1gandzyura_v_p_ekologiya.pdf

1gandzyura_v_p_ekologiya.pdf - 2012 574 20.1 64 1.4/18-1224...

This preview shows page 1 out of 400 pages.

Unformatted text preview: В. П. ГАНДЗЮРА ЕКОЛОГІЯ Видання третє, перероблене і доповнене. Рекомендовано Міністерством освіти і науки України як навчальний посібник для студентів вищих навчальних закладів КИЇВ 2012 ______________________________________________В.П. Гандзюра ЕКОЛОГІЯ УДК 574 ББК 20.1 Г 64 Гриф надано Міністерством освіти і науки України (Лист № 1.4/18-Г-1224 від 30.05.2008 р.) Рекомендовано до друку Вченою радою біологічного факультету Київського національного університету імені Тараса Шевченка РЕЦЕНЗЕНТИ: Арсан О.М., доктор біологічних наук, професор, завідувач відділу екотоксикології Інституту гідробіології НАН України; Бондар О.І., доктор біологічних наук, професор, член-кор. УААН, ректор Державного екологічного інституту Міністерства охорони навколишнього природного середовища України; Грубінко В.В., доктор біологічних наук, професор, завідувач кафедри загальної біології Тернопільського національного педагогічного університету імені Володимира Гнатюка Г 64 Гандзюра В.П. Екологія. Навчальний посібник. Видання 3-тє, перероблене і доповнене. – К.: ТОВ «Сталь», 2012. – 390 с. ISBN 978-966-1555-28-9 У посібнику з екосистемних позицій при послідовному застосуванні системного підходу і загальної теорії систем розглянуто основні поняття і теорії сучасної екології, речовинно-енергетичні й інформаційні процеси та механізми їх регуляції. Проаналізовані кількісні підходи до оцінки стану екосистем, рівня їх забруднення та інтегральні критерії оцінки якості середовища для біологічних систем різного рівня організації. Чільне місце посідають сучасні екологічні проблеми та можливі шляхи їхнього вирішення в умовах розвитку міжнародного співробітництва. Наведена інформація про систему охорони навколишнього природного середовища та основні закони і нормативні акти щодо регулювання природокористування і екобезпеки. УДК 574 ББК 20.1 ISBN 978-617–676–004–7 © В.П. Гандзюра, 2012 2 ______________________________________________В.П. Гандзюра ЕКОЛОГІЯ ЗМІСТ ВСТУП………………………………………………………………………….... Розділ 1. ПРЕДМЕТ І ЗАВДАННЯ ЕКОЛОГІЇ…………………………….. Розділ 2. ОСНОВНІ ПОНЯТТЯ ЕКОЛОГІЇ………………………………... Розділ 3. МЕТОДОЛОГІЯ І МЕТОДИ ЕКОЛОГІЧНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ……………………………………………………… 3.1. Система та її властивості…………………………………………………... 3.1.1. Принцип мердженності…………………………………………….…… 3.1.2. Склад, структура і зовнішнє середовище системи…………….……….. 3.1.3. Закон функціювання системи…………………………………….……… 3.2. Холістичний і мерологічний підходи в екології……………………..…… 3.2.1. Спостереження……………………………………………………..……... 3.2.2. Експеримент…………………………………………………………...….. 3.2.2.1. Однофакторний експеримент………………………………………….. 3.2.2.2. Багатофакторний експеримент…………………………………............ 3.2.3. Моделювання……………………………………………………………... 3.3. Загальна схема і етапи системного дослідження в екології……………... Розділ 4. ЧИННИКИ ЗОВНІШНЬОГО СЕРЕДОВИЩА (ЕКОЧИННИКИ)………………………………………………………………... 4.1. Поняття екочинника………………………………………………………… 4.2. Концепція лімітуючих чинників. Закон мінімуму Ю. Лібіха…………… 4.3. Закон толерантності В. Шелфорда………………………………………… 4.4. Типи взаємодії та комплексний вплив екочинників……………................ 4.5. Поняття простору екочинників…………………………………………….. 4.6. Функція відгуку біо- і екосистем на сукупну дію екочинників……….. 4.7. Функція благополуччя системи……………………………………............. 4.8. Класифікація екочинників………….………………………………………. 4.8.1. Абіотичні чинники……………………………………………………….. 4.8.1.1.Температура……………………………………………………………… 4.8.1.2. Світло……………………………………………………………………. 4.8.1.3. Іонізуюча радіація………………………………………………………. 4.8.1.4. Вода……………………………………………………………………… 4.8.1.5. Гази у повітрі та воді…………………………………………………… 4.8.1.6. Біогенні елементи………………………………………………………. 4.8.1.7. Вітер і течія……………………………………………………………… 4.8.1.8. Тиск……………………………………………………………………… 4.8.2. Біотичні чинники…………………………………………………………. 4.8.3. Періодичні та неперіодичні чинники……………………………………. 4.8.4. Залежні та незалежні від щільності популяції чинники……………….. 4.9. Значення коливального режиму екофакторів та поняття оптимуму…… Розділ 5. ПОПУЛЯЦІЇ В ЕКОСИСТЕМАХ………………………………… 5.1. Поняття популяції в екології………………………………………………. 5.2. Склад і структура популяцій. Геміпопуляції……………………………... 5.3. Статичні показники популяції……………………………………………... 5.4. Динамічні показнии популяції……………………………………............ 5.4.1. Типи росту популяцій. J-подібний і S-подібний ріст…….…………….. 5.4.2. Типи динаміки чисельності популяцій………………………………….. 3 7 9 15 25 25 25 26 27 28 29 32 33 33 35 41 45 45 46 47 50 51 52 52 53 53 54 55 56 62 66 70 70 71 71 72 72 73 77 77 78 79 82 82 84 ______________________________________________В.П. Гандзюра ЕКОЛОГІЯ 5.5. Типи життєвих стратегій популяцій…………………………………….. 88 5.5.1. К- і r-стратеги……………………………………………………………... 88 5.5.2. Система життєвих стратегій Раменського–Грайма…………………….. 89 Розділ 6. БІОЦЕНОЗИ І УГРУПОВАННЯ…………………………………. 93 6.1. Поняття біоценозу і угруповання…………………………………………. 93 6.2. Склад біоценозу…………………………………………………………….. 93 6.3. Видове багатство і видове різноманіття…………………………………... 96 6.4. Структурованість біоценозу……………………………………………….. 97 6.5. Екологічний метаболізм……………………………………………............ 98 6.6. Типи міжпопуляційних взаємовідносин…………………………………... 98 6.6.1. Математичні моделі міжпопуляційних взаємодій……………………… 100 6.6.2. Дифузна конкуренція…………………………………………………….. 101 Розділ 7. ЕКОЛОГІЧНА НІША………………………………………............ 105 7.1. Еволюція поняття про екологічну нішу…………………………………… 105 7.2. Екологічна ніша з позицій системного підходу…………………………... 106 7.3. Принцип конкурентного виключення Гаузе………………….................... 107 7.4. Сучасний стан уявлень про принцип конкурентного виключення……… 110 7.5. Кількісна оцінка ступеня перекриття екологічних ніш………………….. 111 Розділ 8. ЕКОСИСТЕМИ……………………………………………………... 1 119 8.1. Енергетична структура екосистем…………………………………............. 121 8.1.1. Біопродуктивність екосистем……….………………………………….... 123 8.1.1.1. Продукція особини……………………………………...………............. 123 8.1.1.2. Продукція популяції……………………………………………………. 125 8.1.1.3. Продукція угруповання…………………………………………............ 125 8.1.2. Закон Ліндемана (правило 10%)................................................................. 128 8.1.3. Ланцюги та мережі живлення……………………………………............ 128 8.1.4. Загальна схема потоку енергії в біосфері……………………………….. 130 8.2. Речовинна структура екосистем. Біогеохімічні колообіги………………. 133 8.2.1. Колообіг газоподібних речовин…………………………………………. 134 8.2.1.1. Колообіг нітрогену……………………………………………............... 134 8.2.1.2. олообіг карбогену…………………………………………………….. 136 8.2.1.3. Колообіг сірки…………………………………………………………... 138 8.2.2. Осадовий цикл. Колообіг фосфору………………………………........... 139 8.2.3. Колообіг води та його значення…………………………………………. 140 8.3. Інформаційна структура екосистем……………………………………….. 141 8.3.1. Механізми регуляції екосистемних процесів………………………….... 148 8.3.2. Принцип Ле Шательє–Брауна……………………………………............ 149 8.3.3. Механізми регуляції на екосистемному рівні………………………….. 152 8.3.4. Стабільність і стійкість екосистем………………………………………. 153 8.3.4.1. Пружна стійкість………………………………………………………... 153 8.3.4.2. Резистентна стійкість………………………………………….............. 153 8.3.5. Динаміка екосистем………………………………………………………. 155 8.3.5.1. Екологічна сукцесія…………………………………………………….. 155 8.3.5.2. Флуктуації………………………………………………………………. 158 8.3.5.3. Трансформації…………………………………………………………... 163 8.3.6. Можливості впливу на екосистеми у бажаному людині напрямку. Основи екотехнології………………………………................................... 164 4 ______________________________________________В.П. Гандзюра ЕКОЛОГІЯ 8.3.7. Теорія катастроф………………………………………………………….. Розділ 9. ЕКОСИСТЕМИ НАШОЇ ПЛАНЕТИ…………...………………... 9.1. Біосфера……………………………………………………………………... 9.1.1. Вчення В.І. Вернадського про ноосферу………………………………... 9.2. Класифікація екосистем……………………………………………………. 9.3. Водні екосистеми……………………………………………………............ 9.3.1. Світовий океан……………………………………………………………. 9.3.1.1. Чорне море………………………………………………………............. 9.3.1.2. Азовське море………………………………………………………….... 9.3.1.3. Екосистеми коралових рифів…………………………………………... 9.3.2. Континентальні водойми…………………………………………............ 9.3.2.1. Річки……………………………………………………………………... 9.3.2.2. Озера…………………………………………………………………….. 9.3.2.3. Болота……………………………………………………………............. 9.3.2.4. Штучні водойми………………………………………………................ 9.3.2.5. Підземні води……………………………………………………............ 9.4. Наземні екосистеми…………………………………………………............ 9.4.1. Тундра арктична і альпійська……………………………………………. 9.4.2. Біоми північних хвойних лісів………………………………………….... 9.4.3. Листопадні ліси помірної зони…………………………………………... 9.4.4. Степи помірної зони………………………………………………............ 9.4.5. Тропічні степи і савани……………………………………………............ 9.4.6. Чапараль і жорстколистяні ліси………………………………………….. 9.4.7. Пустелі…………………………………………………………………….. 9.4.8. Навіввічнозелені сезонні тропічні ліси………………………………….. 9.4.9. Тропічні дощові ліси……………………………………………………... 9.4.10. Тропічний скреб, чи колюче рідколісся……………………………….. 9.5. Штучні екосистеми…………………………………………………............. 9.5.1. Агроекосистеми…………………………………………………………... 9.5.2. Екосистема космічного корабля…………………………………………. Розділ 10. ЗАБРУДНЕННЯ ЕКОСИСТЕМ…………………………............. 10.1. Основні терміни……………………………………………………............ 10.2. Забруднення біосфери…………………………………………………….. 10.2.1. Нафта і нафтопродукти…………………………………………………. 10.2.2. Радіоактивне забруднення ………............................................................ 10.2.3. Пестициди………………………………………………………………... 10.2.4. Важкі метали…………………………………………………………….. 10.2.4.1. Забруднення харчових продуктів важкими металами………............ 10.3. Можливості адаптації організмів до токсикантів……………………….. Розділ 11. НОРМА І ПАТОЛОГІЯ ЕКОСИСТЕМ. КОНТРОЛЬ І ОЦІНКА ЇХНЬОГО СТАНУ ТА ЯКОСТІ СЕРЕДОВИЩА…… 11.1. Поняття якості середовища……………………………………………….. 11.2. Якість середовища та благополуччя і здоров’я людини………………... 11.3. Екологічне нормування. Токсикологічний контроль. ГДК…………….. 11.4. Біоіндикація………………………………………………………………... 11.5. Біотестування………………………………………………….................... 11.6. Кількісна оцінка якості середовища за продукційно-енергетичними 5 166 168 168 171 171 172 172 174 175 176 180 180 180 181 182 183 183 184 184 185 186 188 188 188 188 189 189 189 189 196 198 199 200 201 201 202 204 209 210 212 212 215 218 220 223 ______________________________________________В.П. Гандзюра ЕКОЛОГІЯ показниками біосистем…..………………………………………………. 11.7. Державна система моніторингу довкілля України, шляхи її вдосконалення з урахуванням європейських стандартів і нормативів………….. 11.8. Екологічні ризики…………………………………………………………. Розділ 12. СУЧАСНІ ЕКОЛОГІЧНІ ПРОБЛЕМИ………………………... 12.1. Організація охорони навколишнього середовища в ЄС………………… 12.2. Джерела кризового стану довкілля і екосистем в Україні………............ 12.3. Шляхи поліпшення стану довкілля в світі та в Україні……………........ 12.4. Проблеми екобезпеки………...……………………………………............ 12.5. Проблеми довкілля, пов’язані з військовим сектором…………..……… 12.6. Євроатлантична інтеграція і екобезпека………………………………… 12.7. Екологічні проблеми, породжені зарегулюванням Дніпра……………... 12.8. Проблема радіоактивного забруднення екосистем на прикладі Канівського водосховища…………………………………………............ 12.9. Екологічний менеджмент…………………………………………………. 12.10.Екологічний аудит………………………………………………………... Розділ 13. ПРАВОВІ АСПЕКТИ ЕКОБЕЗПЕКИ І ПРИРОДООХОРОННОЇ ДІЯЛЬНОСТІ………………............... 13.1. Конституція України…………………………………………………….... 13.2. Закон України «Про основи національної безпеки України»………….. 13.3. Закон України «Про охорону навколишнього природного середовища»……………………………………………………………….. 13.4. Державна система управління у сфері охорони довкілля, використання природних ресурсів і екобезпеки……………………………………… 13.5. Природні території та об’єкти, що підлягають особливій охороні…….. 13.6. Роль Національної академії наук України в системі екобезпеки та у вирішенні екологічних проблем………………………………………….. КАЛЕНДАР ЕКОЛОГІЧНИХ ДАТ………………………………………….. ПЕРСОНАЛІЇ…………………………………………………………………… ДОДАТКИ……………………………………………………………………….. 1. Закон України Про основні засади (стратегію) державної екологічної політики України на період до 2020 року……………………………………… 2. Конвенція про заборону військового…впливу на природне середовище 3. Конвенція про доступ до інформації…з навколишнього середовища…. 4. Конвенція про біорізноманіття 1992 р….………………………………… 5. Червона книга України................................................................................. 6. Зелена книга України.................................................................................... 7. Закон України «Про державну систему біобезпеки… ГМО»…………… 8. Закон України «Про екологічну мережу України».................................... 9. Концепція сталого розвитку агроекосистем в Україні...до 2025 року…. 10. Концепція Державної програми проведення моніторингу...................... 11. Рамсарська конвенція……………………………………………………... 12. Стислий огляд деяких глобальних екологічних проблем (зі статті Девіда Рудмена)................................................................................ 227 250 257 259 261 262 268 271 272 279 281 283 284 285 287 288 289 292 297 301 306 307 308 327 328 348 348 349 350 352 352 355 362 366 370 Удалено: 9 Удалено: 9 Удалено: 50 Удалено: 1 Удалено: 3 Удалено: 6 Удалено: 3 371 ПРЕДМЕТНИЙ ПОКАЖЧИК……………………………………….............. 377 РЕКОМЕНДОВАНА ЛІТЕРАТУРА………………………………………… 384 6 Удалено: логічної б Удалено: 8 ______________________________________________В.П. Гандзюра ЕКОЛОГІЯ Моїй дружині Людмилі Олександрівні Гандзюрі присвячується ВСТУП Подальший розвиток екології, всезростаюче значення екобезпеки в системі національної безпеки України, як і в інших країнах, катастрофічний стан антропогенно трансформованого довкілля (водночас безпосередній зв’язок між соматичним і психічним здоров’ям населення та станом навколишнього середовища), деградація значної частини природних екосистем та ціла низка інших нагальних екологічних проблем, від вирішення яких залежить подальша доля всього людства, вимагає істотного вдосконалення підготовки фахівців-екологів і поліпшення екологічної освіти в цілому. Наразі істотно бракує навчальних видань з екології, в яких було б послідовно застосовано екосистемний підхід, без використання якого неможливо вирішити жодну екологічну проблему. Саме тому мною і був написаний посібник «Екологія», який вийшов у світ в серпні 2008 року. Перше видання миттєво розійшлося і постала необхідність перевидання посібника. При цьому автор врахував більшість побажань читачів, а також істотно удосконалив практично всі розділи книги, вилучивши матеріал, без якого можна обійтися, та наповнивши посібник новими даними, знання яких конче необхідня для розуміння сучасної екології та її проблем. Зокрема, були включені підрозділи про теорію катастроф, екологічний менеджмент, екологічний аудит тощо. Третє видання суттєво доопрацьовано – практично в усі підрозділи внесено корективи і доповнення. Тому автор плекає надію, що це видання буде ще цікавішим і кориснішим для читача, ніж перші два. У посібнику на засадах екосистемної парадигми розглянуті основні екологічні поняття та закони, що має сприяти формуванню цілісного сприйняття екології як науки про екосистеми, їх структурно-функційні особливості, процеси, що в них відбуваються, та головні тенденції розвитку екосистем. Послідовне застосування методології системного підходу дозволяє отримати цілісну картину екологічних процесів, зрозуміти логіку розвитку як біотичних компонентів (і окремих біосистем), так і екосистеми в цілому, а за конкретними проявами окремих процесів і явищ бачити загальні закономірності речовинно-енергетичних та інформаційних процесів у екосистемах різного типу. Це уможливлює ретельний аналіз екосистемних процесів та адекватні прогнози стану екосистем різного типу в умовах впливу як зовнішніх чинників, так і з огляду на внутрішньосистемні процеси, що необхідно для знаходження шляхів оптимізації різних форм діяльності людини та мінімізації негативного впливу на природні комплекси. 7 ______________________________________________В.П. Гандзюра ЕКОЛОГІЯ Чільне місце в посібнику посідає проблема коректного використання термінології, адже мало в якій з природничих наук можна знайти такий розмай у визначенні навіть головних термінів, які у багатьох випадках мають занадто довільне тлумачення. З огляду на це особливої уваги варта проблема термінології: як коректного використання термінів, так і їх узгодження з міжнародною термінологією в екологічній царині – саме тому в посібнику наведено низку термінів та їх визначення з «Водної рамкової директиви ЄС». Ретельно проаналізовані проблеми продуктивності екосистем, розглянуті методи кількісної оцінки стану середовища існування й екосистем у цілому, описані як традиційні підходи до цієї проблеми, так і запропоновані нові, які уможливлюють кількісну характеристику якості середовища як за станом біосистем різного рівня (організми, популяції, угруповання), так і за спряженістю речовинно-енергетичних та інформаційних процесів у екосистемах різного типу. Розглянуті питання ємності екосистем, зміни ентропії в біо- і екосистемах різного ступеня антропогенного навантаження, проблеми оцінки екологічних ризиків, діагностики „норми” і „патології” екосистем, оцінки їхньої стійкості. Чільне місце відведено методам екологічних досліджень і насамперед кількісним підходам до різноманітних оцінок екологічних процесів. Описані традиційні та запропоновані нові підходи до класифікації, встановлення структурованості та оцінки ступеня схожості будь-якої кількості біоі екосистем, висвітлено сучасний стан екологічного моніторингу, окреслені шляхи його подальшого удосконалення, включаючи проблеми впровадження Європейських стандартів і нормативів у Державну систему моніторингу довкілля України. Невід’ємною складовою екологічної освіти і виховання є правова база прийняття відповідних рішень та контролю за дотриманням природоохоронного законодавства, тому в посібнику наведено інформацію про державні та інші структури, відповідальні за збереження довкілля у належному стані, та відповідні закони і нормативні акти, знання яких необхідне і з огляду на розбудову правової держави, де будь-які рішення і дії мають опиратися на відповідну законодавчу базу, знання якої конче необхідне для фахівців відповідного профілю. Розглянуто низку як глобальних, так і специфічних для України екологічних проблем та можливі шляхи їхнього вирішення в умовах розширення і поглиблення міжнародного співробітництва в галузі екології й екобезпеки. Наведено інформацію про видатних вчених, чиї праці були вагомим внеском у розвиток екології. 8 ______________________________________________В.П. Гандзюра ЕКОЛОГІЯ Розділ 1. ПРЕДМЕТ І ЗАВДАННЯ ЕКОЛОГІЇ Щодо цього питання існує незбагненний розмай думок, оглянути який у межах однієї праці практично неможливо. Розбіжності в оцінці головного предмету вивчення екології свідчать, з одного боку – про незавершеність процесу формування основних понять в екології, а з іншого – про нерозуміння специфіки цієї науки. Останнім часом деякі вчені говорять про неоекологію, як «систему наук, що вивчає розвиток, функціонування і прогнозування розвитку антропосфери й опрацьовує можливості керування взаємовідношеннями і зв'язками в системі «природа – суспільство» з метою їх гармонізації і забезпечення екологічно безпечного співіснування» (В. Ю. Некос, 1999). На думку деяких авторів неоекологія (сучасна екологія) – галузь знань, присвячена вивченню екологічних проблем, не властивих класичній екології, побудованих на міждисциплінарних, а не тільки біологічних знан-нях, що охопили всі сфери життєдіяльності до найдосконаліших життєвих форм, в нерозривному їх зв'язку не тільки з абіотичним середовищем, але і з соціальним та іншими (Некос В.Ю. Некос А. Н., Сафранов Т. А., 2011) [16]. Більшості безплідних дискусій щодо визначення екології як науки можна уникнути, визнавши головним її об’єктом екосистеми різного рівня інтеграції, водночас екологічним є будь-яке дослідження, в...
View Full Document

{[ snackBarMessage ]}

Get FREE access by uploading your study materials

Upload your study materials now and get free access to over 25 million documents.

Upload now for FREE access Or pay now for instant access
Christopher Reinemann
"Before using Course Hero my grade was at 78%. By the end of the semester my grade was at 90%. I could not have done it without all the class material I found."
— Christopher R., University of Rhode Island '15, Course Hero Intern

Ask a question for free

What students are saying

  • Left Quote Icon

    As a current student on this bumpy collegiate pathway, I stumbled upon Course Hero, where I can find study resources for nearly all my courses, get online help from tutors 24/7, and even share my old projects, papers, and lecture notes with other students.

    Student Picture

    Kiran Temple University Fox School of Business ‘17, Course Hero Intern

  • Left Quote Icon

    I cannot even describe how much Course Hero helped me this summer. It’s truly become something I can always rely on and help me. In the end, I was not only able to survive summer classes, but I was able to thrive thanks to Course Hero.

    Student Picture

    Dana University of Pennsylvania ‘17, Course Hero Intern

  • Left Quote Icon

    The ability to access any university’s resources through Course Hero proved invaluable in my case. I was behind on Tulane coursework and actually used UCLA’s materials to help me move forward and get everything together on time.

    Student Picture

    Jill Tulane University ‘16, Course Hero Intern