Основні екологічні поняття та терміни

Екологія (від грецького oikos – дім, житло, місце перебування та logos – наука про відносини рослинних та тваринних організмів та утворених ними угрупувань між собою та довкіллям. Термін "екологія" був запропонований у 1866 році Ернстом Геккелем; німецьким біологом-еволюціоністом. Об'єктом екології можуть бути популяції організмів, види угрупувань, екосистеми та біосфера в цілому. У 20 столітті у зв'язку з посиленою дією людини на природу екологія набула особливе значення як наукова основа раціонального природокористування та охорони живих організмів. З 70-х років 20 століття складається екологія людини, або соціальна екологія, яка вивчає закономірності взаємодії суспільства з довкілля, а також практичні проблеми її охорони; включає різноманітні філософські, соціальні, економічні, географічні та інші аспекти. У цьому розумінні кажуть про "екологізацію" сучасної науки.

Основною (елементарною) функціональною одиницею у екології є ЕКОСИСТЕМА.

Екосистема – це єдиний природний комплекс, утворений живими організмами та їх середовищем пробування, у якому усі компоненти пов'язані обміном речовин та енергії. Наприклад, екосистема лісу, озера, пню, моря. Термін "екосистема" запропонував А.Теслі у 1935 році.

Екосистема характеризується видовим складом та кількістю організмів у ній, тобто особливостями популяції. ПОПУЛЯЦІЯ – сукупність живих організмів одного виду (мають однаковий генофонд) та мешкають на загальній території протягом багатьох поколінь.

Часто екосистему отожнюють із біогеоценозом, але екосистема – поняття більш загальне. БІОГЕОЦЕНОЗ (від лат. bios – життя, geo – Земля, cenos – загальний) – однорідна ділянка земної поверхні з визначеним складом живих та неживих компонентів, що об'єднані у єдину систему обміном речовин та енергії.

Компоненти біогеоценозу – біотоп та біоценоз.

БІОТОП – однорідний за абіотичними факторами простір середовища, зайнятий біоценозом.

БІОЦЕНОЗ – об'єднання сумісно мешкаючих живих організмів. Поняття "біоценоз" – умовне, оскільки поза середовищем пробування організми жити не можуть, але ним зручно користуватися у процесі вивчення екологічних зв'язків поміж організмами.

СЕРЕДОВИЩЕ ПРОБУВАННЯ – все живе й неживе, що оточує організми і з чим вони безпосередньо взаємодіють.

ЕКОЛОГІЧНІ ФАКТОРИ – елементи середовища пробування, що впливають на існування та розвиток організмів і на які живі істоти реагують реакціями пристосування (за межами здібності пристосування наступає смерть).

Виділяють три основних групи екологічних факторів:

1. Абіотичні (від грецького а – ускладнюючий, biotikos – живий) – сукупність неорганічних умов середовища пробування (неживе природне середовище), що включає до себе фактори:
• хімічні (склад повітря, води, грунту та ін.);
• фізичні (температура, світло, вологість, тиск та ін.).
2. Біотичні – форми взаємодії та взаємовідносин живих організмів (наприклад, один організм є харчем для інших).
3. Антропогенні – форми діяльності людини, які впливають на живі організми безпосередньо або посередньо (за рахунок зміни середовища пробування).

На життєдіяльність організмів негативно впливає як нестаток, так і надлишок рівнів дії оточуючих факторів (закон оптимуму) (рис. 1.1.)

Одні й теж екологічні фактори різноманітно впливають на організми різних видів, які мешкають разом. Для одних вони можуть бути сприятливими, для інших – ні. Важливим елементом є реакція організмів на інтенсивність дії екологічного фактора, негативна дія якого може виникати у разі надлишку або нестачі дози. Тому існує поняття "сприятлива доза" або зона оптимуму фактора та зона песимуму (доза фактора, коли організм знаходиться у пригніченому стані).

Величина зон оптимуму та песимумів є критерієм для визначення стійкості та пристосування організму до поданого екологічного фактора. Ці якості дістали назву екологічної валентності.

ЕКОЛОГІЧНА ВАЛЕНТНІСТЬ – здібність живої істоти пристосовуватися до змін умов середовища пробування.

Рис. 1.1. Ілюстрація закону оптимуму.

Згідно із законом толерантності (В. Шелфорд, 1913 р.) "існування виду залежить як від нестачі, так і від надлишку якогось із факторів, які мають рівень, близький до межі стійкості даного організму".

Особливо важливе значення мають ВИЗНАЧАЛЬНІ або ті, що, лімітують фактори, під якими розуміють фактори, рівень яких наближається до межі стійкості організму або його перебільшує.

Екологічна валентність різних видів може бути дуже різноманітною (північний олень витримує коливання температури повітря від –55° С до +25 – 30° С, а тропічні корали гинуть вже при зміні температури води на 5-6° С). За екологічною валентністю організми розподіляються на стенобіонти (від грецької stenos – вузький і bion- той, що живе) із малою пристосовністю до змін середовища пробування (орхідеї, форель, глибинні риби) та еврибіонти (від грецької eurys – широкий) із великою пристосовністю до змін (колорадський жук, миші, пацюки, вовки, пирій).

Найбільш поширені організми із широким діапазоном толерантності по відношенню до всіх екологічних факторів. Найвища толерантність характерна для бактерій та синьо-зелених водоростей, які виживають у широкому діапазоні температур, радіації, рН.

Виключне важливе значення у екології має закон ВНУТРІШНЬОЇ ДИНАМІЧНОЇ РІВНОВАГИ – речовини, енергія, інформація та динамічні якості окремих природних систем та їх ієрархії** взаємопов'язані настільки, що будь-яка зміна одного з показників викликає супутні функціонально-структурні кількісні та якісні зміни, які зберігають загальну суму речовинно-енергетичних, інформаційних та динамічних якостей систем, де ці зміни проходять, або в їх ієрархіях.

Закон має цілий ряд наслідків:

1. Будь-яка зміна середовища (речовини, енергії, інформації, динамічних якостей екосистем) незмінно приводить до розвитку природних ланцюгових реакцій, які йдуть у напрямку нейтралізації зробленої зміни або формування нових природних систем, утворення яких при значних змінах середовища може прийняти незворотній характер.
2. Взаємодія речовинно-енергетичних екологічних компонентів (енергії, газів, рідин, субстратів, продуцентів, консументів та редуцентів), інформації та динамічних якостей природних систем, кількісно не пропорційно, тобто слабка дія або зміна одного з показників може викликати сильні відхилення у інших (і всієї системи в цілому).
3. Учинені у крупних екосистемах зміни відносно незворотні. Проходячи по ієрархії знизу вгору – від місця дії до біосфери в цілому – вони змінюють глобальні процеси і цим переводять їх на новий еволюційний рівень.
4. Всіляке місцеве перебудування природи – викликає у глобальній сукупності біосфери та в її найкрупніших підрозділах відповідні реакції, які призводять до відносної незмінності еколого-економічного потенціалу, зростання якого можливе лише шляхом значного зростання енергетичних вкладень. Штучний зріст еколого-економічного потенціалу обмежений термодинамічною стійкістю природних систем.

Закон внутрішньої динамічної рівноваги – одне з вузлових положень у природокористуванні. Доки зміни середовища слабкі й заподіяні на відносно невеликій площині, вони або обмежуються конкретним місцем, або "згасають" у ланцюгу ієрархії екосистем. Але як тільки зміни досягають суттєвих значень для великих екосистем, вони призводять до значних зрушень у цих величезних природних утвореннях, а через них, згідно 2-му наслідку, і в усій біосфері Землі. Будучи відносно незворотними (3-й наслідок) зміни у природі кінець кінцем виявляються важконейтралізуємимі із соціально-економічної точки зору: їх виправлення потребує великих матеріальних коштів і фізичних зусиль.

Зрушуючи динамічно рівноважний стан природних систем за допомогою значних вкладень енергії (наприклад, шляхом орання та інших агротехнічних заходів), люди порушують співвідносини екологічних компонентів, досягаючи зростання продукції (врожаю) або стану середовища, сприятливого для життя людини. Якщо ці зрушення "згаснуть" в ієрархії природних систем і не викликають термодинамічного розладу у даній системі, стан сприятливий. Однак перебільшення вкладення енергії та, як наслідок, речовинно-енергетичний розлад ведуть до зниження природно-ресурсного потенціалу аж до опустелювання місцевості, яке проходить без компенсації: замість квітучих садів з'являються пустелі.

Закон внутрішньої динамічної рівноваги доводить, що людина у своєму нестримному перетворюванню природи повинна бути вкрай обережною та передбачливою

Розглянуті вище терміни, поняття та закони складають лише невелику частину їх, діючих в екології. Про деякі інші розмова піде у наступних темах цього курсу.

 

Тести до теми
"ВСТУП. НАВКОЛИШНЄ СЕРЕДОВИЩЕ ТА НТП"

1. Наука, що вивчає відносини рослинних та тваринних організмів й утворених ними угрупувань між собою та довкіллям, називається:
1. Генетикою
2. Ергономікою
3. Екологією
4. Біологією
5. Біохімією

 

1. Об'єктом екології можуть бути: популяції організмів (1), види угрупувань (2), екосистеми (3), біосфера в цілому (4), технічні пристрої (5), гідрогеологічні умови місцевості (6), надзвичайні ситуації (7). (визначте необхідне)
1. 3, 4, 7
2. 1, 2, 3, 4, 5
3. 1, 2, 6
4. 1, 2, 3, 4
5. 5, 7

 

1. Єдиний природний комплекс, утворений живими організмами та їх середовищем пробування, у якому усі компоненти пов'язані обміном речовин та енергії, називається:
1. Фітосистемою
2. Зоосистемою
3. Екосистемою
4. Ноосистемою
5. Мікросистемою

 

1. Сукупність живих організмів одного виду, що мешкають на загальній території протягом багатьох поколінь, називається:
1. Популяцією
2. Ноогенезом
3. Біогенезом
4. Техносферою
5. Акомодацією

 

1. Однорідна ділянка земної поверхні з визначеним складом живих та неживих організмів, об'єднаних у єдину систему обміном речовин та енергії, називається:
1. Біоценозом
2. Біогеоценозом
3. Антропоценозом
4. Нооценозом
5. Не має вірної відповіді

 

1. Об'єднання сумісно мешкаючих живих організмів називається:
1. Зоогенезом
2. Біотопом
3. Біоцидом
4. Біоценозом
5. Біоциклом

 

1. Однорідний за абіотичними факторами простір середовища, зайнятий біоценозом, називається:
1. Біотопом
2. Біоцидом
3. Зооцидом
4. Зоофагом
5. Фітотрофом

 

1. Усе живе й неживе, що оточує організми і з чим вони безпосередньо взаємодіють, називається:
1. Середовищем виробничої діяльності
2. Абіотичним середовищем
3. Біотичним середовищем
4. Середовищем пробування
5. Середовищем біогенним

 

1. Елементи середовища пробування, що впливають на існування та розвиток організмів і на які живі істоти реагують реакціями пристосування, називаються:
1. Факторами еволюційним
2. Факторами тератогенними
3. Факторами техногенними
4. Факторами лімітуючими
5. Факторами екологічними

 

1. До основних складників навколишнього середовища відносять: атмосферу (1), гідросферу (2), екзосферу (3), мезосферу (4), тваринний світ (5), рослинний світ (6), надра (7), навколоземний космічний простір (8), акустичне середовище (9), кліматичне середовище (10). (визначте необхідне)
1. 1, 3, 4, 8
2. 5, 6, 9, 10
3. 1, 5, 6, 9, 10
4. 1, 2, 5, 6, 8, 9, 10
5. 1, 2, 5, 6, 9, 10

 

1. Предметом вивчення....................... є структура та загальні закони функціонування екосистем (природних та антропогенних) усіх ієрархічних рівнів, незалежно від їх розміру та розміщення. (підставити пропущені слова)
1. Промислової екології
2. Аналітичної екології
3. Популяційної екології
4. Загальної екології
5. Прикладної екології

 

1. Предметом вивчення...................... є проблеми дії промислового виробництва на довкілля. (підставити пропущені слова)
1. Інженерної (промислової) екології
2. Соціальної екології
3. Еколономії
4. Еконології
5. Екології людини

 

1. Сукупність неорганічних умов середовища пробування (неживе природне середовище) називається:
1. Абіотичними факторами
2. Біотичними факторами
3. Геофізичними факторами
4. Груповими факторами
5. Інформаційними факторами

 

1. Форми взаємодії та взаємовідносин живих організмів називаються:
1. Груповими факторами
2. Абіогенними факторами
3. Антропогенними факторами
4. Біотичними факторами
5. Вторинними факторами

 

1. Форми діяльності людини, які впливають на живі організми безпосередньо або посередньо (за рахунок зміни середовища пробування), називаються:
1. Груповими факторами
2. Антропогенними факторами
3. Вторинними факторами
4. Абіотичними факторами
5. Генетичними факторами

 

1. Термін "екологія" запропонований: (визначте необхідне)
1. У 1935 р. А Теслі
2. У 1926 р. В.І.Вернадським
3. У 1866 р. Е Геккелем
4. У 1937 р. Е. Бауером
5. У 1969 р. Ю Куражськовським

 

1. Основні групи екологічних факторів: (визначте необхідне)
1. Природні, первинні, вторинні
2. Біосферні, екосистемні, біотичні
3. Видові, групові, індивідуальні
4. Біотичні, антропогенні, абіотичні
5. Абіотичні, біологічні, комплексні

 

1. Фактори, рівень яких наближається до межі стійкості організму, називаються:
1. Лімітуючими
2. Індивідуальними
3. Біологічними
4. Екосистемними
5. Абіотичними

 

1. Здібність живої істоти пристосовуватися до змін умов середовища пробування називається:
1. Саморегуляцією
2. Екологічною валентністю
3. Динамічністю
4. Рухомістю
5. Термодинамічною рівновагою

 

1. Стенобіонти – це організми з.......................пристосовністю до змін середовища пробування. (підставити пропущені слова)
1. Малою
2. Великою
3. Безмежною
4. Обмеженою
5. Певною

 

1. Еврибіонти – це організми з..........................пристосовністю до змін середовища пробування. (підставити пропущені слова)
1. Малою
2. Великою
3. Безмежною
4. Обмеженою
5. Певною

 

1. Зазначте фази розвитку екології у їх послідовності:
1. Вивчення екологічної системи; вивчення взаємовпливу екологічних систем; вивчення біосфери; вивчення людини у біосфері; вивчення ноосфери.
2. Вивчення середовища проживання окремих видів; вивчення екологічної системи; вивчення взаємовпливу екологічних систем; вивчення біосфери; вивчення людини у біосфері.
3. Вивчення людини у біосфері; вивчення біосфери; вивчення взаємовпливу екологічних систем; вивчення екологічних систем; вивчення середовища проживання окремих видів.
4. Вивчення середовища проживання окремих видів; вивчення взаємовпливу екологічних систем; вивчення екологічних систем; вивчення людини у біосфері; вивчення біосфери.
5. Вивчення екологічної системи; вивчення біосфери; вивчення людини у біосфері; вивчення ноосфери; вивчення техносфери.

 

1. До основних завдань, що стоять перед людство, у взаємовідносинах із природою під час науково-технічної революції відносяться: вивчення зв'язків предметів та явищ довкілля (1), виявлення оптимального характеру взаємодії людини та природи (2), збереження екологічної рівноваги (3), створення умов для запобігання впливу на земну кулю парникового ефекту як явища (4),пізнання та раціональне використання методів та засобів природокористування (5), ефективне застосування захисних заходів (6), створення більш комфортних умов проживання (7), досягнення суттєвих змін рівня екологічної свідомості та культури населення (8), використання досягнень науки і техніки з метою покращення кліматичних умов (9). (визначте необхідне)
1. 1, 2, 3, 4, 5, 6
2. 3, 4, 6, 7, 8, 9
3. 1, 2, 5, 6, 8, 9
4. 1, 2, 3, 5, 6, 8
5. 2, 3, 5, 7, 8, 9

 

1. Закон оптимуму звучить так: (визначте необхідне)
1. На життєдіяльність організмів позитивно впливає як недолік, так і надлишок рівнів дії оточуючих факторів
2. Життєдіяльність організмів не залежить від рівнів дії оточуючих факторів
3. На життєдіяльність організмів негативно впливає як недолік, так і надлишок рівнів дії оточуючих факторів
4. Життєдіяльність організмів залежить від факторів, які мають рівень, близький до межі стійкості даного організму
5. Життєдіяльність виду залежить як від нестачі, так і від надлишку лімітуючих факторів

 

1. "Існування виду залежить як від нестачі, так і від надлишку якогось із факторів, які мають рівень, близький до межі стійкості даного організму" - це формулювання закону:
1. Вебера- Фехнера
2. Оптимуму
3. Мінімуму
4. Максимізації енергії толерантності

 

 

ТЕМА 2. БІОСФЕРА

Мета лекції: дати уявлення про структуру біосфери, ввести основні поняття та визначення, ознайомити з екосистемами та основними процесами, що відбуваються в них, дати поняття про харчові ланцюги та екологічні піраміди. розвивати екологічне мислення,виховувати екологічну культуру.

 

План.

1. Загальна характеристика та структура біосфери.
2. Еволюція біосфери. Роль живої речовини.
3. Екосистеми.
   3.1. Процеси, що відбуваються в середині екосистем.
   3.2. Харчові ланцюги.
   3.3. Екологічні піраміди.