Laureado del concurso del Ministerio de Educación de la Federación Rusa para la creación de libros de texto de una nueva generación en ciencias naturales generales (Moscú, 1999). El primer libro de texto ruso sobre la disciplina "Ecología" para estudiantes universitarios que estudian ciencias técnicas.
El libro de texto está escrito de acuerdo con los requisitos del estado actual. estándar educativo y un programa recomendado por el Ministerio de Educación de Rusia. Consta de dos partes, teórica y aplicada. En sus cinco secciones se consideran las principales disposiciones de la ecología general, la doctrina de la biosfera y la ecología humana; impactos antropogénicos en la biosfera, problemas de protección ecológica y protección del medio ambiente. En general, el libro de texto forma una nueva cosmovisión ecológica y noosférica entre los estudiantes.
Diseñado para estudiantes de nivel superior Instituciones educacionales. El libro de texto también se recomienda para profesores y estudiantes de escuelas secundarias, liceos y colegios. También es necesario para una amplia gama de ingenieros y trabajadores técnicos involucrados en gestión ambiental y protección del medio ambiente.
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CONTENIDO
¡Querido lector! 10
Prefacio 11
Introducción. ECOLOGÍA. RESUMEN DE DESARROLLO 13
§ 1. Objeto y tareas de la ecología 13
§ 2. Historia del desarrollo de la ecología 17
§ 3. Importancia de la educación ambiental 21
Parte I. ECOLOGÍA TEÓRICA
Seccion uno. ECOLOGÍA GENERAL 26
Capítulo 1. El organismo como sistema integral vivo 26
§ 1. Niveles de organización biológica y ecología 26
§ 2. Desarrollo de un organismo como un sistema integral vivo 32
§ 3. ¿Sistemas de organismos y biota de la Tierra?6
Capítulo 2. Interacción del organismo y el ambiente 43
§ 1. El concepto de hábitat y factores ambientales 43
§ 2. Ideas básicas sobre las adaptaciones de los organismos 47
§ 3. Factores limitantes 49
§ 4. La importancia de los factores ambientales físicos y químicos en la vida de los organismos 52
§ 5. Factores edáficos y su papel en la vida de las plantas y la biota del suelo 70
§ 6. Recursos de los seres vivos como factores ambientales 77
Capítulo 3. Poblaciones 86
§ 1. Indicadores estáticos de poblaciones 86
§ 2. Indicadores dinámicos de las poblaciones 88
§ 3. Esperanza de vida 90
§ 4. Dinámica del crecimiento demográfico 94
§ 5. Estrategias de supervivencia ecológica 99
§ 6. Regulación de la densidad de población 100
Capítulo 4 Comunidades bióticas 105
§ 1. Estructura de especie de biocenosis 106
§ 2. Estructura espacial de la biocenosis 110
§ 3. Nicho ecológico. La relación de los organismos en la biocenosis 111
Capítulo 5 Sistemas ecológicos 122
§ 1. Concepto de ecosistema 122
§ 2. Producción y descomposición en la naturaleza 126
§ 3. Homeostasis del ecosistema 128
§ 4. Energía del ecosistema 130
§ 5. Productividad biológica de los ecosistemas 134
§ 6. Dinámica de los ecosistemas 139
§ 7. Enfoque de sistema y modelado en ecología 147
Sección dos. APRENDIENDO SOBRE LA BIOSFERA 155
Capítulo 6. Biosfera - el ecosistema global de la tierra 155
§ 1. La biosfera como una de las conchas de la Tierra 155
§ 2. Composición y límites de la biosfera 161
§ 3. El ciclo de las sustancias en la naturaleza 168
§ 4. Ciclos biogeoquímicos de los nutrientes más vitales 172
Capítulo 7. Los ecosistemas naturales de la tierra como unidades corológicas de la biosfera 181
§ 1. Clasificación de los ecosistemas naturales de la biosfera a nivel de paisaje 181
§ 2. Biomas terrestres (ecosistemas) 190
§ 3. Ecosistemas de agua dulce 198
§ 4. Ecosistemas marinos 207
§ 5. La integridad de la biosfera como ecosistema global 213
Capítulo 8. Las direcciones principales de la evolución de la biosfera 217
§ 1. La enseñanza de V. I. Vernadsky sobre la biosfera 217
§ 2. Biodiversidad de la biosfera como resultado de su evolución 223
§ 3. 0 Impacto regulatorio de la biota en ambiente 226
§ 4. La noosfera como nueva etapa en la evolución de la biosfera 230
Sección tres. ECOLOGÍA HUMANA 234
Capítulo 9. Naturaleza biosocial del hombre y ecología 234
§ 1. El hombre como especie biológica 235
§ 2. Características poblacionales de una persona 243
§ 3. Los recursos naturales de la Tierra como factor limitante de la supervivencia humana 250
Capítulo 10. Ecosistemas antropogénicos 258
§ 1. Hombre y ecosistemas 258
§ 2. Ecosistemas agrícolas (agroecosistemas) 263
§ 3. Ecosistemas urbano-industriales 266
Capítulo 11. Ecología y salud humana 271
§ 1. La influencia de los factores naturales y ambientales en la salud humana 271
§ 2. La influencia de los factores sociales y ambientales en la salud humana 274
§ 3. Higiene y salud humana 282
Parte II. ECOLOGIA APLICADA
Sección cuarta. IMPACTOS ANTROPOGÉNICOS EN LA BIOSFERA 286
Capítulo 12. Principales tipos de impactos antropogénicos sobre la biosfera 286
Capítulo 13. Impactos antropogénicos en la atmósfera 295
§ 1. Contaminación del aire 296
§ 2. Principales fuentes de contaminación del aire 299
§ 3. Consecuencias ecológicas de la contaminación atmosférica 302
§ 4. Consecuencias ecológicas de la contaminación atmosférica global 307
Capítulo 14. Impactos antropogénicos en la hidrosfera 318
§ 1. Contaminación de la hidrosfera 318
§ 2. Consecuencias ecológicas de la contaminación de la hidrosfera 326
§ 3. Agotamiento de aguas subterráneas y superficiales 331
Capítulo 15. Impactos antropogénicos en la litosfera 337
§ 1. Impactos sobre los suelos 338
§ 2. Impactos sobre rocas y sus macizos 352
§ 3. Impactos en el subsuelo 360
Capítulo 16. Impactos antropogénicos en las comunidades bióticas 365
§ 1. El valor del bosque en la naturaleza y la vida humana 365
§ 2. Impactos antropogénicos sobre los bosques y otras comunidades vegetales 369
§ 3. Consecuencias ambientales del impacto humano en mundo vegetal 372
§ 4. El valor del mundo animal en la biosfera 377
§ 5. Impacto humano sobre los animales y las causas de su extinción 379
Capítulo 17. Tipos especiales de impacto sobre la biosfera 385
§ 1. Contaminación del medio ambiente por residuos de producción y consumo 385
§ 2 Exposición al ruido 390
§ 3. Contaminación biológica 393
§ 4. El impacto de los campos electromagnéticos y la radiación 395
Capítulo 18. Impactos extremos en la biosfera 399
§ 1. Impacto de las armas de destrucción masiva 400
§ 2. El impacto de los desastres ambientales provocados por el hombre 403
§ 3. Desastres naturales 408
Sección cinco. PROTECCIÓN Y PROTECCIÓN AMBIENTAL 429
Capítulo 19. Principios básicos de protección ambiental y manejo racional de la naturaleza 429
Capítulo 20. Ingeniería de la protección del medio ambiente 437
§ 1. Direcciones principales proteccion de ingenieria ambiente 437
§ 2. Regulación de la calidad ambiental 443
§ 3. Protección de la atmósfera 451
§ 4. Protección de la hidrosfera 458
§ 5. Protección de la litosfera 471
§ 6. Protección de las comunidades bióticas 484
§ 7. Protección del medio ambiente de tipos especiales de impactos 500
Capítulo 21. Fundamentos del derecho ambiental 516
§ 1. Fuentes del derecho ambiental 516
§ 2. Autoridades estatales para la protección del medio ambiente 520
§ 3. Normalización y certificación ambiental 522
§ 4. Peritaje ecológico y evaluación de impacto ambiental (EIA) 524
§ 5. Gestión, auditoría y certificación ambiental 526
§ 6. El concepto de riesgo ambiental 528
§ 7. Monitoreo ambiental (monitoreo ambiental) 531
§ 8. Control ambiental y movimientos sociales ambientales 537
§ nueve. Derechos ambientales y deberes de los ciudadanos 540
§ 10. Responsabilidad legal por delitos ambientales 543
Capítulo 22. Ecología y economía 547
§ 1. Contabilidad ecológica y económica recursos naturales y contaminantes 549
§ 2. Licencia, convenio y límites para el uso de los recursos naturales 550
§ 3. Nuevos mecanismos de financiación de la protección ambiental 552
§ 4. El concepto del concepto de desarrollo sostenible 556
capitulo 23 conciencia pública 560
§ 1. Antropocentrismo y ecocentrismo. Formación de una nueva conciencia ecológica 560
§ 2. Educación, crianza y cultura ecológicas 567
Capítulo 24. Cooperación internacional en el campo de la ecología 572
§ 1 Objetos internacionales de protección ambiental 573
§ 2. Principios básicos de la cooperación ambiental internacional 576
§ 3. La participación de Rusia en la cooperación ambiental internacional 580
Manifiesto ecológico (según N. F. Reimers) (en lugar de una conclusión) 584
Conceptos básicos y definiciones en el campo de la ecología, la protección del medio ambiente y la gestión de la naturaleza 586
Índice 591
LECTURAS RECOMENDADAS 599
(Documento)
n1.doc
Nombre:CD Ecología: libro de texto electrónico. libro de texto para universidades
Año: 2009
Editor: KnoRus
ISBN: 539000289X
ISBN-13 (EAN): 9785390002896
el texto está tomado del libro de texto electrónico
Sección I. Ecología general
INTRODUCCIÓN Ecología y una breve descripción de su desarrollo.
1. Tema y tareas de la ecología.
La definición más común de ecología como Disciplina científica es el siguiente: ecología ciencia que estudia las condiciones de existencia de los organismos vivos y la relación entre los organismos y su medio ambiente. El término "ecología" (del griego "oikos" - casa, vivienda y "logos" - enseñanza) fue introducido por primera vez en la ciencia biológica por el científico alemán E. Haeckel en 1866. Inicialmente, la ecología se desarrolló como parte integral ciencia biológica, en estrecha relación con otras ciencias naturales: química, física, geología, geografía, ciencia del suelo, matemáticas.
El tema de la ecología es la totalidad o estructura de las relaciones entre los organismos y el medio ambiente. El principal objeto de estudio en ecología ecosistemas, es decir, uniforme complejos naturales formado por los seres vivos y el medio ambiente. Además, su área de especialización incluye el estudio ciertos tipos de organismos(nivel de organismo), su poblaciones es decir, conjuntos de individuos de la misma especie (nivel población-especie), conjuntos de poblaciones, es decir, comunidades bióticas biocenosis(nivel biocenótico) y biosfera en general (nivel biosférico).
La parte principal, tradicional, de la ecología como ciencia biológica es ecología general, que estudia las leyes generales de la relación de cualquier organismo vivo y el medio ambiente (incluido el hombre como ser biológico).
Como parte de la ecología general, se distinguen las siguientes secciones principales:
autecología, investigar las relaciones individuales de un organismo individual (especies, individuos) con su entorno;
Ecología de la población(demoecología), cuya tarea es estudiar la estructura y la dinámica de las poblaciones de especies individuales. La ecología de poblaciones también se considera una rama especial de la autecología;
sinecología(biocenología), que estudia la relación de las poblaciones, comunidades y ecosistemas con el medio ambiente.
Para todas estas áreas, lo principal es el estudio supervivencia de los seres vivos en el medio ambiente, y las tareas que tienen por delante son principalmente propiedades biológicas estudiar los patrones de adaptación de los organismos y sus comunidades al medio ambiente, la autorregulación, la sostenibilidad de los ecosistemas y la biosfera, etc.
En el entendimiento anterior, la ecología general se refiere a menudo como bioecología, cuando quieren enfatizar su biocentricidad.
Desde el punto de vista del factor tiempo, la ecología se diferencia en histórico y evolutivo.
Además, la ecología se clasifica según objetos y ambientes de estudio específicos, es decir, se distinguen ecología animal, ecología vegetal y ecología microbiana.
EN Últimamente el papel y la importancia de la biosfera como objeto de análisis ecológico es cada vez mayor. En la ecología moderna se da una importancia especialmente grande a los problemas de la interacción humana con el entorno natural. La promoción de estas secciones en ciencias ambientales está asociada con un fuerte aumento de las mutuas influencia negativa el ser humano y el medio ambiente, el papel cada vez mayor de los aspectos económicos, sociales y morales, en relación con las consecuencias negativas agudas del progreso científico y tecnológico.
Así, la ecología moderna no se limita únicamente al marco de la disciplina biológica, que trata principalmente la relación de los animales y las plantas con el medio ambiente, sino que se convierte en una ciencia interdisciplinaria que estudia los problemas más complejos de la interacción humana con el medio ambiente. La urgencia y versatilidad de este problema, provocada por el agravamiento de la situación ecológica a escala mundial, ha llevado a la "reverdecimiento" de muchas ciencias naturales, técnicas y humanas.
Por ejemplo, en la intersección de la ecología con otras ramas del conocimiento, continúa el desarrollo de nuevas áreas como la ecología de la ingeniería, la geoecología, la ecología matemática, la ecología agrícola, la ecología espacial, etc.
En consecuencia, el término "ecología" en sí mismo recibió una interpretación más amplia, y el enfoque ecológico en el estudio de la interacción de la sociedad humana y la naturaleza se reconoció como fundamental.
Los problemas ambientales de la Tierra como planeta están siendo abordados por un ecología mundial, cuyo principal objeto de estudio es la biosfera como ecosistema global. En la actualidad, también hay disciplinas especiales, cómo ecología social, estudiando la relación en el sistema” la sociedad humana la naturaleza”, y su parte Ecologia humana(antropoecología), que trata de la interacción del hombre como ser biosocial con el mundo exterior.
La ecología moderna está estrechamente relacionada con la política, la economía, el derecho (incluido el derecho internacional), la psicología y la pedagogía, ya que solo en alianza con ellas es posible superar el paradigma tecnocrático del pensamiento y desarrollar un nuevo tipo de conciencia ecológica que cambie radicalmente el comportamiento de las personas. en relación con la naturaleza.
Desde un punto de vista científico y práctico, la división de la ecología en teórica y aplicada está bastante justificada.
Ecología teórica revela las leyes generales de la organización de la vida.
Ecología Aplicada estudia los mecanismos de destrucción de la biosfera por el hombre, las formas de prevenir este proceso y desarrolla principios para el uso racional de los recursos naturales. La base científica de la ecología aplicada es un sistema de leyes, reglas y principios ambientales generales.
Sobre la base de los conceptos y direcciones anteriores, se deduce que las tareas de la ecología son muy diversas.
En términos generales, estos incluyen:
desarrollo teoría general sostenibilidad de los sistemas ecológicos;
estudio de los mecanismos ecológicos de adaptación al medio ambiente;
estudio de la regulación de la población;
estudiar biodiversidad y mecanismos para su mantenimiento;
estudio de los procesos de producción;
estudio de los procesos que tienen lugar en la biosfera para mantener su estabilidad;
modelización del estado de los ecosistemas y procesos biosféricos globales.
Las principales tareas aplicadas que la ecología debe resolver en la actualidad son las siguientes:
previsión y evaluación de posibles consecuencias negativas en el entorno natural bajo la influencia de las actividades humanas;
mejorar la calidad del medio ambiente;
optimización de soluciones de ingeniería, económicas, organizacionales, legales, sociales o de otro tipo para garantizar un desarrollo sostenible ambientalmente seguro, principalmente en las áreas ambientalmente más amenazadas.
objetivo estratégico Se considera que la ecología es el desarrollo de la teoría de la interacción entre la naturaleza y la sociedad basada en una nueva visión que considera a la sociedad humana como parte integral de la biosfera.
En la actualidad, la ecología se está convirtiendo en una de las ciencias naturales más importantes y, como creen muchos ecologistas, de su progreso dependerá la propia existencia del hombre en nuestro planeta.
2. Breve reseña de la historia del desarrollo de la ecología.
En la historia del desarrollo de la ecología, se pueden distinguir tres etapas principales.
Primer paso el origen y formación de la ecología como ciencia (hasta los años 60 del siglo XIX). En esta etapa se acumularon datos sobre la relación de los organismos vivos con su entorno y se hicieron las primeras generalizaciones científicas.
En los siglos XVII-XVIII. la información ecológica representó una proporción significativa en muchas descripciones biológicas (A. Réaumur, 1734; A. Tremblay, 1744, etc.). Los elementos del enfoque ecológico estaban contenidos en los estudios de los científicos rusos I. I. Lepekhin, A. F. Middendorf, S. P. Krashennikov, el científico francés J. Buffon, el naturalista sueco C. Linnaeus, el científico alemán G. Yeager y otros.
En el mismo período, J. Lamarck (1744-1829) y T. Malthus (1766-1834) advirtieron por primera vez a la humanidad sobre las posibles consecuencias negativas del impacto humano en la naturaleza.
Segunda fase registro de la ecología como rama independiente del saber (después de los años 60 del siglo XIX). El comienzo de la etapa estuvo marcado por la publicación de los trabajos de los científicos rusos K. F. Rulye (1814-1858), N. A. Severtsov (1827-1885), V. V. han perdido su importancia hasta nuestros días. No es casualidad que el ecologista estadounidense Yu. Odum (1975) considere a VV Dokuchaev como uno de los fundadores de la ecología. A finales de los 70. Siglo xix El hidrobiólogo alemán K. Möbius (1877) introduce el concepto más importante de biocenosis como una combinación regular de organismos bajo ciertas condiciones ambientales.
Charles Darwin (1809-1882) hizo una contribución invaluable al desarrollo de los fundamentos de la ecología, quien reveló los principales factores en la evolución del mundo orgánico. Lo que Ch. Darwin llamó la “lucha por la existencia” desde posiciones evolutivas puede interpretarse como la relación de los seres vivos con el medio externo, abiótico y entre sí, es decir, con el medio biótico.
El biólogo evolutivo alemán E. Haeckel (1834-1919) fue el primero en comprender que esta es un área independiente y muy importante de la biología, y la llamó ecología (1866). En su obra fundamental “La morfología general de los organismos”, escribió: “Por ecología entendemos la suma de conocimientos relacionados con la economía de la naturaleza: el estudio de la totalidad de la relación de un animal con su medio, tanto orgánico como inorgánico. , y sobre todo sus relaciones amistosas u hostiles con aquellos animales y plantas con los que directa o indirectamente entre en contacto. En una palabra, la ecología es el estudio de todas las relaciones complejas que Darwin llamó "las condiciones que dan origen a la lucha por la existencia".
Como ciencia independiente, la ecología finalmente tomó forma a principios del siglo XX. Durante este período, el científico estadounidense C. Adams (1913) creó el primer resumen de ecología, se publicaron otras generalizaciones e informes importantes (W. Shelford, 1913, 1929; C. Elton, 1927; R. Hesse, 1924; K. Raunker, 1929 y etc.). El científico ruso más grande del siglo XX. V. I. Vernadsky crea una doctrina fundamental de la biosfera.
En los años 30 y 40. la ecología se ha elevado a un nivel superior como resultado de un nuevo enfoque para el estudio sistemas naturales. Primero, A. Tensley (1935) presentó el concepto de ecosistema, y un poco más tarde, V. N. Sukachev (1940) corroboró un concepto similar de biogeocenosis. Cabe señalar que el nivel de ecología doméstica en los años 20-40. fue uno de los más avanzados del mundo, especialmente en el campo de la investigación fundamental. Durante este período, científicos destacados como el académico V.I. Vernadsky y V.N. Sukachev, así como destacados ecologistas V.V. Stanchinsky, E.S. Bauer, G.G. Gauze, V.N.A.N. Formozov, D.N. Kashkarov y otros.
En la segunda mitad del siglo XX. En relación con la contaminación ambiental y un fuerte aumento del impacto humano en la naturaleza, la ecología es de particular importancia.
comienza tercera etapa(años 50 del siglo XX - hasta el presente) transformación de la ecología en una ciencia compleja, incluyendo las ciencias de la protección de los Ambiente humano ambiente. De una ciencia biológica rigurosa, la ecología se está convirtiendo en “un ciclo significativo de conocimiento, incorporando secciones de geografía, geología, química, física, sociología, teoría cultural, economía…” (Reimers, 1994).
El período moderno de desarrollo de la ecología está asociado con los nombres de importantes científicos extranjeros como J. Odum, JM Andersen, E. Pianka, R. Ricklefs, M. Bigon, A. Schweitzer, J. Harper, R. Whittaker, N . Borlaug , T. Miller, B. Nebel y otros. Entre los científicos nacionales, uno debe nombrar a I. P. Gerasimov, A. M. Gilyarov, V. G. Gorshkov, Yu. A. Israel, K. S. Losev, N. N. Moiseev, NP Naumov, NF Reimers, VV Rozanov, Yu. Yablokova, A. L. Yanshin y otros.
Los primeros actos ambientales en Rusia se conocen entre los siglos IX y XII. (por ejemplo, el código de leyes de Yaroslav el Sabio "Verdad rusa", que estableció las reglas para la protección de las tierras de caza y apicultura). En los siglos XIV-XVII. en las fronteras del sur del estado ruso, había "bosques cortados", una especie de área protegida, donde la tala económica estaba prohibida. La historia ha conservado más de 60 decretos ambientales de Pedro I. Bajo él, comenzó el estudio de los recursos naturales más ricos de Rusia. En 1805, se fundó en Moscú una sociedad de exploradores de la naturaleza. A finales del siglo XIX - principios del siglo XX. hubo un movimiento para la protección de objetos raros de la naturaleza. Los trabajos de destacados científicos V. V. Dokuchaev, K. M. Baer, G. A. Kozhevnikov, I. P. Borodin, D. N. Anuchin, S. V. Zavadsky y otros. fundamentos cientificos conservación natural.
El inicio de las actividades de protección ambiental del estado soviético coincidió con una serie de primeros decretos, comenzando con el “Decreto sobre la Tierra” del 26 de octubre de 1917, que sentó las bases para la gestión de la naturaleza en el país.
Fue durante este período que nació el principal tipo de actividad ambiental y recibió expresión legislativa Protección de la Naturaleza.
En el período de 30-40, en relación con la explotación de los recursos naturales, causada principalmente por el crecimiento de la industrialización en el país, la protección de la naturaleza comenzó a ser considerada como "un sistema unificado de medidas destinadas a la protección, desarrollo, enriquecimiento cualitativo y el uso racional de fondos naturales países" (de la resolución del Primer Congreso de toda Rusia sobre Protección de la Naturaleza, 1929).
Así, en Rusia hay el nuevo tipo actividades ambientales uso racional de los recursos naturales.
en los años 50 el mayor desarrollo de las fuerzas productivas en el país, el fortalecimiento del impacto negativo del hombre sobre la naturaleza hizo necesaria la creación de otra forma que regule la interacción de la sociedad y la naturaleza, protección del hábitat humano. Durante este período, se adoptan leyes republicanas sobre protección de la naturaleza, que proclaman un enfoque integrado de la naturaleza no solo como fuente de recursos naturales, sino también como hábitat humano. Desafortunadamente, la pseudociencia de Lysenko aún triunfó, y las palabras de IV Michurin sobre la necesidad de no esperar la misericordia de la naturaleza fueron canonizadas.
En los años 60-80. casi todos los años, se adoptaron decretos gubernamentales para fortalecer la protección de la naturaleza (sobre la protección de las cuencas del Volga y Ural, los mares de Azov y Negro, el lago Ladoga, Baikal, las ciudades industriales de Kuzbass y Donbass, la costa ártica). Continuó el proceso de creación de legislación ambiental y se emitieron códigos de tierras, aguas, bosques y otros.
Estas resoluciones y las leyes adoptadas, como lo demostró la práctica de su aplicación, no dieron los resultados necesarios: el impacto antropogénico perjudicial en la naturaleza continuó.
3. Importancia de la educación ambiental
La educación ambiental no solo aporta conocimiento científico en el campo de la ecología, sino que también es un eslabón importante en la educación ambiental de los futuros especialistas. Esto implica inculcarles una alta cultura ecológica, la capacidad de respetar riqueza natural y otros, es decir, los especialistas, en nuestro caso de un perfil técnico e ingeniero, deben formar una nueva conciencia y pensamiento ecológico, cuya esencia es que la persona es parte de la naturaleza y la conservación de la naturaleza es la preservación de una vida humana completa.
El conocimiento ecológico es necesario para toda persona para poder cumplir el sueño de muchas generaciones de pensadores de crear un ambiente digno de una persona, para lo cual es necesario construir hermosas ciudades, desarrollar fuerzas productivas tan perfectas que puedan asegurar la armonía del hombre. y naturaleza Pero esta armonía es imposible si las personas son hostiles entre sí y, más aún, si hay guerras, que lamentablemente es el caso. Como señaló acertadamente el ecologista estadounidense B. Commoner a principios de la década de 1970: “La búsqueda de los orígenes de cualquier problema relacionado con el medio ambiente conduce a la verdad indiscutible de que la causa raíz de la crisis no radica en cómo las personas interactúan con la naturaleza, sino en cómo interactúan entre sí… y que, finalmente, la paz entre las personas y la naturaleza debe ser precedida por la paz entre las personas”.
En la actualidad, el desarrollo espontáneo de las relaciones con la naturaleza pone en peligro la existencia no sólo de objetos individuales, territorios de países, etc., sino también de toda la humanidad.
Esto se explica por el hecho de que una persona está estrechamente conectada con la naturaleza viva, el origen, las necesidades materiales y espirituales, pero, a diferencia de otros organismos, estas conexiones han tomado tal escala y formas que esto puede llevar (¡y ya está conduciendo!) A la participación casi completa de la cubierta viva, los planetas (biosferas) en el soporte de la vida. sociedad moderna poniéndole humanidad al borde de la catástrofe ecológica.
Una persona, gracias a la mente que le ha dado la naturaleza, busca proporcionarse condiciones "cómodas" del entorno, se esfuerza por ser independiente de él. factores físicos, por ejemplo, del clima, de la falta de alimentos, para deshacerse de los animales y plantas dañinos para él (¡pero en absoluto "dañinos" para el resto del mundo viviente!), etc. Por lo tanto, una persona difiere principalmente de otras especies en que interactúa con la naturaleza a través de la cultura, es decir, la humanidad en su conjunto, en desarrollo, crea un ambiente cultural en la Tierra gracias a la transferencia de generación en generación de su experiencia laboral y espiritual. Pero, como señaló K. Marx, "la cultura, si se desarrolla espontáneamente y no está dirigida conscientemente... deja tras de sí un desierto".
Sólo el conocimiento de cómo gestionarlos puede detener el desarrollo espontáneo de los acontecimientos y, en el caso de la ecología, este conocimiento debe “apoderarse de las masas”, según por lo menos, para la mayor parte de la sociedad, lo que solo es posible a través de la educación ambiental general de las personas desde la escuela hasta la universidad.
El conocimiento ecológico permite darse cuenta de lo pernicioso de la guerra y la lucha entre los pueblos, porque detrás de esto no se encuentra sólo la muerte de individuos e incluso de civilizaciones, porque esto conducirá a un general desastre ecológico a la destrucción de toda la humanidad. Esto significa que la más importante de las condiciones ecológicas para la supervivencia del hombre y de todos los seres vivos es una vida pacífica en la Tierra. Esto es lo que una persona educada en el medio ambiente debe y se esforzará por lograr.
Pero sería injusto construir toda la ecología "en torno" únicamente al hombre. La destrucción del medio ambiente natural conlleva consecuencias perjudiciales para la vida humana. El conocimiento ecológico le permite comprender que el hombre y la naturaleza son un todo único y las ideas sobre su dominio sobre la naturaleza son bastante ilusorias y primitivas.
Una persona ecológicamente educada no permitirá una actitud espontánea ante la vida que le rodea. Luchará contra la barbarie ecológica, y si esas personas se convierten en mayoría en nuestro país, garantizarán una vida normal para sus descendientes, defendiendo resueltamente la protección de la vida silvestre del ataque codicioso de la civilización "salvaje", transformando y mejorando la civilización. mismo, encontrando las mejores opciones "ambientalmente amigables" para la relación entre la naturaleza y la sociedad.
En Rusia y los países de la CEI, se presta mucha atención a la educación ambiental. La Asamblea Interparlamentaria de los Estados Miembros de la CEI adoptó el Acto Legislativo Recomendatorio sobre Educación Ambiental de la Población (1996) y otros documentos, incluido el Concepto de Educación Ambiental.
La educación ambiental, tal como se indica en el preámbulo del Concepto, tiene por objeto desarrollar y consolidar estereotipos más avanzados sobre el comportamiento de las personas encaminados a:
1) ahorro de recursos naturales;
2) prevención de la contaminación injustificada del medio ambiente;
3) conservación generalizada de los ecosistemas naturales;
4) respeto a las normas de conducta y convivencia aceptadas por la comunidad internacional;
5) formación de la preparación consciente para la participación personal activa en las actividades ambientales en curso y su apoyo financiero factible;
6) asistencia en la realización de acciones ambientales conjuntas y la implementación de una política ambiental unificada en la CEI.
Actualmente, la violación de las leyes ambientales solo puede detenerse elevando a la altura adecuada cultura ecologica cada miembro de la sociedad, y esto se puede hacer, en primer lugar, a través de la educación, a través del estudio de los fundamentos de la ecología, que es especialmente importante para los especialistas en el campo de las ciencias técnicas, principalmente para los ingenieros civiles, ingenieros en el campo de la química, petroquímica, metalurgia, ingeniería mecánica, industrias alimenticias y extractivas, etc. Este libro de texto está destinado a una amplia gama de estudiantes que estudian en áreas técnicas y especialidades de las universidades. De acuerdo con la intención de los autores, debe dar las ideas principales en las áreas principales de la ecología teórica y aplicada y sentar las bases para la cultura ecológica del futuro especialista, basada en una comprensión profunda del valor más alto: el desarrollo armonioso del hombre. y naturaleza
preguntas de examen
1. ¿Qué es la ecología y cuál es el objeto de su estudio?
2. ¿Cuál es la diferencia entre las tareas de ecología teórica y aplicada?
3. Etapas del desarrollo histórico de la ecología como ciencia. El papel de los científicos nacionales en su formación y desarrollo.
4. ¿Qué es la protección del medio ambiente y cuáles son sus principales tipos?
5. ¿Por qué es necesario para todos los miembros de la sociedad, incluidos los trabajadores de ingeniería y técnicos, la cultura ambiental y la educación ambiental?
Capítulo 1
1.1. Los principales niveles de organización de la vida y la ecología.
Gen, célula, órgano, organismo, población, comunidad (biocenosis) - los principales niveles de organización de la vida. La ecología estudia los niveles de organización biológica desde los organismos hasta los ecosistemas. Se basa, como toda biología, en teoría desarrollo evolutivo mundo orgánico de Ch. Darwin, basado en ideas sobre seleccion natural. De forma simplificada se puede representar de la siguiente manera: como resultado de la lucha por la existencia, sobreviven los organismos más adaptados, los cuales transmiten rasgos benéficos que aseguran la supervivencia a su descendencia, la cual puede desarrollarla más, asegurando la existencia estable de esta. tipo de organismos en determinadas condiciones ambientales específicas. Si estas condiciones cambian, entonces los organismos con rasgos que son más favorables para las nuevas condiciones, transmitidos por herencia, sobreviven, etc.
Las ideas materialistas sobre el origen de la vida y la teoría evolutiva de Charles Darwin solo pueden explicarse desde el punto de vista de la ciencia ambiental. Por tanto, no es casualidad que, a raíz del descubrimiento de Darwin (1859), apareciera el término "ecología" de E. Haeckel (1866). El papel del medio ambiente, es decir, los factores físicos, en la evolución y existencia de los organismos está fuera de toda duda. Este ambiente fue llamado abiótico, y sus partes individuales (aire, agua, etc.) y factores (temperatura, etc.) se denominan componentes abióticos, A diferencia de componentes bióticos representada por la materia viva. Al interactuar con el entorno abiótico, es decir, con los componentes abióticos, forman ciertos sistemas funcionales, donde los componentes vivos y el medio ambiente son "un solo organismo completo".
En la fig. 1.1 los componentes anteriores se presentan en la forma niveles de organización biológica sistemas biológicos que difieren en los principios de organización y la escala de los fenómenos. Reflejan la jerarquía de los sistemas naturales, en la que los subsistemas más pequeños forman grandes sistemas, que son en sí mismos subsistemas de sistemas más grandes.
Arroz. 1.1. El espectro de niveles de organización biológica (según Yu. Odum, 1975)
Las propiedades de cada nivel individual son mucho más complejas y diversas que el anterior. Pero esto puede explicarse solo parcialmente sobre la base de datos sobre las propiedades del nivel anterior. En otras palabras, las propiedades de cada nivel biológico sucesivo no pueden predecirse a partir de las propiedades de los componentes individuales de sus niveles inferiores, al igual que las propiedades del agua no pueden predecirse a partir de las propiedades del oxígeno y el hidrógeno. Tal fenómeno se llama aparición la presencia de un todo sistémico de propiedades especiales que no son inherentes a sus subsistemas y bloques, así como la suma de otros elementos que no están unidos por enlaces troncales.
La ecología estudia el lado derecho del "espectro" representado en la fig. 1.1, es decir, niveles de organización biológica desde los organismos hasta los ecosistemas. en ecología El cuerpo es visto como un sistema completo. interactuando con el medio ambiente, tanto abiótico como biótico. En este caso, nuestro campo de visión incluye un conjunto como especies, consistente en similares individuos, que, sin embargo, individuos difieren entre sí. Son tan diferentes como una persona es diferente de otra, también pertenecientes a la misma especie. Pero todos ellos están unidos por uno para todos. reserva genética , lo que asegura su capacidad de reproducirse dentro de la especie. No puede haber descendencia de individuos de diferentes especies, incluso estrechamente relacionados, unidos en un género, sin mencionar la familia y los taxones más grandes, uniendo aún más "parientes lejanos".
Dado que cada individuo (individuo) tiene sus propias características específicas, su actitud hacia el estado del medio ambiente, hacia el impacto de sus factores es diferente. Por ejemplo, algunos individuos pueden no ser capaces de soportar un aumento de temperatura y morir, pero la población de toda la especie sobrevive a expensas de otros individuos que están más adaptados a temperaturas elevadas.
población, en su forma más general, es una colección de individuos de la misma especie. Los genetistas suelen añadir como punto obligatorio la capacidad de esta población para reproducirse. Los ecologistas, teniendo en cuenta estas dos características, enfatizan un cierto aislamiento en el espacio y el tiempo de poblaciones similares de la misma especie (Gilyarov, 1990).
El aislamiento espacial y temporal de poblaciones similares refleja la estructura natural real de la biota. En un entorno natural real, muchas especies se encuentran dispersas en vastas áreas, por lo que es necesario estudiar un determinado grupo de especies dentro de un determinado territorio. Algunas de las agrupaciones se adaptan bastante bien a las condiciones locales, formando los llamados ecotipo. Este ni siquiera es grupo grande los individuos genéticamente emparentados pueden dar lugar a una gran población, y muy estable durante bastante tiempo. Esto se ve facilitado por la adaptabilidad de los individuos al medio abiótico, la competencia intraespecífica, etc.
Sin embargo, los verdaderos grupos y asentamientos de una sola especie no existen en la naturaleza, y generalmente tratamos con grupos que consisten en muchas especies. Tales agrupaciones se denominan comunidades biológicas o biocenosis.
Biocenosis- un conjunto de poblaciones cohabitantes de diferentes tipos de microorganismos, plantas y animales. El término "biocenosis" fue utilizado por primera vez por Möbius (1877) al estudiar un grupo de organismos en un banco de ostras, es decir, desde un principio, esta comunidad de organismos estuvo limitada por un determinado espacio "geográfico", en este caso, el límites de un bajío. Esta zona fue posteriormente nombrada biotopo que se refiere a las condiciones ambientales en un área determinada: aire, agua, suelos y rocas subyacentes. Es en este ambiente donde existe la vegetación, la fauna y los microorganismos que componen la biocenosis.
Está claro que los componentes del biotopo no solo existen uno al lado del otro, sino que interactúan activamente entre sí, creando un cierto sistema biológico, que el académico VN Sukachev llamó biogeocenosis. En este sistema, la totalidad de los componentes abióticos y bióticos tienen "... su propia y especial especificidad de interacciones" y "un cierto tipo de intercambio de materia y energía entre ellos y otros fenómenos naturales y que representan una unidad dialéctica interna contradictoria, que está en constante movimiento, desarrollo" (Sukachev, 1971). El esquema de biogeocenosis se muestra en fig. 1.2. Este conocido esquema de V. N. Sukachev fue corregido por G. A. Novikov (1979).
Arroz. 1.2. Esquema de biogeocenosis según G. A. Novikov (1979)
El término "biogeocenosis" fue propuesto por VN Sukachev a finales de los años 30. Las ideas de Sukachev más tarde formaron la base biogeocenología toda una dirección científica en biología, que se ocupe de los problemas de la interacción de los organismos vivos entre sí y con su entorno abiótico.
Sin embargo, un poco antes, en 1935, el botánico inglés A. Tensley introdujo el término "ecosistema". Ecosistema, según A. Tensley, "un conjunto de complejos de organismos con un complejo de factores físicos de su entorno, es decir, factores de hábitat en el sentido amplio". Otros ecologistas conocidos tienen definiciones similares: Y. Odum, K. Willy, R. Whittaker, K. Watt.
Varios partidarios del enfoque ecosistémico en Occidente consideran que los términos "biogeocenosis" y "ecosistema" son sinónimos, en particular Yu. Odum (1975, 1986).
Sin embargo, varios científicos rusos no comparten esta opinión al ver ciertas diferencias. Sin embargo, muchos no consideran significativas estas diferencias y ponen el signo igual entre estos conceptos. Esto es tanto más necesario cuanto que el término "ecosistema" se utiliza ampliamente en ciencias afines, especialmente en el ámbito ambiental.
De particular importancia para la asignación de ecosistemas son trófico, es decir, las relaciones nutricionales de los organismos que regulan toda la energía de las comunidades bióticas y todo el ecosistema en su conjunto.
En primer lugar, todos los organismos se dividen en dos grandes grupos: autótrofos y heterótrofos.
autótrofo Los organismos utilizan fuentes inorgánicas para su existencia, creando así materia orgánica a partir de materia inorgánica. Dichos organismos incluyen plantas verdes fotosintéticas de ambientes terrestres y acuáticos, algas verdeazuladas, algunas bacterias debido a la quimiosíntesis, etc.
Dado que los organismos son bastante diversos en tipos y formas de nutrición, entran en interacciones tróficas complejas entre sí, desempeñando así las funciones ecológicas más importantes en las comunidades bióticas. Algunos de ellos producen productos, otros consumen, otros lo convierten en una forma inorgánica. Se les llama respectivamente: productores, consumidores y descomponedores.
Productores productores de productos de los que luego se alimentan todos los demás organismos se trata de plantas verdes terrestres, algas microscópicas marinas y de agua dulce que producen sustancias orgánicas a partir de compuestos inorgánicos.
consumidores Son consumidores de sustancias orgánicas. Entre ellos hay animales que consumen solo alimentos vegetales herbívoros(vaca) o comiendo solo la carne de otros animales carnívoros(depredadores), así como aquellos que usan ambos "omnívoro"(hombre, oso).
descomponedores (destructores)) agentes reductores. Devuelven sustancias de organismos muertos a la naturaleza inanimada, descomponiendo la materia orgánica en compuestos y elementos inorgánicos simples (por ejemplo, en CO 2 , NO 2 y H 2 O). Al devolver los nutrientes al suelo o al medio acuático, completan el ciclo bioquímico. Esto lo hacen principalmente las bacterias, la mayoría de los otros microorganismos y los hongos. Funcionalmente, los descomponedores son los mismos consumidores, por lo que a menudo se les llama microconsumidores.
A. G. Bannikov (1977) cree que los insectos también juegan un papel importante en los procesos de descomposición de la materia orgánica muerta y en los procesos de formación del suelo.
Los microorganismos, bacterias y otras formas más complejas, dependiendo del hábitat, se dividen en aerobio, es decir, vivir en presencia de oxígeno, y anaeróbico vivir en un ambiente libre de oxígeno.
1.2. El cuerpo como un sistema holístico vivo
Un organismo es cualquier ser vivo. Se diferencia de naturaleza inanimada un cierto conjunto de propiedades inherentes solo a la materia viva: organización celular; metabolismo en el papel principal de las proteínas y los ácidos nucleicos, proporcionando homeostasis organismo autorrenovación y mantenimiento de la constancia de su medio interno. Los organismos vivos se caracterizan por el movimiento, la irritabilidad, el crecimiento, el desarrollo, la reproducción y la herencia, así como la adaptabilidad a las condiciones de existencia adaptación.
Interactuando con el ambiente abiótico, el organismo actúa como Sistema completo, que incluye todos los niveles inferiores de organización biológica (el lado izquierdo del "espectro", véase la Fig. 1.1). Todas estas partes del cuerpo (genes, células, tejidos celulares, órganos completos y sus sistemas) son componentes del nivel preorgánico. Un cambio en algunas partes y funciones del cuerpo inevitablemente implica un cambio en sus otras partes y funciones. Así, en las cambiantes condiciones de existencia, como resultado de la selección natural, ciertos órganos reciben un desarrollo prioritario. Por ejemplo, un poderoso sistema de raíces en plantas de la zona árida (hierba pluma) o "ceguera" como resultado de la reducción de ojos en animales que viven en la oscuridad (topo).
Los organismos vivos tienen un metabolismo, o metabolismo muchas reacciones químicas tienen lugar. Un ejemplo de tales reacciones es respiración, que incluso Lavoise y Laplace consideraban una especie de combustión, o fotosíntesis, a través del cual las plantas verdes unen la energía solar y, como resultado de otros procesos metabólicos, toda la planta la utiliza, etc.
Como sabes, en el proceso de fotosíntesis, además de la energía solar, se utiliza dióxido de carbono y agua. total ecuacion quimica la fotosíntesis se ve así:
donde C 6 H 12 O 6 es una molécula de glucosa rica en energía.
Casi todo el dióxido de carbono (CO 2 ) proviene de la atmósfera y durante el día su movimiento se dirige hacia las plantas, donde tiene lugar la fotosíntesis y se libera oxígeno. La respiración es el proceso inverso, el movimiento de CO 2 durante la noche se dirige hacia arriba y se absorbe oxígeno.
Algunos organismos, las bacterias, son capaces de crear compuestos orgánicos a expensas de otros componentes, por ejemplo, debido a los compuestos de azufre. Tales procesos se denominan quimiosíntesis.
El metabolismo en el cuerpo ocurre solo con la participación de sustancias proteicas macromoleculares especiales enzimas actuando como catalizadores. Cada reacción bioquímica durante la vida de un organismo está controlada por una enzima específica, que a su vez está controlada por un solo gen. Un cambio genético llamado mutación, conduce a un cambio en la reacción bioquímica debido a un cambio en la enzima y, en caso de escasez de esta última, a la pérdida de la etapa correspondiente de la reacción metabólica.
Sin embargo, no sólo las enzimas regulan los procesos metabólicos. son ayudados coenzimas moléculas grandes, de las cuales las vitaminas forman parte. vitaminas sustancias especiales que son necesarias para el metabolismo de todos los organismos bacterias, plantas verdes, animales y humanos. La falta de vitaminas conduce a enfermedades, ya que no se forman las coenzimas necesarias y se altera el metabolismo.
Finalmente, una serie de procesos metabólicos requieren sustancias químicas específicas llamadas hormonas, que se producen en varios lugares (órganos) del cuerpo y se envían a otros lugares por la sangre o por difusión. Las hormonas realizan en cualquier organismo la coordinación química general del metabolismo y ayudan en este asunto, por ejemplo, sistema nervioso animales y humanos.
A nivel de genética molecular, el impacto de los contaminantes, las radiaciones ionizantes y ultravioleta es especialmente sensible. Provocan una violación de los sistemas genéticos, la estructura celular e inhiben la acción de los sistemas enzimáticos. Todo esto conduce a enfermedades de humanos, animales y plantas, opresión e incluso destrucción de especies de organismos.
Los procesos metabólicos proceden con intensidad variable a lo largo de la vida del organismo, todo el camino de su desarrollo individual. Este camino desde el nacimiento hasta el final de la vida se llama ontogenia. ontogénesis es un conjunto de sucesivas transformaciones morfológicas, fisiológicas y bioquímicas que sufre el organismo a lo largo de todo el período de la vida.
La ontogenia incluye crecimiento organismo, es decir, un aumento en el peso y tamaño corporal, y diferenciación, es decir, la aparición de diferencias entre células y tejidos homogéneos, llevándolos a la especialización en el desempeño de diversas funciones en el organismo. En organismos con reproducción sexual, la ontogénesis comienza con una célula fecundada (cigoto). Con reproducción asexual: con la formación de un nuevo organismo al dividir el cuerpo materno o una célula especializada, por gemación, así como a partir de un rizoma, tubérculo, bulbo, etc.
Cada organismo en ontogenia pasa por una serie de etapas de desarrollo. Para los organismos que se reproducen sexualmente, hay germinal(embrionario), post-embrionario(postembrionario) y período de desarrollo organismo adulto. El período embrionario termina con la liberación del embrión de las membranas del óvulo y en el nacimiento vivíparo . Importante significado ambiental para los animales tiene una etapa inicial de desarrollo postembrionario, procediendo según el tipo revelado directo o por tipo metamorfosis pasando por el estado larvario. En el primer caso, hay un desarrollo gradual hacia una forma adulta (pollo - pollo, etc.), en el segundo, el desarrollo ocurre primero en la forma larvas, que existe y se alimenta por sí solo antes de convertirse en adulto (renacuajo - rana). En una serie de insectos, el estado larvario le permite sobrevivir a la estación desfavorable (bajas temperaturas, sequía, etc.)
En la ontogénesis de las plantas hay desarrollo del crecimiento(se forma el organismo adulto) y envejecimiento(debilitamiento de la biosíntesis de todas las funciones fisiológicas y muerte). La principal característica de la ontogénesis de las plantas superiores y la mayoría de las algas es la alternancia de generaciones asexuales (esporofitas) y sexuales (hematófitas).
Los procesos y fenómenos que tienen lugar a nivel ontogenético, es decir, a nivel de individuo (individuo), son un eslabón necesario y muy esencial en el funcionamiento de todos los seres vivos. Los procesos de ontogenia pueden ser perturbados en cualquier etapa por la acción de la contaminación química, lumínica y térmica del ambiente y pueden conducir a la aparición de malformaciones o incluso a la muerte de los individuos en la etapa posnatal de la ontogenia.
La ontogenia moderna de los organismos se ha desarrollado a lo largo de una larga evolución, como resultado de su desarrollo histórico filogénesis. No es casualidad que este término fuera introducido por E. Haeckel en 1866, ya que a los efectos de la ecología es necesario reconstruir las transformaciones evolutivas de animales, plantas y microorganismos. Esto lo hace la ciencia, la filogenética, que se basa en los datos de tres ciencias: morfología, embriología y paleontología.
La relación entre el desarrollo de los vivos en el plan evolutivo histórico y el desarrollo individual del organismo fue formulada por E. Haeckel en la forma ley biogenética
: la ontogénesis de cualquier organismo es una repetición breve y concisa de la filogénesis de una especie dada. En otras palabras, primero en el útero (en los mamíferos, etc.), y luego, habiendo nacido, individual en su desarrollo repite en forma abreviada desarrollo historico de su tipo.
1.3. Características generales de la biota terrestre
Actualmente, hay más de 2,2 millones de especies de organismos en la Tierra. Su taxonomía es cada vez más complicada, aunque su esqueleto básico se ha mantenido casi sin cambios desde su creación por el eminente científico sueco Carl Linnaeus a mediados del siglo XVII.
Tabla 1.1
Taxones Superiores de la Citemática del Imperio de los Organismos Celulares
Resultó que en la Tierra hay dos grandes grupos de organismos, cuyas diferencias son mucho más profundas que entre plantas superiores y animales superiores, y, en consecuencia, se distinguieron correctamente dos reinos entre los celulares: procariotas - prenucleares poco organizados y eucariotas - nucleares altamente organizados. procariotas(Procaryota) están representados por el reino de los llamados escopeta, que incluye bacterias y algas verdeazuladas, en las células de las cuales no hay núcleo y el ADN en ellas no está separado del citoplasma por ninguna membrana. eucariotas(eucariotas) están representados por tres reinos: animales, hongosy plantas , cuyas células contienen un núcleo y el ADN está separado del citoplasma por una membrana nuclear, ya que se encuentra en el propio núcleo. Los hongos se destacan en un reino aparte, ya que resultó que no solo no pertenecen a las plantas, sino que probablemente se originan a partir de protozoos ameboides biflagelados, es decir, tienen una conexión más estrecha con el mundo animal.
Sin embargo, tal división de organismos vivos en cuatro reinos aún no ha formado la base de referencia y literatura educativa, por lo tanto, en la presentación posterior del material, nos adherimos a las clasificaciones tradicionales, según las cuales las bacterias, las algas verdeazuladas y los hongos son divisiones de plantas inferiores.
El conjunto completo de organismos vegetales de un territorio dado del planeta de cualquier detalle (región, distrito, etc.) se llama flora, y la totalidad de los organismos animales fauna.
La flora y la fauna de esta zona en conjunto conforman biota. Pero estos términos tienen una aplicación mucho más amplia. Por ejemplo, se dice flora de plantas con flores, flora de microorganismos (microflora), microflora del suelo, etc. El término “fauna” se usa de manera similar: fauna de mamíferos, fauna de aves (avifauna), microfauna, etc. El término “biota” es se utilizan cuando se quiere evaluar la interacción de todos los organismos vivos y el medio ambiente, o, por ejemplo, la influencia de la "biota del suelo" en los procesos de formación del suelo, etc. A continuación se presenta una descripción general de la fauna y la flora de acuerdo con la clasificación (ver Tabla 1.1).
procariotas son los organismos más antiguos de la historia de la Tierra, se encontraron rastros de su actividad vital en los depósitos del Precámbrico, es decir, hace unos mil millones de años. Actualmente se conocen unas 5000 especies.
Las más comunes entre las escopetas son bacterias , y actualmente son los microorganismos más comunes en la biosfera. Sus tamaños van desde décimas hasta dos o tres micrómetros.
Las bacterias son omnipresentes, pero sobre todo en los suelos: cientos de millones por gramo de suelo, y en chernozems más de dos mil millones.
La microflora del suelo es muy diversa. Aquí, las bacterias realizan varias funciones y se dividen en las siguientes grupos fisiológicos: bacterias de la descomposición, bacterias nitrificantes, fijadoras de nitrógeno, sulfurosas, etc. Entre ellas hay formas aerobias y anaerobias.
Como resultado de la erosión del suelo, las bacterias ingresan a los cuerpos de agua. En la parte costera, hay hasta 300 mil de ellos por 1 ml, con la distancia de la costa y con la profundidad, su número disminuye a 100–200 individuos por 1 ml.
Hay muchas menos bacterias en el aire atmosférico.
Las bacterias están muy extendidas en la litosfera debajo del horizonte del suelo. Debajo de la capa del suelo, son solo un orden de magnitud más pequeños que en el suelo. Las bacterias se propagan a cientos de metros de profundidad la corteza terrestre e incluso se encuentran a una profundidad de dos o más mil metros.
alga verde azul similares en estructura a las células bacterianas, son autótrofos fotosintéticos. Viven principalmente en la capa superficial de los embalses de agua dulce, aunque también los hay en los mares. Los productos de su metabolismo son compuestos nitrogenados que promueven el desarrollo de otras algas planctónicas, que bajo ciertas condiciones pueden provocar la "floración" del agua y su contaminación, incluso en los sistemas de plomería.
eucariotas Estos son todos los demás organismos en la Tierra. Los más comunes entre ellos son las plantas, de las cuales hay alrededor de 300 mil especies.
plantas son prácticamente los únicos organismos que crean materia orgánica debido a recursos físicos (no vivos) insolación solar y elementos químicos extraídos de suelos (complejos biogénico elementos). Todos los demás comen alimentos orgánicos preparados. Por lo tanto, las plantas, por así decirlo, crean, producen alimentos para el resto del mundo animal, es decir, son productores.
Todas las formas unicelulares y multicelulares de plantas, por regla general, tienen nutrición autótrofa debido a los procesos de fotosíntesis.
Algas marinas Este es un gran grupo de plantas que viven en el agua, donde pueden nadar libremente o adherirse al sustrato. Las algas son los primeros organismos fotosintéticos de la Tierra, a los que debemos la aparición del oxígeno en su atmósfera. Además, son capaces de absorber nitrógeno, azufre, fósforo, potasio y otros componentes directamente del agua y no del suelo.
El resto, más plantas muy organizadas habitantes de la tierra. Reciben nutrientes del suelo a través del sistema de raíces, los cuales son transportados a través del tallo hasta las hojas, donde comienza la fotosíntesis. Líquenes, musgos, helechos, gimnospermas y angiospermas (en flor) son uno de los elementos más importantes del paisaje geográfico, dominado hay más de 250.000 especies de flores aquí. La vegetación terrestre es el principal generador de oxígeno que ingresa a la atmósfera, y su destrucción irreflexiva no solo dejará a animales y humanos sin alimento, sino también sin oxígeno.
Los hongos del suelo inferior juegan un papel importante en los procesos de formación del suelo.
animales representado por una amplia variedad de formas y tamaños, hay más de 1,7 millones de especies. Todo el reino animal son organismos heterótrofos, consumidores.
El mayor número de especies y el mayor número de individuos en artrópodos. Hay tantos insectos, por ejemplo, que hay más de 200 millones de ellos por cada persona. En segundo lugar en cuanto al número de especies se encuentra la clase mariscos, pero su número es mucho menor que el de los insectos. En tercer lugar en cuanto al número de especies se encuentran vertebrados, entre los cuales los mamíferos ocupan alrededor de una décima parte, y la mitad de todas las especies representan pez.
Medio, La mayoría de especies de vertebrados se formaron en condiciones de agua, y los insectos son animales puramente terrestres.
Los insectos se desarrollaron en la tierra en estrecha relación con las plantas con flores, siendo sus polinizadores. Estas plantas aparecieron más tarde que otras especies, pero más de la mitad de las especies de todas las plantas están floreciendo. La especiación en estas dos clases de organismos estuvo y está ahora en estrecha relación.
Si comparamos el número de especies tierra organismos y agua, entonces esta proporción será aproximadamente la misma para plantas y animales el número de especies en la tierra 92-93 %, en el agua 7-8 %, lo que significa que la liberación de organismos en la tierra dio un poderoso impulso a la evolución proceso en la dirección de aumentar diversidad de especies, lo que conduce a un aumento en la estabilidad de las comunidades naturales de organismos y ecosistemas en su conjunto.
1.4. Sobre el hábitat y los factores ambientales
El hábitat de un organismo es la totalidad de los niveles abióticos y bióticos de su vida. Las propiedades del entorno cambian constantemente y cualquier criatura, para sobrevivir, se adapta a estos cambios.
El impacto del medio ambiente es percibido por los organismos a través de factores ambientales denominados ambientales.
Factores ambientales Estas son ciertas condiciones y elementos del medio ambiente que tienen un efecto específico en el cuerpo. Se dividen en abióticos, bióticos y antropogénicos (Fig. 1.3).
Arroz. 1.3. Clasificación de los factores ambientales
Factores abióticos Se llama al conjunto de factores del medio ambiente inorgánico que afectan la vida y distribución de los animales y las plantas. Entre ellos se encuentran los físicos, químicos y edáficos. Nos parece que el papel ecológico de los campos geofísicos naturales no debe subestimarse.
Factores físicos son aquellos cuyo origen es un estado o fenómeno físico (mecánico, ondulatorio, etc.). Por ejemplo, la temperatura, si es alta, habrá una quemadura, si es muy baja, congelación. Otros factores también pueden afectar el efecto de la temperatura: en el agua - corriente, en la tierra - viento y humedad, etc.
Factores químicos Son aquellas que provienen de la composición química del ambiente. Por ejemplo, la salinidad del agua, si es alta, la vida en el embalse puede estar completamente ausente (Mar Muerto), pero al mismo tiempo, en agua dulce la mayoría de los organismos marinos no pueden vivir. La vida de los animales en la tierra y en el agua depende de la adecuación del contenido de oxígeno, etc.
Factores edáficos, es decir, suelo, es una combinación de propiedades químicas, físicas y mecánicas de suelos y rocas que afectan tanto a los organismos que viven en ellos, es decir, de los que son el hábitat, como al sistema de raíces de las plantas. Son bien conocidos los efectos de los componentes químicos (elementos biogénicos), la temperatura, la humedad, la estructura del suelo, el contenido de humus, etc., sobre el crecimiento y desarrollo de las plantas.
Campos geofísicos naturales tienen un impacto ecológico global en la biota de la Tierra y los seres humanos. La importancia ecológica de, por ejemplo, los campos magnético, electromagnético, radiactivo y otros de la Tierra es bien conocida.
Los campos geofísicos también son factores físicos, pero son de naturaleza litosférica, además, se puede suponer razonablemente que los factores edáficos son predominantemente de naturaleza litosférica, ya que el ambiente para su ocurrencia y acción es el suelo, el cual se forma a partir de rocas del parte de la superficie de la litosfera, por lo tanto, los combinamos en un grupo (ver Fig. 1.3).
Sin embargo, no solo los factores abióticos afectan a los organismos. Los organismos forman comunidades donde tienen que luchar por los recursos alimentarios, por la posesión de determinados pastos o territorios de caza, es decir, competir entre sí tanto a nivel intraespecífico como, especialmente, interespecífico. Estos ya son factores de la naturaleza viva, o factores bióticos.
Factores bioticos la totalidad de las influencias de la actividad vital de algunos organismos sobre la actividad vital de otros, así como sobre el entorno no vivo (Khrustalev et al., 1996). En este último caso, estamos hablando de la capacidad de los propios organismos de influir en cierta medida en las condiciones de vida. Por ejemplo, en un bosque, bajo la influencia de la cubierta vegetal, un especial microclima, o microambiente, donde, en comparación con el hábitat abierto, se crea su propio régimen de temperatura y humedad: en invierno es varios grados más cálido, en verano es más fresco y húmedo. También se crea un microambiente especial en huecos de árboles, madrigueras, cuevas, etc.
Destacan las condiciones del microambiente bajo la capa de nieve, que ya tiene un carácter puramente abiótico. Como resultado del efecto de calentamiento de la nieve, que es más efectivo cuando tiene un espesor mínimo de 50 a 70 cm, en invierno viven pequeños animales roedores en su base, aproximadamente en una capa de 5 cm, ya que las condiciones de temperatura para ellos son favorable aquí (de 0 a menos 2 С). Gracias al mismo efecto, las plántulas de cereales de invierno (centeno, trigo) permanecen bajo la nieve. Los animales grandes también se esconden en la nieve de las heladas severas: ciervos, alces, lobos, zorros, liebres, etc., que se acuestan en la nieve para descansar.
Interacciones intraespecíficas entre individuos de la misma especie se componen de efectos de grupo y de masa y competencia intraespecífica. Efectos de grupo y de masa - términos propuestos por Grasset (1944), denotan la asociación de animales de la misma especie en grupos de dos o más individuos y el efecto causado por la superpoblación del ambiente. En la actualidad, estos efectos se conocen más comúnmente como factores demográficos. Caracterizan la dinámica del número y densidad de grupos de organismos a nivel de población, que se basa en competencia intraespecífica, que es fundamentalmente diferente de interespecies. Se manifiesta principalmente en el comportamiento territorial de los animales que protegen sus sitios de anidación y un área conocida en el área. También lo hacen muchas aves y peces.
Relaciones entre especies mucho más diversa (ver Fig. 1.3). Dos especies que viven una al lado de la otra pueden no influirse mutuamente en absoluto, pueden influir tanto favorable como desfavorablemente. Posibles tipos de combinaciones y reflejan diferentes tipos de relaciones:
neutralismo ambos tipos son independientes y no tienen efecto el uno sobre el otro;
competencia cada una de las especies tiene un efecto adverso sobre la otra;
mutualismo las especies no pueden existir unas sin otras;
proto-operación(Estado Libre Asociado) ambas especies forman una comunidad, pero pueden existir separadamente, aunque la comunidad beneficia a ambas;
comensalismo una especie, el comensal, se beneficia de la cohabitación, y la otra especie el propietario no se beneficia (tolerancia mutua);
amensalismo una especie, amensal, experimenta la inhibición del crecimiento y la reproducción de otra;
depredación La especie depredadora se alimenta de su presa.
Las relaciones interespecíficas subyacen a la existencia de comunidades bióticas (biocenosis).
Factores antropogénicos los factores generados por el hombre y que afectan el medio ambiente (contaminación, erosión del suelo, deforestación, etc.) se consideran en ecología aplicada (ver "Parte II" de este libro de texto).
Entre los factores abióticos, a menudo se destaca climático(temperatura, humedad del aire, viento, etc.) y hidrográfico factores del medio acuático (agua, caudal, salinidad, etc.).
La mayoría de los factores, cualitativa y cuantitativamente, cambian con el tiempo. Por ejemplo, climática durante el día, estación, por año (temperatura, iluminación, etc.).
Los factores que cambian regularmente con el tiempo se llaman periódico. Estos incluyen no solo climáticos, sino también algunos hidrográficos: flujos y reflujos, algunas corrientes oceánicas. Los factores que surgen de forma inesperada (erupción volcánica, ataque de depredadores, etc.) se denominan no PERIODICO.
La división de factores en periódicos y no periódicos (Monchadsky, 1958) es de gran importancia en el estudio de la adaptabilidad de los organismos a las condiciones de vida.
1.5. Sobre las adaptaciones de los organismos al medio ambiente.
Adaptación (lat. adaptación) adaptación de los organismos al medio ambiente. Este proceso abarca la estructura y funciones de los organismos (individuos, especies, poblaciones) y sus órganos. La adaptación siempre se desarrolla bajo la influencia de tres factores principales variación, herencia y selección natural(así como también artificial, realizado por el hombre).
Las principales adaptaciones de los organismos a los factores ambientales están determinadas hereditariamente. Se formaron en el camino histórico y evolutivo de la biota y cambiaron junto con la variabilidad de los factores ambientales. Los organismos están adaptados para actuar constantemente. factores periódicos, pero entre ellos es importante distinguir entre primaria y secundaria.
Primario estos son los factores que existían en la Tierra incluso antes del surgimiento de la vida: temperatura, iluminación, mareas, reflujos, etc. La adaptación de los organismos a estos factores es la más antigua y la más perfecta.
Secundario los factores periódicos son el resultado de cambios en los primarios: humedad del aire, dependiendo de la temperatura; alimento vegetal, dependiendo de la ciclicidad en el desarrollo de las plantas; una serie de factores bióticos de influencia intraespecífica, etc. Surgieron más tarde que los primarios, y la adaptación a ellos no siempre se expresa claramente.
En condiciones normales, solo los factores periódicos deben actuar en el hábitat, los no periódicos deben estar ausentes.
La fuente de la adaptación son los cambios genéticos en el cuerpo mutaciones surgiendo tanto bajo la influencia de factores naturales en la etapa histórica y evolutiva, como como resultado de la influencia artificial en el cuerpo. Las mutaciones son diversas y su acumulación puede incluso dar lugar a fenómenos de desintegración, pero gracias a selección las mutaciones y su combinación adquieren el significado de “el principal factor creativo en la organización adaptativa de las formas vivas” (TSB, 1970, vol. 1).
En el camino histórico-evolutivo del desarrollo, los factores abióticos y bióticos en combinación actúan sobre los organismos. Se conocen tanto las adaptaciones exitosas de los organismos a este complejo de factores como las "fracasadas", es decir, en lugar de la adaptación, la especie se extingue.
Un excelente ejemplo de adaptación exitosa es la evolución del caballo durante un período de aproximadamente 60 millones de años desde un ancestro corto hasta un animal veloz moderno y hermoso con una altura de hasta 1,6 m a la cruz. Un ejemplo opuesto de esto es el extinción relativamente reciente (decenas de miles de años) de los mamuts. El clima subártico muy árido de la última glaciación provocó la desaparición de la vegetación de la que se alimentaban estos animales que, por cierto, se adaptan bien a las bajas temperaturas (Velichko, 1970). Además, se expresan opiniones de que el hombre primitivo también era “culpable” de la desaparición del mamut, que también debía sobrevivir: usaba la carne de mamut como alimento, y la piel lo salvaba del frío.
En el ejemplo anterior del mamut, la falta de alimento vegetal inicialmente limitó el número de mamuts, y su desaparición los llevó a la muerte. Los alimentos vegetales actuaron aquí como un factor limitante. Estos factores juegan papel esencial en la supervivencia y adaptación de los organismos.
1.6. Factores ambientales limitantes
Por primera vez, el químico agrícola alemán J. Liebig señaló la importancia de los factores limitantes a mediados del siglo XIX. él instaló ley del minimo: el rendimiento (producción) depende del factor que está en un mínimo. Si en el suelo los componentes útiles en su conjunto representan un sistema equilibrado y solo alguna sustancia, por ejemplo, fósforo, está contenida en cantidades cercanas al mínimo, entonces esto puede reducir el rendimiento. Pero resultó que incluso los mismos minerales, que son muy útiles cuando están contenidos de manera óptima en el suelo, reducen el rendimiento si están en exceso. Esto quiere decir que los factores pueden ser limitantes, estando al máximo.
De este modo, factores ambientales limitantes se deben nombrar aquellos factores que limitan el desarrollo de los organismos debido a su falta o exceso en comparación con la necesidad (contenido óptimo). A veces se les llama factores limitantes.
En cuanto a la ley del mínimo de J. Liebig, tiene un efecto limitado y solo a nivel de productos químicos. R. Mitcherlich demostró que el rendimiento depende de la acción combinada de todos los factores de la vida vegetal, incluidos la temperatura, la humedad, la luz, etc.
Diferencias en acumulativo Y aislado las acciones están relacionadas con otros factores. Por ejemplo, por un lado, el efecto de las temperaturas negativas se ve reforzado por el viento y la alta humedad del aire, pero por otro lado, la alta humedad debilita el efecto de las altas temperaturas, etc. Pero a pesar de la influencia mutua de los factores, todavía no pueden se reemplazan entre sí, lo que se encuentra reflejado en la ley de la independencia de los factores de V. R. Williams: las condiciones de vida son equivalentes, ninguno de los factores de la vida puede ser reemplazado por otro. Por ejemplo, la acción de la humedad (agua) no puede ser sustituida por la acción dióxido de carbono o luz del sol etc
Más plenamente y en la forma más general, la complejidad de la influencia de los factores ambientales en el cuerpo refleja Ley de tolerancia de W. Shelford: la ausencia o imposibilidad de prosperidad está determinada por una deficiencia (en un sentido cualitativo o cuantitativo) o, por el contrario, un exceso de cualquiera de una serie de factores, cuyo nivel puede estar cerca de los límites tolerados por un organismo dado. Estos dos límites se llaman fuera de tolerancia.
Con respecto a la acción de un factor, esta ley se puede ilustrar de la siguiente manera: un determinado organismo puede existir a una temperatura de menos 5 a más 25 0 C, es decir rango de tolerancia se encuentra dentro de estas temperaturas. Los organismos cuya vida requiere condiciones limitadas por un rango estrecho de tolerancia en términos de temperatura se denominan estenotérmico("pared" estrecho), y capaz de vivir en un amplio rango de temperatura euritermal("todo" de ancho) (Fig. 1.4).
Arroz. 1.4. Comparación de los límites de tolerancia relativa de los estenotérmicos y
organismos euritermales (según F. Ruttner, 1953)
Otros factores limitantes actúan como la temperatura, y los organismos, en relación con la naturaleza de su influencia, se denominan, respectivamente, estenobiontes Y euribiontes. Por ejemplo, se dice que un organismo es estenobiónico en relación a la humedad o euribióntico en relación a los factores climáticos, etc. Los organismos que son euribiónticos en relación a los principales factores climáticos son los más extendidos en la Tierra.
El rango de tolerancia de un organismo no permanece constante, por ejemplo, se estrecha si alguno de los factores está cerca de algún límite o durante la reproducción del organismo, cuando muchos factores se vuelven limitantes. Esto significa que la naturaleza de la acción de los factores ambientales bajo ciertas condiciones puede cambiar, es decir, puede ser limitante o no. Al mismo tiempo, no debemos olvidar que los propios organismos pueden reducir el efecto limitante de los factores creando, por ejemplo, un determinado microclima (microambiente). Aquí hay una especie compensación de factores, que es más eficaz a nivel de comunidad, con menos frecuencia a nivel de especie.
Esta compensación de factores suele crear condiciones para aclimatación fisiológica especie de eurybiote, que tiene una amplia distribución, que, aclimatando en este lugar en particular, crea una especie de población, que se llama ecotipo, cuyos límites de tolerancia corresponden a las condiciones locales. Con procesos de adaptación más profundos, también pueden aparecer aquí razas geneticas.
así que en condiciones naturales Los organismos dependen de el estado de los factores físicos críticos, sobre el contenido de las sustancias necesarias Y del rango de tolerancia propios organismos a estos y otros componentes del medio ambiente.
preguntas de examen
1. ¿Cuáles son los niveles de organización biológica de la vida? ¿Cuáles de ellos son objetos de estudio de la ecología?
2. ¿Qué es biogeocenosis y ecosistema?
3. ¿Cómo se dividen los organismos según la naturaleza de la fuente de alimento? ¿Por funciones ecológicas en comunidades bióticas?
4. ¿Qué es un organismo vivo y en qué se diferencia de la naturaleza inanimada?
5. ¿Cuál es el mecanismo de adaptación durante la interacción del organismo como sistema integral con el medio ambiente?
6. ¿Qué es la respiración y la fotosíntesis de las plantas? ¿Cuál es la importancia de los procesos metabólicos de los autótrofos para la biota de la Tierra?
7. ¿Cuál es la esencia de la ley biogenética?
8. ¿Cuáles son las características de la clasificación moderna de organismos?
9. ¿Cuál es el hábitat de un organismo? Conceptos sobre factores ecológicos.
10. ¿Cómo se llama el conjunto de factores del medio inorgánico? Dé el nombre y defina estos factores.
11. ¿Cuál es el nombre de la totalidad de los factores del medio ambiente orgánico vivo? Dé el nombre y dé una definición de la influencia de la actividad vital de algunos organismos sobre la actividad vital de otros en los niveles intraespecífico e interespecífico.
12. ¿Cuál es la esencia de las adaptaciones? ¿Cuál es la importancia de los factores periódicos y no periódicos en los procesos de adaptación?.
13. ¿Cómo se denominan los factores ambientales que limitan el desarrollo de un organismo? Leyes del mínimo de J. Liebig y tolerancia de W. Shelford.
14. ¿Cuál es la esencia del efecto aislado y acumulativo de los factores ambientales? La ley de V. R. Williams.
15. ¿Qué se entiende por rango de tolerancia de un organismo y cómo se subdividen según el tamaño de este rango?
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Lev Dmítrievich Peredelsky- una figura destacada en el campo de la historia local.
LD Peredelsky nació el 27 de octubre de 1922 en Karachev. En 1940 se graduó en el Colegio Pedagógico de Karachev y fue nombrado director de una escuela rural. En el mismo año fue reclutado por el Ejército Rojo. Pasó toda la guerra en las fuerzas de defensa aérea, participó en la batalla de Moscú, recibió una orden militar y medallas. Después de la guerra, se graduó en el Instituto Pedagógico de Moscú con una licenciatura en Historia. Trabajó como inspector de Karachevsky RONO, director de escuelas rurales y, desde 1959, director de la escuela secundaria que lleva su nombre. MAMÁ. Gorky en la ciudad de Karachev. "Excelente estudiante educacion publica”, “Maestro de honor de la RSFSR”.
Participa activamente en el trabajo de historia local. Rico material recopilado y sistematizado que caracteriza el camino glorioso ciudad antigua, heroísmo y abnegación de los carachevitas en todas las etapas de sus más de 850 años de historia.
El libro "Karachev" pasó por dos ediciones (1969,1995). Lev Dmitrievich es un ciudadano honorario de la ciudad de Karachev.
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