Популяции и сообщества живых организмов. Популяции Группа популяций разных видов населяющих определенную
Живые организмы и их неживое окружение неразрывно связаны друг с другом и находятся в постоянном взаимодействии. Совместно живущие организмы различных видов обмениваются веществом и энергией между собой и окружающей их физической средой. Эта сеть вещественно-энергетических взаимосвязей объединяет живые организмы и окружающую их среду в сложные экологические системы.
1868г. Эренст Геккель
1992г. Денис Медоуз – предложил формулу глобального развития
Предмет экологии. Экология (от греч «ойкос» - жилище, убежище и «логос» - наука) - это наука о взаимоотношениях живых организмов и среды их обитания. Экология занимается отдельными особями, популяциями (состоящими из особей одного вида), сообществами (состоящими из популяций) и экосистемами (включающими сообщества и окружающую их среду). Экологи изучают, как среда влияет на живые организмы и как организмы воздействуют на среду. Исследуя популяции, экологи решают вопросы об отдельных видах, об устойчивых изменениях и колебаниях численности популяций. При изучении сообществ рассматривается их состав или структура, а также прохождение через сообщества энергии и вещества, т. е. то, что называется функционированием сообществ.
Экология занимает центральное место среди других биологических дисциплин и связана с генетикой, эволюционным учением, это-логией (наука о поведении), физиологией.
Самая тесная связь существует между экологией и теорией эволюции. Благодаря естественному отбору в процессе исторического развития органического мира оставались лишь те виды, популяции и сообщества, которые в борьбе за существование выживали и приспосабливались к меняющейся среде обитания.
Понятие «экология» распространено очень широко. Под экологией в большинстве случаев понимают любое взаимодействие человека и природы или, чаще всего, ухудшение качества окружающей нас среды, вызванное хозяйственной деятельностью. В этом смысле экология касается каждого из членов общества.
Экология, понимаемая как качество окружающей среды, воздействует на экономику и определяется ею, вторгается в социальнуюжизнь, влияет на внутреннюю и внешнюю политику государств и зависит от политики.
В обществе растет беспокойство по поводу экологического состояния окружающей среды и начинает формироваться чувство ответственности за состояние природных систем Земли. Экологическое мышление, т. е. анализ всех принимаемых хозяйственных решений с точки зрения сохранения и улучшения качества окружающей среды, стало абсолютно необходимым при разработке любых проектов освоения и преобразования территорий.
Различные виды экологии, их классификация и некторые особенности.
Общая экология
Экология чнловека
Социальная Экология
Природопользование
Охрана Окр Среды
Глобальная Экология
Промышленная Экология
Аутоэкология - (факторы окруж среды)
Популяционная Экология - (рассмотрение жизни одной осыби и избранной популяции)
Биогеоцинотическая экология – (общая экология) + таблица
Система, ее виды и свойства. Экосистема, примеры.
1935 – Тенсли
признаки системы: наличие связей, наличие составных элементов
Виды систем: - замкнутая \ открытая(значит потоки) \ полу-открытая
Сложная (более 10в 11 элементов) \
Понятие о сообществе и экосистеме. Группа популяций разных видов, населяющая определенную территорию, образует сообщество. Представление о любом ландшафте в первую очередь связывается с его растительностью. Тундра, тайга, листопадные леса, луга, степи, пустыни состоят из разнообразных растительных сообществ. Березовые леса отличаются от дубрав не только древесным составом, но и подлеском и травяным покровом. Каждое растительное сообщество населено свойственными ему сообществами животных, грибов и микроорганизмов.
Все сообщества растений, животных, микроорганизмов, грибов находятся в теснейшей связи друг с другом, создавая неразрывную систему взаимодействующих организмов и их гюпуляций, - биоценоз, который также называют сообществом. Можно выделить сообщества любого размера и уровня. Среда и сообщества обмениваются веществами и энергией: из среды живые организмы пегяощают вещества и энергию и возвращают их обратно в окружающую среду. Благодаря этим обменным процессам сообщество (биоценоз) и окружающая его среда представляют собой неразрывное единство, одну сложную систему. Такую систему называют экосистемой или биогеоценозом (рис. 95). В последнее время термин «экосистема» употребляется чаще.
Функциональные группы организмов в сообществе. Любое сообщество состоит из совокупности организмов, которые по типу пита-" ния можно разделить на три функциональные группы. Зеленые растения - автотрофы. Они способны аккумулировать солнечную энергию в процессе фотосинтеза и синтезировать органические вещества. Автотрофы - это продуценты, т. е. производители органического вещества, первая функциональная группа организмов биоценоза.
Любое сообщество включает в себя также гетеротрофные организмы, которым для питания необходимы уже готовые органические вещества. Различают две группы гетеротрофов: консу менты, или потребители, продуценты, т. е. разрушители. К консументам относятся животные. Травоядные животные употребляют растительную пищу, а плотоядные - животную. К редуцентам относятся микроорганизмы - бактерии и грибы. Редуценты разлагают выделения животных, остатки мертвых растений, животных и микроорганизмов и другие органические вещества. Разрушители питаются органическими соединениями, образующимися при разложении. В процессе питания редуценты минерализуют органические отходы до воды, двуокиси углерода и минеральных элементов. Продукты минерализации вновь используются продуцентами. Следовательно, в экосистеме пищевые и энергетические связи идут в направлении: продуценты -> консументы -^ редуценты. Все три перечисленные группы организмов существуют в любом сообществе. В каждую группу входит множество популяций, населяющих экосистему. Только совместная работа всех трех групп обеспечивает функционирование экосистемы.
Примеры экосистем. Разные экосистемы отличаются друг от друга как по видовому составу организмов, так и по свойствам среды их обитания. Рассмотрим в качестве примеров листопадный лес и пруд.
В состав листопадных лесов входят буки, дубы, грабы, липы, клены, березы, осины, рябины и другие деревья, чья листва осенью опадает. В лесу выделяется несколько ярусов растений: высокий и низкий древесный, кустарников, трав и мохового напочвенного покрова. Растения верхних ярусов более светолюбивы и лучше приспособлены к колебаниям температуры и влажности, чем растения нижних ярусов. Кустарники, травы и мхи в лесу теневыносливы, летом они существуют в полумраке, который образуется после полного развертывания листвы деревьев. На поверхности почвы лежит подстилка, состоящая из полуразложившихся остатков, опавшей листвы, веточек деревьев и кустарников, мертвых трав (рис. 96).
Фауна листопадных лесов богата. Много норных грызунов, зем-лероющих насекомоядных, хищников (лисица, барсук, медведь). Встречаются млекопитающие, живущие на деревьях (рысь, белка, бурундук). В группу крупных травоядных входят олени, лоси, косули. Широко распространены кабаны. Птицы гнездятся в различных ярусах леса: на земле, в кустарниках, на стволах или в дуплах и на вершинах деревьев. Много насекомых, которые питаются листьями (например, гусеницы) и древесиной (короеды). В подстилке и верхних горизонтах почвы обитает громадное количество безпозвоноч-ных животных (дождевые черви, клещи, личинки насекомых), грибов и бактерий.
Пример экосистемы, где средой жизни организмов служит вода, - известные всем пруды. На мелководье прудов поселяются укореняющиеся или крупные плавающие растения (камыш, кувшинки, рдесты). По всей толще воды на глубину проникновения света распространены мелкие плавающие растения, в основной массе водоросли, называемые фитопланктоном. Когда водорослей много, вода становится зеленой, как говорят, «цветет». В фитопланктоне много сине-зеленых, а также диатомовых и зеленых водорослей, к которым принадлежат и нитчатые зеленые водоросли.
Личинки насекомых, головастики, ракообразные, растительно-ядные рыбы питаются живыми растениями или растительными остатками, хищные насекомые и рыбы поедают разнообразных мелких животных, а крупные хищные рыбы охотятся и за расти-тельноядными и за хищными, но более мелкими рыбами.
Ценозы и Топы. Биогеоценоз. Основные виды связей и потоков в экологии.
Биогеоценоз. Из курсов ботаники и зоологии вы знаете, что в природе виды растений и животных распределяются не случайно, а всегда образуют определенные, сравнительно постоянные комплексы - природные сообщества. " Такие комплексы взаимосвязанных видов (популяций разных видов), обитающих на определенной территории с более или менее однородными условиями существования, образуют биогеоценоз.
Биогеоценоз неразрывно связан с факторами неживой природы (почва, влажность, температура и др.), образуя вместе с ними устойчивую систему, между компонентами которой протекает круговорот веществ. Саморегуляция проявляется в том, что численность особей каждого вида поддерживается на определенном, относительно постоянном уровне. Такую устойчивую саморегулирующуюся систему академик В. Н. Сукачев и назвал биогео-ценозом. В научной литературе подобные системы часто называют экологическими системами (экосистемами).
Основу связей между популяциями биогеоценоза обусловливает характер питания особей и способы получения ими энергии.
Все организмы по способу питания разделяются на две группы - автотрофы и гетеротрофы. Автотрофы (преимущественно растения) для синтеза органических веществ используют неорганические соединения окружающей среды. Гетеротрофы (животные, человек, грибы, бактерии) питаются готовыми органическими веществами, которые синтезировали автотрофы. В любом био-геоценозе очень скоро иссякли бы все запасы неорганических соединений, если бы они не возобновлялись в процессе жизнедеятельности организмов. В результате дыхания, разложения трупов животных и растительных остатков органические вещества превращаются в неорганические соединения, которые возвращаются снова в природную среду и могут опять использоваться автотрофами.
Таким образом, в биогеоценозе в результате жизнедеятельности организмов непрерывно осуществляется поток атомов из неживой природы в живую и обратно, замыкаясь в круговорот. Для круговорота веществ необходим приток энергии извне. Источником энергии служит Солнце. Движение вещества, вызванное деятельностью организмов, происходит циклически, оно может быть использовано многократно, в то время как поток энергии в этом процессе имеет однонаправленный характер. Энергия излучения Солнца в биогеоценозе преобразуется в различные формы: в энергию химических связей, в механическую и, наконец, во внутреннюю.
Круговорот веществ в биогеоценозе - необходимое условие существования жизни. Он возник в процессе становления жизни и усложнялся в ходе эволюции живой природы. С другой стороны, чтобы в биогеоценозе был возможен круговорот веществ, необходимо наличие в экосистеме организмов, создающих органические вещества из неорганических и преобразующие энергию излучения Солнца, а также организмов, которые используют эти органические вещества и снова превращают их в неорганические соединения.
Основу подавляющего большинства биогеоценоза составляют зеленые растения - производители органического вещества (продуценты). В биогеоценозе обязательно присутствуют раститель-ноядные и плотоядные животные - потребители живого органического вещества (консументы) и, наконец, разрушители органических остатков - преимущественно микроорганизмы, которые доводят распад органических веществ до простых минеральных соединений (редуценты). В биогеоценозе каждая из этих трех главных групп образована многими видами.
Существуют, однако, биогеоценозы, не включающие авто-трофных растений, например экосистемы больших глубин океана или пещер. Но во всех биогеоценозах подобного типа обязателен приток энергии извне в форме органических веществ, которые как бы заменяют энергию Солнца, аккумулируемую в результате фотосинтеза растениями.
Географическое изображение соотношения между продуцентами, консументами и редуцентами, выраженное в единицах массы пирамида численности
Глобальные экологические проблемы вызваны в первую очередь: высокими темпами прогресса; изменением климата.
Группа организмов, ограниченная в своем распространении и встречается в каком-либо одном месте (географической области) эндемичный вид
Гетеротрофные организмы в экосистеме называют редуцентами
Группа популяций разных видов, населяющих определенную территорию, образуют фитоценоз
Для водной среды жизни характерны плотность и вязкость
Демэкология изучает популяции и их свойства
Диапазон колебаний между экологическим минимумом и максимумом фактора среды - это зона – Толерантности
Для превращения токсичных газо- и парообразных примесей в безвредные или менее опасные для окружающей среды вещества применяют _________ метод. Каталитический
Демографическая ситуация в РФ и Новосибирской области определяется экономическими условиями
"Демографический взрыв" начался в… середине 20 века
Для растений ресурсами являются (Несколько вариантов ответов): вода, минеральные соли, солнечная энергия, углекислый газ
Для животных ресурсами являются: (Несколько вариантов ответов) вода, органические вещества, кислород
Для стабилизации численности населения земного шара каждая семья должна: иметь двух - трех детей
Для пестицидов в почве и продуктах питания в…мг/кг
Демографическая ситуация в России характеризуется…(Несколько вариантов ответов) депопуляцией населения, высокой смертностью, низкой продолжительностью жизни, низкой рождаемостью
До XX века рост народонаселения преимущественно сдерживался высокой дорепродуктивной (детской) смертностью
Двойное оплодотворение у растений открыто в 1898г.:С. Г.Навашиным
Динамика популяций-колебания или изменения численности популяций во времени.
Движущие силы эволюции - наследственность, изменчивость, естественный отбор, борьба за существование
Естественный шумовой фон составляет: 20-30 дБ
Ёмкость среды- способность территории вмещать определённое количество особей.
Живое вещество биосферы устойчиво только: на уровне экосистемной организации
За нижним и верхним пределами экологической выносливости организм попадает в зону гибели
За нижним и верхним пределами экологической выносливости организм попадает в зону – Гибели
Зона экологического бедствия - это территория, где произошли необратимые изменения окружающей среды
Закон Шелфорда – это закон толерантности
Заяц-беляк и заяц-русак, обитающие в одном лесу, составляют две популяции двух видов
Заповедник - Особо охраняемое законом пространство, исключенное из любой хозяйственной деятельности ради сохранения в нетрону-том виде природных комплексов, охраны видов живого и слежения за природными процессами
Заказник - Участок, в пределах которого запрещены отдельные виды и формы хозяйственной деятельности для обеспечения охраны од-ного или многих видов живых существ, биогеоценозов или об-щего характера охраняемой местности
Знание демографических показателей популяции имеет важной практическое значение: (Несколько вариантов ответов) в охотничьих хозяйствах, при выращивании сельскохозяйственных культур, для медико-санитарной службы, в рыболовстве
За последние 50 лет численность населения планеты увеличилась … увеличилась более, чем в 2 раза
Зарастание озера с непроточной или слабопроточной водой - . Природную сукцессию
Загрязнение природной среды живыми организмами вызывающими у человека различные заболевания называются... биологическое
Затопление приморских равнин и островов, деградация "вечной мерзлоты", заболачивание обширных территорий - это моделирование экологических последствий глобального потепления
Зарастание озера с непроточной или слабо проточной водой - это: природная сукцессия
Заповедник «Аскания-Нова» был основан в:1898
Закономерности возникновения приспособлений к среде обитания изучает наука экология
Закономерность, согласно которой количество энергии, накапливаемой на каждом более высоком трофическом уровне, прогрессивно уменьшается правило экологической пирамиды растений
Истощение озонового слоя приводит к таким заболеваниям человека, как …рак кожи
Интенсивность экологического фактора, наиболее благопри-ятная для жизнедеятельности организма (популяции), это зона – Оптимума
Интенсивность экологического фактора, при которой жизне-деятельность организма угнетается, но он еще может существо-вать, это зона – Пессимума
Интродукция (акклиматизация) чуждых видов может стать причиной: сокращения численности и вымирания аборигенных видов
Изменение поведения организма в ответ на изменение факторов среды называется этологической адаптацией
Импактный мониторин - Мониторинг региональных и локальных антропогенных воздей-ствий в особо опасных зонах и местах
Интенсивность действия фактора среды, в пределах которых процессы жизнедеятельности организмов протекают наиболее интенсивно – фактор оптимальный
Изменение видового состава биоценоза, сопровождающегося повышением устойчивости сообщества, называется сукцессией
Исторически сложившаяся совокупность растительных организмов, произрастающая на данной территории флора
Известно, что большое число видов в экосистеме способствует ее устойчивости в пищевых цепях один вид может быть заменен другим видом
В.Н. Сукачев - Предложил понятие "биогеоценоз". Заложил основы биогеоцено-логии (1942).
Р. Линдеман - Развил представление о трофических уровнях и "пирамиде энергий". Установил правило 10 % (1942).
К. Мебиус - Предложил понятие "биоценоз" (1877).
Введение
Все сообщества растений, животных, микроорганизмов, грибов находятся в теснейшей связи друг с другом, создавая неразрывную систему взаимодействующих организмов и их популяций – биоценоз.
1. Биогеоценоз и его компоненты
Группа популяций разных видов, населяющая определенную территорию, образует сообщество. Березовые леса отличаются от дубрав не только древесным составом, но и подлеском и травяным покровом. Каждое растительное сообщество населено свойственными ему сообществами животных, грибов и микроорганизмов.
Все сообщества растений, животных, микроорганизмов, грибов находятся в теснейшей связи друг с другом, создавая неразрывную систему взаимодействующих организмов и их популяций – биоценоз, который также называют сообществом. Можно выделить сообщества любого размера и уровня. Например, в сообществе степей – сообщество луговых степей, а в нем – сообщества растений, позвоночных и беспозвоночных животных, микроорганизмов.
Среда и сообщества обмениваются веществами и энергией: из среды живые организмы поглощают вещества и энергию и возвращают их обратно в окружающую среду. Благодаря этим обменным процессам сообщество (биоценоз) и окружающая его среда представляют собой неразрывное единство, одну сложную систему. Такую систему называют экосистемой или биогеоценозом. В последнее время термин «экосистема» употребляется чаще.
Функциональные группы организмов в сообществе. Любое сообщество состоит из совокупности организмов, которые по типу питания можно разделить на три функциональные группы.
Зеленые растения – автотрофы. Они способны аккумулировать солнечную энергию в процессе фотосинтеза и синтезировать органические вещества. Автотрофы – это продуценты, т.е. производители органического вещества, первая функциональная группа организмов биоценоза.
Любое сообщество включает в себя также гетеротрофные организмы, которым для питания необходимы уже готовые органические вещества. Различают две группы гетеротрофов: консументы, или потребители, и редуценты, т.е. разрушители. К консументам относятся животные. Травоядные животные употребляют растительную пищу, а плотоядные – животную. К редуцентам относятся микроорганизмы – бактерии и грибы. Редуценты разлагают выделения животных, остатки мертвых растений, животных и микроорганизмов и другие органические вещества. Разрушители питаются органическими соединениями, образующимися при разложении. В процессе питания редуценты минерализуют органические отходы до воды, двуокиси углерода и минеральных элементов. Продукты минерализации вновь используются продуцентами.
Следовательно, в экосистеме пищевые и энергетические связи идут в направлении: продуценты, консументы редуценты. Все три перечисленные группы организмов существуют в любом сообществе. В каждую группу входит множество популяций, населяющих экосистему. Только совместная работа всех трех групп обеспечивает функционирование экосистемы.
Примеры экосистем. Разные экосистемы отличаются друг от друга как по видовому составу организмов, так и по свойствам среды их обитания. Рассмотрим в качестве примеров листопадный лес и пруд.
В состав листопадных лесов входят буки, дубы, грабы, липы, клены, березы, осины, рябины и другие деревья, чья листва осенью опадает. В лесу выделяется несколько ярусов растений: высокий и низкий древесный, кустарников, трав и мохового напочвенного покрова. Растения верхних ярусов более светолюбивы и лучше приспособлены к колебаниям температуры и влажности, чем растения нижних ярусов. Кустарники, травы и мхи в лесу теневыносливы, летом они существуют в полумраке, который образуется после полного развертывания листвы деревьев. На поверхности почвы лежит подстилка, состоящая из полуразложившихся остатков, опавшей листвы, веточек деревьев и кустарников, мертвых трав.
Фауна листопадных лесов богата. Много норных грызунов, землероющих насекомоядных, хищников (лисица, барсук, медведь). Встречаются млекопитающие, живущие на деревьях (рысь, белка, бурундук). В группу крупных травоядных входят олени, лоси, косули. Широко распространены кабаны. Птицы гнездятся в различных ярусах леса: на земле, в кустарниках, на стволах или в дуплах и на вершинах деревьев. Много насекомых, которые питаются листьями (например, гусеницы) и древесиной (короеды). В подстилке и верхних горизонтах почвы кроме насекомых обитает громадное количество и других беспозвоночных животных (дождевые черви, клещи, личинки насекомых) масса грибов и бактерий.
Пример экосистемы, где средой жизни организмов служит вода, – известные всем пруды. На мелководье прудов поселяются укореняющиеся или крупные плавающие растения (камыш, кувшинки, рдесты). По всей толще воды на глубину проникновения света распространены мелкие плавающие растения, в основной массе водоросли, называемые фитопланктоном. Когда водорослей много, вода становится зеленой, как говорят, «цветет». В фитопланктоне много сине-зеленых, а также диатомовых и зеленых водорослей.
Личинки насекомых, головастики, ракообразные, растительноядные рыбы питаются живыми растениями или растительными остатками, хищные насекомые и рыбы поедают разнообразных мелких животных, а крупные хищные рыбы охотятся и за растительноядными и за хищными, но более мелкими рыбами.
Организмы, разлагающие органические вещества (бактерии, жгутиковые, грибы), распространены по всему пруду, но особенно их много на дне, где накапливаются остатки мертвых растений и животных.
Мы видим, как непохожи и по внешнему виду, и по видовому составу популяций экосистемы леса и пруда. Среда обитания видов разная: в лесу – воздух и почва; в пруду – воздух и вода. Однако функциональные группы живых организмов однотипны. Продуценты в лесу – деревья, кустарники, травы, мхи; в пруду – плавающие растения, водоросли и сине-зеленые. В состав консументов в лесу входят звери, птицы, насекомые и другие беспозвоночные животные (последние населяют почву и подстилку). В пруду к консументам относятся насекомые, разные земноводные, ракообразные, растительноядные и хищные рыбы. Редуценты (грибы и бактерии) представлены в лесу наземными, в пруду – водными формами.
Эти же функциональные группы организмов существуют во всех наземных (тундры, хвойные и лиственные леса, степи, луга, пустыни) и водных (океаны, моря, озера, реки, пруды) экосистемах.
2. Методические разработки по теме «Биогеценоз» Урок №1. Экосистема. Биогеоценоз. Компоненты экосистемы Цель урока:
формирование понятий «экосистема», «биогеоценоз», изучение отличительных признаков природного сообщества и экосистемы, компонентов экосистемы: продуцентов, консументов, редуцентов.
Оборудование
1. Плакаты:
· «Познание экосистемного строения среды обитания позволит человеку оптимально взаимодействовать с природой»;
· «Запомните! Понятие экосистема в экологию ввел английский ученый Артур Тенсли в 1935 г. В 1940 г. русский ученый Владимир Сукачев ввел близкий по смыслу термин – биогеоценоз».
2. Схема «Матрешка экосистем»
3. Планы местности:
– околица деревни;
– улица города;
– зимний лес;
– лес и берег озера.
4. Карточки с изображением консументов и продуцентов.
Схема урока
1. Экологические факторы:
– абиотические;
– биотические;
– антропогенные;
– техногенные.
2. Экосистема – совокупность организмов и неживых компонентов среды их обитания:
– микросистемы (мелкие);
– мезосистемы (средние, промежуточные);
– макросистемы (большие, крупных размеров);
– естественные, антропогенные.
3. Биотическая среда:
– продуценты;
– консументы;
– детритофаги;
– редуценты.
Ход урока
Учитель зачитывает слова В.И. Вернадского:
«Ни один живой организм в свободном состоянии на Земле не находится. Все организмы неразрывно и непрерывно связаны, прежде всего, питанием и дыханием – с окружающей их материально-энергетической средой. Вне ее в природных условиях они существовать не могут».
Записывает на доске тему урока.
Живые организмы тесно связаны между собой и со средой обитания: рыбы живут в воде, волки, лисицы, зайцы – в лесу. Взаимно обеспечивая жизнедеятельность друг друга, они образуют устойчивые сообщества, а в комплексе со средой обитания – устойчивую систему, которая получила название «экосистема» (от греческого экос – жилище, местообитание).
Термин экосистема предложил в 1935 г. английский ботаник Артур Джордж Тенсли, который утверждал, что экосистема является основой природной единицы поверхности, что для экосистем характерен разного рода обмен веществ между живыми и неживыми ее частями.
(Демонстрирует схему «Матрешка экосистем».)
Посмотрите на эту схему. Вы видите своеобразную «матрешку», составленную из различных экосистем.
Чем меньше размер экосистемы, тем теснее взаимодействуют входящие в ее состав организмы. Экосистема муравейника входит в состав лесного биогеоценоза, а он, в свою очередь, – часть географического ландшафта.
Лесная экосистема включает представителей многих видов животных, растений, грибов, бактерий. Многие из них проводят в лесу только часть времени.
В пределах ландшафта разные биогеоценозы связаны наземным и подземным движением воды, в которой растворены минеральные вещества.
В экосистему водосборного бассейна входят несколько разных экосистем: лес, луг, участки пашни. Организмы этих экосистем могут не иметь прямых взаимоотношений и быть связаны через надземные и подземные потоки воды, которые перемещаются к водоему.
В пределах ландшафта переносятся семена растений, перемещаются животные. Нора лисы или логово волка находятся в одном биогеоценозе, а охотятся эти хищники на большой территории, состоящей из нескольких биогеоценозов.
Ландшафты объединяются в физико-географические районы, где разные биогеоценозы связаны общим климатом, геологическим строением территории и возможностью расселения животных и растений.
Все экосистемы земного шара связаны через атмосферу и Мировой океан, куда поступают продукты жизнедеятельности организмов, и составляют единое целое – биосферу.
Итак, океан, река, тайга, степь, лес, луг, муравейник – все это экосистемы.
Запишите в тетради: «Экосистема – это единый природный комплекс, образованный живыми организмами и средой их обитания, тесно связанными между собой обменом веществ и энергии».
Сходный смысл имеет и используемый в экологии термин «биогеоценоз», предложенный известным русским ботаником, лесоводом и географом Владимиром Николаевичем Сукачевым в 1940 г. Основные его работы посвящены изучению растительности различных регионов страны.
По определению В.Н. Сукачева, «биогеоценоз – это совокупность на известном протяжении земной поверхности однородных природных явлений (атмосферы, горной породы, растительности, животного мира и мира микроорганизмов, почвы и гидрологических условий), имеющая свою особую специфику взаимодействий слагающих ее компонентов и определенный тип обмена веществом и энергией их между собой и другими явлениями природы и представляющая собой внутреннее противоречивое единство, находящееся в постоянном движении, развитии».
Биоценоз – это совокупность организмов, совместно населяющих участок суши или водоема. Воздух, вода, почва, горные породы, солнечный свет и т.п. называют абиотическими факторами среды. Запишите в тетради: «биоценоз + абиотические факторы среды = биогеценоз».
Обязательным компонентом биогеоценоза является растительное сообщество, или фитоценоз. В то же время экосистема может и не включать растительного сообщества, а также и почвы, например труп животного, ствол дерева в стадии разложения. Таким образом, любой биогеоценоз может быть назван экосистемой, в то время как не каждая экосистема может быть биогеоценозом.
Для удобства рассмотрения экосистемы подразделяют на микро-, мезо- и макроэкосистемы в зависимости от размеров.
· Мезоэкосистемы – средние, промежуточного размера: лес, пруд и т.д.
· Макроэкосистемы – большие, крупных размеров: биогеографические области океана, континента и т.п.
Человек вырубает леса, уничтожает зверей, птиц, распахивает и засеивает степи, осушает болота, строит города. Подобная деятельность приводит к разрушению существующих природных экосистем. На их месте сразу же образуются новые экосистемы. Экосистемы, возникшие в результате хозяйственной деятельности человека, называют антропогенными (от греческого антропос – человек, генос – происхождение, род).
На состав и жизнедеятельность экосистем оказывают влияние различные факторы внешней среды, в которой они существуют и развиваются. Эти факторы называются экологическими.
Рассмотрим подробнее, чем характеризуются группы экологических факторов. К абиотическим факторам относятся космические, планетарные, климатические и почвенные элементы среды. Космические и планетарные – это солнечное излучение и основные параметры Земли как небесного тела – форма, вращение, наклон земной оси. Солнечное излучение состоит из электромагнитного, в основном светового и теплового излучения, благодаря которому возникла жизнь на Земле. Вращение Земли вокруг Солнца и своей оси обеспечивает смену времен года, дня и ночи. Наклон земной оси и форма нашей планеты влияют на распределение тепла по ее поверхности. Космические и планетарные факторы обусловили образование широтных географических поясов (экваториальный, тропические, субтропические, умеренные и полярные).
К климатическим факторам относятся свет, температура, влажность воздуха, атмосферное давление, осадки, ветер. Климат во многом определяет формирование экосистем внутри географических поясов. Так, в умеренном поясе образуются зоны хвойных, смешанных и широколиственных лесов, лесостепи, степи, полупустыни и пустыни.
В горных экосистемах от подножий к вершинам климат изменяется и, соответственно, выделяются высотные географические пояса (высотная поясность, или зональность).
К почвенным факторам относятся тепловой режим, влажность и плодородие почв. Чем плодороднее почва, тем богаче растительность и, соответственно, разнообразнее животный мир, чем скуднее почва, тем беднее и животный мир.
Антропогенные факторы складываются из прямого и косвенного воздействия человека на природу: рубка лесов, распашка полей, истребление или переселение животных и растений, загрязнение воды, почвы, атмосферы. Наиболее ощутимое воздействие человека на природу связано с работой промышленных предприятий и применением тяжелой техники. В этих случаях антропогенные факторы называются техногенными.
Каждая природная экосистема имеет установившуюся структуру (строение). Она состоит из двух основных сред: абиотической и биотической.
Каковы характеристики этих сред? Абиотическая среда – часть экосистемы, включающая земную кору, рельеф, почву, поверхностные и подземные воды, атмосферу, солнечный свет и тепло, питательные вещества. Она обеспечивает условия жизни живым организмам.
Биотическая среда – часть экосистемы, состоящая из организмов.
В зависимости от способа питания среди организмов можно выделить следующие группы: продуценты, консументы, детритофаги и редуценты.
· Продуценты (от лат. производящий) с помощью фотосинтеза (или хемосинтеза) создают органическое вещество. К продуцентам относятся высшие растения (трава, кустарники, деревья), водоросли, фотосинтезирующие и некоторые другие бактерии. Зеленые растения при фотосинтезе выделяют в атмосферу кислород.
· Детритофаги питаются отмершими растительными остатками и трупами животных. К детритофагам относятся дождевые черви, крабы, муравьи, жуки-навозники, крысы, шакалы, грифы, вороны и др.
· Редуценты – разрушители мертвого органического вещества. К редуцентам относятся бактерии и грибы, которые в отличие от детритофагов, разлагают мертвое органическое вещество до минеральных соединений. Эти соединения возвращаются в почву и снова используются растениями для питания.
Есть всеядные животные, которые могут питаться и растительной, и животной пищей (медведь, енот и другие, в том числе и человек).
Если одно животное употребляет в пищу другое, их взаимоотношения определяются как «хищник–жертва» (лиса–заяц, волк–заяц).
Нарушение человеком структуры экосистемы может привести ее к гибели: если сильно нарушена среда обитания, экосистема погибает. Если уничтожить естественную растительность, нечем будет питаться травоядным, а следовательно, и хищникам. Если ядохимикатами уничтожить редуцентов – плодородие почвы оскудеет, и земля будет засыпана несгнившими остатками, что тоже приведет к гибели экосистемы.
Закрепление материала
Примеры и определение ее все мы проходили на уроках биологии. В школьных учебниках эта тема раскрывается достаточно подробно. Но если вы готовитесь к экзамену или хотите узнать больше о том, что такое популяция (примеры, характеристика, численность), эта статья будет вам полезна.
Распространение вида на примере лягушки
Население любого вида распределено в пространстве крайне неравномерно, в полном соответствии с известной пословицей: в одном месте густо, в другом пусто. Это вполне естественно. С чего же начать рассмотрение темы "Популяция"? Примеры, вероятно, помогут вам наглядно представить, каковы особенности распространения видов на нашей планете.
Прудовая лягушка часто встречается на всей территории Европы. Но вряд ли кому-нибудь придет в голову искать лягушек в сухом сосновом бору или на каменистых россыпях. Они живут в болотах, вблизи водоемов и в других влажных местах. Такие места обитания хотя и встречаются во всех странах, но вовсе не покрывают сплошь всю Европу. Значит, и лягушки распределены неравномерно, группами. Эти группы особей могут быть большими и маленькими, существующими пару лет или на протяжении столетий. В особенно мокрый год, когда каждая низинка заполняется водой, лягушки из болота распространяются сравнительно далеко и могут даже отложить икру в какой-нибудь временной большой луже. Но в сухое лето лужа пересохнет, и все появившиеся тут на свет лягушата погибнут. На том и закончится короткая история такой маленькой группы.
Гораздо важнее для эволюции судьба группы лягушек, постоянно живущих в большом болоте. То сокращаясь, то увеличиваясь в численности — в зависимости от условий жизни — население лягушек большого болота может существовать многие сотни и тысячи поколений. Жизнь такой группы будет протекать сравнительно изолированно от остальных групп, ведь другое ближайшее большое болото с подходящими условиями для длительного существования может быть расположено за десятки километров от первого. И хотя лягушка за всю свою жизнь, конечно же, пройдет в общей сложности десятки километров, ни одна из них в природе не проскачет десять километров по прямой.
Степень изолированности видов
Конечно, наше болото не изолировано полностью от других. Пролетающий над ним аист, который любит охотиться не на этом, а на соседнем болоте, и которому ничего не стоит преодолеть десяток километров, может уронить над нашим водоемом лягушку, предназначенную для его птенцов. Утки или другие пролетающие здесь весной, могут перенести несколько икринок в другой водоем, который находится на их пути; если повезет, икринки могут развиваться и в другом, совсем чужом месте. Такие события, конечно, случаются крайне редко, но время от времени обязательно происходят.
Не надо думать, что жизнь такими изолированными группами характерна только для обитателей болот и других водоемов. Колонии крота, хорошо заметные по холмикам земли, вырастающим за ночь, встречаются тоже только в местах, подходящих для жизни этого насекомоядного млекопитающего, — в полях, по опушкам леса. Заросли крапивы тоже имеются только там, где для этого растения есть благоприятные условия: тенисто и почва богата азотом. Легко перелетающие с места на место бабочки, которые, казалось бы, могут жить где угодно, встречаются каждая строго в своем месте: траурница в березовых лесах, белянки там, где есть какие-нибудь крестоцветные, и так далее.
Вот мы и подошли к рассмотрению понятия и характеристика ее представлены ниже. Начнем, конечно, с самого главного - с определения.
Понятие и характеристика популяции
Центр плотности населения какого-либо вида, который сохраняется длительное время, называют популяцией. Важнейшей ее особенностью является ее генетическое единство: особи, которые входят в такую группу и живут вблизи друг от друга, могут спариваться чаще, чем особи, принадлежащие разным популяциям. Для эволюции важно, конечно, то, что при этом происходит обмен генетической информацией: ведь потомки получают половину хромосом от одного родителя, а половину — от другого. Поэтому при спаривании на протяжении ряда поколений каждая изолированная группа особей оказывается как бы единой большой системой с определенным комплексом наследственных признаков — генетическим фондом, или генофондом.
Обмен между соседними популяциями
Если обмен особями между соседними популяциями в природе оказывается заметно большим, чем несколько процентов в каждом поколении, то очень скоро эти две группы приобретают общие свойства из-за полного перемешивания генетического материала. Если же обмен составляет лишь не более нескольких особей на каждую тысячу в каждом поколении, то каждая популяция животных или растений «сохраняет свой цвет». Другими словами, она остается в то же время частью сложной системы из множества популяций, называемой видом.
Расстояние, на которое перемещаются особи
Теперь становится понятно, почему так важно знать, на какое расстояние действительно перемещаются организмы в природе и, главное, как далеко они могут перенести свои гены и передать их следующему поколению. Выяснить это совсем не так-то просто: нужно пометить, выпустить и снова отловить множество особей животных, установить, на какое расстояние действительно разлетается пыльца разных растений, разносятся их семена. Результаты таких исследований оказались во многом удивительными.
Дальность распространения животных и растений
Какую территорию может занимать популяция? Примеры, которые мы приведем, дают наглядное представление об этом.
Только пять из ста диких коз-косуль убегают на расстояние до 10 км от места постоянного обитания, а подавляющее большинство всю жизнь держится на территории диаметром 3 км. У североамериканского тоже только 5% особей уходят за всю свою жизнь на расстояние до 10 км по прямой, а подавляющая часть популяции (95% особей) живет на территории диаметром около полутора километров. И и европейские зайцы-русаки ведут себя очень похоже на оленей. Полевые воробьи в массе не улетают за всю жизнь дальше 400 м от места мечения. А крупный американский водяной грызун ондатра, ныне заселивший подходящие водоемы почти по всей Северной Евразии, не уходит дальше 1 км от места мечения, причем большая часть зверьков живет всю жизнь на пространстве радиусом около 100 м.
А какова в этом отношении популяция растений? Примеры распространения пыльцы показывают, что ее дальность не многим отличается у некоторых видов. Пыльца дуба в лесу, например, разносится ветром всего лишь на несколько сот метров.
Чемпионом по дальности распространения оказались среди животных чирки. Меченые в Англии птенцы чирка-свистунка были встречены затем гнездящимися за тысячи километров от родного гнезда: на Кольском полуострове и в Архангельской области, в Исландии и в Белоруссии.
Территория популяции
Все вышеприведенные цифры говорят о том, какую территорию могут занимать отдельные популяции разных видов, какое расстояние достаточно, чтобы соседние группы оказались изолированными друг от друга. Отдельные популяции косуль могут обитать на небольших горных грядах на расстоянии всего десятков километров, группы воробьев могут располагаться в двух километрах друг от друга, а вот популяции уток, по-видимому, занимают территорию, равную чуть ли не всей Европе. Кстати говоря, огромная величина территории популяции уток хорошо объясняет долго удивлявший ученых факт: все они отличаются удивительно малой изменчивостью, и среди них, в отличие от большинства других птиц, редко удается выделить подвиды. Теперь стало ясно, что все утки одного вида принадлежат к одной или очень немногим популяциям. Они постоянно скрещиваются друг с другом, поэтому никакого накопления новых признаков в какой-нибудь части ареала не происходит.
Численность популяций
Итак, ей свойственна сильная, однако не абсолютная изолированность от соседних. Благодаря этому сохраняется и поддерживается своеобразие генетического фонда каждой из них.
Другая важная характеристика популяции - численность, то есть число составляющих ее особей. Сколько особей входит в нее? На этот вопрос трудно ответить однозначно, так как у разных видов животных и растений это число различно. У насекомых — например, у комаров — в одну популяцию могут входить миллионы особей. Численность популяции одного из видов стрекоз на озере около города Орехово-Зуево в Подмосковье — около 30 тысяч особей, а численность нескольких групп ящериц в Казахстане была от нескольких сотен до нескольких тысяч особей. Но таких данных пока немного, и ученые еще не знают, какова точно численность популяций даже у самых обычных видов.
Проблема определения численности
Сегодня эта проблема перестала быть только чисто теоретической. Для сохранения какого-либо вида важно знать то минимальное число особей, при котором он способен длительно и надежно существовать. Чтобы было понятно значение этой проблемы, надо добавить, что численность особей в популяции всегда колеблется: в несколько раз, порой в несколько сотен, а иногда и тысяч раз. Популяция крупных животных, в среднем состоящая меньше чем из нескольких сотен особей, не может существовать достаточно долго. Группы меньшей численности рано или поздно — просто-напросто в результате неизбежных колебаний численности, совершенно случайно — могут сократиться до нуля.
Из-за того, что длительное существование небольших популяций практически невозможно, большинство ученых настроено скептически к таким, например, сенсационным сообщениям, как "открытие" в шотландском нескольких доисторических ящеров. Все такие немногочисленные чудовища должны были давным-давно исчезнуть.
Эволюция популяций
Настоящие популяции потенциально бессмертны: они могут существовать до тех пор, пока не исчезнут подходящие для них условия. Но в то же время в любых, даже самых благоприятных условиях эти группы время от времени должны немного изменяться. Другими словами, происходит эволюция популяции.
Новые мутации в природе появляются непрерывно, хотя сравнительно невелика скорость данного процесса. Однако со временем все-таки меняется генетический состав популяции. Конечно, ни одна мутация, ни даже десяток не могут еще изменить его. Однако они накапливаются поколение за поколением, пока не проявятся в той или иной комбинации родительских задатков. Если эта комбинация окажется удачной, то уже через одно-два поколения особи с ней будут в этой группе многочисленны, из-за чего заметно изменится генетический состав популяции. Выход той или иной мутации на эволюционную арену — очень важное событие в жизни как отдельной группы, так и целого вида. Это мельчайший шаг эволюционного процесса, но из таких шагов и складывается весь грандиозный процесс эволюции.
Итак, мы вкратце рассмотрели тему "Популяция". Определение, примеры и характеристика ее были представлены в статье. Надеемся, эта информация вам пригодится.
Сообщество (биоценоз)
Сообщество (биоценоз) (греч. bios - жизнь, koinos - общий) - исторически сложившаяся устойчивая совокупность популяций растений, животных, грибов и микроорганизмов, приспособленных к совместному обитанию на однородном участке территории или акватории. Термин «биоценоз» предложил немецкий зоолог К. Мебиус в 1877 г.
Группа популяций разных видов, населяющая определенную территорию, образует сообщество. Представление о любом ландшафте в первую очередь связывается с его растительностью. Тундра, тайга, листопадные леса, луга, степи, пустыни состоят из разнообразных растительных сообществ. Березовые леса отличаются от дубрав не только древесным составом, но и подлеском и травяным покровом. Каждое растительное сообщество населено свойственными ему сообществами животных, грибов и микроорганизмов.
Все сообщества растений, животных, микроорганизмов, грибов находятся в теснейшей связи друг с другом, создавая неразрывную систему взаимодействующих организмов и их популяций, - биоценоз, который также называют сообществом. Можно выделить сообщества любого размера и уровня. Например, в сообществе степей - сообщество луговых степей, а в нем - сообщества растений, позвоночных и беспозвоночных животных, микроорганизмов.
Для определения роли, которую играет тот или иной вид в экосистеме американским зоологом - Дж. Гринеллом в 1917 году введено понятие «экологическая ниша». Гринелл термином «ниша» определял самую мелкую единицу распространения вида. Английский эколог Ч. Элтон (1927) описывал «нишу» как место данного организма в биотической среде, его положение в цепях питания. Классическое определение экологической ниши дал американский эколог Дж. Ивлин Хатчинсон. Согласно сформулированной им концепции, экологическая ниша представляет собой часть воображаемого многомерного пространства, отдельные измерения которых соответствуют факторам, необходимым для нормального существования вида. Экологическую нишу, определяемую только физиологическими особенностями организмов, Дж. Хатчинсон назвал фундаментальной, а ту, в пределах которой вид реально встречается в природе - реализованной. Под экологической нишей также понимают образ жизни и, прежде всего, способ питания организма. Экологическая ниша - это абстрактное понятие, это совокупность всех факторов среды, в пределах которых возможно существование видов в природе. Она включает химические, физические, физиологические и биотические факторы, необходимые организму для жизни, и определяется его морфологической приспособленностью, физиологическими реакциями и поведением. По образному выражению Ю. Одума, термин «экологическая ниша» относится к роли, которую играет организм в экосистеме. Иначе говоря, местообитание - это адрес, тогда как ниша - «профессия» вида. Чтобы охарактеризовать экологическую нишу вида, необходимо знать, чем он питается и кто его поедает, способен ли он к передвижению и, наконец как он воздействует на другие элементы экосистемы (биогеоценоза) (рисунок 1).
Наличие у видов разных экологических ниш приводит к уменьшению конкурентного напряжения между ними.
Итак, экологическая структура биоценоза - это его состав из экологических групп организмов, выполняющих в сообществе каждой экологической ниши определенные функции.
Рисунок 1 - Экологические ниши организмов, питающихся корнями (1), корневыми выделениями (2), листьями (3), тканями стебля и ствола (4), плодами и семенами (5, 6), цветками и пыльцой (7, 8), соками (9) и почками (10) (по И.Н. Пономаревой, 1975)
эволюция популяция гомеостатический биоценоз
