Курс лекций по дисциплине Экология Преподаватель: Игорь Константинович ГАЛЕТИЧ

будущем преподнесет нам Природа!!!
Но каждый должен понимать, что во

многих случаях желание знать больше очень помогает в познании!!!

Понятие экосистемы
Представления об экологических факторах
Биосфера как одна из

оболочек Земли
Трофические (пищевые) цепи
Основные законы и правила жизни биосферы

живыми организмами и продуктами их жизнедеятельности - природной средой. В

настоящее время существование человека в природной среде возможно только при обязательном условии сохранения всего разнообразия живого вещества, процессов его саморазвития и саморегулирования. Человек очень мало знает о механизмах этих процессов и поэтому их изучение является важнейшей задачей современной экологии и экологического образования.
Экологией (от греческих слов «ойкос» - дом, жилище и «логос» - учение) называется наука, изучающая условия существования живых организмов и взаимосвязи между живыми организмами и средой их обитания. Впервые слово «экология» употребил немец Эрнст Геккель в 1866 году. Первоначально экология была разделом биологии, но в середине ХХ века вышла за ее рамки и стала междисциплинарной наукой, изучающей взаимоотношения человека с окружающей средой, определение масштаба и допустимых пределов воздействия человеческого общества на среду, поиск путей уменьшения или нейтрализации этих воздействий.
В стратегическом плане экология – наука о выживании человечества, недопущении экологического кризиса и путях выхода из него.

Объектом исследования экологии являются природные экологические системы (живые организмы и их среда обитания - природная среда), человек как вид и социум, а также созданные человеком системы – природно-хозяйственная, хозяйственная и социально-экономическая среды.

Экологические системы – единые природные комплексы, образованные живыми организмами и средой их обитания.

Основные понятия и терминология

их жизни. Её важнейшим и отличительным свойством является способность самоподдержания

и саморегуляции.

Природно-хозяйственная среда – природная среда, вовлеченная в экономическую деятельность человека с целью использования ее ресурсов для получения необходимых товаров и услуг. В этой среде человеком нарушаются ее природные свойства и для сохранения ее продуктивности затрачиваются определенные усилия.

Хозяйственная среда – среда состоящая в основном из искусственно созданных антропогенных структур и некоторых природных элементов: атмосферного воздуха, естественного освещения, климата, водоемов, растительности и т.п.

Социально-экономическая среда – созданная человеком среда для удовлетворения своих безграничных потребностей. Функционирование этой среды вызывает подавляющее число экологических проблем и именно эта среда ответственна за их решение.


По мере развития экологии в ней выделились три самостоятельных направления:

Теоретическая (общая) экология (или биоэкология)
Прикладная экология
Социальная экология

взаимоотношений организмов и их сообществ с природной средой.

Включает следующие

разделы:
Аутэкология (экология особей) - исследует индивидуальные связи отдельного организма (вида, особи) с окружающей его средой;
Демэкология (популяционная экология) – изучает структуру и динамику популяций отдельных видов;
Синэкология (биоценология) – исследует взаимоотношения популяций, сообществ и экосистем со средой.

Прикладная экология – раздел экологии, занимающийся разработкой допустимых нагрузок на среду и экосистемы, норм использования природных ресурсов, методов управления экосистемами, способов «экологизации» различных отраслей хозяйства, моделированием экосистем или процессов в них и т.д.

Включает следующие разделы:
Инженерная экология;
Промышленная экология;
Сельскохозяйственная экология;
Экология энергетики и т.д.

Социальная экология – изучает взаимоотношения в системе «общество-природа» и отличие жизнедеятельности человека от жизни других живых существ.

их состояния;
исследование процессов, протекающих в биосфере с целью поддержания

ее устойчивости;
моделирование состояния экосистем и глобальных биологических процессов.

Основные задачи прикладной экологии:
прогнозирование и оценка возможных отрицательных последствий в окружающей среде под влиянием деятельности человека;
охрана окружающей среды;
сохранение, воспроизводство и рациональное использование природных ресурсов.

Понятие экосистемы
Термин «экосистема» впервые предложен англичанином А. Тенсли в 1935 г. Хотя упоминание о единстве организмов и среды есть в значительно более ранних работах.
«Система» - реальный или мыслимый объект, целостные свойства которого могут быть представлены как результат взаимодействия слагающих его частей. Основные свойства системы – единство, целостность и взаимосвязи между ее компонентами.
«Экосистема» - совокупность совместно обитающих разных видов организмов и условий их существования, находящихся в закономерной взаимосвязи.

Основные признаки экосистемы: круговороты веществ и потоков энергии, способность противостоять (в определенных пределах) внешним воздействиям, саморазвиваться и саморегулироваться.
Различают микроэкосистемы (например, ствол гниющего дерева, небольшой пруд и т.п.), мезоэкосистемы (лес, озеро, река и т.п.), макроэкосистемы (океан, континент и др.) и глобальную экосистему в границах всей планеты (биосферы).
Более крупные экосистемы включают в себя системы меньшего ранга.

т.е. природная экосистема на поверхности Земли (река, луг, лес и

т.д.).

Любой биогеоценоз является экосистемой, но не всякая экосистема может быть биогеоценозом.

В биогеоценозах обязательно наличие в качестве основного звена растительного сообщества (фитоценоза).

Свойства биогеоценоза (в дальнейшем будем его называть «экосистема») определяет сообщество взаимосвязанных живых организмов - биоценоз, на относительно однородном пространстве - биотопе или экотопе.

Экотоп (биотоп) – совокупность абиотических факторов (почва, вода, атмосфера, климат и др.).

Биоценоз – совокупность живых организмов (растительность, животные, микроорганизмы).

Каждый биоценоз состоит из множества видов живых организмов, но виды входят в него не отдельными особями, а популяциями или их частями.

Популяция – часть особей одного вида, населяющая определенное пространство в течение большого числа поколений и обладающая определенной степенью изоляции.
Можно сказать, что биогеоценоз – это взаимосвязанные между собой и с условиями среды популяции различных видов.
Различают половую, возрастную, территориальную и другие виды структуры популяций. В теоретическом и прикладном планах наиболее важны данные о возрастной структуре, под которой понимают соотношение особей различных возрастов.

пары особей при реализации способности организмов к биологически обусловленному размножению.

Этот потенциал тем выше, чем ниже уровень организации организмов и реализуется организмами со значительной степенью полноты только в отдельных случаях и в течение коротких промежутков времени.
Численность особей в популяциях определяется регулирующими факторами, работающими по принципу обратной отрицательной связи: чем выше численность, тем сильнее срабатывают механизмы ее снижения и наоборот.
Факторы такого типа лежат в основе популяционного гомеостаза – совокупности механизмов, направленных на устранение или максимальное ограничение действия факторов, нарушающих внутреннее динамическое равновесие системы.

В экологии часто используется термин «сообщество». Под ним понимается либо совокупность взаимосвязанных организмов разных видов (синоним биоценоза), или аналогичная совокупность только растительных - (фитоценоз или растительное сообщество) или только животных организмов - (зооценоз) или только микробного населения - (микробиоценоз).

Практически все природные системы обмениваются друг с другом веществом, информацией и энергией, т.е. они относятся к типу открытых систем, однако есть еще изолированные, у которых нет никакого обмена, и закрытые – они обмениваются с соседними только энергией.

Эмерджентность - универсальное качество экосистем – (эмедж – англ. возникновение нового) которое заключается в том, что свойства системы, как целого, не являются суммой свойств, слагающих ее частей.

создают более организованную (по энергетике, информации, продуктивности и устойчивости) систему.

Например, одно дерево, как и редкий древостой, не обладают свойствами леса, т.к. они не создают определенный набор качества природной лесной среды.
Солнечная энергия является основой всех жизненных, энергетических процессов в биосфере. Общая энергетика этих процессов подчиняются первому и второму правилу термодинамики.
Первое правило - энергия не возникает и не исчезает, а лишь переходит из одной формы в другую.
Второе правило - часть энергии любого превращения живого вещества рассеивается или теряется в виде тепла.
Энтропия определяет величину потери энергии. Полной потерей энергии характеризуется мертвый организм. Его температура понижается до температуры окружающей среды, а составляющие его химические элементы и соединения становятся частью среды и включаются в круговорот. Организм не может извлекать энергию из окружающей среды, в нем отсутствует взаимодейcтвие между элементами и он, как система, приходит в состояние полной неупорядоченности или к своей максимальной энтропии.
Живой организм или нормально функционирующая экосистема характеризуется высокой степенью упорядоченности своих элементов. Они способны получать энергию из окружающей среды. Их взаимодействие сохраняет и поддерживает необходимый для жизни уровень энергии и противостоит энтропии.
Негоэнтропия – показатель противоположный энтропии. Чем лучше взаимодействие элементов системы, чем лучше они используют энергию внешней среды, тем выше значение ее негоэнтропии. Опасно любое вмешательство в систему если оно ведет к снижению ее негоэнтропии, а, следовательно, к снижению устойчивости и способности противостоять внешним воздействиям.

и, следовательно, уменьшает или ликвидирует их способности к жизни, развитию

и саморегуляции.

Необходимые законы деятельности человека в биосфере сформулированы Б.Коммонером (четыре закона).

Первый закон отражает, по сути, всеобщую связь процессов и явлений в природе и звучит так: «Всё связанно со всем».

Второй закон базируется на положении сохранения вещества и энергии: «Всё должно куда-то деваться».

Третий закон ориентирует на действия, которые должны быть согласующимися природными процессами: «Природа знает лучше».
Он говорит о том, что мы не имеем абсолютно достоверной информации о механизмах и функциях природы и легко нарушаем природные системы (например, математический расчет простейшего параметра биосферы потребует намного больше времени, чем время существования нашей планеты).

Сущность четвертого закона заключается в ориентации человека на то, что любое его действие в природе не остается бесследным и уничтожение природных систем приведет в дальнейшем к значительным экономическим затратам.
Закон звучит так: «Ничего не дается даром».

пример, на рисунке приведена схема лесной экосистемы. Взаимосвязь и взаимозависимость

всех ее компонентов показана стрелками на схеме.

На этом примере лесной экосистемы рассмотрим связь составляющих ее компонентов. От климата зависит водный, воздушный, температурный режимы почв, тип растительности, темпы создания органического вещества, активность микроорганизмов. Почва влияет на климат; в атмосферу из почвы выделяются углекислый газ, азот, соединения серы, метан, сероводород и т.д.
Растительность из почвы берет воду, биогенные вещества, гумус; из атмосферы – углекислый газ, солнечную энергию, выделяет в атмосферу кислород, а после ее отмирания в почву поступает детрит. Растительность является питанием для

животных; почва – местообитанием; продукты жизнежеятельности животных поступают в почву, почвенные микроорганизмы перерабатывают их до исходных углекислого газа, воды, гумуса и др. минеральных соединений.
Экосистема – это целостная, функционирующая, саморегулирующаяся система.
Между разными экосистемами, например, лугом, лесом и прудом, всегда существует тесная связь, даже если она на первый взгляд не прослеживается.
Крупные наземные экосистемы называют биомами (тундра, тайга, дождевые тропические леса и т.д.). Каждый биом состоит из множества экосистем, связанных между собой.
Глобальная экосистема Земли – биосфера.

вещество, называемое продукцией. Образование продукции в единицу времени (час, сутки,

год) на единицу площади (кв. метры, гектары) или объема (в водных экосистемах) характеризует продуктивность экосистем. Продукцию растений называют первичной, животных – вторичной.

Под биомассой понимают всю живую органическую массу, содержащуюся в экосистеме или ее элементах вне зависимости от того, за какой период она образовалась и накопилась. Биомасса и продуктивность обычно выражаются через абсолютно сухой вес, но можно выражать и в энергетических единицах – калориях, джоулях .

Важное понятие – сукцессия – последовательная смена экосистем (биоценозов) в результате саморазвития на безжизненном субстрате или на месте разрушения существовавших экосистем (в этом случае сукцессии называют вторичными). Конечным результатом являются относительно стабильные климаксовые или узловые экосистемы.

и, в некоторых случаях, антропогенные тела и явления, с которыми

организм (организмы) находится в прямых или косвенных взаимоотношениях. «Среда обитания организма» – совокупность условий его жизни. Свойства среды постоянно меняются и любой организм приспосабливается к этим изменениям чтобы выжить.
Наряду с термином «среда обитания» используется также понятие «местообитание» - та среда жизни организма или вида, в которой осуществляется весь цикл его развития.

«Окружающая среда» – среда в той или иной мере измененная человеком.

«Природная среда» - среда не измененная человеком или измененная в малой степени.

В общей экологии речь идет о природной среде и среде обитания организма, а в прикладной экологии – об окружающей среде.

Экологические факторы – это условия и элементы среды обитания, оказывающие специфические воздействия на живые организмы на которые эти организмы реагируют приспособительными реакциями.

Приспособительные реакции у живых организмов определяются степенью постоянства воздействия этих факторов или их периодичностью.

Экологические факторы делятся на три группы – факторы живой природы (биотические), неживой природы (абиотические) и антропогенные (деятельность человека).

факторы или их уровни, с которыми вид не встречался в

процессе своей эволюции, это, в основном, группа антропогенных факторов.

В комплексе действия факторов можно выделить некоторые закономерности, которые являются универсальными (общими) по отношению их действий на живые организмы. Их характеризуют правило оптимума, правило взаимодействия факторов, правило лимитирующих факторов.

Правило оптимума. В соответствии с этим правилом для экосистемы или организма имеется диапазон наиболее благоприятного (оптимального) значения фактора.
За пределами этой зоны лежат зоны угнетения, в которых существование живых организмов невозможно. Диапазон значений факторов между зонами угнетения называют экологической валентностью.
Синонимами термина валентность является термин толерантность т.е. способность организмов выносить отклонения факторов среды от оптимального для них, и пластичность - степень выносливости организма к воздействиям факторов среды.
Закон толерантности предложил биолог В. Шелфорд. Он звучит так: «Отсутствие или невозможность развития экосистемы определяется не только недостаткам, но и субъектами любого из фактов».

Правило взаимодействия факторов: одни экологические факторы могут, в какой-то степени усиливать или уменьшать силу действия других факторов, например, избыток тепла в атмосфере может в какой-то мере может смягчаться пониженной влажностью воздуха, недостаток света для фотосинтеза растений – компенсироваться повышением углекислого газа и т.п. Из этого, однако, не следует, что факторы могут взаимозаменяться. Они не взаимозаменяемы.

развитие организмов из-за недостатка или избытка содержания их по сравнению

с оптимальным.
Правило лимитирующих факторов: фактор, имеющийся в недостатке или избытке на границах зон угнетения отрицательно влияет на организмы, и, кроме того, ограничивает возможность проявления силы действия других факторов.
Например, если в почве имеются в достатке все необходимые для растения химические элементы, кроме одного, то затруднение в развитии растения будет обусловливаться отсутствием именно этого элемента, а все другие не проявят своего действия. Таким образом, при недостатке или избытке в почве одного из полезных компонентов снижается урожай.
Лимитирующие факторы обычно определяют границы распространения видов (популяций), их ареалы. От них зависит продуктивность организмов и сообществ.

Различают первичные и вторичные периодические и непериодические экологические факторы.
Первичные периодические факторы – явления связанные с солнечной энергией и вращением Земли. Например, смена времен года, суточная смена освещенности – факторы действовавшие еще до появления жизни на Земле и возникающие живые организмы к ним сразу адаптировались.
Вторичные периодические факторы являются следствием первичных: освещенность, влажность, осадки, газовый состав атмосферы, температура, движение воздушных масс и т.д.
К непериодическим факторам относят стихийные явления и антропогенные воздействия на окружающую среду. Например, когда промышленные предприятия загрязняют среду, живые организмы не в состоянии приспособиться к уровням и режимам такого воздействия и погибают.

др.
Главнейшие климатические факторы: лучистая энергия Солнца в виде электромагнитных

волн. Около 40% этой энергии сразу отражается облаками, атмосферными газами, пылью, поверхностью Земли без теплового эффекта. Энергия Солнца, достигающая Земли состоит из ультрафиолетового излучения, видимого света и инфракрасного излучения.

Ультрафиолетовое излучение с длиной волны 0,2-0,4 мкм называют биологически активным ультрафиолетом (БАУ); интервал длин волн 0,2-0,3 мкм называется «жеское БАУ», а 0,32-0,4 мкм - «мягкое БАУ». «Жеское БАУ» губительно для всего живого и задерживается
озоновым слоем на высоте около 25 км. «Мягкое БАУ» доходит до земной поверхности. Оно участвует в фотосинтезе растений и оказывает бактерицидное действие.

Земля находится в состоянии энергетического равновесия. Любой экологический фактор, замедляющий выход этой энергии в космос, приводит к повышению температуры на Земле. С другой стороны, увеличение загрязнителей в атмосфере (газов, пыли) увеличивает количество отраженной энергии.

С солнечной энергией тесно связаны такие климатические факторы, как температура, осадки, газовый состав атмосферы, движение воздушных масс, освещеность. Температура – важнейший лимитирующий фактор. Она влияет на распространение живых организмов, на интенсивность фотосинтеза, на ход корневого питания растений.

Еще один лимитирующий фактор – распределение осадков по сезонам года. Их неравномерное распределение может привести к гибели растений от засухи или переувлажнения.

Земле объединяют в четыре среды жизни: приземно-воздушную, почвенную, водную и

организменную.
Среды жизни выделяются обычно по фактору или комплексу факторов, которых никогда не бывают в недостатке. Эти факторы являются средообразующими и обусловливают свойства сред.

Водная, приземно-воздушная и почвенные среды жизни обладают природной способностью самоочищения, они могут не разрушаясь перерабатывать не свойственные им природные и некоторые антропогенные соединения.

Самоочистительная способность водной и почвенной сред жизни связана с деятельностью живых организмов. Они перерабатывают загрязняющие вещества до элементов и простых соединений и некоторые из них преобразуются в живую органическую массу.

Самоочистительная способность приземновоздушной среды, в основном, также связана с деятельностью живых организмов водной и почвенной сред т.к. ее загрязнители под влиянием силы тяжести и вымывания атмосферными осадками попадают в водную и почвенные среды. Очевидно, что в средах жизни имеющих большее количество живых организмов процессы самоочищения идут быстрее.

Приземно-воздушная среда относится к наиболее сложной как по свойствам, так и по разнообразию в пространстве. Для неё характерны низкая плотность воздуха, большие колебания температуры (годовые амплитуды до 100 оС), высокая подвижность атмосферы. Лимитирующими факторами чаще всего являются недостаток или избыток тепла и влаги, недостаток света, загрязнения.

физического, химического, биологического преобразования горных пород в результате взаимодействия растительности,

животных и микроорганизмов.
Почва состоит из твердых, жидких, газообразных и живых компонентов.
Твердая компонента состоит из минеральной (составляющая горных пород, на которых сформировалась почва) и органической (детрит и гумус) частей. Детрит – мертвые растительные и животные остатки (опавшие листья, отмершие корни, трупы животных). Гумус – органическое вещество, образованное в результате разложения детрита микроорганизмами – это главный фактор плодородия.
Основные минеральные питательные компоненты почв называют биогенными веществами. Это азот в форме нитратов, фосфор в форме фосфатов и калий. Источники минеральных компонентов – породы, на которых формируются почвы, они усваиваются растительностью и возвращаются в почву с детритом.
Газообразная компонента почв – почвенный воздух, значительно отличается от атмосферного, в нем меньше кислорода и больше углекислого газа. Состав почвенного газа зависит от типа почв, климатических условий, влажности, выращиваемых культур.
Жидкая компонента почв – почвенный раствор содержит в своем составе биогенные вещества, органические кислоты, соли, сахара. Важная характеристика почвенного раствора – кислотность, выражаемая водородным показателем рН. Наиболее благоприятная для растений и почвенных животных среда – нейтральная (рН=7).

Почвенная биота (живые компоненты) представлена фауной и флорой. Фауна – дождевые черви, мокрицы и т.д. перераспределяют гумус, биогенные вещества повышая плодородие почв. Флора – грибы, бактерии, водоросли перерабатывают органику до исходных неорганических составляющих.
В качестве лимитирующих факторов в почве чаще всего выступают недостаток тепла, а также недостаток или избыток влаги.

называется гидросферой – включает океан, моря, реки, озера, болота, подземные

воды. Водная среда наиболее однородная среди других. Она мало изменяется в пространстве, здесь нет четких границ между отдельными экосистемами. Амплитуды изменения значений факторов невелики.
Вода обладает рядом особенностей оказывающих влияние на строение и жизнедеятельность населяющих ее организмов:
1) Температурная стратификация – изменение температуры по глубине водного объекта, характеризуется понижением температуры с глубиной в теплое время года и повышением – в холодное время года.
2) Периодическое изменение температуры – суточное, сезонное, годовое.
3) Прозрачность воды – определяет световой режим под ее поверхностью. От нее зависит фотосинтез водной растительности, а значит накопление органического вещества, обогащение глубинных вод кислородом.
4) Соленость воды – содержание в ней растворимых солей. Главные естественные источники солей в водных объектах – подземные и поверхностные воды, выносящие растворенные минералы из горных пород и почв. Соленость – один из основных факторов в распределении живых организмов, продуктивности водоемов. Единица измерения солености – промилле – 0/00 (1 грамм солей в 1 дм3 воды). Пресные воды содержат солей до 10/00; средняя океаническая соленость – около 350/00; Азовского моря – 9-100/00; Балтийского моря - 6-80/00.
Содержание растворенного кислорода. Основные источники поступления кислорода в водную среду – атмосфера при ветровом волнообразовании и перемешивании водных масс, дождевые и снеговые осадки, продуцирование кислорода при фотосинтезе водной растительности. Кислород расходуется на окисление органических и минеральных веществ, дыхание живых организмов. Кислород часто бывает лимитирующим фактором водной среды. Содержание его обычно не превышает 1% от объема.

жизнедеятельность других, а также на неживую среду обитания.

Основные формы взаимоотношений живых организмов – хищничество, паразитизм, конкуренция. Паразиты и хищники – факторы среды по отношению к своим хозяевам – растениям – они взаимно необходимы друг другу. Исчезновение естественного врага из экологической системы может привести к вымиранию того вида, за счет которого развивается этот враг.

С организмами как средой обитания связан паразитический или полупаразитический образ жизни. Организмы этих групп получают кондиционированную среду (по температуре, влажности и другим параметрам), и готовую, легкоусвояемую пищу. Результатом этого является упрощение всех их систем и органов, или даже потеря некоторых из них.

Лимитирующее звено в жизни паразитов – возможность потери хозяина. По этой причине паразиты, как правило, не убивают своего хозяина и имеют приспособления, увеличивающие вероятность выживания в случае его потери. Основной путь сохранения вида (популяции) в таких условиях – большое число зачатков в виде долго сохраняющихся цист, спор и т.п. Это повышает вероятность встречи с хозяином. Часто используются промежуточные хозяева.

Антропогенные экологические факторы – хозяйственная деятельность человека: вырубка лесов, распашка степей, добыча полезных ископаемых, создание водохранилищ и др.

он отнес все то пространство атмосферы, гидросферы и литосферы где

встречаются живые организмы.
Основоположник учения о биосфере – В.И.Вернадский. До него глобальные природные явления, в том числе геологические процессы связывали с действием физико-химических сил, объединяемых термином «выветривание».

В.И.Вернадский показал первостепенную преобразующую роль живых организмов и обусловливаемых ими механизмов образования и разрушения геологических структур, круговорота веществ, изменения твердой (литосферы), водной (гидросферы) и воздушной (атмосферы) оболочек Земли и включил в понятие биосферы результаты их деятельности.
«По Вернадскому», под биосферой понимается все пространство атмосферы, литосферы и гидросферы где существует и существовала жизнь т.е., где встречаются живые организмы или продукты их жизнедеятельности.

Биосфера представляет собой открытую, саморегулирующую систему, обладающую большим разнообразием живого вещества. Как в открытую систему в нее поступает солнечная энергия, а регулирующую функцию выполняют живые организмы, причем, их природное (выработанное за многие миллиарды лет) разнообразие является основным условием устойчивости биосферы.

Абиотическая часть биосферы представлена почвой и подстилающими ее породами в которых еще есть живые организмы, атмосферным воздухом до высот где еще есть проявления жизни и водной средой гидросферы.

Биотическая часть состоит из живых организмов, осуществляющих обмен веществом между всеми частями биосферы.

Биосфера как одна из оболочек Земли

запасать энергию по цепям питания; перерабатывать с большой скоростью органические

и неорганические вещества и преобразовывать физико-химические параметры своей среды. Они накапливают определенную информацию, закрепляют и передают ее в наследственных структурах последующим поколениям.
Совокупность живых организмов можно представить как живое вещество биосферы. Особенности жизни живых организмов определяют высокую скорость обновления живого вещества. Сумма ее массы за всю историю своего существования в 12 раз превысила массу земли.
В биосфере находятся вещества в процессах образовании которых живые организмы не принимали участия т.е. вещества неживой природы – костные вещества, например, минералы, а также биокосные вещества, в образовании которых принимали участие живые организмы и косные вещества, например, почвы.
Место живого организма в биосфере и все его личные, характерные особенности жизни, например, отношение к факторам среды, питанию, размножению, взаимоотношение с другими организмами и т.п., называют экологической нишей.

Живые организмы биоценоза осуществляют непрерывное, как бы замкнутое обращение вещества, энергии и информации. Этот процесс называется малым биотическим кругом обмена или малым биологическим. В его пределах потеря массы вещества минимальна (1-2%), повторное же использование энергии едва достигает 0,24% и говорить о круговороте энергии не корректно. Информация передается полностью (генами), но часть ее может теряется при гибели видов или нарушении генетического кода.
Осуществление этого круговорота происходит в замкнутой цепи питания биоценоза, в пищевой (трофической) цепи - в ряду видов или их групп, каждое предыдущее звено которого служит пищей для следующего.

Животные, например, не способны к фотосинтезу (не могут напрямую использовать

солнечную энергию и строить свое тело из минеральных веществ), а используют органическое вещество, созданное растениями. Травоядные питаются растениями, хищники – травоядными, и т.д. Цепь передачи вещества и эквивалентной ему энергии от одних организмов к другим называют трофической или пищевой.

Растения строят свой организм без посредников, их называют автотрофами. Они продуцируются из неорганических веществ и солнечной энергии и называются продуцентами – первый трофический уровень. Вся органическая масса продуцентов с её энергией и выделяемые биогенные летучие вещества характеризуются как первичная продуктивность.
Второй трофический уровень образуют травоядные (консументы первого порядка), третий, четвертый и пятый – плотоядные животные (их называют гетеротрофами или консументами второго порядка (третьего, четвертого и т.д.) ).
Продуктивность зависит, главным образом, от разнородности и продолжительности жизни живых организмов и от факторов среды жизни.

Обычно в экосистеме 4-5 трофических уровней: дерево – гусеница – синица – ястреб или фитопланктон – зоопланктон - мелкая рыба - крупная рыба – водоплавающая птица.

Трофические цепи, начинающиеся с фотосинтезирующих организмов называются пастбищными. На всех трофических уровнях образуются отходы.

консументов потребляются представителями третьего звена пищевой цепи - редуцентами -

в основном, бактериями и грибами и перерабатывается в неорганические вещества, главным образом в двуокись углерода, воду, и растворимые соли.
Продукты жизнедеятельности редуцентов поступают как пища на первое звено пищевой цепи, к продуцентам.

Животных, питающихся мертвой органикой называют детритофагами. Это земляные черви, жуки, муравьи, некоторые птицы. Окончательное разложение детрита до простых минеральных соединений осуществляют микроорганизмы, их также относят к редуцентам.
Трофические цепи, начинающиеся с детрита называют детритными. Такие цепи также имеют несколько уровней.

Последовательность и соподчиненность трофических уровней в экосистемах – основа их функционирования.

Взаимодействие естественных биогеоценозов осуществляется так, что оно создает условия необходимые для жизни всех видов входящих в их сообщество. Продукты жизнедеятельности одних видов потребляются другими видами. За многие годы сложились все необходимые жизненные процессы каждого вида и их выполнение строго связано с развитием и сохранением окружающей среды. Этот механизм заложен в генетическую информацию вида. Совокупность всех сообществ биосферы создало и поддерживает природную среду в глобальном масштабе – этот процесс называют биотической регуляцией природной среды.

по ней передается солнечная энергия, запасенная в молекулах живых организмов.

Растения способны запасать энергию в химических связях в процессе фото- или хемосинтеза. Причем при фотосинтезе связывается только энергия с определенными длинами волн – 380 – 710 нм (фотосинтетически активная радиация (ФАР)). Растения – поставщики энергии для всех других организмов в цепях питания.
Любое количество органического вещества эквивалентно некоторому количеству энергии. Например, 1г сухой травы соответствует 18,7кДж, 1г сухого мяса – 23,5кДж.

Консументы питаясь продуцентами получают энергию, расходуемую на построение собственного тела, дыхание, теплоотдачу, выполнение движений, поиск пищи, спасение от врагов и .т.д. Таким образом, в экосистеме существует непрерывный поток энергии, которая рассеивается на каждом уровне и пополняется поступлением энергии Солнца.

Переход с одного трофического уровня на другой в среднем принимается близким к 10% от энергии, потребленной с пищей («правило десяти процентов»). Отсюда прямо следует, что цепь питания имеет ограниченное число уровней (не более 4-5).

Баланс пищи и энергии: Эп = Эд +Эпр + Эп.в. (Эп – энергия потребленной пищи, Эд- энергия дыхания или обеспечения жизнедеятельности организма, Эпр- энергия прироста, Эп.в.- энергия продуктов выделения.

Трофические связи – самые распространенные в экосистемах. Но есть еще и другие типы связей. Связи, основанные на использовании местообитаний называют топическими. Форические связи возникают в том случае, если одни организмы участвуют в распространении других или их зачатков. Для фабрических связей характерно использование одними организмами других или продуктов их жизнедеятельности, частей для постройки гнезд, например.

симбиоз или мутуализм. Хищничеством и паразитизмом называются взаимоотношения, положительные для

одного вида и отрицательные для другого. Отношения, невыгодные обоим партнерам называют конкуренцией. Положительные для одного и безразличные для другого отношения – комменсализм, а отрицательные для одного и безразличные для другого – аменсализм. Если при сходном местообитании взаимного влияния нет, то это нейтрализм.

Трофические структуры можно выразить графически в виде экологических пирамид. Основанием пирамиды служит уровень продуцентов, а последующие уровни питания образуют этажи и вершину пирамиды.
Известны три основных типа экологических пирамид:
1) Пирамиды биомассы, характеризующие массу живого вещества на каждом уровне;
2) Пирамиды энергии, показывающие изменение энергии на последующих трофических уровнях;
3) Пирамиды чисел, отражающие численность организмов на каждом уровне.
На рисунке показана пирамида биомассы наземной экосистемы.

ПК

П

ПК

РК

П – продуценты, РК – растительноядные консументы, ПК – плотоядные консументы.

В наземных экосистемах суммарная масса растений превышает массу всех растительноядных, а их масса превышает всю биомассу хищников.
Для экосистемы океана пирамида биомассы имеет перевернутый вид, т.е. характерна тенденция накапливания биомассы на более высоких уровнях.

Пирамиду чисел рекомендуют приводить в табличной форме. Более совершенна пирамида энергии – она отражает расходование энергии в трофических цепях.
Знание энергетики экосистемы и количественных ее показателей дают точно учесть возможность изъятия из природной экосистемы растительной и животной биомассы без подрыва ее эффективности.

известными в настоящее время законами и правилами экологии, они свидетельствуют,

что:

Все живое вещество земли физико-химически однородно (закон физико-химического единства живого вещества) и все виды живого в экосистемах и их биотические компоненты согласованы друг с другом (закон экологической корреляции);

В экосистеме не существуют полезные или вредные виды организмов, они все служат друг другу (правило взаимоприспособления) и их деятельность направлена на совместное самосохранение и саморегуляцию (правило внутренней непротиворечивости);

Взаимодействие подсистем природной системы поддерживает и сохраняет все вещественно энергетические функции системы (закон упорядоченности заполнения пространства и пространственно-временной определенности);

Любая природная система может развиваться только за счет использования материально-энергетических и информационных возможностей окружающей среды (закон развития природной системы за счет окружающей ее среды);

Вещество, энергия и информация отдельных природных систем взаимосвязаны и любое их изменение влечет изменения во всей системе, если эти изменения не критические, то система старается восстановить и сохранить свою энергетическую и информационную емкость (закон внутреннего динамического равновесия);

Наибольшей способностью к сохранению обладают системы с наилучшей возможностью получения и использования энергии и информации (закон максимизации энергии и информации);

изменение в одной из систем биосферы приводит к увеличению его

в другой, причем, обычно, высокоразвитые виды и экосистемы замещаются видами и экосистемами более низкого эволюционного уровня (закон константности);

Индивидуальная экосистема попадающая в среду с более низким уровнем организации уничтожается (закон обеднения разнородного живого вещества в островных его сгущениях);

Возможность существования живого организма определяется комплексом необходимых для него жизненных факторов и снижение ниже допустимого уровня (т.е. ликвидация) хотя бы одного из них ведет к гибели организма и изменению соответствующей экосистемы (закон минимума);

Для развития живого вида и соответствующей экосистемы важно наличие не только лимитирующего жизненного фактора, а всей совокупности необходимых (правило соответствия условий среды генетической предопределенности организма);

Вид живого организма может существовать если окружающая среда соответствует его природным (генетическим) возможностям приспособления (закон совокупности действия природных факторов).

окружающей среды. – М.: Колос, 1999. – 304 с.
2. Білявський Г.О.

та ін. Основи загальної екології: Підручник. – К.: Либідь, 1995. – 368 с.
3. Введение в экологию / под ред. Казанского Ю.А. – М.: ИЗДАТ, 1992. – 135 с.
4. Джигирей В.С. та ін. Основи екології та охорона навколишнього природного середовища. Навчальний посібник. - Львів: Афіша, 2004. – 272 с.
5. Кизима Р.А. та ін. Екологія в будівницьтві: посібник / За ред. Кизими Р.А. – Рівне: НУВГП, 2005. – 220 с.
6. Коробкин В.И., Передельский Л.В. Экология. – Ростов-на-Дону: изд-во «Феникс», 2003. – 576 с.
7. Небел Б. Наука об окружающей среде. Как устроен мир, тт. 1-2. М.: Мир, 1993
8. Новиков Ю.В. Экология, окружающая среда и человек: учебное пособие для ВУЗов, М.: Агенство «ФАИР», 1998. – 328 с.
9. Строительная экология: учебное пособие / Тетиор А.Н. – К.: УМК ВО, 1991. – 276 с.
10. Экология города: Учебник. – К.: Либра, 2000. 464 с.
Дополнительная литература:
1. Злобін Ю.А. Основи екології / Підручник. – К.: Лібра, 1988. – 248 с.
2. Михайлов А.М. Охрана окружающей среды при разработке месторождений открытым способом – М.: Недра, 1991. – 184 с.
3. ДБН В.1.4.-2.01 – 97 – Радіаційний контроль будівельних матеріалів і об’єктів будівницьтва.
4. Система норм и правил снижения уровня ионизирующего излучения природных радионуклидов в строительстве.

(не)прав!!!
Большое спасибо за внимание!