Что такое экологические особенности. Морфологические и экологические особенности в популяции. Работа с мультемидийным проектором

Тема: Экологические особенности животных по отношению к температуре.

Цели:

• Показать различные приспособления животных к температуре, как экологическому фактору.
• Научить отличать холоднокровных и теплокровных животных.
• Развивать познавательные интересы и логическое мышление.
• Формировать правильное отношение к природе.

Оборудование: карта «Природные зоны мира», мультимедийный проектор для просмотра презентации , карточки с заданиями, раздаточный материал.

Ход урока

1. Организационная часть.

–Здравствуйте, ребята! Садитесь!

2. Сообщение темы и целей урока.

–На прошлых уроках экологии вы уже узнали, что такое экологические факторы, как они влияют на живые организмы, какие особенности имеют животные в связи с воздействием этих экологических факторов. Посмотрите на тему нашего урока. Какие ассоциации у вас возникают, когда вы её читаете? Что мы сегодня будем изучать?

(ОТВЕТЫ УЧАЩИХСЯ)

– Вы знаете много! И ясно, дружок,
Что будет сейчас для вас важный урок!

– Перед нами стоит несколько задач! Необходимо выяснить, какие температурные условия на нашей планете, какие группы животных выделяют в связи с влиянием температуры и самое главное, как приспосабливаются животные к различным температурам.

– Откройте свои тетради и запишите число и тему урока.

III. Изучение нового материала.

1. Рассказ учителя с элементами беседы.

– Так какие же температурные условия на нашей планете?

Горы, пустыни, саванны, леса,
Реки, озёра, поля и моря.
Как ты огромна планета моя!
Как ты загадочна наша Земля!

– Посмотрите на карту «Природные зоны мира». Из уроков географии вы уже знаете, что выделяют разные природные зоны. Подумайте, по каким критериям их выделяют?

(ОТВЕТЫ УЧАЩИХСЯ)

– Они изображены разным цветом. Наиболее жаркие территории расположены вблизи экватора – это тропики и субтропики .

– Каким цветом это показано на карте?

(ОРАНЖЕВЫМ)

– Верно. А ведь этот цвет в изобразительном искусстве относят к тёплым цветам !

– А вот здесь показаны наиболее холодные зоны – вблизи полюсов – это приполярные области. Какой цвет здесь применяют?

(ФИОЛЕТОВЫЙ)

– Правильно! Его относят к группе холодных цветов !

– А между ними лежат области с умеренной температурой . Они показаны нам зелёным цветом.

Планета огромна!
Где влажно, где жарко!
Где холод ужасный
И сильный мороз.
И нет уголка на огромной планете
Где кто-нибудь выжить совсем бы не смог!

(ПО ХОДУ ЧТЕНИЯ СТИХОТВОРЕНИЯ ДЕМОНСТРИРУЮ ВИДЫ ПРИРОДЫ)

– Животные обитают практически во всём температурном диапазоне, который представлен на планете. Раковинные амёбы встречаются при + 58 °С, личинки многих двукрылых могут жить при температуре около + 50 °С. Обитающие высоко в горах щетинохвостки, ногохвостки и клещи прекрасно выживают при температуре ночью около – 10 °С. Науке известен нелетающий комар – дергун, который обитает на склонах Гималаев. Он сохраняет активность даже при температуре –16 °С. В теле животного постоянно происходит обмен веществ. Его интенсивность зависит от температуры тела животного. В то же время обмен веществ обеспечивает животное энергией. На температуру тела животных оказывает влияние температура окружающей среды. При слишком сильной жаре или при слишком сильном холоде животное погибает.

2. Работа с учебником.

– Температура, как экологический фактор, конечно же, влияет на живые организмы, и в зависимости от этого выделяют две группы животных: холоднокровные и теплокровные.

(ФОРМИРУЮ СХЕМУ НА ДОСКЕ)

– Ребята, запишите в тетрадь схему.

– ХОЛОДНОКРОВНЫЕ … ТЕПЛОКРОВНЫЕ

– Это сложные прилагательные, образованные путём сложения 2-х корней: холодный и кровь, тёплый и кровь.

– Что означают эти термины?

(ОТВЕТЫ УЧАЩИХСЯ)

–А как об этом сказано в учеб нике?

– Откройте учебники. Найдите § 12 на стр. 31 4 абзац сверху. Прочитайте определение.

(ОТВЕТЫ УЧАЩИХСЯ)

– Верно. К группе холоднокровных относят – всех беспозвоночных, рыб, земноводных и пресмыкающихся.

– Переверните страницу учебника и найдите 2 абзац снизу. Прочитайте определение курсивом. (ОТВЕТЫ УЧАЩИХСЯ)

– К группе теплокровных животных относятся только птицы и млекопитающие. (ПО ХОДУ ОБЪЯСНЕНИЯ ДОПОЛНЯЮ РАНЕЕ СФОРМИРОВАННУЮ СХЕМУ). Запишите это в тетрадь.

– Обратите внимание на схему. Почему я использую при обозначении холоднокровных животных синий цвет, а при обозначении теплокровных красный?

(ОТВЕТЫ УЧАЩИХСЯ)

– Верно, сегодня на уроке мы будем использовать синий цвет для обозначения низких температур и холоднокровных животных, а красный цвет для обозначения высоких температур и теплокровных животных.

– Возьмите карандаши и выделите термины в тетради.

– Назовите животных, которых мы можем отнести к группе теплокровных.

– А животных, которых можно отнести к группе холоднокровных?

3. Работа в малых группах.

– Ребята, предлагаю объединиться в группы по 5 человека. Для этого ребятам с третьих парт придётся пересесть. У вас на столах лежат пакеты с заданиями. Вам необходимо, определить к какой группе относятся данные животные. Карточек, как и вас 5, и кружочков около животного тоже 5. Каждый заполняет 1 кружок и передаёт следующему. На пакете напишите свои фамилии и запомните порядковый номер. Каждый раскрашивает только кружок со своим порядковым номером. Используем цвета для теплокровных – красный, а холоднокровных – синий. По полученным результатам вы примете единственно верное решение. Кроме того, необходимо подумать, где обитает данное животное. Работу нужно сделать быстро! Даю вам минуту на обсуждение! Приступайте! Время пошло!

(ВКЛЮЧАЮ МУЗЫКУ И ВИДЕО ИЗОБРАЖЕНИЯ ПРИРОДЫ)

– Та группа, которая закончит работу, поднимите руку.

(ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ)

– А, теперь, давайте расселим наших животных на карте.

(РЕБЯТА НАЗЫВАЮТ ЖИВОТНОГО, ГОВОРЯТ К КАКОЙ ГРУППЕ ЕГО ОТНЕСЛИ, НАЗЫВАЮТ МЕСТО ЕГО ОБИТАНИЯ И РАСПОЛАГАЮ ИХ НА КАРТЕ).

– Посмотрите теперь на карту, ребята! В зонах с низкой температурой обитают как теплокровные так и холоднокровные. И в зонах с высокой температурой так же обитают представители этих двух групп.

4. Работа с мультемидийным проектором.

– Как же животные приспосабливаются к жизни в различных условиях?

ШАГ 1.

На экране появляется изображение ящерицы.

– Что за животное здесь показано? К какой группе его можно отнести?

(ОТВЕТЫ УЧАЩИХСЯ)

– Пустынная игуана с утра когда ещё не жарко окрашена в более тёмные тона, а по мере усиления солнечного тепла она бледнеет. Как вы думаете, почему так происходит?

(ТЁМНАЯ ОКРАСКА СПОСОБСТВУЕТ ПОГЛОЩЕНИЮ ВНЕШНЕГО ТЕПЛА, А СВЕТЛЫЙ ТОН ОТРАЖАЕТ СОЛНЕЧНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ.)

– Таким образом с помощью изменения окраски в течении суток черепаха приспособилась переносить изменения температур. Таким же приспособлением пользуется и пустынная черепаха.

На экране появляется надпись: Изменение окраски тела.

ШАГ 2.

На экране появляется изображение лягушки и крокодила.

– Кто изображён на экране? К какой группе относятся данные животные?

(ОТВЕТЫ УЧАЩИХСЯ)

– А где могут обитать эти животные? Поскольку эти животные холоднокровные, им так же приходится приспосабливаться к изменению температуры в течении суток. Они это делают при помощи изменения двигательной активности. При понижении температуры холоднокровные становятся активнее.

(ОТВЕТЫ УЧАЩИХСЯ)

На экране появляется надпись: Изменение двигательной активности при колебаниях температуры в течении суток.

ШАГ 3.

На экране появляется изображение черепахи.

–А это пустынная черепаха. При сильном повышении температуры воздуха у неё резко возрастает отделение слюны. Вытекая изо рта, она смачивает нижнюю часть головы, шею и конечности – так черепаха охлаждается. Многие животные чтобы избежать перегрева закапываются в песок или наоборот стараются найти какую-нибудь возвышенность и забраться на неё, т.к. песок очень сильно нагревается. Таким образом здесь на помощь приходят поведенческие манёвры.

На экране появляется надпись: Поведенческие маневры.

ШАГ 4.

На экране появляется изображение виноградная улитка и медведь.

– Посмотрите на это изображение, что может объединять таких разных животных? А всё дело в том, чтобы избежать неблагоприятные для них температуры они впадают в спячку и оцепенение. Кроме моллюсков в оцепенение способны впадать рыбы, амфибии. А какие животные, обитающие в нашей местности способны впадать в спячку зимой? (Ежи, землеройки, барсуки, суслик и т.д. )

На экране появляется надпись: Спячка, оцепенение при сезонных изменениях температуры.

ШАГ 5.

На экране появляется изображение группа пингвинов.

– Посмотрите на изображение. Это пингвины.

(ОТВЕТЫ УЧАЩИХСЯ)

– Сейчас мне понадобится 10 самых смелых помощников. Прошу вас, ребята, выйдите к доске!

(ВЫХОДИТ ГРУППА РЕБЯТ, РАЗДАЮ ИМ ШАПОЧКИ И ВСЕ ВМЕСТЕ ПЫТАЕМСЯ ПРОДЕМОНСТРИРОВАТЬ ДВИЖЕНИЯ ПИНГВИНОВ).

– Мы сейчас изобразим с вами поведение в группе пингвинов.

Ребята встаньте близко друг к другу и образуйте внешний и внутренний круг.

Именно таким способом строятся пингвины. Так они стоят какое-то время, переминаясь с ноги на ногу. Затем они двигаются по кругу, шагая влево или вправо. Позже те пингвины, что были внутри группы выходят в наружный круг, а те оказываются внутри группы. И опять стоят и топчутся на месте и снова через определённое время меняются местами. Так они греются.

– Какой же вывод можно сделать, что это за приспособление?

(ОТВЕТЫ УЧАЩИХСЯ)

На экране появляется надпись: Образование групп животных при понижении температуры.

ШАГ 6.

На экране появляется изображение белого медведя и бурого и сразу же надпись: Чем жарче климат, тем меньше масса тела.

– Здесь вы видите представителей одного класса и даже одного отряда, но обитают они в разных условиях. Это, конечно же отражается на их внешнем облике. Эти особенности были сформулированы так: Чем жарче климат, тем меньше масса тела! В экологии это получило название правила Бергмана, по фамилии ученого, который его сформулировал.

ШАГ 7.

На экране появляется изображение лисиц и песца и сразу же появляется надпись: Чем холоднее климат, тем короче выступающие части тела (уши, хвост, лапы). Правило Алена.

– Здесь тоже действует правило, но какое? Давайте представим себя на минуту учёными-исследователями и попытаемся это правило сформулировать. Здесь показаны лисичка Фенек, обыкновенная лисица и песец. Обитают они в различных климатических условиях. НАЗЫВАЮ ТЕМПЕРАТУРНЫЕ ГРАНИЦЫ,

– Что можно сказать об отличительных особенностях внешнего вида этих животных?

(ОТВЕТЫ УЧАЩИХСЯ)

– Ребята, а действует в этом случае правило Бергмана?

ШАГ 8.

На экране появляется изображение птицы, медведя, моржа.

–Может быть, кто-то догадался почему эти животные здесь объединены? Посмотрите на фон. он синий, а это значит мы здесь рассматриваем приспособление к низким температурам.

(ОТВЕТЫ УЧАЩИХСЯ)

На экране появляется надпись: Наличие защитного покрова.

ШАГ 9.

На экране появляется изображение собаки.

–Ребята, что обычно бывает с вами, когда вы пробежите кросс?

(ОТВЕТЫ УЧАЩИХСЯ)

– Верно, вы потеете, а собаки в силу своих физиологических особенностей не имеют потовых желёз. Как же они выходят из положение? Какое приспособление имеют они для того чтобы переносить высокие температуры?

(ВЫСОВЫВАЮТ ЯЗЫК)

На экране появляется надпись: Увеличение испарения при повышении температуры.

ШАГ 10.

– Итак, рассмотрев приспособления животных к различным температурным условиям, мы сформулировали следующие выводы:

На экране высвечиваются все тезисы.

– Вот мы и справились со всеми поставленными в начале урока задачами.

Задач было много,
Но все решены!
Но сколько ещё у вас впереди?
Узнать нужно столько!!!
Что знай – не ленись.
К познанию мира всегда ты стремись!

IV. Закрепление нового материала.

– А теперь давайте проверим результаты нашего совместного труда!

–Напомните, каким цветом мы сегодня обозначали теплокровных животных и холоднокровных.

– Посмотрите на экран. Определите кто здесь лишний и почему?

– У вас на столах лежат карточки с названиями животных, подчеркните теплокровных красным цветом, а холоднокровных синим цветом.

V. Итог урока.

(ВЫСВЕЧИВАЕТСЯ ИЗОБРАЖЕНИЕ ПЛАНЕТЫ И ЗВУЧИТ МУЗЫКА)

Как мир наш прекрасен!
Леса и сады, Журчит ручеёк,
Воды тихой реки!
Затихли деревни, дороги, поля,
И спит в колыбели Вселенной Земля.
Не будь же, дружок, ты к планете жесток,
Любой береги и цветок и листок,
Её охраняй, помогай ей трудом…
Земля среди звёзд наш единственный дом.

– Итак, ребята, наш урок подходит к концу. Посмотрите ещё раз на карту и вспомните, что температурный режим нашей планеты очень разнообразен, посмотрите на схему в тетради и вспомните каких животных мы относим к группе теплокровных и холоднокровных, и, наконец, вспомните какие всевозможные приспособления имеют животные для того, что бы переносить воздействие различных температур.

V I. Домашнее задание: §12.

Выставление оценок.

Сегодня на уроке хорошо работали _________________________ .

Экология является наукой, которая изучает окружающую среду, закономерности жизнедеятельности живых организмов, а также воздействие человека на природу. Эта область знаний изучает те системы, которые выше отдельно взятого организма. В свою очередь, она подразделяется на более частные отрасли. Какие же дисциплины входят в экологию?

Биоэкология

Одним из старейших разделов экологии является биоэкология. Эта наука опирается на те фундаментальные знания о растительном и животном мире, которые человек сумел накопить в течение всей своей истории. Предмет этого направления в науке - это живые существа. При этом человек также изучается в рамках биоэкологии как отдельный вид. Такое направление в экологии использует биологический подход, чтобы оценить различные явления, взаимосвязи между ними и их последствия.

Основные направления

В фокусе изучения биоэкологии находится биосфера. Раздел экологии, который изучает живые существа, в силу разнообразия данных о природе не может состоять только из одной дисциплины. Поэтому она подразделяется на несколько подразделов.

• Ауэтэкология - это научное направление, предметом исследования которого являются живые организмы в определенных условиях обитания. Основная задача этого направления - это изучение процессов адаптации к окружающей среде, а также тех границ физико-химических показателей, которые совместимы с жизнью организма.
• Эйдэкология - изучает экологию видов.
• Синэкология - раздел экологии, изучающий популяции различных видов животных, растений, а также микроорганизмов. Также дисциплина исследует пути их формирования, развитие в динамике, продуктивность, взаимодействие с окружающим миром и прочие особенности.
• Демэкология - исследует естественные группы живых организмов, которые принадлежат к одному и тому же виду. Это раздел экологии, изучающий структуру популяций, а также основные условия, которые необходимы для их формирования. Также предметом ее изучения являются внутрипопуляционные группы, особенности процесса их формирования, динамика, численность.

В настоящее время биоэкология является тем учением, которое лежит в основе природопользования и охраны окружающей среды. В настоящее время природоохранные процессы осуществляются при помощи современных биотехнологических методов.

Актуальность науки

Каждый человек рано или поздно задумывается о том, насколько важна для жизни и здоровья качественная окружающая среда. Сейчас экология стремительно меняется. И не последнюю роль здесь играет хозяйственная деятельность человека. По причине разрушительной деятельности заводов и фабрик пресная питьевая вода ухудшается, водоемы становятся более мелкими, ландшафт пригородов меняется. Ядохимикаты загрязняют почву.

Биоэкология - это раздел экологии, изучающий методы, при помощи которых окружающая среда может быть очищена от загрязнений, экологический баланс снова восстановлен, а тотальная экологическая катастрофа предотвращена.

Как применяются знания о природе?

Один из примеров успешного использования тех знаний, которыми обладает биоэкология - это изобретение особого туалета в Сингапуре, с помощью которого расход воды снижается до 90 %. Отходы в этом туалете превращаются в удобрения и электрическую энергию. Как действует эта система? Жидкие отходы подвергаются обработке, в ходе которого они разлагаются на элементы фосфор, калий и азот. Твердые отходы ждет обработка в биореакторе. В процессе переваривания в этом устройстве образуется газ метан. Поскольку он не обладает никаким запахом, его используют для хозяйственных нужд. Результатом использования знаний биоэкологии в этом случае является полное восстановление природных ресурсов.

Общая экология

Этот раздел экологии изучает организмы в контексте их взаимодействия со всем окружающим миром. Эта связь между живым существом и той средой, в которой он живет. Это касается и человека. Специалисты разделяют весь живой мир на три категории: растения, животные и людей. Поэтому и общая экология также разветвляется на три направления - экология растений, экология животных, а также гуманная экология. Необходимо отметить, что научное знание является достаточно обширным. Существует порядка сотни разделов общей экологии. Это направления лесной, городской, медицинской, химической дисциплины и многие другие.

Прикладное направление

Это раздел науки, который занимается преобразованием экологических систем на основе тех знаний, которые имеются у человека. Такое направление представляет собой практическую часть экологической деятельности. При этом прикладное направление содержит в себе еще три крупных блока:

• прикладные исследования в области природопользования;
• экологическое проектирование, а также конструирование, при помощи которого возможно создавать экологически чистые фабрики и предприятия;
• разработка систем управления в области природопользования, которая также включает в себя и вопросы экспертизы, лицензирования и контроля проектов.

Геоэкология

Это один из основных разделов экологии, зарождение которого связывают с именем немецкого исследователя-географа К. Тролля. В 30-х годах прошлого столетия им было введено это понятие. Геоэкологию он считал одной из ветвей общего естествознания, в которой исследования из области географии и экологии объединяются между собой. В России такой термин получил распространение, начиная с 70-х годов прошлого столетия. Исследователи выделяют несколько понятий геоэкологии.

Согласно одному из них, эта дисциплина изучает геологическую среду и ее экологические особенности. Такой подход предполагает, что геологическая среда связана с биосферой, гидросферой, атмосферой. Геоэкология также может определяться как наука, которая изучает взаимодействие биологической, географической, а также производственной сфер. В таком случае этот раздел науки о природе изучает различные аспекты природопользования, отношений между окружающей средой и человеком. Различные трактовки выделяются в зависимости от того, какую именно науку (геологию, географию, или же экологию) автор определения принимает за основную.

В такой сфере науки о природе выделяются три основных направления.

• Естественная геоэкология - это наука о стабильных параметрах геосфер, зональных и региональных природных комплексов, которые обеспечивают комфортность окружающей среды для человека и ее саморазвитие.
• Антропогенная геоэкология. Изучает масштабы всех тех изменений, которые происходят в природе в результате деятельности человека.
• Прикладная геоэкология. Является синтезом знаний о том, какая стратегия и тактика может быть применена для того, чтобы сохранить эволюционные параметры экологии, предотвратить наступление кризисных ситуаций.

Частные направления исследований этой области науки о природе - это экология суши, пресных вод, атмосферы, крайнего Севера, высокогорных районов, пустынь, геохимическая экология, а также другие области. Основными задачами дисциплины являются выявление закономерностей того воздействия, которое человек оказывает на природу, а также направить это воздействие на улучшение окружающей среды и ее улучшение.

Социальная экология

Это раздел экологии, изучающий взаимоотношения между человеком и окружающей средой - географической, социальной, а также культурной. Основной задачей этого научного направления является оптимизация хозяйственной деятельности и окружающей среды. Причем это взаимодействие должно быть оптимизировано на постоянной основе.

Гармоничные взаимоотношения между природой и человеком возможны только в том случае, если природопользование происходит рационально. Научные принципы рационального использования ресурсов окружающего мира призваны разрабатывать и другие дисциплины: медицина, география, экономика. Социальная экология по-другому называется экологией человека. Предшественником этой науки считается богослов Томас Мальтус, который призвал человечество ограничить прирост населения по той причине, что природные ресурсы не являются безграничными.

Экология - это наука, изучающая жизнь различных организмов в их естественной среде обитания, или окружающей среде. Окружающая среда - это все живое и неживое вокруг нас. Ваша собственная окружающая среда - это все, что вы видите, и многое из того, чего вы не видите вокруг себя (например, которым вы дышите). Она в основном неизменна, но ее отдельные детали постоянно изменяются. Ваше тело - в каком-то смысле тоже окружающая среда для многих тысяч крошечных существ - бактерий, помогающих вам усваивать пищу. Ваше тело является для них естественной средой обитания.

Общая характеристика экологии как раздела общей биологии и комплексной науки

На современном этапе развития цивилизации экология представляет собой сложную комплексную дисциплину, основанную на различных областях человеческого знания: биологии, химии, физики, социологии, природоохранной деятельности, различных видов технологии и т. д.

Впервые в науку понятие «экология» ввел немецкий биолог Э. Геккель (1886). Это понятие первоначально являлось чисто биологическим. В дословном переводе «экология» означает «наука о жилище» и подразумевала изучение взаимоотношений между различными организмами в природных условиях. В настоящее время это понятие очень усложнилось и разные ученые вкладывают в это понятие различный смысл. Рассмотрим некоторые из предлагаемых понятий.

1. По В. А. Радкевичу: «Экология - это наука, исследующая закономерности жизнедеятельности организмов (в любых ее проявлениях, на всех уровнях интеграции) в их естественной среде обитания с учетом изменений, вносимых в среду деятельностью человека». Это понятие соответствует биологической науке и его нельзя признать полностью соответствующим той области знания, которую изучает экология.

2. По Н. Ф. Реймерсу : «Экология (всеобщая, «большая») - это научное направление, рассматривающее некую значимую для центрального члена анализа (субъекта, живого объекта) совокупность природных и отчасти социальных (для человека) явлений и предметов с точки зрения интересов (в кавычках или без кавычек) этого центрального субъекта или живого объекта». Данное понятие является универсальным, но оно трудно для восприятия и воспроизведения. Оно показывает многообразие и комплексность экологической науки на современном этапе.

В настоящее время экология распадается на несколько направлений и научных дисциплин. Рассмотрим некоторые из них.

1. Биоэкология - отрасль биологической науки, изучающая взаимосвязи организмов друг с другом; средой обитания и воздействие деятельности человека на эти организмы и среду их обитания.

2. Популяционная экология (демографическая экология) - раздел экологии, изучающий закономерности функционирования популяций организмов в среде их обитания.

3. Аутэкология (аутоэкология) - раздел экологии, изучающий взаимоотношения организма (отдельной особи, вида) с окружающей средой.

4. Синэкология - раздел экологии, изучающий взаимоотношения популяций, сообществ и экосистем со средой.

5. Экология человека - комплексная наука, изучающая общие законы взаимоотношения биосферы и антропосистемы, влияние природной среды (в том числе и социальной) на отдельного человека и группы людей. Это наиболее полное определение экологии человека, оно может быть отнесено и к экологии отдельной личности, и к экологии человеческих популяций, в частности, к экологии различных этносов (народов, народностей). Большую роль в экологии человека играет социальная экология.

6. Социальная экология - многозначное понятие, одно из которых следующее: раздел экологии, изучающий взаимодействия и взаимосвязи человеческого общества с природной средой, разрабатывающий научные основы рационального природопользования, предполагающие охрану природы и оптимизацию жизненной среды человека.

Различают также прикладную, промышленную, химическую, онкологическую (канцерогенную), историческую, эволюционную экологию, экологию микроорганизмов, грибов, животных, растений и т. д.

Все вышеизложенное показывает, что экология - это комплекс научных дисциплин, имеющих в качестве объекта исследования Природу, учитывающих взаимосвязь и взаимодействие отдельных компонентов живого мира в виде отдельных особей, популяций, отдельных видов, взаимоотношения экосистем, роль отдельных людей и человечества в целом, а также пути и способы рационального природопользования, меры по охране Природы.

Взаимосвязи

Экология изучает, как растения и животные, включая людей, живут вместе, влияют друг на друга и на окружающую их среду. Начнем с вас. Подумайте, как вы связаны с окружающей средой. Чем вы питаетесь? Куда выбрасываете отходы и мусор? Какие растения и животные живут рядом с вами. То, как вы воздействуете на окружающую среду, оказывает обратное воздействие и на вас, и на все , которые живут рядом с вами. Взаимосвязи между вами и ними образуют сложную и разветвленную сеть.

Среда обитания

Естественное окружение группы растений и животных называется средой обитания, а сама группа, живущая в ней, - сообществом. Переверните камень и посмотрите, о пол над ним живет. Миленькие сообщества - всегда часть больших сообществ. Так, камень может быть частью ручья, если он лежит на его берегу, а ручей - частью леса, в котором протекает. В каждой крупной среде обитания живут различные растений и животных. Попробуйте отыскать несколько различных типов среды обитания вокруг вас. Глядите вокруг: вверх, вниз - во все стороны. Но не забывайте, что жизнь надо оставить такой, какой вы ее застали.

Современное состояние экологической науки

Впервые термин «экология» был употреблен в 1866 г. в работе немецкого биолога Э. Геккеля «Всеобщая морфология организмов». Самобытный биолог-эволюционист, медик, ботаник, зоолого-морфолог, сторонник и пропагандист учения Ч.Дарвина, он не только ввел в научный обиход новый термин, но и приложил все свои силы и знания для формирования нового научного направления. Ученый считал, что «экология - это наука об отношениях организмов к окружающей среде». Выступая на открытии философского факультета университета в Йене с лекцией «Путь развития и задачи зоологии» в 1869 г. Э. Геккель отмечал, что экология «исследует общее отношение животных как к их органической, так и неорганической средам, их дружественные и враждебные отношения к другим животным и растениям, с которыми они вступают в прямые и непрямые контакты, или, одним словом, все те запутанные взаимодействия, которые Ч. Дарвин условно обозначил как борьбу за существование». Под средой он понимал условия, создаваемые неорганической и органической природой. К неорганическим условиям Геккель относил физические и химические особенности мест обитания живых организмов: климат (теплота, влажность, освещенность), состав и почвы, особенности , а также неорганическую пищу (минералы и химические соединения). Под органическими условиями ученый подразумевал взаимоотношения между организмами, существующими в пределах одного сообщества или экологической ниши. Название экологической науки произошло от двух греческих слов: «экое» - дом, жилище, местообитание и «логос» - слово, учение.

Надо отметить, что Э. Геккель и многие его последователи использовали термин «экология» не для описания изменяющихся условий среды и меняющихся со временем взаимоотношений между организмами и средой, а только для фиксации существующих неизменными условий и явлений окружающей среды. Как полагают С. В. Клубов и Л. Л. Прозоров (1993), фактически исследовался физиологический механизм взаимоотношения живых организмов, выделялось их отношение к окружающей среде исключительно в рамках физиологических реакций.

В рамках биологической науки экология просуществовала до середины XX в. Акцент в ней был сделан на изучение живого вещества, закономерностей его функционирования в зависимости от факторов среды обитания.

В современную эпоху экологическая парадигма основывается на концепции экосистем. Как известно, этот термин был введен в науку А. Тенсли в 1935 г. Под экосистемой подразумевают функциональное единство, образованное биотопом, т.е. совокупностью абиотических условий, и населяющими его организмами. Экосистема является главным объектом изучения общей экологии. Предметом познания ее являются не только законы формирования структуры, функционирования, развития и гибели экосистем, но и состояние целостности систем, в частности их устойчивость, продуктивность, круговорот веществ и баланс энергии.

Таким образом, в рамках биологической науки общая экология оформилась и окончательно выделилась как самостоятельная наука, которая основывается на изучении свойств целого, не сводимого к простой сумме свойств его частей. Следовательно, экология в биологическом содержании этого термина подразумевает науку об отношениях растительных и животных организмов и образуемых ими сообществ между собой и с окружающей средой. Объектами биоэкологии могут быть гены, клетки, отдельные особи, популяции организмов, виды, сообщества, экосистемы и биосфера в целом.

Сформулированные законы общей экологии широко используются в так называемых частных экологиях. Точно так же, как и в биологии, развиваются своеобразные таксономические направления в общей экологии. Самостоятельно существуют экология животных и растений, экология отдельных представителей растительного и животного мира (водорослей, диатомовых водорослей, определенных родов водорослей), экология обитателей Мирового океана, экология сообществ отдельных морей и водоемов, экология определенных участков водоемов, экология животных и растений суши, экология пресноводных сообществ отдельных рек и водоемов (озер и водохранилищ), экология обитателей гор и возвышенностей, экология сообществ отдельных ландшафтных единиц и т. д.

В зависимости от уровня организации живого вещества экосистем в целом выделяют экологию особей (аутоэкологию), экологию популяций (демэкологию), экологию ассоциаций, экологию биоценозов и экологию сообществ (синэкологию).

При рассмотрении уровней организации живого вещества многие ученые полагают, что самые низшие ее ранги - геном, клетка, ткань, орган - изучаются сугубо биологическими науками - молекулярной генетикой, цитологией, гистологией, физиологией, а высшие ранги - организм (особь), вид, популяция, ассоциация и биоценоз - как биологией и физиологией, так и экологией. Только в одном случае рассматриваются морфология и систематика отдельных особей и составляемых ими сообществ, а в другом - их взаимоотношение между собой и с окружающей средой.

К настоящему времени экологическое направление охватило практически все существующие области научного познания. Не только науки естественного профиля, но и сугубо гуманитарные науки при изучении своих объектов стали широко пользоваться экологической терминологией и главное методами исследования. Возникло множество «экологий» (экологическая геохимия, экологическая геофизика, экологическое почвоведение, геоэкология, экологическая геология, физическая и радиационная экология, медицинская экология и множество других). В связи с этим была проведена определенная структуризация. Так, в своих работах (1990-1994) Н. Ф. Реймерс сделал попытку представить структуру современной экологии.

Более простой выглядит структура Экологической науки с иных методологических позиций. В основу структуризации положено разделение экологии на четыре крупнейших и одновременно фундаментальных направления: биоэкологию, экологию человека, геоэкологию и прикладную экологию. Все перечисленные направления пользуются практически одинаковыми методами и методологическими основами единой экологической науки. В данном случае речь может идти об аналитической экологии с соответствующими подразделениями ее на физическую, химическую, геологическую, географическую, геохимическую, радиационную и математическую, или системную, экологии.

В рамках биоэкологии выделяют два равноценных и важнейших направления: эндоэкологию и экзоэкологию. Согласно Н. Ф. Реймерсу (1990), к эндоэкологии относятся генетическая, молекулярная, морфологическая и физиологическая экологии. К экзоэкологии относятся следующие направления: аутоэкология, или экология отдельных особей и организмов как представителей определенного вида; демэкология, или экология отдельных группировок; популяционная экология, которая изучает поведение и взаимоотношение в пределах какой-то определенной популяции (экология отдельных видов); синэкология, или экология органических сообществ; экология биоценозов, рассматривающая взаимоотношение сообществ или популяций организмов, составляющих биоценоз между собой и с окружающей средой. Наиболее высшим рангом экзоэкологического направления являются учение об экосистемах, учение о биосфере и глобальная экология. Последняя охватывает все области существования живых организмов - от почвенного покрова до тропосферы включительно.

Самостоятельным направлением экологического исследования является экология человека. В действительности, если строго придерживаться правил иерархии, данное направление должно входить составной частью в биоэкологию, в частности как аналог уаутоэкологии в рамках экологии животных. Однако, учитывая ту огромную роль, которую играет человечество в жизни современной биосферы, это направление выделяют в качестве самостоятельного. В экологии человека целесообразно выделить эволюционную экологию человека, археоэкологию, рассматривающую взаимоотношение человека со средой обитания начиная со времен первобытного общества, экологию этносоциальных групп, социальную экологию, экологическую демографию, экологию культурных ландшафтов и медицинскую экологию.

В середине XX в. в связи с проводившимися глубокими исследованиями среды обитания человека и органического мира возникли научные направления экологической направленности, тесно связанные с географическими и геологическими науками. Их цель - изучить не сами организмы, а только их реакцию на изменяющиеся условия среды обитания и проследить обратное воздействие деятельности человеческого общества и биосферы на среду обитания. Эти исследования были объединены в рамках геоэкологии, которой придано сугубо географическое направление. Однако представляется целесообразным в пределах как геологической, так и географической экологий выделить по крайней мере четыре самостоятельных направления - ландшафтную экологию, экологическую географию, экологическую геологию и космическую (планетарную) экологию. При этом надо особо подчеркнуть, что не все ученые согласны с таким разделением.

В рамках прикладной экологии, как следует из ее названия, рассматриваются многоаспектные вопросы экологии, связанные с сугубо практическими задачами. В ее составе выделяют промысловую экологию, т. е. экологические исследования, связанные с добычей определенных биоресурсов (ценных пород зверей или древесины), сельскохозяйственную экологию и инженерную экологию. Последняя отрасль экологии имеет много аспектов. Объектами изучения инженерной экологии являются состояние урбанизированных систем, агломераций городов и поселков, культурных ландшафтов, технологических систем, экологическое состояние мегаполисов, наукоградов и отдельных городов.

Концепция системной экологии возникла в ходе интенсивного развития экспериментальных и теоретических исследований в области экологии в 20-е и 30-е годы XX в. Эти исследования показали необходимость комплексного подхода к изучению биоценоза и биотопа. Впервые необходимость такого подхода была сформулирована английским геоботаником А. Тенсли (1935), который ввел в экологию термин «экосистема». Главное значение экосистемного подхода для экологической теории заключается в обязательном наличии взаимоотношений, взаимозависимости и причинно-следственных связей, т. е. объединение отдельных компонентов в функциональное целое.

Определенная логическая завершенность концепции экосистем выражается количественным уровнем их изучения. Выдающаяся роль в изучении экосистем принадлежит австрийскому биологу-теоретику Л. Берталанфи (1901-1972). Он разработал общую теорию, позволяющую с помощью математического аппарата описывать системы различных типов. Основой концепции экосистемы является аксиома системной целостности.

При всей полноте и глубине охвата в классификационной рубрикации экологических исследований, включающей все современные аспекты жизни человеческого общества, отсутствует такое важное звено познания, как историческая экология. Ведь при изучении современного состояния экологической обстановки исследователю для определения закономерностей развития и прогноза экологических условий в глобальном или региональном масштабе необходимо сравнивать существующие экологические ситуации с состоянием среды исторического и геологического прошлого. Эти сведения сосредоточены в исторической экологии, которая в рамках экологической геологии дает возможность с помощью геологических и палеогеографических методов определить физико-географические обстановки геологического и исторического прошлого и проследить их развитие и изменение вплоть до современной эпохи.

Начиная с исследований Э. Геккеля термины «экология» и «экологическая наука» широко вошли в обиход научных исследований. Во второй половине XX в. экология разделилась на два направления: сугубо биологическое (общая и системная экология) и геолого-географическое (геоэкология и экологическая геология).

Экологическое почвоведение

Экологическое почвоведение возникло в 20-е годы XX в. В отдельных работах почвоведы стали употреблять термины «экология почв» и «педоэкология». Однако сущность терминов, как и магистральное направление экологических исследований в почвоведении, были раскрыты только в последние десятилетия. В научную литературу Г. В. Добровольским и Е. Д. Никитиным (1990) были введены понятия «экологическое почвоведение» и «экологические функции крупных геосфер». Последнее направление авторы трактуют применительно к почвам и рассматривают как учение об экологических функциях почв. Под этим подразумеваются роль и значение почвенного покрова и почвенных процессов в возникновении, сохранении и эволюции экосистем и биосферы. Рассматривая экологическую роль и функции почв, авторы считают логичным и необходимым выявить и охарактеризовать экологические функции других оболочек , а также биосферы в целом. Это даст возможность рассмотреть единство среды обитания человека и всей существующей биоты, глубже понять неотделимость и незаменимость отдельных компонентов биосферы. В течение всей геологической истории Земли судьбы этих компонентов оказались сильно переплетенными. Они проникли друг в друга и взаимодействуют через круговороты вещества и энергии, что и обусловливает их развитие.

Разрабатываются и прикладные аспекты экологического почвоведения, связанные главным образом с охраной и контролем за состоянием почвенного покрова. Авторы работ подобного направления стремятся показать принципы сохранения и создания таких свойств почв, которые определяют их высокое устойчивое и качественное плодородие, не наносящее ущерба сопряженным компонентам биосферы (Г. В. Добровольский, Н. Н. Гришина, 1985).

В настоящее время в некоторых высших учебных заведениях читают специальные курсы «Экология почв» или «Экологическое почвоведение». В данном случае речь идет о науке, в которой рассматриваются закономерности функциональных связей почвы с окружающей средой. С экологических позиций изучаются почвообразовательные процессы, процессы накопления растительного вещества и гумусообразования. Однако почвы рассматриваются в качестве «центра геосистемы». Прикладное значение экологического почвоведения сводится к разработке мер по рациональному использованию земельных ресурсов.

Проточный пруд

Пруд - пример более крупной среды обитания, идеальной для наблюдения за экосистемой. Это дом для большого сообщества различных растений и животных. Пруд, его сообщества и неживая природа вокруг него образуют так называемую экологическую систему. Глубины пруда - хорошая среда для изучения сообществ его обитателей. Осторожно поводите сачком в разных местах пруда. Запишите все, что окажется в сачке, когда вы его вытащите. Положите самые интересные находки в банку, чтобы лотом изучить их подробнее. Воспользуйтесь любым пособием, в котором описана жизнь обитателей пруда, чтобы определить названия найденных вами организмов. А когда закончите опыты, не забудьте обязательно выпустить живых существ обратно в пруд. Сачок вы можете купить или сделать сами. Возьмите кусок толстой проволоки и согните ее кольцом, а концы воткните в один из краев длинной бамбуковой палки. Затем обшейте проволочное кольцо капроновым чулком и завяжите его снизу узлом. В наши дни пруды встречаются куда реже, чем лет сорок назад. Многие из них обмелели и заросли. Это неблагоприятно сказалось на жизни обитателей прудов: лишь немногие из них сумели выжить. При высыхании пруда гибнут и его последние обитатели.

Устройте пруд сами

Выкопав прудик, вы можете устроить у себя уголок дикой природы. Это привлечет к нему множество видов животных и не станет для вас обузой. Однако пруд надо будет постоянно поддерживать в хорошем состоянии. Чтобы его создать, потребуется немало времени и сил, но зато когда в нем поселятся различные животные, вы сможете изучать их в любое время. Самодельная трубка для подводных наблюдений позволит вам лучше познакомиться с жизнью обитателей пруда. Аккуратно обрежьте горлышко и дно у пластиковой бутылки. На один конец наденьте прозрачный полиэтиленовый пакет и закрепите его на горлышке резинкой. Теперь через эту трубку вы можете наблюдать жизнь обитателей пруда. Для безопасности свободный край трубки лучше всего оклеить клейкой лентой.

§ 17.Населенный пункт как специфическая экосистема

Где бы человек ни появился, он создает для себя своеобразную среду обитания – населенные пункты. Это одиночные поселения, деревни, поселки и, наконец, города: малые, средние, крупные и мегаполисы. Развитие населенных пунктов связано с формированием комфортных условий проживания для человека и осуществления им хозяйственной деятельности. В населенном пункте строятся жилье, дороги и другие коммуникации, возводятся промышленные предприятия и разные объекты хозяйственного пользования. В результате строительства человек существенно преобразует окружающую среду: уничтожает почвенный покров и естественную растительность, разрушает сложившиеся сообщества животных, нарушает гидрологический режим территории, загрязняет атмосферу и в целом изменяет окружающий ландшафт. Масштабы этих изменений зависят в основном от размеров населенного пункта, направлений хозяйственной деятельности, плотности населения, характера застройки.

В населенных пунктах действие экологических факторов отличается от таковых в естественных экосистемах. Например, температурный режим в значительной мере зависит от тепловых выбросов, степени озеленения, площади и других особенностей населенного пункта. Помимо естественных на жизнедеятельность организмов здесь влияют и специфические абиотические факторы: электромагнитные излучения, шумовое воздействие, последствия техногенных аварии и другие. В населенных пунктах нельзя не учитывать социальные факторы. Например, при повышенной плотности населения возрастает количество инфекционных заболеваний, ухудшаются условия обитания растений и животных.

Многие изменения среды, характерные для населенных пунктов, оказывают на человека отрицательное влияние. Для смягчения нежелательных последствий человек пытается частично восстановить условия существования, напоминающие естественные. Это озеленение населенных пунктов, создание искусственных водоемов и зоопарков, ботанических садов, разведение домашних животных. В результате населенный пункт представляет собой «пестрое» сочетание искусственных сооружений и естественных элементов природы.

Развитие экосистемы населенных пунктов и их экологическое состояние во многом зависит от социально-экономической политики власти и экологической культуры населения.

Следует отметить неустойчивость экосистем населенных пунктов, как искусственных объектов. Это выражается в очень быстрых изменениях структуры сообществ. Например, открытые участки быстро превращаются в пустыри, заросшие высокой травой. Человек может вырубить парк, застроить территорию, изменить ассортимент декоративных растений, от которых во многом зависит облик населенного пункта.

В населенных пунктах характерны вспышки численности отдельных видов, для которых человек создает благоприятные условия. Ярким примером являются полчища крыс, скопления голубей и ворон, заросли лебеды и крапивы.

Как и везде в нашем крае населенные пункты различны по возрасту и размерам, истории формирования, местоположению. Это создает разнообразие их экосистем. Населенные пункты оказывают многогранное влияние на окружающие естественные сообщества. Основное негативное воздействие направлено на водные и лесные экосистемы, так как большинство поселений приурочено к водным объектам, а при их формировании вырубались леса. Окрестности используются для отдыха, строительства дач, сбора грибов, ягод и лекарственных растений. Населенный пункт является источником загрязняющих веществ, мусора, заносных растений и животных. Особенно большое влияние оказывают крупные города, например, Череповец, воздействие которых распространяется на сотни километров.

Влияние деревень, наиболее распространенного типа поселений Вологодской области, связано с сельскохозяйственным производством и лесопользованием. В настоящее время наблюдается упадок сельскохозяйственного производства и увеличение объема лесозаготовок. В нашей области в последние десятилетия многие деревни опустели, а территории вокруг них оказались заброшенными. Постепенно разрушаются избы, зарастают огороды, еле заметны дороги. Зрелище для человека печальное. Для природы подобные эмоции не свойственны. Когда на территории появляется какой-либо ресурс – его тут же используют потребители.

Развитие сообществ в заброшенных деревнях хорошо иллюстрирует последствия влияния поселений человека на окружающую среду. Здесь природа не восстанавливается в первозданном виде, а формирование сообществ протекает по иному пути. Ярко проявляются конкурентные отношения, так как местообитания, например занятые культурными растениями, захватывают другие виды. Долгие годы в растительном мире преобладают сорные многолетние виды. Это пырей ползучий, бодяк полевой, свербига восточная. Сохраняются культурные деревья, кустарники (яблоня, вишня, сирень, тополя, крыжовник, черная смородина и малина). На старых заброшенных огородах в течение долгого времени растут травянистые растения – девясил высокий, хрен, гвоздика турецкая, маргаритка многолетняя, золотарник канадский и другие многолетники. Иногда, только по присутствию этих видов в растительных сообществах можно установить, что здесь когда-то был населенный пункт.

В нежилых деревнях видовой состав и численность животных зависят от давности их запустения, площади, особенностей растительности и окружения.

Брошенные деревни постепенно оставляют привычные «спутники» человека. Из птиц первыми исчезают домовый и полевой воробьи, не выдерживая «одиночества» через несколько лет. Сизые голуби продолжают гнездиться на чердаках изб. Они летают лучше воробьев и могут находить корм далеко от деревни, где обычно все зарастает высокой травой, и трудно собирать семена с земли. А зимой, когда все засыпает снегом, голуби перелетают в крупные населенные пункты, особенно те, где есть фермы. Там теплее и можно найти корм. Довольно долго в деревнях могут жить галки, заселяя сохранившиеся высокие постройки – обычно хозяйственные сараи, сеновалы и церкви. Они кормятся на лугах с низкой травой, но предпочитают летать на фермы и пастбища. Зимой они, как и голуби, переселяются в крупные поселения. Скворцы остаются в деревнях до тех пор, пока там сохраняются скворечники. Когда их искусственные домики разрушаются от ветхости, они вынуждены искать новое место жительства. Если ничего похожего на скворечники нет, птицы покидают деревню. Дольше всех из спутников человека в брошенных деревнях остаются деревенские ласточки, строя гнезда и в полуразрушенных постройках. Млекопитающих, тесно связанных с человеком, намного меньше. Домовые мыши исчезают довольно быстро, не выдерживая конкуренции с «дикими» грызунами. А вот серые крысы в небольшом количестве остаются в деревнях до 20 лет.

В тоже время здесь появляются новые обитатели. Обычными становятся мелкие птицы, предпочитающие кустарники и высокие травы, например, славки, камышевки. Селятся белые трясогузки, дрозды рябинники. При снижении беспокойства поселяются и более осторожные виды. На полуразрушенных церквях, высоких деревьях гнездятся некоторые соколы и совы. А в мае и начале июня на крышах изб токуют тетерева – и обзор хороший, и самец виден во всей красе. В старых деревнях появляются млекопитающие. Кабаны часто перепахивают землю на заброшенных огородах – земля там рыхлая и богата кормами. Многочисленны луговые и лесные мелкие грызуны. Лисы устраивают логово в постройках – там почти готовые укрытия.

Таким образом, заброшенные деревни в настоящее время представляют собой своеобразный тип местообитаний со сложным составом растений и животных. Эти сообщества сильно отличаются от коренных таежных сообществ организмов.

Вопросы и задания

Чем отличаются экосистемы населенных пунктов от естественных экосистем?

В чем специфика проявления экологических факторов в населенном пункте?

H Опишите особенности экосистемы вашего населенного пункта.

§ 18.Особенности экосистем урбанизированных территорий

Как ни старались люди… изуродовать ту землю, на которой они жались, как ни забивали камнями землю, чтобы ничего не росло на ней… Весна была весною даже в городе. Солнце грело, трава, оживая, росла и зеленела везде… не только на газонах бульваров, но и между плитами камней, и березы, тополи, и черемуха распускали свои клейкие и пахучие листья….

Л.Н. Толстой «Воскресение»

С ростом населения и промышленности природная среда в населенных пунктах неузнаваемо преобразуется. Сейчас чаще говорят о «городской среде», которая во многих отношениях резко отличается от природной среды. Человека окружают многоэтажные дома и шумные улицы, загрязненный воздух, раскаленный асфальт… Город «теснит» и «изгоняет» природу. Но все же довольно трудно представить городскую среду, полностью избавленную от природы.

Растительный мир. Природа проникает в город не только самопроизвольно, но и по воле человека (зеленые насаждения, цветники во дворах). В результате в городах складывается своя среда обитания. Она так непохожа на дикую природу, ни по составу, ни по богатству и разнообразию видов. Повседневное «зеленое окружение» человека в городе составляют городские растения на улицах, во дворах, в парках и скверах.

Территории населенных пунктов, как правило, имеют четко выраженную пространственную структуру, которой соответствуют разные комплексы видов. В пространственной структуре выделяют собственно город и ближайшие окрестности, незастроенные или с застройкой сельского типа. Внутри города отличаются зоны старой, новой и новейшей застройки. Степень изменения естественной природной среды уменьшается от центра к периферии. Соответственно этому меняется и флористическое разнообразие: оно максимально на окраинах города и минимально на границе зон новой и новейшей застроек.

Городские местообитания принято делить на два типа:

1. Группа местообитаний, представляющих остатки былого ландшафта;

2. Группа местообитаний, связанных с деятельностью человека.

К первой относят нарушенные участки лесов и лугов, а также прибрежные зоны в городах, по территории которых протекают реки. Вторая группа включает возделываемые местообитания (парки, скверы, сады, бульвары, газоны, цветники и другое). Также к ней относятся и территории, на которых формируются стихийные (нецеленаправленные) растительные сообщества:

· эрозионная группа – обнажения, насыпи, пустыри;

· придорожная группа – местообитания вдоль автострад;

· железнодорожная группа – местообитания вдоль железнодорожных путей;

· щелевая группа – щели на асфальтовых и бетонных покрытиях и прочее;

· свалочная группа – свалки, мусорные кучи, развалины;

· настенная группа – стены и крыши;

· переуплотненная группа – дворы, стадионы, тропы, детские и спортивные площадки.

В городских местообитаниях складываются необычные и сложные условия для произрастания растений. Это особый световой и тепловой режим, недостаток влаги, искусственные субстраты, далекие по свойствам от естественных почв, загазованность и запыленность воздушной среды.

Городские растения оказываются «вырванными» из естественной системы биологических связей. Пропадают взаимно полезные связи с растениями-соседями, а также с грибами, образующими микоризу, почвенными бактериями, насекомыми-опылителями. Напротив, в городских условиях насекомые вредители и патогенные грибы иногда достигают высокой численности.

Особенностью городских флор является то, что в них изменяется соотношение местных и заносных видов. Здесь преобладают виды-пришельцы. Большинство местных растений «изгоняется» из флоры уже при закладке городов – при вырубке лесов, расчистке территорий для поселения. Да и в последствии им трудно вернуться в город – слишком уж отличаются городские условия от привычных для местной флоры. Заносные же виды вливаются в города широкими потоками, поскольку именно здесь сосредоточены пересечения основных путей распространения видов-пришельцев. Роль, принадлежащая человеку в распространении этих видов, связана с его хозяйственной и социальной деятельностью. Большое значение в распространении заносных растений играют транспорт и торговля.

Большую роль в формировании растительного мира городов играет деятельность человека по введению в культуру растений из других природных зон и перенос в культуру видов из местной флоры. В городских поселениях иноземные виды используются в основном для озеленения и украшения. Внимание горожан всегда привлекали деревья и кустарники не только со съедобными плодами, а также и с высокими декоративными качествами. Почти полностью на иноземных видах основано городское «цветочное» оформлении. Для него применяются травянистые красивоцветущие однолетники и многолетники и очень редко – местные виды.

Животный мир населенных пунктов. Часто возникает заблуждение в том, что по соседству с человеком в населенных пунктах – деревнях, поселках и городах существует очень небольшое число животных. На самом деле в поселениях человека и их ближайших окрестностях животные разнообразны и часто более многочисленны по сравнению с естественными местами обитания. Еще в XIX веке русский натуралист Модест Николаевич Богданов, характеризуя животных, обитающих по соседству с человеком, написал: «Они здесь кругом вас, около вас, над вами и под вами, наконец, на вас самих».

Населенные пункты обладают рядом особенностей, которые привлекают животных.

В поселениях человека складываются очень разные условия. Ведь рядом могут находиться деревянные и каменные постройки, посадки растений, пустыри и многие другие объекты. Поэтому на небольшой территории обитают многие виды животных.

В населенных пунктах микроклимат (температура, влажность) отличается от естественных ландшафтов, очень благоприятно для многих животных. В средних по размерам городах, в том числе Вологде, Череповце температура в центре на 1-2 градуса выше по сравнению с пригородом, и для животных это уже выгодно.

Всеядные животные (серые вороны, серые крысы) обеспечены неиссякаемым запасом кормов в жилище человека, хозяйственных строениях, на свалках, в мусорных контейнерах.

По сравнению с естественными экосистемами животные должны приспосабливаться к фактору беспокойства (транспорт, работающая техника, шум). Большинство же людей на животных не обращает внимания и не беспокоит их.

Фауна населенного пункта изменяется. С одной стороны, при развитии населенного пункта постепенно снижается видовое разнообразие и численность местных видов животных. Лишь часть из них выживает по соседству с человеком. В основном, это виды широко распространенные, способные обитать в разных условиях (большая синица, дрозд-рябинник, ворона серая). Они чаще селятся на территориях с сохранившимися естественными или искусственно созданными растительными сообществами (парки, скверы, пустыри, берега водоемов). Местные виды животных преобладают в небольших деревнях.

С другой стороны, с ростом населенного пункта увеличивается число видов, проникших из других природных зон. Они заселяют и совершенно измененные территории, где естественные сообщества исчезли. Для животных-переселенцев условия населенного пункта могут быть сходными с их «родными» условиями обитания. Так, каменные здания похожи на скалы для стрижа, городской ласточки и других. Довольно часто эти виды становятся многочисленными. Такие обычные виды, как, галка, грач, сизый голубь, домовый и полевой воробьи, серая крыса, домовая мышь, рыжий таракан за пределами населенного пункта, в «диких» местах не выживают. Лишь летом птицы могут кормиться на лугах и берегах водоемов. Ночевать они почти всегда возвращаются в населенный пункт.

Животные населенного пункта, как и любой другой экосистемы, включаются в цепи питания и участвуют в круговороте веществ. Среди животных населенных пунктов есть растительноядные, хищные, потребители мертвой органики и всеядные. В парках, скверах, на приусадебных участках, в зарослях растений многочисленны животные, питающиеся растениями. Пищей для них служит листва, хвоя (насекомые, грызуны), древесина (насекомые), корни (насекомые, почвенные круглые черви), нектар (насекомые-опылители), плоды и семена (насекомые, птицы, грызуны). Распределение животных в населенном пункте неравномерно. В центральных частях города мало насекомых – опылителей и растительноядных животных.

Таким образом, городские экосистемы являются одними из наиболее изменчивых и сложных по структуре. Они больше других поселений человека оказывают влияние на окружающие территории. Можно сказать, что мир развивается в сторону города. Как записано в программе устойчивого развития ООН: «В новом тысячелетии половина людей мира будет жить в городах; правительства должны добиваться сокращения числа бедных в городах, уменьшения притока населения в города путем улучшения условий жизни в сельской местности и развития инфраструктуры села. Необходимо жесткое управление расширением городов ».

Вопросы и задания

Чем отличаются условия обитания для растений и животных в населенном пункте и в естественных экосистемах?

Какими путями заселяют населенные пункты растения и животные?

Какие группы растений по местам обитания можно выделить в населенном пункте?

Какие группы животных по местам обитания можно выделить в населенном пункте?

H Составьте схему возможных пищевых взаимоотношений самых обычных животных населенного пункта.

§ 19.Состояние окружающей среды в населенных пунктах.

Состояние окружающей среды в населенном пункте напрямую зависит от видов и объемов хозяйственной деятельности. Качество окружающей среды в меньшей степени изменяется в небольших поселениях человека. Наиболее серьезные проблемы, связанные с ухудшением среды обитания человека, характерны для крупных промышленных центров. Это разнообразные виды загрязнения окружающей среды, особенно атмосферного воздуха и почвы.

Загрязнение окружающей среды в населенных пунктах

Состояние атмосферного воздуха в поселениях человека является наиболее важным показателем качества среды обитания. Организмы, живущие на поверхности земли, окружены воздухом и зависят от его состава. Вне воздуха просто невозможно существовать!

Свойства воздуха таковы, что отгородиться от загрязнения практически невозможно. Воздух находится в постоянном движении и все вещества, которые в него попадают, разносятся на большие расстояния. От пыли, загазованности воздуха и страдают человек, растения и животные. Даже в маленьких деревнях воздух постоянно загрязняется. Здесь пыль дорог, дым труб и костров нарушают чистоту окружающей территории. В городах источников загрязнения воздуха несравненно больше. В настоящее время в атмосферу поступает огромное количество загрязняющих веществ от многочисленных предприятий, транспорта, строительных объектов и других источников.

Самые проблемные места – зоны повышенного риска для жизнедеятельности в городах – это окрестности предприятий, транспортные магистрали и центральные районы.

Растения это своеобразный живой фильтр, поглощающий из воздуха пыль и всевозможные химические загрязнения. Поэтому растительность населенных пунктов имеет важное санитарно-гигиеническое значение. Многие древесные породы выделяют в воздух летучие органические вещества – фитонциды. Они губительны для микробов, благодаря чему содержание микроорганизмов снижается в несколько раз. Кроме того, в городских условиях растения создают своеобразный микроклимат. Летом в зеленых городских «оазисах» (скверах, парках, бульварах) температура воздуха в среднем на 2-3 о С ниже. Влажность воздуха здесь выше, чем на открытых площадях и улицах. Противошумовой эффект зеленых насаждений связан с большой звукоотражательной способностью листвы деревьев.

Не менее важно, что дают растения человеку «для души». «Зеленые островки» улучшают «качество жизни», особенно для горожанина, повышают устойчивость к нагрузкам и стрессам.

В Вологодской области темпы озеленения населенных пунктов значительно отстают от темпов их застройки. Кроме того, насаждения ни по количеству, ни по качеству не отвечают санитарно-гигиеническим и эстетическим требованиям. Повсеместно отмечается однообразие и бедность ассортимента используемых растений. Флора Вологодской области содержит 75 местных древесных видов, большинство из которых используется в озеленении населенных пунктов. Это береза бородавчатая, береза пушистая, вяз шершавый, вяз гладкий, липа мелколистная, дуб черешчатый, лиственница сибирская и другие.

На территории Вологодской области отмечены 155 видов вселенных человеком древесных растений. Большинство из них имеет ограниченное применение: посадки около домов, на дачных участках. Сохранились остатки парковых культур XIX столетия. В качестве положительного примера можно назвать более широкое распространение в последнее время курильского чая, малиноклена душистого, боярышника Максимовича, сосны веймутовой и сосны скрюченной. Наибольшее видовое разнообразие древесных растений характерно для областного центра (около 120 видов).

Растения, да и другие организмы, в населенных пунктах очень зависят еще и от другого элемента среды обитания – почвы. Химическое изменение состава почвы связано с осаждением веществ из воздуха, попаданием вредных веществ с осадками. Концентрация загрязняющих веществ в почве, особенно в промышленных центрах, около автотрасс может быть настолько велика, что она становится «мертвой». Очень опасно в таких местах выращивать овощи и фрукты, играть детям. Кроме того почвы в населенных пунктах бывают сильно уплотненными. Это нарушает их увлажнение, газовый режим и не позволяет нормально существовать почвенным организмам. Применение солевых смесей для борьбы с оледенением на автодорогах привело к засолению придорожных почв. Это существенно повлияло на распространение далеко на Север южных солелюбивых растений.

В населенных пунктах вода является одним из важнейших ресурсов. Еще Фалес Милетский, великий мудрец древности провозгласил воду началом всех вещей. У человека есть четыре существенные задачи в отношении воды: найти ее, провести, собрать и сохранить. Без воды не могут существовать организмы. Она нужна человеку для жизнедеятельности, в быту, на производстве. У водоемов расположены места отдыха. Присутствие водоемов значительно улучшает эстетический вид территории.

Водные экосистемы – одни из наиболее уязвимых экосистем. Водоемы занимают самые низкие участки рельефа. Это приводит к тому, что загрязняющие вещества со всей территории в виде сточных вод, загрязненных осадков, пыли, мусора попадают в воду. В воде они не находятся на одном месте. С током воды загрязнители распространяются далеко от источника загрязнения. Поэтому одна из важнейших экологических проблем – сохранение чистоты водоемов, от родника до крупной реки и озера.

Биологические объекты также влияют на качество окружающей среды человека. Многие организмы не безопасны для его здоровья или наносят существенный экономический ущерб. Так, растительноядные виды животных (слизни, насекомые, грызуны), размножаясь в большом количестве, могут повреждать культурные растения. Широко распространенные в озеленении населенных пунктов тополя повреждаются тополевой молью, гусеницы которой выгрызают листья изнутри. На черемухе в огромных количествах развивается черемуховая горностаевая моль. Многие виды в результате своей жизнедеятельности наносят ущерб строениям. Например, серые крысы способны прогрызть почти все. Птицы часто строят гнезда в электротехнических устройствах, что может привести к поломке. Целый ряд животных могут вызывать заболевания или переносят возбудителей (вши, блохи, тараканы, мухи, грызуны, птицы).

В тоже время, большинство животных имеют привлекательный внешний вид, интересное поведение. Обитая рядом с нами, они выживают положительные эмоции, делают нашу жизнь комфортнее.

В результате существования населенных пунктов возникают многочисленные экологические проблемы. В первую очередь, происходит нарушение абиотических условий существования организмов. Это изменение земной поверхности на территории населенного пункта (выравнивание рельефа, осушение, изменение русел рек и другие). Наблюдается ухудшение качества природных компонентов при загрязнении воздуха, воды и почвы. Территория захламляется бытовыми и промышленными отходами. Утрачиваются живописные ландшафты.

Значительно изменяются биотические отношения, так как в населенном пункте человек становится главным видом, влияющим на жизнь других организмов. Происходит сокращение видового разнообразия местных видов растений и животных. Их место в сообществах населенных пунктов занимают виды – переселенцы. Таким образом нарушается структура природных экосистем, часто формируются совершенно новые сообщества организмов. Наблюдаются изменения в пищевых отношениях в сообществах. Можно сказать, что человек «подкармливает» одни виды и лишает «пищи и крова» других видов. Стали обычными виды, живущие на помойках (чайки, вороны, лебеда и другие).

Населенный пункт как бы исключает природу. На месте рощ и лугов возникают постройки, окруженные бетоном и асфальтом.

Многочисленные изменения среды и ускоренный ритм жизни влияют на человека как биологического и социального существа (от микроклимата до психологически значимых условий труда, отдыха, общественной жизни).

Населенный пункт не должен развиваться стихийно. Необходимо создание научных подходов к формированию городской среды в согласии с природой.

Вопросы и задания

Почему в населенном пункте много источников загрязнения?

Почему необходимо сохранять «зеленые островки» в населенных пунктах?

Какую роль играют животные в населенном пункте?

Как загрязнения «связывают» воздух, почву и воду?

Докажите, что нельзя создать экологически безопасную среду только в окружении собственного дома.

Диатомовые водоросли живут повсюду. Многие из них предпочитают водоемы определенного типа, с одинаковым физико-химическим режимом; другие обитают в очень разнообразных водоемах. Диатомей поселяются в верховых болотах и моховых подушках, на камнях и скалах, в почвах и на их поверхности, на снегу и льду. Водные и вневодные местообитания неодинаковы как по видовому составу диатомей, так и по их количеству. Число видов, населяющих вневодные биотопы, невелико, и все они относятся к наиболее широко распространенным представителям отдела. Только почвенные сообщества более богаты в видовом отношении. На снегу и льду диатомей могут развиваться в массе, и тогда они окрашивают их в бурый цвет.

Водная среда - основное и первичное местообитание диатомей; здесь они возникли и прошли длительный путь эволюции. Они завоевали все типы современных водоемов и принимают участие в образовании различных фитоценозов, преобладая качественно и количественно над другими микроскопическими водорослями. Они живут в океанах, морях, солоноватых, пересолоненных и различного типа пресных водоемах: стоячих - озерах, прудах, болотах, рисовых полях ит. д.- и текучих - реках, ручьях, оросительных каналах и т. д., вплоть до горячих источников с температурой выше +50 °С. В водоемах диатомовые водоросли входят в различные группировки, основные из них - планктон и бентос.

Морской планктон подразделяется на прибрежный - неритический, обитающий в прибрежной полосе на глубине примерно до 200 м, и удаленный от берегов - пелагический, населяющий открытую часть моря. Неритический планктон обилен и разнообразен в видовом отношении. Пелагический (или океанический) планктон беднее и по составу и по количеству. Многие неритические виды обитают в пелагиали, а океанические виды лишь иногда встречаются в неритическом планктоне: они, как правило, нежны и не могут долго существовать в прибрежной полосе из-за разрушающего воздействия прибоя.

Морские планктонные виды принадлежат в основном к группе центрических диатомей, хотя к ним примешиваются и некоторые пеннатные формы. В планктоне пресноводных водоемов, наоборот, преобладают пеннатные диатомей. В неритическом планктоне часто встречаются бентосные виды, поднятые водой со дна, часть из них обычно быстро снова опускается на дно, тогда как другие могут оставаться в толще воды длительное время (табл. 13).

Бентос в широком смысле включает диатомовые водоросли, обитающие непосредственно на дне и обрастающие различные возвышающиеся над дном субстраты, в том числе и подвижные (буи, корабли, животных и пр.). Жизнь этих диатомей обязательно связана с субстратом - они или прикрепляются к нему, или движутся по его поверхности. Бентосные диатомей обычно обитают на глубине не более 50 м. В морских и пресных водоемах они очень обильны и разнообразны в систематическом отношении (табл. 14).

Наиболее разнообразны по видовому составу и количеству диатомей ценозы обрастаний. Они состоят из колониальных и одиночно живущих форм. В морях обычны представители родов Licmophora, Grammatophora, Achnanthes, Mastogloia, Cocconeis, Synedra; в пресных водоемах - Gomphonema, Cymbella, Tabellaria, Diatoma, Rhopalodia, Cocconeis и пр. Особенно значительны и разнообразны обрастания растений. Обрастания животных исследованы еще недостаточно. В частности, весьма интересен случай массового обрастания диатомей Cocconeis ceticola кожи антарктических китов. Известны диатомовые, живущие на циклопах, тинтинидах и некоторых других животных.

Количество диатомей, обитающих на дне водоемов, зависит от характера грунта и степени его освещенности. На хорошо освещенном илистом грунте они многочисленны, а на песчаном или подвижном грунте их значительно меньше. Как правило, донные диатомей - это одиночно живущие подвижные формы, способные передвигаться к свету и таким образом выбираться на поверхность при заиливании. В морях это виды родов Diploneis, Amphora, Nitzschia, Surirella, Campylodiscus; в пресных водах также еще Pinnularia, Navicula, Gyrosigma.

Видовой состав диатомовых водорослей в водоемах определяется комплексом физико-химических факторов, из которых большое значение имеет в первую очередь соленость воды. По отношению к солености все диатомей разделяются на морские, солоноватоводные и пресноводные. Особенно четко проявляется их реакция на содержание в воде поваренной соли NaCl, что позволяет различать у них три группы видов. Первую составляют эвгалобы, для развития которых наличие хлоридов обязательно. Сюда относятся типично морские обитатели (полигалобы) и представители солоноватых вод (мезогалобы), живущие во внутренних морях и опресненных морских бухтах. Во вторую группу входят олигогалобы - обитатели пресных вод с соленостью не более 5°/ov Среди них различают галофилов, на которых незначительное повышение содержания в воде NaCl оказывает стимулирующее действие (Сусlotella meneghiniana, Synedra pulchella, Bacillaria paradoxa и др.), и индифферентов - типичных представителей пресных водоемов, но способных переносить незначительное присутствие в воде NaCl, хотя их развитие при этом и подавляется (Asterionella gracillima, Fragilaria pinnata и многие виды родов Cyclotella, Gomphonema, Cymatopleura, Surirella). Третья группа - это настоящие пресноводные виды, на которых даже незначительное присутствие в воде NaCl действует губительно (виды родов Eunotia, Pinnularia, Cymbella, Frustulia). Их называют галофобами.

Таких индикаторов солености, приуроченных к определенным ее величинам, среди диатомовых водорослей довольно много, и их список все время пополняется. Многие диатомовые водоросли настолько чувствительны к содержанию в воде NaCl, что не выдерживают даже незначительного изменения солености,- это так называемые стеногалинные (узкосолевые) виды, к которым принадлежат типично морские обитатели. Однако есть виды, степень чувствительности которых по отношению к NaCl не так высока, и они способны существовать в широких пределах изменения солености воды, от почти пресной до морской,- это эвригалинные (широкосолевые) виды; они обитают в водоемах, где содержание NaCl значительно колеблется.

Не менее важным экологическим фактором в развитии диатомей является температура. В общем эти водоросли вегетируют в широких температурных пределах - от 0 до +50 °С, но все же они чутко реагируют на изменения температуры,- это находит свое выражение в сезонной динамике и пиках развития. Правда, в этом отношении не все диатомей одинаковы. Существуют эвритермные виды, способные переносить значительные температурные колебания, и стенотермные виды, живущие в узких пределах температурного режима. Для развития большинства диатомей оптимальная температура от +10 до +20 °С, но, кроме них, имеются тепловодные виды, оптимум развития которых приходится на высокую температуру, и холодноводные виды, предпочитающие низкую температуру. Промежуточное положение занимают умеренно холодноводные и умеренно тепловодные виды.

Степень освещенности и качество света также оказывают существенное влияние на развитие диатомовых водорослей в водоемах и определяют закономерности их распределения по глубинам. В свою очередь, освещенность зависит от прозрачности воды, а прозрачность в океанах всегда более высока, чем в пресных водоемах.

Диатомовые водоросли, населяющие как водоемы, так и вневодные биотопы, приурочены к определенным географическим зонам, т. е. имеют определенный ареал. Многие морские виды отличаются строгой зональностью, в то время как другие распространены широко и даже повсеместно. Особенно часто встречаются космополиты среди диатомей, обитающих в пресных континентальных водоемах. Наоборот, известны и эндемичные виды диатомовых, живущие только в каком-нибудь одном или нескольких водоемах одного района. Некоторые водоемы, например озера Байкал и Танганьика, очень богаты эндемиками, значительное количество их обнаружено и в южных морях СССР. Ограниченные ареалы имеют также реликтовые виды, живущие ныне в некоторых древних пресных водоемах - Байкале, Хубсугуле, Эльгыгытгыне, озерах Кольского полуострова, африканских озерах и др. Известны реликты в Черном, Азовском и Каспийском морях, сохранившиеся от верхнетретичных морей Черноморского бассейна.

Закономерности географического распространения диатомей отчетливее всего проявляются в водах Мирового океана. Если принять деление Мирового океана на географические зоны по температурному режиму поверхностных слоев воды, то, как показывает анализ, в двух полярных зонах (арктической и антарктической), где преобладает низкая температура с незначительными годовыми колебаниями (2- 3°), обитают холодолюбивые стенотермные виды диатомей. Умеренные зоны обоих полушарий - северного (бореальная) и южного (нотальная)- характеризуются температурным режимом широкого диапазона, здесь годовые колебания доходят до 15-20 °С. Этим зонам свойственны преимущественно эвритермные, а также умеренно холодноводные и умеренно тепловодные виды диатомей, достигающие массового развития в тот или иной сезон. В тропической зоне, где температура поверхностных вод не опускается ниже +15 °С, а годовые температурные колебания незначительны (в среднем около 2°), обитают теплолюбивые стенотермные виды. Некоторые виды диатомей могут обитать в двух смежных зонах - это арктическо-бореальные и бореально-тропические виды, приспособившиеся к широкому температурному диапазону.

Наиболее богата по видовому составу и количеству диатомей бореальная зона, отличающаяся оптимальной для их развития температурой (от +10 до +20 °С). Здесь они вегетируют почти круглый год, но особенно обильно развиваются весной и осенью. В арктической и тропической зонах вегетация диатомей кратковременная: в арктических морях она приурочена к короткому летнему периоду, так как осенний и весенний расцветы диатомей здесь по времени сближаются, в тропических - к более холодному зимнему периоду.