Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Теория и методика экологического образования дошкольников. Учебное пособие для СПО
.pdf
31
разновидности, здесь участники могут существовать отдельно друг от
друга. Эта форма симбиоза широко распространена в природе. Примеры — пчела и роза, муравей и тля, кишечнополостные организмы и
крабы (первые маскируют вторых, взамен получая остатки еды и
средство передвижения).
Симбиоз различается также по уровню сосуществования орга-
низмов.
Эндосимбиоз — один организм живёт в клетке другого и воз-
действует на него положительно. Например, в клетках инфузорийтуфелек живут одноклеточные водоросли — зоохлореллы. Иногда к
этой категории относят и особей, живущих не в клетках, а в тканях.
При эктосимбиозе же один из организмов живет на поверхности
тела другого (как, например, некоторые кишечнополостные на крабах).
Комменсализм (сотрапезничество) является положительным
видом отношений для одного организма и нейтральным для другого.
Тесная связь на уровне обмена веществ, как правило, отсутствует.
Примеры — львы и гиены, цапля и буйвол, акулы и рыбы-прилипалы.
Можно назвать комменсализм переходной разновидностью между
нейтрализмом и облигатным симбиозом [3].
Выделяют несколько форм взаимоотношений комменсалов:
- паройкия — один использует другого для защиты, укрытия;
- синойкия (квартирантство) — один обитает в жилище другого
или в нём самом, не принося вреда;
- энтойкия — организм живёт в теле другого, не причиняя ему
вреда;
- эпибиоз — одна особь живёт на поверхности другой, не прино-
ся ей пользы (этим отличается от мутуализма);
- эпиойкия (нахлебничество) — один организм живёт рядом с
другим либо на нём, при этом использует как средство передвижения
и питается остатками его пищи (от паразитизма отличается отсутствием вреда для хозяина);
- зоохория — распространение животными наследственного мате-
риала (спор, семян) других живых существ. Может происходить путём
32
поедания и выделения с экскрементами, переноса на теле, переноса для
запасов на зимний период. Сюда относят также распространение семян
и спор муравьями, а также птицами (от мутуализма в этом случае отличается альтернативными методами распространения);
- форезия — расселение живых существ при помощи их перено-
са другим видом при отсутствии физиологической или биохимической связи между ними [3].
Паразитизмом называется распространенный тип сосуществова-
ния живых существ, при котором два и более организма разных видов
длительное время находятся в связи, при этом один из них получает
пользу, а другой — вред. Особь, извлекающую выгоду, называют паразитом, а используемую сторону — хозяином. Формы паразитов
многообразны.
Выделяется много разновидностей по различным аспектам:
- эктопаразиты — один организм живёт на другом либо в его
покровных тканях (вши, блохи, клещи по отношению к людям);
- эндопаразиты — паразит обитает внутри хозяина (гельминты,
простейшие);
- облигатные паразиты — могут существовать только в связи с
организмом-хозяином, без него гибнут;
- факультативные паразиты — становятся таковыми только в
некоторых случаях;
- стационарные паразиты — связаны с хозяином всю свою
жизнь;
- периодические паразиты — нападают только для размножения
или питания (комары);
- псевдопаразиты (случайные, ложные) — попадают в другой
организм случайно, где живут и питаются недолгое время (например,
личинки мух могут попасть в кишечник млекопитающих);
- сверхпаразиты — их хозяевами являются паразиты других жи-
вых существ;
- некротрофы — вызывают смерть хозяина (например, чумная
палочка). Выделяют также паразитоидов, которые на этапе личинки
33
долгое время питаются другим организмом, а после его гибели продолжают существование (многие паразиты насекомых);
- биотрофы — могут привести к смерти хозяйского организма
очень редко, так как вне его не живут (большинство вирусов).
Среди паразитических отношений выделяется инквилинизм —
один вид захватывает жилище другого, убивает хозяина и живёт на
его месте [3]. Встречается у некоторых разновидностей муравьев. Изначально выделялся как подтип комменсализма, однако, учитывая
несомненный вред для одного из участников отношений, ближе к паразитизму или хищничеству.
Форма отношений между организмами, когда один из них
умерщвляет и поедает другого, называется хищничеством. Иногда в
эту категорию относят и поедание без предварительного убийства
(например, корова поедает растущую траву). Хотя популярнее противопоставление хищников травоядным (фитофагам) и определение
хищничества как питание животными. Классический пример хищничества — волк и ягненок.
В экологии обычно используют первый — расширенный — ва-
риант определения с добавлением также паразитизма и каннибализма
(поедания особей своего вида). Хищниками могут быть не только животные, но и грибы, растения, бактерии. Классифицируют хищни-
ков по таксономическому принципу:
– плотоядные — питаются животными;
– травоядные — питаются растениями;
– всеядные — питаются и тем и другим.
Нейтрализмом называют взаимодействие видов, которые не свя-
заны ничем, кроме ареала, и не оказывают друг на друга никакого действия. Фактически в природе подлинно нейтральные отношения невозможны, так как косвенные связи могут возникать между любыми живыми существами как в пищевой цепочке, так и вне её. Поэтому
нейтрализмом обычно называют незначительное взаимодействие, которое не несёт заметной выгоды или вреда ни для одного из участников.
34
В природе примеров нейтрализма с такой оговоркой множество: водоплавающие птицы и водные цветы, белка и олень и так далее [3].
Антагонизм в природе. Антибиоз, также называемый антаго-
низмом, — взаимоотношение организмов, при котором один ограничивает развитие и существование другого, в результате чего сосуществование невозможно.
Разновидности:
1) конкуренция — взаимное отрицательное влияние, связанное с
борьбой за ресурсы. Конкурентные отношения бывают внутривидовыми (например, между популяциями за территорию) и межвидовые
(разные хищники, борющиеся за одну пищу);
2) аллелопатия — способность одних организмов выделять хи-
мические вещества, негативно воздействующие на другие организмы.
Так, фитонциды, выделяемые некоторыми растениями, губительны
для бактерий. Этот тип биотических отношений между организмами
используется в сельском хозяйстве, в том числе для борьбы с вредителями;
3) аменсализм — форма отношений, при которой один вид (ин-
гибитор) угнетает второй (аменсал), не получая при этом ни выгоды,
ни вреда. В природе встречается часто. Например, в лесу деревья затеняют травы, а их опавшие листья и иглы, разлагаясь, обедняют землю. При этом сами деревья не испытывают негативных последствий
от соседства с травами [3].
35
5. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ.
ПОТОК ЭНЕРГИИ В ЭКОСИСТЕМАХ
И ПИЩЕВЫЕ ЦЕПИ
Экосистемы состоят из биотического и абиотического (живого и
неживого) компонента. Биотический компонент экосистемы представляет собой сообщество. Сообщество — любая совокупность популяций разных видов, сосуществующих на одной территории. Могут
быть сообщества микроорганизмов, растительные, животные, смешанные сообщества. Самые крупные смешанные сообщества суши,
характеризующиеся определенным составом растительного покрова и
специфическими погодными условиями, называют биомами (влажный тропический лес). Сообщества помельче, входящие в состав
биомов, не имеющие собственных климатических характеристик и
включающие в себя достаточно однородную растительность, называют биоценозами (биоценоз ельника-зеленомошника, биоценоз верхового болота).
Структура биоценоза. Биоценоз включает в себя три основных
компонента: продуцентов, консументов и редуцентов.
Продуценты — как правило, хлорофиллоносные организмы,
питающиеся неорганическими веществами и углекислым газом. Они
производят первичную органическую продукцию в процессе фотосинтеза и используют эти органические вещества как источник энергии и питательных веществ. Продуценты, не имеющие хлорофилла, — хемосинтезирующие бактерии.
Консументы первого порядка — организмы, получающие пита-
тельные вещества и энергию в виде органических веществ, питаясь
продуцентами (растительноядные животные). Консументы второго
порядка — организмы, получающие питательные вещества и энергию, питаясь травоядными (плотоядные). Среди консументов можно
назвать также паразитов и эврифагов (всеядных), к примеру крыс, тараканов, многих ракообразных.
36
Третий структурный компонент биоценоза — редуценты. К ним
относятся представители двух царств организмов: грибов и бактерий.
Редуценты, поселяясь на мертвой органике и используя органические
вещества в качестве источника питательных веществ и энергии, превращают их в неорганические. Эти неорганические соединения используются в пищу фото- и хемосинтезирующими продуцентами [5].
Абиотический компонент экосистемы включает различные фи-
зические и химические факторы: солнечный свет, тень, характер
ландшафта, ветер, температуру, водные течения, питательные элементы в земной коре (в первую очередь в почве), гидросфере и атмосфере. Взаимодействующие между собой абиотический компонент и
биоценоз (в качестве биотического компонента) составляют устойчивую самоподдерживающуюся и саморегулирующуюся экосистему —
биогеоценоз [5].
В биогеоценозе биотический и абиотический компоненты обме-
ниваются между собой потоком вещества и энергии. В соответствии с
первым и вторым законами термодинамики биоценоз — система открытая, так как извне она получает лучистую энергию солнца, а излучает в основном инфракрасный свет — тепло. В соответствии с законом сохранения вещества в рамках биогеоценоза осуществляется
полный круговорот веществ. Если не учитывать то ничтожное количество вещества, которое покидает Землю и попадает на нее из Вселенной, то можно сказать, что общее количество атомов на нашей
планете есть величина постоянная.
Большинство атомов различных элементов на Земле находятся в
таком состоянии, что не могут напрямую быть использованы организмами. Но атомы и их соединения пребывают в постоянном круговороте и способны преобразовываться в необходимые для поглощения структуры. Такой переход питательных элементов от неживой
природы к живым организмам (от абиотического к биотическому
компоненту) и обратно происходит в биогеохимических круговоротах (циклах).
37
Круговорот азота. Большинству растений азот требуется в виде
нитрат-ионов и ионов аммония. Газообразный азот большинством организмов не может быть использован непосредственно, но он может
преобразоваться в растворимые в воде вещества, содержащие вышеназванные ионы. В этом состоянии азот может усваиваться корнями
растений (фиксация азота). Она осуществляется азотофиксирующими
бактериями, обитающими в корневых системах. Неорганические нитрат-ионы и ионы аммония, поглощаемые растениями из почвенной
влаги, преобразуются в составные элементы белков, нуклеиновых
кислот и других азотосодержащих соединений клетки. Редуценты
превращают эти соединения в аммиак и растворимые в воде соли, содержащие ионы аммония. Другая специальная группа бактерий преобразует эти неорганические формы азота в нитрат-ионы в почве и в
газообразный азот, поступающий в атмосферу.
Вмешательство человека в круговорот азота состоит в следую-
щем. Сжигание древесины или ископаемого топлива, при котором в
атмосферу выбрасываются большие количества оксида азота (NО).
Воздействие некоторых бактерий на удобрения и отходы животноводства приводит к выделению в атмосферу парникового газа — закиси азота (N2О). Вынос из почвы нитрат-ионов и ионов аммония при
сборе урожая сельскохозяйственных культур с высоким содержанием
азота. Увеличение количества нитрат-ионов и ионов аммония в водных экосистемах при попадании в них загрязненных стоков с животноводческих ферм, смытых с полей азотных удобрений, а также очищенных и неочищенных коммунально-бытовых канализационных
стоков [5].
Круговорот фосфора. Растения и животные получают фосфор в
виде фосфат-ионов, растворенных в воде. Фосфор входит в состав
нуклеиновых кислот, АТФ, липидов, соединений, входящих в состав
костей и зубов животных, и многих других необходимых организмам
веществ. Фосфор высвобождается при медленном разрушении фосфатных руд, растворяется почвенной влагой и поглощается корнями
растений. Животные получают необходимый им фосфор, поедая рас-
38
тения или растительноядных животных. Значительная часть этого
фосфора в виде экскрементов животных и продуктов жизнедеятельности продуцентов возвращается в почву, в реки и в конце концов на
дно океана в виде нерастворимых осадочных пород. Участки океанического дна могут подниматься и осушаться. Возникающее выветривание приводит к высвобождению новых количеств фосфора и продолжению круговорота.
Вмешательство человека в круговорот фосфора сводится в ос-
новном к двум вариантам. Добыча больших количеств фосфатных
руд для производства минеральных удобрений и моющих средств.
Увеличение избытка фосфат-ионов в водных экосистемах при попадании в них загрязненных стоков с животноводческих ферм, смытых
с полей фосфатных удобрений, а также очищенных и неочищенных
коммунально-бытовых канализационных стоков [5].
Круговорот серы. Из природных источников сера попадает в
атмосферу в виде: сероводорода (при извержении вулканов, деятельности редуцентов и других микроорганизмов), диоксида серы (при
извержении вулканов), частиц сульфатных солей (из мельчайших
брызг океанической воды). В атмосфере диоксид серы окисляется до
триоксида серы, он, растворяясь в мельчайших каплях воды, превращается в серную кислоту. Взаимодействуя с другими компонентами,
триоксид серы образует частицы сульфатных солей. Неорганические
соединения серы попадают в почву, оттуда в растворенном виде их
получают растения, используя серу для построения аминокислот и
некоторых других веществ. Животные получают серу, поедая растения и других животных. Деятельность редуцентов замыкает цикл.
Кроме того, свободная сера может накапливаться в результате фотосинтетической деятельности некоторых бактерий. Она быстро окисляется и в виде оксидов идет по обычному пути круговорота серы.
Около трети всех соединений серы, попадающих в атмосферу,
имеет антропогенное происхождение.
Круговорот воды. Важнейшими этапами этого процесса явля-
ются: испарение — превращение воды в водяной пар, конденсация —
39
превращение водяного пара в капли жидкой воды, осадки (дождь,
град, снег) и сток воды назад в море для возобновления цикла.
Абиотический компонент биогеоценоза включает различные
физические и химические факторы: солнечный свет, тень, характер
ландшафта, ветер, температуру, водные течения, питательные элементы в земной коре (в первую очередь в почве), гидросфере и атмосфере.
Биотический и абиотический компоненты биогеоценоза обмени-
ваются между собой энергетическими потоками в полном соответствии
с первым (количество тепла, сообщенное системе, идет на приращение
внутренней энергии системы и на совершение системой работы над
внешними телами) и вторым (теплота сама собой переходит лишь от
тела с большей температурой к телу с меньшей температурой и не может самопроизвольно переходить в обратном направлении) законами
термодинамики. От живого к неживому идет тепло, а в противоположном направлении — солнечный свет. Но этот обмен не является круговоротом. Путь превращения энергии, если можно так выразиться,
направлен в одну сторону — от высококачественной лучистой энергии
солнца к низкотемпературному тепловому излучению [5].
Пищевая цепь — последовательность групп организмов, каж-
дая из которых служит пищей или объектом разложения для последующей. Пищевая цепь — путь однонаправленного потока высокоэффективной солнечной энергии через живых организмов экосистемы в окружающую среду в виде низкоэффективной тепловой
энергии. Все организмы, пользующиеся одним типом пищи, принадлежат к одному трофическому уровню.
Можно выделить три вида пищевых цепей:
Пастбищная (продуцент — хищник). Трава — кузнечик — ля-
гушка — форель — цапля.
Детритная (органические остатки — микроорганизм). Листовая
подстилка — дождевой червь — черный дрозд — ястреб перепелятник.
Паразитарная (резервуар — возбудитель). Млекопитающее —
кровососущее насекомое — бактерия — бактериофаг. Реальные пи-
40
щевые связи в экосистемах гораздо сложнее, так как животное может
питаться организмами разных видов из одной той же пищевой цепи
или даже из разных. В действительности пищевые цепи переплетаются таким образом, что образуется пищевая сеть.
Биомассой называют сухой вес всех органических веществ, со-
держащихся в организмах экосистемы [5].
Экологические пирамиды — графическое изображение соот-
ношения между продуцентами, консументами и редуцентами в экосистеме, выражающееся в различных единицах (массе, численности,
количестве энергии). В пирамидах биомасс наземных экосистем суммарная биомасса каждого последующего трофического уровня пищевой сети уменьшается. В водных экосистемах такая пирамида может
выглядеть перевернутой с биомассой консументов, преобладающей
над биомассой продуцентов. Пирамида численности для луга и многих других экосистем сужается при переходе от продуцентов к более
высоким трофическим уровням. Но для леса умеренного пояса с небольшим количеством крупных деревьев пирамида может иметь расширяющиеся снизу-вверх участки. Только пирамиды энергетических
потоков и расхода энергии всегда будут сужаться от основания к
вершине, так как потери энергии на каждом трофическом уровне будут иметь место всегда.
Чистая первичная продуктивность экосистемы — скорость, с
которой растения экосистемы производят полезную химическую
энергию или биомассу. Другими словами, чистая первичная продуктивность равна: скорость, с которой растения производят химическую энергию в процессе фотосинтеза, минус скорость, с которой
растения расходуют химическую энергию в процессе дыхания. Чистая первичная продуктивность обычно рассчитывается как количество энергии, созданной растениями на единице площади за единицу
времени. Принятыми единицами измерения являются килокалории
или килоджоули на квадратный метр территории в год [5].
Экологическая катастрофа — крупномасштабное, как правило,
необратимое нарушение экосистем в результате действия природных
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]