Существование может быть поставлено под угрозу, даже когда множество представителей вида живы, но живут в домашних условиях, т.Е. Изолированы друг от друга (попугаи).
|
||
Так, если уровень смертности не зависит от возраста особей, то кривая выживания представляет собой снижающуюся линию (см. рисунок, тип I). То есть отмирание особей происходит в данном типе равномерно, коэффициент смертности остается постоянным на протяжении всей жизни. Такая кривая выживания свойственна видам, развитие которых происходит без метаморфоза при достаточной устойчивости рождающегося потомства. Этот тип принято называть типом гидры - для нее свойственна кривая выживания, приближающаяся к прямой линии. У видов, для которых роль внешних факторов в смертности невелика, кривая выживания характеризуется небольшим понижением до определенного возраста, после которого происходит резкое падение в следствие естественной (физиологический) смертности. Тип II на рисунке. Близкий к этому типу характер кривой выживания свойственен человеку (хотя кривая выживания человека несколько более пологая и, таким образом, является чем-то средним между типами I и II). Этот тип носит названия типа дрозофиллы: именно его демонстрируют дрозофиллы в лабораторных условиях (не поедаемые хищниками). Для очень многих видов характерна высокая смертность на ранних стадиях онтогенеза. У таких видов кривая выживания характеризуется резким падением в области младших возрастов. Особи, пережившие "критический" возраст, демонстрируют низкую смертность и доживают до больших возрастов. Тип носит название типа устрицы. Тип III на рисунке. Изучение кривых позволяет судить о том, в каком возрасте тот или иной вид наиболее уязвим. |
16. Биоценоз и его структура. Биоценоз - группировки популяций организмов, которые связаны между собой различными взаимоотношениями и населяющих участок биосферы с однородными условиями существования. Это понятие предложил в конце прошлого столетия немецкий гидробиолог К. Мебиус. Основой биоценозов являются фотосинтезирующие организмы (преимущественно зеленые растения). Участок среды, которую занимает биоценоз, называют биотопом. Каждый биоценоз имеет определенные характеристики: видовое разнообразие, биомассу, производительность, плотность популяций, площадь или объем, которые он занимает. Видовое разнообразие - совокупность популяций разных видов, входящих в состав данного биоценоза. Существуют биоценозы с незначительным (жаркие пустыни, тундра и др.) и богатым (тропические леса, коралловые рифы и т.д.) видовым многообразием. Виды, входящие в состав биоценоза, имеют разную численность. Виды, популяции которых самые многочисленные, называют доминантными. Есть виды, которые создают условия для существования других и играют ведущую роль в структуре и функционировании биоценоза, без которых он не может долго существовать.
Существует определенная связь между видовым разнообразием биоценоза и степенью доминирования отдельных видов: чем беднее видовой состав, тем четче выражено доминирование. Биомасса биоценоза - это суммарная масса особей различных видов в пересчете на единицу площади или объема. Каждый биоценоз характеризуется определенной продуктивностью-биомассой, создаваемой в единицу времени. Различают первичную и вторичную продуктивность. Первичная продуктивность - это биомасса, созданная за единицу времени автотрофными организмами, вторичная - гетеротрофными. Каждый биоценоз имеет определенную структуру: видовую, пространственную, экологическую. Видовая структура обусловлена как видовым разнообразием, так и соотношением численности и плотности популяций отдельных видов. Пространственная структура определяется прежде пространственным расположением различных видов растений - ярусности. Различают ярусность надземную и подземную. Надземная ярусность обусловлена определенным расположением надземных частей различных видов растений по высоте, а подземная - соответственно, корневых систем по глубине. Выделяют до пяти надземных ярусов растительного группировки и соответствующее количество подземных. Ярусная расположения растений в биоценозе снижает остроту конкуренции за свет: верхние ярусы, как правило, занимают светолюбивые растения, а нижние - теневыносливые и тенелюбивые. Ярусная расположения растений влияет также и на пространственное расположение популяций животных, особенно тех видов, которые трофически или пространственно тесно связаны с растительностью. Экологическая структура биоценоза определяется определенным соотношением популяций различных экологических групп организмов (их жизненных форм). Как вы помните, по типу питания все организмы можно разделить на автотрофов, гетеротрофов и миксотрофы. Автотрофы - организмы, способные синтезировать органические соединения из неорганических, используя или энергию света (фототрофы), или химических реакций (хемотрофи). Гетеротрофы - организмы, использующие для питания органические соединения, синтезированные другими видами. Среди гетеротрофов различают сапротрофы, хищников, паразитов, фитофагов подобное. Сапротрофы (от греч. Сапрос - гнилой и трофей - пища, питание) - организмы, которые питаются остатками других организмов или продуктами их жизнедеятельности. Среди сапротрофы выделяют сапрофитов (бактерии, грибы, растения) и сапрофагов (животные). Сапрофагов, которые поедают помет животных и человека, называют копрофагамы (от греч. Копрос - экскременты и фагосом - поедать) (жуки-гно-боевиках, личинки мух и т.п.). Некрофаги (от греч. Некрос - мертвый) поедают трупы животных (жуки-гробарикы, гиены и др.). Детритофаги (от лат. Детритус-растертый) - организмы, потребляющие измельченную органику - детрит, и микроорганизмы, содержащиеся в ней (дождевые черви, личинки многих насекомых). Хищники - животные, которые охотятся на других живых животных, ловят их, убивают и поедают. Зато паразиты длительное время используют организм хозяина как среда обитания и источник питания. Фитофаги (от греч. Фитон - растение) - животные, которые питаются растениями (гусеницы бабочек, некоторые клещи, грызуны, различные копытные и др.). Гетеротрофных организмов, способных потреблять различные по происхождению органические вещества, называют полифагами. Например, бурый медведь питается как хищник и как фитофаг, широкий спектр кормов у свиньи, рыжего таракана, крысы и т.п.. Организмы, которые сочетают в себе способность синтезировать органические соединения из неорганических и потреблять готовые органические соединения, называют миксотрофажы (от грец. ликсис-смешения) (например, ейглена зеленая, хламидомонада). выводы Группировка популяций организмов разных видов, населяющих определенный участок биосферы с однородными условиями существования и тесно взаимодействуют между собой, составляют биоценозы, которые характеризуются определенным видовым разнообразием, биомассой, продуктивностью. Основой биоценозов являются фотосинтезирующие организмы. Пространственная структура биоценоза обусловлена взаиморазмещением популяций организмов (например, ярусность у растений); экологическая структура биоценоза - определенным соотношением популяций различных экологических групп организмов (их жизненных форм).
18. Концепция экосистемы
«Любая единица (биосистема), включающая все совместно функционирующие организмы (биотическое сообщество) на данном участке и взаимодействующая с физической средой таким образом, что поток энергии создает четко определенные биотические структуры и круговорот веществ между живой и неживой частями, представляют собой экологическую систему, или экосистему». Главным предметом исследования при экосистемном подходе в экологии становятся процессы трансформации вещества и энергии между биотой и физической средой, т. е. возникающий биогеохимический круговорот веществ в экосистеме в целом .Это позволяет дать обобщенную оценку результатов жизнедеятельности сразу многих отдельных организмов многих видов. Например, все высшие растения потребляют одни и те же вещества, все они используют свет и благодаря фотосинтезу образуют близкие по составу органические вещества и выделяют кислород. В настоящее время концепция экосистемы — одно из наиболее важных обобщений биологии — играет весьма важную роль в экологии. Во многом этому способствовали два обстоятельства, на которые указывает Г. А. Новиков : во-первых, экология как научная дисциплина созрела для такого рода обобщений и они стали жизненно необходимы, а во-вторых, сейчас как никогда остро встали вопросы охраны биосферы и теоретического обоснования природоохранных мероприятий, которые опираются прежде всего на концепцию биотических сообществ — экосистем. Типичным примером экосистемы может быть подушка лишайника на стволе дерева. Гифы грибов и большинство микроскопических животных выступают так же и в роли редуцентов, живущих за счет тканей отмерших водорослей. Природные экосистемы — это открытые системы: они должны получать и отдавать вещества и энергию. С точки зрения пищевых взаимодействий организмов, трофическая структура экосистемы делится на два яруса: 1) верхний — автотрофный ярус, или «зеленый пояс», включающий фотосинтезирующие организмы, создающие сложные органические молекулы из неорганических простых соединений, и 2) нижний —гетеротрофный ярус, или «коричневый пояс» почв и осадков, в котором преобладает разложение отмерших органических веществ снова до простых минеральных образований.
Главный объект изучения в экологии — экосистемы, представляющие собой единые природные комплексы, образованные живыми организмами и средой их обитания. Кроме того, в область ее компетенции входит изучение отдельных видов организмов (организменный уровень), их популяций, т. е. совокупностей особей одного вида (популяционно-видовой уровень), биотических сообществ, т. е. совокупностей популяций (биоценологический уровень) и биосферы в целом (биосферный уровень).
Общие закономерности взаимоотношений любых живых существ, включая и человека как биологическое существо, изучает наука — общая экология, в состав которой входят следующие разделы: аутэкология, исследующая индивидуальные связи отдельного организма (особи) с окружающей средой; популяционная экология (демоэкология), в задачу которой входит изучение структуры и динамики популяций отдельных видов; синэкология (биоценология), изучающая взаимоотношения популяций, сообществ и экосистем со средой. Главной целью всех этих направлений является изучение проблемы выживания живых существ в окружающей среде. В настоящее время экология вышла за рамки сугубо биологической науки и превратилась в междисциплинарную науку, изучающую сложнейшие проблемы взаимодействия человека с окружающей средой.
20. Биогеоценоз — это исторически сложившееся сообщество организмов разных видов (биоценоз), тесно связанных между собой и с окружающей их неживой Биогеоценоз пространственно ограничен и относительно однороден как по видовому составу живых существ, так и по комплексу абиотических факторов.
Постоянное поступление солнечной энергии определяет его существование в качестве целостной системы.
Ведущая активная роль в процессах взаимодействия компонентов экосистемы принадлежит живым существам, т. е. биоценозу. Функционально они здесь подразделяются на три группы — продуцентов, консументов и редуцентов, находящихся в тесном взаимодействии друг с другом и с неживой природой (биотопом) и объединенных пищевыми связями.
Продуценты составляют группу автотрофных организмов, которые, потребляя минеральные вещества из биотопа и энергию солнечного света, создают первичные органические вещества. К этой группе относятся растения и некоторые бактерии.
Консументы — гетеротрофные организмы, использующие готовые органические вещества (в виде пищи) как источник энергии и веществ, необходимых для их жизнедеятельности. К ним принадлежат почти все животные, некоторые (паразитические) грибы и бактерии, а также растения-хищники и растения-паразиты.
Редуценты — это организмы, разлагающие остатки отмирающих организмов, расщепляющие органические вещества до неорганических и возвращающие тем самым в биотоп минеральные вещества, которые были «изъяты» продуцентами. Например, таковы некоторые виды бактерий и одноклеточных грибов.
Пищевые отношения между тремя названными компонентами биогеоценоза определяют всю его «экономику»: потоки энергии и круговорот веществ. Продуценты, поглощая минеральные вещества и улавливая солнечную энергию, создают органические вещества, из которых строится их тело (солнечная энергия, таким образом, преобразуется в энергию химических связей). Консументы, поедая продуцентов и друг друга (растительноядные, хищные, паразитические организмы), расщепляют органические вещества пищи, используя их и высвобождающуюся энергию для построения собственного тела и обеспечения жизнедеятельности. Наконец, редуценты, разлагая органические вещества мертвых организмов и добывая необходимые им материалы и энергию, обеспечивают возврат неорганических веществ в биотоп.
Взаимодействия всех организмов друг с другом и с окружающей неживой природой характеризуются динамическим равновесием. Так, в благоприятный по погодным условиям год (большое число солнечных дней, оптимальные значения температуры и влажности) растения создают повышенный объем первичных органических веществ. Обилие пищи обусловливает массовое размножение грызунов, что вызывает увеличение численности хищников и паразитов, которые сокращают число грызунов. Последнее приводит к уменьшению численности хищников в результате гибели какой-то их части от недостатка пищи. В итоге восстанавливается исходное состояние системы.
Каждый естественный природный биогеоценоз представляет собой систему, которая сложилась в течение многих тысяч и миллионов лет. Все ее элементы «притерты» друг к другу, что обеспечивает устойчивость к изменениям окружающей среды. Однако «прочность» экологических систем не беспредельна: резкие и глубокие изменения природных условий, сокращение численности тех или иных видов организмов (например, в результате неограниченного вылова промысловых видов) могут нарушить равновесие в биогеоценозе и привести к его разрушению.
21. Экологическая стратегия выживания — стремление организмов к выживанию. Экологических стратегий выживания множество. В 30-х гг. А. Г. Роменский среди растений различал три основные типа стратегий выживания, направленных на повышение вероятности выжить и оставить после себя потомство: виоленты, патиенты и экспле-ренты. Виоленты (силовики) — подавляют всех конкурентов, например, деревья, образующие коренные леса. Патиенты — виды, способные выжить в неблагоприятных условиях («тенелюбивые», «солелюбивые» и т. п.) Эксплеренты (наполняющие) — виды, способные быстро появляться там, где нарушены коренные сообщества, — на вырубках и гарях (осины), на отмелях и т. д. Все многообразие экологических стратегий заключено между двумя типами эволюционного отбора, которые обозначаются константами логистического уравнения: r-стратегия и К-стратегия. Тип r-стратегия, или r-отбор, определяется отбором, направленным прежде всего на повышение скорости роста популяции и, следовательно, таких качеств, как высокая плодовитость, ранняя половозрел ость, короткий жизненный цикл, способность быстро распространяться на новые местообитания и пережить неблагоприятное время в покоящейся стадии. К-стратегия (или К-отбор) направлена на повышение выживаемости в условиях уже стабилизировавшейся численности. Это отбор на конкурентоспособность, повышение защищенности от хищников и паразитов, повышение вероятности выживаемости каждого потомка, на развитие более совершенных внутривидовых механизмов численности. Очевидно, что каждый организм испытывает на себе комбинацию г- и К-отбора, но г-отбор преобладает на ранней стадии развития популяции, а К-отбор уже характерен для стабилизированных систем. Но все-таки оставляемые отбором особи должны обладать достаточно высокой плодовитостью и достаточно развитой способностью выжить при наличии конкуренции и «пресса» хищников. Конкуренция г- и К-отбора позволяет выделять разные типы стратегий и ранжировать виды по величинам г и К в любой группе организмов.
22. Биологическая продуктивность-воспроизведение биомассы растений, микроорганизмов и животных, входящих в состав экосистемы. Биологическая продуктивность реализуется в каждом отдельном случае через воспроизведение видовых популяций растений и животных, идущее с некоторой скоростью, что может быть выражено определённой величиной — продукцией за год (или в иную единицу времени) на единицу площади (для наземных и донных водных организмов) или на единицу объёма (для организмов, обитающих в толще воды и в почве). Продукция определённой видовой популяции может быть отнесена также к её численности или биомассе. Биологическая продуктивность различных наземных и водных экосистем проявляется во многих формах. Соответственно многообразны и используемые человеком продукты, воспроизводимые в природных сообществах (например, древесина, рыба, меха и мн. др.). Человек обычно заинтересован в повышении Биологической продуктивности экосистем, т.к. это увеличивает возможности использования биологических ресурсов природы. Однако в ряде случаев высокая Биологическая продуктивность может приводить к вредным последствиям (например, чрезмерное развитие в высокопродуктивных водах фитопланктона определённого видового состава — синезелёных водорослей в пресных водах, токсичных видов перидиней — в морях).
Экологические пирамиды- это графические изображения численности, и др структуры между продуцентами, консументами и редуцентами. Основанием пирамиды служит уровень продуцентов, а последующие уровни питания образуют этажи и вершину пирамиды. Известны три основных типа экологических пирамид: 1) пирамида чисел, отражающая численность организмов на каждом уровне ; 2) пирамида биомассы, характеризующая массу живого вещества, — общий сухой вес, калорийность и т. д.; 3) пирамида продукции (или энергии), имеющая универсальный характер, показывает изменение первичной продукции (или энергии) на последовательных трофических уровнях. В наземных экосистемах действует следующее правило пирамиды биомасс: суммарная масса растений превышает массу всех травоядных, а их масса превышает всю биомассу хищников. Это правило соблюдается, и биомасса всей цепочки изменяется с изменениями величины чистой продукции, отношение годового прироста которой к биомассе экосистемы невелико и колеблется в лесах разных географических зон от 2 до 6%. И только в луговых растительных сообществах она может достигать 40—55%, а в отдельных случаях, в полупустынях — 70—75 %. Человек получает достаточно много продукции от природных систем, тем не менее основным источником пищи для него является сельское хозяйство. Создав агроэкосистемы, человек стремится получить как можно больше чистой продукции растительности, но ему необходимо тратить половину растительной массы на выкармливание травоядных животных, птиц и т, д., значительная часть продукции идет в промышленность и теряется в отбросах, т. е. и здесь теряется около 90% чистой продукции и только около 10% непосредственно используется на потребление человеком. В природных экосистемах энергетические потоки также изменяются по своей интенсивности и характеру, но этот процесс регулируется действием экологических факторов, что проявляется в динамике экосистемы в целом.