1.6. Выражение продуктивности экологических систем в форме экологических пирамид; пирамиды чисел и биомассы

В процессе жизнедеятельности сообщества создается и расходуется органическое вещество. Это означает, что каждая экологическая система обладает определенной продуктивностью. Продуктивность оценивают, соотнося массу органического вещества с некоторой единицей времени, т.е. рассматривая ее как скорость образования вещества.

Продуктивность экологических систем и соотношение в них различных трофических уровней выражают в форме экологических пирамид. Первая пирамида, которая была построена Ч. Элтоном, носит название пирамиды чисел. Пирамида чисел показывает численность отдельных организмов на различных трофических уровнях. Так, например, для пищевой цепи "люцерна–теленок–мальчик" экологическая пирамида чисел будет иметь следующий вид:

Мальчик	1			(численность мальчиков)
Телята		4,5			(численность телят)
Люцерна			2000000			(численность корней люцерны)

Пирамида биомассы характеризует общий сухой вес, калорийность или какую-либо иную меру общего количества живого вещества. Так, например, для рассмотренной выше пищевой цепи "люцерна–теленок–мальчик" экологическая пирамида чисел будет иметь следующий вид:

		Мальчик	48 кг			(масса мальчика)
	Телята			1035 кг		(масса телят)
Люцерна					8211 кг	(масса корней люцерны)

Пирамиды чисел и биомассы могут быть обратными, т.е. их основание (фундамент) может быть меньше, чем один или несколько последующих уровней. Это бывает в случае, если размеры продуцентов меньше, чем консументов.

Пирамиды наглядно иллюстрируют соотношение чисел и биомасс или эквивалентных им энергий в каждом звене пищевой цепи и используются в практических расчётах при обосновании, например, необходимых площадей под сельскохозяйственные культуры с тем, чтобы обеспечить кормами скот, а, следовательно, потребность населения в животном белке. Продуктивность различных экосистем неодинакова и зависит от целого ряда факторов, в первую очередь от климатических факторов, от обеспеченности теплом и влагой и др. Наиболее продуктивны экосистемы прибрежных мелководных лиманов, широкие устья рек в пределах приливно-отливных зон, а также заливные луга. Минимально продуктивны экосистемы пустынь, для которых дефицит влаги лимитирует развитие низшего трофического уровня, а также открытые воды океанов, где при избытке воды объём органических веществ сравнительно низок.

1.7. Экологические факторы и их классификация. Адаптация живых организмов к экологическим факторам и ее виды

Природная среда, окружающая живой организм, характеризуется огромным разнообразием и слагается из множества динамичных во времени и пространстве элементов, явлений, условий, которые рассматриваются в качестве факторов.

Экологический фактор– это любое условие среды, способное оказывать прямое или косвенное влияние на живые организмы хотя бы на протяжении одной из фаз их индивидуального развития. В свою очередь организмы реагируют на экологические факторы специфичными приспособительными реакциями.

Экологические факторы среды, с которыми связан любой организм, имеют различную природу и специфику действия и подразделяются на 3 категории:

1. Факторы биотические (факторы живой природы), которые в свою очередь подразделяются на такие:

а) фитогенные (растительные организмы);

б) зоогенные (животные);

в) микробиогенные (вирусы, простейшие, бактерии, риккетсии);

г) антропогенные (деятельность человека);

2. Факторы абиотические (факторы неживой природы – условия внешней среды, влияющие на организм), которые в свою очередь подразделяются на такие:

а) химические (химический состав атмосферы, пресных и морских вод);

б) физические или климатические (температура, влажность, давление, ветер, течения, радиационный режим и т.д.);

в) орографические (характер рельефа, высота над уровнем моря и т.д.);

г) эдафические (почвенные – состав и влажность почв, их плотность).

3. Антропогенные воздействия, связанные с деятельностью человека в природе и вызывающие существенное видоизменение естественной природной среды.

Рисунок 1.2 – Области существования и устойчивости видов в зависимости от интенсивности действия фактора и уровня его восприятия

Виды, приспособленные к узкой амплитуде изменений экологических факторов, называют стенобионтами (например, орхидеи или форель), а виды, приспособленные к широкой амплитуде изменений – эврибионтами (например, северный олень) (рис. 1.2). Зона существования вида зависит от интенсивности действия фактора и уровня его восприятия организмом (рис. 1.3).

Способность вида адаптироваться к отдельным факторам или их комплексу называют экологической валентностью.

Процесс приспособления организма к изменяющимся условиям среды называется адаптацией.

Эволюционно выработанные и наследственно закрепленные особенности живых организмов, обеспечивающие их нормальную жизнедеятельность в условиях динамичных экологических факторов, называют также адаптациями. Различают следующие виды адаптации.

1. Морфологические адаптации– приспособления, возникающие на уровне клетки, тканей и целого организма.

2. Физиологические адаптации– совокупность физиологических особенностей, обусловливающих уравновешивание организма с постоянными или изменяющимися условиями среды. Их подразделяют на 3 группы:

а) индивидуальные;

б) видовые (наследственно закрепленные);

в) популяционные (возникающие в процессе формирования популяции в данных условиях обитания).

3. Биохимические адаптации– способность организмов направленно изменять свою метаболическую активность и скорость биохимических реакций доуровней, при которых жизненные процессы протекают вполне удовлетворительно, несмотря на существенные изменения некоторых факторов среды.

4. Генетические адаптации– способность организмов широкого географического распространения образовывать адаптированные к местным условиям популяции –экотипы.

Рисунок 1.3 – Зона существования вида в зависимости от интенсивности действия фактора и уровня его восприятия организмом

5. Криптические адаптации– адаптации, вследствие которых отдельные черты поведения и анатомического строения жертвы мешают хищникам различать и преследовать добычу.

6. Компенсаторные адаптации– основаны на том, что изменения в окружающей среде вызывают обратимые отклонения в функциях организма с последующими биохимическими изменениями, восстанавливающими функциональные способности организма до прежнего уровня.

7. Регуляторные адаптации– способность организмов использовать естественную периодичность изменения факторов среды для программирования своих жизненных циклов на самое благоприятное время.

8. Поведенческие адаптации – проявляются в различных формах приспособительного поведения животных во избежание угрозы оказаться в экстремальных условиях.