Кувичинська С.П. Предмет Біологія і екологія(Медична біологія) 1Ал\с Теоретичне заняття №12 Тема Предмет вивчення екології. Екологічні фактори та їх класифікація. Дата 05.05. 1130 – 13.30

 

 

Викладач	Кувичинська С.П.
Предмет	Біологія і екологія(Медична біологія) 1Ал\с Теоретичне  заняття №12
Тема	Предмет вивчення екології. Екологічні фактори та їх класифікація.
Дата	05.05. 1130 – 13.30

 

 

Екологія

Предмет і завдання екології.

Екологія як самостійна наукова галузь сформувалася в середині ХІХ сторіччя, коли наукова спільнота остаточно усвідомила, що неможливо вивчати організми поза їхнім середовищем мешкання. Термін «екологія» (від грец. ойкос – житло, місцеперебування, логос – наука, вчення) запропонував 1866 року відомий  Ернст Геккель

         Екологія – наука про взаємозв’язки організмів та їхніх угрупувань між собою та довкіллям.Сучасна екологія досліджує різні рівні організації живої матерії – від молекулярного до біосферного, але найбільше уваги приділяє надорганізмовим біологічним системам (поміркуйте чому). Предметом екології є сукупність або структура зв’язків між організаторами, їхніми угрупуваннями та фізичним середовищем мешкання, а також склад і закономірність формування й функціонування угрупувань організмів – популяцій, екосистем, біосфери в цілому.

         На сучасному етапі розвитку екології притаманний системний підхід, який полягає у всебічному вивченні всіх компонентів біологічних систем і їхній взаємодії між собою й у розвитку.

         В екології як комплексній науці перетинаються інтереси різних природничих, гуманітарних і технічних дисциплін. Так виникли екологічна біохімія, екологічна фізіологія, екологічна морфологія, еволюційна екологія, екологічна палеонтологія тощо.

         Інші підрозділи екології сформувалися у результаті взаємодії екології з біологічними науками, що вивчають окремі групи організмів. Це екологія рослин, екологія тварин, екологія грибів, екологія мікроорганізмів.

 

Науки, які за своєю сутністю є екологічними.

Гідробіологія	Вивчає угрупування мешканців водойм
Ґрунтова біологія	Вивчає угрупування мешканців грунтів
Екологія наземних екосистем	Вивчає формування й функціонування угрупувань організмів – мешканців наземно – повітряного середовища
Паразитологія	Вивчає паразитичні організми та їхні угрупування, взаємодію з організмом хозяїна
Фітоценологія (геоботаніка)	Наука про рослинні угрупування

 

         Сучасна екологія – не лише самостійна природнича дисциплінарна, а й світогляд, покликаний пронизувати всі й сфери діяльності людей. Головними її завданнями є: встановлення закономірностей взаємозв’язків між організмами, їхніми угрупуваннями та умовами існування;

дослідження структури, саморозвитку та функціонування угрупувань організмів; розроблення методів визначення екологічного стану природних і штучних екосистем; спостереження за змінами в окремих екосистемах і біосфері в цілому, прогнозування їхніх наслідків; створення бази даних і розроблення рекомендацій щодо екологічного безпечного планування господарської та соціальної діяльності людини; гармонізація співіснування людського суспільства з навколишнім середовищем; застосування людського суспільства з навколишнім середовищем; застосування екологічних знань у справі охорони довкілля та раціонального використання природніх ресурсів.

Раціональне природокористування – така система користування природними ресурсами, за якої їх використовують достатньо повно та ефективно: максимальне використання відновних ресурсів, відходів виробництва (безвідходне виробництво) тощо.

Ключові терміни та поняття

 Екологія, аутекологія, демекологія, синекологія, раціональне природокористування.

Питання:

         1.Що досліджує сучасна екологія?

         2. Що є предметом екологічних досліджень?

         3. Які розділи виділяють у межах екології?

  4. Які екологічні дисципліни сформувались унаслідок взаємодії  екології з іншими науками?

5. Які завдання сучасної екології?

6. Що таке раціональне природокористування?

 

Методи екологічних досліджень.         Оскільки екологія взаємодіє з багатьма іншими науками, вона вбирає в себе притаманні їм концепції та методи досліджень. Різноманітність методів досліджень в екології зумовлена також тим, що об’єктами спостережень є не тільки різні групи організмів, а й різні рівні організації живої матерії.

         Так, польові спостереження дають змогу вивчати організми та їхні угрупування у звичному для них природному середовищі (наприклад, спостереження за міграціями птахів). Метод екологічного моніторингу

Ґрунтується на постійних комплексних спостереженнях за перебігом певних процесів в окремих популяціях, екосистемах, біосферні в цілому чи за станом певних біологічних об’єктів. Проведення екологічного моніторингу дає підстави для розроблення заходів охорони окремих популяцій організмів, екосистем і біосфери в цілому. Залежно від масштабів розрізняються чотири види екологічного моніторингу.

Експериментальні дослідження, як польові, так і лабораторні, передбачають свідоме втручання дослідників у структуру біологічних систем і природній хід подій з метою визначення, як система або процес реагуватимуть на певний вплив. Експерименти поділяються на однофакторні

(досліджують вплив одного фактору) та багатофакторні (вивчають вплив кількох факторів). Багатофакторний експеримент дає змогу дослідникам комбінувати різні чинники, змінювати інтенсивність впливу на об’єкт дослідження всіх або окремих з ним.

Методи екологічної індикаціїдають можливість визначити стан і властивості екосистем за видовим складом і співвідношенням між собою певних груп видів. Для визначення стану екосистем не потрібно досліджувати  всі види, які входять до їхнього складу. Достатньо спостерігати лише за певними їхніми групами, які називають індикаторними. Наприклад, на кислих ґрунтах зростають хвощ польовий, біловус, верес; на засолених – солонець, содник. Певні групи водоростей використовують для визначення вмісту органічних сполук і різних забруднювачів у водоймах.

Моделювання – метод дослідження та демонстрації структур, функцій, процесів за допомогою їхньої спрощеної імітації. Це обов’язковий етап багатьох наукових досліджень, оскільки дає змогу вивчати об’єкти та процеси, які неможливо безпосередньо спостерігати чи відтворювати експериментально. Математична модель – це вираження (у вигляді математичних рівнянь зв’язків між різними елементами певної системи). Змінюючи числове значення одного з показників, уведений у модель, можна спостерігати, як змінюватимуться й інші, тобто як поводитиметься змодельована система за певних умов. Наприклад, однією з перших математичних моделей в екології була модель взаємодії популяції хижака та його здобичі, що демонструє залежність чисельності одного виду від чисельності іншого.

         Будь – який накопичений кількісний матеріал, отриманий завдяки спостереженням, експериментально або внаслідок моделювання, потребує статистичного оброблення. Розвиток сучасної екології, так само, як й інших наук, неможливий без застосування математично – статистичних методів.

Отже, системне дослідження певної екосистеми передбачене:

·          вивчення фахової літератури, узагальнення попереднього досвіду;

·       постановку задач дослідження(визначення основних напрямів досліджень);

·       вибір концепції дослідження (узагальнення відомостей про об’єкт дослідження і представлення цих відомостей у вигляді цілісної та логічно обґрунтованої концепції );

·       проведення спостережень, польових і лабораторних експериментів;

·       обов’язкове математичне моделювання, аналіз і перевірку придатності моделей;

·       синтез отриманих даних;

·       комп’ютеризацію досліджень; створення масштабних баз даних;

·       здійснення кількісних оцінок і прогнозування:

·       висновки з проведених досліджень й за потреби – пропозиції щодо подальших досліджень; широку міжнародну співпрацю.

Ключові терміни та поняття

Метод екологічного моніторингу, методи екологічної індикації, індикаторні групи організмів, математичне моделювання.

Питання:

         1. Назвіть методи досліджень, як використовують в екології.

         2. У чому полягає метод екологічного моніторингу ?

         3. На чому ґрунтуються методи екологічної індикації ?

  4. Яким вимогам мають відповідати групи організмів, які  використовують у методах екологічної індикації ?

5. У чому полягає метод математичного моделювання ? Чому екологічні дослідження неможливі без його застосування?

Екологічні фактори та їхня класифікація

 

Класифікація екологічних факторів. Усі організми потенційно здатні до необмеженого розмноження та розселення. Але видовий склад організмів, що мешкають у різних кліматичних зонах, не зменшується: кожній з них притаманний певний набір видів тварин, рослин, грибів, мікроорганізмів. Надмірне розмноження і розселення організмів обмежуються певними географічними перешкодами (температура, вологість тощо), а також різноманітними взаємозв’язками між окремими видами. Пригадаємо: частота простору в біогеоценозах, населена популяціями даного виду, яка забезпечує їх потрібними ресурсами та існування, - це місце існування виду. Усі ці ресурси та умови існуванняразом називають екологічними факторами.

Екологічні фактори– це всі компоненти середовища мешкання, які впливають на організми та їхні угрупування. Залежно від природи та особливостей дії їх поділяють на абіотичні, біотичні та антропогенні. Абіотичні фактори – компоненти та властивості неживої природи (температура, освітленість, вологість, газовий склад повітря, тиск, сольовий склад води, тип ґрунту тощо), які прямо або опосередковано впливають на окремі організми та їх угрупування.

Біотичні фактори– різні форми взаємодій між особинами в популяціях і між популяціями в угрупуваннях. Як ви пам’ятаєте, такі взаємодії можуть бути антагоністичними (конкуренція, паразитизм, хижацтво тощо), взаємовигідними(наприклад мутуалізм) чи нейтральними (нейтралізм). Кожен з організмів постійно взаємодіє з особинами свого (внутрішньовидові зв’язки)та інших (міжвидовізв’язки) видів (різні форми внутрішньо – та міжвидових взаємодій детальніше розглянемо згодом). Тому одні види організмів є складовою середовища мешкання інших. Будь – який організм під час здійснення власних процесів життєдіяльності змінює середовище мешкання: при цьому одні ресурси із цього середовища вилучаються, інші, навпаки, вносяться.

Антропічні або антропогенні фактори – це різні форми діяльності людини. Що змінюють стан середовища мешкання різних видів істот, включно із самою людиною. Зокрема, антропічні фактори – це прямий вплив людини на навколишнє середовище (полювання на тварин, вирубування дерев тощо), тоді як антропогенні – наслідки господарської діяльності людини (наприклад, забруднення довкілля, пов’язане з експлуатацією заводів, ТЕЦ,АЕС).

Екологічні фактори як ресурси та умови. Усе те, що споживають організми, слід вважати ресурсами середовища мешкання.Ресурси (їжа, вміст хімічних елементів і вологи в ґрунті тощо), на відміну від умов існування (температури, відносної вологості повітря, солоності води, швидкості течії тощо), вичерпуються організмами, унаслідок чого стають менш доступними. Розрізняються ресурси незамінні та взаємозамінні. Незамінні ресурси  організм не може замінити на інші (наприклад, Нітроген або Калій для рослин, рослина хвилівник звичайний для гусені денного метелика - поліксени). Якщо один ресурс організм може повністю замінити на інший,такі ресурси є взаємозамінними () наприклад, голуби та інші птахи можуть споживати насіння рослин різних видів).

Мінливість екологічних факторів. Кожен екологічний фактор діє на організм з певною інтенсивністю. Вона може бути відносно постійною

протягом тривалих історичних періодів розвитку біосфери (наприклад, сонячне випромінювання, сила тяжіння, сольовий склад морської води, газовий склад атмосфери тощо). Більшість екологічних факторів має мінливу інтенсивність дії (температура, вологість повітря, освітленість тощо). Ступінь мінливості кожного екологічного фактору залежить від особливостей середовища мешкання організмів. Наприклад, температура на поверхні води або грунту може коливатись у значних межах залежно від пори року чи доби, тоді як у водоймах чи грунті на глибинах понад кілька метрів перепади температури не такі відчутні.

Зміни екологічних факторів можуть бути: періодичними, залежно від часу доби, пори року, положення Місяця відносно Землі тощо; неперіодичними (виверження вулканів, землетруси, урагани тощо); спрямованими протягом значних історичних проміжків часу (зміни клімату Землі, пов'язані з перерозподілом співвідношення площ суходолу та Світового океану). Організми легше адаптуються до звичних для них періодичних змін дії екологічних факторів і гірше до тих, які змінюються неперіодично, особливо якщо з ними не доводилося стикатися їхнім предкам.

Дія одного й того самого екологічного фактору може бути нейтральною для одних організмів й відчутно впливати на інших, які мешкають на спільній території. Наприклад, азот (N₂) атмосферного повітря (пригадаємо: його вміст становить 78,1 %) - нейтральний фактор для багатьох організмів (тварин, рослин, грибів, багатьох мікроорганізмів), адже вони не здатні його засвоювати. Але він життєво потрібний азотфіксуючим організмам (бульбочковим бактеріям, деяким ціанобактеріям тощо).

Від ступеня мінливості умов існування залежить і видова

Ключові терміни та поняття

 Місце існування виду, екологічні фактори (абіотичні, біотичні, антропічні або антропогенні).

Питання:

1. Що таке місцеіснування виду?

2. Схарактезуйте екологічні фактори.

3. Які екологічні фактори вважають ресурсами, подразниками,

 а які - умовами існування?

4. Якою може бути мінливість екологічних факторів?

 

 

 

Оцінювання. Працюємо в телефонному режимі. Опитування під час пари за розкладом, це впливає на оцінку, не своєчасна відповідь це знижена оцінка, будьте на зв’язку.