2. Среда как экологическое понятие. Факторы среды. Понятие экологической валентности.

Среда – это совокупность элементов, которые действуют на особь в месте ее обитания. Элемент среды, способный оказывать прямое влияние на живой организм хотя бы на одной из стадий индивидуального развития, называют экологическим фактором. Экологические факторы условно делят на биотические, абиотические и антропогенные.

• абиотические факторы – совокупность факторов неорганической природы (температура, влажность, солёность, газовый состав, давление, ветер и т.д.)

• биотические факторы – совокупность влияний организмов друг на друга (растения 

растения; животные  животные; растения  животные; животные  растения).

• антропогенный фактор – влияние человека на другие виды и их среду обитания.

Воздействие человека как биологического вида можно было бы отнести к биотическим факторам. Но воздействие человека на экосистемы своеобразно. В ходе промышленной деятельности человека в среду поступают тысячи разных химических соединений, с которыми природа ранее не сталкивалась. Поэтому воздействие человека можно приравнять к появлению мощных и разнообразных новых абиотических факторов. По мере роста народонаселения и технической вооруженности человечества удельный вес антропогенных экологических факторов неуклонно возрастает. В настоящее время антропогенный фактор – самый мощный экологический фактор.

Экологическая валентность – это способность вида осваивать разные среды обитания. Виды с малой экологической валентностью называют стенотопными, с большой – эвритопными. Эвритопные виды могут быть представлены несколькими экотипами – разновидностями, приспособленными к выживанию в средах, различающихся по некоторым факторам. Так, сложноцветное растение тысячелистник образует равнинные и горные экотипы. При выращивании горного экотипа в равнинных условиях растения сохраняют присущие им особенности на протяжении ряда поколений.

3. Понятие экосистемы, биогеоценоза, антропобиогеоценоза.

Биогеоценоз (БГЦ) – это однородный участок земной поверхности с определенным составом живых организмов (биоценоз) и определенными условиями среды (экотоп), которые объединены обменом веществ и энергии в единый природный комплекс.

Биогеоценоз (Сукачёв,1940г) и экосистема (Тенсли,1935г) – понятия сходные, но не тождественные. Понятие «экосистема» не имеет размерности: капля воды с содержащимися в ней микроорганизмами и биосфера в целом – это экосистема. А биогеоценоз – это экосистема, границы которой определены характером растительного покрова, т.е. определенным фитоценозом. Таким образом, любой биогеоценоз является экосистемой, но не всякая экосистема есть биогеоценоз.

БГЦ представляет собой открытую систему. В него поступают энергия Солнца, минеральные вещества почвы, газы атмосферы, вода. Из него выделяются теплота, кислород, углекислый газ, биогенные вещества переносимые водой, перегной.

Главным компонентом БГЦ, от состояния которого зависят его существование и изменение во времени, служит биоценоз.

Антропобиогеоценозы отличаются от природных экосистем наличием в их составе человеческих сообществ, которым в развитии всей системы антропобиогеоценоза принадлежит доминирующая роль.

Трофические структуры экосистемы:

Продуценты – организмы, производящие биомассу (автотрофные организмы, прежде всего фотосинтетики).

Консументы – потребители биомассы (растительноядные животные – потребители первого порядка, плотоядные животные – потребители второго и следующих порядков).

Редуценты – разрушители органических остатков (бактерии, грибы).

Наиболее устойчивыми являются биогеоценозы, характеризующиеся:

1) большим видовым разнообразием (разнообразие видового состава обеспечивает большее число сетей питания),

2) наличием неспециализированных видов (способны обитать в меняющихся условиях и использовать разные источники питания, объединяя, таким образом, разные трофические уровни экологической пирамиды и упрочивая тем самым ее структуру),

3) слабой степенью ограниченности от соседних экологических систем (обмен видами между соседними биоценозами способен обеспечить восстановление даже существенно нарушенного экологического равновесия),

4) большой биомассой (чем больше вещества и энергии, тем легче системе перенести неблагоприятные экологические факторы).

4. Поток энергии и цепи питания в экосистемах. Экологические пирамиды.

Связь между компонентами биогеоценоза возникает на основе пищевых взаимоотношений. Пищевые цепи бывают следующих типов:

Цепь выедания (пастбищная цепь): растения  растительноядные животные  хищники. Например: трава  кузнечики  иволга  змея  коршун.

Цепь разложения (детритная цепь): растительные и животные остатки  мелкие трупоядные животные, грибы, бактерии.

Цепь паразитическая: хозяин  паразит. Например: овца  овод, откладывающий личинки под кожу овцы  одноклеточный паразит личинки овода  бактерия (паразит одноклеточного)  бактериофаг.

Все типы пищевых цепей всегда существуют в сообществе таким образом, что член одной цепи является также членом другой цепи. Соединение цепей образует пищевую сеть экосистемы. Угнетение или разрушение любого звена экосистемы с неизбежностью отразится на экосистеме в целом. Поэтому вмешиваться в жизнь экосистем надо с большой осторожностью.

Цепи питания не могут быть длинными, ибо каждый последующий потребитель, поедая предыдущего, значительную часть энергии тратит на свою жизнедеятельность. В среднем только 10% энергии переходит во вновь построенное вещество тела потребителя. Поэтому обычно пищевая цепь имеет 3-5 звеньев. При переходе с одного уровня на другой численность особей уменьшается, а их размер увеличивается. Так образуется экологическая пирамида, основание которой может быть в миллионы раз шире вершину.

Различают три типа экологических пирамид:

1. пирамида чисел (на каждом уровне указывается численность организмов);

2. пирамида биомасс (на каждом уровне указывается общая масса организмов);

3. пирамида энергии (на каждом уровне указывается величина потока энергии).

В целом для наземных биогеоценозов, где продуценты крупные и живут сравнительно долго, характерны относительно устойчивые пирамиды биомасс с широким основанием. В водных же экосистемах, где продуценты невелики по размеру и имеют короткие жизненные циклы, пирамида биомасс может быть обращённой, или перевёрну­той (острием направлена вниз). Подобные пирамиды биомасс наблюдаются в океане. Фитопланктон океана имеет малые размеры и массу, но очень интенсивно размножается. Годовая продукция фитопланктона в сотни раз превышает урожай, т.е. фитомассу, отнесённую к данному моменту времени. Однако вся первичная продукция быстро съедается потребителями (зоопланктон, низшие ракообразные), и накопление биомассы практически не происходит. В тоже время в океане происходит накопление зоомассы, ибо эти организмы крупнее и медленно воспроизводятся. Таким образом, на данный момент получается, что потребителей больше, чем продуцентов, и пирамида биомасс имеет перевёрнутый вид по сравнению с пирамидой биомасс суши. Пирамида численности тоже может иметь перевёрнутый вид, например, на одном дереве может обитать и кормиться большое число насекомых.