Основы экологии
не просмотрено
Экологические факторы. Экологическая ниша. Лимитирующие факторы
Формы взаимоотношений между организмами
Цепи и сети питания, экологическая пирамида
Экосистемы. Функциональные группы организмов в экосистемах
Искусственные экосистемы. Агроценозы
Типы природных сообществ. Развитие и смена биогеоценозов
Биосфера и ее границы. Биомасса суши и океана
Функции живого вещества в биосфере
Экосистемы. Функциональные группы организмов в экосистемах
Биология. Экспресс-подготовка к ЕГЭ. 11 класс.
Биотоп — участок территории, однородный по условиям жизни для определенных видов растений или животных.
Биоценоз — исторически сложившаяся совокупность популяций различных организмов, населяющих одну территорию.
Экосистема, или биогеоценоз, — совокупность живых организмов (сообществ) и среды их обитания, образующих устойчивую систему жизни.
Экосистема = биотоп + биоценоз
Автор термина «экосистема» — английский эколог А. Тенсли.
Автор термина «биогеоценоз» — академик В. Н. Сукачев.
В биогеоценозе В. Н. Сукачев выделял два блока: экотоп (совокупность условий абиотической среды) и
биоценоз (совокупность всех живых организмов).
В соответствии с определениями, между понятиями «экосистема » и «биогеоценоз » нет никакой разницы, биогеоценоз можно считать полным синонимом термина «экосистема».
Экосистема — основная функциональная единица в экологии.
Экосистема является открытой системой и характеризуется входными и выходными потоками вещества и энергии. Основа существования практически любой экосистемы — поток энергии солнечного света в прямом (фотосинтез) или косвенном (разложение органического вещества) виде. Исключение — глубоководные экосистемы: «черные» и «белые» курильщики, источником энергии в которых является внутреннее тепло земли и энергия химических реакций.
Основные свойства экосистемы:
· самовоспроизведение;
· саморегуляция;
· устойчивость.
Искусственные экосистемы — это экосистемы, созданные человеком, например агроценозы.
Юджин Одум — отец экосистемной экологии
Биом — совокупность экосистем со сходным типом растительности, расположенных в одной природно-климатической зоне (тундровый биом, степной биом и т. п.).
Биосфера — экосистема высшего порядка, объединяющая все остальные экосистемы и обеспечивающая существование жизни на Земле.
Термин «биосфера» был введен Жаном-Батистом Ламарком в начале XIX в., а в геологии предложен австрийским геологом Эдуардом Зюссом в 1875 г. Однако создание целостного учения о биосфере принадлежит русскому ученому Владимиру Ивановичу Вернадскому.
компоненты экосистемы
Равновесное (устойчивое) состояние экосистемы обеспечивается на основе круговоротов веществ.
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.
· Продуценты — 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 — гетеротрофные организмы, потребляющие мертвое органическое вещество, 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. Однако такие экосистемы встречаются скорее как исключения, например на тех участках, где функционируют сообщества, сформированные только из микроорганизмов.
Искусственные экосистемы. Агроценозы
Биология. Экспресс-подготовка к ЕГЭ. 11 класс.
Искусственные экосистемы — экосистемы, созданные человеком.
Простейшим примером такого рода может служить аквариум (см. рис. 1).
Рис. 1
В нем имеются растения, осуществляющие фотосинтез, рыбы или другие животные, микроорганизмы, перерабатывающие продукты жизнедеятельности животных. Но аквариум не является самостоятельной устойчивой системой, т. к. он нуждается в поступлении определенных веществ извне, например корма для рыб, и выведения части продуктов путем замены или фильтрации воды.
Искусственной экосистемой является также космический корабль, на борту которого создаются условия для существования человека.
Но наиболее важными искусственными экосистемами являются агроценозы.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
Агроценоз — искусственная экосистема, созданная человеком для получения сельскохозяйственной продукции.
Они занимают в настоящее время около 10 % территории суши.
Агроценозы отличаются от природных биогеоценозов по ряду признаков.
Во-первых, по источникам энергии. Если природные экосистемы получают только энергию солнца, в агроценозах человек использует дополнительные источники энергии для внесения удобрений, рыхления почвы, борьбы с сорняками и т. п.
Во-вторых, в агроценозах сильно снижено видовое разнообразие организмов. Это является следствием искусственного отбора, проводимого человеком. С одной стороны, человек размножает высокоурожайные сорта определенных видов, с другой, постоянно борется с нежелательными видами, называемыми сорняками и вредителями.
Третье различие состоит в том, что в природном биогеоценозе происходит замкнутый круговорот веществ, а из агроценозов человек регулярно изымает часть вещества в виде сельскохозяйственной продукции. Это приводит к необходимости вносить удобрения для компенсации забранных веществ.
По этим причинам экологическая устойчивость агроценозов невелика. Они не способны к саморегуляции и самовозобновлению, подвержены угрозе гибели при массовом размножении вредителей или возбудителей болезней. Поэтому без участия человека агроценозы зерновых и овощных культур существуют не более года, многолетних трав — 3–4 года, плодовых культур — 20–30 лет. Затем они распадаются или отмирают (см. рис. 2). На их месте начинается сукцессия (смена биогеоценоза), приводящая к образованию устойчивого на данной территории биогеоценоза.
Рис. 2
Типы природных сообществ. Развитие и смена биогеоценозов
Биология. Экспресс-подготовка к ЕГЭ. 11 класс.
Природное сообщество, или биогеоценоз — это совокупность живых организмов (растений, животных, бактерий, грибов) и условий абиотической среды на определенной территории.
Важным признаком биогеоценоза является осуществление круговорота веществ. Названиями "биогеоценоз" и "экосистема" характеризуют с разных позиций одно и то же природное явление — совокупность живых организмов и условий абиотической среды.
Возникающие в итоге естественных процессов природные сообщества включают в себя большое количество взаимоприспособленных видов. Такие сообщества устойчивы, они длительное время занимают территорию, на которой сформировались. Часто процесс возникновения природных сообществ происходит естественно, независимо от человека, поэтому их и называют естественными.
На каждой достаточно обширной территории можно встретить разные типы природных сообществ: леса, болота, луга, степи. В ландшафте они хорошо различаются по внешнему виду, который определяется частью биогеоценоза — растительным сообществом.
Леса — естественные биогеоценозы с преобладанием древесных растений.
Луг — природное сообщество, в котором преобладают многолетние травы. Обычно это сообщество злаковых или разнотравных растений в местах с достаточным увлажнением почвы.
· Пойменные луга — они тянутся вдоль рек, иногда их заливают весенние воды.
· Суходольные луга формируются в виде лесных полян и безлесных долин.
· Альпийские луга образуются высоко в горах.
Болото — природное сообщество, развивающееся в условиях избыточного, застойного увлажнения. Оно образуется травянистыми, водно-болотными видами растений с участием кустарничков. В сообществе преобладают моховидные, в основном сфагновые, виды.
Степь — травянистое сообщество, формирующееся в обширной засушливой зоне черноземных почв. Различают злаково-ковыльные и разнотравные степи. В тех и других произрастают дерновинные злаки (ковыль, костер, типчак), луковичные растения (тюльпаны, гиацинты, луки, птицемлечники), разнотравье (шалфей, адонис, полынь, пион, василек). Растения степных сообществ способны хорошо переносить летний засушливый период, все они светолюбивы.
сукцессии
Экосистемы не являются неизменными: при смене условий или катастрофических воздействиях происходит последовательная смена экосистем.
Сукцессия (от лат. successio — преемственность, наследование) — это постепенная, необратимая, направленная смена одних биоценозов другими на одной и той же территории под влиянием природных факторов или воздействия человека.
Термин «сукцессия» впервые употребил французский ботаник Де Люк в 1806 г. для обозначения смен растительности. Это один из ключевых терминов современной экологии.
Термин "сукцессия"в экологию ввел Ф. Клементс для обозначения сменяющих друг друга во времени сообществ, образующих сукцессионный ряд, где каждая предыдущая стадия формирует условия для развития последующей. Если при этом не происходит вызывающих новую сукцессию событий, то ряд завершается относительно устойчивым сообществом, имеющим сбалансированный при данных факторах среды обмен. Такое сообщество Ф. Клементс назвал климаксовым сообществом. Время существования сообщества ни в коем случае не может являться одним из признаков климакса.
Различают первичную и вторичную сукцессию.
Первичная сукцессия происходит на необитаемых участках (например, вулканические склоны или острова).
Вторичная сукцессия характеризуется наличием остатков предыдущей экосистемы (например, семян растений, почвенного покрова).
Первоначально в обоих случаях развивается травянистая растительность (см. рис.), формирующая почвенный покров.
Затем появляются кустарники, требующие более плодородной почвы, формируется регулярный режим увлажнения. Это позволяет расти уже крупным деревьям, формируется лес.
Первоначально это мелколиственные леса (берёза, осина, ольха), затем, при накоплении питательных веществ в почве, начинают преобладать сосна, дуб. Под покровом эти деревьев создаётся атмосфера постоянного увлажнения, что даёт возможность расти ели.
Ель, достигая большой высоты и смыкаясь плотными кронами, создаёт затенение, останавливающее возобновление других пород, и таким образом вытесняет другие деревья.
Смена растительного покрова приводит к закономерной смене обитающих на этой территории животных, а также видов почвенных микроорганизмов. Направление сукцессии определяется эффективностью использования солнечной энергии. На первых этапах отдельные виды травянистых растений лишь частично используют падающий свет, а животные, обитающие на первых стадиях сукцессии, лишь в небольшой степени перерабатывают растительную биомассу. По мере развития сукцессии эффктивность использования света в экосистеме возрастает. Когда она достигнет максимально возможной при данных абиотических условиях, смена биоценозов останавливается, и сукцессия заканчивается.
Биосфера и ее границы. Биомасса суши и океана
Биология. Экспресс-подготовка к ЕГЭ. 11 класс.
Биосфера (от др.-греч. «биос» — жизнь и «сфайра» — сфера, шар) — оболочка Земли, заселенная живыми организмами, находящаяся под их воздействием и занятая продуктами их жизнедеятельности; можно сказать, что биосфера — это глобальная экосистема Земли.
Биосфера — открытая система, в нее поступает из космоса энергия солнечного света, за счет которой существует большинство экосистем Земли.