Законы минимума и толерантность

| | 0 Comment

Экология СПРАВОЧНИК

Информация

Закон толерантности

Закон толерантности (Шелфорда) — существование вида определяется лимитирующими факторами, находящимися не только в минимуме, но и в максимуме.[ . ]

ЗАКОН ТОЛЕРАНТНОСТИ (В.ШЕЛФОРДА) — лимитирующим (ограничивающим) фактором жизни организма может быть как минимум, так и максимум экологического воздействия, диапазон между которыми определяет величину выносливости организма к этому фактору.[ . ]

Закон толерантности (В. Шелфорда): процветание организма ограничено зонами максимума и минимума определенных экологических факторов. Между ними располагается зона оптимума. Каждый вид характеризуется своей толерантностью — способностью переносить отклонения экологических факторов от оптимальных.[ . ]

Закон минимума (Ю. Либих): биотический потенциал (жизнеспособность, продуктивность организма, популяции, вида) лимитируется тем из факторов среды, который находится в минимуме, хотя все остальные условия благоприятны (см. закон толерантности Шелфорда).[ . ]

Закон толерантности (В. Шелфорд) факторы среды, имеющие в конкретных условиях пессимальное (неблагоприятное — как минимальное, так и избыточное) значение, ограничивают возможность существования вида в данных условиях, вопреки и несмотря на оптимальное сочетание других отдельных условий.[ . ]

Однако закон толерантности имеет и иную интерпретацию. С законом толерантности связаны широко распространенные в экологии представления о лимитирующих факторах. Единой трактовки этого понятия не существует, и разные экологи вкладывают в него совершенно различный смысл.[ . ]

Рассматривая выше закон толерантности (рис. 2.7) и классификацию организмов по отношению к экологическим факторам (рис. 2.8), мы делали одно существенное допущение: оптимальные, лимитирующие и летальные значения экологических факторов на оси абсцисс были представлены в виде единичных точек. Это было бы правильно лишь в том случае, если бы эксперимент проводился с отдельным (единичным) организмом: одна особь всегда выживет или погибнет при определенном уровне фактора. Если же изучать воздействие какого-либо фактора (например, температуры) на группу организмов одного вида, то картина изменится: при одних и тех же значениях фактора он окажется лимитирующим, оптимальным или летальным не для всех особей одновременно. Одни погибнут или снизят жизненную активность при одной конкретной температуре, а другие при немного более низкой, третьи — при более высокой. Поэтому на оси абсцисс для каждого значения фактора окажется не одна точка, а их совокупность (рис. 2.10), причем каждая точка будет отражать толерантность только одной особи из группы. А предел толерантности (или значение лимитирующего фактора) для всей группы будет равен некоторому среднему значению из положения всех точек (ЗФлет), т. е. от уровня устойчивости самой толерантной до уровня устойчивости самой неустойчивой особи (± ДЗФлет).[ . ]

Из всего изложенного вытекает и закон В. Шелфорда, или так называемый закон толерантности.[ . ]

Учет лимитирующих факторов, знание закона толерантности, экологической валентности видов имеют важное значение для решения многих вопросов сельскохозяйственной экологии, например борьбы с вредителями сельского хозяйства. Так, в США установлено, что ограничивающим фактором для жука-щелкуна Ышошия, особенно его личиночной стадии, является влажность почвы. Борьбу с этим насекомым ведут при помощи смещения оптимального экологического фактора к его минимуму или, наоборот, максимуму. Проводят осушение или обводнение земель, и личинки вредителя погибают (Дажо, 1975).[ . ]

Ресурсы могут выступать лимитирующим фактором, поскольку никто не отменял закона толерантности при использовании компонентов среды как ресурсов. Здесь в полной мере, в особенности относительно высших растений, действует закон независимости факторов В. Р. Вильямса, причем каждый из ресурсов <С02, Н20, К, в, Р, N и др.) добывается независимо от других и, зачастую, своим особым способом.[ . ]

Присутствие таких веществ в атмосфере, безусловно, является загрязнением в аспекте законов толерантности и лимитирующего фактора.[ . ]

В наиболее общем виде всю сложность влияния экологических факторов на организм отражает закон толерантности В. Шел форда: отсутствие или невозможность процветания определяется недостатком (в качественном или количественном смысле) или, наоборот, избытком любого из ряда факторов, уровень которых может оказаться близким к пределам, переносимого данным организмом. Эти два предела называют пределами толерантности.[ . ]

Таким образом, необходимость раздельного нормирования загрязняющих веществ определяется уже известным нам законом толерантности: на предприятии в течение рабочего дня загрязненным воздухом дышат практически здоровые, прошедшие необходимое медицинское освидетельствование люди, а в населенных пунктах круглосуточно находятся не только взрослые, но и дети, пожилые люди, беременные и кормящие женщины, люди, страдающие заболеваниями сердечно-сосудистой, дыхательной системы. Для метилмеркап-тана эти показатели соответственно составляют 0,8 мг/м3 и 9 • 10 е мг/м3.[ . ]

Загрязняющие вещества — обычные экологические факторы, хотя и антропогенного происхождения, поэтому их действие на живые организмы подчиняется основным экологическим законам. Основой санитарно-гигиенического нормирования содержания загрязняющих веществ в ОПС является закон толерантности (лимитирующего фактора), согласно которому живой организм имеет определенные, эво-люционно унаследованные верхний и нижний пределы устойчивости (толерантности) к любому экологическому фактору.[ . ]

Лимитирующий фактор — экологический фактор (свет, температура, почва, биогенные компоненты и др.), который при определенном наборе условий окружающей среды ограничивает какое-либо проявление жизнедеятельности организмов. Это понятие ведет начало от закона минимума Либиха (1840) и закона толерантности Шелфорда (1913). Концепция лимитирующего фактора имеет существенное значение для охраны природы и рационального природопользования.[ . ]

Любому живому организму или сообществу организмов необходимы не вообще температура, влажность, пища и т.д., а их определенный режим, т. е. границы допустимых колебаний этих факторов. Диапазон между экологическим минимумом и экологическим максимумом составляет пределы устойчивости, т. е. толерантности данного организма —, этот закон толерантности был сформулирован в 1910 г. В. Шелфордом .[ . ]

Лимитирующим фактором может быть не только недостаток,»« что укаэывязт Либих, но и избыток таких, наганер» актор-в,как тепло, свет, вода.[ . ]

Лимитирующим фактором может быть не только недостаток, на что указывал Либих, но и избыток таких факторов, как, например, тепло, свет и вода. Как уже было отмечено ранее, организмы характеризуются экологическим минимумом и экологическим максимумом. Диапазоны между этими двумя величинами принято называть пределами устойчивости, выносливости или толерантности. Представление о лимитирующем влиянии максимума наравне с минимумом ввел В. Шелфорд (1913), сформулировавший «закон толерантности». После 1910 г. по «экологии толерантности» были проведены многочисленные исследования, благодаря которым стали известны пределы существования для многих растений и животных. Таким примером является влияние загрязняющего атмосферный воздух вещества на организм человека (рис. 3.5).[ . ]

Значение экологических факторов неравноценно. Жизненноважные факторы называются лимитирующими, если при их отсутствии жизнь невозможна (например, кислород воздуха для наземных организмов). Однако лимитирующими экологическими факторами называют все факторы, которые ограничивают развитие организмов из-за недостатка или избытка их по сравнению с оптимальным содержанием. Всю сложность влияния экологических факторов на организм отражает закон толерантности В.Шелфорда, смысл которого заключается в невозможности успешного процветания вида как в условиях недостатка, так и избытка любого из факторов, влияющих на организм, т.е за пределами толерантности.[ . ]

Наиболее общим объяснением причин формирования границ ареала вида служит правило ограничивающих факторов: факторы среды, наиболее удаляющиеся от оптимума экологических потребностей вида, лимитируют возможности его существования в данных условиях. Поскольку к лимитирующим факторам относятся любые условия существования вида — как абиотические, так и биотические, включая антропогенные,— правило ограничивающих факторов, ведущее свое начало от группы законов минимума (см. разд. 3.5.2), включая закон толерантности Шел-форда (см. разд. 3.5.1), практически дополнительно ничего не объясняет, а лишь резюмирует перечисленные закономерности.[ . ]

Идея о том, что выносливость организма определяется самым слабым звеном в цепи его экологических потребностей, впервые была высказана в 1840 г. Ю. Либихом, который первым начал изучение влияния разнообразных факторов на рост растений. Он установил, что урожай зерна часто лимитируется не теми питательными веществами, которые требуются в больших количествах, такими, например, как двуокись углерода и вода (поскольку эти вещества обычно присутствуют в изобилии), а теми, которые требуются в малых количествах (например, бор), но которых и в почве мало. Выдвинутый Либихом принцип: «Веществом, находящимся в минимуме, управляется урожай и определяется величина и устойчивость последнего во времени», — получил известность как либиховский «закон» минимума. Многие авторы (например, Тейлор, 1934) расширили это положение, включив в него, помимо питательных веществ, и ряд других факторов, например температуру и время. Чтобы избежать путаницы, лучше, пожалуй, ограничить концепцию минимума, применяя ее, как это делал сам Либих, лишь к химическим веществам (кислороду, фосфору и т. д.), необходимым для роста и размножения организмов; другие же факторы и лимитирующий эффект максимума включить в «закон» толерантности. Обе эти концепции могут быть объединены в общий принцип лимитирующих факторов (см. ниже). Таким образом, «закон» минимума — это лишь один аспект зависимости организмов от среды.[ . ]

Благодаря названным выше специфическим (в первую очередь социальным) свойствам, человек расширил границы своего начального ареала (местообитание), расселился в высоких, средних и низких широтах, освоил глубины океана и космическое пространство. Однако его фундаментальная экологическая ниша при этом практически не изменилась, и за пределами исходного ареала он может выживать, преодолевая сопротивление лимитирующих факторов не путем адаптаций, а с помощью специально создаваемых защитных устройств и приспособлений (отапливаемые жилища, теплая одежда, кислородные приборы и т. п.), которые имитируют его нишу подобно тому, как это делается для экзотических животных и растений в зоопарках, океанариях, ботанических садах. Тем не менее полностью воспроизвести все факторы, необходимые человеку с точки зрения закона толерантности, не всегда удается. Например, в космическом полете невозможно воспроизвести такой важнейший фактор, как гравитация, и после возвращения на Землю из длительной космической экспедиции космонавтам требуется время на реадаптацию.[ . ]

ru-ecology.info

Закон толерантности Шелфорда в экологии

В этой статье мы разберем суть закона толерантности. Также на конкретных примерах в конце статьи будет показано применение этого закона.

Закон толерантности. Формулировка.

Закон толерантности сформулировал Виктор Эрнест Шелфорд в 1913 году. Этот закон стал одним из важнейших законов в экологии.

Сейчас общепринятой считается следующая формулировка:

Существование экологического вида или целой эко-системы определяется лимитирующими факторами,

находящимися не только в минимуме, но и в максимуме.

Давайте разберемся подробнее, что означает этот закон

Суть закона толерантности Шелфорда

Для начала дадим определение.

Толерантность – это способность организма (или эко-системы) переносить неблагоприятное влияние того или иного фактора среды.

Важно заметить:

Закон толерантности расширяет закон минимума Либиха.

Суть закона толерантности и его революционного для своего времени значение заключается в том, что не только минимальное значение какого-нибудь фактора (воды, света, питания) оказывает негативное влияние на организм.

Как показал Шелфорд – избыток влияния фактора также вреден.

Иными словами, в экологической системе организм может существовать только в пределах толерантности – от минимального значения фактора до максимального.

Если значение фактора ниже минимального – организм погибает (это закон Либиха). Но, по закону толерантности – если фактор больше максимального значения – организм также погибнет.

Закон толерантности Шелфорда: примеры

Пример 1. Количество воды.

Для проживания крокодилов нужна вода. Если воды будет мало – они погибнут. Но, если воды будет слишком много (океан) – то, крокодилы также погибнут. В океане они жить не могут точно также, как и в пустыне.

Пример 2. Количество тренировок спортсмена

Если бегун будет мало тренироваться – он не выиграет Олимпийские игры. Тем не менее, если тренироваться слишком много, то перед соревнованиями спортсмен почувствует усталость (от тренировок) и также не сможет выиграть.

Этот пример показывает, что закон толерантности можно расширить и несколько за пределы классической экологии.

Дополнительная информация по «закону толерантности в экологии»:

  • Законы экологии Коммонера – краткая информация о 4-х законах Барри Коммонера;
  • Закон лимитрующего фактора Либиха – статья с примерами и картинками;
  • Экологический закон оптимума – закон, прямо вытекающий из закона толерантности Шелфорда.

Куда сдать на утилизацию отходы, технику и другие вещи в Вашем городе

www.kudagradusnik.ru

Закон минимума. Закон толерантности

1. Живые организмы относятся к категории сверхсложных систем, при изучении которых неизбежны определенные упрощения.

2. Все факторы, влияющие на данный организм в данный момент времени, действуют одновременно. Рассуждения о влиянии одного (отдельно взятого) экологического фактора – это упрощение, позволяющее лучше понять отдельные закономерности. Идеально было бы непрерывно регистрировать значения всех экологических факторов и ответную реакцию живой системы (организма).

3. Наиболее простой вариант – это измерение значений определенного показателя жизнедеятельностиж) организма в экспериментальных условиях при различных значениях одного изучаемого экологического фактора (Фэ) и постоянном (оптимальном) значении всех других экологических факторов: Пж = f(Фэ). Подобные эксперименты называются однофакторнымиопытами;в них должно соблюдаться «правило единственного различия» между вариантами опыта.

Показателями жизнедеятельности организма могут служить продуктивность, скорость прироста биомассы, интенсивность дыхания, интенсивность обмена веществ, двигательная активность и многое другое. Показатели «благополучия и процветания» вида (популяции) – рождаемость, продуктивность, численность, выживаемость и т. п.

Например, количественную зависимость чистой первичной продуктивности растения (ЧПП) от температуры воздуха (tв), типа ЧПП = f(tв), можно получить в условиях активного эксперимента. Для этого растения выращивают при различной температуре воздуха (варианты опыта), следя за тем, чтобы значения остальных экологических факторов (обеспеченность влагой, элементами питания и т. д.) оставались одинаковыми и оптимальными во всех вариантах (правило единственного различия).

«Закон минимума» Ю. Либиха

«Идея о том, что выносливость организма определяется самым слабым звеном в цепи его экологических потребностей, впервые была ясно показана в 1840 г. Ю. Либихом», – утверждает Ю. Одум. Юстус Либих (1803 – 1873), выдающийся немецкий химик, один из основателей агрохимии, автор теории минерального питания растений. На основании многочисленных экспериментов Ю. Либих (1840) сделал важнейшие научные обобщения, по существу сформулировал первые экологические законы задолго до появления самой экологии. Он установил, что урожай растений зависит от того элемента минерального питания, который находится в почве в относительном минимуме (по отношению к потребности растения).

«Закон» минимума (Ю. Либих, 1840 г.): «Веществом, находящимся в минимуме, управляется урожай и определяется величина и устойчивость урожая во времени».

Например, пусть в почве содержится оптимальное количество влаги, фосфора, калия, всех других элементов минерального питания растений, за исключением азота, которого не хватает. Тогда именно содержание азота будет лимитировать урожайность растений. Если в этих условиях последовательно увеличивать количество вносимых азотных удобрений (на различных опытных делянках), то в той же последовательности будет возрастать и урожайность растений (до определенного уровня).

Ю. Либих установил также, что урожайность может ограничиваться, лимитироваться не только теми элементами питания, которые требуются растениям в больших количествах (N, P, K и др.), но и теми, которые необходимы в очень малых количествах (микроэлементами). В современной формулировке это положение известно как «закон равнозначности основных экологических факторов».

Не меньшее, а может быть и большее значение для экологии, имеет и разработанная Ю. Либихом теория минерального питания растений, которая сыграла огромную роль в формировании представлений о взаимодействии живого и неживого на уровне атомов химических элементов. Мы не станем специально останавливаться на тех многочисленных уточнениях и дополнениях к «закону минимума», которые появились за более чем полтора века развития науки – это будет ясно из последующего изложения.

Закон толерантности В. Шелфорда

Многочисленные эксперименты показали, что в отношении действия многих, но далеко не всех, экологических факторов на организм наблюдаются общие закономерности:

1) жизнедеятельность организма может лимитироваться не только недостатком, но и «избытком» воздействия определенного фактора;

2) жизнедеятельность организма (вида) возможна только в определенном диапазоне значений фактора (от и до);

3) при постоянстве остальных факторов существует «наилучшее», оптимальное для организма значение изучаемого фактора;

4) виды организмов строго индивидуальны по отношению к действию факторов среды – оптимум для одного вида может быть непереносимым для другого.

Эти общие закономерности можно объединить в «правило оптимума» или так называемый «закон толерантности». Обычно формулировку закона толерантности связывают с именем американского эколога В. Шелфорда, хотя установить авторство в данном случае просто невозможно.

Толерантность (от лат. tolerantia – терпение, терпимость) – выносливость организма (вида) к действию данного экологического фактора. Синоним: экологическая валентность.

Закон толерантности (В. Шелфорд, 1913 г.) – лимитирующим фактором процветания организма может являться как минимум (недостаток), так и максимум (избыток) экологического воздействия, диапазон между которыми определяет величину выносливости (толерантности) организма к данному фактору.

Экологическая валентность – степень приспособляемости вида к изменениям условий среды – то же, что и толерантность.

Пределы толерантности организма к действию данного экологического фактора определяются в так называемых стрессовых экспериментах (стрессовыми эксперименты называются потому, что в них необходимо добиться гибели организма). Если представить результаты эксперимента в виде графика, получится знаменитая колоколообразная кривая толерантности (рис. 1.1).

На кривойтолерантности (рис. 1.1) выделяют: экологическийминимум («гибель от недостатка»), экологический максимум («гибель от избытка») и оптимум (наилучшее), а также зону(диапазон)нормальнойжизнедеятельности,зонуоптимума и зоныугнетения(стресса).

Диапазон значений фактора между экологическим минимумом и максимумом – диапазон толерантности, (пределы толерантности вида, пределы выносливости вида к действию данного экологического фактора) обозначается приставками:

эври – широкий и стено – узкий.

Например, эвритермный вид (переносит колебания температуры среды в широком диапазоне) или стенотермный вид (может существовать только при незначительном колебании температур вблизи оптимума).

Часто встречаются названия:

стенотермный – эвритермный (в отношении температуры);

стеногидрический – эвригидрический (в отношении воды);

стеногалинный – эвригалинный (в отношении солености);

стенофаг – эврифаг (в отношении пищи);

стенобионт – эврибионт (в отношении местообитания).

Для характеристики организмов, имеющих узкий диапазон толерантности к определённым экологическим факторам (стено-), часто используют окончания: . фил – «любит» или . фоб – «не любит». Например, стенотермный и криофильный вид (крио – холод).

Рис. 1.1. Общий вид (схема) кривой толерантности.

Обозначения к рис. 1.1

1 – экологический минимум («гибель от недостатка»);

2 – экологический максимум («гибель от избытка»);

3 – зоны угнетения (стресса);

4 – зона нормальной жизнедеятельности.

Есть мнение, что узкий диапазон толерантности объясняется или специализацией организмов данного вида (так сказать, высококвалифицированные специалисты узкого профиля), или постоянством условий среды (например, постоянство температуры воды на дне океана не требует от организмов особых приспособительных реакций к этому фактору). Широкий диапазон толерантности, напротив, свидетельствует об изменчивости условий среды обитания организма или отсутствии специализации.

Дополнения к закону толерантности (по Ю. Одуму, 1986, т.1, с. 250):

1. Организмы могут иметь широкий диапазон толерантности в отношении одного экологического фактора и узкий – в отношении другого.

2. Организмы с широким диапазоном толерантности ко всем (многим) экологическим факторам обычно имеют широкое географическое распространение.

3. Если условия по одному экологическому фактору не оптимальны, то может измениться и диапазон толерантности к другим экологическим факторам. Например, при низком содержании азота в почве снижается и засухоустойчивость злаков.

4. В природе организмы очень часто встречаются (обитают) в абиотических условиях (температура, влажность, соленость и т. д.), не соответствующих экологическому оптимуму, найденному в лабораторных экспериментах. И, напротив, не встречаются в условиях, которые должны бы были быть оптимальными по данным лабораторных экспериментов. «Пользоваться» наиболее благоприятными абиотическими условиями часто не позволяют конкуренты (биотические факторы).

5. Пределы толерантности организма не остаются постоянными в течение жизни. Пределы толерантности для размножающихся особей, личинок, эмбрионов, мальков, детенышей, яиц и т. д. обычно уже, чем у взрослых особей. Например, взрослый кипарис может расти и постоянно погруженным в воду и на относительно сухом нагорье, но его проростки выживают лишь там, где есть влажная, но не затопляемая почва. Взрослые голубые крабы и многие другие морские животные могут переносить как солоноватую, так и пресную воду. Но их личинки не могут жить в пресных водах, поэтому вид не может размножаться в реке и обосноваться здесь постоянно. Географическое распространение птиц часто определяется влиянием климатических факторов на яйца или птенцов, а не на взрослых особей.

6. Оптимальные условия по данному экологическому фактору для различных показателей жизнедеятельности одного и того же организма могут существенно различаться. Например, максимальная валовая первичная продуктивность у многих растений отмечается при более высокой температуре воздуха, чем максимальная чистая первичная продуктивность. Очевидно, что при увеличении температуры растет не только валовой фотосинтез, но и расходы на дыхание растений.

*** Взаимодействие факторов. Закон совместного действия факторов.

«Чтобы охарактеризовать множество всевозможных комплексов экологических факторов, получающихся при различных значениях каждого из них, и использовать для его описания язык математики (прежде всего теории множеств и многомерной геометрии), целесообразно ввести понятие пространства экологических факторов, или, другими словами, экологического пространства.

Пространством экологических факторов назовем евклидово пространство, координаты которого сопоставлены ранжированным экологическим факторам .

Пусть f(x1, . xn) – функция отклика некоторого показателя жизнедеятельности организма на экологические факторы (x1, . xn). Требуется ответить на два вопроса:

1) какой из факторов имеет большее относительное влияние на изменение функции отклика f(x1, . xn) при данной комбинации экологических факторов?

2) сохраняется ли относительная важность факторов при иной комбинации экологических факторов?

Ответ на первый вопрос позволит нам выделить лимитирующий фактор для данной комбинации значений экологических факторов.

Лимитирующим будем считать такой фактор, по которому для достижения заданного (достаточно малого) относительного изменения функции отклика требуется минимальное относительное изменение этого фактора.

Ответ на второй вопрос отрицательный. Разработка этого вопроса связана с именами А. Митчерлиха и его последователя Б. Бауле. Работы этих ученых позволили установить, что величина урожая зависит от всей совокупности факторов одновременно (не только от лимитирующего фактора) – это законсовместногодействияфакторов» (по В.Д. Фёдорову, Т.Г. Гильманову, 1980, с. 86 – 94).

Итак, процессы жизнедеятельности организма зависят от всей совокупности экологических факторов. Иными словами, изменение значения любого из действующих факторов (а не только лимитирующего) приведет к изменению жизнедеятельности организма. Но эффект будет максимальным в том случае, если изменяется значение лимитирующего фактора – законсовместногодействияэкологических факторов.

Ю. Либих был прав и неправ одновременно. Чисто «механическая» зависимость жизнедеятельности организма от одного лимитирующего фактора – это, конечно, слишком явное упрощение. Но идея о значимости, особой роли «самого слабого звена в цепи экологических потребностей организма» оказалась очень плодотворной.

АДАПТАЦИЯ(от позднелат. adaptatio – приспособление, прилаживание) – совокупность морфофизиологических, поведенческих, популяционных и других особенностей данного биологического вида, обеспечивающая возможность специфического образа жизни в определённых условиях внешней среды.

1) морфологические адаптации, связанные с особенностями строения организма, например, размер и форма листьев, особенности формы тела и т. п.

2) физиологические адаптации, связанные со специфическими (физиологическими) формами функционального ответа организма на внешние воздействия, например, усиление потоотделения у животных или транспирации у растений при повышении температуры воздуха и т. п.

3) поведенческие (этологические) адаптации, характерные для высших животных, связанные с высшей нервной деятельностью (активный поиск благоприятных условий, строительство «жилищ и убежищ»).

БИОНТ (от греч. biontos – живущий) – организм, приспособившийся к обитанию в определённой среде. Термин употребляется и в составе сложных слов: аэробионты, гидробионты, педобионты (почвенные организмы).

Закон минимума Либиха и закон толерантности Шелфорда. Диапазон толерантности

Тема: Разделы экологии — аутэкология, демэкология, синэкология

Тезисы лекции: Цель экологии и основные понятия.

Тема: Экология как теоритическая база охраны природы и рационального природопользования

Алматы, 2013 год

ЛЕКЦИОННЫЙ КОМПЛЕКС

Составители:профессор Кенесариев У.И.

ст. преподаватель Бегимбетова Г.А.

Обсуждено и утверждено на заседании кафедры,

от « ____»_________ 2013 г., протокол № _____

Заведующий кафедрой, профессор Кенесариев У.И.

2.Цель:Сформировать представление об экологии как научной дисциплине и ее роли в поддержании устойчивого развития природы и общества

В настоящее время существует множество определений предмета экологии, чаще всего употребляется следующее: экология это наука о взаимоотношениях живых организмов и среды их обитания. Термин «экология» происходит от древнегреческого «oikos» — (дом, жилище) и «logos» — (слово, учение), в научный обиход его ввел выдающийся немецкий биолог Эрнст Геккель. Он в своей книге «Общая морфология организмов» (1866г.) назвал экологией один из разделов биологии — науку об условиях обитания организмов в окружающей среде. От древнегреческого «oikos» образовано не только наименование этой науки, но и понятие «ойкумена» («экумена»), служащее для обозначения природы, освоенной и обжитой человеком.

В настоящее время она не является одним из разделов биологии, на родство с ней претендуют и география, и политэкономия, и философия, да и весь комплекс естественных и общественных наук. Более того, экология вышла за рамки научного понятия и стала предметом тревог и забот каждого государства и каждой личности. Экология, следовательно, касается всех, ибо экологический кризис, если он перерастет в экологическую катастрофу, не пощадит никого.

Современная экология — это наука, занимающаяся изучением взаимоотношений организмов, в том числе и человека, со средой, определением масштабов и допустимых пределов воздействия человеческого общества на среду, возможностей уменьшения этих воздействий или их полной нейтрализации.

В стратегическом плане — это наука о выживании человечества и выходе из экологического кризиса, который приобретает глобальные масштабы в пределах всей планеты Земля.

Интерес к экологии в мире возрастал по мере внедрения в хозяйственную практику достижений научно-технического прогресса. В 60-70 г.г. усилилась прикладная направленность экологии, связанная с изучением экосистем и биосферы в целом: круговорота воды и воздуха как целого с выделением остальных его компонентов; продуктивности общества; цепей питания; глобального загрязнения окружающей среды; системного анализа и управления как средой обитания, гак и деятельностью человека.

Как было сказано, экология – это наука о взаимоотношениях живых организмов. А живущие в биосфере организмы можно изучать на уровнях популяций, сообществ и экосистем.

Популяциейназывают группу особей одного вида, находящихся во взаимодействии, совместно населяющих общую территорию и воспроизводящих себя в поколениях. Слово «популяция» происходит от латинского «populus» — народ, население. Экологическую популяцию, таким образом, можно определить как население одного вида на определенной территории.

Сообществаорганизмов связаны теснейшими материально-энергетическими связями с неорганической средой. Растения могут существовать только за счет постоянного поступления в них углекислого газа, воды, кислорода, минеральных солей. Организмы, синтезирующие органические вещества из неорганических соединений с использованием энергии Солнца, называют автотрофами, а с использованием энергии, освобождающейся при химических реакциях, — хемотрофами. Организмы, питающиеся готовыми органическими веществами, называют гетеротрофами. Группировки, совместно обитающих и взаимосвязанных организмов называют биоценозами (от латинского «bios» — жизнь и «koinos» — общий). Масштабы биоценозов

различны: от сообществ подушек лишайников на стволах деревьев или разлагающегося пня до ландшафтов: лесов, степей, пустынь и т.д.

Биогеоценоз (экосистема) — сложный природный комплекс живых существ, взаимодействующий с неорганической средой, находящийся в материально-энергетической зависимости от нее. По своей сущности — это динамическая уравновешенная система, сложившаяся в результате длительной и глубокой адаптации составных компонентов, в которой осуществляется круговорот веществ. Биогеоценозы — не простая совокупность живых организмов и их среды обитания, а особая, единая форма существования организмов и окружающей среды, диалектическое единство всех экологических компонентов, обусловленное взаимозависимостью и причинно-следственными связями.

Биогеоценозы земного шара образуют биогеоценотический покров, который изучает биогеоценология. Основал эту науку выдающийся русский ученый В.Н.Сукачев. Совокупность всех биогеоценозов нашей планеты создает гигантскую экосистему — биосферу. В структуре любого биогеоценоза можно выделить четыре функциональных компонента: 1) абиотическое окружение, т.е. весь комплекс неживой природы, откуда биоценоз черпает средства для существования и куда выделяет продукты обмена; 2) комплекс автотрофных организмов, обеспечивающих органическими веществами, а следовательно, и энергией все остальные организмы, — это первичные продуценты органического вещества, ассимилирующие солнечную энергию (фототрофные растения, фотосинтезирующие бактерии); 3) комплекс гетеротрофных организмов — консументов, живущих за счет питательных веществ, созданных первичными продуцентами. Консументами являются животные и бесхлорофильные растения; 4) комплекс организмов, разлагающих органические соединения до минерального состояния. Это редуценты или деструкторы, представленные микроорганизмами — бактериями, грибами, простейшими, а также организмами, которые питаются мертвыми органическими веществами. Между всеми четырьмя звеньями существует закономерная связь.

Основные законы и принципы экологии.Основные законы экологии,сформулированные Б.Коммонером в 1971 г., кратко можно представить так

1. Все связано со всем (всеобщая связь процессов и явлений в природе).

2. Все должно куда-то деваться (любая природная система может развиваться только за счет использования энергетических и информационных возможностей окружающей её среды).

3. Природа «знает» лучше (пока мы не имеем абсолютно достоверной информации о механизмах и функциях природы, мы легко можем навредить природе, пытаясь её улучшить).

4. Ничто не дается даром (глобальная экосистема представляет собой единое целое, в рамках которого ничто не может быть выиграно или потеряно, не может быть объектом всеобщего улучшения; все извлеченное в процессе человеческого труда должно быть возмещено).

Среди других законов, принципов и правил можно отметить следующие:

— вещество, энергия, информация и качество отдельных природных систем взаимосвязаны настолько, что любое изменение одного из этих факторов вызывает функциональные, структурные, качественные и количественные перемены всех систем и их иерархии;

— слабые воздействия могут и не вызывать ответных реакций природной системы, но, накопившись, они приведут к развитию бурного, непредсказуемого динамического процесса (Х.Боумен);

— жизненные возможности лимитируются экологическими факторами, количество и качество которых близки к необходимому экосистеме минимуму, снижение их ведет к гибели организма или деструкции экосистемы (Ю.Либих);

— экосистема, потерявшая часть своих элементов, не может вернуться в первозданное состояние;

— сокращение естественной биоты в объеме, превышающем пороговое значение, лишает окружающую среду устойчивости, которая не может быть восстановлена путем создания очистных сооружений и перехода к безотходному производству (В.Г.Горшков);

— лимитирующим фактором процветания организма (вида) может быть как минимум, так и максимум экологического воздействия, диапазон между которыми определяет величину выносливости (толерантности) организма по, отношению к данному фактору (В. Шелфод);

— любая природная система может развиваться только за счет использования материально-энергетических и информационных возможностей окружающей среды.

Основные разделы экологии и задачи современной экологии.Предметом экологии является совокупность или структура связей между организмами и средой. Главный объект изучения в экологии -экосистемы, т.е. единые природные комплексы, образованные живыми организмами и средой обитания. Кроме того, в область ее компетенции входит изучение отдельных видов организмов (организменный уровень), их популяций, т.е. совокупностей особей одного вида (популяционно-видовой уровень) и биосферы в целом (биосферный уровень)

Основной, традиционной, частью экологии как биологической науки является общая экология, которая изучает общие закономерности взаимоотношений любых живых организмов и среды (включая человека как биологическое существо).

В составе общей экологии выделяют следующие основные разделы:

— аутэкологию, исследующую индивидуальные связи отдельного организма (виды, особи) с окружающей его средой;

— популяционно экологию (демоэкологию), в задачу которой входит изучение структуры и динамики популяций отдельных видов. Популяционную экологию рассматривают и как специальный раздел аутэкологии;

— синэкологию (биоценологию) — изучающую взаимоотношение популяций, сообществ и экосистем со средой;

— глобальную — занимающуюся экологическими проблемами Земли как планеты, основным объектом изучения которой является биосфера как глобальная экосистема.

Для всех этих направлений главным является изучение выживания живых существ в окружающей среде и задачи перед ними стоят преимущественно биологического свойства — изучить закономерности адаптации организмов и их сообществ к окружающей среде, саморегуляцию, устойчивость экосистем и биосферы, и т.д.

В изложенном выше понимании общую экологию нередко называют биоэкологией,когда хотят подчеркнуть ее биоцентричностъ.

В последнее время роль и значение биосферыкак объекта экологического анализа непрерывно возрастает. Особенно большое значение в современной экологии уделяется проблемам взаимодействия человека с окружающей природной средой.Выдвижение на первый план этих разделов в экологической науке связано с резким усилением взаимного отрицательного влияния человека и среды,возросшей ролью экономических, социальных и нравственных аспектов в связи с резко негативными последствиями научно-технического прогресса.

Таким образом, современная экология не ограничивается только рамками биологической дисциплины, трактующей отношения главным образом животных и растений, она превращается в междисциплинарную; науку, изучающую сложнейшие проблемы взаимодействия человека с окружающей средой. Актуальность и многогранность этой проблемы, вызванной обострением экологической обстановки в масштабах всей планеты, привела к «экологизации» многих естественных, технических ц гуманитарных наук. Т.е. появилась прикладная экология.

В настоящее время появились и такие специальные дисциплины, как социальная экология,изучающая взаимоотношения в системе «человеческое общество — природа», и ее часть — экология человека(антропоэкология), в которой рассматривается взаимодействие человека как биосоциального существа с окружающим миром.

Современная экология тесно связана с политикой, экономикой, правом (включая международное право), психологией и педагогикой, так как только в союзе с ними возможно преодолеть технократическую парадигму мышления, свойственную XX в., и выработать новый тип экологического сознания, коренным образом меняющий поведение людей по отношению к природе.

С научно-практической точки зрения вполне обоснованно деление экологии на теоретическую и прикладную.

Теоретическаяэкология вскрывает общие закономерности организации жизни.

Прикладнаяэкология изучает механизмы разрушения биосферы человеком, способы предотвращения этого процесса и разрабатывает принципы рационального использования природных ресурсов. Научную основу прикладной экологии составляет система общеэкологических законов, правил и принципов.Исходя из приведенных выше понятий и направлений следует, что задачи экологии весьма многообразны.В общетеоретическом плане к ним относятся:

— разработка общей теории устойчивости экологических систем;

— изучение экологических механизмов адаптации к среде;

— исследование регуляции численности популяций;

— изучение биологического разнообразия и механизмов его поддержания;

— исследование продукционных процессов;

— исследование процессов, протекающих в биосфере, с целью поддержания ее устойчивости;

— моделирование состояния экосистем и глобальных биосферных процессов.

Основные прикладные задачи, которые экология должна решать в настоящее время, следующие:

— прогнозирование и оценка возможных отрицательных последствий в окружающей природной среде под влиянием деятельности человека;

— улучшение качества окружающей природной среды;

— сохранение, воспроизводство и рациональное использование природных ресурсов;

— оптимизация инженерных, экономических, организационно-правовых, социальных и иных решений для обеспечения экологически безопасного устойчивого развития, в первую очередь в экологически наиболее неблагополучных районах.

Стратегической задачей экологии считается развитие теории взаимодействия природы и общества на основе нового взгляда, рассматривающего человеческое общество как неотъемлемую часть биосферы.

Таким образом, экология становится одной из важнейших наук будущего и, «возможно, само существование человека на нашей планете будет зависеть от ее прогресса»

4.Иллюстративный материал:Мультимедийный аппарат .

5.Литература:

1. Кенесариев У.И., Жакашов Н.Ж. Экология және халық денсаулығы. Алматы, 2003.

2. Колумбаева С.Ж., Бидельбаева Р.М. Общая экология. Алматы, «Қазақ университеті», 2006

3. Бигалиев А.Б., Халилов М.Ф., Шарипова М.А. Основы общей экологии Алматы, «Қазақ университеті» , 2007

4. Крымская И.Г. Гигиена и основы экологии человека –М.:Медицина,2007.-590 с

5. Пивоваров Ю.П.,Кролик В.В., и др. Гигиена и основы экологии человека. 4-е изд., испр.и доп.-Ростов на Дону «Феникс».2008.-650 с.

6. Тонкопий М.С., Ишкулова Н.П., Анисимова Н.М., Сатбаева Г.С. Экология и устойчивое развитие. Учебник.- Алматы: Экономика, 2011.-378с.

7. Андреев М.В. Конспект лекций по курсу «Основы экологии».-Днепропетровск, 2002.

8. Бродский А.К. Общая экология.-С-пб, 2006.

9. Данилов-Данильян В.И., Лосев К.С. Экологический вызов и устойчивое развитие: Учебное пособие.-М.: Прогресс-Традиция, 2000.

10. Искаков Н., Корчевский А. Устойчивое развитие Республики Казахстан: экономические, социальные, экологические аспекты.-Астана, 2007.

11. Концепция перехода Республики Казахстан к устойчивому развитию на 2007-2024 годы./Указ Президента страны № 216 от 14 ноября 2006г.

12. Кузнецов О.Л., Большаков Б.Е. Устойчивое развитие: научные основы проектирования в системе природа-общество-человек-Спб.-М.-Дубна, 2002.

13. Назарбаев Н.А. Казахстан-2030: процветание, безопасность и улучшение благосостояния всех казахстанцев-1997г.

14. Наше общее будущее: Доклад Международной комиссии по окружающей среде и развитию (МКОСР)-М., 1989.

15. Одум Ю. Экология Т.1,2,-М., 1986.

16. Тонкопий М.С. Экология и экономика природопользования.-Алматы: Экономикс, 2003.

17. Матвеева Н.А. Гигиена и экология человека. 2-е изд.,стер.-М.:Медицина,2008.-600 с.

18. Ерубаева Г.К. Учебное пособие «Учение об окружающей среде» (Алматы, казак универс 2011.-153с.).

19. Колумбаева С.Ж., Бильдебаева Р.М., Шарипова М.А. «Экология и устойчивое развитие» (на каз и русс языках) Алматы, 2012 Қазақ университеті.

6.Контрольные вопросы (обратная связь):

1.Что изучает наука экология?

2. Перечислите основные задачи экологии

3.Перечислите основные разделы экологии

4. Назовите законы и принципы экологии

2.Цель:Сформировать представление об общих закономерностях действия факторов среды на организмы, представление об экологической системе, закономерностях ее

функционирования и устойчивости, представление о популяции, ее основных характеристиках и закономерностях функционирования

3.Тезисы лекции: Экологические факторы и их классификации .

Экологические факторы — это различные факторы среды, внешние по отношению к организму и воздействующие на него. Любой организм в среде своего обитанияподвергается воздействию самых разнообразных факторов: климатических, эдафических (почвенных) и биотических (воздействие живых организмов).

Одной из наиболее распространенных классификаций экологических факторов — деление на биотические (биогенные) и абиотические (абиогенные). К первым принадлежат такие, которые характеризуют живые организмы в окружении рассматриваемого организма. Ко вторым относят неживые компоненты его окружения. Обе группы факторов по своему происхождению могут быть как природными, так и Антропогенными. Например, по времени действия – эволюционные (температура, свет, влажность, соленость) и действующие (современные); по периодичности действия – периодические (сезонные) и непериодические (техногенные залповые выбросы, природные катаклизмы); исторические (в ходе филогенеза, то есть исторического развития вида). Необходимо помнить, что деятельность человека оказывает определяющее воздействие на все эти факторы. В настоящее время антропогенное влияние затрагивает практически все стороны взаимодействия организма с условиями его обитания. Поэтому изучение условий обитания организмов имеет огромное значение для оптимизации отношений человека с биосферой.

studopedia.ru

Это интересно:

  • Закон рф о гражданской обороне с изменениями ФЕДЕРАЛЬНЫЙ ЗАКОН N 28-ФЗ от 12.02.1998 г. О ГРАЖДАНСКОЙ ОБОРОНЕ См. графическую копию официальной публикации Федеральный закон от 12 февраля 1998 г. N 28-ФЗ "О гражданской обороне" (с изменениями от 9 октября 2002 г., 19 июня, 22 августа 2004 г., 19 июня 2007 г., 25 […]
  • Правила тренировки в тренажерном зале для девушек Как правильно заниматься в тренажерном зале девушкам Поэтому многие из них не решаются купить абонемент и начать заниматься в тренажерном зале. Хотя на самом деле бояться совершенно нечего, поскольку нарастить мышцы не так то и просто. Для этого нужно, чтобы тренер помог […]
  • Приказ 544 по плану графику Приказ Министерства экономического развития РФ и Федерального казначейства от 20 сентября 2013 г. № 544/18н “Об особенностях размещения на официальном сайте Российской Федерации в информационно-телекоммуникационной сети «Интернет» для размещения информации о размещении […]
  • Приказ 1588 Приказ Федеральной антимонопольной службы от 27 ноября 2017 г. N 1588/17 "О внесении изменений в приказ ФАС России от 21.04.2016 N 504/16 "О функциональном распределении обязанностей между структурными подразделениями центрального аппарата ФАС России" В целях […]
  • Заполнение таможенных расписок ОБ УТВЕРЖДЕНИИ ФОРМЫ ТАМОЖЕННОЙ РАСПИСКИ, ПОРЯДКА ЗАПОЛНЕНИЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТАМОЖЕННОЙ РАСПИСКИ, А ТАКЖЕ ПОРЯДКА ИНФОРМИРОВАНИЯ ПЛАТЕЛЬЩИКОВ ТАМОЖЕННЫХ ПОШЛИН, НАЛОГОВ И (ИЛИ) ИНЫХ ЛИЦ, ПРЕДОСТАВИВШИХ ОБЕСПЕЧЕНИЕ УПЛАТЫ ТАМОЖЕННЫХ ПОШЛИН, НАЛОГОВ, ОБ ОФОРМЛЕНИИ ТАМОЖЕННОЙ […]
  • Как оформить студента практиканта Как принять на работу практиканта Обновление: 17 марта 2017 г. Многие организации, включая как крупные промышленные, транспортные, медицинские и т.п., так и мелкие (типа ООО или ИП), участвуют в подготовке кадров, принимая на практику студентов образовательных учреждений […]
  • Приговор суда кировской Арбитражный суд Кировской области Арбитражные суды Европейский Суд по правам человека Официальный портал правовой информации К 25-летию суда Правовые основы Постановление Правительства РФ от 05 июля 2013 года № 568 Указ Президента РФ от 23 июня 2014 года № […]
  • Динамика роста налогов НДС стал лидером по динамике роста налоговых поступлений в 2016 году По данным ФНС России, за 11 месяцев 2016 года объем перечисленного в бюджет РФ НДС увеличился на 10% относительно соответствующего периода 2015 года, до 2,4 трлн руб. Всего в казну поступило почти 13,1 […]