Презентация на тему "Общая экология"

Ваша оценка презентации
Оцените презентацию по шкале от 1 до 5 баллов
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5

Рецензии

Добавить свою рецензию

Аннотация к презентации

Презентация по экологии на тему "Общая экология" знакомит с предметом экологии и различными законами, описывающими существование и взаимодействие популяций. Для систематизации знаний в показ включены таблицы. В презентации описаны все ключевые моменты и основные понятия темы. Данный материал поможет учащимся усвоить материал быстро, легко, качественно и интересно.

Краткое содержание

  1. Методы экологии
  2. Аутэкология
  3. Понятие о популяции в экологии
  4. Демографические показатели популяции
  5. Синэкология
  6. Основные биомы Земли
  7. Учение о биосфере
  8. Биологический круговорот веществ

Содержание

  • Слайд 1

    Общая экология

    Обзорная лекция

  • Слайд 2

    Вопросы лекции:

    • Предмет экологии и система экологических наук. Методы экологии.
    • Аутэкология. Классификация экологических факторов. Законы действия экологических факторов. Адаптации. Понятие жизненной формы организмов.
    • Понятие о популяции в экологии. Свойства популяции. Структура популяции. Гомеостаз популяции.
    • Демографические показатели популяции. Рост популяции. Динамика численности популяции. Управление природными популяциями.
    • Синэкология. Видовая структура биоценоза. Меры видового разнообразия. Межвидовые отношения в биоценозе. Экологическая ниша вида.
    • Функциональная структура биогеоценоза. Энергия в экосистемах. Продуктивность экосистем. Основные биомы Земли.
    • Учение о биосфере. Общие закономерности организации биосферы.
    • Биологический круговорот веществ. Биогеохимические циклы и их антропогенное изменение.

  • Слайд 3

     

    • В наиболее простом (исходном) варианте определения экологии ее предметом можно обозначить взаимоотношения организмов (и систем надорганизменного уровня) с окружающей (абиотической, биотической и антропогенной) средой.
    • Учитывая парадигму системного подхода в современном естествознании, экологию можно определить как науку о структуре и функционировании экологических систем различного ранга.

  • Слайд 4

     

    Предмет экологии

    • Организмы в их отношениях с окружающей средой
    • Среда обитания
    • Общие законы функционирования экосистем

    МЕГАЭКОЛОГИЯ

    • Биоэкология
    • Средология (энвироника)
    • Общая экология

  • Слайд 5

     

  • Слайд 6

     

    Методы экологии

    • Общенаучные
    • Специальные
    • Теоретические
    • Эмпирические
    • Методы смежных наук:
    • физики, химии, географии, геохимии и др.

  • Слайд 7

     

    • Влияние среды на организм осуществляется через воздействие ее компонентов – экологических факторов.
    • Экологический фактор – любой элемент среды, способный оказать прямое или косвенное воздействие на организм.

  • Слайд 8

     

    • ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ

  • Слайд 9

    По продолжительности действия

    ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ

  • Слайд 10

     

    • Немецким химиком Ю. Либихом в 1840 г. сформулированзакон минимума
    • Урожай (его величина и устойчивость во времени) определяется питательным веществом, находящемся в почве в минимальном количестве

  • Слайд 11

     

    • Позднее было установлено (Ф. Блекманом),что не только минимальное, но и максимальное воздействие какого-либо фактора среды действует угнетающе на организмы.
    • Согласно закону лимитирующего фактора, экологические факторы, присутствующие как в недостатке, так и в избытке (по отношению к оптимальным требованиям организма), ограничивают или прекращают его развитие и даже существование.

  • Слайд 12

    Закон толерантности (В. Шелфорд, 1913 г.)

    • Согласно данному закону, каждый фактор характеризуется зоной оптимальных значений для данного вида организмов и имеет пределы положительного влияния. Приближение интенсивности действия фактора к критическим точкам – пределам выносливости, происходит угнетение жизнедеятельности организма (зона пессимума).

  • Слайд 13

     

    • Закон компенсации экологических факторов сформулирован Э. Рюбелем в 1930 г.: отсутствие или недостаток некоторых экологических факторов могут быть компенсированы другим близким (аналогичным) фактором.
    • Однако отсутствие фундаментальных факторов (света, воды, биогенных элементов) не может быть заменено другими факторами (закон незаменимости фундаментальных факторов – В.Р. Вильямс, 1949 г.)
    • Правило взаимодействия и компенсации факторов: все экологические факторы действую совместно, и могут либо усиливать, либо компенсировать действие друг друга.

  • Слайд 14

     

    • Изменение условий обитания во временном (историческом) или пространственном (географическом) аспекте вызывает приспособительные реакции организма (адаптации)

    Адаптации

    • Поведенческие
    • Физиологические
    • Морфологические

  • Слайд 15

     

    • Термин «жизненная форма» предложен в 1884 г. датским ботаником Е. Вармингом. Под жизненной формой Варминг понимал «форму, в которой вегетативное тело растения (индивида) находится в гармонии с внешней средой в течение всей его жизни, от колыбели до гроба, от семени до отмирания».
    • Жизненная форма отражает приспособленность растения ко всему комплексу факторов внешней среды во все периоды его жизни.

  • Слайд 16

     

    • И.Г. Серебряков дает следующее развернутое определение: «Жизненную форму у высших растений с эколого-морфологической точки зрения можно определить как своеобразный общий облик (габитус) определенной группы растений (включая их подземные органы), возникающий в их онтогенезе в результате роста и развития в определенных условиях среды. Исторически этот габитус развился в данных почвенно-климатических условиях как выражение приспособленности растений к этим условиям». По И.Г. Серебрякову, жизненную форму растения создает система его вегетативных органов. Жизненная форма – категория морфологическая и экологическая.

  • Слайд 17

     

    ЖИЗНЕННАЯ ФОРМА

    • 1) в ботанике - внешний облик (габитус) растения, отражающий приспособленность к условиям среды. Ж.ф. также называют единицу экологической классификации растений - группу растений со сходными приспособительными структурами, необязательно связанных родством (напр., кактусы и молочаи образуют Ж.ф. стеблевых суккулентов). Ж.ф. у растений изменяется в ходе индивидуального развития. Один и тот же вид растения в разных условиях может иметь разные Ж.ф. Син.: Биоморфа;
    • 2) в зоологии понятие Ж.ф. стало применяться лишь в XX в. и еще не достаточно разработано. При выделении Ж.ф. и классификации по ним организмов используют наличие сходных морфоэкологических, физиологических, поведенческих и т.д. приспособлений для обитания в одинаковой среде. Так, Д.Н. Кашкаров (1944) предложил следующую систему форм животных: плавающие, роющие, наземные, древесные лазающие, воздушные.

  • Слайд 18

     

    • Популяция(население – лат.) – это группа организмов одного вида, занимающая определенную территорию и обычно в той или иной степени изолированная от других сходных групп.
    • Термин впервые использовал в 1903 г. датский генетик Иоганзен, чтобы обозначить группу сходных по набору генов особей.
    • Индивиды любого вида живого всегда представлены в природной среде не изолированными отдельностями, а только их определённым образом организованными совокупностями - правило объединения в популяции, сформулированное С.С. Четвериковым в 1903 г.

  • Слайд 19

     

    • Главные критерий выделения популяции – способность к свободному обмену генетической информацией – панмиксия. В связи с этим возможен такой вариант определения термина «популяция»:
    • Под популяцией понимается совокупность особей определенного вида, в течение достаточно длительного времени (большого числа поколений) населяющих определенное пространство, внутри которого осуществляется та или иная степень панмиксии.

  • Слайд 20

    Выделяют 3 категории популяций:

    1. Географические популяции – занимают территорию обширных географических зон, но сохраняют способность к панмиксии. Характеризуются общностью приспособлений к климату и ландшафту.

    2. Экологические – населяют определенный биотоп;

    3. Элементарные (локальные) – населяют часть биотопа (например, опушечные популяции, «парцеллярные»).

  • Слайд 21

     

    Популяция характеризуется следующими основными свойствами:

    • популяция представляет собой форму существования вида;
    • целостность (территориальная общность, генотипическая и фенотипическая общность);
    • разнокачественность особей в популяции;
    • саморегуляция.

  • Слайд 22

     

    • Возрастная структура популяции – определенное соотношение возрастных групп и генераций популяции (генерации – особи, родившиеся в разные сезоны).
    • Возраст особи принято делить на стадии:
      • предрепродуктивный (виргильный);
      • репродуктивный (генеративный);
      • пострепродуктивный (сенильный).
    • У растений: проростки, ювенильные, имматурные, виргильные, молодые генеративные, средневозрастные генеративные, старые генеративные, субсенильные, сенильные, отмирающие.
    • Выделяют также латентный период (семена).

  • Слайд 23

     

  • Слайд 24

     

    • Половая структура популяции – соотношение особей мужского и женского пола.
    • Значение половой структуры:
      • биологическое, связанное с рекомбинацией генетической информации;
      • адаптационное, связанное с разнокачественностью особей мужского и женского пола на биохимическом, физиологическом уровне;
      • разделение ролей в обеспечении выживаемости молодняка.

  • Слайд 25

     

  • Слайд 26

     

    • Гомеостаз – это динамическое равновесие процессов, протекающих в организме, популяции, биоценозе, экосистеме.
    • В основе поддержания устойчивости экологических систем лежат механизмы популяционного гомеостаза.
    • Их можно разделить на 3 функциональные категории:
      • поддержание адаптивной пространственной структуры популяции.
      • поддержание генетической структуры.
      • регуляция плотности населения.

  • Слайд 27

     

    К демографическим показателям популяции относятся:

    • темп полового размножения;
    • плодовитость особей;
    • скорость отмирания и продолжительность жизни в популяции;
    • общая численность (общая биомасса – для растений).

    Если при незначительной эмиграции и иммиграции рождаемость превышает смертность, то популяция будет расти. Рост популяции является непрерывным процессом, если в ней существуют все возрастные группы.

  • Слайд 28

     

    Уравнение функции, описывающей рост:

    Скорость роста:

    • N – плотность популяции;
    • N0 – начальная плотность популяции;
    • Nt– плотность на момент времени t;
    • r – скорость роста популяции, обусловленная свойствами организма (потенциальная скорость роста)

  • Слайд 29

     

    • Такая модель роста, называемая экспоненциальной, или J-образной, характерна для популяций, не испытывающей ограничений в росте. Считают, что почти любой вид теоретически способен увеличить свою численность до заселения всей Земли при достатке пищи, воды, пространства, постоянстве условий среды и отсутствии хищников.
    • Однако неограниченный рост ведет к популяционной нестабильности. После достижения некоторого уровня К (поддерживающей емкости среды или предельной нагрузки на среду), после экспоненциального роста («бума») наступает резкий спад численности – «крах» популяции» (модель «бума и краха»):

  • Слайд 30

     

    • Возможен и другой сценарий роста популяции: скорость роста снижается и становится нулевой при достижении предельной численности популяции (уровень К). Такой рост популяции описывается сигмоидной кривой (S-образной), например, логистической функцией:

  • Слайд 31

     

    • В 40-х годах С.А. Северцовым проанализирован многолетний ход численности у большого числа млекопитающих и птиц. Оказалось, что существуют различные типы динамики численности популяций.

  • Слайд 32

     

    I. Стабильный тип: малая амплитуда и длительный период колебаний численности (10-20 лет). Характерно для крупных животных с большой продолжительностью жизни, низкой плодовитостью и высоким уровнем адаптации (китообразные, копытные, крупные рептилии).

  • Слайд 33

     

    II. Лабильный тип: более высокая амплитуда, периода 5-11 лет. Характерен для животных с меньшими размерами, меньшей продолжительностью жизни. Норма смертности таких животных выше, обилие повышается в периоды размножения. Примером могут быть крупные грызуны, зайцеобразные, некоторые хищники, птицы, рыбы, насекомые с длительным циклом развития.

  • Слайд 34

     

    III. Эфемерный тип:вспышки рождаемости сменяются периодами депрессии, амплитуда очень высокая. Длина цикла до 4-5 лет. Характерно для короткоживущих видов с несовершенной адаптацией, очень плодовитых, но и с высокой смертностью (мелкие грызуны, насекомые).

  • Слайд 35

     

    Управление природными популяциями

    Контроль численности

    • Подавление
    • Поддержание (охрана)
    • Обеспечение роста

  • Слайд 36

    Меры борьбы

    Биологические

    • использование фитофагов,
    • хищников,
    • паразитоидов,
    • паразитов,
    • патогенов

    Небиологические

    • Генетический
    • Этолого-физиологический
    • Агротехнический
    • Химический
    • Механический
    • Карантин

  • Слайд 37

     

    • Биоценоз – исторически сложившиеся группировки живого населения биосферы, заселяющие общие места обитания, возникшие на основе биогенного круговорота и обеспечивающие его в конкретных природных условиях.
    • Абиотическая среда, формирующая условия существования биоценоза – это экотоп.
    • Биоценоз + Экотоп = Биогеоценоз (экосистема)

  • Слайд 38

     

    • Видовая структура биоценоза определяется разнообразием и значимостью видов организмов, которые его слагают.
    • Видовое разнообразие – это результат эволюции сообществ, в которой «работает» 2 «отбирающих» механизма:
    • Способность вида к адаптации к данным условиям обитания;
    • Способность вида выполнять определенную функцию в данном сообществе (совместимость, сочетаемость видов).

  • Слайд 39

     

    • Видовое разнообразие повышается при улучшении условий обитания, так как возрастает экологическая емкость среды, поэтому биоразнообразие повышается от арктических и антарктических условий к тропическим.
    • В экологии используются меры видового разнообразия сообществ.

    где S – количество видов в описании на площадке стандартного размера,

    А – площадь учетной площадки (м2);

    N – общее число особей в описании.

  • Слайд 40

     

    где С – концентрация доминирования;

    Pi – относительная значимость видов (доля 1),

    ni – абсолютная, фактическая значимость видов, выраженная в биомассе, плотности популяции, проективном покрытии и т.п.

    N – сумма фактической значимости всех видов.

    Мера доминирования (индекс Симпсона) – показывает, какую долю в видовом составе биоценоза занимают обычные, «фоновые» виды.

    Значимость вида – это его участие в формировании сообщества, она может быть выражена в плотности популяции, биомассе, проективном покрытии, продукции и т.д.

  • Слайд 41

     

    Мера равномерности распределения (индекс Шеннона–Винера)

    - показывает, насколько равномерно распределены значимости видов, т.е. оценивает видовое разнообразие с учетом вклада, который делает данный вид в сообщество.

  • Слайд 42

     

    • Трофическую структуру биоценоза образуют 3 экологические группы организмов: продуценты, консументы и редуценты.

  • Слайд 43

    Классификацию межвидовых отношений можно представить в следующем виде:


  • Слайд 44

     

    • Понятие «экологическая ниша» ввел американский зоолог Джозеф Гриннел (1914 г.), но под нишей он понимал положение видовой популяции в пространстве, т.е. как «адрес» популяции – это аутэкологический подход к обоснованию понятия «экологическая ниша».
    • Чарлз Элтон (1927 г.) представил концепцию, согласно которой экологическая ниша – это место вида в трофических цепях. Это современная трактовка данного понятия.

  • Слайд 45

     

    • Джордж Хатчинсон (1957 г.) сформулировал понятие экологической ниши, как всей суммы связей организмов данного вида с абиотическими условиями среды и с другими видами живых организмов.
    • Это «гиперпространство» вида внутри биоценоза, где каждая ось пространства определяется требованием вида к разным экологическим факторам.

  • Слайд 46

    Экологическая ниша

    • Фундаментальная

    (биологические потребности вида, его требования к среде). Это тоже во многом аутэкологический подход.

    • Реализованная

    (реальное положение вида в биоценозе, обычно меньше фундаментальной) = «экологическое пространство вида» - в котором вид не имеет конкурентов

    • Перекрывание ниш – совмещение жизненных интересов разных видов, приводящее к конкурентным отношениям.

  • Слайд 47

     

    • Функциональную структуру биогеоценоза формируют трофические уровни, на которых происходит последовательное преобразование вещества и энергии.
    • Трофические уровни экосистем графически представляются в виде экологических пирамид, в которых ширина отдельных уровней-прямоугольников пропорциональна емкости соответствующих уровней. Выделяют пирамиды чисел, пирамиды биомассы и пирамиды энергии.

  • Слайд 48

     

  • Слайд 49

     

    • Переход вещества и энергии с одного трофического уровня на другой связан с потерями. Считается, что на каждом последующем уровне усваивается лишь 10% вещества и энергии предыдущего уровня.
    • Эта закономерность получила название правила 10-ти % (правило Линдемана).

  • Слайд 50

     

    • Превращения энергии в экосистеме подчиняется законам термодинамики: в соответствии с первым законом (законом сохранения энергии) происходит переход энергии солнечного излучения (электромагнитной) в энергию химических связей, которая затем может быть превращена в работу и тепло.
    • В соответствии со вторым законом термодинамики, поток энергии в экосистеме характеризуется однонаправленностью: переходя с одного трофического уровня на другой, энергия постоянно теряется.

  • Слайд 51

     

    • Продуктивность – это способность живых организмов и экосистемы в целом производить органическое вещество. Измеряется в количестве продукции, образуемой на единице земной поверхности за единицу времени (г/м2·год или ккал/м2·год).
    • Первичная продукция – результат фотосинтеза растений, а также фотосинтеза и хемосинтеза бактерий.

  • Слайд 52

     

    • Общее количество энергии, связываемой в органическом веществе растениями – валовая первичная продукция (ВПП).
    • Чистая первичная продукция представляет собой разность между ВПП и затратами на дыхание (Д): ЧПП = ВПП – Д.
    • Вторичная продукция – продукция животных. Ее учет еще более сложен. Это связано с особенностями животных: они растут до определенного возраста, затем энергия тратится на дыхание и размножение.

  • Слайд 53

     

  • Слайд 54

     

    • Биом – это группа наземных экосистем данного континента, которые имеют сходную структуру или физиономию растительности и общий характер условий среды, что находит отражение в этой структуре и в характеристиках их животного населения.
    • Для выделения типов биомов необходимо учитывать не только физиономические признаки, но и сходство условий среды. Всего выделяют 6 основных наземных физиономических типов:
      • - леса;
      • - злаковники;
      • - редколесья (невысокие деревья с несомкнутым покровом и хорошо развитым нижним ярусом);
      • - кустарники (проективное покрытие кустарниками > 50 %);
      • - семиаридные (полупустынные) кустарники (полукустарники);
      • - пустыни (ОПП не более 10 %).

  • Слайд 55

     

  • Слайд 56

     

    • Термин биосфера (от греч. «биос» – жизнь и «сфера» – шар) ввел в науку геолог, профессор Венского университета Эдвард Зюсс в 1875 г. для обозначения области земной поверхности, населенной жизнью.
    • В своем главном труде «Химическое строение биосферы Земли и ее окружения» (1965) В.И. Вернадский высказал идею о том, что жизнь – важный фактор развития нашей планеты. В создании земной коры активно участвовали живые организмы; они и сейчас определяют специфику Земли.

  • Слайд 57

     

    • Биосфера, по В.И. Вернадскому, это оболочка Земли, в пределах которой существует жизнь.
    • Большинство ученых в качестве верхней теоретической границы биосферы указывают озоновый слой, средняя высота которого составляет 25 км. Выше живые организмы погибают от жесткого космического излучения, хотя споры бактерий обнаруживали и на высоте до 70 км.

  • Слайд 58

     

    Рассмотрим основные характеристики биосферы.

    • 1. Биосфера обладает свойством гомеостаза – поддержания постоянства физических и химических параметров среды.
    • 2. Биосфера – это кибернетическая система, т.е. система, в которой один из элементов (живое вещество) играет определяющую роль в функционировании всей системы.
    • 3. Биосфера имеет мозаичное и иерархическое строение – состоит из экосистем различного типа и ранга.
    • 4. Важной характеристикой биосферы является биологическая миграция элементов и их биологический круговорот.
    • 5. Важной характеристикой биосферы является биологическая миграция элементов и их биологический круговорот.
    • 6. Живые организмы заполняют все пригодные для жизни среды. Эта закономерность отражает «всюдность жизни».
    • 7. Относительный баланс процессов образования органического вещества в биосфере и его разложения обеспечивает постоянство количества живого вещества.

  • Слайд 59

     

    • Постоянство биомассы и состава живого вещества на Земле обеспечивается балансом процессов биосинтеза и разложения (распада) органического вещества, а также биогенной миграцией химических элементов – биогеохимическими циклами.
    • Основным законом геохимии биосферы является закон биогенной миграции В.И. Вернадского: «миграция химических элементов на земной поверхности и в биосфере в целом осуществляется или при непосредственном участии живого вещества (биогенная миграция), или же она протекает в среде, геохимические особенности которой обусловлены живым веществом, как тем, которое в настоящее время населяет биосферу, так и тем, которое действовало на Земле в течение всей геологической истории».

  • Слайд 60

     

  • Слайд 61

     


  • Слайд 62

     


  • Слайд 63

     


  • Слайд 64

     

  • Слайд 65

     

Посмотреть все слайды
Презентация будет доступна через 45 секунд