Основы экологии

Содержание

1. Понятие биологической системы. Классификация систем и их свойства. Принцип эмерджентности. Положительные и отрицательные связи в системе, их значение для поддержания гомеостаза

2. Эдафические факторы. Особенности температурного, водного и воздушного режимов почвы. Засоленные почвы, адаптация организмов к обитанию в условиях повышенной солености почв

3. Популяционная

структура вида. Границы популяций. Специфические свойства популяционного уровня. Статические показатели популяции: численность и плотность

4. Эволюция добиологических систем (молекулярная эволюция). Гипотеза Опарина-Холдейна. Этапы эволюции биосферы. Биотический круговорот как основа развития биосферы

5. Земельные ресурсы, их роль а биосфере. Проблема опустынивания и истощения почв. Загрязнение почв. Пути сохранения почв и повышения их плодородия

Литература

1. Понятие биологической системы. Классификация систем и их свойства. Принцип эмерджентности. Положительные и отрицательные связи в системе, их значение для поддержания гомеостаза

Биологическая система — совокупность функционально связанных элементов или процессов, объединенных в целое для достижения биологически значимого результата.

Биологическая система - целостная система компонентов, выполняющих определенную функцию в живых системах. К биологическим системам относятся сложные системы разного уровня организации: биологические макромолекулы, субклеточные органеллы, клетки, органы, организмы, популяции.

Наиболее полно содержание биологической системы раскрывается в принципах функциональной системы (П.К. Анохин). Основное свойство биологической системы — получение полезного приспособительного результата. Биологическая система относится к динамическим системам. Один и тот же биологический объект может выступать как целостная система, так и в качестве подчиненного. Биологическая система обладает рядом свойств:

1) результат как системообразующий фактор;

2) наличие связей и отношений (значительное внимание уделяется системообразующим связям);

3) наличие структуры и организации;

4) иерархия связей;

5) саморегуляция;

6) устойчивость;

7) эмерджентность (система обладает свойством или свойствами, отсутствующими у ее компонентов);

8) мультипараметрическая регуляция и др.

Суть принципа эмерджентности заключается в том, что свойства целого невозможно свести к сумме свойств его частей.

Гомеоста́з — саморегуляция, способность открытой системы сохранять постоянство своего внутреннего состояния посредством скоординированных реакций, направленных на поддержание динамического равновесия. Стремление системы воспроизводить себя, восстанавливать утраченное равновесие, преодолевать сопротивление внешней среды.

Когда происходит изменение в переменных, наблюдаются два основных типа обратной связи, или фидбэка, на которые реагирует система:

Отрицательная обратная связь, выражающаяся в реакции, при которой система отвечает так, чтобы изменить направление изменения на противоположное. Так как обратная связь служит сохранению постоянства системы, это позволяет соблюдать гомеостаз.

Например, когда концентрация углекислого газа в организме человека увеличивается, лёгким приходит сигнал к увеличению их активности и выдыханию большего количество углекислого газа.

Терморегуляция — другой пример отрицательной обратной связи. Когда температура тела повышается (или понижается) терморецепторы в коже и гипоталамусе регистрируют изменение, вызывая сигнал из мозга. Данный сигнал, в свою очередь, вызывает ответ — понижение температуры (или повышение).

Положительная обратная связь, которая выражается в усилении изменения переменной. Она оказывает дестабилизирующий эффект, поэтому не приводит к гомеостазу. Положительная обратная связь реже встречается в естественных системах, но также имеет своё применение.

Например, в нервах пороговый электрический потенциал вызывает генерацию намного большего потенциала действия. Свёртывание крови и события при рождении можно привести в качестве других примеров положительной обратной связи.

Устойчивым системам необходимы комбинации из обоих типов обратной связи. Тогда как отрицательная обратная связь позволяет вернуться к гомеостатическому состоянию, положительная обратная связь используется для перехода к совершенно новому (и, вполне может быть, менее желанному) состоянию гомеостаза, — такая ситуация называется "метастабильность". Такие катастрофические изменения могут происходить, например, с увеличением питательных веществ в реках с прозрачной водой, что приводит к гомеостатическому состоянию высокой эвтрофикации (зарастание русла водорослями) и замутнению.

2. Эдафические факторы. Особенности температурного, водного и воздушного режимов почвы. Засоленные почвы, адаптация организмов к обитанию в условиях повышенной солености почв

Эдафические факторы (от греч. edaphos — земля, почва), почвенные условия, которые влияют на жизнь и распространение живых организмов. К эдафическим факторам относят водный, газовый и температурный режимы почвы, её химический состав и структуру, которая обусловлена преимущественно органическими веществами. Они играют важную роль в жизни тех организмов, которые тесно связаны с почвой. Особенно зависят от эдафических факторов растения.

Почву населяют различные почвенные микроорганизмы (бактерии, водоросли, грибы), представители мн. групп беспозвоночных (простейшие, черви, моллюски, насекомые и их личинки), роющие позвоночные. Организмы, живущие в почве (почвенная фауна), играют важную роль в формировании плодородия почв и т. о. служат одним из существ, факторов почвообразования.

К основным свойствам почвы, сказывающимся на жизни организмов, относятся ее физическая структура, т.е. наклон, глубина и гранулометрия, химический состав самой почвы и циркулирующих в ней веществ - газов (при этом необходимо выяснить условия ее аэрации), воды, органических и минеральных веществ, находящихся в форме ионов.

Основной характеристикой почвы, имеющий большое значение как для растений, так и для роющих животных, является размер ее частиц.

Наземные почвенные условия определяются климатическими факторами. Даже на незначительной глубине в почве царит полная темнота, и это свойство – характерная черта местообитания тех видов, которые избегают света. По мере погружения в почву колебания температуры становятся все менее значительными: за суточные изменения быстро затухают, а начиная с известной глубины сглаживаются и ее сезоны различия. Суточные температурные различия исчезают уже на глубине 50 см. По мере погружения в почву содержание кислорода в ней уменьшается, а СО2 увеличивается. На значительной глубине условия приближаются к анаэробным, где и обитают некоторые анаэробные бактерии. Уже дождевые черви предпочитают среду с более высоким, чем в атмосфере, содержанием СО2 .

Влажность почвы чрезвычайно важная характеристика, особенно для произрастающих на ней растений. Она зависит от многочисленных факторов: режима дождей, глубины залегания слоя, а также физических и химических свойств почвы, частицы которой в зависимости от их размера, содержания органического вещества и т.п. Флора сухих и влажных почв неодинакова и на этих почвах нельзя разводить одни и те же культуры. Фауна почвы также весьма чувствительная к ее влажности и, как правило не переносит слишком большой сухости. Общеизвестным примером служат дождевые черви и термиты. Последние иногда вынуждены снабжать водой свои колонии, проделывая подземные галереи на большой глубине. Однако слишком высокое содержание воды в почве убивает личинки насекомых в больших количествах.

 Скачать реферат