- •3. Вопросы для контрольной работы
- •4. Экзаменационные вопросы
- •История развития экологии.
- •Предмет и задачи экологии. Взаимосвязь с другими биологическими науками.
- •Уровни организации живых систем. Принцип эмерджентности.
- •Клеточные Системы Экосистемы
- •Основные разделы экологии.
- •Методы экологических исследований.
- •6. Математические методы и моделирование. Системный подход к изучению экологии.
- •7. Экология как теоретическая основа охраны природы. Классификация природных ресурсов.
- •8. Экология и здоровье человека.
- •9. Экология как элемент мировоззрения. Экология и политика.
- •10. Экология как теоретическая основа сельского хозяйства.
- •Среда и условия существования особей.
- •12. Классификация экологических факторов.
- •13. Закон толерантности Шелфорда.
- •14. Экологическая пластичность видов.
- •15. Взаимодействие экологических факторов. Закон минимума Либиха.
- •16. Правило Алехина.
- •17. Законы Коммонера.
- •18. Свет как экологический фактор.
- •19. Отношение животных и растений к свету.
- •20. Фотопериодизм.
- •21. Температура как экологический фактор.
- •22. Отношение растений и животных к температуре.
- •23. Правило Бергмана. Правило Аллена.
- •24. Влажность как экологический фактор.
- •25. Отношение растений и животных к влаге.
- •26. Эдафический фактор.
- •27. Физические и химические свойства почв и их экологическое значение.
- •28. Отношение растений и животных к почве.
- •29. Воздух как экологический фактор.
- •30. Биологические ритмы.
- •31. Термопериодизм.
- •32. Приспособленность организмов к неблагоприятным природным факторам.
- •33. Представление об экологической нише. Правило обязательного заполнения экологических ниш.
- •34. Понятие о популяциях.
- •35. Численность и плотность популяций.
- •36. Рождаемость и смертность популяций.
- •37. Скорость роста популяций.
- •39. Причины колебания численности популяций.
- •40. Этологическая структура популяций.
- •41. Экологическая структура популяций.
- •42. Эффект группы. Принцип Олли.
- •43. Полиморфизм популяций.
- •Типы взаимодействия между видами.
- •Конкуренция.
- •Аменсализм.
- •Комменсализм.
- •Паразитизм.
- •Протокооперация.
- •Мутуализм.
- •Хищничество.
- •Математические модели Лотки – Вольтерры. Принцип конкурентного исключения Гаузе.
- •Основные понятия синэкологии.
- •Видовое разнообразие биоценозов и факторы, его определяющие. Правило Дарлингтона.
- •Меры видового разнообразия.
- •Экотоны и понятие краевого эффекта.
- •Видовая структура биоценоза.
- •Понятие о консорциях.
- •Пространственная структура биоценозов.
- •Экологическая структура биоценозов.
- •Простые и сложные экосистемы.
- •Энергетика экосистем.
- •Цепи и циклы питания.
- •Экологическая пирамида.
- •Правило 10 %. Правило 1 %.
- •Биологическая продуктивность экосистем.
- •Сукцессии. Концепции климакса.
- •Стабильные и нестабильные экосистемы.
- •Энергетическая классификация экосистем.
- •Жизненные формы растений.
- •Жизненные формы животных.
- •Наземные экосистемы.
- •Тундра.
- •Хвойные леса.
- •Листопадные леса умеренной зоны.
- •Пустыни.
- •Саванны.
- •Чапараль.
- •Полувечнозеленый тропический лес.
- •Вечнозеленый тропический лес.
- •Лентические экосистемы.
- •Лотические экосистемы.
- •Заболоченные угодья.
- •Открытый океан.
- •Воды континентального шельфа.
- •Районы апвеллинга.
- •Эстуарии.
- •Понятие об ареале. Типы ареалов.
- •Космополиты. Эндемики. Реликты.
- •Химический состав биосферы.
- •Круговорот воды.
- •Круговорот углерода.
- •Круговорот кислорода.
- •Круговорот фосфора.
- •Круговорот азота.
- •Учение в. И. Вернадского о биосфере.
- •Роль живого вещества в биосфере.
- •Возникновение и состав биосферы.
- •Возникновение и развитие ноосферы.
- •Современные экологические проблемы Республики Беларусь.
- •Биоразнообразие Республики Беларусь.
Экологическая пирамида.
В связи с потерей энергии внутри пищевых цепей и зависимостью метаболизма от размера особей каждое биологическое сообщество приобретает определенную трофическую структуру, которая может служить характеристикой экосистемы. Трофическую структуру можно изобразить графически в виде пирамид, основанием которых служит первый трофический уровень (уровень продуцентов), а последующие трофические уровни образуют «этажи» пирамиды. Выделяют три типа экологических пирамид:
1. Пирамида численности.
2. Пирамида биомассы.
3. Пирамида энергии.
Знание основных законов превращения энергии в экосистеме способствует лучшему пониманию процессов ее функционирования. Это особенно важно в связи с тем, что вмешательство человека в ее естественную «работу» может привести экологическую систему к гибели. Именно поэтому человек должен уметь заранее прогнозировать результаты своей деятельности, а научное представление об энергетических потоках в экосистеме сможет обеспечить большую их точность.
Графические модели (как правило в виде треугольников), отражающие число особей (пирамида чисел), количество их биомассы (пирамида биомасс) или заключенной в них энергии (пирамида энергии) на каждом трофическом уровне и указывающие на понижении всех показателей с повышением трофического уровня.
Трофическую структуру биоценоза и экосистемы обычно отображают графическими моделями в виде экологических пирамид. Такие модели разработал в 1927 году американский зоолог Чарлз Элтон.
Различают три типа П.э.
1. Пирамида чисел (численностей) - отражает численность отдельных организмов на каждом уровне. Обычно в экологии пирамида численностей употребляется редко, так как из-за большого числа особей на каждом трофическом уровне очень трудно отобразить структуру биоценоза в одном масштабе.
2. Пирамида биомасс - соотношение между продуцентами и консументами, выраженное в их массе (общем сухом весе, энергосодержании или другой мере общего живого вещества). Обычно в наземных биоценозах общий вес продуцентов больше, чем консументов. В свою очередь общий вес консументов первого порядка больше, нежели консументов второго порядка и т.д. Если организмы не слишком различаются по размерам, то на графике обычно получается ступенчатая пирамида с суживающейся верхушкой.
Однако зачастую (это касается в основном водных экосистем) можно получить так называемую обращенную (перевернутую) пирамиду, когда биомасса продуцентов оказывается меньшей, нежели консументов, а иногда и редуцентов. Например, в океане при довольно высокой продуктивности фитопланктона общая масса его в данный момент может быть меньше, чем у потребителей-консументов (киты, крупные рыбы, моллюски).
Пирамида энергий - отражает величину потока энергии, скорость прохождения массы пищи через пищевую цепь. На структуру биоценоза в большей степени оказывает влияние не количество фиксированной энергии, а скорость продуцирования пищи.
Правило 10 %. Правило 1 %.
Установлено, что максимальная величина энергии, передающаяся на следующий трофический уровень, может в лучшем случае составлять 30% от предыдущего, а во многих биоценозах, пищевых цепях эта доля передаваемой энергии составляет всего 1%.
В 1942 г. американский эколог Р. Линдеман сформулировал закон пирамиды энергий, согласно которому с одного трофического уровня на другой через пищевые цепи переходит в среднем около 10% энергии, поступившей на предыдущий уровень П.э. Остальная часть энергии тратится на обеспечение процессов жизнедеятельности. Организмы в результате процессов обмена теряют в каждом звене пищевой цепи около 90% всей энергии.
При оценке коэффициента усвоения энергии в пищевых цепях часто используют «число Линдемана»: с одного трофического уровня на другой в среднем передается 10% энергии, а 90% – рассеивается. Однако это «число» чрезмерно упрощает и даже искажает реальную картину. «Закон 10%» действует только при переходе энергии с первого трофического уровня на второй, и то не во всех случаях. Эффективность усвоения энергии в следующих звеньях пищевой цепи – от фитофагов к зоофагам или к хищникам высших порядков – может достигать 60%.
Правило одного процента – согласно правилу одного процента изменение энергетики природной системы в пределах 1% выводит природную систему из равновесного состояния.