3. Вопросы демэкологии и синэкологии (экологии популяций и сообществ)

Организмы определенного вида в природе существуют не одиночно, а объединены в популяции, изолированные более или менее в пространстве и во времени от других таких же объединений данного вида. Популяция – это конкретная форма существования вида в природе.

Популяции имеют закономерную структуру. Виды популяционной структуры: пространственная, генетическая, половая, возрастная, экологическая.

Основным гомеостатическим показателем популяции является ее численность. Она зависит от соотношения процессов рождаемости, смертности и миграций. Важным показателем состояния популяции является также ее плотность – количество особей на единицу пространства, занимаемого популяцией. В определенных условиях среды популяция обладает способностью поддерживать свою численность и плотность на оптимальном уровне. Постоянство численности поддерживается за счет внутрипопуляционных механизмов (изменение рождаемости и смертности) и межпопуляционных механизмов (изменение степени воздействия со стороны других видов).

Существование популяции зависит от биотических отношений, среди которых выделяют внутрипопуляционные (внутривидовые), такие как эффект группы, эффект массы, внутривидовая конкуренция, и межпопуляционные (межвидовые): межвидовая конкуренция, аменсализм - одностороннее угнетение, нейтрализм, ресурс-потребитель – основа круговорота веществ (хищничество и паразитизм), комменсализм – односторонняя польза (наездничество, нахлебничество и квартиранство) и мутуализм – двусторонняя польза (симбиоз и протокооперация).

На основе межвидовых отношений разные виды объединяются в сообщества (биоценозы).

4. Понятие об экосистеме. Состав и структура экосистем.

Предметом экологии являются экосистемы. Это пространственно определенные системы живых организмов разных видов и среды их обитания, объединенных вещественно-энергетическим потоком и информационными взаимодействиями. Т.о. экосистемы состоят из живого компонента – биоценоза и неживого компонента – биотопа.

Биоценоз – совокупность популяций разных видов, дифференцированных по экологическим нишам и занимающих определенную часть пространства. Эта часть пространства характеризуется определенной совокупностью абиотических характеристик среды, в которых биоценоз может продолжительно существовать, называется биотоп..

Биоценоз включает в себя фитоценоз, зооценоз, микоценоз и микробоценоз. В биотопе можно выделить климатоп (климатические характеристики), эдафотоп (почвенные характеристики) и гидротоп (водный режим).

Биоценоз имеет структуру:

1. Видовая структура – количество видов и их относительное обилие. Виды, преобладающие по численности называются доминантами или кодоминантами.

2. Пространственная структура – вертикальная, представленная ярусами или горизонтами, и горизонтальная, представленная мозаичностью. В фитоценозе в горизонтальном направлении выделяют синузии – скопления растений одной или близких жизненных форм.

3. Экологическая структура – набор видов с разной экологической значимостью в сообществе. Есть виды – эдификаторы (строители сообщества), оказывающие значительное влияние на условия существования в сообществе, и виды- ассектаторы (соучастники), влияние которых на сообщество менее выражено.

Свойства экосистем.

1. Необходимого разнообразия.

2. Регулирования автотрофности и гетеротрофности при опережении автотрофными процессами гетеротрофных..

3. Устойчивости и саморегуляции.

4. Развития в направлении равновесия со средой (устойчивого неравновесия).

Типы естественных экосистем суши.

Экосистема определенно типа формируется в зависимости от особенностей биотопа к определенной географической области, от которых зависит набор видов, способных в этих условиях существовать.

Основные типы экосистем суши: тундра, тайга, лиственный лес умеренной зоны, степь, пустыня, саванна, чапараль, вечнозеленый тропический лес, полувечнозеленый тропический лес. Типы водных экосистем.

Водные экосистемы делятся на 2 группы: пресноводные и морские. Пресноводные, в свою очередь представлены лентическими (стоячими) водоемами, лотическими (текучими) водоемами и заболоченными угодьями. К морским экосистемам относятся: прибрежные воды, воды открытого моря и эстуарии (где морская вода смешивается с пресной).

Динамика экосистем (биоценозов).

В связи с постоянными изменениями условий среды экосистемы претерпевают постоянные изменения, которые определяются как динамика экосистем. Изменения могут быть:

1. Ненаправленные: циклические (сезонные, суточные) и флуктуации (случайные отклонения)

2. Направленные – сукцессии.

Сукцессия (от лат. succesio — преемственность, наследование) — последовательная необратимая и закономерная смена одного биоценоза другим на определённом участке среды, связанная с закономерной сменой видов из-за изменений, происходящих в биотопе за счет деятельности организмов. Различают первичные сукцессии (на первичносвободных от почвы грунтах) и вторичные (на местах разрушенных сообществ, где почва и некоторые живые организмы сохранились). Примеры сукцессий: постепенное зарастание сыпучих песков, каменистых россыпей, отмелей (первичная); заселение растительными и животными организмами заброшенных с.-х. земель — залежей, вырубок и др. (вторичная). Сукцессии обусловлены взаимодействием организмов друг с другом и со средой (вытеснение одних видов другими вследствие их биоэкологических преимуществ в данных условиях, поедание определённых видов растений теми или иными животными, различными вредителями, изменение физических и химических свойств почвы под воздействием живых организмов), изменением среды (климата, водного режима и т. п.), деятельностью человека (вырубка лесов, распашка земель, выпас скота, осушение, орошение, строительство городов). Смены одного фитоценоза (биоценоза, биогеоценоза) другими в ходе сукцессии образуют сукцессионный ряд, или серию. Если естественное течение сукцессии не нарушается, она приводит к формированию относительно стабильного (климаксного) сообщества, которое характеризуется равновесием между фауной, флорой и окружающей средой и без вмешательства извне может сохраняться неопределенно долго. Все типичные естественные экосистемы характеризуются климаксным состоянием.

Функция экосистем

На уровне экосистемы реализуется механизм самоподдержания жизни на основе круговорота веществ и потока энергии. Это возможно благодаря особой функциональной структуре экосистемы и ее свойствам. Функциональная структура представлена функциональными блоками из живых и неживых компонентов, закономерно связанных передачей вещества и энергии. К функциональным блокам относятся продуценты, консументы, редуценты, минеральное вещество и мертвая органика (детрит). Продуценты, консументы и редуценты составляют живую часть экосистемы. К неживой части относятся минеральные и органические вещества.

Поток вещества и энергии в экосистеме идет через пищевые цепи и пищевые сети. Передача вещества от популяции одного вида к популяции другого вида идет на уровне биоценоза.

Организмы, объединенные одним типом питания формируют пищевые уровни. Из этих уровней состоят экологические пирамиды численности, биомассы и энергии.