Популяционный и экосистемный уровень жизни

                            

Содержание

 

1. Введение…………………………………………………………………3
2. Понятие о популяции …………………………………………………..4
3. Основные характеристики популяций……………………….………..5
4. Экосистемный уровень жизни…………………………………..……..7
5. Структура и виды экосистемы………………………………………....8
6. Заключение……………………………………………………………..10

Список  литературы …………………………………………………..…..11

 

 

 

 

   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Введение

     Все уровни организации жизни образуют соответствующие системы, которые различаются по принципам организации и масштабам явлений. Эти системы образуют своеобразную иерархическую лестницу, в которой меньшие подсистемы составляют большие системы, сами являющиеся подсистемами более крупных систем. Свойства каждого отдельного уровня сложнее и многообразнее предыдущего, причем нельзя предсказать свойства каждого последующего биологического уровня исходя из свойств отдельных составляющих его более низких уровней.

     Экосистема  представляет собой устойчивый  комплекс популяций животных, растений  и микроорганизмов, приуроченный  к определенной территории или  акватории и интегрированный  на основе обмена веществом  и энергией между ее элементами. Биогенный круговорот веществ  относится к числу фундаментальных  механизмов функционирования биосферы  Земли. В связи с этим выделяются  две глобальные функции экосистемы. Первая функция – продукционная  – это синтез органического  вещества и его трансформация  на различных уровнях консументов. Вторая – регуляторная, которая поддерживает функциональную целостность экосистем, сбалансированность количества вещества и энергии по трофическим уровням. Популяция как надорганизменная биологическая система входит в состав биогеоценоза как ее подсистема, функция которой – обеспечение определенного звена в биогенном круговороте веществ. В то же время популяция есть элементарная форма существования вида в природе. Отсюда другая ее функция – сохранение и воспроизведение вида в конкретных условиях среды. Особую роль в структуре жизни играет особь. Организменный уровень длительное время считался наивысшим уровнем организации живой материи, обладающим наибольшей самостоятельностью. Однако, самостоятельность отдельного организма относительна. Организм является структурно-функциональной подсистемой популяции, обеспечивающей извлечение, превращение и использование энергии извне, т.е. обмен веществ.

 

 

 

 

 

2. Понятие о популяции

     Популяция – одно из центральных понятий в биологии и обозначает совокупность особей одного вида, которая обладает общим генофондом и имеет общую территорию. Термин введен в 1903 г. Иогансеном для нужд генетики. Основным свойством популяций, как и других биологических систем является то, что они находятся в беспрерывном движении, постоянно изменяются. Это отражается на всех параметрах: продуктивности, устойчивости, структуре, распределении в пространстве. Популяциям присущи конкретные генетические и экологические признаки, отражающие способность систем поддерживать существование в постоянно меняющихся условиях: рост, развитие, устойчивость. Длительное устойчивое существование популяции зависит от численности особей в ней. Наука, объединяющая генетические, экологические и эволюционные подходы к изучению популяций, известна как популяционная биология. В популяции, как в экосистеме, рассматривается биотический и абиотический компонент, т.к. большинство процессов проходящих в популяции связаны с окружающей средой. Популяции могут занимать разные по размеру площади и условия обитания в  пределах местообитания одной популяции тоже могут быть не одинаковы. По этому признаку выделяют три типа популяций: элементарную,  экологическую, географическую. Элементарная (локальная) популяция – это совокупность особей одного вида, занимающих небольшой участок однородной  площади. Между ними постоянно идет обмен генетической информацией. Экологическая популяция – совокупность элементарных популяций, внутривидовые группировки, приуроченные к конкретным биоценозам. Растения одного вида в ценозе называются ценопопуляцией. Географическая популяция – совокупность экологических популяций, заселивших географически сходные районы. Географические популяции существуют автономно, ареалы их относительно изолированы, обмен генами происходит редко – у животных и птиц – во время миграций, у растений – при разносе пыльцы, семян и плодов. На этом уровне происходит формирование географических рас, разновидностей, выделяются подвиды. При описании популяций используют две группы количественных показателей: статические, характеризующие состояние популяции в какой-то определенный момент времени, и динамические, характеризующие процессы, протекающие в популяции за некоторый промежуток времени.

 

 

3. Основные  характеристики  популяций 

    Численность и плотность – основные параметры популяции. Численность – общее количество особей на данной территории или в данном объеме.  Плотность – количество особей или их биомасса на единице площади или объема. В природе происходит постоянные колебания численности и плотности. Динамика численности и плотности определяется в основном рождаемостью, смертностью и процессами миграции. Это показатели, характеризующие изменение популяции в течение определенного периода: месяца, сезона, года и т.д. Изучение этих процессов и причин их обусловливающих очень важно для прогнозов состояния популяций.

       Рождаемость  различают абсолютную и удельную. Абсолютная рождаемость – это количество новых особей, появившихся за единицу времени, а удельная – то же самое количество, но отнесенное к определенному числу особей. Рождаемость определяется многими факторами: условиями среды, наличием пищи, биологией вида (скорость полового созревания, количество генераций в течение сезона, соотношение самцов и самок в популяции). Согласно правилу максимальной рождаемости в идеальных условиях в популяциях появляется максимально возможное количество новых особей; рождаемость ограничивается физиологическими особенностями вида.

        Смертность, как и рождаемость, бывает абсолютной (количество особей, погибших за определенное время), так и удельной. Она характеризует скорость снижения численности популяции от гибели из-за болезней, старости, хищников, недостатка корма, и играет главную роль в динамике численности популяции.  

          Различают три типа смертности:

- одинаковый на всех  стадиях развития; встречается редко, в оптимальных условиях;

- повышенная смертность  в раннем возрасте; характерна  для большинства видов растений  и животных (у деревьев к возрасту  зрелости доживает менее 1% всходов, у рыб – 1-2% мальков, у насекомых  – менее 0,5% личинок);

- высокая смерть в старости; обычно наблюдается у животных, чьи личиночные стадии проходят  в благоприятных мало изменяющихся  условиях: почве, древесине, живых организмах.

       Популяция приспосабливается к изменению условий среды путем обновления и замещения особей, т.е. процессами рождения (возобновления) и убывания (отмирания), дополняемыми процессами миграции. В стабильной популяции темпы рождаемости и смертности близки, сбалансированы. Они могут быть непостоянны, но плотность популяции незначительно отличается от какой-то средней величины. Ареал вида при этом ни увеличивается, ни уменьшается. В растущей популяции рождаемость превышает смертность. Для растущих популяций характерны вспышки массового размножения , особенно у мелких животных . Нередко растущими становятся популяции крупных животных в условиях заповедного режима   или интродукции .

        Если  смертность превышает рождаемость, то такая популяция считается  сокращающейся. В естественной среде  она сокращается до определенного  предела, а затем рождаемость  вновь повышается и популяция  из сокращающейся становится  растущей. Чаще всего неумеренно  растущими бывают популяции нежелательных  видов , сокращающимися – редких, реликтовых, ценных, как в экономическом, так и в эстетическом отношении.

        Динамика, состояние и воспроизводство  популяций согласуются с их  возрастной и половой структурой. Возрастная структура отражает  скорость обновления популяции  и взаимодействие возрастных  групп с внешней средой. Она  зависит от особенностей жизненного  цикла, существенно различающегося  у разных видов (например, птиц  и у млекопитающих хищников), и  внешних условий. 

          В жизненном цикле особей обычно  выделяют три возрастных периода: предрепродуктивный, репродуктивный и пострепродуктивный . Для растений характерен еще период первичного покоя, который они проходят в стадии поящихся семян. Каждый из периодов может быть представлен одной (простая структура) или несколькими (сложная структура) возрастными стадиями. Простой возрастной структурой обладают однолетние растения, многие насекомые. Сложная структура характерна для разновозрастных  популяций деревьев, для высокоорганизованных животных. Чем сложнее структура, тем выше приспособительные возможности популяции.

         Одна из наиболее известных  классификаций животных по возрасту  Г.А. Новикова:

- новорожденные – до  момента прозревания;

- молодые – подрастающие  особи, "подростки";

- полувзрослые – близкие  к половозрелым особям;

- взрослые – половозрелые  животные;

- старые – особи, переставшие  размножаться.

4. Экосистемный уровень жизни

      Экосистема, или экологическая система  —  биологическая система, состоящая  из сообщества живых организмов (биоценоз), среды их обитания (биотоп), системы связей, осуществляющей  обмен веществом и энергией  между ними. Одно из основных  понятий экологии.  Единицей классификации  экосистем является биом —  природная зона или область  с определенными климатическими  условиями и соответствующим  набором доминирующих видов растений  и животных.  Особая экосистема  — биогеоценоз — участок земной  поверхности с однородными природными  явлениями. Составными частями биогеоценоза  являются климатоп, эдафотоп, гидротоп (биотоп), а также фитоценоз, зооценоз и микробоценоз (биоценоз).

       С целью  получения продуктов питания  человек искусственно создает  агроэкосистемы. Они отличаются от естественных малой устойчивостью и стабильностью, однако более высокой продуктивностью.

       Для  поддержания круговорота веществ  в экосистеме необходимо наличие  запаса неорганических веществ  в усвояемой форме и трех  функционально различных экологических  групп организмов: продуцентов, консументов и редуцентов.

        Продуцентами выступают автотрофные организмы, способные строить свои тела за счет неорганических соединений .

         Консументы - гетеротрофные организмы, потребляющие органическое вещество продуцентов или других консументов и трансформирующие его в новые формы.

          Редуценты живут за счет мертвого органического вещества, переводя его вновь в неорганические соединения. Классификация эта относительная, так как и консументы, и сами продуценты выступают частично в роли редуцентов в течение жизни, выделяя в окружающую среду минеральные продукты обмена веществ.

         Круговорот атомов может поддерживаться  в системе и без промежуточного  звена — консументов, за счет деятельности двух других групп.   Масштабы экосистемы в природе весьма различны. Неодинакова также степень замкнутости поддерживаемых в них круговоротов вещества, т.е.

        

 

 

  5. Виды и  структура экосистемы 

        Для того  чтобы экосистемы функционировали (существовали) неограниченно долго и как единое целое, они должны обладать свойствами связывания и высвобождения энергии, а также круговоротом веществ. Экосистема, кроме этого, должна иметь механизмы, позволяющие противостоять внешним воздействиям (возмущениям, помехам), гасить их. Любая экосистема состоит из двух блоков. Один из них представлен комплексом взаимосвязанных живых организмов - биоценозом, а второй - факторами среды - биотопом или экотопом. Экосистемы могут и не иметь растительное звено. Таким примером являются системы, формирующиеся на базе разлагающихся органических остатков, гниющих в лесу деревьев, трупов животных и т. п. В них достаточно присутствие зооценоза и микробоценоза или только микробоценоза, способных осуществлять круговорот веществ. Каждый биогеоценоз может быть назван экосистемой, но не каждая экосистема относится к рангу биогеоценоза. Биогеоценозы и экосистемы могут различаться и по временному фактору (продолжительности существования).

       Любой биогеоценоз потенциально бессмертен, поскольку все время пополняется энергией за счет деятельности растительных фото- или хемосинтезирующих организмов. В то же время экосистемы без растительного звена заканчивают свое существование одновременно с высвобождением в процессе разложения субстрата всей содержащейся в нем энергии.

       Под видовой структурой понимается количество видов, образующих экосистему, и соотношение их численностей. Точных данных о количестве видов в экосистемах нет. Это связано с тем, что трудно учесть видовое разнообразие всех мелких организмов (особенно микроорганизмов). Оно исчисляется сотнями и десятками сотен. Видовое разнообразие обычно тем значительнее, чем богаче условия (биотоп) экосистемы. В этом отношении самыми богатыми по видовому разнообразию являются, например, экосистемы дождевых тропических лесов. Только древесные виды исчисляются в них сотнями. Богатство видов зависит также от возраста экосистем. Молодые экосистемы, возникающие, например, на таком изначально безжизненном субстрате, как отвалы пород, извлекаемые из глубинных слоев земной коры при добыче полезных ископаемых, крайне бедны видами. В дальнейшем по мере развития экосистем их видовое богатство увеличивается.