Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Экология сообществ и экосистем Л-4




В природе популяции разных видов интегрируются в макросистемы более высокого ранга- сообщества, или биоценозы.

Биоценоз - это совокупность популяций всех видов живых организмов, населяющих определенную географическую территорию, отличающуюся от других соседних территорий по химическому составу почв, вод, а также по ряду физических показателей (высота над уровнем моря, величина солнечного облучения и т.д.).

Понятие «биоценоз» было предложено в 1877 г. К. Мебиусом.

В состав биоценоза входят:

Ø фитоценоз (растительные сообщества);

Ø зооценоз (животный компонент);

Ø микроорганизмы.

Компоненты, относящиеся к неживой природе, образуют косное вещество - экотоп.

Пространство с более или менее однородными условиями, заселенное тем или иным сообществом организмов (биоценозом), называется биотопом.

Видовая структура биоценоза

 

Наиболее простым показателем видового разнообразия биоценоза является общее число видов – видовое богатство. Если какой – либо вид растения (или животного) количественно преобладает в сообществе (имеет большую биомассу, продуктивность, численность или обилие), то вид называется доминантом или доминирующим видом. Встречаются в любом биоценозе.

Биоценозы различаются по видовому богатству или видовому разнообразию:

Ø альфа – разнообразие – видовое разнообразие сообщества (число видов, встречаемое в определенном местообитании);

Ø бета – разнообразие – степень изменяемости флористического состава сообщества вдоль градиентов ведущего фактора (изменение климата, увлажнения, высоты над уровнем моря и т.п.);

Ø гамма – разнообразие - видовое разнообразие ландшафтов, которые слагаются из разнообразных сообществ.

Пространственная структура биоценоза.

Ярусность и мозаичность

 

Пространственная структура биоценоза включает его вертикальную и горизонтальную структуры.

В ходе длительного эволюционного развития распределение живых организмов в биоценозе носит ярусный характер.

Ярус – совместно произрастающие группы видов растений, различающиеся по высоте и по положению в биоценозе ассимилирующих органов (листья, стебли, подземные органы-клубни корневища, луковицы).

Разные ярусы образованы разными жизненными формами. Наиболее четко ярусность выражена в лесных биоценозах.

Ярусность - это вертикальное расслоение биоценозов на равновысокие структурные части. Особенно четко она выражена в фитоценозах.

Различают:

1. древесный ярус – формируют высокие деревья с высоко расположенной листвой, которая хорошо освещается солнцем;

2. ярус подлеска – перехватывают оставшиеся 10% солнечной радиации – его составляют кустарники и кустарниковые формы древесных пород;

3. ярус подроста – относятся молодые невысокие (от 1 до 3-5 м) деревца, которые в дальнейшем переходят в 1 ярус;

4. травяно - кустарничковый ярус – растениями используется от 1до 5% солнечной радиации – лесные травы и кустарнички;

5. мохово - лишайниковый ярус – надпочвенный слой мхов и лишайников;

6. внеярусная растительность – растения – паразиты.

Ярусность свойственна и подземным частям растений. Ярусы выделяют по глубине залегания всасывающих частей корней.

В водных сообществах кроме яруса корней и корневищ различают ярус:

Ø надводных трав;

Ø плавающих трав;

Ø высоких водных трав;

Ø низких водных трав;

Ø придонных растений (водоросли).

Горизонтальная структура биоценоза – горизонтальное распределение особей видов, образующих различного рода узорчатость, мозаичность, пятнистость каждого вида.

К элементарным единицам горизонтального строения растительных сообществ относятся следующие структурные единицы:

Ø микроценоз – наименьшая по размерам структурная единица горизонтального расчленения сообщества, которая включает все ярусы, обособленная в вертикальном направлении от других, окружающих ее микроценозов этого же сообщества и характеризующаяся определенным составом, структурой, динамикой и обладающая некоторой целостностью.

Ø микрогруппировка – сгущение особей одного или несколько видов в пределах яруса, внутриярусные мозаичные пятна.

Особи разных видов существуют в биоценозах не изолированно, они вступают между собой в разнообразные взаимоотношения.

Экологической нишей называют положение вида, которое он занимает в общей системе биоценоза, комплекс его биоценотических связей и требований к абиотическим факторам среды.

Различают:

Ø фундаментальную нишу – определяемую только физиологическими особенностями организмов;

Ø реализованную нишу – в пределах которой вид реально встречается в природе.

У совместно живущих видов экологические ниши могут перекрываться, но полностью никогда не совпадают, иначе вступает в действие закон конкурентного исключения и один вид вытесняет другой из данного биоценоза. Если в результате гибели организмов одного вида «освобождается» экологическая ниша, проявляется правило обязательности заполнения экологических ниш: пустующая экологическая ниша всегда бывает естественно(!) заполнена.

Экотип - экологические расы и разновидности растений и животных, чаще всего находящиеся в пределах непрерывных рядов изменчивости (климатической, эдафической и ценотической)

Важнейшим признаком структурной характеристики биоценозов является наличие границ сообществ. Соседние биоценозы постепенно переходят один в другой. В результате образуются обширные пограничные, или переходные зоны, отличающиеся особыми условиями.

 

Численность

       
 
   
 


Переходная

зона

 
 


Степные виды Лесные виды

 
 

 


Степь Лес Вид биоценоза

Рис. Пограничный эффект в экосистемах

 

Растения и животные, характерные для каждого биоценоза, проникая на соседние территории, создают пограничную полосу - экотон.

Правило экотона или краевого эффекта - на стыках биоценозов увеличивается число видов и особей в них.

Биоценоз и биотоп функционируют как единое целое, образуя экосистему:

экосистема = биотоп + биоценоз

Биоценоз и биотоп невозможно оторвать друг от друга, о чем свидетельствует ряд принципов их взаимосвязи:

1. принцип разнообразия (А.Тинеман): чем разнообразнее условия биотопа, тем больше видов в биоценозе (тропический лес);

2. принцип отклонения условий (А.Тинеман): чем выше отклонения условий биотопа от нормы, тем беднее видами и специфичнее биоценоз, а численность особей отдельных составляющих его видов выше (места интенсивного загрязнения среды);

3. принцип плавности изменения среды (Г.М. Франц): чем более плавно изменяются условия среды в биотопе и чем дольше он остается неизменным, тем богаче видами биоценоз и тем более он уравновешен и стабилен.

Биотоп есть место обитания или место существования биоценоза. Вместе они образуют биологическую макросистему – биогеоценоз.

Биогеоценоз - это совокупность на известном протяжении земной поверхности однородных природных явлений.

Он может быть самых различных размеров. Термин был введен в 1940 г. В.Н. Сукачевым.

Биогеоценоз и экосистема – понятия сходные, но не одинаковые. Биогеоценоз следует рассматривать как иерархически элементарную комплексную, т.е. состоящую из биотопа и биоценоза, экосистему. Каждый биогеоценоз является экосистемой, но не каждая экосистема соответствует биогеоценозу.

Любой биогеоценоз выделяется только на суше. В водной среде биогеоценозы не выделяются. Биогеоценоз имеет конкретные границы. Они определяются границами растительного сообщества – фитоценоза.

Структура биогеоценоза

 
 

 

 

 


Помимо пяти основных крупных слагающих компонентов биогеоценоза, которые составляют его функциональную структуру, в его пределах можно выделить более мелкие морфологические структурно- функциональные элементыконсорции.

Консорция – совокупность разнородных организмов, жизнедеятельность которых в пределах биогеоценоза связана на основе пищевых (трофических) и пространственных (топических) связей с центральным видом (консоргентом), автотрофным организмом (зеленое растение).

Консорция объединяет автотрофные и гетеротрофные организмы, которые тесно связаны между собой на основе пространственных и пищевых взаимоотношений и зависят от центрального вида, или ядра.

Экологическая система, или экосистема - основная функциональная единица в экологии, т.к. в нее входят организмы и неживая среда.

Термин «экосистема» впервые был применен в 1935 г. А. Тенсли.

Структура экосистемы формируется потоком энергии и круговоротом веществ.

Экосистема - это любое сообщество живых существ и его среда обитания, объединенные в единое функциональное целое, возникающее на основе взаимозависимости и причинно- следственных связей, существующих между отдельными экологическими компонентами.

Экосистема обладает общими свойствами, характерными для сложных систем:

Ø эмерджентность системы – степень несводимости свойств системы к свойствам составляющих ее элементов. Свойства системы зависят не только от составляющих ее элементов, но и от особенностей взаимодействия между ними (например, явление синергизма, когда при взаимодействии некоторых токсических соединений получаются еще более ядовитые вещества);

Ø принцип необходимого разнообразия элементов сводится к тому. Что любая система не может состоять из абсолютно одинаковых элементов, более того, разнообразие элементов, ее составляющих, является необходимым условием функционирования. Нижний предел разнообразия равен 2; верхний - стремится к бесконечности. Разнообразие и наличие разных фазовых состояний веществ, составляющих экосистему, определяют ее гетерогенность;

Ø устойчивость динамической системы и ее способность к самосохранению зависит от преобладания внутренних взаимодействий над внешними. Если внешнее воздействие на биологическую систему превосходит энергетику ее внутренних взаимодействий, то это может вызвать необратимые изменения или гибель системы. Устойчивое или стационарное состояние динамической системы поддерживаются непрерывно выполняемой внешней работой, для чего необходимы приток энергии, ее преобразование в системе и отток за пределы системы;

Ø принцип неравновесности, сводится к тому, что системы, функционирующие с участием живых организмов, являются открытыми, поэтому для них характерно поступление и отток энергии и вещества, что невозможно осуществить в условиях равновесного состояния. Следовательно, любая экосистема представляет собой открытую, динамическую, неравновесную систему.

Различия между равновесной и неравновесной системами:

1. система реагирует на внешние условия;

2. поведение системы случайно и не зависит от начальных условий, но зависит от предыстории;

3. приток энергии создает в системе порядок, следовательно, ее энтропия уменьшается;

4. система ведет себя как единое целое.

Система может находиться в состоянии равновесности и неравновесности, при этом ее поведение существенно различается. В соответствии со 2-м законом термодинамики к равновесному состоянию приходят все закрытые системы (системы не получающие энергии извне). Подавляющее большинство систем относится к открытым, обменивающимся с окружающей средой энергией, веществом и информацией;

Ø по виду обмена веществом или энергией системы классифицируются следующим образом:

1. изолированные системы (обмен невозможен);

2. замкнутые системы (обмен веществом невозможен, а обмен энергией может происходить в любой форме);

3. открытые системы (возможен любой обмен веществом и энергией). Системы, которые взаимосвязаны потоками вещества, энергии и информации, носят название динамических.

Любая живая система представляет собой динамическую открытую систему;

Ø принцип эволюции: возникновение, существование и развитие всех экосистем обусловлено эволюцией. Динамические самоподдерживающиеся системы эволюционируют в сторону усложнения и возникновения системной иерархии (образование подсистем). Эволюция любой экосистемы ведет к увеличению суммарного потока энергии, проходящей через нее.

Функциональная схема экосистемы

Энергия Тепловая




Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-01-05; Просмотров: 779; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.009 сек.