 |
|
Регуляция плотности популяции
Факторы, регулирующие плотность популяции, делятся на зависимые и независимые от плотности. Зависимые изменяются с изменением плотности, а независимые остаются постоянными при её изменении. Зависимые – это биотические, а независимые – абиотические факторы. Плотность популяции определяется без учета неравномерности распределения особей на площади или в объеме, т.е. средняя плотность животных, растений. Существует также саморегуляция, при которой на численности популяции сказывается изменение качества особей
Лекция № 4 Тема: Биотические сообщества
- Понятие о биоценозе
- Видовая структура биоценоза
- Пространственная структура биоценоза
- Отношения организмов в биоценозах
Литература:Коробкин С.И. Экология: Учебник для вузов. - Ростов н\Д.: Издательство «Феникс», 2003. – 576 с. (с.102-118)
- Понятие о биоценозе
1.Биоценоз– это надорганизменная система, состоящая из трех компонентов: растительности, животных и микроорганизмов. Место жизни биоценоза называют биотоп. Функционируя в непрерывном единстве, биоценоз и биотоп образуют биогеоценоз, или экосистему. Биоценоз – это более высокий уровень организации, чем популяция, которая является его составной частью. Биоценоз обладает сложной внутренней структурой. Выделяют видовую и пространственную структуры биоценоза.
Биоценоз обладает сложной внутренней структурой. Его устойчивость (гомеостаз) зависит от изменений в структуре сообществ, от динамики видового разнообразия, от изменений в трофической цепи и др.
2. Видовая структура биоценоза
Видовая структурабиоценоза характеризуется видовым разнообразием и количественным соотношением видов, зависящих от ряда факторов. Главными лимитирующими факторами являются температура, влажность и недостаток пищевых ресурсов. Поэтому биоценозы высоких широт, пустынь и высокогорий наиболее бедны видами. Богатые видами биоценозы – тропические леса, с разнообразным растительным и животным миром.
Согласно Конвенции о биологическом разнообразии Конференции ООН по окружающей среде и развитию (Рио-де-Жанейро, 1992), под биоразнообразием понимается разнообразие в рамках вида, между видами и разнообразие экосистем.
Видовое разнообразие – это число видов в данном сообществе или регионе. Виды, которые преобладают по численности, называют доминантными. Виды, создающие микросреду (микроклимат) всего сообщества, называют эдификаторами (лат. «строители»). Как правило, эдификаторами выступают растения – ель, сосна, кедр, ковыль и лишь изредка – животные (сурки, суслики).
Внутри биоценоза существуют особые структурные объединения – консорции. Консорция – группа разнородных организмов, поселяющихся на теле или в теле особи какого-либо определенного вида – центрального члена консорции – способного создавать вокруг себя определенную микросреду.
Для существования сообщества важно видовое разнообразие, которое является основой биоразнообразия в живой природе.
Согласно Конвенции о биологическом разнообразии конференции ООН по ОС и развитию (Рио-де- Жанейро, 1992), под биоразнообразием понимают: разнообразие в рамках вида, между видами и разнообразие экосистем.
Видовая структура биоценоза характеризуется видовым разнообразием и количественным соотношением видов. Она зависит от ряда лимитирующих факторов: температура, влажность и недостаток пищевых ресурсов. Поэтому существуют биоценозы бедные- экосистемы высоких широт, пустынь, высокогорий, степей. Богатые биоценозы – тропические леса, что зависит от возраста сообществ, молодые – бедны видами, по сравнению со зрелыми сообществами.
Видовое разнообразие – число видов в данном сообществе или регионе. Оно является одной из важных качественных и количественных характеристик устойчивости экосистем и взаимосвязи с разнообразными условиями среды обитания. Чем больше организмов найдут в данном биотопе подходящих для себя условия по экологическим требованиям, тем больше видов в нем поселится. Наиболее благоприятные условия для существования множества видов в переходных зонах между сообществами – экотоны (опушка леса богаче чем глубина леса).
Виды, которые преобладают по численности – доминантные, виды, без которызх другие существовать не могут – эдификаторы (строители) – они определяют микросферу всего сообщества (ель, сосна, кедр, ковыль).
Малочисленные или даже редкие виды- второстепенные. Преобладание редких видов – гарантия устойчивости развития сообщества. Для оценки разнообразия используют и другие показатели: обилие вида – число особей данного видана единицу площади или объема занимаемого ими пространства. Степень доминирования – отношение (в %) числа особей данного вида к общему числу всех особей.
Существуют виды ключевые (хищники, поддерживающие численность одной из популяции).
3.Виды в биоценозе образуют определеннуюпространственную структуру,особенно в его растительной части- фитоценозе.Прежде всего четко определяется вертикальное ярусное строение в лесах умеренного и тропического поясов. Ярусность позволяет растениям более полно использовать световой поток.
Помимо ярусности в пространственной структуре биоценоза наблюдается мозаичность – изменение растительности и животного мира по горизонтали. Мозаичность зависит от разнообразия видов, изменчивости ландшафта, почвенных условий.
Виды в биоценозах образуют определенную пространственную структуру, особенно в его растительной части – фитоценозе.
А) ярусное строение в лесах, что позволяет растениям более полно использовать световой поток – в верхних ярусах светолюбивые, в нижних – теневыносливые и на самом низу улавливают остаток света тенелюбивые растения.
Б) мозаичность – изменение растительности и животного мира по площади. Она зависит от разнообразия видов, количественного их взаимоотношения, от изменчивости ландшафтных и почвенных условий.
4. Экологическая ниша – место вида в природе, преимущественно в биоценозе, включающее как положение его в пространстве, так и функциональную роль его в сообществе, отношение к абиотическим условиям существования. Экологическую нишу, определяемую только физиологическими особенностями организмов, называют фундаментальной, а ту, в пределах которой вид реально встречается в природе – реализованной.
Табл. Классификация биотических взаимодействий
популяций двух видов
| Тип взаимодействия | Виды | Общий характер взаимодействия | |
| 1. Нейтрализм | Ни одна популяция не влияет на другую | ||
| 2. Конкуренция, непосредственное взаимодействие | - | - | Прямое взаимное подавление обоих видов |
| 3. Конкуренция, взаимодействие из-за ресурсов | - | - | Непрямое подавление при дефиците внешнего ресурса |
| 4. Аменсализм | - | Популяция 2 подавляет популяцию 1, но сама не испытывает отрицательного воздействия | |
| 5. Паразитизм | + | - | Популяция-паразит 1 состоит из меньших по величине особей, чем популяция 2 |
| 6. Хищничество | + | - | Особи хищника 1 обычно крупнее, чем особи жертвы |
| 7. Комменсализм | + | Популяция 1, комменсал, получает пользу от объединения; популяции 2 это объединение безразлично | |
| 8. Протокооперация | + | + | Взаимодействие благоприятно для обоих видов, но не обязательно |
| 9. Мутуализм | + | + | Взаимодействие благоприятно для обоих видов и обязательно |
Примечание: «0» - популяция не испытывает никакого влияния при взаимодействии видов; «+» - польза от взаимодействия видов; «-» - испытывает отрицательное влияние такого взаимодействия.
Существуют различные виды межвидовых взаимоотношений, как положительных, так и отрицательные, они зависят от различных условий, и прежде всего от занимаемой организмами экологической ниши.
С точки зрения пищевых взаимодействий организмов трофическая структура экосистемы делится на 2 яруса: 1) верхний – автотрофный ярус, или «зеленый пояс», включающий фотосинтезирующие организмы, создающие сложные органические молекулы из неорганических простых соединений.
2) нижний – гетеротрофный ярус, или, «коричневый пояс» почв и осадков, в котором преобладает разложение отмерших органических веществ до простых минеральных веществ. Однако в экосистеме выделяют также следующие компоненты: неорганические вещества, участвующие в круговороте; органические соединения (белки, углеводы, липиды, гумусовые вещества), связывающие биотическую и абиотическую части; воздушная, водная и субстратная среды с абиотическими факторами; продуценты – автотрофные организмы; консументы- гетеротрофы; редуценты, или сапрофиты – бактерии, грибы.
Лекция № 5 Тема: Биосфера
· Биосфера – глобальная экосистема Земли. Состав и границы биосферы
· Круговорот веществ в природе
· Функции живого веществ
· Понятие о природных ресурсах. Классификация
Литература:Коробкин С.И. Экология: Учебник для вузов. - Ростов н\Д.: Издательство «Феникс», 2003. – 576 с. (с.119-143)
1.Биосфера – сложная наружная оболочка Земли, населенная организмами, составляющими в совокупности живое вещество планеты.
Впервые термин «биосфера» был введен в науку Э.Зюссом в 1875, а в первой половине двадцатого века возникло новое направление в естествознании – учение о биосфере, основоположником которого является ученый В.Вернадский.
Земля и окружающая среда сформировались в результате закономерного развития всей Солнечной системы примерно за 4,7 млрд. лет. Масса Земли составляет – 6*10 в 21 ст. т., объем – 1,093*10 в 12 ст. куб. км, площадь поверхности – 510,2 млн. кв. км.
Земля состоит из 2 оболочек: внутренняя (геосфера), состоящая из ядра и мантии, внешняя, состоящая из биосферы, литосферы, гидросферы, атмосферы.
Литосфера – каменная оболочка Земли, включающая Земную кору, мощностью от 6 до 80 км.
Земная кора сложена горными породами, среди которых более 70 % магматических горных пород, 17 % метаморфических и чуть более 12 % приходится на осадочные породы. Земная кора является важным ресурсом для человечества: содержит топливно-энергетическое сырье, рудные и нерудные ископаемые, естественные материалы.
Гидросфера- водная оболочка Земли. Ее делят на поверхностную и подземную части. Мировой океан составляет 96,53 % от общего объема гидросферы, подземные воды – 1,69 %, остальное – воды рек, озер, ледников.
Соленые воды составляют 98 %, пресные – около 2 % (ледники).
Гидросфера влияет на атмосферные процессы, формирует природную среду планеты.
Атмосфера – газовая оболочка Земли, состоящая из смеси газов, водяных паров и пыли. Общая масса атмосферы – 5,15 *10 в 15 ст. тонн. На высоте от 10 до 50 км, с максимальной концентрацией на высоте 20-25 км, расположен слой озона, защищающий Землю от чрезмерного УФО, гибельного для организма.
Атмосфера, гидросфера и литосфера взаимодействуют между собой.
Биосфера – внешняя оболочка Земли, в которую входит: часть атмосферы до 25-30 км., вся гидросфера, верхняя часть литосферы до 3 км в глубину. Они населяют живые организмы, составляющие живое вещество планеты. Взаимодействие абиотической части биосферы с органическими веществами, обусловило формирование почв и осадочных пород. Изучением биосферы как экосферы занимается глобальная экология.
2.Круговорот веществ в природе
Основных круговоротов веществ в природе два: большой (геологический), малый (биогеохимический).
Большой круговорот веществ в природе обусловлен взаимодействием солнечной энергии с глубинными энергиями Земли и перераспределяют вещества между биосферой и более глубинными горизонтами Земли.
Это также круговорот воды между сушей и океаном через атмосферу. Данный круговорот играет роль в формировании природных условий на нашей планете.
Малый круговорот веществ в биосфере – совершенствование в пределах биосферы - образование живых веществ из неорганических соединений в процессе фотосинтеза и в превращении органических веществ при разложении в неорганические соединения.
В ряде экосистем перенос вещества и энергии осуществляется преимущественно посредством трофических цепей – биокруговорот.
3.Функции живого вещества
В отличие от солнечной энергии, которая приходит и уходит в космос, химические элементы образуют замкнутую систему (цикл), в которой атомы используются многократно. Круговороты отдельных веществ Вернадский В.И. назвал биогеохимическими циклами: химические элементы – живые организмы – абиотическая среда – живые организмы и т.д.
Функции живого по Вернадскому:
1. газовая – основные газы атмосферы кислород и азот, биогенного происхождения – продукт разложения отмерших организмов.
2. концентрационная – организмы накапливают в своих телах химичсекие элементы: углерод, кальций, кремний – диатомовые водоросли, фосфор – скелет позвоночных животных, йод – водоросли.
3. окислительно-восстановительная – организмы, обитающие в водоемах, регулируют кислородный режим и создают условия для растворения или осаждения ряда металлов и неметаллов.
4. биохимическая - размножение, рост и перемещение в пространстве живых веществ.
5. биогеохимическая деятельность человека – охватывает все вещества Земной коры: уголь, нефть, газ и другие.
6. планетарная – связывание и запасание Солнечной энергии.
- Понятие о природных ресурсах. Классификация
Природные ресурсы – природные объекты и явления, т.е. различные тела и силы природы, которые человек использует для создания материальных благ, обеспечивающих не только поддержание существование человечества, но и постепенное повышение качества жизни.
По источникам происхождения ресурсы делят на на:
- биологические - все живые компоненты биосферы (промысловые объекты, культурные растения, домашние животные, ландшафтные микроорганизмы)
- минеральные – все пригодные для употребления веществ составляющие литосферы, используемые в хозяйстве как минеральное сырье или источники энергии (рудное и нерудное сырье)
- энергетические – совокупность энергии Солнца и космоса, атомно—энергетических, топливно-энергетических, термальных и других источников энергии.
По использованию в производстве:
- земельный фонд – все земли в пределах страны, мира, входящие в следующие категории: с/х, населенные пункты, промышленность, транспорт, горные выработки и т.п.
- лесной фонд – часть земельного фонда Земли, на котором произрастает лес или может произрастать лес, выделенный для ведения с/х и организации особо охраняемых природных территорий.
- водные ресурсы – количество подземных и поверхностных вод, которые могут использоваться для различных целей в хозяйстве
- ресурсы фауны – количество обитателей вод, лесов, отмелей, которые могут использовать человек, не нарушая экоравновесия.
- гидроэнергетические ресурсы, которые способна дать река, прилив-отливная деятельность океана и т.п.
- полезные ископаемые – природные скопления минералов в земной коре, которые могут быть использованы в хозяйстве.
По степени истощаемости:
- неисчерпаемые – Солнечная энергия, ветер, приливы – отливы
- исчерпаемые – имеют количественные ограничения: возобновляемые (искусственная очистка воды, воздуха, повышение плодородия почв, восстановление поголовья скота); невозобновляемые (топливо, железная руда и др. металлы).