Тема 3. Экология популяций и сообществ

Содержание вопросов этой темы в основном составляют биологические аспекты экологии, поэтому ее освоение базируется на знаниях, полученных при изучении зоологии, ботаники и других биологических дисциплин.

Группа организмов одного вида, обитающая на одной территории, называется популяцией. Она обладает не только свойствами, присущими ей самой как единому целому, но и свойствами составляющих ее организмов. Основные характеристики популяции – это размер, скорости роста и развития, численность и ее флуктуации, плотность, плодовитость, миграция, полиморфизм, разделение энергии, эффект группы, метаболизм и размеры особей. Необходимо рассмотреть составляющие структуры и динамики популяций, понять, почему популяция является саморегулирующейся системой. При изучении динамики популяций необходимо обратить внимание на существование двух основных типов роста популяций и присущие им флуктуации численности, научиться различать сезонные изменения численности и годичные флуктуации.

Разнообразные живые организмы встречаются не в любом сочетании, а образуют в процессе совместного проживания сообщества или биоценозы. Обучающийся должен иметь представление о сообществе как функциональной и эволюционной единице; о структуре сообществ – видовой, пространственно-временной, экологической. Необходимо ознакомится с основными отношениями сообщества – биотическими факторами: хищничеством, растительноядностью, паразитизмом, аллелопатией, комменсализмом, кооперацией, мутуализмом и др.

При изучении экологии популяций и сообществ важно усвоить понятие экологической ниши, которое включает в себя физическое пространство, занимаемое тем или иным организмом, его функциональную роль в сообществе и положение относительно градиентов внешних экологических факторов. Необходимо разобраться, чем отличаются понятия местообитания и экологической ниши.

После изучения популяций и сообществ логичен переход к изучению экологических систем.

Литература: 1, с. 84-117; 2, с.150-276; 3, с. 243-270, 307-388; 4, с. 73-113.

Вопросы для самопроверки

1. Что такое возрастная структура популяций?

2. Что такое эффект группы? Приведите примеры.

3. Чем определяется динамика популяции?

4. Охарактеризуйте паразитизм как вид отношений в сообществе.

5. Чем отличаются понятия местообитания и экологической ниши?

Тема 4. Классификация и свойства экологических систем

Экосистема представляет собой совокупность живых организмов и абиотических компонентов окружающей среды, находящихся в закономерной взаимосвязи друг с другом. Экосистема – основная функциональная единица в экологии и самый важный объект ее изучения. При изучении данной темы необходимо разобраться в таких вопросах, как принципы классификации, субординация, структура экосистем, биологическая регуляция геохимической среды.

Биогеоценоз (по акад. В.Н. Сукачеву, 1972) «участок земной поверхности, где на известном протяжении биоценоз и отвечающие ему части атмосферы, литосферы, гидросферы и педосферы остаются однородными и имеющими однородный характер взаимодействия между ними и поэтому в совокупности образующие единый, внутренне взаимообусловленный комплекс». Нужно усвоить, чем понятие биогеоценоза отличается от понятия экосистемы. Для этого необходимо изучить следующие вопросы: биогеоценоз и его состав, простые и сложные биогеоценозы, морфологическая структура и функциональная организация биогеоценоза, биогеохимическая деятельность биогеоценоза, пограничный эффект, механизмы гомеостаза.

Основой трофической структуры экосистем являются пищевые цепи, пищевые сети, трофические уровни и экологические пирамиды. Основу пищевой цепи или более сложной пищевой сети составляют продуценты, синтезирующие органическое вещество из неорганического путем фотосинтеза, а также детрит-продукт разложения отмерших организмов. Консументы используют продуцентов и детрит как источник органического вещества. Студенту необходимо подробно ознакомиться с типами и способами питания организмов, понять, как формируются трофические экологические пирамиды.

Поток энергии и круговорот веществ являются важнейшими факторами устойчивости экосистем.

Вещества и элементы питания, такие, как вода, азот, фосфор и сера, циркулируют в экосистемах, совершая круговороты, тогда как потоки энергии движутся только в одном направлении. При изучении данной темы рассматриваются следующие вопросы: экосистема как открытая неравновесная термодинамическая система, изменения энтропии в экосистемах, поток веществ и энергии, биологическая продуктивность. Нужно разобраться в различных способах исчисления продукции, усвоить различия между валовой и чистой первичной продукцией.

Экосистемы не являются неизменными, напротив, это весьма динамичные, непрерывно меняющиеся образования. При изучении литературы по данному вопросу студент должен понять, почему изменяется структура экосистем, в чём заключаются зональные закономерности и основные принципы классификации динамики экосистем. Он должен изучить причины сукцессии, стратегии развития экосистем и их эволюции, концепцию климакса.

Изменения состояния популяций организмов вызываются разными причинами – абиотическими и биотическими, внутренними и внешними. Если эти изменения более или менее постоянны и не выходят за границы устойчивости экосистемы, то они характеризуют климаксное состояние экосистемы. Важным понятием в изучении данной темы является гомеостаз – устойчивое состояние, присущее любой экосистеме в климаксном состоянии. Значительные изменения в экосистеме вызывают смену видового состава организмов, при этом происходит последовательная смена биоценозов – сукцессия, которая заканчивается климаксным состоянием. Необходимо понять, чем отличается первичная сукцессия от вторичной, знать, что такое стресс и стрессовое воздействие, допустимая нагрузка на экосистему, устойчивость экосистем.

Литература: 1, с. 119-143; 2, с. 276-331; 3, с. 388-460; 4, с. 107- 123.

Вопросы для самопроверки

1. Что такое гомеостаз экосистемы?

2. Что такое биологическая продуктивность? Назовите её основные виды.

3. Почему количество трофических уровней в экосистеме не может быть бесконечно велико?

4. Назовите основные виды и причины сукцессий.

5. Охарактеризуйте основные составные части пищевой цепи.