Экология сообществ (синэкология)

Лекция №4

1. Понятие биоценоз, биотоп, биогеоценоз и экосистема.

2. Структурная организация экосистемы.

3. Типы связей и взаимоотношений между организмами.

4. Экологическая пирамида и ее типы.

5. Циклические и поступательные изменения в экосистеме.

6. Классификация природных экосистем.

1. Живые организмы находятся между собой и абиотическими условиями среды обитания в определенных отношениях, образуя, так называемы экологические системы. Биоценоз– совокупность популяций разных видов, обитающих на определенной территории (растительный компонент биоценоза называется фитоценозом, животный – зооценозом, микробный – микробоценозом). Ведущим компонентом в биоценозе является фитоценоз. Он определяет каким будет зооценоз и микробоценоз. Биотоп– определенная территория со свойственными ей абиотическими факторами среды обитания (климат, почва). Биогеоценоз – совокупность биоценоза и биотопа. Экосистема – система живых организмов и окружающих их неорганических тел, связанных между собой потоком энергии и круговоротом веществ. Термин экосистема был предложен английским ученым Тенсли, а термин биогеоценоз – российским ученым Сукачевым. Экосистема и биогеоценоз – понятия близкие, но не синонимы. Биогеоценоз – это экосистема в границах фитоценоза. Экосистема понятие более общее. Каждый биогеоценоз – это экосистема, но не каждая экосистема – биогеоценоз. Единая экосистема нашей планеты называется биосферой. Биосфера это экосистема высшего порядка.

2. Различают видовую, пространственную и экологическую структуру биоценоза.

Видовая структура – число видов, образующих данный биоценоз, и соотношение их численности или массы. То есть видовая структура 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 пустынь и высокогорий бедны видами).

Высоким видовым разнообразием отличаются экотоны – переходные зоны между сообществами, а увеличение здесь видового разнообразия называется краевым эффектом.

О значимости отдельного вида в видовой структуре биоценоза судят по нескольким показателям: обилие вида, частота встречаемости и степень доминирования.

Обилие вида – это число или масса особей данного вида на единицу площади или объема занимаемого пространства. Частота встречаемости – процентное отношение числа проб или учетных площадок, где встречается вид, к общему числу проб и 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 горизонтали). Пространственную структуру биоценоза образуется прежде всего растительной частью биоценоза. Различают ярусность (вертикальная структура биоценоза) и мозаичность (горизонтальная структура биоценоза).

Экологическая структура - соотношение организмов разных экологических групп. Биоценозы со сходной экологической структурой могут иметь разный видовой состав. Это связано с тем, что одни и те же экологические ниши могут быть заняты сходными по экологии, но далеко не родственными видами. Такие виды называются замещающими или викарирующими.

Экологическая ниша– совокупность всех факторов среды, в пределах которых возможно существование вида в природе. То есть экол-кая ниша это место вида в природе, включающее не только его положение в пространстве и отношение к абиотическим факторам, но и его функциональная роль в сообществе (прежде всего трофический статус). Местообитание – это как бы «адрес» организма, а экологическая ниша – это его «профессия».

3. Живые организмы определенным образом связаны друг с другом. Различают следующие виды связей между организмами:

Трофические связи возникают, когда один вид питается другим – либо живыми особями, либо их мертвыми остатками, либо продуктами жизнедеятельности. И стрекозы, ловящие на лету других насекомых, и жуки-навозники, питающиеся пометом крупных копытных, и пчелы собирающие нектар растений, вступают в прямую трофическую связь с видами, представляющими им пищу. В случае конкуренции двух видов из-за объектов питания между ними возникает косвенная трофическая связь, т.к. деятельность одного отражается на снабжении кормом другого. Любое воздействие одного вида на поедаемость другого или доступность для него пищи следует расценивать как косвенную трофическую связь между ними. Например, гусеницы бабочек-монашенок, объедая хвою сосен, облегчают короедам доступ к ослабленным деревьям.

Топические связи характеризуют любое, физическое или химическое, изменение условий обитания одного вида в результате жизнедеятельности другого. Эти связи крайне разнообразны. Они заключаются в создании одним видом среды для другого (например, внутренний паразитизм или норовый коменсализм), в формировании субстрата, в котором поселяются или, наоборот, избегают селиться представители других видов, во влиянии на движение воды, воздуха, изменение температуры, освещенности окружающего пространства, в насыщении среды продуктами выделения и т.п. Морские желуди поселяются на коже китов, личинки мух, обитающие в лепешках коровьего навоза, лишайники на стволах деревьев связаны прямой топической связью с теми организмами, которые предоставляют им субстрат или среду обитания. Особенно большая роль в создании или изменении среды для других организмов принадлежит растениям. Растительность из-за особенностей энергообмена является мощным фактором перераспределения тепла у поверхности Земли и создания мезо- и микроклимата. Под пологом леса, напочвенный покров, а также все животное население находятся в условиях более выровненных температур, более высокой влажности воздуха и т.д. Травянистая растительность хотя и в меньшей степени, также изменяет режим окружающего пространства. В степях возле дерновин ковыля перистого и овсянницы температуры поверхности почвы с теневой стороны может быть на 8-12°С ниже, чем на незаросших участках. Здесь концентрируются многие мелкие насекомые. В результате отрицательных и положительных топических взаимоотношений одни виды определяют или исключают возможность существования в биоценозах других видов.

Топические и трофические связи имеют наибольшее значение в биоценозе, составляют основу его существования. Именно эти типы отношений удерживают друг возле друга организмы разных видов, объединяя их в достаточно стабильные сообщества разных масштабов.

Форическиесвязи. Это участие одного вида в распространении другого. В роли транспортировщиков выступают животные. Перенос животными семян, спор, пыльцы растений называют зоохорией, перенос других более мелких животных – форезией. Перенос осуществляется обычно с помощью специальных и разнообразных приспособлений. Животные могут захватывать семена растений двумя способами: пассивным и активным. Пассивный захват происходит при случайном соприкосновении тела животного с растением, семена и соплодия которого обладают специальными зацепками, крючками, выростами (череда, лопух). Распространителями их обычно служат млекопитающие, которые на шерсти переносят такие плоды иногда на значительные расстояния. Активный способ захвата – поедание плодов и ягод. Не поддающиеся перевариванию семена животные выделяют вместе с пометом. В переносе грибных спор большую роль играют насекомые. По-видимому плодовые тела грибов возникли как образования, привлекающие насекомых-расселителей.

Форезия животных распространена преимущественно среди мелких членистоногих, особенно у разнообразных групп клещей. Она представляет собой один из способов пассивного расселения и свойственна видам, для которых перенос из одного биотопа в другой жизненно необходим для сохранения или процветания. Например, многие летающие насекомые – посетители быстро разлагающихся растительных скоплений (трупов животных, помета копытных, куч гниющих растений и т.п.) несут в себе гамазовых, уроподовых и тироглифоидных клещей, переселяющихся таким образом от одного скопления пищевых материалов к другому. Собственные расселительные возможности не позволяют этим видам преодолевать значительные для них расстояния. Посредством форезии на насекомых распространяются некоторые виды нематод.

Фабрические связи. Это такой тип биоценотических отношений, в которые вступает вид, использующий для своих сооружений продукты выделения, либо мертвые остатки, либо даже живых особей другого вида. Так, птицы употребляют для постройки гнезд ветви деревьев, шерсть млекопитающих, траву, листья, пух и перья птиц и т.д.

Типы отношений между организмами. Воздействие одного вида на другой может быть положительным, отрицательным и нейтральным. При этом возможны разные комбинации типов воздействия. Различают – нейтрализм, протокооперацию, мутуализм, комменсализм, хищничество, паразитизм, конкуренцию, амменсализм.

4. Питаясь друг другом, живые организмы образуют цепи питания. Цепь питания – последовательность организмов, при которой передается энергия, заключенная в пище, от ее первоначального источника. Каждое звено цепи называется трофическим уровнем. Первый трофический уровень продуценты, второй трофический уровень консументы первого порядка (растительноядные животные), третий трофический уровень – консументы второго порядка (первичные хищники, питающиеся растительноядными животными), четвертый трофический уровень консументы третьего порядка (вторичные хищники, питающиеся плотоядными животными). В пищевой цепи редко бывает больше 4 – 5 трофических уровней. Послейдний трофический уровень – редуценты. Они осуществляют минерализацию – превращение органических остатков в неорганические вещества.

В сообществах пищевые цепи сложным образом переплетаются и образуют пищевые сети. В состав пищи каждого вида входит обычно не один, а несколько видов, каждый из которых в свою очередь может служить пищей нескольким другим видам.

В экосистеме при передаче энергии с одного трофического уровня на другой большая часть энергии рассеивается в виде тепла (в соответствии со вторым законом термодинамики), и только около 10% от первоначального количества передается по пищевой цепи.

В результате пищевые цепи можно представить в виде экологических пирамид. Различают три основных экологических пирамид.

Пирамида чисел – (пирамида Элтона) отражает уменьшение численности организмов от продуцентов к консументам.

Пирамида биомасс – показывает изменение биомасс на каждом следующем трофическом уровне: для наземных экосистем пирамида биомасс сужается кверху, для экосистемы океана – имеет перевернутый характер, что связано с быстрым потреблением фитопланктона консументами.

Пирамида энергии (продукции) имеет универсальный характер и отражает уменьшение количества энергии, содержащейся в продукции, создаваемой на каждом следующем трофическом уровне.

5. Циклические изменения – периодические изменения в биоценозе (суточная, сезонная, многолетние).

Поступательные изменения – изменения в биоценозе, в конечном счете, приводящие к смене этого сообщества другим. Сукцессия – последовательная смена юиоценозов (экосистем), выраженная в изменении видового состава и структуры сообществ. К сукцессиям относятся опустынивание степей, зарастание озер и образование болот и др.

В зависимости от первоначального состояния субстрата, на котором развивается сукцессия, различают первичные и вторичные сукцессии. Первичные развиваются на субстрате не занятом живыми организмами (на скалах, обрывах, сыпучих песках, в новых водоемах). Вторичные происходят на месте уже существующих биоценозов после их нарушения (в результате вырубки, пожара, вспашки, извержения вулкана и т.п.).

В своем развитии экосистема стремится к устойчивому состоянию. Сукцессионные изменения происходят до тех пор, пока не сформируется стабильная экосистема, производящая максимальную биомассу на единицу энергетического потока. Сообщество, находящееся в равновесии с окружающей средой, называется климаксным.

6. В зависимости от природный и климатических условий можно выделить три группы и ряд типов природных экосистем – биомов. Биом – совокупность различных групп организмов и среды их обитания в определенной ландшафтно-географической зоне.

Наземные экосистемы:

1. тундра: арктическая и альпийская;

2. бореальные хвойные леса (тайга);

3. листопадный лес умеренной зоны (широколиственные леса);

4. степь умеренной зоны;

5. Чапарраль (района с дождливой зимой и засушливым летом);

6. тропические злаковники и саванна;

7. пустыня: травянистая и кустарниковая

8. полувечно-зеленый тропический лес.

Пресноводные экосистемы:

1. Лентические (стоячие воды): озера, труды, водохранилища и др.

2. Лотические (текучие воды): реки, ручьи, родники и др.

3. заболоченные угодья: болота, болотистые леса.

Морские экосистемы:

1. открытый океан (пелагическая экосистема);

2. воды континентального шельфа (прибрежные воды);

3. районы апвеллинга (плодородные районы с продуктивным рыболовством);

4. эстуарии (прибрежные, бухты, проливы, устья рек, лиманы);

5. глубоководные рифтовые зоны.

Помимо основных типов природных экосистем различают переходные типы – экотоны. Например, лесотундра, смешанные леса умеренной зоны, лесостепь, полупустыни.

Контрольные вопросы:

1. В чем отличие понятий «экосистема» и «биогеоценоз»?

2. Охарактеризуйте структурную организацию биоценоза.

3. Охарактеризуйте понятие «экологическая ниша».

4. Охарактеризуйте пищевые цепи и сети.

5. Какими бывают экологические пирамиды?

6. Назовите виды связей и отношений между организмами.

7. Что такое сукцессия? Назовите типы сукцессий.

8. Назовите виды природных биомов.

Литература:

1. Одум Ю. Экология, М., 1986 г.

2. Чернова Н.М., Былова А.М. Экология. М., Просвещение, 2003 г.

3. Сагимбаев Г.К. Экология и экономика. – Алматы, 1997 г.

4. Стадницкий Г.В., Радионов А.И. Экология. Учебное пособие для вузов. М., Высшая школа, 1988 г.

5. Саданов А.К., Сванбаева З.С. Экология. Алматы, «Агроуниверситет», 1998 г.

6. Одум Ю. Экология. Мир, 1986 – т. 1-2

7. Акимов Т.А., Хаскин В.В. Экология. М., Изд-во ЮНИТИ, 1998 г.

8. Степановских А.С. Охрана окружающей среды. М., 2000 г.

9. Степановских А.С. Экология. Москва, 2003 г.

Дата добавления: 2013-12-13