Изменение численности популяций
Численность популяции может быть различной, но не должна выходить за определённы пределы, иначе это может привести к гибели особей.
Примеры:
· популяция мучного хрущака;
· лемминги.
У видов с большой продолжительностью жизни и относительно малой плодовитостью численность популяций более устойчива.
Колебания численности могут возникать:
- в результате изменения физической среды;
- в результате внутрипопуляционных взаимодействий;
- в результате взаимодействия с соседними популяциями.
Снижение численности и вымирание происходит при увеличении сопротивления среды.
Сопротивление среды – это совокупность лимитирующих факторов, таких как:
· недостаток воды;
· нехватка местообитаний;
· климатические условия;
· недостаток питания;
· биологические факторы (конкуренты, хищники, паразиты).
В течение многих лет существования видов на одной территории устанавливается экологическое равновесие.
За это время виды, вступившие в отношения хищник-жертва, хозяин-паразит адаптируются друг к другу, у видов появляется определённая устойчивость к естественным паразитам и болезнетворным агентам. (они стабилизируют друг друга)
Причём, чем больше видовое разнообразие, тем стабильнее эти отношения.
Таким образом, стабильность экосистемы обеспечивается видовым разнообразием.
Изменения численности могут иметь периодический и непериодический характер.
Периодические изменения, как правило, связаны с периодичностью увеличения (уменьшения) корма.
Замечено, что численность грызунов увеличивается каждые 4 года.
Непериодические изменения:
1. увеличение численности – популяция попала в благоприятные условия, где нет хищников (кролики в Австралии)
2. уменьшение численности связано с двумя эффектами:
• эффект основателя;
• эффект бутылочного горлышка
Эффект основателя:
несколько особей попадают в новые условия, например, вьюрки с Американского континента попали на один из Галапагосских островов.
! В такой популяции, как правило, может наблюдаться какое-то генетическое изменение, связанное с потерей каких-то аллелей, т.е. какой-то признак исчезает Þ в результате новая популяция будет генетически отличаться от исходной Þ происходит разделение на две популяции.
В основе такого разделения лежит дрейф генов – генетический механизм, связанный со случайным изменением частот аллелей (это явление существует всегда, но проявляется только в малой популяции).
Эффект бутылочного горлышка:
популяция попала в экстремальные условия (пожар, наводнение, землетрясение) и выжило несколько случайных особей, которые генетически могут отличаться от исходной популяции (дрейф генов) Þ образуется новая популяция.
Численность популяций можно регулировать, для этого:
- нужно знать характеристики популяции и причины колебания численности;
- ввести лицензии на охоту;
- запретить охоту на малочисленных животных;
- запретить сбор растений вблизи городов (не только охраняемых)
Экологическая стратегия (по адаптивности и конкурентоспособности):
По Раменскому:
1. Виоленты – львы (К)
Живут в освоенных мягких условиях, перевосходят остальнх, так как сильные конкуренты
Хищники, ель,дуб
2. Патиенты – верблюд (S)
Адаптируются к условиям, где многое не растут
Кактус,молочай
3. Эксплеренты - шакалы(R)
те, кто захватывает новые территории. Не конкурентно способны
лишайники
По Грайму
|
Могут переходить друг в друга, связанны
Биоценоз
Биоценоз – это сообщество растений, животных и микроорганизмов, обитающих относительно долго на определенной территории;
– это сумма тесно взаимосвязанных популяций.
Биоценоз разделяеться на:
растения(фитоценоз) , животные(зооценоз), микроорганизмы(микробоценоз)
Примеры: биоценоз дубравы, биоценоз пруда и т.д.
Характеристики биоценоза:
- обилие – общее количество организмов в биоценозе;
- разнообразие – количество видов в биоценозе;
- доминирование – наличие вида, который определяет жизнедеятельность других видов в БЦ (копытные на пастбище);
- верность – степень приуроченности вида к данному БЦ:
· характерные виды – живут только в данном БЦ;
· преферентные виды – предпочитают данный БЦ, но могут жить и
в других БЦ;
· индифферентные виды (убиквисты) – способны жить в разных БЦ;
· чуждые виды – случайно попавшие в данный БЦ;
- насыщенность (см. тему «Экологическая ниша»);
- структура : горизонтальная неоднородность
вертикальная ярусность;
- компоненты:
· продуценты;
· консументы;
· редуценты
- взаимосвязь популяций в БЦ:
· конкуренция;
· хищничество;
· паразитизм;
· комменсализм;
· синойкия;
· мутуализм;
· аменсализм;
· аллелопатия;
· зоохория;
· рабовладение;
· пространственные отношения
Пищевая цепь – основа нормального функционирования в БЦ, по ПЦ происходит круговорот веществ и энергии.
рост
Е ® БЦ жизнедеятельность
|
при разложении которых выделяется тепло.
По ПЦ накапливаются:
· тяжёлые металлы;
· радионуклиды;
· ядохимикаты.
Экологическая система
В 1935 году английский ботаник Тенсли ввел понятие «экосистема».
Экосистема- это основная функциональная единица живой природы, включающая и организмы, и абиотическую среду, причём каждая из частей влияет на другую и обе необходимы для поддержания жизни в том виде, в каком она существует на Земле.
В.К. Сукачёв разработал учение о биогеоценозе. Идеи, развитые Сукачёвым, можно представить графически:
Структура биогеоценоза по В.К Сукачёву 1964г.Составные элементы биогеоценоза:
1. Экотоп:
· Атмосфера (климатоп).
· Почва (эдафотоп).
· Гидрологические условия
2. Биоценоз:
· Растительность (фитоценоз).
· Животные (зооценоз).
· Микроорганизмы (микробоценоз).
Биогеоценоз – это открытая природная система, состоящая из живых и неживых компонентов, занимающая территорию со сравнительно однородными природными явлениями и характеризующаяся определенным потоком энергии, круговоротом веществ, движением и развитием.
Т.к. биогеоценоз состоит из двух взаимодействующих составляющих – экотопа и биоценоза, то говорят, что он обладает дуализмом (двуединым характером).
На самом деле разделение на экотоп и биоценоз очень условно, ведь в природе фитоценоз, зооценоз и микробоценоз не существуют в виде отдельных и самостоятельных групп растений, животных и микроорганизмов. Они тесно взаимосвязаны и взаимозависимы. Поэтому экотоп обозначают сейчас как коснуючасть экосистемы (не обладающую свойствами живого), а биоценоз как живую часть экосистемы.
То есть основные экологические компоненты биогеоценоза можно представить такой схемой:
| Воздух | Вода |
|
Косная часть экосистемы
|
|
|
Биогеоценоз- это устойчивая, саморегулирующаяся система, в которой органические компоненты тесно связаны с неорганическими (т.е. внутри этой системы идёт постоянный обмен веществом, энергией и информацией).
По способам питания биотическую (живую) часть экосистемы можно разделить на два компонента:
Автотрофный –для него характерны фиксация световой энергии, использование простых неорганических веществ, построение сложных веществ.
Гетеротрофный- для него характерны утилизация, перестройка и разложение сложных органических веществ.
По способу использования энергии живую часть экосистемы можно разделить на:
1. Фотосинтетики –используют энергию Солнца, СО2 и Н2О, синтезируя сложные органические соединения.
2. Хемосинтетики –они получают энергию, необходимую для фиксации СО2 в результате химического окисления простых органических соединений (NH4-> нитрит; нитрит-> нитрат; сульфид-> S; закись Fe-> окись Fe).
3. Организмы, использующие химическую энергию пищи.
Структура экосистемы
Неживые (абиотические компоненты):
Неорганические вещества (C,N,CO2,H2O), вступающие в круговороты.
Органические соединения (белки, углеводы, липиды, гуминовые вещества и т.д.), связывающие биотическую и абиотическую части).
Климатический режим (t, P и т.д.).
Функциональные группы организмов в БГЦ:
Продуценты – автотрофные организмы (в основном зелёные растения), которые способны создавать пищу из простых неорганических веществ.
Консументы – гетеротрофные организмы (главным образом животные), которые поедают другие организмы или частицы неорганического вещества.
Редуценты (деструкторы, декомпозиторы)- гетеротрофные организмы (в основном бактерии и грибы), которые разрушают сложные соединения до простых, пригодных для использования продуцентами (т.е. минерализируют сложные соединения).
Продуценты, консументы и редуценты составляют в экосистеме биомассу.
Схема экосистемы
Структуру экосистемы теперь можно представить так:
| |
| Световая энергия |
| |
| Продуценты |
|
| Консументы | СО2, Н2О |
| Редуценты |
| Минеральные соли |
круговорот газообразных веществ
круговорот твердых веществ
поток энергии
Вывод: структуру экосистемы образуют три уровня трансформации энергии (продуценты, консументы и редуценты) и два круговорота веществ – твердых и газообразных.
В живом веществе выделяют иногда собирательный элемент – детритофаги –организмы, которые поедают мертвых животных и растительные остатки, это не только бактерии и грибы, но и мелкие беспозвоночные, термиты, раки, стервятники и т.д. (детрит – опавшие листья, экскременты, трупы животных, фагос – пожирать).
Чем отличаются детритофаги от редуцентов?
Редуценты (в основном грибы и бактерии), не только питаются детритом, но и разлагают его до простых неорганических веществ (минерализируют), тем самым способствуя их возвращению в круговорот веществ.
Учитывая деятельность детритофагов, схему экосистемы можно представить в виде:
Е – поток энергии;
– поток вещества.
Различие между перемещением Е и вещества – вещество совершаем круговорот, а энергия движется потоком.
Движение энергии подчиняется законам термодинамики.
I. Энергия не возникает и не исчезает, она лишь переходит из одного вида в другой. В экосистеме: энергия Солнца – в энергии химических связей.
II. Энергия самопроизвольно переходит от более нагретого тела к менее нагретому. Все организмы отдают часть своей тепловой энергии.
Принцип функционирования экосистем:
Получение ресурсов и избавление от отходов в любой экосистеме происходит в рамках круговорота веществ. Чем полнее круговорот веществ в экосистеме, тем она более устойчива.
Экосистемы существуют за счет энергии Солнца.
Чем больше биомасса популяции, тем ниже занимаемый ею трофический уровень.
Биогеоценозы