2. Элементы общей экологии Лекция 2.1. Экологические факторы
Экологическая система
Компонент экологический, баланс компонентов
Типы биогеоценозов
Закономерности взаимодействия организма с окружающей средой
Лимитирующие факторы
Толерантность
Трофические уровни
Экологические пирамиды
Воздействие человека на потоки вещества и энергии в экосистемах
Экологическая система взаимосвязанная единая функциональная совокупность организмов и среды их обитания. Понятие экосистема введено английским ботаником А. Тенсли (1935), который обозначил этим термином любую совокупность совместно обитающих организмов и окружающую их среду, как основная структурная единица биосферы — это взаимосвязанная единая функциональная совокупность живых организмов и среды их обитания, или уравновешенное сообщество живых организмов и окружающей неживой среды. В этом определении подчеркнуто наличие взаимоотношений, взаимозависимости, причинно-следственных связей между биологическим сообществом и абиотической средой, объединение их в функциональное целое (www.ecosystema.ru). Для обозначения природных биосистем, занимающих определенную территорию акад. В.П. Сукачевым предложен термин «биогеоценоз». Экосистема включает две основные составляющие: биоценозсовокупность живых организмов, биотоп место жизни биоценоза.
Биогеоценоз сложный природных комплекс живых существ, взаимодействующий с неорганической средой, находящийся в материальноэнергетической зависимости от нее. Это динамически уравновешенная система, сложившаяся в результате длительной и глубокой адаптации составляющих компонентов, в которой осуществляется круговорот веществ.
Компонент экологический средообразущий основные материальноэнергетические составляющие экологических систем: энергия (включая волновые и квантовые состояния), газовый состав, жидкая составляющая, почвы субстрат, автотрофы продуценты, организмы гетеротрофы консументы и редуценты, информация.
Баланс экологических компонентовколичественное сочетание экологических компонентов обеспечивающее экологическое равновесие, что позволяет формировать экосистему определенного типа. Пример. Для роста леса необходимы климатические условия, водный режим, почвы, животный мир, состав микроорганизмов, возвращающих образовавшееся органическое вво в минеральную составляющую почвы. Но сами эти комплексы зависят от произрастающего леса (рис. 1). Характерные черты экосистемы «Лес»
Хвойный
лес — биогеоценоз, который занимает
длительное время определенную территорию
с относительно однородными условиями,
в нем обитает совокупность популяций
разных видов, происходит круговорот
веществ.
Наличие в биогеоценозе хвойного леса трех звеньев: производителей органического вещества, его потребителей и разрушителей: организмы производители в основном виды хвойных, а также некоторые виды мелко- и широколиственных древесных растений, лишайники и мхи,
Рис.1. Экосистема «Лес»
небольшое число видов кустарников и трав. Ярусное расположение растений и животных — приспособление к более полному использованию света, питательных веществ, территории. Причина небольшого числа ярусов в лесу недостаток света; организмы-потребители разные виды членистоногих, земноводных, пресмыкающихся, птиц и млекопитающих, среди них одни растительноядные, другие хищные, третьи паразиты; организмы разрушители черви, грибы, бактерии.
Биотические факторы среды все взаимодействующие между собой живые обитатели хвойного леса. Абиотические факторы свет, влажность, температура, воздух и др.
Небольшое число видов по сравнению с дубравой, недостаток света, бедный опад, малоплодородная почва обусловили короткие цепи питания в хвойном лесу. Пример: растения (хвойные и др.) → растительноядные животные (белка) хищные (лисица).
Саморегуляция — механизм поддержания численности популяций на определенном уровне (особи одного вида не уничтожают полностью особей другого вида, а лишь ограничивают их численность). Значение саморегуляции для сохранения устойчивости экосистемы.
Биогеоценоз это элементарная биохорологическая (ценозы в группах сходных биотопов) единица биосферы глобальной экологической системы. Биогеоценоз состоит из четырех категорий взаимодействующих слагаемых: продуцентов, консументов, редуцентов и неживых тел. Среди компонентов наземных биогеоценозов особую роль отводят почве. Химический состав ее изменяется за счет вноса в биогеоценоз и выноса из него микро- и макроэлементов (водой, ветром, организмами). Иерархичность систем имеет важное биогеоценологическое значение она способствует упорядоченности и целостности биогеоценозов как элементарных структурных единиц биосферы. Биогеоценозы земного шара весьма разнообразны. Процесс образования биогеоценозов на Земле идет непрерывно.
Биогеоценозы бывают природные, естественные (натурбиогеоценозы) и антропогенные (культурные, искусственные). Антропогенными называют биогеоценозы, преобразованные деятельностью человека или созданные им. К антропогенным биогеоценозам относят и человеческие поселения: хутора, деревни, села и другие населенные пункты. По происхождению различают коренные и производные биогеоценозы. Коренные биогеоценозы сформировались в ходе естественного развития природного комплекса. Отличительная черта большинства коренных биогеоценозов — их относительная устойчивость, выработанная в процессе длительной эволюции. Растения, животные и микроорганизмы, населяющие биогеоценоз, оказывают друг на друга благоприятное влияние. Производные биогеоценозы возникают в тех местах, где разрушаются (землетрясения, горные разработки и др.) коренные биогеоценозы.
Рис. 2
В целом биосфера представляет собой иерархически построенное единство, включающее следующие уровни жизни: особь, популяцию, биоценоз, биогеоценоз. Каждый из этих уровней обладает относительной независимостью, что и обеспечивает возможность эволюции макросистемы в широком смысле, где эволюционирующей единицей является популяция.
Взаимосвязи между компонентами, баланс экологических компонентов количественное сочетание экологических компонентов, обеспечивающее экологическое равновесие представлен на рис. 2.