Законы и правила действия экологических факторов

Тесная связь паразита с хозяином имеет следствием отбор двоякого рода. Среди паразитов получают преимущество те, которые способны более полно и длительно использовать хозяина, не приводя его к слишком ранней гибели и обеспечивая тем самым себе наилучшее существование. Иными словами, паразит изнуряет, но не губит хозяина. В свою очередь, отбор на сопротивляемость организма хозяина также приводит к тому, что вред от присутствия в нем паразита становится все менее и менее ощутимым.

Катастрофический вред от паразитов  выражен преимущественно лишь в тех связях, которые еще не стабилизированы длительным ходом естественного отбора. Поэтому случайно завезенные вредители поражают сельскохозяйственные растения или животных часто намного сильнее, чем местные.

Основная экологическая роль хищничества, паразитизма в сообществах заключается в том, что, последовательно питаясь друг другом, живые, организмы создают условия для круговорота веществ, без которого невозможна жизнь. Вторая не менее важная роль этих отношений — взаимная регуляция численности видов.

Увеличение численности жертв происходит до тех пор, пока темп выедания их нарастающим количеством хищников не превысит скорости размножения. После этого дальнейшая деятельность хищников только подрывает их кормовую базу, что ведет к снижению их собственной численности. Это позволяет немногим оставшимся в живых жертвам вновь размножиться и, следовательно, вновь улучшить кормовые условия для хищников. Если последние еще присутствуют в системе, новое увеличение количества жертв способствует новому подъему их численности и цикл повторяется снова.

2. Комменсализм

Комменсализм — это такая  форма взаимоотношений между  двумя видами, когда деятельность одного из них доставляет пищу или убежище другому. Иными словами, комменсализм — одностороннее использование одного вида другим без принесения ему вреда. Комменсализм, основанный на потреблении остатков пищи хозяев, называют еще нахлебничеством. Таковы, например, взаимоотношения львов и гиен, подбирающих остатки недоеденной львами добычи. Комменсалами крупных акул являются сопровождающие их рыбы-прилипалы и т. д. Отношение нахлебничества устанавливается иногда даже между насекомыми и некоторыми растениями. .

Отношения типа комменсализма очень  важны в природе, способствуя  более тесному сожительству видов, более полному освоению среды  и использованию пищевых ресурсов.

3. Мутуализм

В природе широко распространены взаимовыгодные отношения видов, для обозначения  которых часто применяют термин «мутуализм». Мутуалистические связи могут возникать на основе предшествующего паразитизма или комменсализма. Степень развития взаимовыгодного сожительства может быть самой различной — от временных, необязательных контактов до такого состояния, когда присутствие партнера становится обязательным условием жизни каждого из них. Такие неразделимые полезные связи двух видов получили название симбиоза. Классический пример симбиотических отношений — лишайники, представляющие тесное сожительство гриба и водоросли. Этот симбиоз, по всей вероятности, возник из паразитизма гриба на водорослях. Гриб, оплетая клетки водорослей, образуют специальные всасывающие отростки — гаустории, проникающие внутрь через стенки клеток. Через них гриб получает вещества, ассимилированные водорослями. Воду и минеральные вещества водоросли получают из гриба.

4. Нейтрализм, аменсализм

Нейтрализм — это такая форма биотических отношений, при которой сожительство двух видов на одной территории не влечет для них ни положительных, ни отрицательных последствий. При нейтрализме виды не связаны друг с другом непосредственно, но зависят от состояния сообщества в целом. Например, белки и лоси, обитая в одном лесу, практически не контактируют друг с другом. Однако угнетение леса длительной засухой либо оголение его при массовом размножении вредителей сказывается на каждом из этих видов, хотя и в неодинаковой степени.

При аменсализме для одного из двух взаимодействующих видов последствия совместного обитания отрицательны, тогда как другой не получает от них ни вреда, ни пользы. Такая форма взаимодействия .чаще встречается у растений. Например, светолюбивые травянистые виды, растущие под елью, испытывают угнетение в результате сильного затенения ее кроной, тогда как для самого дерева их соседство может быть безразличным.

5. Конкуренция

Конкуренция — это взаимоотношения, возникающие между видами, со сходными экологическими требованиями. Когда такие виды обитают совместно, каждый из них находится в невыгодном положении, так как присутствие другого уменьшает возможности в овладении пищевыми ресурсами, убежищами и прочими средствами к существованию. Конкуренция — единственная форма экологических отношений, отрицательно сказывающаяся на обоих взаимодействующих партнерах.

Формы конкурентного взаимодействия могут быть самыми различными: от прямой физической борьбы до мирного совместного существования. Тем не менее если два вида с одинаковыми экологическими потребностями оказываются в одном сообществе рано или поздно один конкурент вытесняет другого.

Победителем в конкурентной борьбе оказывается, как правило, тот вид, который в данной экологической  обстановке имеет хотя бы небольшие преимущества перед другим, т. е. больше приспособлен к условиям окружающей среды.

 

Экосистемы. Структура  и разнообразие экосистем. Развитие экосистем, их устойчивость и стабильность.

В основе концепции  экосистемы лежит взаимосвязь между  физическими и биологическими явлениями, между живой и неживой материями. Хотя представление о структурных единицах природы формировалось в среде философов и естествоиспытателей веками, термин экосистема ввел в 1935 г. английский ботаник А. Тэнсли (A.G. Tansley), понимавший под ним единый комплекс живых существ и абиотических условий, приуроченный к территории, занятой конкретным фитоценозом.

Любая совокупность организмов и неорганических компонентов, в которой может осуществляться круговорот веществ, называют экосистемой.

Существует и другое определение, согласно которому 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. Совокупность специфического физико-химического окружения (биотопа) с сообществом живых организмов (биоценозом) и образует экосистему.

Экосистема – это основная функциональная единица в экологии, и для понимания проблем, возникающих в биосфере, необходимо прежде всего изучать экосистемный уровень организации.

Основные свойства экосистем –  это её способности:

1. Осуществлять круговорот веществ в среде обитания.

2. Противостоять внешним воздействиям

3. Производить биологическую продукцию.

Структурные элементы экосистемы.

С биологической  точки зрения, в составе экосистемы выделяют следующие компоненты:

1) неорганические  вещества (С, N, СО₂, Н₂О и др.), включающиеся в круговороты;

2) органические  соединения (белки, углеводы, липиды, гумусовые вещества и т. д.), связывающие биотическую и абиотические части;

3) воздушную,  водную и субстратную среду,  включающую климатический режим и другие физические факторы;

4) продуцентов,  автотрофных организмов, производящих  пищу из простых неорганических веществ.

5) консументов — гетеротрофных организмов, главным образом животных, питающихся другими организмами или частицами органического вещества;

6) редуцентов — гетеротрофных организмов, в основном бактерий и грибов, получающих энергию либо путем разложения мертвых тканей, либо путем поглощения растворенного органического вещества.

Существующие  на Земле экосистемы разнообразны. Выделяют микроэкосистемы, например ствол гниющего дерева, мезоэкосистемы, например лес, пруд, макроэкосистемы, например континент, океан, и глобальную экосистему – биосферу.

Существует  несколько классификаций экосистем. Например, одна из них основана на особенностях макроструктуры. Классификацию природных систем в экологии и географии очень часто привязывают к тем или иным растительным формациям, которые в свою очередь тесно связаны с климатическими условиями (тайга, степь, леса умеренной зоны и.т.д.).

Развитие  экосистемы, или экологическая сукцессия, состоит в закономерном изменении во времени видовой структуры и биогеоценотических процессов. Если сукцессионные изменения определяются преимущественно внутренними взаимодействиями, то говорят об аутогенной (самопорождающейся) сукцессии. В случае воздействия или контроля со стороны внешних сил (штормы, пожары, антропогенное воздействие) говорят об аллогенной (порожденной извне) сукцессии.

Процесс сукцессии состоит из нескольких этапов: 1) возникновения незанятого жизнью участка, 2) миграции на него различных организмов. 3) приживания их на данном участке, 4) конкуренции их между собой и вытеснения отдельных видов, 5) преобразования живыми организмами местообитания, постепенной стабилизации условий и отношений.

Устойчивость  экосистем — одно из самых сложных  и разночтимых понятий в экологии. Некоторые ученые определяют устойчивость как внутреннюю способность системы пребывать в состоянии, близком к равновесию, и возвращаться к нему после различных нарушений. Стабильность экосистемы — это постоянство параметров ландшафта в течение неопределенно долгого времени. Стабильность системы обеспечивается, как правило, постоянством внешних условий. Таким образом, устойчивость и стабильность природных систем — это разные понятия. Нестабильный ландшафт может быть очень устойчив (он при этом как бы устойчив в своей нестабильности), «закален» в условиях постоянно меняющейся природной среды. Напротив, очень стабильные, сформировавшиеся в условиях мало меняющейся среды экосистемы могут быть легко ранимы и разрушаться даже при незначительных антропогенных воздействиях.

 

 

 

 

Функционирование экосистем. Биопродуктивность.

Совокупность процессов перемещения, обмена и трансформации вещества и энергии в экосистеме называется ее функционированием. Оно слагается из множества элементарных процессов, имеющих физико-механическую, химическую или биологическую.

Основные  потоки вещества в экосистемах связаны  с биологическим круговоротом — поступлением веществ из почвы и атмосферы в живые организмы с соответствующим изменением их химической формы, возвращением их в почву и атмосферу в процессе жизнедеятельности организмов и повторным поступлением в живые организмы после процессов деструкции и минерализации с помощью микроорганизмов. Движущей силой этого круговорота является биопродукционный процесс, главную роль в котором играет фотосинтез.

Биологическая продуктивность, или биопродуктивность, - способность экосистемы на основе использования вещества и энергии к воспроизводству органического вещества — обычно оценивается через биологическую первичную чистую и первичную общую продукцию, выражаемые в массовых единицах на единицу площади в единицу времени (обычно за год). Под первичной продуктивностью понимают продуктивность продуцентов (преимущественно фитоценоза). Именно первичной продукцией определяется общий поток энергии через биотический компонент экосистемы, а, следовательно, и биомасса живых организмов, которые могут существовать в экосистеме. Вторичная продуктивность - продуктивность консументов. Величины и соотношения первичной и вторичной продуктивности в различных экосистемах сильно отличаются.

Продуктивность экосистем тесно связана с потоком энергии, проходящим через ту или иную экосистему. В каждой экосистеме часть приходящей энергии, попадающей в трофическую сеть, накапливается в виде органических соединений. Безостановочное производство биомассы (живой материи) — один из фундаментальных процессов биосферы.

Все экосистемы делятся по продуктивности на 4 класса:

1. Сообщества  высшей продуктивности (тропические  леса, посевы риса и сахарного тростника).

2. Сообщества  высокой продуктивности (леса умеренной зоны, посевы кукурузы).

3. Сообщества умеренной  продуктивности (степи, посевы основной  массы возделываемых культур).