Экология – наука, изучающая взаимоотношения организмов между собой и окружающей средой.
В современных условиях кризисного состояния биосферы понятие экологии расширилось, поэтому в современном понимании экология – это также наука о состоянии окружающей среды, воздействии на нее хозяйственной деятельности и последствиях этого воздействия, способах предотвращения разрушения биосферы и принципах рационального природопользования. Задачи экологии заключаются в выявлении естественных законов, которые обеспечивают нормальное существование живых организмов. Главная цель экологии – вывести человечество из глобального экологического кризиса на путь устойчивого развития, при котором достигается удовлетворение жизненных потребностей нынешнего поколения без лишения такой возможности будущих поколений.
Негативность развития промышленности, транспорта и других форм деятельности человека имеют более широкий диапазон, чем просто влияние на здоровье человека и условия его жизни. Речь идет о нарушении функционирования природных сообществ живых организмов, совокупная деятельность которых обеспечивает саму возможность существования жизни. Человечеству необходимо осознать, что ухудшение состояния окружающей среды является большей угрозой для нашего будущего, чем военная агрессия. За ближайшие несколько десятилетий человечество способно ликвидировать нищету и голод, избавиться от социальных пороков, возродить культуру и восстановить памятники архитектуры, имея финансовые возможности, а возродить разрушенную природу. Потребуются столетия, чтобы приостановить её дальнейшее разрушение и отодвинуть приближение экологической катастрофы в мире. Следовательно, устойчивое развитие регионов, высокое качество жизни и здоровье населения, а также национальная безопасность могут быть обеспечены только при условии сохранения природных систем и поддержания соответствующего качества окружающей среды
Целью изучения учебной дисциплины «Экология» является формирование общих основ системного взгляда на природные и техногенные процессы как базы для оптимизации деятельности и поведения человека в окружающем мире с целью поиска путей относительно стабильного и устойчивого развития общества.
1. ОРГАНИЗМ И ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ
Миллиарды лет эволюции привели к появлению на нашей планете организмов, различия между которыми достигают колоссальных размеров. В то же время у животных и растений, у мельчайших бактерий и гигантского дерева секвойи есть общее свойство – все они состоят из клеток. Главная особенность живых организмов заключается в том, что они представляют собой открытые системы, которые обмениваются с окружающей средой энергией, веществом и информацией. В связи с этим факторы окружающей среды оказывают влияние на внутреннее строение, внешний облик, скорость протекания обменных процессов в организме и на их жизнеспособность. Так у растений в водной среде нет механической ткани, но есть воздухоносная ткань аэренхима. У наземных растений обязательна механическая ткань, покровная ткань кутикула, но отсутствует аэренхима. Каждый организм находится в окружении природных тел и явлений (почва, свет, температура, влажность, другие организмы, а также различные формы рельефа), совокупность которых называется средой обитания или окружающей средой организма. Приспособление организма к среде обитания называется адаптацией. Адаптация – это любые изменения в структуре и функциях организмов, повышающие их шансы на выживание. Результатом адаптации выступает формирование определенной жизненной формы. Жизненная форма – целесообразное сочетание всего вегетативного тела (габитуса) с внешней средой. Следовательно, внешний облик, внутреннее строение зависит от отдельных свойств и элементов среды, которые называются экологическими факторами. Экологические факторы подразделяются на 3 группы: абиотические, биотические и антропогенные. Абиотические факторы – это все свойства неживой природы, которые прямо или косвенно влияют на живой организм (температура, свет, давление, влажность воздуха ветер и т.д.). Биотические факторы – это совокупное влияние жизнедеятельности организмов на другие организмы и неживую природу. Антропогенные факторы – это совокупное воздействие человека на живые организмы и неживую природу.
Задание 1. Рассмотреть влияние абиотического фактора (воды) на строение живого организма на примере стебля рдеста, стебля клевера (рис. 1.1, 1.2), определить их условия обитания. Заполнить таблицу 1.1.
Таблица 1.1.- Определение жизненной формы клевера, рдеста.
| Признак | Клевер | Рдест |
| Наличие кутикулы | ||
| Наличие устьиц | ||
| Наличие механической ткани | ||
| Наличие аэренхимы | ||
| Условия обитания |
|
|
|
Задание 2. Рассмотреть влияние биотического фактора на примере внутривидовой и межвидовой конкуренции. Проанализировать результаты опыта с 2 родами мучных жучков (табл. 1.2).
Опыт проводился с исходным одинаковым количеством самок и самцов. Составить графики изменения численности жуков. Отметить начало внутривидовой и межвидовой конкуренции в чистой и смешанной культуре.
Таблица 1.2. - Взаимоотношения жуков в смешанной культуре
| Исходное число жуков | Число жуков в потомстве в чистой культуре, шт. | Число жуков в потомстве в смешанной культуре, шт. | |
| Cryptolestes | Carhartus | ||
Задание 3. Рассмотреть влияние антропогенного фактора на примере влияния выбросов ЦБК на рост березы (приложение 1). Найти средние значения площади листа березы в лесу и рядом с ЦБК, средние значения прироста в высоту у березы. Эти данные занести в таблицу 1.3. В выводе сравнить, как влияют выбросы ЦБК на рост березы.
Таблица. 1.3. - Площадь листа и прирост в высоту у березы
| Площадь листа | Прирост в высоту у березы | ||
| Лес | ЦБК | Лес | ЦБК |
Задание 4. Рассмотреть влияние антропогенного фактора на примере влияния диоксида серы на здоровье человека. Наиболее крупная катастрофа, вызванная смогом, произошла в Лондоне в 1952 г. Большая загрязненность воздуха дымом и копотью продолжалась в течение нескольких дней и вызвала у людей отравление со смертельным исходом (табл. 1.4).
Таблица 1.4. - Среднесуточные концентрации загрязняющих веществ и количество умерших во время Лондонского смога в 1952 году (Beaver, 1954)
| Дата | Количество умерших, чел | Концентрация SO2, мг/м3 |
| 1.12 | ||
| 2.12 | ||
| 3.12 | ||
| 4.12 | ||
| 5.12 | ||
| 6.12 | ||
| 7.12 | ||
| 8.12 | ||
| 9.12 | ||
| 10.12 | ||
| 11.12 | ||
| 12.12 | ||
| 13.12 | ||
| 14.12 | ||
| 15.12 | ||
| 16.12 |
Построить график (ось абсцисс – концентрация диоксида серы в атмосфере, мг/м3; ось ординат – количество умерших, чел.). Найти тесноту связи между данными показателями (найти коэффициент корреляции и определить его достоверность) (табл. 1.5).
Таблица 1.5. - Вычисление коэффициента корреляции (r) для малой выборки
| N | xi | yi | xi- Mx=a | yi-My=b | ab | a2 | b2 |
| . | |||||||
| ∑ |
; 
где Mx, My – средние значения статистических величин х и у;
х – независимый признак; у – зависимый признак; n – сумма вариантов
,
где r – коэффициент корреляции; а – центральное отклонение по независимому признаку; b – центральное отклонение по зависимому признаку.
; 
>4.
где mr – основная ошибка коэффициента корреляции
Теснота связи при коэффициенте корреляции: до 0,3 – слабая; 0,31–0,50 – умеренная; 0,51-0,70 - значительная; 0,71-0,90 – высокая; 0,91 и более – очень высокая (Гусев, 2002).
