Изменение численности популяций

Численность популяции может быть различной, но не должна выходить за определённы пределы, иначе это может привести к гибели особей.

Примеры:

· популяция мучного хрущака;

· лемминги.

У видов с большой продолжительностью жизни и относительно малой плодовитостью численность популяций более устойчива.

Колебания численности могут возникать:

- в результате изменения физической среды;

- в результате внутрипопуляционных взаимодействий;

- в результате взаимодействия с соседними популяциями.

Снижение численности и вымирание происходит при увеличении сопротивления среды.

Сопротивление среды – это совокупность лимитирующих факторов, таких как:

· недостаток воды;

· нехватка местообитаний;

· климатические условия;

· недостаток питания;

· биологические факторы (конкуренты, хищники, паразиты).

В течение многих лет существования видов на одной территории устанавливается экологическое равновесие.

За это время виды, вступившие в отношения хищник-жертва, хозяин-паразит адаптируются друг к другу, у видов появляется определённая устойчивость к естественным паразитам и болезнетворным агентам. (они стабилизируют друг друга)

Причём, чем больше видовое разнообразие, тем стабильнее эти отношения.

Таким образом, стабильность экосистемы обеспечивается видовым разнообразием.

Изменения численности могут иметь периодический и непериодический характер.

Периодические изменения, как правило, связаны с периодичностью увеличения (уменьшения) корма.

Замечено, что численность грызунов увеличивается каждые 4 года.

Непериодические изменения:

1. увеличение численности – популяция попала в благоприятные условия, где нет хищников (кролики в Австралии)

2. уменьшение численности связано с двумя эффектами:

• эффект основателя;

• эффект бутылочного горлышка

Эффект основателя:

несколько особей попадают в новые условия, например, вьюрки с Американского континента попали на один из Галапагосских островов.

! В такой популяции, как правило, может наблюдаться какое-то генетическое изменение, связанное с потерей каких-то аллелей, т.е. какой-то признак исчезает Þ в результате новая популяция будет генетически отличаться от исходной Þ происходит разделение на две популяции.

В основе такого разделения лежит дрейф генов – генетический механизм, связанный со случайным изменением частот аллелей (это явление существует всегда, но проявляется только в малой популяции).

Эффект бутылочного горлышка:

популяция попала в экстремальные условия (пожар, наводнение, землетрясение) и выжило несколько случайных особей, которые генетически могут отличаться от исходной популяции (дрейф генов) Þ образуется новая популяция.

Численность популяций можно регулировать, для этого:

- нужно знать характеристики популяции и причины колебания численности;

- ввести лицензии на охоту;

- запретить охоту на малочисленных животных;

- запретить сбор растений вблизи городов (не только охраняемых)

Экологическая стратегия (по адаптивности и конкурентоспособности):

По Раменскому:

1. Виоленты – львы (К)
Живут в освоенных мягких условиях, перевосходят остальнх, так как сильные конкуренты

Хищники, ель,дуб

2. Патиенты – верблюд (S)
Адаптируются к условиям, где многое не растут
Кактус,молочай

3. Эксплеренты - шакалы(R)
те, кто захватывает новые территории. Не конкурентно способны
лишайники

По Грайму

 

Стресс-толеранты(S) Конкуренты(K) Рудералы(R)

Могут переходить друг в друга, связанны

Биоценоз

Биоценоз – это сообщество растений, животных и микроорганизмов, обитающих относительно долго на определенной территории;

– это сумма тесно взаимосвязанных популяций.

Биоценоз разделяеться на:

растения(фитоценоз), животные(зооценоз), микроорганизмы(микробоценоз)

Примеры: биоценоз дубравы, биоценоз пруда и т.д.

Характеристики биоценоза:

- обилие – общее количество организмов в биоценозе;

- разнообразие – количество видов в биоценозе;

- доминирование – наличие вида, который определяет жизнедеятельность других видов в БЦ (копытные на пастбище);

- верность – степень приуроченности вида к данному БЦ:

· характерные виды – живут только в данном БЦ;

· преферентные виды – предпочитают данный БЦ, но могут жить и
в других БЦ;

· индифферентные виды (убиквисты) – способны жить в разных БЦ;

· чуждые виды – случайно попавшие в данный БЦ;

- насыщенность (см. тему «Экологическая ниша»);

- структура: горизонтальная неоднородность

вертикальная ярусность;

- компоненты:

· продуценты;

· консументы;

· редуценты

- взаимосвязь популяций в БЦ:

· конкуренция;

· хищничество;

· паразитизм;

· комменсализм;

· синойкия;

· мутуализм;

· аменсализм;

· аллелопатия;

· зоохория;

· рабовладение;

· пространственные отношения

Пищевая цепь – основа нормального функционирования в БЦ, по ПЦ происходит круговорот веществ и энергии.

рост

Е ® БЦ жизнедеятельность

за счёт фотосинтеза

часть Е запасается мёртвыми организмами,

при разложении которых выделяется тепло.

По ПЦ накапливаются:

· тяжёлые металлы;

· радионуклиды;

· ядохимикаты.

Экологическая система

В 1935 году английский ботаник Тенсли ввел понятие «экосистема».

Экосистема - это основная функциональная единица живой природы, включающая и организмы, и абиотическую среду, причём каждая из частей влияет на другую и обе необходимы для поддержания жизни в том виде, в каком она существует на Земле.

В.К. Сукачёв разработал учение о биогеоценозе. Идеи, развитые Сукачёвым, можно представить графически:

Структура биогеоценоза по В.К Сукачёву 1964г.Составные элементы биогеоценоза:

1. Экотоп:

· Атмосфера (климатоп).

· Почва (эдафотоп).

· Гидрологические условия

2. Биоценоз:

· Растительность (фитоценоз).

· Животные (зооценоз).

· Микроорганизмы (микробоценоз).

 

 

 

 

Биогеоценоз – это открытая природная система, состоящая из живых и неживых компонентов, занимающая территорию со сравнительно однородными природными явлениями и характеризующаяся определенным потоком энергии, круговоротом веществ, движением и развитием.

Т.к. биогеоценоз состоит из двух взаимодействующих составляющих – экотопа и биоценоза, то говорят, что он обладает дуализмом (двуединым характером).

На самом деле разделение на экотоп и биоценоз очень условно, ведь в природе фитоценоз, зооценоз и микробоценоз не существуют в виде отдельных и самостоятельных групп растений, животных и микроорганизмов. Они тесно взаимосвязаны и взаимозависимы. Поэтому экотоп обозначают сейчас как косную часть экосистемы (не обладающую свойствами живого), а биоценоз как живую часть экосистемы.

То есть основные экологические компоненты биогеоценоза можно представить такой схемой:

 

 

 

Воздух

Вода

Почва

Косная часть экосистемы

 

Продуценты

Консументы

Редуценты

Живая часть экосистемы

 

Биогеоценоз- это устойчивая, саморегулирующаяся система, в которой органические компоненты тесно связаны с неорганическими (т.е. внутри этой системы идёт постоянный обмен веществом, энергией и информацией).

По способам питания биотическую (живую) часть экосистемы можно разделить на два компонента:

Автотрофный – для него характерны фиксация световой энергии, использование простых неорганических веществ, построение сложных веществ.

Гетеротрофный- для него характерны утилизация, перестройка и разложение сложных органических веществ.

По способу использования энергии живую часть экосистемы можно разделить на:

1. Фотосинтетики – используют энергию Солнца, СО₂ и Н₂О, синтезируя сложные органические соединения.

2. Хемосинтетики – они получают энергию, необходимую для фиксации СО₂ в результате химического окисления простых органических соединений (NH₄-> нитрит; нитрит-> нитрат; сульфид-> S; закись Fe-> окись Fe).

3. Организмы, использующие химическую энергию пищи.

Структура экосистемы

Неживые (абиотические компоненты):

Неорганические вещества (C,N,CO₂,H₂O), вступающие в круговороты.

Органические соединения (белки, углеводы, липиды, гуминовые вещества и т.д.), связывающие биотическую и абиотическую части).

Климатический режим (t, P и т.д.).

Функциональные группы организмов в БГЦ:

Продуценты – автотрофные организмы (в основном зелёные растения), которые способны создавать пищу из простых неорганических веществ.

Консументы – гетеротрофные организмы (главным образом животные), которые поедают другие организмы или частицы неорганического вещества.

Редуценты (деструкторы, декомпозиторы)- гетеротрофные организмы (в основном бактерии и грибы), которые разрушают сложные соединения до простых, пригодных для использования продуцентами (т.е. минерализируют сложные соединения).

Продуценты, консументы и редуценты составляют в экосистеме биомассу.

Схема экосистемы

Структуру экосистемы теперь можно представить так:

Световая энергия

Продуценты

 

 

О2

Консументы

СО2, Н2О

 

 

Редуценты

 

 

Минеральные соли

круговорот газообразных веществ

круговорот твердых веществ

поток энергии

 

Вывод: структуру экосистемы образуют три уровня трансформации энергии (продуценты, консументы и редуценты) и два круговорота веществ – твердых и газообразных.

В живом веществе выделяют иногда собирательный элемент – детритофаги – организмы, которые поедают мертвых животных и растительные остатки, это не только бактерии и грибы, но и мелкие беспозвоночные, термиты, раки, стервятники и т.д. (детрит – опавшие листья, экскременты, трупы животных, фагос – пожирать).

Чем отличаются детритофаги от редуцентов?

Редуценты (в основном грибы и бактерии), не только питаются детритом, но и разлагают его до простых неорганических веществ (минерализируют), тем самым способствуя их возвращению в круговорот веществ.

Учитывая деятельность детритофагов, схему экосистемы можно представить в виде:

 

Е – поток энергии;

– поток вещества.

Различие между перемещением Е и вещества – вещество совершаем круговорот, а энергия движется потоком.

Движение энергии подчиняется законам термодинамики.

I. Энергия не возникает и не исчезает, она лишь переходит из одного вида в другой. В экосистеме: энергия Солнца – в энергии химических связей.

II. Энергия самопроизвольно переходит от более нагретого тела к менее нагретому. Все организмы отдают часть своей тепловой энергии.

Принцип функционирования экосистем:

Получение ресурсов и избавление от отходов в любой экосистеме происходит в рамках круговорота веществ. Чем полнее круговорот веществ в экосистеме, тем она более устойчива.

Экосистемы существуют за счет энергии Солнца.

Чем больше биомасса популяции, тем ниже занимаемый ею трофический уровень.

Биогеоценозы

Естественные (дубрава, водоём, болото и т.д.)

Искусственные (аквариум, агроценоз, парки, скверы и т.д.)