Реферат
на тему: «Экология: организмы и средыих обитания, деятельность организмов, экологические факторы и ресурсы»
ЧТО ИЗУЧАЕТ ЭКОЛОГИЯ
В последнее время слово «экология» сталоочень популярным; наиболее часто его употребляют, говоря о неблагополучномсостоянии окружающей нас природы. Иногда этот термин используют в сочетании стакими словами, как «общество», «семья», «культура»,«здоровье». Неужели экология столь обширная наука, что способнаохватить большинство проблем, стоящих перед человечеством? Можно ли датьконкретный ответ на вопрос — что же изучает эта наука?
С первых шагов своего развития человек неразрывносвязан с природой. Он всегда находился в тесной зависимости от растительного иживотного мира, от их ресурсов и был вынужден повседневно считаться сособенностями распределения и образа жизни зверей, рыб, птиц и др. Конечно,представления древнего человека об окружающей среде не носили научногохарактера и были не всегда осознанными, но с течением времени именно онипослужили источником накопления экологических знаний.
Уже в самых древних рукописях не толькоупоминаются различные животные и растения, но приведены и некоторые сведения обих образе жизни, о значении окружающей среды обитания для организмов, в томчисле и для человека.
Термин экология был предложен в 1866 г. немецким биологом Эрнстом Геккелем. Слово «экология» (от греч. ойкос — дом, жилище,родина и логос — наука) означает дословно «наука о доме, о месте своейжизни». В более общем смысле экология — это наука, изучающаявзаимоотношения организмов с окружающей их средой обитания (в том числемногообразие взаимосвязей их с другими организмами и сообществами).
В качестве самостоятельной науки экологияоформилась лишь в XX в. А по-настоящему большое значение экологии как науки сталипонимать недавно. Этому есть объяснение, которое связано с тем, что рост численностинаселения Земли и усиливающееся воздействие на природную среду поставиличеловека перед необходимостью решать ряд новых жизненно важных задач. Человекунадо знать, как устроена и как функционирует окружающая его природа. Экологиякак раз и изучает эти проблемы.
Идеи экологии как фундаментальной научнойдисциплины имеют очень важное значение. И если мы признаём актуальность этойнауки, нам надо научиться правильно пользоваться ее законами, понятиями,терминами. Ведь они помогают людям определять свое место в окружающей их среде,правильно и рационально использовать природные богатства.
Во второйполовине XX в. происходит своего рода «экологизация» современныхнаук. Это связано с осознанием огромной роли экологических знаний, с пониманиемтого, что деятельность человека зачастую не только наносит вред окружающейсреде, но, воздействуя на нее негативно, изменяя условия жизни людей, угрожаетсамому существованию человечества.
Если в период своего возникновения экология восновном изучала взаимоотношения организмов со средой и была составной частьюбиологии, то современная экология охватывает чрезвычайно широкий круг вопросови тесно переплетается с целым рядом смежных наук. Среди них прежде всегобиология (ботаника и зоология), география, геология, физика, химия, генетика,математика, медицина, агрономия, архитектура.
В настоящее время в экологии выделяют такиенаучные отрасли, как популяционная экология, географическая экология,химическая экология, промышленная экология, экология растений, животных, человека.В основе всех направлений современной экологии лежат фундаментальныебиологические идеи об отношениях живых организмов с окружающей их средой.
Природа гораздо сложнее, чем мы можем себе этопредставить. Первый закон экологии гласит: «Что бы мы ни делали в природе,все вызывает в ней те или иные последствия, часто непредсказуемые» .
Следовательно, результаты нашей деятельностиможно предвидеть, только всесторонне проанализировав ее влияние на природу. Дляэкологического анализа необходимо привлечь знания различных наук, чтобы понять,каким образом происходит воздействие человека на окружающую среду, и найти тепределы изменения условий, которые позволяют не допускать экологическогокризиса. Таким образом, экология становится теоретической основой длярационального использования природных ресурсов.
Современная экология — универсальная, бурноразвивающаяся, комплексная наука, имеющая большое практическое значение длявсех жителей нашей планеты. Экология — наука будущего, и возможно, самосуществование человека будет зависеть от прогресса этой науки.
ОРГАНИЗМЫ И СРЕДЫ ИХ ОБИТАНИЯ
СРЕДЫ ЖИЗНИ
Поверхность Земли (ее суша, воды) и окружающеевоздушное пространство, населенные живыми организмами, образуют биосферу, тоесть область жизни. Биосфера — закономерный продукт эволюции Земли, впреобразованиях которой живое вещество играет огромную роль. К такому выводупришел Владимир Иванович Вернадский. Исследуя химический состав и химическуюэволюцию земной коры, он доказал, что они не могут быть объяснены лишь геологическимипричинами, без учета роли живого вещества в геохимической миграции атомов.
Биосфера характеризуется многообразием природныхусловий, зависящих от географической широты, рельефа местности, от сезонныхизменений климата. Но основной источник разнообразия биосферы — этодеятельность самих живых организмов.
Между организмами и окружающей их неживойприродой происходит непрерывный обмен веществ, и поэтому в каждый данный моментразличные участки суши и моря отличаются друг от друга по физическим ихимическим показателям.
В биосфере представлено более двух миллионоввидов живых организмов. Многие виды включают в себя миллионы особей,определенным образом распределенных в пространстве. Каждый вид по-своемувзаимодействует с окружающей средой. Деятельность живых организмов создаетудивительное разнообразие окружающей нас природы. Оно и служит гарантиейсохранения жизни на Земле.
В пределах биосферы можно выделить четыреосновные среды обитания: водную, наземно-воздушную, почвенную и среду,образуемую самими живыми организмами.
Вода служит средой обитания многих организмов. Изводной среды они получают необходимые для жизни вещества: пищу, воду, газы.Водные организмы приспособлены к главным особенностям водной среды в своихспособах движения, дыхания, питания и размножения.
Наземно-воздушная среда, освоенная в ходе эволюциипозже водной, более сложна и разнообразна, требует более высокого уровняорганизации живого.
Наиболееважным фактором жизни пребывающих здесь организмов являются свойства и составокружающих их воздушных масс. Плотность воздуха гораздо меньше плотности воды,поэтому у наземных организмов сильно развиты опорные ткани — внутренний инаружный скелет. Формы движения наземных животных крайне разнообразны, напримербег, прыжки, ползание, полет. По воздуху передвигаются птицы и летающиенасекомые. Потоки воздуха разносят семена растений, споры, микроорганизмы.
Почва — верхний слой суши, образованный минеральнымичастицами, переработанными жизнедеятельностью живых существ. Это важный и оченьсложный компонент биосферы, тесно связанный с другими ее частями. Жизнь почвынеобычайно богата. Некоторые организмы проводят в почве всю жизнь, другие —часть жизни. Между частицами почвы имеются многочисленные полости, которыемогут быть заполнены водой или воздухом. Поэтому почву населяют как водные, таки дышащие воздухом организмы. Огромную роль играет почва в жизни растений.
Тела многих организмов служат жизненной средой для другихорганизмов. Очевидно, что жизнь внутри другого организма характеризуетсябольшим постоянством по сравнению с жизнью в открытой среде. Поэтому организмы,находящие себе место в теле растений или животных, часто полностью утрачиваюторганы и системы, необходимые свободноживущим видам. Взамен органов чувств илиорганов движения у них возникают приспособления (часто весьма изощренные) дляудержания себя в теле хозяина и эффективного размножения.
СРЕДООБРАЗУЮЩАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ОРГАНИЗМОВ
Живые организмы не только испытывают влияние состороны окружающей их среды, но сами активно влияют на среду своего обитания. Врезультате жизнедеятельности физические и химические свойства среды (газовыйсостав воздуха и воды, структура и свойства почвы, даже климат местности) могутзаметно меняться.
Наиболее простым влиянием жизни на среду являетсямеханическое воздействие. Строя норы, прокладывая ходы, животные сильноизменяют свойства грунта. Почва изменяется и под действием корней высшихрастений, она уплотняется, становясь менее подверженной разрушению потокамиводы или ветром.
Живущие в толще воды мелкие рачки, личинкинасекомых, моллюски, многие рыбы имеют своеобразный тип питания — фильтрацию.Постоянно пропуская воду через ротовой аппарат, эти животные непрерывноотцеживают из нее пищевые частицы, содержащиеся в твердых взвесях. Эта деятельностьоказывает огромное воздействие на качество вод. Ее можно сравнить сгигантским фильтром, ведущим постоянную очистку природных вод.
Однако влияние механического воздействия гораздослабее воздействия организмов на физические и химические свойства среды. Наибольшаяроль здесь принадлежит зеленым растениям, благодаря которым формируетсяхимический состав атмосферы. Фотосинтез является главным поставщиком кислородав атмосферу, обеспечивая тем самым жизнь многочисленным организмам, включая ичеловека.
Растения перемещают огромные массы воды ирастворенных в ней веществ снизу вверх из почвенного раствора — в корни,стебли, листья. Живые организмы оказываются важнейшим звеном в глобальномпереносе химических элементов — постоянно происходящем в биосфере круговоротевеществ.
Организмы оказывают решающее влияние на состав иплодородие почв. Благодаря их деятельности, в частности переработке организмамимертвых корней, опавших листьев, иных омертвевших тканей, в почве образуетсяособое вещество — гумус. В его образовании участвует огромное число организмов:бактерий, грибов, простейших клещей, многоножек, дождевых червей, насекомых иих личинок, пауков, моллюсков, кротов и других землероев. Питаясь, они нетолько преобразуют мертвое органическое вещество в гумус, но и перемешиваютего, соединяют его с минеральными частицами, формируя тем самым почвеннуюструктуру.
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ. УСЛОВИЯ СРЕДЫ
Экологическими факторами называют любые внешниефакторы, оказывающие прямое или опосредованное влияние на численность (обилие)и географическое распространение животных, растений и других обитателей нашейпланеты.
Экологические факторы очень многообразны как посвоей природе, так и по воздействию на живые организмы. Условно все факторысреды подразделяют на три большие группы — абиотические, биотические иантропогенные.
Абиотическиефакторы —это факторы неживой природы, прежде всего климатические: солнечный свет,температура, влажность воздуха, и местные: рельеф, свойства почвы, соленость,течения, ветер, радиация и т. д. Эти факторы могут влиять на организм прямо, тоесть непосредственно, например свет и тепло; либо косвенно, например рельеф,что обусловливает действие прямых факторов — освещенности, увлажнения, ветра ипрочих.
Биотические факторы — это всевозможные формывлияния живых организмов друг на друга (например, опыление растений насекомыми,поедание одних организмов другими, конкуренция между ними за те или иные видыресурсов — пищу, пространство, свет и т. д., паразитизм и многое другое).Биотические взаимоотношения имеют чрезвычайно сложный и своеобразный характер итакже могут быть прямыми и косвенными. Различные формы этих фактороврассматриваются в главе 3.
Антропогенные факторы — это те формыдеятельности человека, которые, воздействуя на окружающую среду, изменяютусловия обитания живых организмов или непосредственно влияют на отдельные видырастений и животных. Одним из наиболее важных антропогенных факторов являетсязагрязнение.
Условиями среды, или экологическими условиями,называют изменяющиеся во времени и пространстве абиотические факторы среды, накоторые организмы реагируют по-разному в зависимости от их силы. Условия среды налагаютопределенные ограничения на организмы. Наиболее важные факторы, определяющиеусловия всех сред, — температура, влажность и свет.
ОБЩИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ВЛИЯНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИХФАКТОРОВ СРЕДЫ НА ОРГАНИЗМЫ
Если нарисовать на графике кривую,характеризующую скорость того или иного процесса (дыхания, движения, питания идр.) в зависимости от одного из факторов внешней среды (конечно, при условии,что этот фактор оказывает влияние на основные жизненные процессы), то этакривая почти всегда будет иметь форму колокола. Такая кривая и аналогичные ейназываются кривыми толерантности (от греч. толеранция — терпение). Положениевершин кривых указывает на оптимальные условия для данного процесса.
Для некоторых особей и видов характерны кривые сочень острыми пиками. Это означает, что диапазон условий, при которых скоростьпроцесса достигает максимума, очень узок.
Плавные кривые соответствуют широкому диапазонутолерантности, или устойчивости.
Толерантность может измениться (соответственноизменится и положение кривой), если организм попадет в иные внешние условия.Попадая в такие условия, он через некоторое время как бы привыкает, адаптируется,к ним (от лат. адаптации — приспособлять). Следствием этого является изменениеположений физиологического оптимума, что изображается на графике как сдвигкупола кривой толерантности.
Виды с широким географическим распространениемпопуляции, обитающие в климатически разных зонах, часто оказываютсяприспособленными наилучшим образом именно к тем условиям, которые характерныдля данной местности. Это явление называют акклиматизацией.
Интенсивность тех или иных биологическихпроцессов часто оказывается чувствительной к двум или большему числу факторовокружающей среды. В этом случае решающее значение будет принадлежать такомуфактору, который имеется в минимальном с точки зрения потребностей организмаколичестве. Это простое правило получило название закона минимума.
Разныефакторы среды могут взаимодействовать, то есть нехватка одного вещества можетприводить к дефициту и других веществ. Поэтому в целом закон минимума можносформулировать следующим образом: успешное выживание организмов зависит откомплекса условий; ограничивающим, или лимитирующим, фактором является любоесостояние среды, приближающееся или выходящее за границу устойчивости дляорганизмов данного вида.
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ
Ресурсами называют вещества и энергию,вовлекаемые организмами в процессы их жизнедеятельности. За этим понятием стоятколичества: ресурс может расходоваться и исчерпываться (в отличие от условий).Ресурс живых существ — это в основном вещества, идущие на построение их тел, иэнергия, необходимая для их жизнедеятельности. Иногда к ресурсам относят ипространство, если обладание этим пространством — необходимое условие жизниорганизмов.
Тело зеленого растения состоит из органическихвеществ, которые растение само создает из неорганических веществ. Эти веществапредставляют собой пищевой ресурс зеленого растения. Для фотосинтеза ипостроения своего тела растению требуется энергия, которая черпается только отсолнечного излучения.
Солнечное излучение — это ресурсэнергетический. Сами зеленые растения являются пищевыми ресурсами длятравоядных животных, которые, в свою очередь, являются пищевыми ресурсами дляхищников и паразитов, а после смерти — для микроорганизмов, использующихзапасенную в трупах энергию и вещество.
Функционируя как ресурс, поток солнечногоизлучения, достигающий растений, может быть прямым, либо отраженным от другихпредметов, либо сквозь них прошедшим.
Энергия излучения, связанная при фотосинтезе ввиде химической энергии соединений углерода (глюкозы), проделывает свой земнойпуть лишь однажды. Этим она отличается от атомов углерода или от молекул воды,которые неоднократно проходят через бесчисленные поколения живых существ.
Далеко не вся энергия солнечного излучения можетулавливаться и использоваться растениями. Лишь около 44% всей падающей на земнуюповерхность лучистой энергии Солнца может служить источником энергии длязеленого растения. Если лучистая энергия при попадании на лист в тот же миг неулавливается, она безвозвратно утрачивается.
Известны и другие виды ресурсов в природе. Помимолучистой энергии в процесс фотосинтеза вовлекаются углекислый газ(диоксид углерода) и вода, вступающие между собой в сложные взаимодействия.
Практически весь углекислый газ, необходимый дляфотосинтеза, поступает из атмосферы, где концентрация углекислого газа остаетсяпрактически постоянной (0,03%). Большая часть используемой наземными растениямиводы находится в почве, где происходит ее всасывание корнями растений.
Важным пищевым ресурсом для растений являютсяэлементы минеральных веществ, которые в растворах извлекаются из почвы (еслирастение наземное) или из воды (если оно водное). К питательным минеральнымвеществам относятся: азот, фосфор, сера, кальций, магний, железо и др. Пищевымресурсом организмов (за исключением зеленых растений и некоторых видов бактерий,способных использовать неорганические соединения, превращая их в молекулыбелков, жиров и углеводов) обычно являются сами же организмы.