Курс лекций по "Экологии"

                                                                                                                                               - фитопланктон 
 

3. Пирамида  энергии (количество пищи, которое проходит через трофические уровни)

Нет обратной формы.

С помощью пирамид энергии можно сравнивать биоценоз между собой.

Существует  закон пирамиды энергии.

 В 1942г. Линдеман предложил правило 10% или закон пирамиды энергии: с одного трофического уровня экопирамиды переходит на другой более высокий ее уровень в среднем 10% энергии поступившей на предыдущий уровень экопирамиды.

Правило 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 биоценоза:

Доминантные виды – виды, преобладающие по численности, массе, развитию.

Среди доменантов выделяют эдификаторы – виды, которые своей жизнедеятельностью в наибольшей степени формируют среду обитания, предопределяя существование других организмов.

Пр.: ель  – средообразующее растение.

Видовое разнообразие биоценоза складывается из компонентов:

1. Видовое богатство – общее количество видов занимающих данную экосистему.
2. Выравненность – доля из общего числа, приходящаяся на один вид.

Видовое разнообразие биоценоза также зависит от типов взаимоотношений между организмами:

1. Внутривидовое взаимодействие – между особями одного вида.
2. Межвидовая конкуренция – на одном трофическом уровне за необходимые ресурсы.
3. Межвидовое взаимодействие популяций находящихся на разных трофических уровнях.
4. Влияние абиотических факторов на конкуренцию.

 

Увеличение  разнообразия ресурсов ведет к увеличению места обитания => происходит расширение экологической ниши от реализованной к функциональной.

Экологическая ниша – совокупность всех требований организма к условиям среды обитания и месту, где условия выполняются.

Виды  экологических ниш:

1. Специализированные ниши – виды, которые приспособлены к существованию в узком диапазоне климатических условий и питаются ограниченным набором растений и животных.
2. Общая ниша – виды, для которых характерна легкая приспосабливаемость к изменениям экологических факторов среды (тараканы, крысы).

 

В результате межвидовой конкуренции зона перекрытия между видами снижается и экологическая  ниша становится уже => сокращаются размеры популяций конкурирующих видов. 

Принцип конкурентного исключения или закон Гаузе: два вида не могут существовать в одной и той же местности, если их экологические потребности идентичны. 

Хищничество

Рассмотрим  межвидовое взаимодействие хищников и их жертв.

Численность популяции  хищников всегда на полпериода отстает.

При встрече  организмов развивающихся в изоляции друг от друга, их популяции не способны существовать в равновесии. В результате численность привнесенной популяции стремительно увеличивается, нанося ущерб местному биоценозу, включая вымирание отдельных видов.

Хищничество влияет на структуру функций биоценоза, динамику и пространственное распределение  популяций жертв. 

Схема взаимодействия механизмов организации биоценоза (Дж.Коннел):

 
 

Уровень при котором

возникает конкуренция 
 

Отсутствие  конкуренции                                                                                     условия среды

                                               очень суровые        суровые       благоприятные 

“кривая”  - численность популяции

---            - смертность вызванная неблагоприятными абиотическими факторами

-.-.-          - смертность вызванная хищничеством

A              - популяции, численность которых ограничена неблагоприятными факторами среды.

B             - популяции, численность которых ограничена интенсивностью хищничества. 

Закон действия факторов (Тинела, 1926): состав сообщества биоценоза по видам и численности особи в них определяется тем фактором среды, который находится в своем минимуме для данного сообщества или биоценоза. 

Биоценотические принципы:

1. Принцип разнообразия условия биотопа: чем разнообразнее условие жизни в рамках биотопа, тем больше число видов в заселяющем его биоценозе.
2. Принцип отклонения условий существования от нормы: чем больше отклонение условия существования от оптимума в пределах биотопа, тем беднее видами становится заселяющий его биоценоз и тем относительно больше особей имеет каждый присутствующий вид.

 

Пространственная структура биоценоза

Пространственная  структура биоценоза определяется, прежде всего, сложением фитоценоза.

Распределение организмов внутри биотопа носит  ярусный характер.

Ярусность – вертикальное расслоение биоценозов на равновысокие структурные части.

«+» ярусного расположения:

1. Более полное разностороннее использование среды.
2. Ослабление конкуренции между организмами.
3. Увеличение числа организмов на единицу площади.

Пр. (ярусная структура широколиственного леса):

1 ярус (древесный) – самые высокие  растения (дуб, клен, осина, липа), белки, соколы, сороки, воробьи, дрозды, зяблики, вороны, насекомые.

2 ярус (кустарниковый) – кустарники  до 5м (лещина, малина, шиповник, крушина, боярышник, рябина), насекомые (мухи, комары, пчелы, осы), снегири, дятлы, дрозды, поползни, белки, медведи.

3 ярус (травянистый) – ромашки, овсяники, папоротники, подрост деревьев, насекомые (пчелы, осы, комары, жуки), синицы, млекопитающие (лоси, медведи, лисы, волки, зайцы, косули).

4 ярус (приземный слой – до 20см) - мхи, лишайники, низкие травы (клевер, хвощ, мать и мачеха), ежи, мыши, землеройки, ящерицы, змеи, пауки, муравьи, мухи, кузнечики.

5 ярус (лесная  подстилка) – мертвые разлагающиеся  организмы, грибы, редуценты, небольшие животные.

6 ярус (дернина – 5-7см (корни, земля)) – черви, мокрицы, клещи, жуки, кроты, корни.

7 ярус (гумусово-аккумулятивный  – до 40см) - корни, норы, кроты, барсуки, суслики. 

Мозаичность. В биоценозе вертикальное распределение  организмов обуславливает определенную структуру горизонтального направления. Расчлененность горизонтального направления получила название мозаичности.

Причины мозаичности:

1. Неоднородность микрорельефа почв
2. Средообразующее влияние растений и их биологические особенности.

Мозаичность (в лесу) может возникнуть в результате деятельности:

1. Животных – перенос семян, выедание, вытаптывание растений
2. Человека – вырубка лесов, костры, посадка деревьев
3. Стихийных бедствий – пожары, ураганы, землетрясения, вулканы и т.д.

 
 
 

Экосистемная  экология – изучает экосистемы и биогеоценозы.

Экосистема – совокупность биотических и абиотических объектов, ограниченных условными границами и находящихся в определенных отношениях таким образом, что эта совокупность сохраняется неопределенно долгое время.

Биогеоценоз – совокупность однородных природных элементов на определенном участке поверхности земли, контур которого устанавливается по границе растительного сообщества.

Различия  между экосистемой  и биогеоценозом:

1. Биогеоценоз имеет жесткие границы, определенный набор свойств и характер взаимосвязи между компонентами. 
   У экосистемы границы размыты и варьируются по масштабам.
2. Пространственная и функциональная система биогеоценоза носит завершенный характер, выражаемый в виде конечной продукции. 
   Экосистема может быть неполной, нестабильной, и поддерживается энергетическими дотациями.
3. В биогеоценозе выделяют доминирующий вид растительности, он является средообразующим. 
   У экосистемы все компоненты равны.

Структура экосистемы

Все компоненты взаимосвязаны 

Четкие  границы между экосистемами встречаются  редко. Обычно между ними находится переходная зона со своими особенностями. В этой зоне среда обитания неоднородна, поэтому возникает большее обилие эковозможностей, что порождает “сгущение жизни” называемое правилом краевого эффекта или правилом экотопа.

 
Функция экосистемы:

Продуктивность – скорость производства биомассы в единицу времени.

Виды  продуктивности:

1. Валовая первичная продуктивность – общая скорость накопления органических веществ продуцентами, включая те, что были израсходованы на дыхание.
2. Чисто первичная продуктивность – скорость накопления органических веществ, за вычетом тех, что были израсходованы на дыхание за изучаемый период.
3. Чистая продуктивность – скорость общего накопления органических веществ, оставшаяся после потребления гетеротрофами за определенный период.
4. Вторичная продуктивность – скорость накопления энергии консументами.

 

Динамика  экосистем

Динамичность – свойство экосистем, которое отражает зависимость экосистемы от комплекса экологических факторов и адаптивную реакцию всей системы на эти факторы.

Изменения, происходящие в экосистеме, бывают 2 типов:

1. Циклические:
• Сезонные – спячка, вымирание в определенных сезон, цветение, плодоношение.
• Суточные – фотосинтез идет только днем, ночью нет.
• Многолетняя изменчивость – обусловлена периодическими изменениями общей циркуляции атмосферы, которая зависит от солнечной активности.
2. Поступательные – смена одного биоценоза другим со сменой доминирующего вида.

 

Сукцессия – последовательная смена одного биоценоза другим.

Виды  сукцессий:

1. Катастрофические – разные виды экологических катастроф и стихийных бедствий.
2. Антропогенные – влияние человека (вырубка лесов, посадка деревьев, война).
3. Зоогенные / фитогенные – влияние животных и растений.