|
|
РЕГУЛЯЦИЯ ЧИСЛЕННОСТИ ПОПУЛЯЦИИПри увеличении численности популяции включаются механизмы регуляции: 1) взаимоотношения хищник-жертва. При росте численности жертвы увеличивается рождаемость у хищника, хищник, вырастая, уменьшает численность жертвы и хищник сокращается в конкурентной борьбе; 2) паразит-хозяин. Чем скученнее особи, тем выше вероятность передачи паразитов от одной особи к другой; 3) миграция имеет положительные черты: снижается вероятность скрещивания близкородственных особей, передается генетическая и поведенческая информация; минус: высокая смертность при перемещении; 4) каннибализм – поедание себеподобных (мыши, насекомые, медведи, кошки, собаки); 5) изменения нейро-эндокринной системы, которые сказываются на устойчивости к болезням (шоковая болезнь у зайцев); 6) при возрастании плотности происходят изменения генетического состава популяции: быстроразмножающиеся особи заменяются медленноразмножающимися, а иногда особи выпадают из процесса размножения; 7) деятельность человека, т.е. охотничьи сезоны, вырубка лесов, но этот механизм несовершенен.
УЧЕНИЕ О БИОСФЕРЕ Термин придумал Э. Зюсс в 1875 г., а разработал учение В.И. Вернадский в 1926 г. Биосфера – это своеобразная оболочка Земли, содержащая всю совокупность живых организмов и ту часть планеты, которая находится в непрерывном обмене с этими организмами. 400 млн. лет живые организмы размножались, расселялись, видоизменялись и все время преобразовывали лик планеты. Они создали атмосферу, озоновый экран, почву, топливные ресурсы и т.д. (В.И. Вернадский). Границы биосферы – вся гидросфера, нижняя часть атмосферы до озонового экрана (22-24 км от Земли), литосфера (верхняя - в пределах почвы, но по трещинам живые организмы попадают глубже). Состав биосферы (1965 г.): 1) живое вещество (живые существа); 2) косное вещество (минералы, породы); 3) биогенное вещество (живое происхождение; известняк, нефть); 4) биокосное вещество (почва); 5) вещество радиоактивного распада; 6) вещество рассеянных атомов; 7) вещество космического происхождения.
8.СВОЙСТВА ЖИВЫХ ОРГАНИЗМОВ 1. Всюдность – способность осваивать все новое пространство (магма, ледниковые отложения, обвалы горных пород). 2. Высокая приспособительная способность – живые организмы могут жить при t=-2730С до t=+1400С. 3. Активное движение – использование воздушных потоков, энергии химических реакций против течения. 4. Устойчивость при жизни и быстрое разложение после смерти. 5. Высокая скорость протекания реакций: рост, развитие, пищеварение (гусеница съедает в 100 раз больше, чем весит сама). 6. Высокая скорость обновления живого вещества – смена поколений (планктон в океане полностью обновляется за год, на суше – 14 лет). Живые организмы участвуют во всех биохимических циклах Земли (железо, сера, углерод, фосфор, кальций).
фотосинтез
органическое вещество растений
органическое вещество животных
органическое вещество почв
уход в геологию (нефть, уголь)
Рис. 5. Круговорот углерода
9. ФУНКЦИИ ЖИВЫХ ОРГАНИЗМОВ
1. Энергетическая функция – способность поглощать и использовать солнечную энергию, передавать ее по пищевым цепям. 2. Газовая функция – способность изменять и поддерживать определенный газовый состав среды обитания (поглощение углекислого газа, выделение кислорода). 3. Концентрационная функция – «захват» из окружающей среды атомов химических элементов. Например, моллюски концентрируют кальций. 4. Деструктивная функция – разрушение организмами отходов жизнедеятельности и мертвой органики. Окислительно-восстановительная функция – окисление и восстановление различных веществ с помощью живых организмов; под их влиянием происходит интенсивная миграция элементов переменной валентности (Fe, Mg, S, F, N и т.д.). Они создают новые отложения сульфатов, образования сероводородов, минеральные вещества. 5. Транспортная функция – перенос вещества в результате миграции живых организмов 6. Средообразующая – преобразование физико-химических параметров среды (например: создание микроклимата – ель выделением из корней создает кислую среду (почву), увлажнение, затенение, в результате – очистка воздуха, защита от эрозии). 7. Рассеивающая функция – противоположна концентрационной, она проявляется через трофическую и транспортную деятельность (например: смена покровов, выделение экскрементов). 8. Информационная функция – накопление информации и закрепление ее в наследственных структурах, передача последующим поколениям. ЭКОСИСТЕМЫ
Экосистема – природный комплекс, созданный живыми организмами и средой обитания. Живые организмы – биоценоз, фитоценоз, зооценоз, микробоценоз. Среда обитания – экотоп, климатоп, гидротоп и эдафотоп. Экосистема – биоценоз-экотоп (А. Тенсли). В 1935 году А. Тенсли дал термин «экосистема».
ВИДЫ ЭКОСИСТЕМ 1. Экосистема суши – тундра, тайга, хвойные и смешанные леса, степи, полупустыни и пустыни. 2. Экосистема океана – открытый океан, континентальный шельф, потоки воды со дна на поверхность, бухты, устья рек, проливы, глубоководная зона. 3. Пресноводная экосистема – пруды, озера, реки, ручьи, заболотья. По степени хозяйственного воздействия экосистемы бывают естественные, модифицированные (например: подсев трав на лугах), трансформированные (например: плотина на реке), искусственные (например: города, дороги и т.д.). В. Н. Сукачёв придумал понятие «биосфера», однако оно не равноценно понятию «экосистема». 12. ВИДОВАЯ СТРУКТУРА ЭКОСИСТЕМЫ
Количество видов, образующих данную систему, называется видовой структурой. В старых экосистемах количество видов стабильно, в молодых – количество видов растет. Доминантные виды – преобладающие виды (например: ель, ковыль). Эдификаторы – строители. Они создают среду обитания и подчиняют всех этой среде обитания (например: ель окисляет почву, увлажняет и затеняет территорию). Единичные виды – резерв сообщества, т.е. в данных условиях они не могут распространяться, но при изменении условий могут стать доминантными. Чем больше видов образуют экосистему, тем она стабильнее, устойчивее.
13.ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭКОСИСТЕМ 1. Консорция – структурная единица биоценоза, объединяющая автотрофные и гетеротрофные организмы на основе пространственных и пищевых связей вокруг центрального ядра (например: ядро – дерево, вокруг него обитают питающиеся его частями). 2. Синозия – структурная часть вертикального расчленения биоценоза, ограниченная в пространстве. Синозия может совпадать с горизонтом, ярусом (например: синозия сосны, мхов, брусники). 3. Парцелла – структурная часть горизонтального расчленения биоценоза, отличающаяся от других частей составом и свойствами компонентов (например: участки лиственных деревьев в хвойном лесу). ЭНЕРГЕТИКА ЭКОСИСТЕМ
Для своего существования живые организмы должны постоянно пополнять и расходовать энергию. Растения связывают энергию Солнца в диапазоне 380-710 нм. Такая радиация называется фотосинтетически активной радиацией (ФАР). Только высокопродуктивные экосистемы связывают 3-5% ФАР, остальные – 1% энергии. В пищевой цепи 90% энергии растение тратит на себя (рост, фотосинтез, размножение) и только 10% энергии передается травоядным. Травоядные 9% тратят на себя и 1% передается хищнику. Правило 10%: на каждый последующий уровень цепи питания передается только 10% энергии с предыдущего уровня; в конце пищевой цепи энергия рассеивается; количество уровней в цепи ограничено солнечной энергией.
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПИРАМИДЫ
Если продукцию, биомассу, энергию изображать в виде прямоугольников, то их вид в пищевой цепи будет иметь вид пирамиды. Правило пирамид: количество энергии, содержащейся в организмах на последующем трофическом уровне, меньше ее значений на предыдущем уровне. Например:
Рис. 6.Пирамиды биомасс и энергии Только в океане пирамида биомасс перевернута. Весь планктон по биомассе меньше всех китов. Пищи хватает всем благодаря планктонам, которые очень быстро размножаются. Наряду с полезными веществами в пищевой перемещаются и токсичные вещества. Чем выше организм в цепи питания, тем больше токсинов в его теле: вода – содержание пестицида 0,00005, планктон – 0,004, щука – 1,33, цапля – 3,53, утка – 22.8. ПРОДУКТИВНОСТЬ ЭКОСИСТЕМ
Продуктивность – способность экосистем создавать продукцию. Продуктивность – количество живого вещества, созданное на единице площади или объема за единицу времени, выраженная в единицах массы. Продуктивность бывает первичная (продуктивность растений) и вторичная (продуктивность животных). Биомасса – количество живого вещества, находящееся на единице площади независимо от времени образования. Например: Таблица 1 Продуктивность экосистем
По Вернадскому существуют пленки жизни. Они образуются на границах нескольких сред или экосистем (например: данная, поверхностная; опушка леса). К более мелким пленкам жизни относят: океан (коралловые рифы, саргассовые сгущения, побережье морей и океанов, зоны апвеллинга), суша (тропический лес, прибрежная зона, мелкие водоемы). Человек должен беречь высокопродуктивные экосистемы, т.к. они составляют резерв сообщества, каркас биосферы. При их разрушении рушится вся биосфера.
|
|
