 |
Косвенное влияние посредством изменения среды обитания.
|
|
|
|
Группировка факторов
Экологические факторы часто разделяют на три группы: физико-химические (абиотические); биотические и антропогенные. Последние, впрочем, тоже относятся к биотическим факторам и выделяются в силу традиции: искусственно отделять человека от природы, в которой он обитает. Простейшая классификация факторов может быть такой:
I. Физико-химические (абиотические) факторы.
1. Климатические, или атмосферные:
а) свет и лучистая энергия;
б) температура;
в) влажность воздуха, осадки;
г) снежный покров;
д) атмосферное давление, газовый состав и движение воздуха:
Е) атмосферное электричество.
Почвенно-грунтовые или эдафические
Орографические, или геоморфологические.
Гидрологические.
II. Биотические факторы.
Микроорганизмы.
Грибы.
Растения и растительные группировки.
Животные (того же и других видов).
III. Антропогенные факторы.
Прямое влияние на организмы и их группировки.
Косвенное влияние посредством изменения среды обитания.
Закон толерантности
Закон экологического оптимума В. Шелфорда
лимитирующий фактор процветания организма может быть как минимумом, так и максимумом экологического фактора, диапазон между которыми определя6ет пределы толерантности организма к данному фактору. Организм может иметь широкие границы устойчивости в отношении одного фактора и узкие в отношении другого.
Организм с широкими границами по большинству экологических факторов обычно широко распространен (например, воробей). Если условия по одному фактору не оптимальны, то может снизиться предел устойчивости к другому экологическому фактору (например, при низком содержании азота в почве снижается засухоустойчивость злаков).
|
|
|
Закон минимума
Закон Либиха
успешную жизнедеятельность организма ограничивает экологический фактор, количество и качество которого близки к минимуму, необходимому организму. Выносливость организма определяется самым слабым звеном в цепи его экологических потребностей.
7
Популяция – группировка особей одного вида, способная к самовоспроизведению на определенной территории. Популяции способны к изменчивости и самовозобновлению. Но, хотя популяции и способны к самостоятельному существованию, они не могут жить изолированно. Они взаимодействуют с популяциями других видов, образуя вместе с ними целостные системы еще более высокого уровня организации – биотические сообщества (биоценозы), экосистемы.
Сообщество (биоценоз) (греч. bios — жизнь, koinos — общий) — исторически сложившаяся устойчивая совокупность популяций растений, животных, грибов и микроорганизмов, приспособленных к совместному обитанию на однородном участке территории или акватории. Термин «биоценоз» предложил немецкий зоолог К.Мебиус в 1877г.
Приспособленность членов сообщества к совместной жизни выражается в определенном сходстве их требований к важнейшим условиям среды (освещенность, характер увлажнения почвы и воздуха, тепловой режим и т. д.) и в закономерных отношениях друг с другом. Связь между организмами необходима для осуществления их питания, размножения, расселения, защиты и т. д.
Масштабы биоценотических группировок организмов (биоценозов) различны — от сообществ на стволе дерева, в норе или на болотной кочке (их называют микросообществами) до населения участка дубравы, соснового или елового леса, луга, озера, болота или пруда. Принципиальной разницы между сообществами разных масштабов нет, поскольку мелкие сообщества являются составной частью более крупных, для которых характерно возрастание сложности и доли косвенных связей между видами.
|
|
|
Составными частями биоценоза являются фитоценоз (устойчивое сообщество растений), зооценоз (совокупность взаимосвязанных видов животных), микоценоз (сообщество грибов) и микробиоценоз (сообщество микроорганизмов).
Экосистема и биогеоценоз. Сообщества организмов тесно связаны не только друг с другом, но и с неорганической средой. Растения могут существовать только при наличии света, углекислого газа, воды, минеральных солей. Животные и другие гетеротрофные организмы (грибы, большинство бактерий) живут за счет автотрофов, но нуждаются в поступлении таких неорганических соединений, как кислород и вода. В любом биотопе запасы неорганических соединений, необходимых для поддержания жизнедеятельности населяющих его организмов, сравнительно малы и постоянно убывают, поэтому необходимо их возобновление. Из окружающей среды живые организмы поглощают биогенные элементы и энергию и возвращают их обратно (например, при дыхании, выделении экскрементов, разложении растительных и животных остатков). Благодаря этим обменным процессам биоценоз и окружающая его неорганическая среда (экотоп) представляют собой сложную систему, получившую название экосистема или биогеоценоз (см. рис.
1). Рис. 1Схема биогеоценозов
Таким образом, биогеоценоз — это однородный участок земной поверхности с определенным составом живых организмов (биоценоз) и определенными условиями среды обитания (биотоп), которые объединены обменом веществ и энергии в единый природный комплекс. Во многих странах мира такие природные комплексы называют экологическими системами (экосистемами).
Биогеоценоз и экосистема — понятия сходные, но не тождественные. Понятие «экосистема» не имеет ранга и размерности, поэтому оно применимо как к простым (муравейник, гниющий пень) и искусственным (аквариум, водохранилище, парк), так и к сложным естественным комплексам организмов с их средой обитания. Биогеоценоз, согласно российскому ученому В. Н, Сукачеву, отличается от экосистемы определенностью объема. Если экосистема может охватывать пространство любой протяженности — от капли прудовой воды с содержащимися в ней микроорганизмами до биосферы в целом, то биогеоценоз — это экосистема, границы которой обусловлены характером растительного покрова, т. е. определенным фитоценозом. Следовательно, любой биогеоценоз является экосистемой, но не всякая экосистема есть биогеоценоз.
|
|
|
Популяцией называют группу особей одного вида, обладающих способностью свободно скрещиваться и неограниченно долго поддерживать свое существование в определенном местообитании. Популяция - это некоторое единство, которое определяется общностью занимаемой особями территории (или акватории), а также общностью их происхождения, сходством строения и поведения. Например: все особи, обитающие в небольшом озере, или все деревья одного вида в лесу.
Особь — самостоятельно существующий организм[1], синоним понятия индивид.
10
Биомасса и продуктивность экологической системы. Правило экологической пирамиды.
Экосистема - биологическая система, состоящая из сообщества живых организмов (биоценоз), среды их обитания (биотоп), системы связей, осуществляющей обмен веществом и энергией между ними.
Биомасса - совокупная масса растительных и животных организмов, присутствующих в биогеоценозе определённого размера или уровня. Суммарная масса всех тел живых организмов экосистемы или отдельных ее трофических уровней. Биомассой называют количество живого вещества на единицу площади в момент наблюдения.
Продуктивность — скорость создания органического вещества (биомассы) в экосистемах, т.е. количество биомассы, производимое популяцией или сообществом за единицу времени. Является важным функциональным показателем сообщества, а также его отдельных элементов (трофических уровней и т.п.) и отражает способность к созданию (продуцированию) новой биомассы. Понятие биологическая продуктивность сходно по смыслу с понятием плодородие, которое используется по отношению к сельскохозяйственным или иным экосистемам. Биологическая продуктивность биогеоценоза определяется способностью к саморегуляции, к подержанию своего состава на определенном стабильном уровне. Продуктивность БИОГЕОЦЕНОЗОВ определяется количеством органических массы, производимой его живой частью в единицу времени (обычно за год) на единице площади. Самые высокопродуктивные экосистемы в биосфере имеют продуктивность 23 кг/м2/год. (Биологический вакуум – открытый океан, пустыни.Биологическая продуктивность экосистем. Продуктивность экосистемы — это накопление экосистемой органического вещества в процессе ее жизнедеятельности.
|
|
|
Биологическое разнообразие — вариабельность живых организмов из всех источников, включая, среди прочего, наземные, морские и иные водные экосистемы и экологические комплексы, частью которых они являются; это понятие включает в себя разнообразие в рамках вида, между видами и разнообразие экосистем.
Энергетика экосистем - обеспеченность экосистем энергией и ее использование. Включает следующие процессы: получение энергии из двух основных источников - солнечной радиации (фотосинтез) и энергии реакции окисления неорганических веществ (хемосинтез); транспорт энергии по трофическим уровням и каналам; использование энергии организмами для продуцирования биомассы и жизнедеятельности (с экологической энтропией).
Биогеоценоз — это исторически сложившееся сообщество организмов разных видов (биоценоз), тесно связанных между собой и с окружающей их неживой природой (биотоп) обменом веществ и энергии. Биогеоценоз пространственно ограничен (например, в озере) 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.
|
|
|
Экосистемы также различаются по относительной скорости создания и расходования как первичной, так и вторичной продукции на каждом трофическом уровне. Однако всем без исключения экосистемам свойственны определенные количественные соотношения первичной и вторичной продукции, получившие название правила пирамиды продукции: на каждом предыдущем трофическом уровне количество биомассы, создаваемой за единицу времени, больше, чем на последующем. Графически это правило обычно иллюстрируют в виде пирамид, суживающихся кверху и образованных поставленными друг на друга прямоугольниками равной высоты, длина которых соответствует масштабам продукции на соответствующих трофических уровнях.
Отношение первичной продукции к биомассе растений определяет те масштабы потребления растительной массы, которые возможны в сообществе без изменения его продуктивности.
Для океана правило пирамиды биомасс не действует (пирамида имеет перевернутый вид).
Все три правила пирамид — продукции, биомассы и чисел — отражают, в конечном счете, энергетические отношения в экосистемах, и если два последних проявляются в сообществах с определенной трофической структурой, то первое (пирамида продукции) имеет универсальный характер. Пирамида чисел отражает численность отдельных организмов или, например, численность населения по возрастным группам.
Знание законов продуктивности экосистем и возможность количественного учета потока энергии имеют важное практическое значение. Первичная продукция агроценозов и эксплуатации человеком природных сообществ — основной источник запасов пищи для человечества.
Точные расчеты потока энергии и масштабов продуктивности экосистем позволяют регулировать в них круговорот веществ таким образом, чтобы добиваться наибольшего выхода выгодной для человека продукции. Кроме того, необходимо хорошо представлять допустимые пределы изъятия растительной и животной биомассы из природных систем, чтобы не подорвать их продуктивность. Подобные расчеты обычно очень сложны из-за методических трудностей.
11
|
|
|
