Шпаргалка по "Экологии"

 

15 Популяция как саморегулирующаяся  система 

Под саморегуляцией систем понимают способность поддерживать на относительно постоянном уровне те или иные биологические показатели (внутренние свойства, структуру). Отклонение какого-либо показателя от определенного, характерного для данной системы, уровня является сигналом к включению механизмов, восстанавливающих этот уровень.

Рассмотрим механизмы  саморегуляции популяции как биологической системы на основных биологических показателях (свойствах) популяции - численности и плотности.Численность популяции - общее число особей на выделяемой территории. Благодаря этой характеристике судят о том, насколько благоприятны условия существования вида на данной части ареала.Численность популяций разных видов, обитающих на Земле, различна. Так, популяции некоторых видов насекомых (например, непарного шелкопряда, божьих коровок) могут насчитывать миллионы особей. В то же время известны виды, состоящие всего из одной популяции, в которую входит несколько сот особей (например, уссурийский тигр). Численность популяций постоянно колеблется, что зависит от множества факторов: обилия или отсутствия пищевых ресурсов, недостатка или избытка площади для обитания и размножения; болезней, числа хищников и др.

Колебания численности  особей в популяциях (ее динамика) могут  достигать десятков, сотен, а в  некоторых случаях и тысяч  раз. Известны случаи, когда саранча  размножается так обильно, что производит страшные опустошения растительности. Стаи насекомых проносятся по небу как огромные тучи, а шум от их крыльев напоминает завывание сильного ветра. Колебания численности характерны не только для животных и растений, но и для микроорганизмов (бактерий, вирусов). В конце Первой Мировой  войны была отмечена вспышка гриппа, которая охватила практически весь мир, в том числе и Гренландию. По некоторым подсчетам эта пандемия (эпидемия огромных масштабов) унесла жизни около 100 млн. человек.Человек анализирует данные о колебаниях численности популяций охотничьих зверей и птиц, предугадывает эти колебания. На основе этого делаются прогнозы, согласовываются сроки и нормы добычи охотничьих животных.Точные данные о численности популяций видов собрать нелегко. Поэтому обычно используют такое свойство популяции, как плотность.Плотность популяции - это среднее число особей, приходящееся на единицу площади или объема. При возрастании плотности популяции между ее особями усиливается конкуренция за пищу, место обитания и размножения - внутривидовая конкуренция.Плотность популяций крупных организмов более стабильна, чем у мелких растений и животных. Например, в популяциях дуба по мере роста деревьев происходит их самоизреживание, а у мари белой (лебеды) из семян развиваются практически все растения, то есть чем больше плотность популяции, тем меньшую величину будут иметь организмы

 

16 Понятие о биоценозе, биогеоценозе  и экосистеме

Биоценоз (от греч. биос - жизнь, кэнос -общий) – совокупность популяций различных видов, живущих и взаимодействующих в данном конкретном местообитании. Биоценоз любой экосистемы состоит из трех функциональных групп организмов – продуцентов, консументов, редуцентов, которые выполняют определенную роль в сообществе. Продуценты в процессе фотосинтеза синтезируют органическое вещество из неорганических. Через ряд консументов происходит перенос вещества и энергии, ранее накопленных в телах продуцентов. Редуценты разлагают органическое вещество продуцентов и консументов до простых неорганических, возвращая в окружающую среду атомы и молекулы, а также заключенную в них энергию, накопленных в их телах в течение жизни. Благодаря совместному действию этих трех групп организмов поддерживается относительно замкнутый вещественный круговорот в экосистемах и биогеоценозах.

Структура биоценоза 

- Типы взаимодействий между популяциями

- Вертикальная ярусность

- Горизонтальная неоднородность

- Периодичность во времени (суточная и

сезонная) 

- Пищевые цепи и пищевая сеть

Биогеоценоз - совокупность на известном протяжении земной поверхности однородных природных явлений, имеющая свою особую специфику взаимодействий слагающих ее компонентов и определенный тип обмена веществом и энергией между собой и другими явлениями природы и представляющая собой внутреннее противоречивое единство, находящееся в постоянном движении, развитии (по В.Н. Сукачеву).

3 вида структуры  Биогеоценоза:

1. Видовая - разнообразие в нем видов и соотношение численности или биомассы всех входящих в него популяций;
2. Пространственная -структура биогеоценоза определяется прежде всего сложением фитоценоза.
3. Трофическая (пищевая) - представлена цепями питания . Таким образом, структура биогеоценоза дает возможность определить свойства того или иного сообщества, выяснить перспективу его устойчивости во времени и пространстве, а также предвидеть возможные последствия воздействия на него антропогенного фактора.

Экосистема - совокупность всех популяций разных видов, про-живающих на общей территории и взаимодейству-ющих с окружающей их средой (А. Тенсли, 1935) Экосистема = Биоценоз + Биотоп.

Особенности экосистем:

- Открытая (есть входящий и исходящий потоки энергии)

- Автономная (если ее изолировать и обеспечить приток энергии,

то она сможет существовать практически неограниченное время)

- Проявляет способность к саморегуляции и самоподдержанию, т.е. у нее есть буфферность

- Обладает гомеостазом (относительной устойчивостью во

времени и пространстве)

- Размытость границ (как по вертикали, так и по горизонтали)

- Может существовать без какого-либо компонента (например, в болотных экосистемах нет почвы, в подземных (пещеры) нет притока световой энергии).

 

17 Взаимодействие популяций

Организмы, составляющие природные  популяции, не существуют отдельно друг от друга, а обычно находятся во многообразных сложных взаимоотношениях. Поэтому ученые- экологи редко изучают популяционную динамику только одного вида и всегда уделяют много внимания взаимодействиям популяций разных видов.

1. Конкуренция. Популяции, принадлежащие к разным видам, могут конкурировать между собой за жизненные ресурсы: воду и пищу, убежища, места кладки яиц и т.д. Конкуренция возникает в том случае, если различные виды обладают сходными потребностями к условиям жизни, пище, пространству. Такие отношения, угнетающие оба вида, возникают, например, между культурными растениями и сорняками. Конкуренция проявляется тем резче, чем более сходны потребности взаимодействующих видов. В результате конкуренции наименее приспособленные организмы погибают.

2. Хищничество. Связь жертвы и хищника - одна из самых тесных и распространенных связей в сообществе. Хищничеством называют такие отношения, при которых особи одного вида поедают особей другого. Например, растительноядные насекомые (тли) поедаются хищными насекомыми (хищные осы, жуки, муравьи). Мелкие хищные насекомые поедаются крупными (муравьиный лев поедает муравьев).

3. Паразитизм. Паразитизм - такая форма связи в популяциях, при которой паразит получает необходимые питательные вещества от организма хозяина, принося ему обычно вред, но не вызывая немедленной гибели: смерть хозяина привела бы и к гибели паразита. Паразитами могут быть грибы, животные, растения. Растения-паразиты используют в качестве хозяев другие растения. Типичными растениями-паразитами являются повилика, заразиха и др. Повилика, например, почти полностью лишена способности к фотосинтезу и все необходимые ей питательные вещества получает от хозяина.

4. Симбиотические связи организмов. Симбиозом называют такую форму взаимодействия видов, при которой каждый вид извлекает пользу из связи с другим видом. Примером симбиоза являются связи азотфиксирующих клубеньковых бактерий с бобовыми растениями. Бактерии снабжают растения соединениями азота, доступными для использования, получая от них сахара. Лишайники - это симбиоз гриба и водорослей. Водоросли снабжают гриб сахарами и получают от гриба минеральные соли, которые тот извлекает из древесины, породы» почвы и др.

5. Нейтрализм - ассоциация двух популяций не сказывается ни на одной из них. Такого рода взаимоотношения в природе встречаются часто. Примеров можно привести много. Это отношения между дождевым червем и комаром, зайцем, обитающим под пологом леса, и дятлом, живущим в дупле дерева, белкой и лосем, клестами и дроздами в лесу.

6. Аменсализм - одна популяция подавляет другую, но сама не испытывает отрицательного влияния. Ель в процессе роста сильно затеняет почву и тем самым вытесняет светолюбивые виды, попавшие под ее полог. Изменяя среду, ель подавляет популяции светолюбивых травянистых растений. На рост же самой ели обратное воздействие не влияет.

7. Комменсализм - одна популяция извлекает пользу от объединения, а для другой это объединение безразлично. Таким образом, один вид (или популяция) извлекает пользу от сожительства, а другой вид (или популяция) ничего не выигрывает от этого, но и не страдает. Часто под комменсализмом понимают такое сожительство, при котором один из партнеров питается остатками пищи или продуктами выделения другого, не причиняя ему вреда. Такую разновидность комменсализма, основанную на потреблении остатков пищи хозяев, называют нахлебничеством.

8. Мутуализм - взаимовыгодные отношения между популяциями. Примеры мутуалистических, или симбиотических, взаимоотношений:

- лишайники (симбиоз грибов  и водорослей; грибы получаютпитательные вещества, водоросли - воду и минеральные вещества);

- энтомофильные растения - насекомые-опылители;

- кишечные эндосимбионты (бактерии, простейшие) - животные-хозяева (жвачные млекопитающие, термиты);

- бобовые растения - клубеньковые  бактерии (азот -фиксаторы);

- деревья – грибы.

Таким образом: Паразитизм выгоден одному из партнеров (паразиту) и вреден другому (хозяину). Комменсализм полезен одному симбионту, но не отражается на другом. Мутуализм - это взаимовыгодное сосуществование.

 

18 Основные формы межвидовых связей  в экосистемах

Между организмами в биоценозах возникают разнообразные межвидовые взаимоотношения. Согласно классификации  известного отечественного зоолога В.Н.Беклемишева, существует четыре типа биотических взаимоотношений в сообществах.

1. Трофические связи - пищевые связи, при которых один вид питается другим: либо живыми особями, либо их мертвыми остатками, либо продуктами жизнедеятельности. Животные по типу питания делятся на несколько экологических групп: хищники, илизоофаги (питаются животной пищей); сапрофаги (питаются гниющими веществами); некрофаги (питаются трупами животных); копрофаги (питаются экскрементами); фитофаги (питаются растительной пищей). Среди фитофагов выделяют филлофагов (питаются листьями), карпофагов (питаются плодами), ксилофагов (питаются древесиной), ризофагов (питаются корнями). По степени избирательности пищевых объектов выделяют три группы организмов: 1) монофаги - одноядные, 2)олигофаги - ограниченноядные, 3) полифаги- многоядные.

2. Топические связи - взаимоотношения, связанные с местообитанием. Например, конкуренция за место питания, размножения, гнездостроительства.

3. Форические связи - взаимоотношения, связанные с участием одного вида в распространении другого (от слова форезия - перенос одними животными других). Например, рыбы-прилипалы прикрепляются к акулам или черепахам и используют их в качестве "транспорта". Гамазовые клещи часто используют подобным образом различных насекомых. Семена многих растений переносятся различными животными.

4. Фабрические связи - взаимоотношения, при которых один вид использует для своих сооружений другие организмы или их остатки. Птицы используют для строительства гнезд различные растения, пух, шерсть и другой строительный материал биологического происхождения.

Согласно другой классификации, между организмами в биоценозах возможны 6 основных типов экологических взаимоотношений (для каждого типа взаимоотношений даются соответствующие обозначения):

1) мутуализм - взаимовыгодные отношения между видами (+; +). Примеры мутуалистических, или симбиотических, взаимоотношений:

- лишайники (симбиоз грибов  и водорослей; грибы получаютпитательные вещества, водоросли - воду и минеральные вещества);

- энтомофильные растения - насекомые-опылители;

- кишечные эндосимбионты (бактерии, простейшие) - животные-хозяева (жвачные млекопитающие, термиты);

- бобовые растения - клубеньковые  бактерии (азот -фиксаторы);

- деревья - грибы;

2) комменсализм - одностороннее использование одним видом другого без вреда для последнего (+; 0). Эти взаимоотношения заключаются в том, что деятельность одного вида доставляет пищу или убежище другому. Примеры комменсализма:

- рыбы-прилипалы на акулах  или черепахах;

- поселение растений-эпифитов  на коре деревьев;

- гамазовые клещи на различных насекомых;

- египетская цапля - крупный  рогатый скот (питается насекомыми, которых вспугивает скот);

- мухи-шмелевидки в гнездах шмелей (поедают различный мусор);

3) нейтрализм - независимое существование видов, при котором виды не приносят друг другу ни вреда, ни пользы (0; 0);

4) аменсализм - взаимодействие видов, при котором один не получает ни вреда, ни пользы, а для другого это взаимоотношение отрицательно. Светолюбивые растения, растущие под елью, испытывают угнетение, а для ели это взаимоотношение безразлично (-; 0);

5) конкуренция - форма экологических взаимоотношений, отрицательно сказывающаяся на обоих взаимодействующих видах (-; -). Конкуренция возникает между видами за различные ресурсы (трофические, топические);