Среда – это все, что окружает организм и прямо или косвенно влияет на него. Она слагается из множества элементов живой и неживой природы. Одни из них могут быть необходимыми для организма, другие нейтральны, а третьи – вредны. На Планете выделяются 4 разных сред, населенных живыми организмами. Это – водная ср., наземно-воздушная ср., почвенная ср. и живые организмы.

Условия существования – это совокупность необходимых для организма элементов среды, без которых организм не может существовать. Элементы среды в экологии называются экологическими факторами.

Экологические факторы весьма разнообразны и объединяются в 3 группы:

1. Абиотические факторы – это совокупность факторов неживой природы. Они делятся на 3 подгруппы: химические – хим. состав среды; физические – температ., свет, давл. и др.; геологические – рельеф местности.
2. Биотические факторы – это совокупность влияний ж/д-ти одних организмов на другие.
3. Антропические факторы – это совокупность непосредственных воздействий деятельности человека на живые организмы.

По характеру воздействия на организмы э/ф делятся на 4 группы:

1) раздражители – вызывающие приспособительные изменения в физиологических и биохимических функциях организма;

2) ограничители – обуславливающие невозможность существования организма в данных условиях;

3) модификаторы – вызывающие анатомические и морфологические изменения в организме;

4) сигналы – свидетельствующие об изменениях других факторов среды.

Вся жизнь организмов подчинена экологическим законам. Среди множества законов особо выделяются следующие:

1. Законы оптимума и пессимума. Каждый фактор имеет лишь определенные пределы положительного воздействия на организмы. Как недостаточное, так и избыточное его воздействие отрицательно влияет на ж/д организма. Благоприятная сила воздействия фактора называется оптимумом. Чем сильнее отклонение от оптимума, тем сильнее угнетающее действие данного фактора на организм, что называется пессимумом. Верхний и нижний пределы пессимума кончаются критическими точками. Предел выносливости организма между критическими точками называется экологической валентностью, или толерантностью (лат.tolerantia-терпение) организма. Широкую экол. валентность обозначают приставкой «эври» (гр.eyros-широкий), а узкую – «стено» (гр.stenos-узкий).
2. Закон лимитирующих факторов Шелфорда. Когда отклонение от оптимума достигает критические точки, организм дальше не может существовать (обосн.америк. зоолог Эрнст Шелфорд).
3. Закон Коммонера состоит из 4-х подзаконов: 1) все связано со всем; 2) все должно куда-то деваться; 3) природа «знает» лучше; 4) ничто не дается даром.

Нужно знать, что организмы могут существовать лишь в условиях занятия собственной экологической ниши. Экологическая ниша – это положение вида в пространстве и его функциональная роль в сообществе. Организмы не конкурируют между собой лишь благодаря занятию э/н.(америк. эколог Джосеф Гринелл - 1917).

Несмотря на большое разнообразие э/ф. в характере их воздействия на организмы и в ответных реакциях организмов можно выявить следующие общие закономерности:

1. Неоднозначность воздействия фактора на разные функции организма. Влияние одного и того же фактора на разные функции организма бывает разным. Напр., у холоднокровных животных повышение темпер. усиливает обменных процессов, но тормозит двигательную активность.
2. Изменчивость ответных реакций организма на действие фактора у отдельных особей вида. В зависимости от пола, возраста и физиологического состояния организма отдельных особей вида степень их выносливости на действие одного и того же фактора бывает разной.
3. К каждому фактору виды приспосабливаются независимым путем. Степень выносливости вида к воздействию разных факторов бывает разной, т.е. экологическая валентность вида по отношению к разным факторам может иметь специфичный характер. Напр., эвритермные виды могут быть стеногалинными, стенобатными, или наоборот. Некоторые виды могут иметь широкое приспособление к разным факторам среды, т.е. могут иметь широкую экологическую валентность одновременно к нескольким факторам среды. Набор эк. валентностей по отношению к разным факторам среды составляет экологический спектр вида.
4. Не совпадение экологических спектров отдельных видов. Каждый вид специфичен по своим экологическим возможностям, что не совпадает даже у близких видов.
5. Взаимодействие факторов среды. Пределы выносли-вости организмов по отношению к какому-либо фактору среды могут смещаться в зависимости от сочетания взаимодействующих факторов.
6. Правило ограничивающих факторов. Удаление фактора среды от оптимума затрудняет возможность существования вида в данных условиях. Если хотя бы один из экологических факторов достигнет критической точки, то несмотря на оптимальное сочетание остальных условий, особи здесь жить не смогут. В данном случае этот фактор выступает в качестве лимитирующего. Лимитирующие факторы определяют географический ареал вида. Лимитирующие факторы могут быть биотическими, абиотическими или антропическими (примеры: 1) влияние температуры на расширение ареала распространения; 2) наличие на данной территории более сильных конкурентов; 3) влияние на воробьев снесение человеком древостоя вокруг зерновых культур). 

Тема: Экология биологических макросистем

План:                                                 

1. Понятие о биологических макросистемах
2. Цепь питания и трофический уровень организмов в ней.
3. Биотические взаимоотношения организмов
4. Проблемы сохранения биоразнообразия

1. Понятие о биологических макросистемах

Биологические макросистемы – это популяции и биоценозы.

1) Популяция – это совокупность взаимосвязанных особей одного вида, занимающих одну общую территорию. Термин введен в науку в 1903 году датским биологом Л. Иогансоном. Популяция обладает общим генофондом и поэтому особи между собой свободно скрещиваются.

Популяция имеет половую, возрастную, пространственную и этологическую структуры.

Половая структура – это численное соотношение особей разного пола в популяции.

Возрастная структура – это соотношение в популяции особей разных возрастных групп. Формирование возрастной структуры происходит в результате совместного действия процессов размножения и смертности.

Пространственная структура – это характер распределения особей в пределах ареала. Бывает 3 типа распределения: равномерное, неравномерное (групповое, мозаичное) и случайное.

Этологическая структура – (гр. еthos – поведение) – отражает разнообразные формы совместного существования особей в популяциях: одиночный образ жизни, семейный образ жизни, стайный, стадный, колониальный образ жизни и т.п.

2) Биоценоз – это совокупность взаимосвязанных особей разных видов, обитающих на одной определенной территории. В его состав входят растения (фитоценоз), животные (зооценоз) и микроорганизмы (микробоценоз). Среди них ведущее положение занимает фитоценоз.

Различают видовую, пространственную и экологическую структуры биоценоза:

Видовая структура – это число видов в биоценозе и соотношение их численности или массы.

Пространственная структура – это распределение организмов разных видов в пространстве (по вертикали и по горизонтали). По вертикали – ярусность,  по горизонтали – мозаичность.

Экологическая структура – это соотношение организмов разных экологических групп в биоцено-зе. В любом биоценозе могут существовать организ-мы с разными экологическими потребностями. К примеру, в одном биоценозе могут быть насекомые, занимавшие разную экологическую нишу: в почве – геобий, на земле – герпетобий, населяющие мхи – бриобий, на травах – филлобий и т.п.

2. Цепь питания и трофический уровень организмов в ней

Для продолжения жизни на Земле главную роль играет Солнечная энергия. На 1 см² площади Земной поверхности в год достигает 55 ккал энергии. 01-03 % этой энергии достаточно для процесса фотосинтеза.

Фотосинтез – это мощный фактор, благодаря которому зеленые растения мира в год синтезируют до 190 млрд.т. органическое вещество, 10 % из него служит пищей для гетеротрофных организмов.

Все зеленые растения, которые с помощью Солнечной энергии из минеральных веществ образуют органическое вещество, называются продуцентами, т.е. автотрофными организмами. Все животные, которые питаются готовой органической пищью, называются консументами, т.е. гетеротроф-ными организмами. Итак, растения продуцируют (лат. producent – произвожу), а консументы (лат. сonsumo - потребляю) их употребляют в пищу, и в конце концов все они подлежат разложению.

Разлагатели – это сапротрофные бактерии и грибы, которые в экологии называются деструкторами, или редуцентами (лат. reducent - восстановитель).

Таким образом, питаясь друг с другом, живые организмы образуют цепь питания (трофическую цепь).

Цепь питания – это последовательность организмов, по которой передаётся энергия, заключенная в пище от её первоначального источника. Она состоит из 3-4, редко 5 звеньев. Каждое звено цепи называется трофическим уровнем: 1) продуценты; 2) консументы первого порядка (растительноядные животные); 3) консументы второго порядка (первичные хищники, питающиеся растительноядными животными); 4) консументы третьего порядка (вторичные хищники, питающиеся плотоядными животными); 5) редуценты (сапротрофные бактерии и грибы), осуществляющие минерализацию органического вещества.

 При передаче энергии с одного трофического уровня на другой, большая часть энергии рассеива-ется в виде тепла и только 10 % от первоначального количества передаётся по пищевой цепи.

Трофическую структуру биоценоза отображают в виде экологических пирамид, разработанных в 1927 году английским зоологом Ч. Элтоном.

Экологические пирамиды – это графические модели в виде треугольников. Различают 3 типа экологич. пирамид:

1. Пирамида чисел – отражает уменьшение числен-ности организмов от продуцентов к консументам.
2. Пирамида биомасс – показывает изменение био-масс на каждом следующем трофическом уровне: для наземных экосистем пирамида биомасс сужается к верху, для экосистем океана – наоборот, что связанно с быстрым потреблением фитопланктона консумен-тами.
3. Пирамида энергии – отражает уменьшение коли-чества энергии, содержащейся в продукции, создаваемой на каждом следующем трофическом уровне.

3. Биотические взаимоотношения организмов

   Каждый вид организма в биоценозах занимает свою экологическую нишу и находится во взаимо-связи между собой. Различают 4 типа межвидовых связей:

1. Трофические взаимосвязи (гр. trophe – пища) про-являются в питании одного вида другим видом.
2. Топические проявляется в изменении физических, химических и др.параметров среды обитания одного вида другим видом.
3. Форические взаимосвязи (лат. foris - снаружи) проявляются в распространении одних видов посредством других видов (например, растений – животными (зоохория от гр. zoon - животные, choreo - распространяюсь).
4. Фабрические проявляются в использовании для гнездостроения одним видом производные или тело организма других видов.

  Все организмы биоценоза свою жизнедеятельность проводят в условиях межвидовых взаимоотношений. Различают следующие виды взаимоотношений:

1. Взаимоотношения «хищник-жертва», «паразит-хозяин» – это типичные межвидовые трофические связи (+, -)
2. Комменсализм (лат. com. вместе, mensa - трапеза) – при этом одна сторона обеспечивает другую сторону пищей или другими условиями жизни, не получая от этого ни выгоду и ни вреда (0,+).
3. Мутуализм (лат. mutuus - взаимный) – взаимо-выгодное отношение для обеих сторон. Это типичные симбиотические взаимоотношения организмов (+, +).
4. Нейтрализм – это такое взаимоотношение, от которого ни одна сторона не получает ни выгоду и ни вреда (0, 0)
5. Аменсализм (греч. а… отрицание, mensa пища) – при этом совместное существование организмов отрицательно для одной стороны, ни положи-тельно и ни отрицательно для другой. Такое вза-имоотношение бывает обычно у растений) (-, 0)
6. Конкуренция (лат. concurro - сталкиваюсь) – одна из форм борьбы за существование. Такое взаимо-отношение отрицательно для обоих сторон (-, -)

4. Проблема сохранения биоразнообразия

Биологическое разнообразие – это разнообразие всех живых организмов Планеты. Являясь продуктом эволюционного процесса, оно включает в себе десятки миллионы видов. В настоящее время науке известно 2 млн. видов, в том числе 400 тыс. видов растений, свыше 1 млн. животных, остальное разновидность микроорганизмов.

В результате хозяйственной деятельности человека биоразнообразие уменьшается. С 1600 года зареги-стрировано исчезновение 484 видов животных и 654 видов растений. В настоящее время еженедельно исчезает 1 вид растение. Исчезновение 1 вида расте-ния приводит к исчезновению 30 видов насекомых и круглых червей.

Для предотвращения уменьшения биоразнообразия прилагаются следующие Международные усилия:

1) Создаются Красные Книги (МСОП – 1963, СССР – 1978, Узбекистан – 1984, 1985. 2003, 2007)

2) Принимаются Международные Конвенции. В 1992 году в Рио-де-Жанейро (Бразилия) в участии 167 государств подписана «Конвенция о биоразнообра-зии». Цель Конвенции – сохранение биоразнообразия, рациональное использование компонентов природы и справедливое распределение выгоды от использо-вания генетических ресурсов между участниками и Конвенции.

РУз член Конвенции с 1995 года. В 1998 году Президентом РУз подписана «Национальная стратегия и план действий по сохранению биоразнообразия в Республике Узбекистан».

В 1973 году в Вашингтоне с участием 119 госу-дарств подписана «Конвенция о международной торговле видами дикой флоры и фауны, находящимися под угрозой исчезновения» (СИТЕС). РУз участник этой Конвенции с 1997 года.

В Узбекистане в 1993 году принят Закон «Об особо охраняемых природных территориях» (переименован в 2004 году). В Узбекистане 9 заповедников (211 260 га), 11 заказников и 2 национальных природных парков (2 101 906 га).