Экология: человек и биоценоз (стр. 4 из 5)
Гипотеза Н.С. Кадашева отличается тем, что наиболее подходящие условия для зарождения жизни на Земле складывались в кратерах вулканов. Возникшая жизнь развивалась путем эволюции (лат. evolution - развертывание). Основное содержание эволюции – видообразование – генные мутации на видовом уровне и естественный отбор. Видообразование происходит тогда, когда поток геном прерывается каким-либо изолирующим веществом.
Эволюция не обязательно бывает длительной. Например, с началом промышленного производства и урбанизации изменилась окраска бабочек, воробьев в городах из-за большего количества копоти в городских условиях.
Лекция 2 (4 часа) Основы аутэкологии.
1.Экологические факторы и их классификация.
2.Климатические факторы.
3. Абиотические факторы в водной среде.
4. Абиотические факторы в почве.
5.Факторы питания.
6.Кислород. 7.Гомотопические реакции. Гетеротипические реакции. Законы минимума и толерантности. Экологическая ниша.
2.1Экологические факторы и их классификация.
Характеристика среды или популяции называется экологическим фактором. Факторы делятся на абиотические и биотические (зависящие и независящие от плотности).
Абиотические факторы – свет, теплота, температура, вода, ветер, соленость, огонь, pH. Важнейшие абиотические факторы среды определяют химическую природу и скорость оборота основных питательных веществ. Но еще это свет, температура, осадки; в Мировом океане – свет, температура, соленость.
Биогенные химические вещества обуславливают структуру живой ткани. В основе жизни на Земле лежит углерод и его соединения с H2 и СО2 точнее с радикалом –ОН также важнейшими химическими элементами на планете N2, P, S, Si, для образования клеток такие элементы как Na, K, Ca.Биотическими именуют факторы питание, движение, размножение для живых организмов и популяции.
Существуют и другие классификационные подходы:
Лекция 3(4 часа) Основы демэкологии.
3.1 Пространственная структура популяции
3.2 Агрегирование популяций.
3.3 Плотность популяций.
3.4 Динамика популяций.
3.5 Характер расселения особей.
3.1Пространственная структура популяций
Под пространственной структурой популяции понимают характер дисперсии или распределения организмов в пространстве.
Равномерное распределение имеет место там, где сильны конкуренция или антогонизм;
случайное– встречается редко (среда однородна и конкуренция и стремление к группировке отсутствует);
Групповое нерегулярное неслучайное распределение наиболее часто встречается в природе, однако распределение групп может оказаться близким к случайному.
3.2 Агрегирование популяций.
Агрегация обусловлена факторами:
местными различиями условиям среды;
суточными и сезонными изменениями погоды;
процессом размножения;
социальным притяжением (у высших животных)
Агрегирование может усиливать конкуренцию, но она при этом способствует выживанию группы.
У особей в группе снижается смертность в группе в неблагоприятные периоды и при нападении других организмов т.к. в группе отношение поверхности контакта со средой к массе меньше. Группа способна изменять микроклимат и микросреду в своих интересах. Рыбы в группах выдерживают смертельную для особи дозу яда, пчелы в улье выживают при температуре ,губительной для особи.
Противоположность агрегированию – тенденция к изоляции (основные факторы, формирующие эту тенденцию, – конкуренция и прямой антагонизм).
Некоторые животные, например, птицы используют преимущества агрегации при перелетах к местам зимовки и преимущества изоляции в период размножения.
3.3 Плотность популяции
Плотность популяции – это ее размер по отношению к занимаемому пространству. Она выражается числом особей или биомассой на единицу площади или объема, например 300 деревьев на 1 га; 3 млрд. единиц планктона на 1 м3 воды океана и или 200 кг рыбы на 1 га поверхности пруда и т. д.
Различают среднюю и экологическую плотность. Экологическая плотность определяется по отношению к заселенному пространству.
На рисунке 3.6 приведен диапазон плотности популяций.
Рисунок 3.6 - Диапазон плотности популяций. Виды расположены в со по их трофическим уровням и в пределах уровней – в соответствии с размерами особей.
Плотность популяции ограничивается ресурсами двух типов: невозобновляющимися (пространство, места гнездования) и возобновление (пища, вода, свет)
Невозобновляющиеся ресурсы могут быть полностью использованы, что определяет верхнюю границу численности. Снабжения возобновляющимися ресурсами идет непрерывно и они не истощаются полностью, но поддерживаются на равном уровне благодаря балансу между их эксплуатацией и продукцией, производимой в экосистеме.
3. 4 Динамика популяции
Популяции изменчивы и их сохранение в экосистеме понимается как постоянство средних показателей. Изменчивость размера популяций характеризуется средней скоростью ΔN/Δt и специфической скоростью ΔN/NΔt.
Динамика популяции складывается из соотношения рождаемости и смертности.
Рождаемость характеризуется способность популяции к увеличению, основными показателями служат:
– максимальная (физиологическая, абсолютная) рождаемость, возможна теоретически в идеальных условиях;
– экологическая рождаемость – характерная для фактических условий среды.
Минимальная смертность представляет собой теоретическую постоянную, характерную для идеальных условий.
Экологическая смертность определяется для данных условий среды.
Аналогично вводят показатели продолжительности жизни. Maксимальная проолжительность жизни в оптимальных условиях равна физиологической продолжительности, которая превосходит или равна экологической продолжительности.
На практике больший интерес представляет не смертность, а выживание (N – M) в интервале времени с длительностью Δt.
Таблица структуры популяции по продолжительности жизни особей называется демографической.
3.5 Характер расселения особей.
Расселением называют перемещение взрослых особей или их зачатков(семян, спор, личинок и т. п.).Его основные разновидности:
– эмиграция (выселение с территории);
– иммиграция (вселение на занятую территорию);
– миграция (периодический уход и возвращения на территорию)
Расселение служит средством захвата новых или освободившихся территорий способствует потоку генов и видообразованию.
Слабые миграции мало влияют на популяцию, расселение существенно воздействует на неё, начиная с определенного количественного уровня.
Важным фактором расселения служит характер естественных преград, а также врожденная подвижность особей.
Лекция 4 (4 часа) Основы синэкологии.
4.1 Биотическое сообщество.
4.2 Характеристики функций и структуры биоценоза.
4.3 Классификация элементов биоценоза.
4.4 Развитие биоценоза.
4.1 Биотическое сообщество
По Ю. Одуму биотическое сообщество – это совокупность популяций, населяющих определенную территорию или биотоп, с определенной структурой пищевых связей и метаболизма, которые взаимозависимы и сохраняются благодаря постоянному размножению.
Биоценоз – это функциональная единица, обладающая свойствами не присущими слагающим ее компонентам – т.е. биоценоз представляет собой систему.
Сообщества обладают не только функциональным единством и характерной структурных трофических связей, но и композиционным единством, что обеспечивает сосуществование определенных видов. Виды могут замещать друг друга, поэтому функционально схожие сообщества могут иметь различный видовой состав.
Сообщества постоянно меняют свой внешний облик (лес весеннее – летнее - зимний периоды).
Влияние той или иной популяции в биоценозе простирается до отдаленных его частей через конкурентов, хищников и жертв. Например, насекомоядные птицы, поедая насекомых опылителей, влияют косвенно на количество плодов.
4.2 Характеристики функций и структуры биоценоза
Функции и структура сообщества обусловлены взаимодействиями двух типов: «особь – окружающая среда» и «популяция - популяция », соответственно выделяются основной характеристики: число видов, число трофических уровней, скорость создания первичной продукции, скорость потока энергии, скорость круговорота питательных веществ.
Обобщенная характеристика биоценоза – гомеостатический потенциал, который представляет собой меру устойчивости биоценоза. Хищник может
оказывать глубокое влияние на биоценоз через несколько трофических уровней . Например, за 60 лет развития биоценоза искусственного озера Гатун образовалось устойчивое сообщество с пищевой цепью фитопланктон – зоопланктон – рыба .Рыба ограничивала количество зоопланктона, поэтому в озере было много фитопланктона, и вода имела вид живого мутного супа. В озеро случайно внесли хищную рыбу туканаре. Образовалась новая цепь: фитопланктон– зоопланктон – рыба – туканаре. Следствием стало уменьшение рыбы, увеличение зоопланктона, уменьшение фитопланктона и посветление воды в озере.
4.3 Классификация элементов биоценоза
Основные биоценозы состоят из продуцентов, макросументов и микросументов.
Продуценты – это автотрофные организмы, главным образом зеленые растения.
Макросументы –фаготрофы –это гетеротрофные организмы,главным образом животные.
Сапротрофы - микросументы (разлагающие., гнилостные – это бактерии и грибы).Они разрушают сложные соединения мертвой протоплазмы и поглощают некоторые продукты разложения , высвобождают неорганические вещества, пригодные для использования продуцентами.