Структура популяции 3 страница

В настоящее время концепция экотонов как своеобразных местообитаний, в которых к тому же встречается значительное количество редких видов растений и животных, активно развивается. В особенности важную роль при этом играют лесные опушки [1]. Лесная опушка и примыкающие непосредственно к ней участки лесного и лугового сообществ образуют единую экосистему, которую мы предлагаем называть "лесо-луговым экотонным комплексом" [3]. Лесолуговые экотонные комплексы характеризуются специфичными эколого-ценотическими свойствами, обусловленными особым экологическим режимом, формирующимся в условиях относительно резкой смены действия экологических факторов на сравнительно небольшом (по протяженности) участке. Однако долгое время изучение этих экосистем не проводились из-за консервативности методических подходов к анализу растительного покрова.

Объектом наших исследований являлось биоразнообразие экосистемы
«лесо-луговые экотонные комплексы» различной зонально-лесной (широколиственных, хвойношироколиственных, южнотаежных, интрозональных черноольховых лесов) приуроченности на территории Нижегородской области. Для выявления эколого-ценотических особенностей растительности данных комплексов анализировались спектры распределения по эколого-ценотическим группам (ЭЦГ) видов растений, слагающих эти сообщества. Использовались эколого-ценотические группы, предложенные коллективом авторов под руководством проф. О.В. Смирновой [2]. Для оценки экологического пространства местообитаний применялись фитоиндикационные шкалы Д.Н. Цыганова [4].

Исследования показали, что состав и структура всех модельных комплексов характеризуется большой гетерогенностью. Наиболее богат флористически черноольховый лесо-луговой экотонный комплекс (в его состав входят 80 видов растений). Затем следует хвойно-широколиственный лесо-луговой экотонный комплекс (75 видов), наиболее

беден во флористическом отношении темнохвойный комплекс (54 вида высших растений). Флоро-ценотический анализ с использование эколого-ценотических групп растений показал сложную структуру всех изученных комплексов. В изученных комплексах выявлено присутствие растений, относящихся к 10 эколого-ценотическим группам. Наиболее широко представлены лесные группы (неморально-лесная, бореальная лесная, нитрофильная (ольшанниковая), опушечные группы (неморальная опушечная группа, нитрофильная (ольшанниковая) опушечная группа, боровая опушечная группа), луговые группы (влажно-луговая и суходольно-луговая). Соотношение представителей различных ЭЦГ и преобладание той или иной группы варьирует в зависимости от типа сообщества (лесное, опушечное, луговое), так и от типа леса. В широколиственном комплексе преобладают виды из неморальной и неморально-опушечной групп. В хвойно-широколиственном - бореальная лесная, бореальная опушечная, неморальная лесная и боровая лесная и боровая опушечная. В темнохвойном – бореальная лесная, нитрофильная лесная, нитрофильная опушечная и неморальная опушечная. В черноольшанниковом лесо-луговом экотонном комплексе - ниторофильная лесная, неморальная лесная, нитрофильная опушечная, неморальная опушечная.

Анализ ценотической структуры изученных комплексов показал, что независимо от зонально-лесной приуроченности комплекс разделен на три составляющие компоненты – лесную, опушечную и луговую ассоциации, характеризующихся различным составом и структурой, выраженной в различном соотношением эколого-ценотических групп. Центральное место в лесо-луговом экотонном комплексе занимает опушечная ассоциация, наиболее флористически богатая и отличающиеся более сложной структурой, ее видовой состав и протяженность варьируют в зависимости от типа леса. Наибольшей протяженностью опушечной ассоциации отличаются в черноольшанниковый и темнохвойный комплексы, вместе с тем в них выделяются наиболее четкие границы при переходе от опушек к лесным и луговым ассоциациям. При этом лесная, луговая и опушечная компоненты взаимосвязаны и одни и те же виды могут встречаться в различных частях комплекса. Анализ экологического пространства в исследованных экотонах разной зонально-лесной приуроченности показал, что, несмотря на незначительную протяженность трансект, на которых проводились исследования, каждая составляющая компонента комплекса характеризуется индивидуальным экологическим режимом.

Таким образом, лесо-луговой экотонный комплекс представляет собой экосистему, формирование которой происходит в своеобразных условиях экотона на границе леса и луга. Комплекс включает в себя опушку и примыкающие непосредственно к ней участки лесного и лугового сообществ. Лесо-луговые экотонные комплексы являются особым типом экосистем, со специфичными эколого-ценотическими свойствами, что связано с градиентным изменением действия эко-логических факторов на сравнительно небольшом по протяженности участке растительного покрова. Комплекс четко разделяется на три составляющие его компоненты – лесную, опушечную и луговую части. Самостоятельность этих сообществ определяется выраженной специфичной структурой, составом экологическими режимами местообитаний, что обуславливает гетерогенностью видового состава. Центральное место в составе комплекса занимает опушечное сообщество, наиболее флористически богатое и отличающее сложной своеобразной структурой. Данные закономерности свидетельствуют о длительном процессе филоценогенеза в формировании исследованных комплексов, и отчасти свидетельствуют о ведущем положении данных экосистем в доагрикультурный период.

11. Поток вещества и энергии в экосистеме. Пищевые цепи и сети.

Биологическое вещество, производимое зелеными растениями, и запасенная в нем энергия — источник жизни для всех слагающих сообщество видов. Передаваясь по цепям питания, и вещество и энергия претерпевают ряд превращений. Часть вещества может использоваться как материал для строительства тел организмов, питающихся растениями (которые, в свою очередь, поставляют такой же «строительный материал» хищникам). Вследствие отмирания организмов все биологическое вещество в конечном счете достается микроорганизмам, участвующим в превращении сложных органических соединений в простые, которые вновь используются растениями.

Строго измерить циркулирующее в экосистеме вещество можно, учитывая круговорот отдельных химических элементов, прежде всего тех, которые являются основным строительным материалом для цитоплазмы растительных и животных клеток. Подробнее этот вопрос будет рассмотрен в разделе о биосфере.

В отличие от веществ, которые непрерывно циркулируют в экосистеме и всегда могут вновь включаться в круговорот, энергия может быть использована только один раз. Солнце — практически единственный источник всей энергии на Земле. Однако не вся энергия солнечного излучения может усваиваться и использоваться организмами.

Лишь около половины обычного светового потока, падающего на зеленые растения (т. е. на продуценты), поглощается фотосинтетическими элементами, и лишь малая доля поглощенной:>пс¦> гии (от 1 до 5%) запасается в виде биохимической энергии -энергии, заключенной в тканях растения. Большая часть солнечной энергии теряется в виде тепла.

При перемещении энергии по пищевой цепи с одного уровня на другой скорость ее потока (т. е. количество энергии, перешедшей с одного трофического уровня на другой в единицу времени) резко снижается в силу ряда причин. Часть заключенной в пище энергии вообще не усваивается и выводится из организма с экскрементами, часть теряется в процессе биохимической трансформации пищи. Кроме того, далеко не все организмы данного трофического уровня будут съедены потенциальными хищниками и, следовательно, не вся энергия, запасенная в их тканях, перейдет на следующий трофический уровень. Наконец, много энергии, полученной с пищей, тратится на работу, которую выполняет животное, перемещаясь, охотясь, строя гнездо или производя иные действия, в результате чего выделяется тепло.

Потери энергии при переходе с одного трофического уровня на другой (более высокий) определяют количество этих уровней и соотношение численности хищников и жертв. Подсчитано, что на любой трофический уровень поступает лишь около 10% (или чуть более) энергии предыдущего уровня. Поэтому общее число трофических уровней редко превышает три-четыре.

Поток энергии в экосистеме (по Ф. Рамаду, 1981)

В отличие от веществ, непрерывно циркулирующих по разным блокам экосистемы, которые всегда могут повторно использоваться, входить в круговорот, энергия может быть использована только раз, т. е. имеет место линейный поток энергии через экосистему.

Одностороний приток энергии как универсальное явление природы происходит в результате действия законов термодинамики. Первый закон гласит, что энергия может превращаться из одной формы (например, света) в другую (например, потенциальную энергию пищи), но не может быть создана или уничтожена. Второй закон утверждает, что не может быть ни одного процесса, связанного с превращением энергии, без потерь некоторой ее части. Определенное количество энергии в таких превращениях рассеивается в недоступную тепловую энергию, а следовательно, теряется. Отсюда не может быть превращений, к примеру, пищевых веществ в вещество, из которого состоит тело организма, идущих со 100-процентной эффективностью.

Таким образом, живые организмы являются преобразователями энергии. И каждый раз, когда происходит превращение энергии, часть ее теряется в виде тепла. В конечном итоге вся энергия, поступающая в биотический круговорот экосистемы, рассеивается в виде тепла. Живые организмы фактически не используют тепло как источник энергии для совершения работы — они используют свет и химическую энергию.

Дата добавления: 2015-04-24