Теми по Екология

Екологията като фундаментална биологична наука. Предмет на екологията и методи на екологичните изследвания. Развитие на екологията и връзки с останалите биологични науки.

Екологията като фундаментална биологична наука
Изучава организмите, обкръжаващата ги среда и закономерностите, по които се осъществява взаимодействието помежду им.От гр. “oikos” – жилище, местообитаниеЕкологията поставя акцента върху връзките между живите системи и околната среда, нейните физични, химични и биологични свойства.Включва организацията и функционирането на надорганизмените биологични системи – популации, съобщества (ценози) и екосистеми.Сумата от знания, отнасящи се към икономиката на природата: цялата съвкупност от взаимоотношения на животното с обкръжаващата го среда, както органична, така и неорганична и преди всичко – неговите дружески или враждебни отношения с онези животни и растения, с които то пряко или косвено встъпва в контакт.

Екологията изучава как се формират и съществуват устойчиво различни групи живи организми (отделни популации, екосистеми и биосферата като цяло). Това включва как тези организми си взаимодействат помежду си и с променящите се условия на средата.Основната цел на екологията е да изследва връзките между организмите, популациите и общности (биоценози). Тези връзки определят процесите, които протичат в природата и влияят върху живота на планетата.
Методи за екологични изследвания
Провеждат се в природата (полеви) или в научни лаборатории, при контролирани условия.Полевите са много важни, тъй като дават възможност да се изучат екологичните закономерности при реална обстановка.Експериментални методи се прилагат в природна и най-вече в лабораторна обстановка.Използват се средства и методи, които се прилагат и в други биологични науки: систематика, физиология, зоология, ботаника и пр.Моделирането на редица екологични явления позволява а те да се формализират – получават се абстрактни модели.Метод на пробните площи – позволява да се изучи съставът и структурата на популациите и ценозите.
Съвременната екология работи с три групи методи:
Теоретичен анализ
Лабораторни изследвания и експерименти
Полеви изследвания
Най-често различните групи методи се използват едновременно или комбинирано
Връзки на екологията с останалите биологични науки
Като фундаментална биологична наука, екологията е в състава на частните биологични науки, а и на други фундаментални науки. Екологични проблеми се изследват в ботаниката, зоологията, микробиологията, хидробиологията, генетиката.
Развитие на екологията
- Данни с екологичен характер могат да се намерят в писмени източници от древните цивилизации: Китай, Индия, Египет, а и в трудовете на редица древногръцки философи.- През средновековието в Европа екологични знания дават Бюфон, Ламарк. Дарвин налага тезата за видообразуването и приспособяването на организмите вследствие на естествени причини.- Ернст Хекел пръв употребява термина екология (1866)- През изминалото столетие екологията се развива особено бързо когато работят редица известни еколози: Шелфорд, Адамс, Чепман, Девънпорт, Докучаев и пр.- В съвремието се развиват различни направления в екологията, появяват се екологични движения и международни закони за опазване на природата. Днес екологията играе ключова роля в борбата с климатичните промени, загубата на биоразнообразие и замърсяването.
2. Жизнена среда. Понятие за жизнена среда. Типове жизнени среди. Фактори на средата и екологични фактори. Насоки на въздействие на екологичните фактори върху организмите. Класификация на екологичните фактори.

Понятие за жизнена среда.
Съвременните организми обитават цялата земна повърхност, като са усвоили водната, наземно-въздушната и почвената среда. Паразитите и мутуалистите обитават клетките, тъканите и органите на други организми.
Първите организми са се развили във водна среда, но впоследствие са се адаптирали към сушата, където условията са по-разнообразни. Повечето растения и животни обитават наземно-сухоземната среда и почвата, докато паразитите се развиват в телата на други организми.
Всяка от четирите среди на живот (водна, наземно-въздушна, почвена и телесна) има характерни условия, към които организмите са се адаптирали.
Мутуализмът има важно еволюционно значение, като пример е симбиозата между растенията и гъбите (микориза), която е подпомогнала излизането на растенията на сушата.
Типове жизнени среди
Водна среда: Водата има висока плътност, която е максимална при 4°C, и съдържанието на соли влияе върху нея. Прозрачността зависи от дълбочината и съдържанието на частици. Водата се характеризира с добра топлоемкост, която осигурява относително постоянна температура. Кислородът в количествено отношение е 21 пъти по-малко от количеството му във въздуха. В същото време, поради високата му разтворимост във вода, СО2 е 60 пъти повече, отколкото във въздуха. Тези особености правят водната среда твърде различна от сухоземната. Важно значение, по отношение съдържанието на газове, има и дълбочината. Например условията в диапазона под 50 – 100 m са по-скоро анаеробни, по отношение съдържанието на кислород в тях. Солите, особено биогенните елементи (азот, фосфор, въглерод), определят продуктивността на водните екосистеми. Солевият състав влияе на типовете водни местообитания – морета, океани и сладководни басейни.
Наземно-въздушната среда (сушата) е довела до по-висока степен на организация в устройството на организмите. Плътност на въздушния слой – в приземната си част атмосферата е с по-малка плътност в сравнение с водата. Следствие от това е формирането на механични тъкани при растенията и скелети при животните. Ниската плътност на въздуха благоприятства летенето при животните и разпространението на плодовете и семената при растенията. Лимитиращо значение имат кислородът и въглеродният диоксид, както и съдържанието на вредни примеси. Влажността и валежите са между най-важните фактори на климата, от които зависи денонощната активност и поведението на повечето животни и растения, както и тяхното разпространение върху сушата. Благодарение на ветровете и въздушните течения организмите или части от тях (спори, семена, плодове) преминават големи разстояние и населват нови местообитания. Светлинният режим в наземно-въздушната среда се определя от движението на Земята около Слънцето и около собствената й ос. Денонощните и сезонни изменения са важен показател за организмите, по който те настройват своето поведение. Температурата на сушата има много по-резки и по-големи колебания в сравнение с водната среда. Релефът на местността и особеностите на почвата също са важни, особено за растенията.
Почвата (педосфера) се е образувала след излизането на растенията и животните от водната среда, върху сушата. Почвата е сложен продукт, образуван от изветряването на първичната скала, от жизнената дейност на организмите, от остатъци от мъртви организми и продукти от тяхното разлагане. В нея се разрушават умрелите организми и съдържащите се в тях биогенни елементи се запазват, докато не бъдат върнати от растенията в съобществото. Така почвата активно участва в кръговрата на веществата в природата. Чрез корените си кормусните растения се прикрепват механично в почвата и извличат от нея необходимите вода, соли и други вещества. В почвата обитават и много видове едноклетъчни, червеи, членестоноги, гръбначни животни. Някои животни играят главна роля в раздробяването на едрите органични остатъци. В почвата са убежищата на редица животни. В тях се създава специфичен микроклимат. Така почвата е едновременно и екологичен фактор, и жизнено важен ресурс. Основни механични съставки на почвата са чакъл, ил, глини, пясък. Обикновено почвите представляват смес от четирите типа частици. В почвата ясно се набелязват 3 зони (почвени хоризонти):
зона А – горен хоризонт от хумус – образуван от умрели растения и животни, превърнат в дребнодисперсен органичен материал. Образува се в хода на процес, известен като хумификация.
хоризонт В – съставен от минерализирана почва, преработена в процеса на минерализация.
хоризонт С – неизменена материнска скала.
Три основни типа почви, характерни за три биотични зони А, В и С - почвени хоризонти, съответно от хумус, от минерализирани органични съединения и неизменна материнна скала. А0 – постилка, А1 – хумус, В1 и В2 са участъци в различна степен на минерализация.Формирането на почвата е продължителен и бавен процес. Пресметнато е, че за образуване на 2,5 см слой почва върху базалтова или гранитна скала са необходими от 200 до 1200 години, в зависимост от климата. Особености на почвата, които биха могли да имат екологично значение, са водното съдържание, колебанията в температурата, структурата и аерацията, химичен състав и т.нХимичната реакция на почвата е причина за обособяването на различни екологични групи растения, приспособени за живот в почвена среда с определено рН: ацидофилни (рН 6,7), неутрофилни (рН 6,7 – 7), базифилни (рН над 7,0)
Организмите като жизнена среда. Еволюционно много видове хетеротрофни организми са се нагодили към живот в различни части от тялото на други организми, наречени гостоприемници. В едни случаи те увреждат гостоприемниците си в някаква степен – паразитизъм. В други случаи и двата съжителстващи си организми имат полза – мутуализъм.Като жизнена среда, организмите се различават от останалите среди по следните особености.
Предлагат почти неограничено количество храна за своите “обитатели”;
Осигуряват им независимост от неблагоприятните условия на неорганичната среда;
Проблем за паразитите е:
ограниченото жизнено пространство в тялото на гостоприемника;
намирането на подходящ гостоприемник
активните защитни реакции от страна на гостоприемниците – т.н. имунитет.
Фактори на средата и екологични фактори
Всяка жизнена среда притежава характерни особености (фактори или условия за живот) - физикохимични, хидроложки, почвени, геоморфологични и пр. Те въздействат върху организмите и групировките им по различен начин и в различна степен. Следва да се прави разлика между фактори на средата и екологични фактори. Екологични фактори са тези качества на средата, които имат пряко, определено (лимитиращо или стимулиращо) значение за организмите. Един и същ фактор може да е екологичен за едни видове организми, а за други да не е. Например водата, съдържаща се в почвата и във въздуха, е важен екологичен фактор за сухоземните видове, но за водните организми е среда.
Насоки на въздействие на екологичните фактори върху организмите
Екологичните фактори могат да въздействат върху организмите в различни направления:
Като дразнители. Всяка съществена, жизнено важна промяна на свойствата на жизнената среда се възприема от организмите като дразнене. Вследствие на дразненето се променя физиологичното състояние на организма, скоростта на биохимичните процеси и т.н.
Като ограничители. Организми