Время (t)

Рис. 3.2. - Кривые выживания: I — кривая дрозофилы;
II — кривая гидры; III — кривая устрицы

Экологическая стратегия выживания.Экологические стратегии популяций отличаются большим разнообразием. Но при этом все их многообразие заключено между двумя типами эволюционного отбора, которые обозначаются константами логистического уравнения: r-стратегия и К-стратегия.

r -стратеги (r-виды, г-популяции)Размножаются быстро т.к. для них характерна высокая плодовитость, время генерации короткое, скорость роста популяции. врожденная Скорость размножения не зависит от плотности популяции. Имеют./-образную кривую роста численности, не зависящую от плотности популяции. Энергия и вещество распределяются между многими потомками. Размеры популяции некоторое время могут превышать К (поддерживающую емкость среды). Вид не всегда устойчив на данной территории. Расселяются широко и в больших количествах; у животных может мигрировать каждое поколение. Размножение идет с относительно большими затратами энергии вещества. Такие популяции быстро расселяются, но они малоустойчивы. К ним относятся бактерии, тли, однолетние растения и др., для которых характерны малые размеры особей, малая продолжительность жизни особи. Могут поселяться на открытых местах. Местообитания сохраняются не долго (например, зрелые фрукты для личинок дрозофилы). Слабые конкуренты (способность к конкуренции не требуется). Защитные приспособления развиты сравнительно слабо. Не становятся доминантами.

К-стратеги (К-виды, К-популяции) Размножаются медленно, характерна низкая плодовитость, продолжительное время генерации, но состоят из более конкурентоспособных особей. Скорость размножения зависит от плотности популяции, быстро увеличивается, если плотность падает Имеют S-об-разную кривую роста численности, зависящую от плотности популяции. Энергия и вещество концентрируются в немногих потомках; родители заботятся о потомстве. Размеры популяции близки к равновесному уровню, определяемому К. Вид устойчив на данной территории. Расселяется медленно. Размножение идет относительно малыми затратами энергии и вещества: большая часть энергии и вещества расходуется на непродуктивный (вегетативный) рост. Крупные размеры особей; у растений деревянистые стебли и большие корни. Большая продолжительность жизни особи. Плохо приспособлены к росту на открытых местах. Местообитания устойчивые и сохраняются долго (например, лес для обезьян). Сильные конкуренты. Хорошие защитные механизмы. Могут становиться доминантами. Менее устойчивы к изменениям ус­ловий среды (высокая специали­зация для жизни в устойчивых ме­стообитаниях). Примеры: крупные тропические бабочки, кондор, альбатрос, человек, деревья.

Следует отметить, что одну и ту же среду обитания разные популяции могут использовать по-разному, поэтому в одном и том же местообитании могут сосуществовать виды с r- и К-стратегиями. Между этими крайними стратегиями существуют переходы. Ни один из видов не подвержен только r - или только К-отбору.

Биоценоз

Биоценоз (сообщество) - группировки совместно обитающих на определенной территории и взаимно связанных популяций организмов. Приспособленность членов биоценоза к совместной жизни выражается в определенном сходстве требований к важнейшим абиотическим условиям среды и закономерных отношениях друг с другом.

Растительный компонент биоценоза называется фитоценозом, животный — зооценозом, микробный —микробоценозом.Ведущим компонентом в биоценозе является фитоценоз. Он определяет каким будет зооценоз и микробиоценоз.

Различают видовую, пространственную и экологическую структуры биоценоза

Видовая структура — число видов, образующих данный биоценоз, и соотношение их численности или массы. То есть видовая структура биоценоза определяется видовым разнообразием и количественным соотношением числа видов или их массы между собой.

Видовое разнообразие — число видов в данном сообществе. Встречаются бедные и богатые видами биоценозы. Видовое разнообразие зависит от возраста сообщества (молодые сообщества беднее, чем зрелые) и от благоприятности основных экологических факторов — температуры, влажности, пищевых ресурсов (биоценозы высоких широт, пустынь и высокогорий бедны видами). |

В сообществе различают следующие виды: доминантные, преобладающие по численности, и «второстепенные », малочисленные иредкие. Среди доминантов особо выделяют эдификаторов(строителей) — это виды, определяющие микросреду (микроклимат) всего сообщества. Как правило, это растения.

О значимости отдельного вида в видовой структуре биоценоза судят по нескольким показателям: обилие вида, частота встречаемости и степень доминирования. Обилие вида— число или масса особей данного вида на единицу площади или объема занимаемого им пространства. Частотавстречаемости — процентное отношение числа проб или учетных площадок, где встречается вид, к общему числу проб или учетных площадок. Характеризует равномерность или неравномерность распределения вида в биоценозе. Степень доминирования — отношение числа особей данного вида к общему числу всех особей рассматриваемой группировки.

Пространственная структура— распределение организмов разных видов в пространстве (по вертикали и по горизонтали). Пространственная структура образуется прежде всего растительной частью биоценоза. Различают ярусность и мозаичность биоценоза. Ярусность биоценозов - вертикальное расслоение природных сообществ на ярусы, что обусловлено потребностью организмов в солнечном свете, воде и пище. Так, растения верхних ярусов светолюбивы и лучше приспособлены к колебаниям температуры и влажности. Под их кронами создаются условия слабой освещенности, стабильной температуры и влажности, что способствует развитию ярусов из более теневынослевых видов растений. Благодаря ярусности сообществ наиболее плотно заселяются пространства сообщества. Например, широколиственные леса Русской равнины характеризуются следующей ярусностью: в первом ярусе - дуб с кленом и липой; во втором - граб и вязы; в третьем - дикие яблони, груша, рябина; в четвертом (пролесок) - лещина, рябина, бересклет; в пятом - доминируют различные травы. Ярусность наблюдается и в травянистых сообществах лугов, степей, саванн и др.

Различают ярусность надземную (размещение органов растений на разных высотах над поверхностью почвы) и подземную (распределение корневых систем на разных глубинах в почве).

Животные также преимущественно приурочены к тому или иному ярусу растительности (травяному, кустарниковому, древесному). Например, в грабово-дубовых лесах Чехии и Словакии 15 % птиц гнездятся на земле, 25 % - в траве и кустарниках, 31 % - на стволах деревьев и 29 % - в кроне деревьев.

Мозаичность - (структура биоценоза по горизонтали).

Местообитание - физическая среда, в которой живет любой организм. Каждое местообитание характеризуется в первую очередь специфическими физическими факторами, такими, как температура, тип почвы, влажность; кроме того, в любом местообитании присутствуют также другие виды животных и растений. Применительно к наземным животным местообитание вида называется стация,местообитание сообщества — биотоп.

Экосистема как целостную совокупность совместно существующих разных видов организмов и условий их существования, находящихся в закономерной связи друг с другом, способную до известной степени к саморегуляции: экосистема - это сообщество организмов плюс условия внешней среды. Причем различные виды живых организмов взаимодействуют друг с другом и окружающей их средой посредством обмена веществом, энергией и информацией таким образом, что эта единая система сохраняет устойчивость в течение продолжительного времени.

На рис.3.3 показана структура биогеоценоза и схема взаимодействия между его компонентами. Видно, что биогеоценоз является совокупностью биоценоза и биотопа (экотопа). Эта система взаимоотношений слагающих ее компонентов и определенный тип обмена веществом и энергией их между собой и другими явлениями природы представляет внутреннее диалектическое единство, находящееся в постоянном движении, развитии.

Все компоненты биогеоценозатесно взаимосвязаны; химический состав, структура и влажность почв оказывает влияние на рост и развитие растений. В свою очередь растительность в значительной степени воздействует на почвы, определяя количество перегноя (гумуса) в ней. Между почвой и растительным покровом все время происходит обмен минеральными веществами - из различных горизонтов почвы в наземные части растений, а затем возвращение в виде растительного опада. Огромную роль играет растительность и в водном режиме почв, поглощая влагу из определенных горизонтов и отдавая затем в атмосферу путем транспирации, при этом влияя на испарение воды с поверхности почв, воздействуя на поверхностный сток воды и на подземное ее перемещение. Все это показывает, насколько взаимосвязаны и взаимообусловлены составные части биогеоценоза.

Рис. 3.3. - Структура экосистемы

Для естественной экосистемы характерны три признака:

1) экосистема представляет собой совокупность живых и неживых компонентов;

2) в рамках экосистемы осуществляется полный цикл - от создания органического вещества до его разложения на неорганические составляющие;

3) экосистема сохраняет устойчивость в течение некоторого времени, что обеспечивается структурой биотических и абиотических компонентов.

Выделяют микроэкосистемы (ствол гниющего дерева), мезоэкосистемы (лес, пруд, озеро), макроэкосистемы (биосфера Земли). Более простые экосистемы входят в более сложно организованные, при этом реализуется иерархия организации экологических систем. Важным следствием такой организации является то, что по мере объединения компонентов в более крупные блоки, которые, в свою очередь, объединяются в системы, у этих новых функциональных единиц возникают свойства, отсутствовавшие на предыдущем уровне. Такое наличие у системного целого особых свойств, не присущих его подсистемам и блокам называют эмерджентностью. Краткое определение эмерджентности звучит так: целое больше суммы его частей. Поэтому эмерджентные свойства экосистемы представляют собой не простой переход количества в качество, а являются особой формой интеграции, подчиняющийся иным законам формообразования, функционирования и эволюции. Эмерджентные свойства экологического уровня нельзя предсказать, исходя из свойств компонентов, составляющих данный уровень. Хотя данные, полученные при изучении какого-либо уровня, помогают при изучении следующего, с их помощью никогда нельзя полностью объяснить явления, происходящие на этом уровне: он должен быть изучен непосредственно. Например, молекула обладает иными свойствами, чем составляющие ее атомы, в то время как скопление атомов, не объединенных в молекулы, не даст представление о качестве молекулы, а механическое сосредоточение необходимых для построения организма молекул, даже отдельных органов, не характеризует качества организма в целом. Принцип эмерджентности имеет важное значение для экологического мышления: одно дерево не может составить леса, разрозненные деревья - тоже; лес возникает лишь при определенных условиях - достаточной густоте древостоя, соответствующей флоре и фауне, сформированных сообществах взаимосвязанных организмов, живущих на данной территории. Сходя из вышесказанного - эмерджентные свойства возникают в результате изменения природы этих компонентов, а не в результате изменения количества этих компонентов, части не склеиваются, а интегрируются, обусловливая появление новых, до этого отсутствовавших свойств.

В зависимости от природных и климатических условий можно вы делить три группы природных экосистем.

Наземные экосистемы: тундра: арктическая и альпийская; бореальные хвойные леса (тайга); листопадный лес умеренной зоны (широколиственные леса); степь умеренной зоны; чапарраль (районы с дождливой зимой и засушливым летом); тропические злаковники (грасленд) и саванна; пустыня: травянистая и кустарниковая; полувечнозеленый сезонный (листопадный) тропический лес (районы с выраженными влажным и сухим сезонами); вечнозеленый тропический дождевой лес.

Водные экосистемы делятся на пресноводные и морские.

Пресноводные экосистемы: лентические (стоячие воды): озера, пруды, водохранилища и др.; лотические (текучие воды): реки, ручьи, родники и др.; заболоченные угодья: болота, болотистые леса, марши (приморские луга).

Морские экосистемы:открытый океан (пелагическая экосистема); воды континентального шельфа (прибрежные воды); районы апвеллинга (плодородные районы с продуктивным рыболовством); эстуарии (прибрежные бухты, проливы, устья рек, лиманы, соленые марши и др.); глубоководные рифтовые зоны.

По качественному составу различают экосистемы:

· монодоминантные – экосистемы с одним основным видом продуцента, служащим в ней одновременно и доминантом и эдификатором (монокультура);

· олигодоминантные – экиситемы с несколькими основными видами продуцентов и консументов (экосистема леса умеренной полосы);

· полидоминантная – экосистемы с богатым видовым разнообразием, в ней нет четкого преобладания одних видов над другими (тропический лес);

· техногенные – экосистемы, возникшие или значительно измененные под влиянием техногенных факторов (осушенные болота, подтопляемые земли и т.д.).

Дата добавления: 2014-10-15