Определение биоэкологии, как науки

Ж.К. Мусаева, К.М. Мусаев

 

БИОЛОГИЧЕСКАЯ ЭКОЛОГИЯ

 

 

АҚТАУ 2016

Ж.К. Мусаева, К.М. Мусаев

 

БИОЛОГИЧЕСКАЯ ЭКОЛОГИЯ

 

Курс лекций

 

 

АҚТАУ 2016

 

УДК: 574:573+576.3.7

 

Рецензент: Б.С. Сулейменова, кандидат медицинских наук, доцент

Ж.К. Мусаева, К.М. Мусаев Биологическая экология: Курс лекций. – Актау: 2016г. – 131 б.

 

Основой современной экологии является биологическая экология. Студенту по специальности 5В060800 – «Экология» знания биологических основ экологии очень важны, поскольку при решении задач по сохранению природных экосистем, восстановлению нарушенных объектов и охране биологических ресурсов планеты необходимо опираться на основные законы, принципы и инновационные зеленые направления. На сегодняшний день применение новейших технологий на основе химических, технических, физико-химических и других подходов приводит к вторичному загрязнению, дополнительным затратам человеческих ресурсов и денежных средств. Поэтому биологические направления считаются экологически чистыми, безопасными и наиболее дешевыми.

В курсе лекций представлены 15 тем, в которых отражаются основные термины, определения, законы, классификации, схемы и разделы биоэкологии. В результате изучения данного курса по биологической экологии студенты освоят принципы функционирования живых экологических систем, фундаментальные биологические идеи об отношениях живых организмах с окружающей их средой, а также методы мониторинга и рационального природопользования. Кроме того, обучающиеся смогут анализировать протекание экологических процессов, связанных с антропогенным воздействием на окружающу среду, вявлять их причины и определять пути устранения, а также использовать полученные знания в практической деятельности.

В конце каждой лекции представлены вопросы для самоконтроля, а в конце издания перечень литературных источников.

 

 

© Каспийский государственный университет

технологий и инжиниринга им. Ш. Есенова, 2016 г.

СОДЕРЖАНИЕ

	ПРЕДИСЛОВИЕ……………………………………………………..
	ЛЕКЦИЯ №1. МЕТОДЫ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ЭКОЛОГИИ.
1.1	Определение биоэкологии, как науки………………………………
1.2	Методическая основа биологической экологии экологии………
1.3	Признаки и условия существования жизни…………………………
	ЛЕКЦИЯ № 2. ЭВОЛЮЦИЯ ЖИЗНИ НА ЗЕМЛЕ……………
2.1	Образование солнечной системы…………………………………..
2.2	Происхождение планет ……………………………………………...
2.3	Планета Земля……………………………………………………….
2.4	Эволюция, как экологический процесс…………………………….
	ЛЕКЦИЯ №3. БИОСФЕРА, КАК СПЕЦИФИЧЕСКАЯ ОБОЛОЧКА ЗЕМЛИ………………………………………………
3.1	Характеристика биосферы…………………………………………
3.2	Биомасса, продуктивность и основные функции биосферы……
3.3	Свойства живого вещества…………………………………………
3.4	Уровни организации живого…………………………………………
	ЛЕКЦИЯ №4. РАЗНООБРАЗИЕ ФОРМ ЖИЗНИ НА ЗЕМЛЕ. ЖИВЫЕ СИСТЕМЫ……………………………………
4.1	Характеристика сред жизни………………………………………..
4.2	Характеристика царств……………………………………………..
4.3	Биогеохимические циклы…………………………………………..
4.4	Основные законы экологии…………………………………………
	ЛЕКЦИЯ №5: КЛЕТКА – ОСНОВА ЖИВОЙ МАТЕРИИ…..
5.1	Клеточная теория, клетка и ее функции……………………………
5.2	Типы клеточной организации………………………………………
5.3	Химический состав клетки………………………………………….
	ЛЕКЦИЯ №6: ПРИНЦИПЫ ВОСПРОИЗВОДСТВА И РАЗВИТИЯ ЖИВЫХ СИСТЕМ………………………………….
6.1	Главные направления эволюции……………………………………
6.2	Характеристика наследственности, изменчивости и естественного отбора………………………………………………..
6.3	Способы размножения живых организмов………………………..
6.4	Виды и причины мутаций…………………………………………..
	ЛЕКЦИЯ №7: ЭКОЛОГИЯ ОРГАНИЗМОВ (АУТЭКОЛОГИЯ)............................................................................
7.1	Среда обитания……………………………………………………….
7.2	Экологические факторы и их классификация…………………….
7.3	Адаптация организмов к условиям среды………………………….
7.4	Характеристика основных экологических факторов……………..
7.5	Жизненные формы организмов……………………………………..
	ЛЕКЦИЯ № 8: ЭКОЛОГИЯ ПОПУЛЯЦИИ (ДЕМЭКОЛОГИЯ)………………………………………………..
8.1	Понятие популяции………………………………………………….
8.2	Статические показатели популяции………………………………..
8.3	Динамические показатели популяции………………………………
8.4	Экологические стратегии выживания………………………………
	ЛЕКЦИЯ № 9: ЭКОЛОГИЯ СООБЩЕСТВ (СИНЭКОЛОГИЯ)…………………………………………………
9.1	Понятие о сообществах……………………………………………...
9.2	Структура биоценоза………………………………………………...
9.3	Местообитание и экологическая ниша…………………………….
9.4	Отношения организмов в биоценозах……………………………..
9.5	Природные экосистемы……………………………………………..
	ЛЕКЦИЯ № 10: РАЦИОНАЛЬНОЕ ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЕ И ОХРАНА ПРИРОДЫ………...
10.1	Предмет и задачи природопользования и охраны природы……..
10.2	Мотивы рационального природопользования и охраны природы.
10.3	Природная среда: природные ресурсы и их классификация…….
10.4	Виды и степень воздействия человека на природу………………...
	ЛЕКЦИЯ № 11: ОСНОВЫ СОХРАНЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКОГО РАЗНООБРАЗИЯ……………………..
11.1	Глобальное биологическое разнообразие…………………………
11.2	Международная конвенция о биологическом разнообразии…….
11.3	Роль населения в сохранении биологического разнообразия……
11.4	Значение биоразнообразия для человека………………………….
11.5	Структура и уровни биоразнообразия……………………………..
	ЛЕКЦИЯ № 12: ПРИЧИНЫ СОКРАЩЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКОГО РАЗНООБРАЗИЯ……….………………
12.1	Темпы исчезновения видов………………………………………….
12.2	Причины вымирания видов…………………………………………
12.3	Подверженность к вымиранию……………………………………..
	ЛЕКЦИЯ № 13: СОХРАНЕНИЕ БИОРАЗНООБРАЗИЯ НА ВИДОВОМ И ПОПУЛЯЦИОННОМ УРОВНЯХ……………...
13.1	Критерии сохранения видов………………………………………..
13.2	Биоиндикация и биотестирование…………………………………
13.3	Меры по сохранению видового биоразнообразия…………………
13.4	Роль Красной книги в охране редких и исчезающих видов……..
	ЛЕКЦИЯ № 14. ОХРАНА РАСТИТЕЛЬНОГО И ЖИВОТНОГО МИРА ……………………………………………..
14.1	Роль растений в круговороте веществ в природе и жизни человека………………………………………………………………
14.2	Рациональное использование, воспроизводство и охрана растительности леса, лугов и пастбищ…………………………….
14.3	Роль животных в круговороте веществ в природе и жизни человека………………………………………………………………
14.4	Воздействие человека на животных. Охрана животных…………
	ЛЕКЦИЯ №15. БИОЭКОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ…..
15.1	Определение мониторинга, его цели, система ……………………
15.2	Классификация и виды мониторинга ……………………………..
15.3	Основные биологического мониторинга ………………………….
	СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ…………….

 

ПРЕДИСЛОВИЕ

Экология – это наука о взаимоотношениях живых организмов между собой и со средой их обитания. При этом в экологии используются три подхода при изучении биологических объектов разной степени сложности – это отдельные организмы (аутэкология), целые популяции (демэкология) и взаимоотношения сообщества живых организмов с окружающей средой. Изучая непосредственно живые организмы, прослеживается связь с биологическим направлением.

Предлагаемый лекционный курс по дисциплине «Биологическая экология» представляет собой базовый объем теоретического материала для обучающихся специальности Экология. Здесь представлены 15 лекций, которые отражают все основные сосотавляющие этой науки: методы экологии, эволюционные процессы, функции и разнообразие форм биосферы, аут, дем и синэкологические направления, рациональное природопользование, охрану природы и биологического разнообразия.

Материалы представляют собой конспект лекций, в которых характеризуются и уточняются основные понятия и определения, содержательно рассматриваются биоразнообразие, охрана и разумная эксплуатация биологических природных ресурсов.

Курс лекций по биоэкологии читается на факультете «Нефть и газ» Каспийского государственного университета технологий и инжиниринга имени Ш.Есенова на основании оригинальной рабочей учебной программы (ранее типовой программы). В читаемом в университете лекционном курсе акцент сделан на проблемах сохранения биологического разнообразия, хотя затрагиваются и некоторые общие вопросы и другие области. С позиций экологии - главное, глубокое познание влияния отдельных форм эксплуатации природных ресурсов на живые организмы и их сообщества, на сохранность и биологическую продуктивность экологических систем, на круговороты вещества и энергии в биосфере и ее подразделениях. Очень важным аспектом является разработка принципов и методов снижения, предотвращение отрицательных антропогенных воздействий на живую природу, а также своевременные мониторинговые исследования для выявления деградации состояния природной среды.

После апробации дааного курса лекции авторы предполагают выпуск 2-го издания курса лекций с возможными дополнениями и изменениями, с учетом некоторых перемен законодательного, организационного, экономического характера.

Конспект лекционного курса имеет составительский характер, поскольку при его подготовке использовано большое количество литературных источников, ссылки на которые приведены в списке литературы.

ЛЕКЦИЯ № 1

Тема: Методы биологической экологии

Цель лекции: Изучить разделы и методическую основу курса

Ключевые слова: наука, разделы, уровни, методы, классификация, условия, признаки, исследования, условия и т.д.

Основные вопросы (положения) и краткое содержание

1. Определение биоэкологии, как науки

2. Методы экологии

3. Принципы классификации организмов

4. Признаки и условия жизни

 

Определение биоэкологии, как науки

Экология - одна из сравнительно молодых и бурно развивающихся биологических наук. Существует немало классификаций биологических наук, каждая из которых, хотя и не охватывает всех биологических дисциплин, дает возможность определить место экологии среди других дисциплин.

Общие биологические науки изучают весь органический мир в строго определенном направлении, какую-то одну сторону его жизненных явлений. Каждая из этих наук может, в свою очередь, подразделяться на части, например, систематика – на систематику растения, систематику животных, систематику злаков и т.д. Частные науки изучают конкретно объекты органического мира всесторонне. Например, микробиология изучает систематику, морфологию, физиологию, экологию, генетику микроорганизмов. Частные науки могут быть, в свою очередь, подразделены, например, зоология подразделяется на орнитологию, гельминтологию, энтомологию и т.д. В основе комплексных наук лежит изучение условий жизни организмов. В них доминирует экологический подход при изучении конкретных явлений. Так, гидробиология изучает систематику, морфологию (общие науки) животных, растений, микроорганизмов (частные науки), обитающих только в водной среде.

 

Таблица 1 - Классификация биологических наук(по Б.Г. Иогансену, 1959)

Общие науки	Частные науки	Комплексные науки
Систематика Морфология Физиология Экология Генетика Биогеография Эволюционное учение	Микробиология Ботаника Зоология Антропология	Гидробиология Почвоведение Паразитология

 

Экология, как общая биологическая наука, также может быть расчленена на составные части: экологию растений, экологию насекомых, экологию лесных пород и т.д.

Однако если для других наук индивидуум является наикрупнейшей единицей, то для экологии он – мельчайшая единица исследований.

В рамках биоэкологии выделяют несколько иерархических уровней биотических систем:

1. Эндоэкология

· Молекулярная экология (в том числе экологическая генетика)

· Экология клеток и тканей (морфологическая экология)

· Физиологическая экология с разделами экологии питания, дыхания и т.п.

2. Экзоэкология

· Аутэкология – взаимодействие отдельного организма со средой его обитания

· Специоэкология – экология вида

· Демэкология – взаимодействие популяции и средой ее обитания

· Синэкология – экология сообществ

· Биоценология – экология биоценозов

· Биосферология – наука о фунционировании самой биосферы как экосистемы, является частью учения о биосфере

· Глобальная экология (экосферология) – выходит за рамки биосферы, изучая всю экосферу Земли как планеты, как космического тела, взаимодействующего с биосферой.

3. Экология систематических групп:

· экология прокариот

· экология эукариот (растений, животных, грибов и т.д.)

В рамках экологии воздействий различают:

· физикоэкологию;

· химическую экологию;

· геохимическую экологию;

· радиационную экологию.

В изучении экосистем необходимо еще выделить географическую экологию или геоэкологию – раздел экологии, основанный на приложении экологических закономерностей к географическим процессам.

1. Экология сред:

· а) экология суши: по ландшафтам (экология тундры, леса, лесостепи, пустыни и т.д.), по экосистемам;

· б) экология воздуха;

· в) экология вод: континентальных водоемов, моря (литорали, бентоса и др.)

2. Экология географических подразделений: Крайнего Севера, высокогорий, островов и т.д.

Интенсивно развивается экология человека (антропоэкология), которую рассматривают как аналог аутэкологии в пределах экологии животных. На данный период времени она сформировалась в двух направлениях:

1. собственно экология человека (когда речь идет об индивиде (особи), об организме и влияние на него природных факторов);

2. социальная экология (человек как личность, как член семьи) – научная дисциплина, рассматривающая взаимоотношения в системе “общество – природа”, однако кроме влияния природных факторов следует учитывать и социально-экономические, предполагает охрану природы и оптимизацию жизненной среды человека.

· экология личности

· экология социальных групп

· экология человечества

· экология культуры ‑ историческая и национальная среда обитания человека, охрана памятников культуры.

· экология духа – исследует среду человеческого общения, морали, воззрений, трудно уловимой духовности человека, рассматривает человека как индивида и личность в среде широкого спектра движений мысли и духа.

2. Методическую основу биологической экологии как современной науки составляет сочетание системного подхода, натурных наблюдений, эксперимента и моделирования. Экологическая практика охватывает собой множество приемов и методов исследований, адекватных многообразию направлений экологии и потому здесь перечислены лишь некоторые из них.

Методы экологии подразделяются на полевые (изучение жизни организмов и их сообществ в естественных условиях, т. е. длительное наблюдение в природе с помощью различной аппаратуры) и экспериментальные (эксперименты в стационарных лабораториях, где имеется возможность не только варьировать, но и строго контролировать влияние на живые организмы любых факторов по заданной программе). При этом экологи оперируют не только биологическими, но и современными физическими и химическими методами, используют моделирование биологических явлений, т. е. воспроизведение в искусственных экосистемах различных процессов, происходящих в живой природе. Посредством моделирования можно изучить поведение любой системы с целью оценки возможных последствий применения различных стратегий и методов управления ресурсами, т. е. для экологического прогнозирования.

Режимные систематические (мониторинговые) наблюдения за состоянием природных объектов и процессов и влияющими на них антропогенными (техногенными) факторами;

аналитические исследования природных и искусственных (техногенных) объектов;

исследования морфологических параметров природных объектов;

статистические методы оценки процессов и явлений;

дистанционные методы исследований и методы специальной картографии;

методы математического моделирования;

системный анализ;

методы социальной демографии;

паспортизация природных и искусственных объектов;

экологический менеджмент;

экологический аудит.

Как правило, в экологических исследованиях эти и другие применяемые методы исследований используются совместно или комплексиpуются.

С целью классификации организмов используют ряд методов. В частности, используют сравнительно-морфологический, сравнительно-эмбриологический, кариологический, эколого-генетический, географический, палеонтологический, молекулярно-генетический и друг ие методы.