Биоценоз и экосистема

Плотность

Бывает трех видов:

1. Численность на единицу пространства.

2. Численность на единицу обитаемого пространства.

3. Относительная плотность.

Плотность популяции зависит от многих факторов.

Структура.

- Возрастная структура популяции - соотношение численности особей различного возраста.

Различают три экологических возраста:

· Предрепродуктивный - Когда организмы не способны к размножению.

· Пострепродуктивные.

· Репродуктивные.

Виды возрастных пирамид:

Первая пирамида.

А, б, в - предрепродукте, репродукте, пострепродукте.

Вторая пирамида т.к. преобладают старики.

в

б

а

- Пространственная структура популяции.

Включает три способа распределения особей в пространстве:

- случайное. Среда однородная.

- равномерное. Встречается где есть конкуренция.

- неравномерное или групповое. Особи собираются в группы.

Динамические показатели.

Характеризует процессы, протекающие в популяции за некоторый промежуток времени.

Основные динамические свойства популяции: рождаемость и смертность, так же влияет эмиграция и иммиграция.

Биоценоз

Термин биоценоза предложил Мёбиус. Биоценоз - это организованная группа популяций растений, животных и микроорганизмов, приспособленных к совместному обитанию в пределах определенного объема пространства, с более или менее однородными свойствами.

Биоциноз = фитоценоз + зооценоз + микробиоценоз

Трофическая структура.

Она характеризует пищевые связи хищника и жертвы. Пищевая цепь - это последовательность организмов, каждый из которых съедает или разлагает другой. Каждое звено пищевой цепи называется трофическим уровнем.

Минимальная пищевая цепь.

Редуценты - используют пищу органическое вещество и разлагают на неорганические составляющие (грибы).

Консументы - организмы которые не могут сами производить из неорганической органическую пищу. Им нужна готовая пища.

Продуценты (растения) - способны синтезировать из неорганических веществ органические при помощи энергии….

Типы пищевых цепей:

1. Пастбищные. Начинается с живого зеленого растения. З.растение->травоядное->х

2. Детритная->детритофаг - начинается с мертвого растения или животного.

Вместо с полезными веществами с одного трофического уровня на другой поступают и вредные вещества. Это описано в правиле биотического усиления - вредное вещество при переходе с одного трофического уровня на другой накапливается в пищевой цепи примерно в той же пропорции в которой снижается количество энергии.

Видовая структура

Виды, преобладающие по численности, массе и развитию называют доминантными. Среди доминатов выделяют эдификаторы - виды, которые своей жизнедеятельностью в наибольшей степени формируют среду обитания, предопределяя существование других организмов (чаще всего один).

Видовое разнообразие биоценоза складывается из двух компонентов:

1. Видовое богатство (общее количество видов).

2. Выравненность (доля из общего числа, приходящееся на один вид).

Видовое разнообразие в биоценозе зависит так же от типа взаимоотношения между организмами:

· Внутривидового.

· Межвидовая конкуренция на одном трофическом уровне за одинаковые ресурсы.

· Межвидовое взаимодействие на разных трофических уровнях (хищничество).

· Влияние абиатичесских факторов

Термин экологическая ниша был предложен Гриннеллом в 1928 году.

Экологическая ниша - это совокупность всех требований организма к условиям среды обитания и месту где эти условия выполняются.

Существует два вида экологических ниш:

1. Специализированный ниши - большинство растений и животных приспособлены к существованию в узком диапазоне климатических условий и иных характеристик окружающей среды.

2. Общая ниша. Для видов этой ниши характерна легкая приспасабливаемость к изменениям экологических факторов среды.

б) межвидовая конкуренция на одном трофическом уровне. В результате межвидовой конкуренции зоны перекрытия между видами уменьшается и экологическая ниша становится уже и, следовательно сокращается численность популяции конкурирующих видов.

Если борьба происходит за один и тот же ресурс в одно и тоже время и на одной и той же территории, то происходит признак конкурентности Гауза - два вида не могут существовать в одной и той же местности, если их экологические потребности идентичны.

в) Межвидовое взаимодействие на разных трофических уровнях (хищничество).

Хищничество влияет на динамику и пространственное распределение популяции жертвы, что в свою очередь влияет на структуру и функции биоценоза.

При встрече организмов, развивающихся в изоляции друг от друга их популяция не способна существовать в равновесии, численность привнесенной популяции стремительно возрастает нанося ущерб местному биоценозу, включая вымирание отдельных видов.

Г) Влияние абиатических факторов.

Коннел предложил схему взаимодействия механизмов конкурирующих видов.

- численность популяции

- смертность от неблагоприятных факторов

_._ смертность от хищничества

А - популяция численность которой ограничивается неблагоприятными факторами среды.

Б - популяция численность которой ограничивается интенсивностью хищничества

Тинеман сформулировал закон действия факторов.

Состав сообщества биоценоза по видам и численности особей в них определяется тем фактором среды, который находится в своем минимуме или наиболее неблагоприятном для данного сообщества или биоценоза.

1939 были сформулированы основные биоценотические принципы.

1. Чем разнообразнее условия жизни в рамках биотока, тем больше число видов заселяющем его биоценозе.

2. Чем больше отклонение условий существования от оптимума в пределах биотока, тем беднее видами становится заселяющий его биоценоз и тем относительно больше особей имеет каждый присутствующий вид.

Правило Уоллеса. Видовое разнообразие увеличивается по мере передвижения с севера на юг.

Пространственная структура

Пространственная структура биоценоза определяется прежде всего сложением его растительной части. Распределение организмов внутри биотока носит ярусный характер. Ярустность - это вертикальное расслоение биоценозов на равновысокие структурные части.

Преимущества ярусности:

· Снижение конкуренции.

· Увеличение числа организмов на единицу площади

· Более полное и разностороннее использование условий среды.

Ярусная структура сообщества широколистный лес:

1. Деревья: клен, дуб, осина, липа. Дятлы, ворона, сорока, белки

2. Кустарниковый: Шиповник, боярышник. Кукушка, дятел, медведи, косули, шмели, пчелы

3. Травинистый: голубика, папоротник. Синицы, кропивник.

4. Безземный слой. Представлен низкими травами: лишайники, мхи, мыши, ёжики, муравьи, пауки, кузнечики, слизни

5. Лесная подстилка: грибы, могильщики,

6. Дернина: корни, черви, жуки навозники, мокрицы, клещи,

7. Гумусово-аккумулятивный: плодородный слой (30-50 см от дернины). Бактерии, крот, суслики, барсуки.

Мозаичность - расчлененность в горизонтальном направлении.

Причина мозаичности:

· Неоднородность, микрорельеф почв.

· Средообразующее влияние растений и их биологические особенности.

Мозаичность может возникнуть в результате деятельности человека (посадки, стихийные бедствия).

Экосистема

Экосистема - это совокупность биатических и абиатических объектив, ограниченных условными границами и находящиеся в определенных отношениях таким образом, что эта совокупность сохраняется неопределенно долгое время.

Биогеоценоз - это совокупность однородных природных элементов на определенном участке поверхности земли, контур которого устанавливается по границе фитоценоза. БГЦ - целостная единица ландшафта и имеет жесткие границы.

Различия БГЦ и экосистемы

· Экосистема - границы размыты, от пробирки до биосферы. БГЦ - имеет жесткие границы

· пространственно - структура БГЦ разнообразна, но носит завершенный характер, выражаемый в виде конечной продукции. В экосистеме - нестабильный, поддерживается энергетическими дотациями извне.

· в БГЦ выделяют доминирующий тип растительности, который является основным организующим его компонентом. В экосистеме все компоненты равны между собой.

Четкие границы между экосистемами встречаются редко, обычно между ними находится переходная зона со своими особенностями, в этом районе среда обитания крайне неоднородна, поэтому возникает большее обилие экологических возможностей что порождает «сгущение жизни, называемое правилом экотона (или правилом краевого эффекта)»

Функция экосистем э то продуктивность. Продуктивность - это скорость воспроизводства биомассы в единицу времени.

Виды продуктивности:

1. Валовая первичная продуктивность - общая скорость накопления органических веществ продуцентами, включая те, которые были израсходованы на дыхание.

2. Чистая первичная продуктивность - это скорость накопления органических веществ продуцентами, за вычетом тех, которые были израсходованы на дыхание за изучаемы период.

3. Чистая продуктивность сообщества. Это скорость общего накопления органических веществ, оставшихся после потребления консументами за определенный период.

4. Вторичная продуктивность. Это скорость накопления энергии консументами.

Динамика экосистемы

Динамика экосистемы отражает зависимость экосистемы от комплекса абиатических факторов и адаптивную реакцию всей системы на эти факторы.

1. Циклические изменения сообщества.

a. Суточная динамика.

b. Сезонная динамика.

c. Многолетняя изменчивость обусловлена периодическими изменениями общей циркуляции атмосферы, которая в свою очередь зависит от усиления или ослабления солнечной активности.

2. Динамика или поступательное изменение. Смена одного биоценоза другим, с иным набором доминирующих видов.

3. Последовательная смена одного биоценоза другим называется сукцессия. Встречается несколько видов сукцессии:

a. Антропогенная сукцессия - связана с деятельностью человека.

b. Зоогенные или фитогенные.

c. Катастрофические связаны с какими либо катастрофическими природными или антропогенными факторами.

В сукцессии действует принцип экологического дублирования - длительное существование биоценоза возможно лишь в том случае, если изменение среды, вызванные деятельностью одних живых организмов, благоприятных для других с противоположными требованиями.

Этапы процесса сукцессии:

1. Возникновение незанятого жизнью участка.

2. Миграция на него различных организмов или зачатков.

3. Приживание их на данном участке.

4. Конкуренция организмов их между собой и вытеснение отдельных видов.

5. Преобразование живыми организмами места обитания и постепенная стабилизация условий и отношения.

Результаты процесса сукцессии:

1. Непрерывная смена видов растений и животных.

2. Повышение видового разнообразия.

3. Увеличение биомассы биологического вещества

4. Снижение чистой продукции сообщества и повышение интенсивности дыхания.

Сукцессия завершается стадией когда все экосистемы размножаясь относительно постоянную численность и дальнейшей сменой состава не происходит. Такое равновесное состояние называют климаксом, а экосистему климаксевой или зрелой.

Закономерности функционирования системы:

1. Ле Шателье-Браун. При внешнем воздействии выводящем систему из состояния устойчивого равновесия оно смещается в направлении, при котором эффект внешнего воздействия ослабляется. (Осеменение становится больше).

2. Химические превращения в природе и все биологические подчиняются законам термодинамики: 1) Для любого химического процесса общая энергия в замкнутой системе всегда остается постоянной. 2) закон энтропии. Процессы связанные с энергией могут происходить самопроизвольно при условии, что энергия может переходить из концентрированной формы в рассеянную. Чем более концентрирован энергетический поток, тем выше его количество.

3. Правило одного процента: для природных систем при внесении в них возмущения до уровня 1% от общего потока энергии, проходящего через систему, находится порог выхода из стационарного состояния, а на уровне 10% порог саморазрушения системы.

Биосферная экология

Биосфера - все пространство, где существует или существовала жизнь.

Структура биосферы:

1. Аэро-биосфера.

2. Гидробиосфера (гидросфера).

3. Литобиосфера. Состав: кислород, кремний, алюминий, железо, кальций, магний, натрий, калий.

Верхняя граница биосферы. Высота озонового слоя.

Нижняя граница биосферы. Где гидросфера граница проходит по дну. В наземной части ограничивает температура до 100 градусов - 6 км.

Ресурсы биосферы:

1. Неисчерпаемые

a. Энергия Солнца, ветра, приливов и отливов

b. Водные ресурсы

c. Климатические ресурсы

d. Гравитация

e. космос

2. Исчерпаемте

a. Быстровозобновимые (до 100 лет)

I. Травы

II. Животные

III. Минеральный состав почвы

b. относительно возобновимые (от 100 до 400 лет)

I. лес спелого возраста

II. воздушное пространство региона

III. водное пространство региона

IV. продуктивная, пахотно пригодная почва

V. экосистема

c. невозобновимые

I. минеральные ресурсы (топливные и не топливные)

II. земельные ресурсы (естественная структура земли)

III. природно-биологические ресурсы