Слайд 1
Экология
Лекция 1. Вводная
Предмет и задачи экологии
04.09.2017
Слайд 2
ГОРШКОВ Вадим Викторович
доктор биологических наук
профессор кафедры Общей эколог и физиологии
растений ГЛТУ
заведующий
Лаборатории Экологии растительных сообществ
Ботанического института
им. В.Л.
Комарова Российской Академии Наук
Слайд 3Принцип работы
Лекции по разделу
Контрольный опрос (30 вопросов)
4 раздела, 4 опроса
Приемлемым
является 80% правильных ответов.
При 4 опросах по 80% правильных ответов
– экзамен ставится по результатам опросов, досрочно без устного ответа.
Слайд 4Рабочий день студента Тулузского университета в ~1550 г.
С пяти утра
студенты в течение 5 часов слушали комментарии профессора по трудам
античных авторов.
После обеда читали Софокла, Аристофана или Еврипида, а иногда Демосфена, Цицерона, Вергилия или Горация.
В час дня возобновлялись аудиторные занятия, длившиеся до 17 часов.
Затем приводили в порядок тетради с записями и сверяли отрывки, цитированные профессором, что занимало более часа.
После ужина снова читали греческую или римскую литературу.
Из письма Поля де Фуа, друга Мишеля Монтеня, цит. по П.Таранов:
«От Монтеня до В.В. Розанова». Издательство АСТ. М. 2001. с. 41.
Слайд 5Тулузский университет, (l'Université de Toulouse) — один из старейших университетов
Европы, основан в 1229 году
Слайд 6Софо́кл (Σοφοκλής, 496/5-406 до н. э.), афинский трагик
Еврипи́д (Εὐριπίδης, 480 —
406 до н. э.) древнегреческий драматург,
Аристофан (Aristophánes) (ок. 445 —
ок. 385 до н. э.), древнегреческий драматург, "отец комедии".
Слайд 7Демосфе́н (греч. Δημοσθένης, 384 — 322 г. до н. э.),
один из знаменитейших ораторов древнего мира; учился четкости произношения слов,
набирая в рот камешки и черепки.
Марк Туллий Цицерон (лат. Marcus Tullius Cicerō; 106 — 43 до н. э.) древнеримский политик и философ,
Слайд 8Квинт Гораций Флакк (лат. Quintus Horatius Flaccus; (65 — 8
до н. э.,) древнеримский поэт
Публий Вергилий Марон (Publius Vergilius Maro)
(70—19 до н. э.), римский поэт.
Слайд 9
Жизнь господина де Мольера
Булгаков М.А. Собрание сочинений. В 5-ти т.
Т.4 Пьесы
М.: Художественная литература, 1990, сс. 227-398
«Я
полагаю, что ни в каком учебном заведении образованным человеком стать нельзя. Но во всяком хорошо поставленном учебном заведении можно стать дисциплинированным человеком и приобрести навык, который пригодится в будущем, когда человек вне стен учебного заведения станет образовывать сам себя.»
Слайд 10ЭКОЛОГИЯ
основополагающая [фундаментальная] наука об организации жизни
Слайд 11Наука:
сфера человеческой деятельности, функцией которой является выработка теории и систематизация
объективных знаний о действительности
Слайд 12Цели Науки — описание, объяснение и прогнозирование процессов и явлений
действительности, составляющих предмет её изучения на основе открываемых ею законов
Слайд 13Предмет и исходные понятия экологии:
Термин «экология» (греч. «oikos» – дом
, жилище и «logos» – наука) введен в 1866 г.
Эрнстом Геккелем для обозначения науки, изучающей взаимоотношения организмов с окружающей средой.
«...Под экологией мы подразумеваем общую науку об
отношении организма к окружающей среде, куда мы относим все "условия существования" в широком смысле этого слова. Они частично органической, частично неорганической природы» (Haeckel, 1866, p. 286).
Геккель (Haeckel)
Эрнст Генрих
(1834-1919)
Слайд 141904 г.
http://commons.wikimedia.org /wiki/Kunstformen_der_Natur
Геккель (Haeckel) Эрнст Генрих (1834 –1919), немецкий
естествоиспытатель и философ. Изучал медицину и естествознание (Берлин, Вюрцбург и
Вена). В 1857 получил диплом врача. С 1861 приват-доцент, в 1865–1909 – профессор Йенского университета.
Слайд 15Геккель (Haeckel) Эрнст Генрих Kunstformen der Natur (1904)
Classis: Ophiuroidea
• Ordo: Phrynophiurida
• Familia: Gorgonocephalidae
•
Genus: Astrophyton
• Species:
Astrophyton darwinium
http://commons.wikimedia.org
/wiki/Kunstformen_der_Natur
Слайд 16Последнее издание: Издательство Вернера Регена. 2007. 144 с.
Монография Эрнста
Геккеля «Красота форм в природе», в которой открыт мир красок
и форм любимых им кишечнополостных, больше века является настольной книгой естествоиспытателей природы. Понятно, что человек, так любивший и уважавший живые организмы, не мог не придумать им «дом».
Слайд 17Эрнст Геккель и Николай Миклухо-Маклай.
Экспедиция на
Канарские острова 1866-1867 гг.
Слайд 18Экология в современном понимании сформировалась в начале 20 века.
Johannes Eugenius
Bülow Warming
(1841 –1924),
known as Eugen Warming
Проф. Евгений
Варминг
Ойкологическая география растений. Введение в изучение растительных сообществ. М.:Тип. И.А.Баландина. 1901, 542 с.
Слайд 19Экология в современном понимании сформировалась в начале 20 века.
Проф. Евгений
Варминг. Ойкологическая география растений. Введение в изучение растительных сообществ. М.:Тип.
И.А.Баландина. 1901г, 542с.
«Задачи ойкологической географии растений совершенно иныя; она знакомит нас с тем, каким образом растение и целыя растительные сообщества согласуют свой внешний вид и свои жизненныя отправления (хозяйство, Haushaltung) с действующими на них внешними факторами; напр. с имеющимся в их распоряжении количеством теплоты, света, пищи, воды».
Слайд 20Проф. Евгений Варминг. Введение в изучение растительных сообществ.
(http://www.abratsev.narod.ru/biblio/varming).
Отдел первый.
Ойкологические деятели и их значение.
I. Состав воздуха
II. Свет
III. Теплота
IV.
Влажность воздуха и осадки
V. Движение воздуха
VI. Состав питательной среды
VII. Строение почвы
VIII. Воздух в почве
IX. Вода в почве
X. Температура почвы
XI. Мощность почвы. Почва и подпочва
XII. Питательныя вещества в почве
XIII. Виды почв
XIV. Физическия или химическия свойства почвы имеют самое важное значение?
XV. Влияние мертваго покрова на растительность
XVI. Влияние живого растительнаго покрова на почву
XVII. Деятельность животных и растений в почве
XVIII. Некоторые орографические и другие деятели
Слайд 21В 1953 г. на III Международной экологической конференции содержание проблем
экологии было определено следующим образом:
1) Изучение видовых приспособлений организмов и
их исторической обусловленности.
2) Изучение образования и развития популяций как формы существования вида.
3) Изучение закономерностей формирования и развития биоценозов как выражения взаимоотношений организмов в конкретных условиях местообитания.
Слайд 23Место экологии в системе
биологических наук
по: Одум,1975
Слайд 24Молекулярная биология – описание механизмов существования биологических объектов.
Генетика –
часть молекулярной биологии, описывающая механизмы наследственного хранения и передачи информации.
Эмбриология
– биология развития – описывает реализацию генетической информации в развитии конкретного организма – от одной клетки до взрослой особи.
Ни организмы, ни популяции в естественной природе не существуют в отрыве от сообществ (экосистем, биогеоценозов). (Отдельные виды могут входить в комплексы сообществ конкретных природных зон (биомов)).
Слайд 25Основные подразделы экологии
Основной объект изучения экологии – экосистема [биогеоценоз]
Гланый раздел
экологии – экология сообществ [синэкология=биогеоценология]
Слайд 26Место экологии в системе
биологических наук
из: Одум,1975
Экология
ЭКОЛОГИЯ – основополагающая [фундаментальная] наука
об организации жизни
Слайд 27Разделы экологии
Экология
Экология организмов
Экология популяций
Экология сообществ
Экология биосферы
Слайд 28Аутэкология
(экология организмов)
иногда рассматривается как частная экология, сфера которой ограничена
изучением конкретных групп и даже отдельных особей определённого таксономического ранга.
Слайд 29Знания по аутоэкологии видов используются человеком для создания различных управляемых
систем для производства натуральных продуктов, в первую очередь, продуктов питания
Слайд 30Основа аутэкологии – изучение реакции видов на действие экологических факторов
Экологические
факторы
свет, температура, влажность воздуха и почвы, соленость воды
Слайд 31Интенсивность фактора и жизнедеятельность
Оптимальные
условия
Слайд 32Температура в жизни растений
Лишайник
Nеphroma аrcticum Северотаежные леса
Carex melanostachya
Высокогорная пустошь
Oxytropis tschuktschorum
южные
тундры
Citrus limonum
культура
Leucojum vernum,
эфемероид, Австрия
Larix decidua,
Австрия
Из Т.К. Горышина: Экология
растений 1979
Слайд 33Оптимальные температурные условия для фотосинтеза находятся в пределах от
8
до 38 О С
Слайд 34Температурные пределы распространения основных видов промысловых рыб на Британских о-вах
(по Varley, 1964) [из Бигон и соавт., 1989].
Слайд 35Оптимальная температура для роста видов рыб
Форель
(Oncorhynchus mykiss )
7 – 17
О С
Слайд 36Оптимальная температура для роста видов рыб
Щука
(Esox lucius)
14 – 23 О
Слайд 37Оптимальная температура для роста видов рыб
Карп
(Catlocarpio siamensis)
>20 О С
Слайд 38Разделы экологии
Экология
Экология организмов
Экология популяций
Экология сообществ
Экология биосферы
Слайд 39Экология популяций
Популяционная Экология (иногда называется демэкологией, или Экологией населения) изучает
популяции — совокупности особей одного вида, объединяемых общей территорией и
взаимодействием особей.
Слайд 40Популяция совокупность организмов
В генетическом коде организма записана программа, определяющая
его развитие от одной клетки до взрослого состояния, и программа
его функционирования во взрослом состоянии.
Слайд 41
Любая программа имеет свойство накапливать ошибки. Одним из важнейших свойств
жизни является поддержание «безошибочных» генетических программ.
Осуществляется это на популяционном уровне
путем конкурентного взаимодействия особей и элиминации (вытеснения) неконкурентоспособных особей, накопивших ошибки в генетической программе.
Слайд 42Категории состояния особей сосны обыкновенной
(Pinus sylvestris L.)
здоровые
ослабленные сильно отмирающие
погибшие
ослабленные (усыхающие) (сухие)
I II III IV V
Слайд 43Начальные стадии восстановительной сукцессии (давность нарушения 40 лет)
Абсолютное преобладание (до
80-90%) здоровых особей
Слабая внутрипопуляционная конкуренция
Быстрый рост, увеличение запаса древесины.
Слайд 44Поздние стадии восстановительной
сукцессии (давность пожара 180 лет)
Здоровых особей меньше
половины
Высокая напряженность конкуренции
Стационарное состояние – отсутствие увеличения запаса древесины
Слайд 45Еловые леса. Поздние стадии восстановительной сукцессии (давность пожара 250 лет)
Полночленные,
выровненные, центрально симметричные спектры
Преобладание ослабленных особей
Высокая напряженность конкуренции
Слайд 46Поздние стадии восстановления сообществ, (давность пожара 376 лет)
Виталитетная структура древостоя
сосны и ели совпадает, доля здоровых особей
Слайд 47Разделы экологии
Экология
Экология организмов
Экология популяций
Экология сообществ
Экология биосферы
Слайд 48Экология сообществ
наука о структуре сообществ и процессах, происходящих в них
под воздействием различных природных и антропогенных факторов
(Синэкология, Биогеоценология)
Слайд 49Профессор Михаил Михайлович Орлов
1867—1932, зав. Каф. Лесной таксации
1901--1932
Фотография с сайта http://www.roslesinforg.ru/about/history
Слайд 50Профессор Михаил Михайлович Орлов
1867—1932, зав. Каф. Лесной таксации
1901--1932
Фотография с сайта http://www.roslesinforg.ru/about/history
Слайд 51Лес есть пространство покрытое деревьями, растущими в сообществе. … При
этом жизнь изолированно растущего дерева настолько глубоко отличается от жизни
дерева в сообществе с другими, что лесоводы справедливо видят в лесе как бы сложный организм, в котором проявляется как взаимное влияние деревьев друг на друга, так и на занятую ими почву и атмосферу.
Слайд 52Пётр Степанович Погребняк
1900—1976
Слайд 55Экология естественных сообществ
Одним из важнейших аспектов экологии естественных сообществ является
изучение процесса их формирования от начальных стадий до стационарного состояния.
Слайд 56Сосняки лишайниковые до и после пожара.
После уничтожения напочвенного покрова и
подстилки процесс восстановления занимает
~ 150 лет.
Динамика восстановления
растительных сообществ
0
лет
178 лет
Слайд 57Напочвенный покров лишайниковых сосновых лесов. Кольский полуостров. Давность пожара 18
лет. Доминируют пионерные виды (Cladonia deformis, C. crispata, C. cornuta,
C. gracilis).
Слайд 58Доминирует ягель
(Cladina stellaris)
Давность пожара
180 лет
Слайд 59Главная особенность естественных сообществ суши − строительство и поддержание внешней
среды, существенно отличающейся от характеристик исходных, лишенных растительности, местообитаний.
Слайд 60Основные этапы восстановительной динамики бореальных лесных сообществ являются общими
30 лет
- восстановление основного набора видов (генетической программы)
60 лет - восстановление
продуктивности сообществ
150—200 лет - восстановление биомассы, характеристик верхних горизонтов почвы, восстановление большинства компонентов сообществ
300—500 лет - полное восстановление сообществ (стабилизация возрастной структуры популяций лесообразующих видов)
Слайд 61Разделы экологии
Экология
Экология организмов
Экология популяций
Экология сообществ
Экология биосферы
Слайд 62Глобальная экология:
экология Биосферы
Слайд 63Антропогенные факторы нарушения
WORLD RESOURCES NSTITUTE http://www.wri.org/
Слайд 64Антропогенные факторы нарушения
WORLD RESOURCES NSTITUTE http://www.wri.org/
40%
Эта цифра не
включает еще ~ 20% суши, где ведется интенсивное лесное хозяйство.
Слайд 65Распределение антропогенной нагрузки на биосферу в различных регионах. Distribution of
anthropogenic acts on biosphere in different regions
Слайд 66Типичный внешний вид существенно преобразованных человеком ландшафтов, Центральная Англия
A typical
view of intrinsically remained landscapes, Central England
Слайд 67Типичный внешний вид существенно преобразованных человеком ландшафтов
центральная Англия, степень нарушенности
растительного покрова - 99%.
Слайд 68Сельско-хозяйственные земли вокруг Азовского моря
Слайд 69Сельско-хозяйственные земли вокруг Азовского моря (восточный берег).
Слайд 70Юг полустрова Индокитай, граница Кабоджи и Вьетнама
Слайд 72Центральная Африка, Демократическая Республика Конго, ЮЗ от г.
Кинду.
Серый – невозобновляющиеся сплошные рубки,
Салатный – травяные сообщества на месте сплошных рубок
Коричневатый – сплошные рубки последних 3–5 лет
Площадь сплошных рубок >90%
Слайд 73Площадь вырубленная в течение последних 20 лет >70%
Западная часть Республики
Коми
Слайд 74Площадь вырубленная в течение последних 20 лет >70%
Западная часть Республики
Коми, более крупно
Слайд 75Скорость сокращения лесной площади
1990 – 2000 -- 15 га
мин–1
2000 – 2010 -- 10 га мин–1
(чистые потери с
вычетом лесовосстановления на ранее вырубленных территориях ) FAO, 2011. [Food and agriculture Organization of Unated Nations], http://www.fao.org/forestry/fra/fra2010
Глобальная оценка лесных ресурсов, 2010 год http://foris.fao.org/static/data/fra2010/KeyFindings-ru.pdf
http://www.fao.org/docrep/014/i1757r/i1757r.pdf
Слайд 76Результаты
антропогенной
деятельности:
Разрушение
естественных
сообществ суши
Нарушение регуляторной
функции сообществ суши
и биоты в целом
Катастрофические
потери видового
разнообразия
Слайд 77Важнейшим показателем разрушения естественной биосферы является нарушение замкнутости потоков углерода
между биотой и атмосферой:
В настоящее время регистрируется рост концентраций
углекислого газа в атмосфере.
Слайд 78Рост концентраций СО2
(после 1958 [прямые измерения] по данным:Keeling,Whorf, 2004; до
1958 [по ледовым кернам] по данным: Friedli et al., 1986;
Oeschger and Stauffer, 1986; Leuenberger et al., 1992; Neftel et al., 1994; )
Тренд 277 (1880 г.) 393 (2012г.) 405 (2016г)
Достоверное начало роста ~1880 год
Увеличение на 41.5%
-- 2012 год
на 46.9%
-- 2017 год
Концентрация СО2, ppmv
Last updated: August 7, 2017
Слайд 80http://www.esrl.noaa.gov/gmd/ccgg/trends/
Рост концентраций СО2 в последние годы (Обсерватория Мауна Лоа, Гавайи)
401
410
Слайд 82The Mauna Loa Solar Observatory (MLSO) is located at an
elevation of 3353m on National Oceanic and Atmospheric Administration property
situated on a lava field on the northwest flank of Mauna Loa on the island of Hawaii. MLSO is administered by the High Altitude Observatory of the National Center for Atmospheric Research in Boulder, Colorado. http://gong.nso.edu/sites/maunaloa.shtml
Слайд 83
Начиная с конца 19 века, естественная биота перестала справляться с
антропогенным воздействием.
Т.е. начиная с конца 19 века антропогенное воздействие
превысило порог устойчивости биосферы.
В настоящее время биосфера выведена из устойчивого равновесного состояния.
Слайд 84Локальные экологические катастрофы, обусловленные деятельностью Человека и ростом численности населения
Слайд 88Прикладная экология
Оценка состояния окружающей среды
Слайд 89Загрязнение атмосферы выбросами промышленных предприятий
Слайд 91Прикладная экология
Агрофитоценология
(экология агросистем)
Слайд 94Палеоэкология:
реконструкция эволюции биосферы и ее кислородной атмосферы
Наличие жизни по современным
данным датируется ~4 109 лет
(B.Hedges. Life. Pp. 89-98 in The
Timetree of Life. Oxford Univ. Press, 2009 , http://www.evolbiol.ru/.)
Слайд 95Важнейшие (классические) пособия по экологии
Слайд 96Юджин Одум (США)
Eugene Pleasants Odum
(1913-2002)
Одум Ю. Основы экологии. – М.:
Мир,
1975. – 740 с.
Одум Ю. Экология: В 2 т. –
М.: Мир,1986.
Т. 1. – 328 с.;
Т. 2. – 376 с
Слайд 97Уиттекер Р. Сообщества и экосистемы – М.: Прогресс,1980. – 328
с.
Роберт Уиттекер (США)
Robert H. Whittaker (1920-1980)
Слайд 98Бигон М., Харпер Дж., Таунсенд К. Экология: Особи, популяции, сообщества:
В 2 т. – М.: Мир, 1989. Т. 1. –
667 с.; Т. 2.– 477 с
Колин Таунсенд
Colin R. Townsend
(г.р. 1942)
Джон Харпер,
John L. Harper
(1925 – 2009)
Майк Бигон
Michael Begon
(г.р. 1951)
______________Великобритания__________________
Слайд 99Prof. Dr. Walter Larcher
Born in Kitzbühel (Austria, Tyrol) on 22th
December, 1929
В. Лархер : Экология растений. М.Мир, 1978, 185
с.
LARCHER, W.: Ökologie der Pflanzen. 1. edition 1973,
4. edition 1984. Ulmer, Stuttgart
LARCHER, W.: Physiological Plant Ecology.
1.edition 1975, 3. edition 1995.
Springer, Berlin-New York
Translated in Italian, Spain, Portuguese, Russian,
Czechoslovakian, Japanese and Chinese
Слайд 100 Date published: 2003-03-10
Format: Hardcover
Edition: 4th
Prof. Dr. Walter Larcher
Слайд 101Горышина
Тамара Константиновна
(г.р. 1928 г.)
Профессор,
Специалист по экологии растений
«Экология растений»,
М, Высшая школа, 1979.