БИОГЕОЦЕНОЗЫ, ИХ СТРУКТУРА И ХАРАКТЕРИСТИКА

Биогеценоз включает две компоненты: биотическую и абиотическую. Его границы совпадают с границами растительного сообщества, являющегося его основой. Биогеоценоз функционирует как целостная, саморазвивающаяся и самовоспроизводящаяся система. В состав биогеценоза входят следующие компоненты:

1) неорганические вещества, включающиеся в круговорот (соединения углерода, азота, кислорода, вода, минеральные соли);

2) климатические факторы (температура, давление, освещённость);

3) органические вещества (белки, нуклеиновые кислоты, углеводы, липиды);

4) продуценты — автотрофные организмы, синтезирующие органические вещества из неорганических под действием солнечного света (в основном зелёные растения);

5) консументы — гетеротрофные организмы (растительноядные и плотоядные потребители готового органического вещества), в основном, животные;

6) деструкторы и редуценты — гетеротрофные организмы, разрушающие остатки мёртвых растений и животных (черви, мокрицы, раки, сомы) и превращающие их в минеральные соединения (бактерии, грибы);

CO₂ Свет Солнца

O₂

Рис. 2.Функциональная структура экосистемы и потоки вещества в экосистеме

Взаимоотношения между организмами в экосистеме в процессе жизнедеятельности строятся на основе цепей питания или трофических цепей. Исходным источником энергии всякой трофической цепи любого биогеоценоза является энергия Солнца. Первое звено всякой цепи питания составляют зелёные растения (продуценты), превращающие в процессе фотосинтеза световую энергию в энергию химических связей органических соединений. Второе звено составляют травоядные животные (первичные потребители, консументы), поедающие растения. Третье и последующие звенья трофической цепи — плотоядные потребители, консументы. Все организмы, взаимодействующие со средой, должны динамическое равновесие — гомеостаз. Адаптация организмов к условиям существования совершенствуется в процессе эволюции.

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ЗАКОНЫ

Закон минимума Ю. Либиха: урожай (продукция) зависит от фактора, находящегося в минимуме. Этот закон имеет ограниченное действие и только на уровне химических веществ. Например: если фосфор содержится в почве лишь в минимальных количествах, то это снижает урожай. Но оказалось, что если это же вещество находится в избытке, это также снижает урожай. Более того, факторы могут действовать изолированно или совокупно - ведь урожай зависит и от влажности, и от других факторов жизни растений.

Закон толерантности В.Шелфорда: отсутствие или невозможность процветания определяется недостатком (в качественном или количественном смысле) или, наоборот, избытком любого из ряда факторов, уровень которых может оказаться близким к пределам переносимого данным организмом. Эти два предела называют пределами толерантности. Лимитирующий экологический фактор — фактор, который ограничивает развитие организма из-за недостатка или избытка по сравнению с потребностью. Например, организм способен существовать при. Это и будет диапазон толерантности организма по отношению к t. Если этот диапазон небольшой, то организм называют стенотермным (“стено” – узкий), если он достаточно широкий, то эвритермным («эври» - широкий). Подобно температуре действуют и другие факторы, например, соленость воды и т. п., а организмы по отношению к характеру их воздействия называют, соответственно, стенобионтами или эврибионтами. Например, говорят: организм стенобионтен по отношению к солености, влажности, или эврибионтен по отношению к климатическим факторам. Эврибионтные организмы наиболее широко распространены на Земле.

Рис. 3.Кривая толерантности (приспособления)

Закон независимости факторов В.Р. Вильямса: условия жизни равнозначны, ни один из факторов жизни не может быть заменен другим. Можно лишь недостаток одного фактора смягчить избытком других, например недостаток солнечного света избытком углекислого газа или влажности, но полностью заменить нельзя.

Закон конкурентного исключения: два вида, занимающие одну экологическую нишу, не могут сосуществовать в одном месте неограниченно долго.

Основной закон экологии: развиваются не только организмы и виды, но и экосистемы. Последовательность сообществ, сменяющих друг друга в данном районе, называется сукцессией. Развитие экосистем во многом аналогично развитию отдельного организма и в то же время сходно с развитием биосферы в целом.

УЧЕНИЕ О ПОПУЛЯЦИЯХ

Популяция – совокупность особей одного вида, совместно населяющих определенный ареал, обладающих сходством строения и происхождения, свободно скрещивающихся между собой.

Популяция – котел, где происходит порождение новых особей, отмирание старых, естественный отбор, борьба за существование, благодаря которым выживают и оставляют потомство лишь особи с полезными в данных условиях изменениями.

Популяция – единица эволюции.

Статистические характеристики:

1) численность, плотность; (метод пробных площадок, открытых площадок, метод мечения и отлова);

2) возрастной состав; (у растений: период покоя, генеративный период, вегетативный период, регрессивный период; у животных: предрепродуктивный, репродуктивный, пострепродуктивный);

3) половая структура: иногда среда обитания влияет на соотношение полов (если pH воды больше 6, то от 85% до 100% у особей меченосцев рождаются самки, а если pH меньше 6, то 87-100% рождаются самцы; при температуре песка больше 30 градусов, то у черепах больше вылупляются самки; но у некоторых животных бывает прослойка - гермафродиты);

4) территориальная структура.

Размещение особей в популяции может быть равномерным, дисперсным, скученным.

Скученное положение характерно для животных с внутренней организацией: колония, стадо, стая, семьи (прайды), кочевой и оседлый образ жизни. Оседлый – знание территории, но возможна конкуренция, а в кочевом – наоборот.

Динамические характеристики популяции:

1) рождаемость – количество особей, появившихся за единицу времени. Рождаемость бывает экологической и максимально возможной. Чем выше уровень организации животного, тем ниже рождаемость (слон, треска);

2) смертность – количество погибших особей за единицу времени. Смертность зависит от ресурсов среды, хищников и конкурентов, неправильного развития, болезней и паразитов, заботы о потомстве и т.д;

3) прирост = рождаемость – смертность.

Рис. 4а.Экспоненциальный тип роста численности

Рис. 4б.Логистический тип роста численности

Возможен переход с одного типа роста на другой. Давление среды – ресурсы, войны, эпидемии, каннибализм.