Основы экологии
Основные понятия в экологии
Что такое экология, и что она изучает? Сейчас это слово у всех на слуху, даже первоклассники с легкостью могут ответить на этот вопрос. Но еще сто лет назад, термин «экология» был известен лишь среди узкого круга ученых. Немецкий исследователь Эрнест Геккель в 1869 году предложил этот термин для обозначения науки, изучающей взаимосвязи организмов друг с другом и со средой. С начала двадцатого века, экология считается самостоятельной наукой, хотя еще до пятидесятых годов, некоторые ученые считали ее лишь разделом биологии.
Экологическая наука очень обширна, но в первую очередь она изучает организм, популяцию или сообщество организмов неотрывно от среды обитания. Не зря в переводе с латинского языка «экология» – это наука о доме.
Разберем некоторые понятия, которыми оперируют ученые-экологи.
Популяция – это группа организмов, относящихся к одному виду, которая занимает определенную территорию и частично изолирована от других.
Сообщество – это объединение организмов разных видов, которые обитают на одной территории и связаны друг с другом посредством пищевых цепочек.
Экосистема – это сообщество организмов, относящихся к разным видам, образующее союз с окружающей средой.
Экосистемы впоследствии составляют биосферу Земли. Но территория земли весьма велика, поэтому невозможно изучат сразу всю биосферу сразу. Экосистема в данном случае выступает как одна из единиц изучения. Ведь одну экосистему изучить гораздо проще, чем множество. Однако и здесь возникают проблемы: ведь экосистема состоит из популяций, из отдельных представителей видов и факторов неживой природы. Поэтому появились различные подходы к изучению экосистем.
- Экосистемный подход. Понятно, что при экосистемном подходе единицей изучения является отдельная экосистема. Изучается круговорот веществ внутри экосистемы, связи организмов между собой и с окружающей средой. Экосистемный подход помогает поучать наиболее полную и сложную картину взаимоотношений организмов в природных группах.
Ведь рассматривается не только взаимодействие внутри популяций, но и взаимоотношения между популяциями. - Изучение сообществ. Единицей изучения становится сообщество. Изучению подвергаются виды, обитающие на определенной территории, обычно ограниченной, например, луг, лес, болото и другие.
- Популяционный подход. При таком подходе изучается отдельно взятая популяция и ведется учет численности, рождаемости, смертности, а также факторы, влияющие на численность и распространение.
- Изучение местообитаний. В этом случае за основу берется участок местности, на котором обитает тот или иной организм. Обычно изучение местообитания связано с каким-либо другим подходом изучения экосистем и выступает как вспомогательный способ.
Ведь рассматривается не только взаимодействие внутри популяций, но и взаимоотношения между популяциями.Все вышеперечисленные способы и подходы к изучению экосистем предполагают комплексное использование, однако большие территории и огромное количество объектов исследования не позволяют реализовать данную мысль в полной мере.
Актуальность науки
Экология проникает во все сферы человеческой жизни – от локальных проблем в хозяйственной жизни фермера, до глобальных проблем в масштабах всей планеты.
Отсюда следует необходимость в принятии законов, которые регулируют всю деятельность человека в рамках экологической безопасности.
Экологическая наука является не только одной из наук, которые объединяют знания всех естественных наук, но и той наукой, которая создает своеобразный мост между природой и обществом, между науками естественными и социальными. Экология развивается все больше и начинает охватывать самые разнообразные области изучения. В последнее время появляется все больше наук на стыке экологии с другими науками.
Поскольку в рамках одной науки невозможно решить все проблемы, накапливаемые в системе «общество-природа», на помощь приходит экология, как наука, которая может обобщить несколько наук сразу, выявить проблему и решить ее, применяя знания из самых разных областей различных наук – от социальных, до технических.
Таким образом, можно смело заявить, что экологическая наука, изначально являясь лишь одним из разделов биологии, стала наукой междисциплинарного масштаба и совместила в себе знания из разнообразных сфер знания и человеческой жизни.
Наука экология имеет философский подтекст, влияя на мировоззренческое поведение людей.
Методы экологических исследований
Экология, являясь очень обширной наукой, использует большое разнообразие различных методов исследования, которые позволяют получить наиболее полную информацию о природных системах.
Методы экологических исследований:
- наблюдение
- эксперимент
- учет численности популяции
- метод моделирования
Все эти методы, используемые в совокупности, позволяют составить наиболее полное представление об изучаемом объекте.
Замечание 1
Современная экология изучает человека как неотъемлемую часть биосферы.
Цели современной экологии
Одной из самых главных целей экологии является гармонизация отношений природы и общества. Дело в том, что техническая революция привела к весьма плачевному состоянию окружающей среды. Экологи по всему миру давно бьют тревогу, создавая все новые и новые проекты по спасению мира от экологической катастрофы.
Замечание 2
Цель экологии – вывести человечество из экологического кризиса и обеспечить безопасное развитие общества.
Чтобы достичь этой цели, человечеству необходимо решить множество задач, основные их которых:
- разработка теорий и методов оценивания устойчивости экологических систем на всех уровнях;
- исследование механизмов регуляции численности популяций и биотического разнообразия, роли флоры и фауны как регулятора устойчивости биосферы;
- изучение и создание прогнозов изменений биосферы под влиянием естественных и антропогенных факторов;
- оценка состояния и динамики природных ресурсов и экологических последствий их потребления;
- разработка методов управления качеством окружающей среды;
- формирование понимания проблем биосферы и экологическая культура общества.
Нужно понимать, что биосфера – это устойчивая и стройная система, в которой каждый элемент – бесценен и, несомненно, важен. Экологические системы складывались на протяжении многих тысячелетий, они проходили эволюционный путь в совокупности и изъятие одного элемента повлечет нарушение других элементов экосистемы.
Электронная библиотека: 5. Биологические науки
Предисловие редактора / В. Алехин [c. 7]
Предисловие автора [c. 9]
Введение [c. 11]
О необходимости изучения растений в поле (природе) [c. 11]
Что такое экология растений [c. 12]
Окружающая среда растения [c. 13]
Аутоэкология и синэкология [c. 13]
Экология корней [c. 13]
Всасывание [c. 13]
Корень как орган прикрепления [c. 15]
Корень как запасающий орган [c. 16]
Рост и развитие корней [c. 17]
Аэрация и рост корней [c. 18]
Долговечность корней [c. 18]
Положение корней в почве [c. 19]
Корни и трансплантация [c. 20]
Корни водных растений [c. 21]
Воздушные корни [c. 21]
Ризоиды [c. 22]
Экология стебля [c. 22]
Распределение листовой поверхности [c. 22]
Вегетативное размножение [c. 23]
Проводящие ткани [c.
24]
Механическая ткань [c. 24]
Защитные ткани [c. 26]
Стебли и их жизненные формы [c. 27]
Стебли как органы, запасающие питательные вещества [c. 29]
Различные формы стеблей [c. 30]
Экология листьев [c. 33]
Строение и распределение тканей [c. 33]
Причины развития палисадной ткани [c. 35]
Структура листьев как основа для их классификации [c. 36]
Воздушные полости и устьица [c. 36]
Строение и размножение устьиц [c. 38]
Защита от чрезмерной транспирации [c. 39]
Опадение листьев (листопад) [c. 41]
Формы листьев [c. 42]
Листья как запасающие органы [c. 43]
Дизъюнктивный симбиоз [c. 44]
Классификация явлений симбиоза [c. 44]
Внепитательный дизъюнктивный симбиоз [c. 45]
Антагонистический питательный дизъюнктивный симбиоз [c. 46]
Муравьи-листорезы [c. 47]
Термиты и жуки амброзия как симбионты [c. 47]
Насекомоядные растения [c. 48]
Венерина мухоловка и пузырчатка [c.
50]
Растение-кувшин [c. 50]
Опыление [c. 52]
Простое и перекрестное опыление [c. 52]
Опыление ветром [c. 53]
Перекрестное опыление у ветроопыляемых цветков [c. 53]
Некоторые ветроопыляемые цветки [c. 54]
Некоторые случаи опыления водных растений [c. 55]
Взаимный питательный дизъюнктивный симбиоз [c. 57]
Опыление при помощи насекомых [c. 57]
Перекрестное опыление у насекомоопыляемых цветков [c. 59]
Насекомые-опылители [c. 60]
Значение цвета, запаха и привычки при опылении насекомыми [c. 61]
Цветки, опыляемые пчелами [c. 62]
Цветки, опыляемые бабочками [c. 63]
Цветки, опыляемые мухами [c. 65]
Опыление фигового дерева [c. 67]
Опыление при помощи птиц и других животных [c. 68]
Внепитательный конъюнктивный симбиоз [c. 68]
Лианы [c. 68]
Вьющиеся лианы [c. 69]
Растения, лазящие при помощи усиков [c. 70]
Растения, лазящие при помощи корней, и “заплетающиеся” растения [c.
71]
Образ жизни лиан [c. 72]
Эпифиты [c. 72]
Полуэпифиты и псевдоэпифиты [c. 75]
Эпифитный образ жизни [c. 75]
Питательный конъюнктивный симбиоз [c. 76]
Антагонистический питательный конъюнктивный симбиоз [c. 77]
Паразиты [c. 77]
Энтотрофные микоризы [c. 79]
Галлы [c. 81]
Взаимный питательный конъюнктивный симбиоз [c. 84]
Корневые клубеньки [c. 84]
Листовые клубеньки [c. 85]
Эндотрофные микоризы [c. 85]
Лишайники [c. 86]
Физические факторы. Свет [c. 88]
Сила тяжести [c. 88]
Свет [c. 89]
Значение длины дня [c. 90]
Потребность в свете у растений [c. 91]
Приспособления для получения света [c. 93]
Защита от чрезмерного света [c. 94]
Измерение света [c. 94]
Тепло [c. 95]
Минимальные температуры [c. 96]
Максимальные температуры [c. 96]
Оптимальные температуры [c. 97]
Температура почвы [c. 98]
Температура и распределение растений [c.
98]
Температура и культурные растения [c. 98]
Огонь [c. 101]
Воздух [c. 101]
Состав воздуха и давление [c. 101]
Воздух в воде [c. 102]
Аэрация почвы [c. 102]
Ветер [c. 103]
Действие холодного воздуха [c. 104]
Почва [c. 104]
Образование почвы [c. 104]
Строение почвы и классификация [c. 106]
Вода в почве [c. 107]
Химический состав почвы [c. 108]
Кислотность и щелочность почвы [c. 109]
Неустойчивые почвы [c. 110]
Почвенные покровы [c. 112]
Почвенная флора и фауна [c. 113]
Эдафические факторы и распределение растений [c. 113]
Вода [c. 114]
Классификация растений по отношению к воде [c. 114]
Транспирация [c. 115]
Механическое действие воды [c. 116]
Дождевые осадки [c. 117]
Вода как фактор распределения растений [c. 117]
Форма роста растений [c. 119]
Растения водных местобитаний [c. 120]
Растения ксерофитных местообитаний [c. 122]
Растения физиологически сухих мест обитаний [c.
125]
Растения мезофитных местобитаний [c. 127]
Жизненные формы Раункиэра [c. 127]
Вегетативные формы [c. 129]
Эволюция форм роста [c. 130]
Растительные ценозы (фитоценозы) [c. 130]
Фитоценоз как целое [c. 131]
Расселение растений [c. 132]
Распространение с помощью ветра [c. 133]
Распространение при помощи воды [c. 134]
Распространение при помощи животных [c. 135]
Растительные смены (сукцессии) [c. 136]
Структура растительных ассоциаций [c. 138]
Растительные ассоциации [c. 138]
Консоциации [c. 140]
Социации [c. 141]
Колония и другие морфологические единицы [c. 143]
Климакс и сериальные фитоценозы [c. 143]
Эдафический климакс ассоциаций [c. 144]
Классификация фитоценозов [c. 144]
Местообитания [c. 145]
Физиографические растительные формации [c. 147]
Климатические растительные формации [c. 148]
Типы ассоциаций [c. 149]
Серия смен ассоциаций [c.
150]
Растительные сукцессии [c. 152]
Обнаженные места [c. 153]
Причины сукцессий растительности [c. 155]
Пионерные стадии сукцессии [c. 158]
Промежуточные стадии сукцессии [c. 159]
Стадия климакса сукцессии [c. 160]
Факторы, видоизменяющие типичный ход сукцессий [c. 161]
Растительные сукцессии (продолжение) [c. 163]
Сукцессия растений на песчаном субстрате [c. 163]
Сукцессия на глине или глинистом гравии [c. 165]
Сукцессия на каменистых местах [c. 168]
Сукцессия в воде [c. 170]
Фенология [c. 172]
Сезонные сукцессии в лесах с опадающей листвой [c. 172]
Сезонные сукцессии в пустынях [c. 174]
Фенология районов сосновых пустошей [c. 175]
Географическое распределение фитоценозов [c. 176]
Лесные фитоценозы с опадающими листьями [c. 176]
Фитоценозы хвойных лесов [c. 177]
Фитоценозы с широкими склерофильными листьями [c. 178]
Фитоценозы влажно-тропических лесов [c. 179]
Травянистые фитоценозы [c.
181]
Фитоценозы пустыни [c. 183]
Арктические фитоценозы [c. 184]
Альпийские фитоценозы [c. 185]
Прикладная экология [c. 186]
Лесная экология [c. 187]
Проблемы кормовых площадей [c. 187]
Растительные индикаторы пастбищ [c. 188]
Производительность культур [c. 189]
Симбиотические явления [c. 189]
Ландшафтное садоводство [c. 190]
Некоторые практические указания [c. 191]
Методические указания для ведения лабораторных и полевых работ [c. 191]
Научный метод [c. 191]
Лаборатории с установкой на полевую работу [c. 192]
Работа в природе зимой [c. 192]
Экологическая анатомия [c. 192]
Симбиотические явления [c. 193]
Методы с применением инструментов [c. 193]
Метод квадратов [c. 194]
Строение и местное распределение растительности фитоценозов [c. 195]
Растительнаяй сукцессия [c. 196]
Фенология [c. 196]
Литература [c. 198]
Алфавитный указатель латинских названий [c.
207]
Предметный указатель [c. 209]
Содержание [c. 213]
44.1A: Введение в экологию – биология LibreTexts
- Последнее обновление
- Сохранить как PDF
- Идентификатор страницы
- 14146
- Безграничный
- Безграничный
Цели обучения
- Описать изучение экологии
Ключевые моменты
- В экологии экосистемы состоят из организмов, сообществ, которые они составляют, и неживых аспектов окружающей их среды.
- Четыре основных уровня изучения экологии: организм, популяция, сообщество и экосистема.
- Экосистемные процессы — это те процессы, которые поддерживают и регулируют окружающую среду.
- Экологические области исследования включают темы, варьирующиеся от взаимодействия и адаптации организмов в пределах экосистемы до абиотических процессов, управляющих развитием этих экосистем.
Ключевые термины
- экология : раздел биологии, изучающий взаимоотношения организмов с окружающей средой и друг с другом
- экосистема : система, образованная экологическим сообществом и окружающей его средой, функционирующая как единое целое
- экофизиология : изучение взаимоотношений и адаптации физиологии организма и окружающей среды
Введение в экологию
Экология — это изучение взаимодействия живых организмов с окружающей их средой. В рамках дисциплины экологии исследователи работают на четырех конкретных уровнях, иногда по отдельности, а иногда с перекрытием.
В сущности, экологи стремятся объяснить:
- жизненные процессы
- взаимодействия, взаимоотношения, поведение и приспособления организмов
- движение материалов и энергии через живые сообщества
- сукцессионное развитие экосистем
- численность и распространение организмов и биоразнообразие в контексте окружающей среды
Существует множество практических применений экологии в природоохранной биологии, управлении водно-болотными угодьями, управлении природными ресурсами (агроэкология, сельское хозяйство, лесное хозяйство, агролесоводство, рыболовство), городском планировании (городская экология), здравоохранении, экономике, фундаментальных и прикладных науках и гуманитарных науках.
социальное взаимодействие (экология человека). Организмы и ресурсы включают в себя экосистемы, которые, в свою очередь, поддерживают биофизические механизмы обратной связи, регулирующие процессы, воздействующие на живые (биотические) и неживые (абиотические) компоненты планеты. Экосистемы поддерживают функции жизнеобеспечения и производят природный капитал, такой как производство биомассы (пища, топливо, волокно и лекарства), регулирование климата, глобальные биогеохимические циклы, фильтрация воды, формирование почвы, борьба с эрозией, защита от наводнений и многие другие природные явления. черты научной, исторической, экономической или внутренней ценности.
Существует также множество подкатегорий экологии, таких как экология экосистем, экология животных и экология растений, которые рассматривают различия и сходства различных растений в различных климатических условиях и средах обитания. Кроме того, физиологическая экология, или экофизиология, изучает реакцию отдельного организма на окружающую среду, а популяционная экология изучает сходства и различия популяций и то, как они сменяют друг друга с течением времени.
Наконец, важно отметить, что экология не является синонимом окружающей среды, защиты окружающей среды, естественной истории или науки об окружающей среде. Он также отличается от исследований эволюционной биологии, генетики и этологии, хотя и тесно связан с ними.
Эта страница под названием 44.1A: Introduction to Ecology распространяется под лицензией CC BY-SA 4.0 и была создана, изменена и/или курирована Boundless.
- Наверх
- Была ли эта статья полезной?
- Тип изделия
- Раздел или страница
- Автор
- Безграничный
- Количество столбцов печати
- Два
- Печать CSS
- Плотный
- Лицензия
- CC BY-SA
- Версия лицензии
- 4,0
- Показать оглавление
- нет
- Теги
Какие ключевые концепции экологии должны изучать все студенты, изучающие биографию?
Когда я поступил в Технологический институт Джорджии, «большим» (80–90 студентов) курсом, который я изучал, была общая экология. В свой первый год я вел курс вместе с моим коллегой Линь Цзяном. Я сделал то, что, вероятно, довольно типично: я попросил у него материалы, которые он использовал, когда в последний раз читал курс, а затем изменил их. Так что для меня было откровением, когда после первого семестра мы («мы», будучи людьми, участвующими в преподавании общей экологии и связанных с ней курсов) решили, что мы должны попытаться оценить, что изучают наши студенты. Мы не смогли найти хорошую оценку концепции экологии*, поэтому решили попробовать создать свою. Это включало в себя определение ключевых понятий, которые мы хотели, чтобы знали все студенты, окончившие курс экологии. Составление этого списка было невероятно полезным и изменило мой способ преподавания в следующий раз.
Я снова думал об этом, так как трачу больше времени на размышления о том, как преподавать экологию студентам-первокурсникам биологии здесь, в Мичигане. Я думал об этом раньше — недавно мы пересмотрели курс, и это потребовало много размышлений о том, чему учить. Но я чувствую, что хочу еще раз подумать об основных концепциях. Я хочу вернуться к основным концепциям экологии, которые мы с коллегами из GaTech придумали для курса экологии для второкурсников (т. 1 -й год) Конечно. В этом посте я надеюсь более тщательно обдумать основные концепции и получить отзывы от других о списке, который я составил.
Во-первых, я объясню немного больше о курсе Intro Bio, который я преподаю. Это курс с большим набором учащихся (~ 550 студентов в семестр), в котором участвует много первокурсников первого семестра. По моему опыту, большинство из этих студентов никогда не сталкивались с экологией. (Я очень заинтересован в том, чтобы лучше оценить, что они знают об экологии, когда они начинают курс.
У меня сложилось впечатление, что многие из них думают, что экология — это в значительной степени просто видео Дэвида Аттенборо.) Курс, рассчитанный на один семестр, охватывает экологию, эволюцию. и генетики, так что мы довольно ограничены в плане количества времени, которое мы должны посвятить чему-то одному. По этой и другим причинам я определенно за более глубокое освещение меньшего количества материала.
Во-вторых, я хочу немного подробнее объяснить, почему я задумался об этом. Некоторые из них представляют собой большую картину. В свете нынешнего политического климата в США я больше думал о том, что мне следует делать по-другому в своем классе. Как я уже сказал, для многих моих студентов это первое знакомство с экологией как наукой. Чему им нужно научиться, чтобы быть информированными гражданами – например, чтобы уметь оценивать информацию, которую они слышат о глобальном изменении климата?**
Но есть и менее возвышенные мотивы. Пытаясь быть последовательным в том, как мы преподаем предметы в течение семестров, мы иногда посылаем электронные письма по определенной теме.
Это недавно произошло с инженерами экосистемы, включая обсуждение конкретных примеров, которые мы должны или не должны использовать. Мой ответ на эту ветку электронной почты заключался в том, чтобы задаться вопросом, почему, учитывая очень ограниченное время, которое у нас есть для изучения экологии в этом курсе, мы вообще учим инженеров экосистем. Является ли это одной из самых фундаментальных тем для преподавания?***
Имея это представление, я теперь перейду к представлению списка из Технологического института Джорджии (который, опять же, был разработан для курса более высокого уровня), затем перечислю общие темы, которые я в настоящее время преподаю в Intro Bio, а затем дам мои идеи для списка основных концепций экологии, которые нужно осветить в Intro Bio. (Пару лет назад Брайан провел опрос о том, что должен охватывать курс экологии сообщества для старших классов.) экологов в Технологическом институте Джорджии):
- Организмы адаптируются к окружающей среде, но сдерживаются компромиссами. Кроме того, генотипы различаются специфическими экологическими требованиями.
- Распространение и численность вида определяются его нишей, моделями расселения и взаимодействиями с другими организмами.
- Популяции сначала растут экспоненциально (или геометрически), но в конечном итоге рост сдерживается зависимостью от плотности.
- Изменения численности населения отражают сумму рождений, смертей, иммиграции и эмиграции.
- На отдельных людей, популяции и сообщества влияет как физическая среда, так и взаимодействие с другими организмами.
- Конкуренция, хищничество, паразитизм и мутуализм — четыре основных типа межвидовых взаимодействий, которые структурируют сообщества.
- Конкуренция возникает между особями (одного или разных видов), которые используют общий ресурс; Результатом может быть конкурентное исключение.
- Сукцессия – это изменение видового состава с течением времени, являющееся результатом как абиотических, так и биотических факторов, а также режимов нарушений.
- На видовое богатство влияют различия в пулах видов, скорость колонизации, абиотические условия и взаимодействие видов.
- Ожидается, что видовое богатство будет наибольшим при промежуточных уровнях беспокойства; видовое богатство при низком уровне разнообразия ограничено межвидовой конкуренцией. (Я думаю, чтение этого только что вызвало у Джереми сердечный приступ. Или, может быть, это означает, что он больше не захочет вести со мной блог. Возможно, и то, и другое. Было весело, ребята.)
- Солнце является основным источником энергии для большинства экосистем; первичная продукция автотрофов обеспечивает энергией все экосистемы.
- Экологические системы демонстрируют высокую степень связи, но виды не существуют на благо друг друга.
- Пищевые сети отражают трофические взаимодействия между организмами; степень связности и избыточности пищевых сетей определяет их устойчивость.
- Питательные вещества постоянно проходят через экосистему, тогда как энергия течет через экосистему.
- Добавление или удаление краеугольного хищника может иметь драматические последствия для всей пищевой сети.
Кроме того, генотипы различаются специфическими экологическими требованиями.
(не могу вспомнить, намеренно ли мы ограничились 15 концептами или так уж получилось.)
Прямо сейчас я думаю, что самое вопиющее упущение в приведенном выше списке — это то, что относится к климату. Я хотел бы, чтобы студенты поняли, откуда мы знаем, что климат быстро меняется и что люди несут за это ответственность.
Хорошо, переходим к списку общих тем, которые я собираюсь осветить в Intro Bio.**** Когда прошлой осенью я читал Intro Bio, лекций, которые я читал (по 80 минут каждая), было:
- Поведенческая экология
- Летопись окаменелостей, история жизни и эволюции человека (да, это не так уж много, чтобы охватить их за 80 минут!)
- Популяционная экология
- Взаимодействие видов I: хищничество, паразитизм и травоядность
- Взаимодействие видов II: конкуренция и мутуализм
- Пищевые сети, косвенные эффекты и трофические каскады
- Широкомасштабные модели разнообразия
- Возникающие инфекционные заболевания и вирусы (вы, конечно, можете возразить, что это непропорциональное покрытие болезней, но я думаю, что это отличный способ охватить множество фундаментальных понятий таким образом, чтобы это было интересно учащимся)
- Экология экосистемы I: поток энергии и производительность
- Экология экосистемы II: круговорот азота и фосфора
- Экология экосистем III: круговорот углерода и глобальное изменение климата
- Влияние человека на эволюцию
- Воздействие человека на окружающую среду
Конечно, там есть возможность что-то перемещать.
В этом году они разделили тему 2 на две лекции, что имеет большой смысл. (Я уже не помню, что было сжато, чтобы освободить место для этого сдвига.)
Хорошо, а теперь перейдем к моему списку ключевых концепций экологии для преподавания на уровне «Введение в био» (обратите внимание, что я пропускаю те, которые в основном связаны с эволюцией). Для этого я в основном изменяю список для курса более высокого уровня, который придумали мои коллеги по GT и я, но я также добавляю вещи, основанные на том, чему я учил за последние несколько лет, на основе этого CourseSource Ecology Learning Framework (подробнее см. первую сноску ниже) и на основе комментариев к этому моему старому сообщению в блоге о последних крупных концептуальных достижениях в области экологии.
Ключевые концепции экологии для студентов первого курса колледжа:
- Организмы адаптируются к окружающей среде; виды отличаются специфическими экологическими требованиями.
- Распространение и численность видов определяются физической средой обитания, моделями расселения и взаимодействиями с другими организмами.
- Популяции сначала быстро растут, но в конечном итоге рост сдерживается зависимостью от плотности.
- Изменения численности населения отражают сумму рождений, смертей, иммиграции и эмиграции.
- Конкуренция, хищничество, паразитизм, комменсализм и мутуализм — пять основных типов межвидовых взаимодействий, которые структурируют сообщества.
- Конкуренция возникает между особями (одного или разных видов), которые используют общий ресурс; Результатом может стать конкурентное исключение или эволюция.
- Положительные взаимодействия, такие как мутуализм, распространены в природе; при мутуализме каждый партнер платит за участие, но выгоды перевешивают затраты
- Взаимодействия хищник-жертва и хозяин-паразит могут влиять на поведение, скорость жизни, размер популяции и эволюцию.
- Добавление или удаление краеугольного хищника может иметь драматические последствия для всей пищевой сети.
- Количество и виды видов на территории изменяются за короткие промежутки времени в результате действия абиотических факторов (включая нарушения) и биотических факторов; это известно как преемственность.
- Количество и виды видов в районе изменяются в течение длительных (геологических) периодов времени в результате действия абиотических и биотических факторов, включая видообразование и (массовое) вымирание.
- Человеческая деятельность приводит к резкому изменению количества и видов видов в определенных районах в результате изменения среды обитания, эксплуатации, перемещения видов и их исчезновения.
- На видовое богатство влияют различия в пулах видов, скорость колонизации, абиотические условия и взаимодействие видов.
- Люди используют биоразнообразие по-разному, в том числе для эстетической ценности, продуктов питания, открытия лекарств, экосистемных услуг и дизайна на основе биологии.
- Солнце является основным источником энергии для большинства экосистем; первичная продукция автотрофов обеспечивает энергией все экосистемы.
- Экологические системы демонстрируют высокую степень связи, но виды не существуют на благо друг друга.
- Пищевые сети отражают трофические взаимодействия между организмами; изменения численности на одном трофическом уровне могут отражаться в изменениях численности организмов на других трофических уровнях.
- Питательные вещества постоянно проходят через экосистему, тогда как энергия течет через экосистему.
- Климат быстро меняется из-за сжигания человеком ископаемого топлива; ожидается, что это будет иметь серьезные последствия для многих видов.
- Многие экологические процессы и взаимодействия опосредуются микробами.
- Эволюция может происходить в современных масштабах времени с важными последствиями для экологических взаимодействий.
Это моя первая попытка. 21 — это, вероятно, слишком много, но с 13 80-минутными уроками получается около 50 минут на концепцию, так что я не думаю, что это слишком много. (У нас также есть одно обсуждение в неделю, когда мы работаем над особенно сложными концепциями, такими как «потоки энергии, но циклы материи».
) Я хотел бы услышать предложения о том, что можно добавить или убрать (но если вы предложите что-то добавить, это будьте добры предложить, что убрать!) Как вы думаете, какие понятия наиболее важны для изучения учащимися при их первом знакомстве с экологией? Чем ваш список будет отличаться от того, что я выложил?
* Я знаю, что группа Мишель Смит в штате Мэн работала над одним из них. Очень жду финальную версию! Недавно я узнал об этой структуре экологического обучения CourseSource, созданной некоторыми членами ESA (в частности, Дженнифер Доэрти, Дайан Эберт-Мэй и Бобом Поладом).
** В связи с этим я понял, что мне нужно изменить то, чему я учу, когда говорю об эволюции человека. Меня гораздо меньше беспокоит то, что они знают общие производные черты гоминидов, чем то, что они могут оценивать утверждения, связанные с биологическими аспектами расы.
*** Я мог бы привести аргументы в любом направлении по этому поводу, но прямо сейчас я думаю, что инженеры экосистемы, вероятно, не то, о чем я буду рассказывать в Intro Bio в будущем.