Шпаргалки по "Экологии"

Между этими крайними стратегиями  существует множество переходных форм.

При уравновешенной интенсивности  рождаемости и смертности формируется стабильная популяция. В такой популяции занимаемый ареал удерживается на одном уровне.

Если рождаемость превышает  смертность и численность популяции  постоянно растет, это может привести к вспышке массового размножения. Подобные популяции называются растущими и характерны для мелких животных. Например, колорадский жук быстро расселился из Франции до Украины, Белоруссии, Смоленской и Псковской областей РФ.

Но в результате чрезмерного  роста популяции, ее переуплотнения, увеличения конкуренции за территорию и пищу резко возрастает смертность. Численность популяции начинает сокращаться. Если смертность превышает  рождаемость, то популяция становится сокращающейся.

Периодические и непериодические  колебания численности популяций  под влиянием абиотических и биотических  факторов среды, свойственные всем видам, называются популяционными волнами.

20 Структура популяции

Показатели структуры  популяций. Как первая надорганизмен-ная  биологическая система, популяция  обладает определенной структурой и  свойствами. Структуру популяции  отражают такие ее показатели, как  численность и распределение  особей в пространстве, соотношение  групп по полу и возрасту, их морфологические, поведенческие и другие особенности.

Численность — общее количество особей в популяции. Эта величина характеризуется широким диапазоном изменчивости, однако она не может быть ниже некоторых пределов. Сокращение численности по сравнению с этими пределами может привести к вымиранию популяции. Полагают", что если численность популяции меньше нескольких сотен особей, то любые случайные причины (пожар, наводнение, засуха, обильные снегопады, сильные морозы и т. д.) могут сократить ее настолько, что оставшиеся особи не смогут встречаться и оставить потомство. Рождаемость перестанет покрывать естественную убыль, и оставшиеся особи в течение сравнительно короткого времени вымрут.

Плотность — число особей на единицу площади или объема. При увеличении численности плотность популяции, как правило, возрастает; она остается прежней лишь в случае ее расселения и расширения ареала. У некоторых животных плотность популяции регулируется сложными поведенческими и физиологическими механизмами.

Пространственная структура популяции характеризуется особенностями размещения особей на занимаемой территории. Она определяется свойствами местообитания и биологическими особенностями вида. Наряду со случайным и равномерным распределением в природе наиболее часто встречается групповое распределение. Группа животных, прилагая совместные усилия, может легче защищаться от хищников, искать и добывать корм. Жизнь в семьях, стадах, колониях, гаремах приводит также к групповому распределению особей. Пространственная структура может изменяться во времени; она зависит от сезона года, от численности популяции, возрастной и половой структуры и т. д.

Половая структура отражает определенное соотношение мужских и женских особей в популяции. Генетический механизм определения пола обеспечивает расщепление потомства по полу в соотношении 1: 1. В силу разной жизнеспособности мужских и женских особей это первичное соотношение полов при оплодотворении часто заметно отличается от вторичного (при рождении — у млекопитающих) и тем более от третичного, характерного для половозрелых особей. Например, в популяциях человека вторичное соотношение полов составляет 100 девочек/106 мальчиков; к 16—18 годам это соотношение выравнивается и становится равным 1:1, к 50 годам— 100 женщин/85 мужчин, а к 80 годам соотношение по полу становится 2:1 (100 женщин/ 50 мужчин).

Изменение половой  структуры популяции отражается на ее роли в экосистеме, так как  самцы и самки многих видов  отличаются друг от друга по характеру  питания, ритму жизни, поведению  и др. Так, самки некоторых видов  комаров, клещей и мошек являются кровососущими, в то время как  самцы питаются соком растений или  нектаром. Преобладание доли самок  над самцами обеспечивает более  интенсивный рост популяции.

Возрастная структура отражает соотношение различных возрастных групп в популяциях, зависящее от продолжительности жизни, времени наступления половой зрелости, числа потомков в помете, количества потомств за сезон и др. Если какая-либо возрастная группа сокращается либо увеличивается, это сказывается на общей численности популяции. Например, массовое истребление крупных половозрелых особей в результате промысла приводит к резкому снижению численности популяции вследствие слабого пополнения ее молодыми особями. Поэтому присутствие в популяции большого количества особей младших возрастных групп свидетельствует о ее благополучии. Если же в популяции преобладают старые особи, можно со всей определенностью сказать, что данная популяция завершает свое существование.

Экологическая структура свидетельствует об отношении различных групп организмов к условиям окружающей среды. Например, особи одной популяции растений различаются рядом признаков: по размерам, количеству побегов, цветков, плодов, семян и т. п. Кроме того, разные особи этой же популяции зацветают неодновременно, что способствует более полному их опылению (при одновременном и кратковременном цветении насекомые могут не успеть опылить все цветки). У такой популяции меньший риск остаться без семян, например в случае кратковременных заморозков (замерзнет лишь часть цветков).

21 Понятие о биоценозе. Структура биоценоза

Биоценоз (от греч. βίος — «жизнь» и κοινός — «общий») — это совокупность животных, растений, грибов и микроорганизмов, что заселяют определённый участок суши или акватории, они связаны между собой и со средой. Биоценоз — это динамическая, способная к саморегулированию система, компоненты (продуценты, консументы, редуценты) которой взаимосвязаны. Один из основных объектов исследования экологии. Биоценоз — это исторически сложившаяся группировка растений, животных, грибов и микроорганизмов, населяющих относительно однородное жизненное пространство (участок суши или водоема). Наиболее важными количественными показателями биоценозов являются биоразнообразие (совокупное количество видов в биоценозе) и биомасса (совокупная масса всех видов живых организмов данного биоценоза).

Термин (нем. Biocönose) введён Карлом Мёбиусом в 1877 году для описания всех организмов, что заселяют определённую территорию (биотоп), и их взаимоотношений.^[1]

Виды структур биоценоза: видовая, пространственная (вертикальная (ярусность) и горизонтальная (мозаичность) организация биоценоза) и трофическая.

Определяется видовым  многообразием. Для биотопов характерно определенное видовое многообразие— совокупность популяций входящих в его состав. Количество видов зависит от продолжительности существования, стойкости климата, производительности типа биоценоза (пустыня, тропический лес).

Различается количество особей разных видов и т. п. Наиболее многочисленные виды биотопов называют доминантными. При изучении больших биотопов определить всё видовое многообразие невозможно. Для изучения определяют количество видов с определенной территории (площади)— видовое богатство. Видовое многообразие разных биоценозов сравнивают по видовому богатству с одинаковой площади.

Видовая структура  дает представление о качественном составе биоценоза. При существовании  двух видов вместе в однородной среде  при постоянных условиях происходит полное вытеснение одного из них другим. Возникают конкурентные взаимоотношения. На основе подобных наблюдений был  сформулирован принцип конкурентного исключения, или принцип Гаузе

Пространственная структура

Пространственная  структура биоценоза может быть характеризована вертикальной ярусностью. Вертикальная ярусность у растений определяется тем, как высоко над  землёй то или иное растение выносит  свои фотосинтезирующие части (тенелюбивое  растение или светолюбивое):

• Древесный ярус
• Кустарниковый ярус
• Кустарниково-травяной ярус
• Мохово-лишайниковый ярус

Вертикальную ярусность  у животных можно рассмотреть  на примере насекомых(возможна так  же ярусность птиц,например,один и  тот же вид птиц может проживать  на разных ярусах одного растения):

• Геобии (обитатели почв)
• Герпетобии (обитатели поверхностного слоя)
• Бриобии (обитатели мхов)
• Филлобии (обитатели травостоя)
• Аэробии (обитатели более высоких ярусов)

Горизонтальная  структурированность сообщества (мозаичность, неоднородность) может быть вызвана  рядом нескольких факторов:

• Абиогенная мозаичность (факторами неживой природы:органические вещества,неорганические вещества,климатические факторы)
• Фитогенная (растительными организмами, в частности - эдификаторами-лишайники)
• Эолово-фитогенная (мозаичность вызванная как абиотическими факторами так и фитогенными)
• Биогенная (мозаичность вызванная в первую очередь роющими животными)

Экологическая структура

Характеризуется соотношением видов, которые имеют разные адаптации  к факторам среды, типы питания, размеры, внешний вид. Экологическая структура— это соотношение видов, занимающих определенные экологические ниши.

Виды биоценозов: 1) Естественные (река, озеро, луг и  т.д) 2) Искусственные (пруд, сад, и т.д.)

22 Экологические  ниши

Экологическая ниша подразумевает комплекс всех абиотических и биотических экологических факторов среды, необходимых организмам для жизни, роста и размножения в данной экосистеме.

Некоторые авторы вместо термина «экологическая ниша»  используют термин «местообитание». Последний  включает лишь пространство обитания, а экологическая ниша, кроме того, определяет функцию, которую выполняет  вид. П. Агесс (1982) так определяет экологическую  нишу и местообитание: местообитание - адрес, по которому проживает организм, а ниша - это еще и его профессия, род занятий и стиль жизни.

Экологическая ниша - это совокупность территориальных и функциональных характеристик среды обитания, соответствующих требованиям данного вида.

В зависимости от источников питания, размеров территории, температуры и других физико-химических факторов экологические ниши делят  на специализированные и общие.

Специализированные  экологические ниши занимают растения и животные, которые могут существовать лишь в узком диапазоне экологических  факторов и питаться ограниченным набором  растений или животных. Например, гигантская панда, живущая в Китае, на 99% питается побегами бамбука. Уничтожение бамбука  в некоторых районах Китая  поставило это животное на грань  вымирания.

Во влажных тропических  лесах много специализированных ниш, в которых обитают разнообразные  живые организмы. Вырубка этих лесов  обречет на вымирание миллионы видов  растений и животных, способных жить только в этих условиях.

Общие экологические  ниши занимают организмы, которые легко  приспосабливаются к изменениям условий. Они могут обитать в  разнообразных местах, потреблять разную пищу и выдерживать широкий диапазон колебаний экологических факторов. Поэтому им меньше грозит опасность  вымирания, чем видам, занимающим специализированную нишу. Общими экологическими нишами характеризуются, например, мухи, тараканы, крысы, люди.

Однако близкородственные  организмы, имеющие сходные требования к среде обитания, не живут, как  правило, в одних и тех же условиях. Если они и живут в одном  месте, то либо используют разные ресурсы, либо имеют другие различия в функциях. Например, разные виды дятлов одинаково  питаются насекомыми и гнездятся  в дуплах деревьев, но имеют как  бы разную специализацию. Большой пестрый  дятел добывает пищу в стволах  деревьев, средний пестрый - в крупных  верхних ветвях, малый пестрый - в  тонких веточках, зеленый дятел охотится на муравьев на земле, а трехпалый  выискивает мертвые и обгоревшие стволы деревьев, т. е. разные виды дятлов имеют разные экологические ниши. Ястребы и совы питаются одними и  теми же животными, но ястребы охотятся за своими жертвами днем, а совы - ночью.

Наблюдения показывают, что два вида, сосуществующие на одной территории, не могут иметь  совершенно одинаковые требования к  условиям жизни. Иначе один из них  вытеснит другой.

Теоретически эта  закономерность может быть описана  уравнениями Лотки - Вольтерры, которые  предложили их независимо друг от друга  в 1925 и 1926 гг.:

dN1/dt = r1N1 (K1 - N1 - a1N2)/K1;

dN2/dt = r2N2 (K2 - N2 - a2N1)/K2,

где N1 и N2 - численности  двух конкурирующих видов 1 и 2; r1 и r2 - скорости их роста; K1 и K2 - предельные плотности численности; a1 - коэффициент конкуренции, характеризующий подавляющее действие вида 2 на вид 1; a2 - коэффициент конкуренции, характеризующий воздействие вида 1 на вид 2.

В отсутствие убежищ или других возможностей распределения  функций вид, который сильнее, рано или поздно обязательно вытеснит своего партнера.

Эта закономерность экспериментально была подтверждена российским ученым Г. Ф. Гаузе (1934), который проводил опыты с родственными видами инфузорий - Paramecium caudatum и Paramaecium aurelia, поместив их культуры вместе в богатую пищей среду, как бы в одну экологическую нишу.

23 Понятие об экосистемах. Классификация экосистем

Определение термина  «экосистема». Биоценоз и его биотоп составляют два неразрывных элемента, действующих друг на друга и образующих более или менее устойчивую систему, называемую экосистемой (Тэнсли, 1935). Иными словами, экосистема состоит из двух компонентов. Один из них – органический, это населяющий ее биоценоз, другой неорганический, т.е. биотоп, дающий пристанище этому биоценозу.

С точки зрения рельефа  местности, а также с климатической, ботанической и зоологической, почвенной, гидрологической и геохимической, экосистема в известной степени однородна. Интенсивность обмена вещества и энергии между компонентами экосистемы составляет один из ее отличительных признаков. В термодинамическом отношении экосистема относится к открытым системам, относительно стабильным во времени. Элементами, поступающими в экосистему, являются солнечная энергия, минеральные вещества почвы и газы атмосферы, вода; выходящими элементами, покидающими экосистему, являются тепло, кислород, углекислый газ и другие газы, перегной и биогенные вещества, переносимые водой, и т.д.