Презентации студентов / Тема 3 / Ермакович Ю_Роль видового разнообразия в функционировании экосистем

7

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Биологический факультет

Кафедра прикладной экологии

Магистерская образовательная программа «Экология. Биоразнообразие и охрана природы»

Направление 022000 «Экология и природопользование»

Профиль «Охрана и рациональное использование наземных экосистем»

Доклад по дисциплине «Введение в биоразнообразие»

Роль видового разнообразия в функционировании экосистем различных иерархических уровней, специфические и эмерджентные свойства каждого уровня

Студент:

Ермакович Юлия Михайловна

Руководитель:

доц. Новикова Евгения Александровна

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

2014

Экосистема (от греч. оikos – жилище, местопребывание и systema – сочетание, объединение) - совокупность совместно обитающих организмов и условий их существования, находящихся в закономерной взаимосвязи друг с другом и образующих систему взаимообусловленных биотических и абиотических явлений и процессов.

Обычно под экосистемой понимают совокупность организмов и неживых компонентов среды их обитания, при взаимодействии которых происходит более или менее полный биотический круговорот (с участием продуцентов, консументов и редуцентов).

Независимо от степени сложности, экосистема характеризуется видовым составом, численностью входящих в нее организмов, биомассой, соотношением отдельных трофических групп, интенсивностью процессов продуцирования и деструкции органического вещества. В настоящее время термин «экосистема» часто употребляется как синоним термина «биогеоценоз». Также можно установить, что биогеоценоз является минимальной размерной единицей экосистемы. Применяя термин «биогеоценоз» в этом смысле, мы сохраняем знак равенства между экосистемой и биогеоценозом лишь для самого низкого уровня в иерархии экосистем.

Иерархический ряд экосистем:

Определяющая роль в развитии экосистемы принадлежит биотическому сообществу. Для каждой природной зоны удобно различать единственный климатический климакс и различное число эдафических климаксов. Там, где рельеф местности, почва, водоемы, заболачивание и другие факторы препятствуют развитию климатического климакса, сукцессия заканчивается формированием сообщества эдафического климакса, то есть такого, которое находится в равновесии с локальными условиями.

Влияние биотического сообщества на свойства среды на локальном уровне в процессе развития эдафического климакса неизбежно сказывается на разнообразии более высоких уровней биосферы. На каждом из иерархических уровней биосферы биотическое сообщество обеспечивает биоразнообразие, достаточное для успешного функционирования системы. В свою очередь, существование каждого из иерархических уровней биосферы определяется воздействием своего специфического фактора соответствующего масштаба.

Масштаб определяющего фактора	Иерархический уровень биосферы	Новые элементы биоразнообразия
Космический фактор	Биосфера	Глобальное биоразнообразие
Геологический фактор	Экосистемы суши и океана	Экологические группы
Фактор эволюции	Биогеографическая область	Экологические эквиваленты
Фактор климатического климакса (региональный климат)	Биом	Жизненные формы
Фактор рельефа	Ландшафт	Экотипы
Фактор эдафического климакса (локальные условия)	Биогеоценоз	Видовые популяции

Иерархические уровни биосферы, масштаб определяющего фактора и специфические элементы каждого уровня

Биоразнообразие каждого уровня обладает как характеристиками, присущими нижележащим уровням, так и так и эмерджентными свойствами. Суммарное биоразнообразие возрастает от нижних уровней к верхним, достигая максимума на уровне биосферы.

Изменения биоразнообразия на нижнем, биоценотическом уровне представляют собой прямое следствие деятельности биотического сообщества, слагаемого из видовых популяций. Такие изменения происходят относительно быстро – в течение нескольких месяцев или лет. И хотя сообщества эдафического климакса могут существовать длительное время, в масштабе времени более высоких уровней они воспринимаются как местные и краткосрочные нарушения. Часть структуры сообщества обусловлена такими динамическими процессами, как гибель, замещение, которые могут остаться незамеченными при крупномасштабном рассмотрении.

На уровне ландшафта в зависимости от рельефа и других условий в рамках ареала вида выделяются группы особей – экотипы, приспособленные к абиотическим факторам данной местности. Приспособления, весьма полезные для вида в одной части ареала, могут не столь хорошо соответствовать условиям в других его частях.

На уровне биомов преобразование среды, осуществляемое биотическим сообществом, идет еще дальше. Доли площадей, способных поддерживать сообщества в состоянии климатического климакса, различны для разных областей. Но поскольку стратегия развития любой экосистемы состоит в достижении равновесия с региональным климатом, то главными наземными экосистемами можно считать биомы. Разнообразие биомов достигается за счет сочетания различных жизненных форм. (Биом – совокупность сообществ, возникшая в результате взаимодействия регионального климата (макроклимата), региональной биоты и абиотической среды (субстрата). Жизненные формы - это морфологически сходные группы разного систематического положения, приспособленные к одинаковым условиям среды).

Характеристики основных наземных биомов

На уровне биогеографических областей необходимо учитывать еще один фактор – видообразование, благодаря которому в разных биогеографических областях сообщества сильно различаются по видовому составу. Организмы, принадлежащие к одинаковым или сходным трофическим группам в разных географических областях, называются экологическими эквивалентами. Экологические эквиваленты – еще один элемент, который необходимо принимать во внимание при оценке биоразнообразия существующих на Земле биогеографических областей.

Огромные различия в физико-химических свойствах между наземной и водной средами жизни (им соответствуют экосистемы суши и океана) создают в них совершенно разные условия, к которым в течение длительной геологической истории приспосабливаются целые комплексы видов. Освоение новой среды жизни сопровождается появлением новых прогрессивных форм, адаптивной радиацией и повышением общего уровня разнообразия. В итоге формируются экологические группы, демонстрирующие иногда уникальные приспособления к таким экстремальным факторам среды, как крайняя сухость в пустынях и высокое давление на дне океана.

Биосфера как экосистема глобального масштаба, для которой биотопом является планета в целом, объединяет все нижерасположенные уровни и при этом обладает также особыми, не характерными для них свойствами.

Возможно и такое выделение иерархических уровней экосистем:

Мегаэкосистема – биосфера. Она включает в себя все живые существа планеты и среды их обитания: литосферу, гидросферу, атмосферу и педосферу. Видовое богатство (по разным оценкам количество видов может достигать 10-20 миллионов) определяет крайне высокую устойчивость биосферы.

Макроэкосистемы – биомы. Соответствуют географическим зонам суши и Мирового океана. Это экосистемы тундры, лесов, степей, пустынь, тропических лесов на суше и экосистемы арктического, умеренного и тропического поясов Мирового океана. Каждая из этих экосистем имеет свой набор экологических факторов, образующих среду обитания, в которой имеется свой набор видов живых организмов, приспособленных к этим условиям.

Мезоэкосистемы – лес, луг, озеро, болото и др.

Микроэкосистемы - внутри болотных или лесных экосистем можно выделить более мелкие экосистемы, например, экосистема холма или его склона, экосистема упавшего дерева в лесу, муравейника, черные и белые курильщики и др.

Итак, результаты деятельности биотического сообщества можно проследить по тем изменениям, которые происходят на всех иерархических уровнях биосферы. От нижних уровней к верхним биологическое разнообразие становится богаче и включает новые, по сравнению с нижними уровнями, элементы.

Каждый из иерархических уровней экосистем следует рассматривать не только как систему, объединяющую подразделения низшего порядка, но и как самостоятельную экосистему, обладающую всеми присущими ей свойствами.

Миллионы биологических видов – основной ресурс и базис устойчивости (гомеостаза) биосферы. Видовое разнообразие – необходимое условие устойчивости циклов синтеза, трансформации и деструкции органического вещества биосферы.

Список литературы:

• А.К. Бродский. Биоразнообразие. М.: Издательский центр «Академия», 2012

• А.К. Бродский. Общая экология. М.: Издательский центр «Академия», 2010

• Сохранение и восстановление биоразнообразия. Колл. авторов. М.: Издательство Научного и учебно-методического центра, 2002.

• Материалы и лекции по дисциплине «Введение в биоразнообразие» (А.К. Бродский, Е.А.Новикова).