Презентація - "ЕКОЛОГІЯ". (Біологія 11 Андерсон 2019)

ЕКОЛОГІЯБіологія 11 НМТ 2026

Екологія як наука. Термін «екологія» (від грец. oikos – житло, оселя і logos – наука, вчення) запровадив німецький природодослідник і філософ Ернст Геккель 1866 року в праці «Загальна морфологія організмів» для позначення біологічної науки, що вивчає взаємозв’язки організмів з навколишнім середовищем. Ернст Геккель. Екологія – наука, що вивчає взаємозв’язки організмів та їх угруповань між собою та з навколишнім середовищем, структуру та функціонування надорганізмових систем.

Основні біоми Землі. Льодовики та Полярні пустелі. Тундра. Тайга. Листопадні ліси помірного клімату. Степи Субтропічні дощові ліси. Чапараль. Мусонні ліси. Пустелі. Скреб. Сухі степи. Напівпустелі. Савани. Лісостеп. Субтропічний сухий ліс. Тропічний дощовий ліс. Альпійські луки. Гірські криволісся.

Головними завданнями екології є:установлення закономірностей взаємозв’язків між організмами, їхніми угрупованнями й умовами навколишнього середовища;розроблення методів визначення екологічного стану природних і штучних угруповань;спостереження за змінами в окремих екосистемах і біосфері загалом, прогнозування їхніх наслідків;створення бази даних і розроблення рекомендацій для екологічно безпечного планування господарської та соціальної діяльності людини;застосування екологічних знань в охороні навколишнього середовища та раціональному використанні природних ресурсів. Виконання цих завдань уможливить перехід до постіндустріального, інформаційного суспільства.

Структура екологічної науки. Загальна екологія, або біоекологія, – вивчає взаємозв’язки біологічних систем різних рівнів із середовищем і між собою. Цей напрям екології своєю чергою поділяють на такі підрозділи: аутекологія вивчає закономірності взаємозв’язків організмів окремого виду з середовищем існування; демекологія, або екологія популяцій, вивчає популяції окремих видів;синекологія, або екологія угруповань, аналізує взаємозв’язки між особинами, що належать до різних видів угруповання організмів, а також між ними й середовищем існування; біосферна екологія досліджує процеси, що протікають у біосфері (біогеохімічні цикли, забруднення атмосфери тощо), і зміни, що відбуваються в результаті господарської діяльності людини.

Геоекологія вивчає геосфери, їх динаміку й взаємодії, геофізичні умови життя, абіотичні чинники, що діють на організми. Предметом вивчення прикладної екології є аспекти інженерної, соціальної, економічної охорони середовища існування людини, взаємовідносин природи і суспільства, екологічних принципів охорони природи.

Методи екологіїМетоди реєстрації параметрів і оцінки стану навколишнього середовища – необхідна частина будь-якого екологічного дослідження. Методи кількісного обліку організмів, оцінювання біомаси та продуктивності. Методи дослідження впливу чинників середовища на організми – найрізноманітніша група екологічних методів. Методи вивчення взаємозв’язків між організмами в угрупованнях передбачають натурні спостереження та лабораторні дослідження трофічних зв’язків, проведення дослідів з перенесенням «міток» радіоактивних ізотопів;Методи моделювання передбачають побудову та використання моделей в екології, що забезпечує можливість прогнозування динаміки розвитку біологічних систем. Це особливо важливо, якщо екосистема піддається зовнішнім, антропічним впливам.

Екологічні чинники. Екологічні чинники – це всі складники навколишнього середовища, що впливають на стан і властивості організмів та їхніх угруповань. Залежно від природи й особливостей їх поділяють на групи: абіотичні, біотичні та антропічні. Абіотичні чинники – це складники та властивості неживої природи, які прямо чи опосередковано впливають на окремі організми та їхні угруповання.

До біотичних чинників відносять різноманітні впливи організмів один на одного. Залежно від виду організму, що впливає, їх поділяють на дві групи. Внутрішньовидові чинники – це вплив на організм особин того самого виду, а міжвидові – це взаємодії організмів різних видів. Уже йшлося про наслідки внутрішньовидової та міжвидової конкуренції організмів, форми взаємодії та співіснування організмів різних видів в екосистемі. Основною формою біотичного впливу здебільшого є трофічні зв'язки.

Антропічні чинники – це сукупність впливів людини на функціонування організмів. Залежно від характеру впливу їх поділяють на дві групи. Чинники прямого впливу – це безпосередня дія людини на організм (скошування трави, вирубування лісів, відстрілювання тварин, виловлювання риби тощо). Вплив людини, зумовлений негативними або позитивними наслідками її господарської діяльності, відносять до чинників непрямого впливу Вирубка лісів. Забруднення повітря

Результатом узагальнення багатьох досліджень у цій галузі є розкриття однієї з основних закономірностей, яку називають законом оптимуму. Відповідно до цього закону для організму або екосистеми є діапазон найбільш сприятливого (оптимального) значення чинника. Сприятливу силу впливу називають зоною оптимуму екологічного чинника або просто екологічним оптимумом для організму цього виду.

Здатність видів адаптуватися до того або іншого діапазону чинників середовища називають екологічною пластичністю виду, тобто здатністю організмів пристосуватися до змін умов навколишнього середовища. Кількісноекологічна пластичність охоплює діапазон значень чинника від нижнього екологічного мінімуму на шкалі чинника до верхнього екологічного максимуму. Еврибіонти. Вовк. Голуб. Кульбаба. Пирій. Пацюк

Що ширший діапазон коливання чинника, у межах якого цей вид може існувати, то більша його екологічна пластичність і то ширші в нього межі витривалості. Описана закономірність ґрунтується на відкриттях, які були зроблені природодослідниками в кінці ХІХ та на початку ХХ століття. Історично першим для екології є закон мінімуму, сформульований німецьким ученим Юстусом фон Лібіхом 1840 року. Цей закон установлює залежність біологічних систем від чинників, які обмежують їхній розвиток – лімітувальних чинників: якщо кількість і якість екологічних чинників близькі до мінімуму, необхідного для організму, він виживає, якщо менші за цей мінімум – організм гине, а стійкість екосистеми знижується

Поняття популяціїПопуляція – сукупність особин виду, яка займає частину території його поширення й ізольована від інших подібних сукупностей цього виду. Характеристики популяції: Щільність популяції;Народжуваність;Смертність;Приріст. Особини різних популяцій виду Вивірка звичайна

Популяційні хвилі – це періодичні або неперіодичні коливання чисельності популяцій у природних умовах. Чисельність популяції залежить від інтенсивності народжуваності та смертності особин, різниця між якими визначає її приріст. Якщо інтенсивність народжуваності перевищуватиме смертність, то приріст популяції буде позитивним, якщо навпаки – негативним.

Наприклад, зменшення кількості їжі неврожайного року спричиняє зменшення чисельності популяції вивірки, що може випадковим чином призвести до зміни частоти зустрічальності алелів, які визначають забарвлення хутра. Такі випадкові зміни генофонду популяції називають дрейфом генів.

Класифікація популяцій. Відомий еколог Микола Наумов запропонував виокремлювати популяції залежно від розмірів території, яку вони займають: елементарна, екологічна та географічна популяції. Наумов Микола Павлович. Елементарна популяція – це сукупність особин виду, що населяють ділянку однорідної площі (кількість таких популяцій пропорційна різноманіттю умов екосистеми). Екологічна популяція – це сукупність елементарних популяцій, тобто видові угруповання, що заселяють певні екосистеми, наприклад грабові бучини. Географічна популяція – це сукупність груп особин попереднього рангу, що заселяють значну територію з географічно однорідними умовами навколишнього середовища (генотип бука: рахівський, кам’янець-подільський тощо).

Поняття екосистеми. Екосистема – це сукупність організмів різних видів, які взаємодіють між собою і з середовищем у такий спосіб, що всередині системи відбуваються перетворення енергії, колообіг речовин і саморегуляція.

Характеристики екосистем. Видове різноманіття передбачає два основні компоненти – видове багатство та рівномірність. Видове багатство визначається кількістю видів в екосистемі. Інколи його виражають відношенням кількості видів до одиниці площі. Рівномірність показує співвідношення розподілу особин між видами в екосистемі. Щільність популяцій – це відносна величина, що виражає число особин (тварин, рослин, мікроорганізмів) у розрахунку на одиницю об’єму (води, повітря або ґрунту) або поверхні (ґрунту або дна водойми)Біомаса – одне з найважливіших понять екології, яке означає загальну масу сирої або сухої органічної речовини екосистеми, що припадає на одиницю поверхні або об’єму місця існування.

Властивості екосистем. Цілісність екосистеми забезпечується взаємозв’язками організмів між собою та чинниками неживої природи. Стійкість екосистеми залежить від різноманітності форм життя в ній, від стійкості організмів і популяцій, які до неї входять. Здатність до самовідтворення зумовлена здатністю популяцій організмів, які входять до складу екосистеми, відтворювати свою чисельність, а також брати участь у регуляції чисельності популяцій інших видів. Саморегуляція екосистем полягає в коливаннях показників їхньої продуктивності і потоків енергії навколо оптимальних значень.

Основні біоми ЗемліБіом – це великий тип екосистем, який характеризується схожим характером рослинності та займає певні регіони планети. Розрізняють наземні та водні біоми. Наземні біоми залежать від кількості сонячної радіації та вологості, тому різняться за типами рослинності, але часто з урахуванням висоти над рівнем моря. Одну з класифікацій біомів відтворено на карті (рис. 135).

Типи зв’язків між популяціями різних видів в екосистемах. Трофічний рівень – сукупність організмів з однаковим типом живлення. Перший рівень складають автотрофні організми або продуценти, переважна частина яких є фотосинтезувальними рослинами. На другому рівні знаходяться рослиноїдні тварини та інші організми, що живляться продуцентами, – це консументи І порядку. Хижаки і паразити формують рівень консументів ІІ та вищих порядків. Окремо виділяють сапротрофні організми, або редуценти, що розкладають речовину мертвих організмів

Трофічний ланцюг – види організмів, пов’язаних між собою трофічними зв’язками, що створює певну послідовність у передаванні речовин та енергії. Виокремлюють ланцюги виїдання (пасовищний) і розкладання (детритний).1 — пасовищний харчовий ланцюг;2 — детритний харчовий ланцюг.

Трофічний ланцюг, що починається з автотрофних фотосинтезувальних абохемотрофних організмів, називають пасовищним, або ланцюгом виїдання.1 — пасовищний харчовий ланцюг:жива рослина — рослиноїдна комаха — хижа комаха — комахоїдний птах — хижий птах.2 — детритний харчовий ланцюг:опале листя (детрит) — ґрунтові бактерії, черви, гриби (детритофаги) — ґрунтові комахи і кліщі — хижі комахи і комахоїдні тварини.

Екологічні сукцесії як процеси саморозвитку екосистем. Сукцесією (від лат. succesio – послідовність, успадкування) називають послідовні зміни угруповань організмів, які з часом призводять до перетворення екосистеми. Рис.1 Перетворення озера на болото Рис.2 Відновлення лісу після пожежіІ - сукцесіяІІ - сукцесія

Типи сукцесій. Первинні сукцесії – це поява й розвиток рослинних угруповань у місцях, де рослинності раніше не було або вона на певний час зникала. Прикладом може слугувати оселення лишайників на скельних породах або на схилах вулканів, якими текла лава й знищувала все живе, на глинах після відступу льодовика або проходження селю.

Вторинні сукцесії – це відновлення природної рослинності після певних порушень. Прикладом може бути відновлення лісів після пожеж

Біосфера як глобальна екосистема. Біосфера – це глобальна екологічна система, межі якої визначені життєдіяльністю організмів. Атмосфера – це газувата оболонка, що оточує нашу планету. Гідросфера – водна оболонка планети, сукупність океанів, морів, вод континентів, льодовикових покривів. Літосфера – верхня тверда оболонка Землі, що зверху межує з гідросферою та атмосферою, які частково проникають у неї.

Біогеохімічні цикли як необхідна умова існування біосфери. Біогеохімічний цикл (колообіг речовин) – система незамкнених і незворотних колообігів хімічних речовин у неорганічній природі через організми в органічну природу.

Біогеохімічний цикл Карбону. Під час фотосинтезу рослини засвоюють Карбон, що надходить до листків з повітря в складі вуглекислого газу, утворюючи вуглеводи. За таких умов відбувається перетворення сонячної енергії в хімічну. Як ви вже знаєте, у цьому полягає космічна роль зелених рослин. Під час дихання рослин частина вуглеводів окиснюється, і вуглекислий газ виділяється в повітря. Більша частина вуглеводів накопичується в рослинах. Крім того, у рослинах утворюються білки, ліпіди та інші органічні речовини.

Надалі рослини поїдаються гетеротрофними організми. Отже, сполуки, синтезовані рослинами, рухаються ланками трофічних ланцюгів. Під час дихання вуглеводи окиснюються. За рахунок вивільнення енергії відбуваються всі життєві процеси, а вуглекислий газ виділяється в повітря. Розкладання відмерлих організмів здійснюється за участю бактерій. При цьому також відбувається окиснення Карбону з утворенням вуглекислого газу. Унаслідок розкладання організмів за відсутності кисню утворюються торф, кам’яне вугілля, нафта, сланці. Людина спалює їх, використовуючи як джерело енергії, і вуглекислий газ також потрапляє в атмосферу. Так коло замикається, і розпочинається новий цикл уключення Карбону до складу органічних сполук, що їх синтезують рослини (рис. 156).

Біогеохімічний цикл Нітрогену. Нітроген у вигляді газоподібних сполук перебуває в повітрі, у вигляді органічних сполук – в організмах, у вигляді солей амонію, нітратів і нітритів – у ґрунті. У колообіг азот залучається завдяки біологічній (бактерії, ціанобактерії), промисловій (виробництво мінеральних добрив) і атмосферній (блискавка) азотфіксаціям.

Завдяки цим процесам атмосферний азот перетворюється в нітрати, які можуть засвоюватися рослинами. Іншим джерелом Нітрогену для рослин є розкладання органічних решток, унаслідок чого утворюються сполуки амонію, сечовина та амоніак. Ці сполуки завдяки діяльності нітрифікувальних бактерій також перетворюються в речовини, доступні для рослин. Повернення Нітрогену в атмосферу відбувається внаслідок розкладання сполук, що містять цей елемент, до вільного азоту та кисню ґрунтовими бактеріями. Людина своєю діяльністю значно впливає на колообіг Нітрогену. Систематичне застосування азотних добрив зумовлює збільшення концентрації сполук Нітрогену в ґрунтах, водах, продуктах харчування (рис. 157).

Дякую за увагу !!!