Введение в общую экологию Аутэкология и Демэкология

Эрнстом Геккелем в 1866 году (oicos - дом, местообитание).

Чаще всего экологии, как науке в широком понимании, дают следующее определение:
“Экология - это наука, изучающая взаимоотношения живых организмов, включая человека, между собой и с окружающей средой.”

Наука
1. Гены

Генетика
2.Клетки Цитология
3.Ткани Гистология
4. Органы Физиология
5.Организмы Аутэкология
6.Популяции Демэкология
7.Сообщества и Синэкология
экосистемы
8.Биосфера Наука о биосфере

наиболее характерных этапа:
1.Античный период - 1V век до н.э.

- 1 век новой эры Аристотель, Теофраст Эрезийский, Плиний Старший)).

2.Эпоха возрождения - ХV1-ХV11 века (Роберт Бойль).

3.Эпоха развития биоэкологии и теории эволюции жизни - ХV111-Х1Х века (Ж.Бюффон, К.Линней, Ж.Б.Ламарк,Ж.Кювье, А. Гумбольдт,К.Рулье, Ю.Либих, Ч.Дарвин, Э.Геккель, в России – С.Крашенинников, С.Лепехин, П.Паллас, позднее – К.Тимирязев, В.Докучаев, В.Сукачёв, Г.Морозов, создатель теории биосферы и ноосферы академик В.И.Вернадский и др.).

4.Современная эпоха антропогенного экологического кризиса- ХХ век (Ю.Одум, Р.Дажо, Н.Реймерс, А.Яблоков и др.).

которая окружает живой организм и с которой он непосредственно взаимодействует.

На нашей планете живые организмы освоили четыре основные среды обитания, сильно различающиеся по специфике условий:
1)водная среда, которая была заселена первой,
2)затем живые организмы заселили наземно-воздушную среду,
3)создали и заселили почву
4) четвёртой средой стали сами живые организмы, в части которых поселились паразиты и симбионты.

факторами, которые подразделяются на абиотические, биотические и антропогенные.

Абиотические факторы -

это свойства неживой природы, прямо или косвенно влияющие на живые организмы (физические, химические, климатические и т.п.).
Биотические факторы - это формы воздействия живых существ друг на друга.
Антропогенные факторы - это формы деятельности человеческого общества, которые приводят к изменению природы, как среды обитания живых организмов, либо влияют непосредственно на живые организмы: на их численность, распределение, поведение, образ жизни, способность к воспроизводству, генофонд и т.п.

не взаимодействуют. Тип отношений обозначается знаком 0/0.
2.Подавляющая

конкуренция. Одна из популяций активно подавляет другую. Обозначение: -/-.
3.Косвенная конкуренция. Пример: борьба за общий дефицитный трофический ресурс, взаимное подавление. Обозначение: -/-.
4.Аменсализм. Подавление одной популяции другой без обратной подавляющей реакции. Обозначение: -/+.
5.Паразитизм. Организмы какого-либо вида гидробионтов паразитируют на организмах другого вида гидробионтов, часто таксономически весьма далёкого.

хищника зависит от численности популяции жертвы и наоборот. Обозначение :

+/-.
7.Комменсализм. Одна из двух взаимодействующих популяций извлекает пользу из взаимодействия, а для второй это безразлично. Обозначение: +/0.
8.Протокооперация.Обе популяции при взаимодействии извлекают из него пользу, но эти отношения не обязательны для их выживания. Обозначение: +/+.
9.Мутуализм. Взаимодействие популяций взаимовыгодно и необходимо для каждой из них для выживания. Обозначение: +/+.

адаптациям - важнейшее свойство живых организмов, которое обеспечивает саму возможность

существования жизни. Адаптации проявляются на всех уровнях организации живого - от биохимии клеток до структуры и функционирования больших экосистем.
Отдельные элементы среды называются экологическими факторами, которые подразделяются на абиотические, биотические и антропогенные.

биосфера и т.п.).
Атмосфера – воздушная оболочка Земли. состоит из смеси

азота (78%), кислорода (21%), аргона (менее 1%), углекислого газа (0,02%- 0,03%), а также небольшой примеси гелия неона, ксенона, криптона, водорода, озона, аммиака, йода и других веществ, на долю которых приходится около 0,01% объёма атмосферы. Ещё примерно 4% составляют пары воды и пыль. Атмосфера содержит слой озона (трёхатомного кислорода, О3),который располагается у экватора на высоте 15-20 км, в умеренных широтах - 22-26 км и на полюсах - 8-10 км.
Благодаря специфическому газовому составу, способности поглощать и отражать солнечную радиацию, озоновому слою, в котором задерживается основная часть коротковолнового излучения Солнца, благоприятному для животного и растительного мира температурному режиму и присутствию водяного пара, атмосферу можно назвать одним из главных источников жизни на Земле.
В нижней части атмосферы расположена тропосфера (до озонового экрана), над ней расположен озоновый экран, над ним - стратосфера (до 38 км от поверхности Земли, мезосфера (38-42 км), термосфера (42-80 км) и ионосфера (80-500 км).

огромное значение для существования жизни на Земле.
Концентрация озона

в верхней части атмосферы (стратосфере) непостоянна, увеличивается от экватора к полюсам и подвержена сезонным изменениям с весенним максимумом,
Для жизнедеятельности организмов наиболее важными составляющими атмосферного воздуха являются: кислород, углекислый газ, озон и водяной пар. Кислород расходуется в процессах дыхания, окисления органического вещества и неорганических элементов. Углекислый газ расходуется в процессе фотосинтеза продуцентами (зелёными растениями) и выделяется при разложении органики.
В ХХ столетии на состав атмосферы значительное влияние начал оказывать антропогенный фактор, вызывающий её прогрессирующее загрязнение.

ледники, озера, реки и др.

Основой (95% по массе воды) гидросферы является Мировой океан, занимающий около 71% всей площади поверхности Земли.
Средняя глубина мирового океана составляет около 4 км, максимальная - более 11 км (Марианская впадина в Тихом океане).
По вертикали пелагиаль (толщу вод) океана подразделяют на несколько слоёв: верхний слой (эпипелагиаль) имеет глубину от поверхности до 200-500 м, мезопелагиаль - от 200-500м до 1-2 км, батипелагиаль - от 1-2 км до 3 км, абиссопелагиаль (3-5 км) и хадопелагиаль - более 5 км.

и кристаллическими породами. Толщина земной коры составляет в различных участках

от 40 до 100 км, но под океанами – значительно меньше (8-10 км).
Верхняя часть литосферы – почва, созданная живыми оранизмами под влиянием солнца и других абиотических факторов

всю гидросферу, верхнюю часть литосферы- до глубины 4 км, и

нижнюю часть атмосферы – от поверхности Земли до озонового слоя). Создатель учения о биосфере и ноосфере, В.И.Вернадский (1863-1945) - крупный русский учёный, геохимик и эколог, создатель учения о биосфере и ноосфере.

В.И. Вернадский сформулировал для биосферы три основных биогеохимических принципа:
1. Биогенная миграция атомов в биосфере стремится к максимальному своему проявлению.
2. Эволюция видов идёт в направлении увеличения биогенной миграции атомов.
3. В течение всей истории нашей планеты её заселение было максимально возможным для живого вещества, которое существовало на разных этапах развития Земли.

- биосфера - это целостная система, функционирующая как единый организм.

Человечество и природная среда образуют единую систему - ноосферу. В перспективе, как полагал
В.И. Вернадский, между человеческой цивилизацией и природой может быть достигнута гармония.
Ноосфера, по В.И. Вернадскому - ”такого рода состояние биосферы , в котором должны проявляться разум и направляемая им работа человека , как новая небывалая на планете геологическая сила”.
К сожалению, сегодня, в ХХ1 веке, мы наблюдаем превращение биосферы не в ноосферу, а в «техносферу», с нарастающим загрязнением природной среды и истощением живых и неживых природных ресурсов.

внешней средой, воздействие на них различных экологических факторов.
Форма воздействия экологических

факторов на живые организмы может быть различной
Во-первых, это “устраняющее”, наиболее сильное воздействие. при таком воздействие живые организмы в зоне воздействия либо погибают, либо покидают её, мигрируя в более благоприятную зону (примеры: лесной пожар, сверхнормативный сброс загрязняющих веществ в воду или на почву и др.).
Во -вторых, это мягкое, биологически пассивное воздействие на некоторые биологические характеристики популяции или вида, не вызывающее ответных стойких изменений популяционных или видовых характеристик.
В-третьих - это довольно сильные, биологически активные воздействия на популяцию или вид, которые вызывают заметную ответную реакцию или устойчивую адаптацию.

есть фактор, который лимитирует возможность жизни того или иного организма

внутри того или иного биотопа (например, содержание бора в почве лимитирует урожай зерновых, а содержание фосфатов в морской воде - развитие планктона).
Таким образом, для каждого вида существует так называемый “лимитирующий фактор”,к которому данный вид наиболее чувствителен. “Закон минимума” был установлен германским учёным Ю.Либихом в 1840 году.
Лимитирующие факторы среды определяют географический ареал популяции или вида.

среды у разных особей одного и того же вида.
Этот принцип

проявляется при различных наследственных качествах особей, у групп с половыми, возрастными или физиологическими отличиями.
У гидробионтов, например, ранние стадии развития значительно более чувствительны к факторам среды, чем взрослые организмы, а яйца бабочки “мельничной огнёвки” выдерживают мороз до минус 27 градусов, тогда как взрослые бабочки погибают при минус 22 градуса, а гусеницы - при минус 7 градусов.
Поэтому экологическая валентность вида всегда шире экологической валентности отдельной особи.

во влажном климате. Угроза замерзания значительно выше в ветреную погоду,

чем в затишье.
Одни факторы среды могут частично замещать друг друга: увядание растений можно приостановить путём как увеличения количества влаги в почве, так и снижения температуры воздуха, снижающего испарение. Однако если хотя бы один фактор приближается к своему критическому значению, другие факторы не смогут это возместить.

существуют только в составе популяций.
Под популяцией понимается

совокупность особей одного вида, длительно занимающая определённое пространство и воспроизводящая себя в течение большого числа поколений.
Популяция - это элементарная единица эволюционного процесса (по Ч. Дарвину). Явления наследственности, изменчивости и отбора проявляются именно на уровне популяции. Именно популяции делают любой вид живых организмов пластичным, приспособленным к различным условиям существования, даже потенциально бессмертным.

то есть число особей или биомасса на единице площади или

объёма.
Существует много различных методов измерения плотности популяций.
Во-первых, это методы абсолютной оценки (авиаучёт, подводные и наземные наблюдения, прямой визуальный подсчёт и др.).
Во-вторых, это подсчёт организмов в избранных пробных участках, на сьёмках или разрезах (маршрутах).
Для относительных оценок используют также математические модели популяций и метод мечения.
Пространственная структура популяций у разных видов неодинакова. Выделяют 5 типов распределения организмов:
1-равномерное одиночное, 2-случайное одиночное,3-равномерное групповое, случайное групповое, 5-групповое с образованием скоплений групп.
Тип пространственной структуры популяций носит адаптивный характер и обеспечивает оптимальное использование среды, рост и выживание популяции.

эффективно снижать потери воды, чем отдельные особи. Лучше всего положительное

влияние объединения выражено у животных: группа успешнее борется с врагами, быстрее находит пищу, создаёт микроклимат в убежище (как, например, пчёлы в улье). Поодиночке они бы погибли все. Интересно, что рыбы в группе могут выдержать большую дозу яда, чем в одиночку, и лучше переносят высокие дозы облучения. при групповом образе жизни облегчается размножение. Например, птица баклан - производитель удобрения “гуано” в Перу, может существовать лишь при условии, что в его колониях насчитывается более 10 тыс. особей и на 1 кв. м приходится не менее 3 птиц. Стадо африканских слонов должно состоять более, чем из 15 особей, северного оленя - из 25-30 голов.

защиты ареала, живые организмы используют специальные биологические поля, маркируя территорию

различными способами. Так, химические сигналы используются для привлечения сородичей к пище. Пахучие следы обеспечивают связь между родителями и потомством, самцами и самками. Например, самцы бабочек-шелкопрядов способны обнаруживать запах самки с расстояния в 10 км и более при весьма низкой концентрации пахучего вещества в воздухе.
При миграциях многих видов определяющее значение имеет общий химический фон. Например, лососи при ходе на нерест ориентируются по запаху воды реки, в которой они родились. Химические вещества могут стимулировать и ускорять половое созревание у многих насекомых, морских животных, обеспечивая тем самым синхронизацию размножения. В некоторых случаях они подавляют другие организмы (например, антибиотики, фитонциды и др.). Образуется своеобразное биохимическое поле, входящее в соответствующий биогеоценоз.
Сигнальное значение имеют также: форма, рисунок и окраска тела животных, а также позы, жестикуляция, мимика, издаваемые звуки. Звуковое общение характерно для птиц, многих млекопитающих, даже рыб и насекомых.
Таким образом, в надорганизменных системах сигнальные биологические поля разной природы представляют собой форму организации потоков информации.
Для восприятия сигнальных полей живые организмы используют различные рецепторные системы: органы зрения, слуха, обоняния, осязания и др. (например, у рыб - органы “боковой линии”).

периодические флуктуации численности. Так, у зайца-беляка и рыси в Канаде

период колебаний численности составляет 9,6 года, причём максимум численности зайца по сравнению с рысью сдвинут обычно на 1-2 года назад (зайцы являются объектами питания рысей). Циклические колебания численности со средним периодом в 4 года характерны для обитателей тундры - полярной совы и песца, а также леминга, которым первые два вида питаются.
В тайге у птицы серого сорокопута, рыжей лисицы и объекта их питания - мыши-полёвки также наблюдаются 4-х -летние циклы.
Период 9,6 лет обычно связывают с периодичностью в активности Солнца. Такие периоды в живой природе встречаются довольно часто, например у канадского лосося. У берегов Перу каждые 7 лет усиливается тёплое течение “Эль- Ниньо”, что вызывает массовую гибель многих рыб и других гидробионтов.
Численность каждой популяции не может превысить определённый предел, лимитируемый обычно пищей.