ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 23.06.2021
Просмотров: 4674
Скачиваний: 1
41
6.
Аменсализм – биотическое взаимодействие двух видов, при
котором один вид причиняет вред другому, не получая при этом для себя
ощутимой пользы (высокие и низкие растения).
7.
Аллелопатия – химическое воздействие одних видов растений на
другие при помощи своих продуктов метаболизма (эфирных масел,
фитонцидов). Аллелопатия чаще всего способствует вытеснению одного вида
другим (например, орех и дуб своими выделениями угнетают травянистую
растительность под кроной).
Экологическая ниша – это совокупность всех связей вида со средой
обитания, которые обеспечивают существование и воспроизведение особей
данного вида в природе.
4 Понятие экологической системы. Структура экосистем и их
классификация
Экосистема – это совокупность организмов и неорганических
компонентов окружающей их среды, в которой может осуществляться
круговорот веществ (А. Тенсли, 1935 г.).
Классификация экосистем:
а)
микроэкосистема – ствол гниющего дерева;
б)
мезоэкосистема – лес, пруд;
в)
макроэкосистема – континент, океан;
г)
глобальная – биосфера.
Также существует другая классификация экосистем:
наземные (биомы – крупные наземные экосистемы, которые
включают в себя целый ряд меньших по размерам, связанных друг с другом
экосистем) – выделены по естественным чертам растительности: тундра,
тайга, широколиственные леса, степи, пустыни, саванны;
пресноводные – выделены по геологическим и физическим
особенностям: реки, ручьи, озера, пруды, водохранилища, болота,
заболоченные леса;
морские – выделены по геологическим и физическим
особенностям: открытый океан (пелагическая), шельфовая зона (прибрежные
воды), районы апвеллинга (плодородные районы с продуктивным
рыболовством), эстуарии (прибрежные бухты, проливы, устья рек, соленые
марши), глубоководные рифовые зоны.
Структура экосистем. В каждой экосистеме выделяют два компонента:
организмы и факторы окружающей их неживой среды. Совокупность
организмов (растений, животных, микробов) называют биотой экосистемы.
Пути взаимодействия разных категорий организмов – это ее биотическая
структура.
С точки зрения трофической структуры экосистему можно разделить
на два яруса:
42
а)
верхний – автотрофный (самостоятельно питающийся) ярус, или
«зеленый пояс», включающий растения или их части, содержащие
хлорофилл;
б)
нижний – гетеротрофный (питаемый другими) ярус, или
«коричневый пояс» почв и осадков, разлагающихся веществ, корней и т.д., в
котором преобладают использование, трансформация и разложение сложных
соединений.
С биологической точки зрения, в составе экосистемы выделяют
следующие компоненты:
неорганические вещества (C, N, CO
2
, H
2
O и др.), включающиеся в
круговороты;
органические соединения (белки, углеводы, липиды, гумусовые
вещества и т.д.), связывающие биотическую и абиотическую части;
воздушную, водную и субстратную среду, включающую
климатический режим и другие физические факторы;
продуценты, консументы, редуценты.
5
Принципы
функционирования
экосистем.
Основные
характеристики экологических систем
Экосистема может обеспечить круговорот веществ только в том случае,
если включает четыре необходимые для этого части:
а)
запасы биогенных элементов;
б)
продуценты;
в)
консументы;
г)
редуценты.
На их сложном и постоянном взаимодействии основан первый принцип
функционирования экосистем: получение ресурсов и избавление от отходов
происходят в рамках круговорота всех элементов.
Данный принцип гармонирует с законом сохранения массы. Так как
атомы не возникают, не исчезают и не превращаются один в другой, они
могут использоваться бесконечно в самых различных химических
соединениях, и запас их практически неорганичен. Но биологический
круговорот не совершается исключительно за счет вещества, поскольку он
результат деятельности организмов, для обеспечения жизнедеятельности
которых требуются постоянные энергетические затраты, поставляемые
солнцем. Энергия солнечных лучей, поглощаемая зелеными растениями, не
может использоваться организмами бесконечно. Следовательно, каждый
цикл круговорота требует все новых дотаций энергии. В этом состоит второй
принцип функционирования экосистем: они существуют за счет не
загрязняющей среду и практически вечной солнечной энергии, количество
которой относительно постоянно и избыточно.
43
Согласно расчетам, на каждом этапе передачи вещества и энергии по
пищевой цепи теряется примерно 90 % энергии и только около одной
десятой доли ее переходит к очередному потребителю – «правило десяти
процентов» (принцип Линдемана). Например, количество энергии, которая
доходит до третичных плотоядных (пятый трофический уровень), составляет
лишь около 10
-4
энергии, поглощенной продуцентами. Тем самым
объясняется ограниченное количество (5 – 6) звеньев в пищевой цепи
независимо от сложности видового состава биоценоза.
С повышением трофического уровня биомасса снижается. Здесь
проявляется третий принцип функционирования экосистем: чем больше
биомасса популяции, тем ниже должен быть занимаемый ею трофический
уровень, или иначе: на конце длинных пищевых цепей не может быть
большой биомассы.
Поток вещества – перемещение последнего в форме химических
элементов и их соединений от продуцентов к редуцентам (через консументы
или без них).
Поток энергии – переход энергии в виде химических связей
органических соединений (пищи) по цепям питания от одного трофического
уровня к другому (более высокому).
Скорость создания органического вещества в экосистемах называется
биологической продукцией, а масса тела живых организмов – биомассой.
Следовательно, биологическая продукция экосистем – это скорость создания
в них биомассы.
Органическая масса, создаваемая растениями за единицу времени,
называется первичной продукцией сообщества, а продукция животных или
других консументов – вторичной. Очевидно, что вторичная продукция не
может быть больше первичной или даже равной ей. Продукцию выражают
количественно в сырой или сухой массе растений либо в энергетических
единицах – эквивалентном числе джоулей.
Валовая первичная продукция – количество вещества, которое
создается растениями за единицу времени при данной скорости фотосинтеза.
Первичную биологическую продукцию экосистем ограничивают или
неблагоприятные климатические факторы (недостаток тепла, влаги), или
нехватка биогенных элементов. Можно привести примеры продуктивности
различных экосистем (в граммах сухого вещества на квадратный метр
площади за сутки): менее 1 г – пустыни, глубокие моря; 1 – 3 г – луга, горные
леса, пашни, мелкие моря, глубокие озера; 3 – 10 г – степи, мелкие озера,
леса умеренной полосы, орошаемые поля; 10 – 25 г – тропические леса,
интенсивно возделываемые культуры на полях, коралловые рифы.
Часть
производимой
продукции
идет
на
поддержание
жизнедеятельности самих растений (затраты на дыхание). В тропических
лесах и зрелых лесах умеренной полосы она составляет 40 – 70 % валовой
продукции. Около 40 % составляют затраты на дыхание у большинства
сельскохозяйственных культур.
44
Оставшаяся часть созданной органической массы характеризует
чистую первичную продукцию. Представляя собой величину прироста
биомассы растений, она является энергетическим резервом для консументов
и редуцентов. Постепенно перерабатываясь в цепях питания, она идет на
пополнение биомассы гетеротрофных организмов.
6 Типы питания. Трофические цепи. Передача биомассы и энергии
по трофическим цепям. Экологические пирамиды
Питанием называется процесс потребления энергии и вещества.
Ранее отмечалось, что между организмами биоценоза возникают и
устанавливаются прочные пищевые взаимоотношения или цепь питания.
Последняя состоит из трех основных звеньев: продуцентов, консументов и
редуцентов.
Цепи питания, которые начинаются с фотосинтезирующих организмов,
называют цепями выедания (или пастбищными), а цепи, начинающиеся с
отмерших остатков растений, трупов и экскрементов животных, –
детритными цепями.
Место каждого звена в цепи питания называют трофическим уровнем,
он характеризуется различной интенсивностью протекания потока веществ и
энергии.
Первый трофический уровень всегда составляют продуценты;
растительноядные консументы относятся ко второму трофическому уровню;
плотоядные, живущие за счет растительноядных форм – к третьему;
потребляющие других плотоядных – соответственно к четвертому и т.д.
Вследствие этого различают консументов первого, второго, третьего и
четвертого порядков, занимающих разные уровни в цепях питания.
Однако такие цепи в чистом виде в природе обычно не встречаются,
поскольку одни и те же виды могут быть одновременно в разных звеньях.
Это обусловлено тем, что монофагов в природе мало, намного чаще
встречаются олигофаги и полифаги. Например, хищники, которые питаются
различными растительноядными и плотоядными животными, являются
звеньями многих цепей. Из-за этого в каждом биоценозе исторически
формируются комплексы цепей питания, представляющие собой единое
целое. Подобным образом создаются сети питания, которые отличаются
большой сложностью.
Благодаря сложности трофических связей выпадение какого-то одного
вида нередко почти не сказывается на сообществе. Пищу исчезнувшего вида
начинают потреблять другие «пользователи», питавшиеся им виды находят
новые источники пищи, и в целом в сообществе сохраняется равновесие.
По способу питания живое вещество подразделяется на автотрофы и
гетеротрофы.
45
Автотрофами (от греч.
autos
– сам, trof – кормиться, питаться)
называют организмы, берущие нужные им для жизни химические элементы
из окружающей их костной материи и не требующие для построения своего
тела готовых органических соединений другого организма. Основной
источник энергии, используемый автотрофами, – Солнце.
Автотрофы подразделяются на фотоавтотрофы и хемоавтотрофы.
Фотоавтотрофы используют в качестве источника энергии солнечный свет,
хемоавтотрофы используют энергию окисления неорганических веществ.
К автотрофным организмам относятся водоросли, наземные растения,
бактерии, способные к фотосинтезу, а также некоторые бактерии, способные
окислять неорганические вещества (хемоавтотрофы). Автотрофы являются
первичными продуцентами органического вещества в биосфере.
Гетеротрофы (от греч.
geter
– другой) – организмы, нуждающиеся для
своего питания в органическом веществе, образованном другими
организмами. Гетеротрофы способны разлагать все вещества, образуемые
автотрофами, и многие из тех, что синтезирует человек.
Внутри каждой экосистемы трофические сети имеют хорошо
выраженную структуру, которая характеризуется природой и количеством
организмов, представленных на каждом уровне различных пищевых цепей.
Для изучения взаимоотношений между организмами в экосистеме и для их
графического изображения обычно используют экологические пирамиды.
Экологические пирамиды выражают трофическую структуру экосистемы в
геометрической форме. Они строятся в виде прямоугольников одинаковой
ширины, но длина прямоугольников должна быть пропорциональна
значению измеряемого объекта. Отсюда можно получить пирамиды
численности, биомассы и энергии.
Пирамиды численности. Правило пирамиды чисел: общее число
особей, которые занимают определенный трофический уровень. Они
представляют собой наиболее простое приближение к изучению
трофической структуры экосистемы. При этом сначала подсчитывают число
организмов на данной территории, сгруппировав их по трофическим уровням
и представив в виде прямоугольника, длина (или площадь) которого
пропорциональна числу организмов, обитающих на данной площади (или в
данном объеме, если это водная экосистема). Установлено основное правило,
которое гласит, что в любой среде растений больше, чем животных,
травоядных больше, чем плотоядных, насекомых больше, чем птиц, и т.д.
Пирамиды численности отражают плотность организмов на каждом
трофическом уровне. Нередко они перевернуты. Например, в лесу
насчитывается значительно меньше деревьев (первичные продуценты), чем
насекомых (растительноядные). Подобная же картина наблюдается в
пищевых цепях сапрофитов и паразитов.
Пирамиды биомассы. Правило пирамиды продукции: на каждом
предыдущем трофическим уровне количество биомассы, создаваемой за
единицу времени больше, чем на последующем. Отражает более полно