Антропогенные факторы

В отличие от животных, человек не приспосабливается к окружающей среде, а изменяет ее в соответствии со своими потребностями. Влияние человека на природу особенно возросло в последние десятилетия в связи с интенсивным развитием промышленности и сельского хозяйства и может быть как положительном, так и отрицательным. Положительное воздействие человека проявляется в посадке лесов, парков, садов, создании и разведении высокопродуктивных новых сортов растений и пород животных, создании и охране заповедников, заказников и т. п. Однако отрицательное влияние людей на природу остается все еще достаточно интенсивным: вырубаются лесные массивы, высушиваются вековые болота, мелеют реки, происходит эрозия почв, загрязнение воды, почвы и воздуха отходами, нефтепродуктами, синтетическими веществами и др. Назрела необходимость безотлагательной разработки и внедрения в практику глобальной концепции рационального природопользования. В противном случае человечество окажется перед лицом необратимой экологической катастрофы.

Экологические системы.

Живые существа расселены на Земле неравномерно.

Однородные участки суши (воды), со свойственными им абиотическими факторами среды, заселенные живыми существами, называются биотопами (местами жизни).

Исторически сложившееся сообщество организмов разных видов, населяющих биотоп, называется биоценозом. Компонентами биоценоза являются: фитоценоз (совокупность растений – является ведущим компонентом, поскольку определяет видовой состав всех остальных компонентов биоценоза, а также границы сообщества); зооценоз (совокупность всех видов животных биоценоза) и микробоценоз (совокупность всех микроорганизмов).

Сообщество организмов биоценоза и окружающая их неживая природа образуют устойчивую и динамическую систему — биогеоценоз (экологическую систему).

Таким образом, в состав биогеоценоза входят совокупность живых организмов и абиогенные факторы окружающей среды. Термин «биогеоценоз» был предложен академиком В. Н. Сукачевым в 1940 г. Границы биогеоценоза совпадают с границами растительного сообщества, являющегося его основой. Биотические и абиотические компоненты биогеоценоза связаны взаимодействиями, осуществляющимися в процессе обмена вещества и энергии. Популяции организмов получают из среды необходимые для поддержания жизни ресурсы, выделяя одновременно продукты жизнедеятельности, восстанавливающие среду. Биогеоценоз функционирует как целостная самовоспроизводящаяся, саморегулирующаяся система.

Каждый биогеоценоз характеризуется видовым разнообразием, плотностью популяций каждого вида и биомассой — общим количеством живого органического вещества.

Функциональные группы биоценозов:

• Продуценты – автотрофы, способные производить органические вещества из неорганических при фото- или хемосинтезе (растения, автотрофные бактерии). Биомасса, синтезируемая продуцентами в единицу времени, называется первичной продуктивностью биогеоценоза.

• Консументы (фаготрофы) – гетеротрофы, потребители готовых органических веществ продуцентов (консументы I порядка) или других консументов (консументы II, III, IV и т.д.). Биомасса, синтезируемая консументами в единицу времени, называется вторичной продуктивностью биогеоценоза.

• Редуценты (сапротрофы, деструкторы) – гетеротрофы, разлагающие органические остатки до минеральных веществ. К ним относятся сапрофитные бактерии и грибы.

Взаимоотношения между организмами биогеоценозов в процессе питания строятся на основе целей питания. Источником энергии, за счет которой существуют все организмы, является Солнце.

Цепи питания (трофические цепи) – последовательность организмов, по которой передается энергия, заключенная в пище, от ее первоначального источника.

Каждое звено пищевой цепи называется трофическим уровнем.

Первое звено всякой цепи питания — продуценты (растения), превращающие в процессе фотосинтеза световую энергию в энергию химических связей органических соединений. Такому превращению подвергается лишь 0,1 % солнечной энергии, поступающей на Землю.

Второе звено составляют травоядные животные (первичные потребители, консументы I порядка), поедающие растения. Большое количество потребляемой энергии они расходуют на процессы жизнедеятельности, часть энергии рассеивается в виде тепла и только около 10 % — на построение тела. Хищники (вторичные потребители, консументы II и последующих порядков), поедающие травоядных, также используют на построение своего тела до 10 % энергии.

Пирамида энергии:

При передаче энергии от одного трофического уровня к другому, 90% энергии рассеивается, и только 10% передается по пищевой цепи.

Так как на каждой ступени питания теряется около 90 % энергии, то цепи питания не могут быть длинными, чаще всего они состоят из 3—5 звеньев.

В среднем из одной тонны растений образуется 100 кг тела травоядных животных. Хищники могут построить из этого количества 10 кг своей биомассы, а вторичные хищники — только 1 кг.

Следовательно, масса каждого последующего звена в цепи питания в 10 раз меньше массы предыдущего уменьшается (правило экологической пирамиды, или пирамида биомасс Линдемана).

Особи каждого вида используют лишь часть содержащейся в органическом веществе энергии, доводя его распад до определенной стадии. Трупами и экскрементами консументов питаются различные навозные и трупоядные насекомые, грибы и гнилостные бактерии, доводя их разложение до минеральных веществ, необходимых для питания растений. Они являются разрушителями (редуцентами, деструкторами) и составляют третье звено цепей питания.

Существует 2 основных типа трофических цепей — пастбищные и детритные.

В пастбищной трофической цепи (цепь выедания) основу составляют автотрофные организмы, затем идут потребляющие их растительноядные животные (например, зоопланктон, питающийся фитопланктоном) , потом хищники (консументы 2-го порядка), например, рыбы, потребляющие зоопланктон, затем консументы 3-го порядка (например, щука, питающаяся другими рыбами) и т.д. Особенно длинны трофические цепи в океане, где многие виды (например, тунцы) занимают место консументов 4-го порядка.

В детритных трофических цепях (цепи разложения), наиболее распространенных в лесах, большая часть продукции растений не потребляется непосредственно растительноядными животными, а отмирает, подвергаясь затем разложению сапротрофными организмами и минерализации. Таким образом, детритные трофические цепи начинаются от детрита (органических останков), идут к микроорганизмам, которые им питаются, а затем к детритофагам и к их потребителям — хищникам. В водных экосистемах (особенно в эвтрофных водоемах и на больших глубинах океана) часть продукции растений и животных также поступает в детритные трофические цепи. Пример такой цепи: мертвые ткани растений - грибы - многоножки кивсяки - их экскременты - грибы - ногохвостики - хищные клещи - хищные многоножки - бактерии.

Основное отличие детритных трофических цепей от пастбищных заключается в том, что в детритных цепях большая часть созданного продуцентами органического вещества поступает в систему редуцентов, а не консументов, как это происходит в пастбищных пищевых цепях. В результате этого круговорот веществ в детритных трофических цепях оказывается более полным, что способствует их стабилизации.

Почти все виды животных используют несколько источников пищи, поэтому, если один член биогеоценоза выпадает из сообщества, вся система не нарушается. Чем больше видовое разнообразие в биогеоценозе, тем он устойчивее. Между всеми компонентами биогеоценоза устанавливается определенное динамическое равновесие, поддерживаемое саморегуляцией — способностью биогеоценозов восстанавливать свой состав после какого-либо отклонения. Например, массовое размножение грызунов вызывает массовое увеличение численности хищников и паразитов, которые сокращают величину популяции грызунов. Вслед за этим сокращается численность хищников, так как они начинают погибать от недостатка пищи (волны жизни). Таким образом динамическое равновесие восстанавливается .

Следовательно, важнейшим фактором, регулирующим численность популяций в биогеоценозах, являются кормовые ресурсы. Популяция обычно насчитывает столько особей, сколько их может прокормиться на занимаемой территории. Так, в годы, урожайные для хвойных деревьев, наблюдается рост численности белок, питающихся их семенами, а в неурожайные годы этот показатель значительно снижается.

Структура биогеоценоза складывается в процессе эволюции, причем каждый вид эволюционирует таким образом, чтобы занять в биоценозе определенное место (нишу). Совместное историческое развитие многих видов на одной территории способствует их приспособлению к использованию лишь части наличных пищевых ресурсов и ограниченному местообитанию. В результате достигается состояние взаимоприспособленности видов друг к другу (коадаптация), которое является обязательным условием стабильности биогеоценоза.