ÚV.Ž. - найнебезпечніше випромінювання типу UVC, яке має найбільшу енергію. Завдяки озоновому шару атмосфери 99% УФ-випромінювання, що потрапляє на земну поверхню, має тип UVA, який є найменш шкідливим для життя. Це не важливо як джерело енергії, і доведено його несприятливий (мутагенний) вплив на живі організми.
ВИДИМО СВІТЛО - первинне джерело енергії та його дія починають первинні процеси фотосинтезу (фотохімічна фаза). Через хлорофіл він перетворюється в енергію хімічних зв’язків органічних сполук. У тварин це спричинило різні пристосування очей залежно від середовища, в якому вони живуть. З точки зору потреби у світлі ми розпізнаємо організми: світлолюбні (світлолюбні) та світлобоязні (темнолюбні). Рослини більш чутливі до інтенсивності світла, тому ми їх розпізнаємо: геліофільні [сонцелюбні (пустелі, степи, гірські райони)], геліосіофільні [нейтральні (трав’янисті та лісисті)], сфіофільні [тіньолюбні (R ліс)]
CO2 - безпосереднє джерело вуглецю для утворення органічних сполук в тілах живих організмів. Він потрапляє в атмосферу як продукт дихання рослин і тварин та ґрунтових мікроорганізмів. Завдяки антропогенній діяльності людини збільшується його кількість в атмосфері (спалення викопного палива).
КИСН - він потрапляє в атмосферу як продукт фотосинтезу зелених рослин. Відповідно до потреб кисню ми розпізнаємо організми: аеробні - вони потребують кисню для свого життя (більшість організмів), анаеробні - кисень діє для них отрутою (деякі бактерії)
Більшості організмів для обміну речовин потрібен атмосферний кисень. Кисень в атмосфері знаходиться в постійному русі, оскільки він витрачається під час дихання і поповнюється в атмосфері під час фотосинтезу рослин. Порушення стабільності вмісту кисню в атмосфері може статися в результаті значного вирубування лісів дощових лісів або забруднення моря (морські водорості є основним продуцентом кисню в атмосфері).
АЗОТ - в атмосфері% представлений найбільше, але оскільки він утворює молекули N2, у цій формі він непридатний для більшості організмів. Він перетворюється на азотну і азотну кислоту за участю блискавки, а нітрати і нітрити утворюються в результаті реакцій з аміаком. Що стосується R, атмосферний азот може закріпити симбіотичні нітрифікуючі бактерії у придатну для використання форму.
ВОДНІ ПАРИ - газоподібний стан води.В нормальних атмосферних умовах водяна пара утворюється шляхом випаровування та конденсації у рідку воду. Водяна пара невидима під час газоподібного стану. Кількість водяної пари в навколишньому середовищі позначається вологістю. Водяна пара легша або менш щільна, ніж сухе повітря.
БАЛАНС ВОДИ - У всіх процесах, пов’язаних із водозабором і витратою води, це співвідношення між споживанням і витратою води
ЛІТОСФЕРА - (Грец. Lithos: камінь, кам’яна куля) - це найвищий, суцільний шар кам’яних планет. На Землі вона включає земну кору і саму верхню частину земної мантії. Літосфера розбита на кілька плит, які рухаються одна відносно одної.
ПЕДОСФЕРА - окремо розділена оболонка Землі, утворена в основному грунтом, створена в результаті перетворення верхньої частини літосфери (вивітрювання гірських порід) під дією організмів, сонячного світла, повітря, води та часу. Педосфера створює середовище для організмів і є переходом між живою та неживою сферами. Його товщина коливається, від декількох сантиметрів до приблизно 3 метрів. Науковою дисципліною, що займається педосферою, є педологія. Мертві тіла рослин і тварин утворюють перегній. Гумус - це сукупність мертвих органічних речовин, які утворюються в процесі гуміфікації. Він багатий корисними мінералами.
МІНЕРАЛИ - вони присутні в організмі в невеликих кількостях, але вони необхідні організму. Елементи, необхідні рослині для життя, називаються необхідними (C, Ca, N, Mg, P, S, H), інші не є необхідними. R отримують хв. речовини з атмосфери та ґрунту.
БІОСФЕРА - сума всіх екосистем на Землі. Це простір, в якому є життя і живі організми, тому він включає педосферу, гідросферу і нижню частину атмосфери - стратосферу.
Тут відбуваються біогеохімічні цикли (циркуляція води, цикл N, C, O, P, S)
Біотичні компоненти середовища: усі фактори навколишнього середовища, пов’язані з поведінкою живої організації. будь то внутрішньовидовий чи міжвидовий. (внутрішньовидові та між-, трофічні відносини)
НАСЕЛЕННЯ - сукупність особин одного виду всіх стадій розвитку, які в певний час живуть у спільному обмеженому просторі і які взаємопов’язані головним чином репродуктивними стосунками (вони можуть обмінюватися генетичною інформацією)
Це відкрита жива система, яка здатна до саморегуляції, має свій спосіб життя, змінюється з часом, росте, диференціюється та старіє. Вона включає всі вікові групи тварин. Характеризується двома типами елементів: формальними (щільність, дисперсія, вікова структура, співвідношення статей, стан здоров’я) та функціональними (поведінка, конституція, народжуваність, смертність)
Щільність населення - (щільність, чисельність) виражається кількістю особин на одиницю простору або площі. Він досить мінливий, але кожен вид має теоретичну нижню і верхню межу густоти популяції, яка могла існувати протягом невизначеного періоду.
Верхня межа щільності населення визначається такими основними факторами: потік Е (продуктивність) в екосистемі, трофічний рівень орг., Розмір орг., Швидкість метаболізму організму.
РОСТ НАСЕЛЕННЯ - залежить від базової швидкості відтворення, яка є середньою кількістю потомства (у першому життєвому інтервалі, первинної народженості), виробленого батьком за час вилуплення.
ВІКОВИЙ СКЛАД НАСЕЛЕННЯ = етичність (або елатичність), сума всіх стадій розвитку та віку в одній популяції. Стадії розвитку можуть бути чітко відокремленими (зображення яєць, личинок та комах) або плавно протікати (рослини-тварини-довгожителі). Ми розрізняємо інфантильний, неповнолітній, недорослий, дорослий та старечий вік. Для R ми розрізняємо ступінь попереднього відтворення, відтворення та після відтворення. Якщо існує лише одне покоління, як ми говоримо, і унікальна популяція, багато груп розвитку містять плюретиетильні популяції.
Співвідношення вікових груп графічно виражається віковим многокутником. Існує кілька основних етапів:
1. форма піраміди - найбільш представлені молоді особини, така популяція буде швидко розвиватися
2. форма дзвона - характерна для врівноваженого, стабільного населення
3. форма урни - велика частка старих особин свідчить про зменшення чисельності
БІОТИЧНИЙ ПОТЕНЦІАЛ - максимальна відтворювальна здатність населення, не обмежена умовами навколишнього середовища
КОГОРТА - група особин, які вилупилися або народилися приблизно за однаковий, відносно короткий проміжок часу
ДИСПЕРСІЯ - віддаленість особин від інших особин (наприклад, нащадків від батьків). Важливим фактором розпорошення у тварин є міграція (імміграція, еміграція, перміграція), у рослин анемохорія (поширюється вітром), гідрохорія (поширюється водою), автохорія (саморозповсюдження).
Типи просторової структури населення:
1. рівномірний розподіл - відбувається у разі сильної конкуренції між особинами або штучно за культурні рослини на полях
2. випадковий розподіл - рідкісний у природі - лише там, де довкілля дуже однорідне або коли організми не схильні утворювати грудочки
3. кластерний розподіл - найпоширеніше явище, групи формуються для багатьох цілей, корисних для особин (наприклад, для харчування, розмноження, заселення нових територій тощо), в області групи розподіляються нерегулярно
ДИНАМІКА НАСЕЛЕННЯ - щільність населення змінюється внаслідок зовнішніх та внутрішніх впливів
ПАРАЗИТИЗМ - Популяція паразита більша за популяцію господаря, але паразити менша за хазяїна. Паразит уповільнює життєві процеси господаря, рідко вбиваючи його, оскільки він втрачає їжу. Паразит чудово пристосований до умов, в яких живе. У нього зменшені органи чуття та рухові органи, розвинені різні присоски та гачки, а також дуже добре розвинений репродуктивний апарат.
Спільнота = ценоз, це група видів, що існують разом у просторі та часі.
Кілька спільнот перебувають під впливом людей. За ступенем впливу ми визнаємо громади:
• ПРИРОДНІ - існують наземні (наприклад, ліс, тропічний ліс) та водні (наприклад, озеро, море) спільноти
º ОРИГІНАЛЬНИЙ - на них не впливає людина
ºПРИРОДНИЙ - вони схожі на оригінал, але на них впливає людина
• ШТУЧНЕ - створене людиною шляхом обробітку культурних рослин та вирощування худоби (наприклад, польові громади, декоративні садові спільноти). Штучні спільноти характеризуються монокультурами.
МОНОКУЛЬТУРА - безперервне, багаторазове вирощування однієї і тієї ж культури на декількох ділянках (використовується у звичайному сільському господарстві) протягом декількох років. Це спричинює виснаження ґрунту та розмноження шкідників, що компенсується використанням хімічних добрив та спреїв.
СКЛАД ГРОМАДИ - сезонне зниження та збільшення; зміна кількості молоді та дорослих протягом року. Чим різноманітніші умови навколишнього середовища, тим більша його видова різноманітність. Усі фактори, що впливають на видове різноманіття спільноти, можна узагальнити у декілька основних принципів:
• Чим різноманітніші умови існування середовища існування, тим більше видів буде присутніх у біоценозі, але щільність популяцій видів буде відносно низькою (наприклад, спільнота тропічних лісів).
• Чим більше умов життя відхиляється від оптимальних, тим гірший біоценоз виду, де деякі популяції досягають великої кількості (наприклад, тунддіальні спільноти, забруднені води, солоні озера, альпійські місця).
• Чим стабільніші умови середовища існування, тим більш багатий на види, збалансований і стабільний біоценоз (наприклад, спільноти коралових рифів, тропічні ліси, печери).
Для кількох спільнот характерні певні види, що трапляються в них. Тоді ми говоримо про вірність чи вірність видів певній спільноті.
СЕЗОНІСТЬ - сезонна періодичність пов’язана зі зміною погоди протягом року (чергування зими та літа (холодна та тепла), у сезон тропічної посухи та дощів)
ЕКОТОН - перехідна ділянка між двома контактними фітоценозами, місце перекриття біоценозів, має характеристики обох спільнот
МОНОЦЕНОЗ - спільнота одного виду
ПОЛІЦЕНОЗ - спільнота декількох видів
КОРОТКОЧОВІ ЗМІНИ - вони мають характер регулярно повторюваних змін, які спричинені зміною умов навколишнього середовища протягом року. З них сезонна періодичність (динаміка) важлива для фітоценозу, пов’язана зі зміною погоди протягом року (чергування зими та літа (холод та спека), у сезон тропічної посухи та дощів). У межах одного і того ж фітоценозу ми спостерігаємо чергування зовнішнього вигляду (аспекту) протягом року, яке визначає:
формування нових стебел, листя, цвітіння, формування насіння та плодів, опадання листя
Довгострокові зміни - вони відбуваються в результаті зміни умов навколишнього середовища протягом декількох років до декількох десятиліть
ПРОДОЛЖЕННЯ - це процес розвитку, незалежно від розвитку, що супроводжується фундаментальними змінами в спільноті (наприклад, зміною видового складу)
• ПЕРВИННИЙ - райони заселяються після попереднього повного руйнування екосистеми (наприклад, виверження вулкана) або сукцесія відбувається в місці, яке ніколи не було заселеним Р (поселення оголених стін скелі, піщані дюни)
• ДРУГИЙ - населяє територію, де екосистема була пошкоджена, але не повністю знищена