Загрязнение служит причиной ухудшения качества питьевой воды и причиной гибели нерестилищ ценной промысловой рыбы.
Возрастает уровень загрязненности вод Мирового океана. С речным стоком, из атмосферы с дождем, при промывании нефтяных танкеров, при добыче нефти на океанском шельфе в воду попадает огромное количество свинца (до 50 тыс. т), нефти (до 10 млн. т), ртути, пестицидов, бытовых отходов и т. д. Это приводит к гибели многих организмов, особенно в прибрежной зоне и в районах традиционных маршрутов морских судов. Особенно вредное воздействие на морских обитателей оказывает нефть. Нефтяные пленки на поверхности морей и океанов не только отравляют живые организмы, обитающие в поверхностном слое, но и уменьшают насыщенность воды кислородом. В результате замедляется размножение планктона - первого звена пищевой цепи в морях и океанах. Многокилометровые нефтяные пленки на поверхности воды уменьшают ее испарение и тем самым нарушают водообмен между океаном и сушей.
Влияние на почву. Плодородный слой почвы в природных условиях формируется очень долго. В тоже время с громадных площадей, занятых сельскохозяйственными культурами, ежегодно изымаются десятки миллионов тонн азота, калия, фосфора - главных компонентов питания растений. Истощения почв не наступает только потому, что в культурном земледелии на поля ежегодно вносятся органические и минеральные удобрения. Сохранению плодородия почвы способствуют и севообороты, направленные на создание условий для накопления в почве азота (посевы бобовых) и затрудняющие размножение вредителей культурных растений. Неблагоприятные изменения в почве наступают при посеве одних и тех же культур в течение длительного времени, засолении при искусственном орошении, заболачивании при неправильной мелиорации.
Чрезмерное применение химических средств защиты растений от вредителей и болезней, применение гербицидов приводят к загрязнению почвы соединениями, которые благодаря своему синтетическому происхождению и токсичности очень медленно обезвреживаются микробным и грибным населением почвы. В последнее время многие страны отказываются от применения синтетических сильнодействующих препаратов и переходят на биологические способы защиты растений и животных.
К числу антропогенных изменений почвы относится эрозия. Эрозия представляет собой разрушение и снос почвенного покрова потоками воды или ветром. Особенно разрушительна водная эрозия. Она развивается на склонах при неправильной обработке земли. С талыми и дождевыми водами в промоины и овраги с полей уносятся миллионы тонн почвы.
Задания для самоконтроля:
Задание 1. Распределите факторы на три группы: абиотические, биотические, антропогенные.
1. Радиоактивное загрязнение почвы.
2. Поедание малины медведем.
3. Понижение температуры воздуха.
4. Заражение человека вирусом гриппа.
5. Выбросы вредных веществ в атмосферу.
6. Опыление растений насекомыми.
7. Минеральный состав и содержание гумуса в почве
8. Симбиоз бобовых растений и клубеньковых бактерий
9. Эрозия почв в результате загрязнения химическими элементами
10. Ультрафиолетовое излучение
11. Рельеф местности
12. Лесной пожар, возникший по халатности человека.
Задание 2. «Верны ли следующие утверждения».
1. Все компоненты природной среды, влияющих на состояние организмов, популяций и видов называются абиотическими.
2. Закон ограничивающего минимума сформулирован В.И. Вернадским
3. Выпадение осадков – пример абиотического фактора
4. Средой обитания для паразитов является организм хозяина.
5. Воздух относится к биотическим факторам среды.
6. Алоэ – это растение гигрофит.
7. Вырубка лесов ведет к нарушению кислородного режима на планете.
8. К биотическим факторам относится конкуренция.
9. Уменьшение освещенности в водоеме с увеличением глубины – пример антропогенного фактора.
10. Растения, обитающие в условиях слабой освещенности, - это теневыносливые растения.
Задание 3. Заполните таблицу.
| Экологические факторы | Конкретные примеры | Значение | Примечание |
| Абиотические | |||
| Биотические | |||
| Антропогенные |
Лекция 4.
Тема: Популяции и их характеристики.
План:
1. Понятие о популяции, типы популяций.
2. Основные характеристики популяций.
3. Структура популяций.
4. Термины к теме.
1. Понятие о популяции, типы популяций.
ПОПУЛЯЦИЯ - элементарная группировка особей одного вида, занимающая определенную территорию и обладающая всеми необходимыми условиями для поддержания своей стабильности длительное время в меняющихся условиях среды. Это - определение С.С. Шварца, он определял популяцию с эвлоюционно-экологических позиций. В то же время есть немало определений понятия «популяция» с точки зрения генетики, экологии. Например, определение Николая Федоровича Реймерса: ПОПУЛЯЦИЯ - это совокупность особей одного вида, имеющих общий генофонд и населяющих определенное пространство, с относительно однородными условиями обитания.
| Типы популяций. Популяции могут занимать разные по размеру площади и условия обитания в пределах местообитания одной популяции тоже могут быть не одинаковы. По этому признаку выделяют три типа популяций: элементарную, экологическую, географическую. Элементарная (локальная) популяция - это совокупность особей одного вида, занимающих небольшой участок однородной площади. Между ними постоянно идет обмен генетической информацией. | |
ПРИМЕРЫ. Одна из нескольких стай рыб одного вида в озере; микрогруппировки ландыша в березняке, растущие у оснований деревьев и на открытых местах; куртины деревьев одного вида (дуба монгольского, лиственницы, и др.), разобщенные лугами, куртинами других деревьев или кустарников, или болотцами.
Экологическая популяция - совокупность элементарных популяций, внутривидовые группировки, приуроченные к конкретным биоценозам. Обмен генетической информацией между ними происходит достаточно часто.
ПРИМЕРЫ. Рыбы одного вида во всех стаях общего водоема; древостои в монодоминантных лесах, представляющих одну группу типов леса: травяных, лишайниковых или сфагновых лиственничников; популяции белок в сосновых, елово-пихтовых и широколиственных лесах одного района.
Географическая популяция - совокупность экологических популяций, заселивших географически сходные районы. Географические популяции существуют автономно, ареалы их относительно изолированы, обмен генами происходит редко - у животных и птиц - во время миграций, у растений - при разносе пыльцы, семян и плодов. На этом уровне происходит формирование географических разновидностей, выделяются подвиды.
ПРИМЕРЫ. Известны географические расы лиственницы даурской: западная (к западу от Лены и восточная, северная и южная расы лиственницы курильской. Аналогично у березы каменной выделение двух подвидов: березы Эрмана и шерстистой . У вида "белка обыкновенная" насчитывается около 20 географических популяций, или подвидов.
2. Основные характеристики популяций.
Численность и плотность - основные параметры популяции. Численность - общее количество особей на данной территории или в данном объеме. Плотность - количество особей или их биомасса на единице площади или объема. В природе происходят постоянные колебания численности и плотности.
Динамика численности и плотности определяется в основном рождаемостью, смертностью и процессами миграции. Это показатели, характеризующие изменение популяции в течение определенного периода: месяца, сезона, года и т.д. Изучение этих процессов и причин их обусловливающих очень важно для прогнозов состояния популяций.
Рождаемость различают абсолютную и удельную. Абсолютная рождаемость - это количество новых особей, появившихся за единицу времени, а удельная - то же самое количество, но отнесенное к определенному числу особей. Например, показателем рождаемости человека служит число детей, родившихся на 1000 человек в течение года. Рождаемость определяется многими факторами: условиями среды, наличием пищи, биологией вида (скорость полового созревания, количество генераций в течение сезона, соотношение самцов и самок в популяции).
Согласно правилу максимальной рождаемости (воспроизводства) в идеальных условиях в популяциях появляется максимально возможное количество новых особей; рождаемость ограничивается физиологическими особенностями вида.
ПРИМЕР. Одуванчик за 10 лет способен заполонить весь земной шар, при условии, что все его семена прорастут. Исключительно обильно семеносят ивы, тополя, березы, осина, большинство сорных растений. Бактерии делятся каждые 20 минут и в течение 36 часов могут сплошным слоем покрыть всю планету. Очень высока плодовитость у большинства видов насекомых и низка у хищников, крупных млекопитающих.
Смертность, как и рождаемость, бывает абсолютной (количество особей, погибших за определенное время), так и удельной. Она характеризует скорость снижения численности популяции от гибели из-за болезней, старости, хищников, недостатка корма, и играет главную роль в динамике численности популяции.
Различают три типа смертности:
- одинаковая на всех стадиях развития; встречается редко, в оптимальных условиях;
- повышенная смертность в раннем возрасте; характерна для большинства видов растений и животных (у деревьев к возрасту зрелости доживает менее 1% всходов, у рыб - 1-2% мальков, у насекомых - менее 0,5% личинок);
- высокая смерть в старости; обычно наблюдается у животных, чьи личиночные стадии проходят в благоприятных мало изменяющихся условиях: почве, древесине, живых организмах.
Стабильные, растущие и сокращающиеся популяции. Популяция приспосабливается к изменению условий среды путем обновления и замещения особей, т.е. процессами рождения (возобновления) и убывания (отмирания), дополняемыми процессами миграции. В стабильной популяции темпы рождаемости и смертности близки, сбалансированы. Они могут быть непостоянны, но плотность популяции незначительно отличается от какой-то средней величины. Ареал вида при этом ни увеличивается, ни уменьшается.
В растущей популяции рождаемость превышает смертность. Для растущих популяций характерны вспышки массового размножения, особенно у мелких животных (саранча, колорадский жук, грызуны, вороны, воробьи; из растений - одуванчик, прилипало гималайское, отчасти - дуб монгольский). Нередко растущими становятся популяции крупных животных в условиях заповедного режима (лоси в Магаданском заповеднике, на Аляске, олень пятнистый в Уссурийском заповеднике, слоны в национальном парке Кении) или интродукции (лось в Ленинградской области, ондатра в Восточной Европе, домашние кошки в отдельных семьях). При переуплотнении у растений (обычно совпадает с началом сомкнутости покрова, кронового полога) начинается дифференциация особей по размерам и жизненному состоянию, самоизреживание популяций, а у животных (обычно совпадает с достижением половой зрелости молодняка) начинается миграция на сопредельные свободные участки.
Если смертность превышает рождаемость, то такая популяция считается сокращающейся. В естественной среде она сокращается до определенного предела, а затем рождаемость (плодовитость) вновь повышается и популяция из сокращающейся становится растущей. Чаще всего неумеренно растущими бывают популяции нежелательных видов, сокращающимися - редких, реликтовых, ценных, как в экономическом, так и в эстетическом отношении.
3. Структура популяций.
Под демографической структурой популяции, прежде всего, понимают ее половой и возрастной состав. Кроме того, принято говорить о пространственной структуре популяции - то есть об особенностях размещения особей популяции в пространстве.
Знание структуры популяции позволяет исследователю сделать выводы о ее благополучии или неблагополучии. Например, если в популяции отсутствуют генеративные (то есть способные дать потомство) особи и при этом много старовозростных (сенильных) особей, то можно сделать неблагоприятный прогноз. У такой популяции может не быть будущего. Структуру популяции желательно изучать в динамике: зная ее изменение в течение нескольких лет, можно намного более уверенно говорить о тех или иных тенденциях.
Возрастная структура популяции. Этот тип структуры связан с соотношением особей различных возрастов в популяции. Особи одного возраста принято объединять в когорты, то есть возрастные группы.
Возрастная структура популяций растений описана очень подробно. В ней выделяют (по Т.А. Роботнову) следующие возрасты (возрастные группы организмов):
· латентный период - состояние семени;
· прегенеративный период (включает состояния проростка, ювенильного растения, имматурного растения и виргинильного растения);
· генеративный период (обычно подразделяется на три подпериода - молодых, зрелых и старых генеративных особей);
· постгенеративный период (включает состояния субсенильного растения, сенильного растения и фазу отмирания).
В популяциях животных также можно выделить различные возрастные стадии. Например, насекомые, развивающиеся с полным метаморфозом, проходят стадии яйца, личинки, куколки, имаго (взрослого насекомого). У других животных (развивающихся без метаморфоза) также можно выделить различные возрастные состояния, хотя границы между ними могут быть и не настолько четкими.
Половая структура популяции. Половая структура, то есть соотношение полов, имеет прямое отношение к воспроизводству популяции и ее устойчивости.
Принято выделять первичное, вторичное и третичное соотношение полов в популяции. Первичное соотношение полов определяется генетическими механизмами - равномерностью расхождения половых хромосом. Например, у человека XY-хромосомы определяют развитие мужского пола, а XX - женского. В этом случае первичное соотношение полов 1:1, то есть равновероятно.
Вторичное соотношение полов - это соотношение полов на момент рождения (среди новорожденных). Оно может существенно отличаться от первичного по целому ряду причин: избирательность яйцеклеток к сперматозоидам, несущим X- или Y-хромосому, неодинаковой способностью таких сперматозоидов к оплодотворению, различными внешними факторами. Например, зоологами описано влияние температуры на вторичное соотношение полов у рептилий. Аналогичная закономерность характерна и для некоторых насекомых. Так, у муравьев оплодотворение обеспечивается при температуре выше 200С, а при более низких температурах откладываются неоплодотворенные яйца. Из последних вылупляются самцы, а из оплодотворенных - преимущественно, самки.
Третичное соотношение полов - это соотношение полов среди взрослых животных.
Пространственная структура популяции. Пространственная структура популяции отражает характер размещение особей в пространстве.
Выделяют три основных типа распределения особей в пространстве:
· единообразное (особи размещены в пространстве равномерно, на одинаковых расстояниях друг от друга), тип также носит название равномерного распределения;
· конгрегационное, или мозаичное (то есть "пятнистое", особи размещаются в обособленных скоплениях);
· случайное, или диффузное (особи распределены в пространстве случайным образом).
Пространственная структура имеет важное экологическое значение. Прежде всего, определенный тип использования территории позволяет популяции эффективно использовать ресурсы среды и снизить внутривидовую конкуренцию. Эффективность использования среды и снижение конкуренции между представителями популяции позволяют ей укрепить свои позиции по отношению к другим видам, населяющим данную экосистему.
Другое важное значение пространственной структуры популяции состоит в том, что она обеспечивает взаимодействие особей внутри популяции. Без определенного уровня внутрипопуляционных контактов популяция не сможет выполнять как свои видовые функции (размножение, расселение), так и функции, связанные с участием в экосистеме (участие в круговоротах веществ, создание биологической продукции и так далее).
4. Термины к теме.
КОГОРТА - группа особей популяции одного возраста.
ВИД - качественно обособленная форма живого - основная единица эволюционного процесса.
ПОПУЛЯЦИЯ - совокупность особей одного вида, имеющих общий генофод и населяющих определенное пространство с относительно однородными условиями обитания.
АРЕАЛ - область распространения любой систематической группы организмов (вида, рода, семейства).
ДИНАМИКА ПОПУЛЯЦИИ - изменение численности, полового и возрастного состава популяции, определяемое внутрипопуляционными процессами и взаимодействием популяций разных видов.
ЭМИГРАЦИЯ - любое перемещение организма из места, считающегося обычным, в другое место.
ИММИГРАЦИЯ - вселение в какую-либо местность организмов, ранее здесь не обитавших.
ПОТЕНЦИАЛ БИОТИЧЕСКИЙ (репродукционный потенциал, потенциал размножения) -
потенциальная способность живых организмов увеличивать численность в геометрической прогрессии.
ЕМКОСТЬ СРЕДЫ - размер способности природного или природно-антропогенного окружения (среды) обеспечивать нормальную жизнедеятельность определенному числу организмов и их сообществ без заметного нарушения самого окружения.
ИНТРОДУКЦИЯ - преднамеренный или случайный перенос особей какого-либо вида живого за пределы его ареала.
ПОПУЛЯЦИЯ - совокупность особей одного вида, имеющих общий генофонд и населяющих определенное пространство.
ПЛОТНОСТЬ ПОПУЛЯЦИИ (населения) - среднее число особей популяции (вида) на единицу площади или объема пространства.
Задания для самоконтроля:
Задание 1. Ответьте на вопросы:
1. Что такое популяция? Почему биологические виды существуют в форме популяции?
2. Перечислите основные критерии популяции
3. Какие существуют типы популяций?
4. Назовите статические характеристики популяции.
5. Назовите динамические характеристики популяции.
6. В чём состоит практическое значение изучения популяции?
7. Как происходит регуляция численности популяции?
Задание 2. Решите задачи.
Задача 1. В одном озере живут окунь, ёрш, карась, щука и плотва. В соседнем, изолированном от первого водоёма, обитает окунь, щука, судак, лещ, плотва. Сколько видов и сколько популяций населяют оба водоёма?
Задача 2. В нижнем течении р. Лены самки якутского осетра начинают размножаться в 15-летнем возрасте, достигнув 70- сантиметровой длины тела. Осётр в возрасте 34 года имел массу 34 кг и длину - 182 см.
На реке Алдан самки этого же осетра мечут икру в 12 лет при длине всего в 58 см. Промысловая мера (минимальный размер особи, разрешённой к вылову) составляет 62 см. Что произойдёт с алданской и ленской популяциями, если в результате интенсивного промысла станут вылавливать всех особей, начиная с разрешённых размеров?
Задача 3. В некоторой популяции животных пометили 500 экземпляров. Через некоторое время поймали 10000 экз., из них 50 с пометками. Как оценить численность популяции? Каковы возможные источники ошибок этой оценки? применимо ли предположение о том, что вид состоит из популяций, к человеку?
Задача 4. У зябликов в период весеннего прилета до вылупления 50% популяции составляют годовалые птицы, впервые начинающие размножение. На 2-х летних приходится 22%, трехлетних-12%, четырехлетних- 6%, пятилетних- 4%. На каждую тысячу птиц насчитывается только 8 особей старше 7 лет. Максимальная продолжительность жизни зяблика - 11 лет. Начертите возрастную пирамиду, используя приведенные данные. Как изменится возрастная пирамида популяции после выведения птенцов, учитывая, что чаще всего в кладке у зябликов 5 яиц, а смертность птенцов до вылета по разным причинам - около 40%?
Задача 5. Если популяция реагирует на собственную высокую плотность снижением рождаемости, то почему возможно чрезмерное размножение вредителей на полях и в садах?
Задача 6. Обычно вспышки массового размножения сибирского шелкопряда наступают после малоснежных и холодных зим. Какими причинами, по-вашему, можно объяснить данный факт?
Задание 3.Выберите правильный ответ.
1. Пеночки - теньковки и пеночки - веснички, обитающие в одном лесу, составляют:
а) одну популяцию одного вида; в) две популяции одного вида;
б) две популяции двух видов; г) одну популяцию разных видов.
2. Следствием изоляции популяции является:
а) миграция особей на соседнюю территорию; в) близкородственное скрещивание;
б) нарушение их полового состава; г) нарушение их возрастного состава.
3. Исходная единица систематики организмов:
а) вид; б) род; в) популяция; г) отдельная особь.
4. Процветанию вида способствует:
а) гомозиготность особей; в) межвидовая гибридизация;
б) медленная смена поколений; г) генетическая неоднородность особей.
5. Единица эволюции видов в природе:
а) порода; б) популяция; в) сорт; г) отряд.
6. Отчего будет зависеть большая или меньшая расчленённость вида на популяции? Назовите правильные ответы:
а) доступность корма;
б) расчленённость занимаемой территории на неоднородные участки;
в) обилие конкурентов;
г) степень подвижности отдельных особей или расселения зачатков организмов (икры, семян и т.д.)
г) обилие хищников.
Лекция 5.
Тема: Агроценозы, структура и функции.
План:
1. Понятие об агроценозах, их структура.
2. Черты отличия и сходства агроценозов от естественных биогеоценозов.
1. Понятие об агроценозах, их структура.
От греческого "агрос" - поле "биос" - жизнь, "ценоз" - общий.
Определение: агроценоз - это созданный человеком биоценоз.
В природе, помимо естественных биогеценозов (леса, тундры, луга, степи, реки, моря и т. д.), существуют и экосистемы, которые формируются в результате хозяйственной деятельности человека. Их называют агроценозами (агробиогеоценозами или агроэкосистемами).
Агроценоз — это сообщество организмов, обитающих на землях сельскохозяйственного пользования, занятых посевами или посадками культурных растений. Примерами таких экосистем являются поля, огороды, сады, парки, искусственные пастбища, цветники и т. д. Сообщества растений и животных, искусственно создаваемые человеком в морских и пресноводных водоемах, также можно отнести к категории агроценозов.
При создании агроценозов человек применяет комплекс агротехнических приемов: различные способы обработки почвы (вспашка, боронование, дискование и др.), мелиорацию (при избыточном увлажнении почвы), иногда искусственное орошение, посев (посадка) высокоурожайных сортов растений, подкормку, борьбу с сорняками, вредителями и болезнями растений.
Структура агроценоза. Агроценозы, как и любые природные экосистемы, обладают определенным составом организмов (культурные растения, сорняки, насекомые, дождевые черви, мышевидные грызуны и др.) и определенными взаимоотношениями между живыми организмами и условиями среды. Эти взаимоотношения наиболее четко проявляются на уровне трофических связей между организмами.
В агроценозе (например, ржаного поля) складываются те же пищевые цепи, что и в природной экосистеме: продуценты (рожь и сорняки), консументы (насекомые, птицы, полевки, лисы) и редуценты (бактерии, грибы). Обязательным звеном этой пищевой цепи является человек, который своим трудом создает каждый агроценоз и обеспечивает его высокую продуктивность, а затем собирает и использует урожай.
2. Черты отличия и сходства агроценозов от естественных биогеоценозов.
Между естественными и искусственными биогеоценозами наряду со сходством существуют и большие различия, которые важно учитывать в сельскохозяйственной практике.
Первое отличие состоит в разном направлении отбора. В природных экосистемах существует естественный отбор, отвергающий неконкурентоспособные виды и формы организмов и их сообществ в экосистеме и тем самым обеспечивающий ее основное свойство — устойчивость. В агроценозах действует преимущественно искусственный отбор, направленный человеком, прежде всего на максимальное повышение урожайности сельскохозяйственных культур. По этой причине экологическая устойчивость агроценозов невелика. Они не способны к саморегуляции и самовозобновлению, подвержены угрозе гибели при массовом размножении вредителей или возбудителей болезней. Поэтому без участия человека, его неустанного внимания и активного вмешательства в их жизнь агроценозы зерновых и овощных культур существуют не более года, многолетних трав — 3—4 года, плодовых культур — 20—30 лет. Затем они распадаются или отмирают.
Второе отличие — в источнике используемой энергии. Для естественного биогеоценоза единственным источником энергии является Солнце. В то же время агроценозы, помимо солнечной энергии, получают дополнительную энергию, которую затратил человек на производство удобрений, химических средств против сорняков, вредителей и болезней, на орошение или осушение земель и т. д. Без такой дополнительной затраты энергии длительное существование агроценозов практически невозможно.
Третье отличие сводится к тому, что в агроэкосистемах резко снижено видовое разнообразие живых организмов. На полях обычно культивируют один или несколько видов (сортов) растений, что приводит к значительному обеднению видового состава животных, грибов, бактерий. Кроме того, биологическое однообразие сортов культурных растений, занимающих большие площади (иногда десятки тысяч гектаров), часто является основной причиной их массового уничтожения специализированными насекомыми (например, колорадским жуком) или поражения возбудителями болезней (мучнисторосяными, ржавчинными, головневыми грибами, фитофторой и др.).
Четвертое отличие состоит в разном балансе питательных элементов. В естественном биогеоценозе первичная продукция растений (урожай) потребляется в многочисленных цепях (сетях) питания и вновь возвращается в систему биологического круговорота в виде углекислого газа, воды и элементов минерального питания.
В агроценозе такой круговорот элементов резко нарушается, поскольку значительную их часть человек изымает с урожаем. Поэтому для возмещения их потерь и, следовательно, повышения урожайности культурных растений необходимо постоянно вносить в почву удобрения.
Таким образом, по сравнению с естественными биогеоценозами агроценозы имеют ограниченный видовой состав растений и животных, не способны к самообновлению и саморегулированию, подвержены угрозе гибели в результате массового размножения вредителей или возбудителей болезней и требуют неустанной деятельности человека по их поддержанию.
Агроценозы занимают примерно 10% всей поверхности суши (около 1,2 млрд. га) и дают человечеству около 90% пищевой энергии. Их неоспоримые преимущества по сравнению с естественными экосистемами заключается в неограниченных потенциальных возможностях увеличения продуктивности. Однако их реализация возможна только при постоянном, научно обоснованном уходе за почвой, обеспечении растений влагой и элементами минерального питания, охране растений от неблагоприятных абиотических и биотических факторов.
Таблица 3. Сравнительная характеристика биогеоценозов и агроценозов
| Сравниваемая категория | Биогеоценоз | Агроценоз |
| Направление действия отбора | Действует естественный отбор, выбраковывающий нежизнеспособные особи и сохраняющий приспособления к условиям среды, т. е. отбор, формирует устойчивую экосистему | Действие естественного отбора ослаблено человеком; преимущественно осуществляется искусственный отбор в направлении сохранения организмов с максимальной продуктивностью |
| Круговорот основных питательных элементов | Все элементы, потреблённые растениями, животными и др. организмами, возвращаются в почву, т. е. круговорот осуществляется полностью. | Часть питательных элементов выносится из круговорота с массой выращенных и собранных в качестве урожая организмов, т. е. круговорот не осуществляется |
| Видовое разнообразие и устойчивость | Отличаются, как правило, большим видовым разнообразием организмов, находящихся в сложных взаимосвязях друг с другом, обеспечивающих устойчивость | Количество видов часто ограничено одним, двумя; взаимосвязи организмов не могут обеспечить устойчивость. |
| Способность к саморегуляции, самоподдержанию и сменяемости | Саморегулирующиеся, постоянно возобновляющиеся, способные к направленной сменяемости одного сообщества другим (сукцессия). | Регулируются и контролируются человеком через изменение природных факторов (орошение), борьбу с сорняками и вредителями, смену сортов, повышение продуктивности. |
| Продуктивность (количество биомассы, создаваемой на единицу площади) | Биомасса экосистем суши превышает продуктивность экосистем Мирового океана в 3 раза; основная продукция биомассы потребляется консументами. | Занимая 10% площади суши, производят ежегодно 2,5 млрд. т сельскохозяйственной продукции; отличаются значительно большей продуктивностью, чем биогеоценозы |
Черты сходства агроценоза и природного биогеоценоза.
1. Являются открытыми системами (например, поглощают солнечную энергию извне).
2. Внутри каждого из них действуют факторы эволюции (искусственный или естественный отбор, борьба за существование, наследственная изменчивость)
3. Имеют сходную структуру (состоят из продуцентов, консументов, редуцентов).
4. И в том и в другом биогеоценозах действует правило экологической пирамиды.
5. В основе сообщества лежат продуценты (автотрофные организмы), непосредственно использующие энергию Солнца для синтеза органических веществ.
6. В биогеоценозах любого типа существуют цепи питания.
Это интересно:
На первых этапах развития земледелия агроценозы были более устойчивы, чем современные. Пашни занимали сравнительно небольшие площади в окружении естественной растительности. Был богат мир животных - регуляторов и опылителей. Культурные растения не были чистыми сортами и представляли смесь разных по наследственным качествам форм. В засушливые годы выживали одни формы, во влажные - другие. Сорняки на полях привлекали разнообразных насекомых. Существовала система связей, близких к природным. Такие агроценозы давали относительно невысокие, но надежные урожаи, и вспышки численности вредителей в них были редкими.
С развитием интенсивного товарного земледелия урожайность полей возросла, но устойчивость и запасы прочности экосистем резко понизились. Еще более 100 лет назад был сформулирован закон убывающего плодородия, по которому сельскохозяйственное производство непременно ведет к истощению и деградации почв.
Задания для самоконтроля:
Задание 1.Сравните экосистему луга и поля. Заполните таблицу:
| Параметры для сравнения | Экосистема | |
| Луг | Поле | |
| Вид экосистемы Компоненты Действующий отбор Видовое разнообразие Пищевые цепи Источник энергии Баланс питательных элементов Саморегуляция Устойчивость Круговорот веществ |
Задание 2. Решите задачу.
Исследователями установлено, что на каждом квадратном метре мелких полей капусты насчитывается в среднем до 69 гусениц капустной белянки, а на одном квадратном метре больших полей обнаружено не более одной гусеницы. При этом вредители и на больших полях, и на маленьких полях в большей степени сконцентрированы в краевой полосе агроценозов шириной 30-40 метров. Аналогичные результаты получены и при учёте плотности популяций других вредителей сельскохозяйственных культур: комплекса крестоцветных блошек, льняной блошки, клеверного семяеда и прочих насекомых - фитофагов. Почему численность насекомых-вредителей сельскохозяйственных культур значительно выше на краях агроценозов и небольших полях? Какие меры можно порекомендовать для сокращения степени повреждения сельскохозяйственных культур насекомыми-фитофагами, учитывая особенности их распространения.
Задание 3. Ответьте на вопросы и выполните задания:
1. Как называется естественный биоценоз?
2. Как называется искусственный биоценоз?
3. Запишите цепи питания в агроценозах. Почему цепи питания в агроценозе небольшие? Какие условия следует соблюдать при создании агроценозов?
4. Почему на планете не могут преобладать агроценозы? К чему это может привести?
5. Выберите из приведённых положений, что относится к агроценозу, а что к биогеоценозу:
· состоят из большого числа видов;
· способны к саморегуляции;
· неспособны к саморегуляции;
· состоят из небольшого числа видов;
· все поглощенные растениями элементы питания со временем возвращаются в почву;
· значительная часть элементов питания изымается из почвы, для возмещения потерь необходимо постоянно вносить удобрения;
· единственным источником энергии является солнечный свет;
· основной движущей силой эволюции является искусственный отбор;
· основной движущей силой эволюции является естественный отбор;
· процветание, сохранение и высокая продуктивность связаны с деятельностью человека.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Нельзя допустить, чтобы люди направляли
на своё собственное уничтожение
те силы природы, которые они
сумели открыть и покорить
Ф. Жолио-Кюри
Космический корабль Земля уникальная среди планет Солнечной системы. В тонком слое, где встречаются и взаимодействуют воздух, вода и земля, обитают удивительные объекты - живые существа, среди которых и мы с вами. Этот слой, населенный организмами, взаимодействующий с воздухом (атмосферой), водой (гидросферой) и земной корой (литосферой), называется биосферой. Все живые существа, и мы в том числе, зависят от сохранения ее цельности. Если слишком сильно изменить какую-либо из составляющих биосферы, последняя может полностью разрушиться. Не исключено, что атмосфера, гидросфера и литосфера при этом сохраняются, но в их взаимоотношениях уже не будет участвовать живое.
Экология один из сравнительно молодых и бурно развивающихся разделов биологии изучает взаимоотношения организмов между собой и со средой обитания. Взаимодействие организмов со средой рассматривает каждая биологическая наука. Экология затрагивает лишь ту его сторону, которая обусловливает развитие, размножение и выживание особей, структуру и динамику популяций, и сообществ.
В настоящее время, в век научно-технического прогресса, когда у человека появляются неограниченные возможности воздействия на природу, экология приобретает особенно важное значение. Достижения её успешно применяются в сельском и охотничье-промысловом хозяйствах, медицине, ветеринарии, при проведении мероприятий по охране природы, рациональном использовании её ресурсов.
Главная цель экологического воспитания заключается в том, что у любого человека независимо от его образования, профессии должны формироваться не только соответствующие знания и умения, но и определенные качества личности.
Ведущими элементами формирования экологического сознания выступают:
– знания (усвоение основных научных понятий о природе, экологические проблемы);
– осознание (воспитание сознательного отношения к окружающей природной среды);
– отношение (понимание природы как уникальной ценности и источники материальных и духовных сил человека);
– навыки (способность практического усвоения окружающей среды);
– деятельность (участие в решении экологических проблем).
ЛИТЕРАТУРА
1. Маркина В.В. Общая биология: учебное пособие. – М.: Дрофа, 2008.
2. Суматохин С.В., Наумова Л.Г. Экология: методическое пособие. – М.: Вентана-Граф, 2010.
3. Чернова Н.М., Галушин В.М., Константинов В.М. Экология: учеб. для общеобразоват. учреждений. – М.: Дрофа, 2007.
Интернет-ресурсы:
http://bio.1september.ru.
httpHYPERLINK «http://ru.wikipedia.org/»://HYPERLINK «http://ru.wikipedia.org/»ruHYPERLINK «http://ru.wikipedia.org/».HYPERLINK «http://ru.wikipedia.org/»wikipediaHYPERLINK “http://ru.wikipedia.org/”.HYPERLINK “http://ru.wikipedia.org/”orgHYPERLINK “http://ru.wikipedia.org/”/
Красноярскому краю