Одеський національний політехнічний університет

Одеський національний політехнічний університет

Хіміко-технологічний факультет

Кафедра технології неорганічних речовин і екології

 

Конспект лекцій

з курсу:

“ Основи загальної екології ”

 

Одеса – 2008

Конспект лекцій з курсу: “Основи загальної екології” для студентів спеціальності 7.070801 – Екологія та охорона навколишнього середовища / К.А. Васютинська – Одеса: ОНПУ, 2008. —80 с.

 

Укладачі:

доц. кафедри ТНРЕ, к.х.н. Васютинська Катерина Анатоліївна

 

Відповідальний за випуск д.т.н., проф. Кожухар В.Я.

 

 

Затверджено методичною комісією хіміко-технологічного факультету ОНПУ

Спонсор видання

Одеський припортовий завод

 

Оглавление

Оглавление. 3

Вступ.. 5

Тема 1: 6

1.1.1. Возникновения понятия экологии и его определение. 6

1.1.2 Вклад украинских ученых в экологию.. 8

1.2. Экология как естественная наука. Место экологии в конгломерате естественных наук. 9

1.3. Структура макроэкологии. 11

1.4. Методы экологии. 15

1.5. Характеристика научного метода. 17

1.5.1. Этапы научного исследования. 17

1.5.2 Техника обработки информации. 19

1.5.3 Общая схема изучения экосистем.. 19

1.6. Проблематика экологических исследований. 20

Тема 2. 21

2.1 Биосистемы и основные принципы ее структурирования. 21

2.1.1 Основные признаки живого. 21

2.1.2. Образование биосистемы.. 22

2.1.3. Принцип эмерджентности. 24

2.2. Термодинамическое поведение биосистем.. 25

2.2.1 Характеристика основных термодинамических параметров. 25

2.2.2. Особенности проявления законов термодинамике при функционировании биосистем. 27

2.3. Теорема Пригожина. 28

2.3.1. Интерпретация теоремы Пригожина. 28

2.3.2. Следствие из теоремы Пригожена. 30

2.4. Общие свойства и параметры систем.. 31

2.4.1. Свойства сложных биосистем.. 31

2.4.2. Параметры системы.. 33

ТЕМА 3: 36

3.1.1. Структура экосистемы.. 37

3.1.2. Классификация экосистем.. 39

3.2. Определение биоценоза. 48

3.2 Классификация биоценозов. 49

3.3 Свойства биоценозов. 51

3.4 Структура биоценозов. 52

3.4.1. Пространственная неоднородность биоценозов. 52

3.4.2. Вертикальная структура биоценозов. 53

3.4.3. Горизонтальная структура биоценоза. 54

5.5. Биогеоценоз. 55

3.5.1. Структура биогеоценоза. 57

3.6 Характеристика видового набора биоценоза (состава) 59

3.6.1 Видовой состав биоценоза. 61

3.6.2 Распределение видов с помощью градиентов среды.. 62

3.6.3 Индексы видового разнообразия. 63

3.6.4 Зависимость видового насыщения от условий окружающей среды.. 65

3.6.5 Видовое разнообразие. 67

3.7 Трофическая структура сообщества. 69

3.7.1 Трофические цепи и трофическая сеть сообщества. 69

3.7.2. Закон Линдеманна (правило 10%-ов) 70

3.7.3. Пастбищные и детритные трофические цепи. 71

3.7.4 Биологические пирамиды.. 72

Тема 4. 74

4.1.1 Общая характеристика и определение биосферы.. 74

4.1.2 Общая структура биосферы.. 77

4.1.3 Свойства газовой оболочки земли. 77

4.2 Гидросфера. 79

4.2.1 Структура гидросферы.. 80

4.2.2 Экологические зоны мирового океана. 80

4.3 Биогеохимические принципы Вернадского. 82

4.3.1 Основные функции природных систем.. 82

 

Вступ

 

В наше время среди тем, наиболее обсуждаемым в обществе («как правильно воспитывать детей», «как надо играть в футбол», «как руководить государством»), добавились вопросы «плохой экологии». Хотя, можно понять обеспокоенность людей состоянием своей среды обитания.

Негативные последствия всех видов человеческой деятельности

 

 Тема 1:

Общая характеристика экологии, как естественной науки

История развития экологии как науки

Структура макроэкологии

На современном этапе экология превратилась в фундаментальную естественную науку, изучающую общие законы природных систем всех уровней.

Разные дисциплины сегодня обращаются к проблемам экологии и окружающей среды. С ее помощью решаются многие практические задачи. Экологизация – это процесс проникновения идей и подходов экологии в другие отросли знаний и практики. Экология из частного раздела биологии развилась в обширную, окончательно не сформулированную комплексную фундаментальную дисциплину, включающую прикладные аспекты и получившая названия – макроэкологии.  

Источники и составные части современной макроэкологии в процессе экологизации системы знаний и практики можно представить следующей схемой

Теория динамических систем Теоретическая экологии

Биогеография Геоэкология

Биоэкология

 

Структура макроэкологии включает общую (теоретическую) экологию, биоэкологию, геоэкологию, прикладную экологию.

1. Основа макроэкологии – это общая (теоретическая) экология, она посвещена объединению разнообразных экологических знаний на едином теоретическом фундаменте. Устанавливает общие закономерности функционирования природных систем, а так же природно-экономических, природно-технических, природно-хозяйственных. То есть, теоретическая экология дает важный фактический и теоретический материал для других разделов макроэкологии,  и обеспечивает их методическим инструментарием.

2. Биоэкология раскрывает законы функционирования биологических систем. Она представлена уровнями изучения биоэкологии:

1. Аутэкология рассматривает экологических особей как представителей определённых видов, т.е. изучает взаимоотношения организмов со средой их обитания.

2. Синэколология – изучает экологию популяций. Называется популяционная экология или демэкология. Изучает как взаимодействие популяций с окружающей средой, так и внутри популяции.

3. Биоценология – изучение экосистем и составляющих их сообществ.

4. Биогеоценология (биосферология) – изучает глобальные биосферные циклы.
Предпоследний и последний уровень составляют системную экологию.

Эволюционная экология – учение о роли экологических факторов в эволюции и смене экологических условий в истории земли.

Геоэкология – изучает взаимоотношения организмов и среды обитания с точки зрения их географической принадлежности и влияния географических факторов. В рамках геоэкологии существуют подразделы:

1. Экология обитания различных сред.

2. Экология природно-климатических зон.

3. Экология ландшафтов.

4. Экологическое описание областей, стран, континентов.

5. Учение о биосфере как о самоорганизующейся климатической системе.

Экология человека – комплекс дисциплин, исследующих взаимодействие человека как биологической особи и как личности, как социальной особи с окружающей средой.

Экология человека отличается от экологии вида многообразием условий обитания видов деятельности, богатством технологических средств, приспособлений к окружающей среде.

Социоэкология – рассматривает взаимосвязь общественных структур с природной и социальной средой.

Прикладная экология – большой комплекс дисциплин связанных с теми областями человеческой деятельности, которые прямо или косвенно влияют на окружающую природную среду.

Отрасли:

1. Формирование экологических критериев экономики.

2. Исследования и формирование механизмов влияния антропогенной деятельности на ОПС.

3. Обоснование нормативов ресурсопользования.

4. Регламентация хозяйственной деятельности.

5. Контроль экологического соответствия планов и проектов (экологическая экспертиза).

6. Разработка технических средств защиты ОПС и ресурсосбережения (инженерная экология).

Поэтому к разделам прикладной экологии относятся:

- инженерная экология;

- сельскохозяйственная экология;

- промышленная экология;

- биоресурсная экология;

- коммунальная экология;

- строительная экология;

- медицинская экология;

 

1.4. Методы экологии

Методическую основу современной экологии составляет сочетание системного подхода, натурных наблюдений, лабораторного эксперимента и моделирования.

Системный подход – основа экологических исследований, так как любой объект экологии – это либо система, либо ее структурным элементом.

Разнообразие задач экологии влияет на разнообразие применяемых методов, которые можно условно объединить в несколько групп:

1. Методы регистрации и оценки среды (метод мониторинга):

- метеорологические наблюдения: изменения температуры, давления, прозрачности атмосферы, солености и состава воды, химический состав почвы и рН почвы. Это методы измерения химического состава и физических параметров всех компонентов ОПС;

- методы радиологического контроля;

- методы определения количественных и качественных характеристик загрязняющих веществ во всех трех средах, включая физические загрязнения;

- методы биотестирования и биоиндикации;

2. Методы количественного учета организмов и их продуктивности:

- методы количественного учета;

- методы оценки массы и продуктивности растений и животных;

3. Методы изучения влияния факторов среды на жизнедеятельность организмов.

Сложные и длительные наблюдения в природе, проведения лабораторных экспериментов, которые устанавливают оптимальные или граничные условия существования организмов, нормы их реакции на факторы ОС. Эта группа методов используется при определении доз, лежащих в основе нормирования.

4. Методы, изучающие взаимоотношения между организмами в многовидовых сообществах.

Эти методы составляют важную часть системной экологии. В них входят натуральные наблюдения и лабораторные исследования пищевых отношений, пищевого наблюдения, а также радиоизотопный метод, определяющий перенос вещества и энергии, создание искусственных сообществ.

5. Методы математического моделирования:

- математическое моделирование техногенных эмиссий, распространение загрязнителей в атмосфере, воде, почве;

- имитационное моделирование;

- глобальное моделирование, основанное на проблемно-прогнозном подходе, позволяющее рассматривать различные варианты сценариев и прогнозов глобального развития.

6. Методы прикладной экологии:

- создание геоинформационных систем, банкирование экологической информации, относящейся к различным регионам территорий, ландшафтов, агросистемам, городам;

- комплексный эколого-экономический анализ;

-  методы инженерно-экологических испытаний. Необходимы оптимизации размещения, проектирования, строительства, реконструкции гражданских и хозяйственных объектов;

- метод снижения вредного воздействия производственных комплексов, процессов, устройств;

- экологическая аттестация и паспортизация.

- Вся совокупность методов исследований: 

- натуральные наблюдения;

- лабораторные исследования;

- моделирование в лабораторных условиях;

- математическое моделирование.

 

Этапы научного исследования

Экологическое исследование требует систематического соблюдения последовательных этапов:

1. наблюдение;

2. формирование на основе наблюдения теории о закономерности исследуемого явления;

3. проверка теории наблюдениями и эксперементами;

4. наблюдение, затем правдивое предсказание основанные на этой теории. Этот процесс возникновения научных знаний. Схематически изображается так:

Гипотеза – научно обоснованное предположение, которое базируется на наблюдении, с помощью которого можно объяснить то или иное явление.

Ряд фактов, которые могли бы повлиять на результат научных исследований – переменные (факты). Гипотезы проверяют в серии экспериментов, называют контрольной. Наиболее удачная гипотеза стает рабочей гипотезой. И если она устоит, то может стать теорией. Если теория не способна изменить ни одного факта, а отклонение от него регулярны и предсказуемы, то ее можно перевести в ранг закона.

 

Тема 2

Свойства сложных систем

Основные признаки живого

Живой организм – биологическая система с разной структурой упорядоченности, причем элементы организма в сумме не представляют сам организм. Только соединение их в эволюционно обусловленном порядке и соответствующие взаимодействия образуют организм как открытую систему и для нее характерно обмен вещества с окружающей средой и превращение энергии внутри системы.

Определение «живого» М. Волькенштейна: «Живые тела, существующие на Земле, представляют собой открытые саморегулирующиеся и самовоспроизводящиеся системы, состоящие из биополимеров».

Основные признаки живого:

1. Обмен с окружающей средой;

2. Сложность и высокая степень организации живой материи;

3. Разнообразие (чем разнообразнее, тем устойчивей);

4. Способность извлекать, преобразовывать и усваивать энергию Солнца или питательных веществ;

5. Способность реагировать на внешние раздражители, гомеостаз по механизму обратной связи;

6. Способность к адаптации;

7. Размножение, развитие, редупликация, наследственность и изменчивость;

8. Историческое развитие от простого к сложному.

 

Образование биосистемы

Биосистема (биологическая система) – это система, элементами которой являются живые организмы любой степени организации.

Система – это совокупность элементов объединенных взаимообратными, взаимозависимыми  и облигатными связями для выполнения общей цели.

В основе любой биосистемы лежит биотическая компонента, которая представлена уровнями организации живой материи (степенями жизни). Способ образования и существования биосистемы есть обмен биотической компоненты любого уровня организации с окружающей средой веществом, энергией, информацией.

Таким образом, и биосистемы организованы иерархическим образом в соответствии с живой материей входящей в их состав.

С точки зрения системного подхода любая система (в том числе и биосистема) это реальная или мыслимая совокупность частей, целостные свойства, которых определяются обусловленным взаимодействием между частями или элементами системы, то есть,  систему можно определить как совокупность объектов, объединенных некой формой регулярных взаимоотношений для выполнения заданной функции.

По типу обмена все системы условно делятся на 3 типа:

1. изолированные системы, которые не обмениваются с окружающей средой веществом, энергией, информацией.

2. замкнутые, которые обмениваются энергией, но нет массообмена.

3. открытые, которые обмениваются с окружающей средой веществом, энергией, информацией.

Динамические систем ы, ее элементы находятся в состоянии обмена ВЭЧ. Любая биосистема – открытая динамическая система.

1. Тот факт, что структуру биосистем составляют биологические объекты определенного уровня организации, являются основой того, что и сами биосистемы ранжированы по степени организации и каждая биосистема представляет собой определенный уровень организации биосферы в целом.

2. Любая биосистема является  составляющей (элементом) соответствующий надсистем., а с другой стороны структуру этой системы составляют подсистемы.

Таким образом, принципом существования биосистемы является ее структурированность из подсистем и вложенность в надсистему.

3. Ни одна биосистема не существует сама по себе вне организации всех природных систем, составляющих биосистему.

 

Принцип эмерджентности

Еще математики теоретически пришли к выводу, что по мере объединения различных подмножеств в новое множество, у последнего возникают принципиально новые отличительные свойства.

Эта закономерность распространяется, прежде всего, на биосистемы.

Принцип эмерджентности состоит в следующем:

при объединении подсистем в систему появляются принципиально новые свойства, присущие системе более высокого ранга организации, которые невозможно описать исходя из свойств подсистем. Такие качественно новые свойства называются эмерджентные, а их появление в системах более высокого ранга называются принципом эмерджентности.

Как следствие принципа эмерджентности является разработка подходов к изучению экосистемы. С одной стороны необходимо изучать все совокупные свойства популяции (свойства подсистем), составляющих данную экосистему, но с другой стороны только общие законы функционирования биосферы определяют поведение экосистемы.

Второе следствие: целостная подсистема сохраняет устойчивость существования своих систем, которые могут частично включать в себя искаженные подсистем (разрушенных).

Парадигма Федорова:

Если до уровня популяции все биосистемы являются объектами изучения различных фундаментальных и таксономических естественных наук, то именно экосистема является уникальным объектом изучения экологии.

 

ВЫВОДЫ.

1. Биосистема состоит из биотической компоненты определенного уровня организации.

2. Биосистема образуется в результате обмена веществом, энергией, информацией биотической компоненты с СО.

 3. Все биосистемы иерархически ранжированы по степени организации вцелом, составляя единую структуру биосферы.

4.Ниодна биосистема не существует сама по себе. Каждая из них состоит из подсистем и является частью своей подсистемы.

5.В биосистемах более высокого уровня организации появляются качественно новые эмерджентные свойства, несводимые к совокупным свойствам подсистем низших уровней организаций.

6.Любая биосистема является открытой динамической системой.

 

Теорема Пригожина

ТЕМА 3:

Организация биосферы

Лессовые экосистемы

Сегодня практически вся лессовая растительность планеты описана и закартографированна. Выделяют 3 типа растительности:

1. Северная позатропическая приокеанические березняки и редколесье (Камчатка и Аляска); тайговые леса (темнохвойные, мадриновые, сосновые, березовые); хвойно-широколистные и березово-осоковые притайговые леса, горные хвойно-широколистые и хвойные леса;

2. Тропическая растительность: влажные вечно-зеленые тропические леса, тропические саванны;

3. Южная позатропическая растительность: влажные подтропические леса; жестколиственные леса и редколесья.

Экосистемы травяных ландшафтов. Представлены главным образом экосистемами степов и лугов, природными и культурными экосистемами пастбищ, сенокосов, агробиоценозов.

Пресноводные экосистемы

Пресноводные континентальные экосистемы разделяются на: экосистемы стоячих водоемов и водостоков. К континентальным стоячим водоемам относятся экосистема воды, ставков и луж. В зависимости от состояния циркуляции (смешивания) озерных вод озера разделяются на:

- мономиктивные холодные озера арктической и альпийской областей с одним летним периодам циркуляции;

- мономиктивные теплые озера субтропических областей с одним зимним периодом циркуляции;

- димиктические озера умеренных областей с двумя - весенним и осенним – периодами циркуляции;

- полимиктические озера тропических областей с численными периодами циркуляции;

- олигомиктические озера тропических областей с редкими и нерегулярными периодами циркуляции.

За уровнем трофности, как определено выше, озера разделяют на олиготрофные (глубокие, бедные на минеральный азот и фосфор, вода в них прозрачная, синего или зеленого цвета), автотрофные (неглубокие, богатые на азот и фосфор, многочисленность организмов приводит к истощению кислорода и зеленовато- коричневого окраски воды), дизтрофные (неглубокие озера с берегами, зарослями торфообразующей растительностью, вода малопрозрачная, бурого цвета).

 

Экосистемы мирового океана

 

Характерной особенностью океанических экосистем:

а) глобальность размеров и огромные глубины, заполненные жидкостью; беспрерывность (все океаны связаны между собой);

б) постоянная циркуляция (присутствие сильных ветров, которые дуют на протяжении года в одном и том же направлении, наличие глубоких течений);

в) доминирование разных течений и приливов, что обусловливает заметную периодичность жизни группирований, особенно в прибрежных зонах;

г) соленость и сильная буферность;

д) присутствие растворенных биогенных элементов, которые являются лимитирующими факторами, что определяют размер популяции.

Экосистемы океанов отличаются своей большой продуктивностью, играют важную роль гигантских регуляторов климату Земли.

 

Экологические явления

Экология изучает сущность природы – внутреннее содержание предмета, который появился в единстве всех разнообразных свойств и отношений, а так же явление – те или иные проявления природы, внешние формы ее существования сложная группа явлений, называющая экологией, выступает на трех уровнях организаций живой материи: организм, популяция, биоценоз.

В иерархии живой организм выступает как сложная биологическая система, которая взаимодействует с окружающей средой, а также с окружающими организмами.

Экосистемы, как и популяции и организмы, которые в них входит, способны к самоподдержке и саморегуляции.

Для экологических явлений характерна спонтанность и распространенность. Они имеют глобальный характер, однако их можно моделировать и в лаборатории и создавать управляемые системы. Экологическая наука предвидит количественную и качественную оценку состояния особей того или иного вида, а так же их места в соответствующих уровнях экосистем – популяции или биоценоза.

К экологическим явлениям относят состояние живой природы и процессы, которые в ней протекают, а также экологические механизмы, которые упровляют системой экологических взаимосвязей.

Экологическое состояние – это природная ситуация, которая возникла в следствии действия биологических, физических, химических факторов.

Экологические процессы – это изменение состояния во времени. К основным процессам, которые являются предметом экологических исследований, принадлежат изменения количества биомассы организмов во времени, изменение структуры систем, движение энергии.

Экологическое отношение – выступают на всех уровнях экологических систем, как непосредственно между организмами, так и между органами и окружающей средой. Простейшим примером является зависимость организма от определенных факторов, которые присутствуют в окружающей среде.

В природе реализуется огромное количество экологических связей, среди которых наиболее распространены: хищничество, паразитизм, симбиоз, конкуренция.

Первые попытки классифицировать экологические отношения в биоценозе сделаны Клементсом и Шенфордом в 1939г, которые выделили в них два этапа, или цикла:

1 цикл охватывает возбуждающие действие среды, т.е. акцию, а также обратную реакцию организма, т.е. влияние на окружающую среду.

2 цикл охватывает коакцию, или же влияние одних организмов на других.

Экологическое отношение отчетливо проявляется на всех уровнях организации живого.

Уровень организма. Экология одного организма представляет собой 1 цикл отношений. К организмам доходит возбуждение и влияние физико– химической среды в виде акции. Ответ организма на действие среды, т.е. реакция, представлена собой, как исчерпание из среды способов для своего существования, так и превращение этой среды путем выделение собственных субстанций.

Уровень популяции. На каждую природную популяцию действуют силы, которые являются причиной уменьшение численности особей как из-за действия среды, которая заканчивается смертью особей. Так и из-за влияния организмов, которые принадлежат к другим видам, для которых данная популяция является источником питания или же конкурентом.

Основным типом внутрипопуляционной коакции является пропогация. Она охватывает разрождающие связи между особями, в следствии которых численность популяций возрастает. Для существования в популяции пропагационных связей не всегда должна быть личная близость других особей. Коакции коопераций состоят во взаимодействии особей для обеспечения своего существования. Эти цели реализуются в популяции путем создания таких связей:

1) родственных;

2) стадных;

3)разные формы скоплений организмов.

     Между особями в приделах популяций наблюдается проявления коацийных дизкоопераций, т.е. влияний, которые являются непосредственно или опосередковано вредными для особей.

Биоценотический уровень. Характеризуется преимущественно дизкооперационными коакциями между отдельными популяциями. Здесь доминируют связи эксплуатационного типа, т.е. также, при которых одна из популяций (эксплуатируемая) теряет, а другая (эксплуатирующая) пользуется этим.

Рядом с эксплуатирующими связями в биоценозах распределена конкуренция, или же соперничество отдельных популяций.

     На уровне межвидовых отношений выступают также связи кооперационного типа, также как симбиоз и толерантных связи между видами, биологические потребности которых не перекрываются.

     Экологические зависимости, которые выступают в той или иной системе, составляют естественный экологический механизм, который решает направление изменение численности, состояния и величины биомассы, а следственно, круговорота энергии.

     Экологический механизм, который реагирует на изменения, которые происходят в среде, одновременно обрисовывают направление развития экосистемы.

 

 

 

 

Определение биоценоза

 Термин биоценоза в 1877 г. выдвинул Карл Мебиус (БИОС – жизнь, койноз – совместный).

Биоценоз – это совокупность растений, животных и микроорганизмов, заселяющих один участок суши или водоема. Характеризуются определенными отношениями между собой и приспосабливающиеся к окружающей среде, т.е. биоценоз – это стойкая система авто- и гетеротрофных организмов совместно существующих.

К.Мебиус: «Биоценоз – это объединение живых организмов, которое соответствует по своему составу, количеству видов и организмов некоторым средним условием среды; Объединение, в которое организмы связаны взаимной зависимостью и сохраняются благодаря постоянному размножению в определенных местообитаниях …, если бы одно из условий отклонилось на некоторое время от обычной средней величины, изменился бы весь биоценоз … Биоценоз мог бы так же изменится если бы количество особей одного вида увеличилось или уменьшилось благодаря человеческой деятельности, либо один вид исчез из сообщества, либо наконец в его составе появился новый вид».

После Мебиуса были сделаны основные положения определения биоценоза:

1. в сообщества входят только те группы организмов, которые связаны отношениями обмена ВЭИ;

2. виды, входящие в биоценоз отличаются связями взаимозависимости, а не простого взаимного влияния как в группе;

3. биоценоз находится в непосредственной зависимости от факторов внешней среды;

4. биоценоз – это устойчивое образование, находящееся в состояние эволюционного развития.

 

Критерии биоценоза

  то есть группу организмов можно назвать биоценозом, только если она отвечает следующим критериям:

1. имеет характерный видовой состав;

2. имеет необходимый набор видов.

              Биоценоз – это система, в пределах которой реализуется кр-т вещества и прохождение энергии между биотой и окружающей средой, поэтому биоценозом можно назвать только систему, которая содержит все необходимые элементы для трансформации вещества и энергии.

3. биоценоз характеризуется определенной продолжительностью во времени.

     Биоценоз с его видовым составом является системой устойчивой и долговременной, хотя его члены имеют различную продолжительность жизни. Биоценозы различаются по возрасту (например, биоценоз тропических лесов имеет геологическую историю, и наряду существуют биоценозы возрастом десятков лет).

4. биоценоз имеет свою территорию и границы.   

     территория, на которой функционирует отдельный биоценоз отличается однородностью и особенностью условий биотопа. Можно выделить границы между двумя биоценозами, особенно если отличается их биотический и абиотический факторы, чаще всего биоценоз разделяют по характеру фитоценоза.

 

Классификация биоценозов

Существует несколько подходов к классификации биоценоза:

1. географический (средовой);

2. историко-периодический;

3. структурно-физиологический;

4. функциональный;

5. экосистемный.

 

Географический подход заключается в разделении биоценозов по их расположению в различных физ. зонах. Эти зоны отличаются факторами первичной периодичности (количество солнечной энергии и влажность).

Историко-периодический подход позволяет выделить биоценозы по периодам их существования на Земле. Самые длительные периоды существования в океанических биоценозов. Возраст суходолов и пресноводных биоценозов намного меньше. Самые старые леса и озера существуют с конца критичного периода (это озеро Байкал, тропические и субтропические леса). Самые молодые – биоценозы суши северной Европы, Азии, Америки, возникшие после ледникового периода (≈ 10000 лет назад).

Структурно-физиологический подход связан с характерной структурой растительного покрова и особенностями представителей животного мира.

Функциональный подход связан с особенностями реализации круговорота через характерную для биоценоза трофическую сеть.

Экосистемный подход связан с тем, что понятие биоценоз и понятия сообщество вложенное в экосистему – идентичны. Поэтому в рамках этого подхода классификация биоценоза аналогична классификации экосистем (микро-, мезо-, макроэкосистемы или локальные, региональные, глобальные). По величине и сложности сообщества разделяют биомы, ассоциации, синузии.

 

Биомы – растительные формации или комплексы представляющие собой однородные сообщества независящие от состава растительности. Они занимают значительные территории и регулируются макроклиматом.

Ассоциации. Биомы неоднородные по составу, в которых можно выделять локальные, четко разделяемые сообщества видов или ассоциации. Ассоциация, по сути, и есть биоценоз в полном значении этого термина.

Сенуция – это микроассоциации (пример, группа берез, отдельно стоящая внутри соснового леса).

Переход от одного биоценоза к другому может быть постепенным через переходную зону. Если это переход от биома к биому, он может занимать десяти километров; от ассоциации к другой занимают несколько метров – экотон – переходная зона.

 

Свойства биоценозов

Организация биоценоза

Входящие в состав биоценоза виды связаны биоценотическими связями, которые образуют специфическую организационную структуру, которая опирается на многосторонние связи между отдельными компонентами, в частности на трофические и конкурентные.

Автономия биоценоза

Для биоценоза характерно территориальное разделение, внутренняя организация, взаимосвязь и взаимозависимость всех компонентов.

 Автономия биоценоза неразрывно связано с его организацией и в случае ее нарушения система распадается.

Экологические равновесия

Плеоценкак природная система, находится в состоянии динамического равновесия.

В процессе эволюции природный комплекс адаптируется к своим условиям существования, месту обитания и вывести его из этого равновесия могут только внешние или внутриние факторы.

Внешние могут быть как природными, так и антропогенными.

Внутриние факторы – рождаемость, смертность, изменение демографической ситуации.

Экологическая сукцессия

Биоценоз развивается постепенно через увеличение степени интеграции составных компонентов и максимальное приспособление биотического комплекса к условиям среды. Процессы экологической сукцессии позволяют двигаться сообществу к увеличивающейся стабилизации системы.

Вывод:

Биоценозы – это не простая сумма образующих его видов, а в основном совокупность взаимодействий между ними. Эмерджентные свойства биоценозов появляются только благодаря этим взаимодействиям. Таким обтазом экология биоценозов (синэкология) – это наука про эмердентные свойства структуры и функции многовидовых биоценозов.

Структура биоценозов.

Биогеоценоз

Термин «биогеоценоз» ввел русский ученый Сукачев

 

Биогеоценоз – это участок территории с относительно однородной растительностью, животным миром, климатическими и почвенными условиями; эти совместно взятые компоненты рассматриваются как единая система. Он состоит из биотопа и биоценоза.

Биогеоценоз – это единица земной поверхности. Он и экосистема идентичны и являются синонимами только в том случае, если они рассматриваются как биоценозы, занимающие определенный участок территории с подобными атмосферными, метосферными, гидросферными и педосферными (сфера существования редуцентов и диструкторов) условиями. А так же характеризуются однородностью взаимосвязей и взаимозависимостей внутри биоценоза и его связей со средой обитания; при подразумевается наличие в этом комплексе живой и неживой природы, кр-та ВИЭ.

Лавренко в 1968 г. определяет биогеоценоз как экосистему в поеделах одного фитоценова.

В отличие от экосистемы, границы биогеоценоза могут быть четко определены, и эти границы – это границы однородности территории.

 

БИОГЕОЦЕНОЗ = БИОЦЕНОЗ + БИОТОП

 

Для биогеоценоза из схемы видно наличие мезоклимата, который с одной стороны на уровне из-за эдафических факторов определяет образ фитоценоза, но с другой является его продуктом (например, климат в лесу)

Основные черты биогеоценоза:

 

1. Определяющий видовой состав, который подразумевает как набор видов, так и определенные организмы, составляющие эти виды;

2. Наличие четко определенных границ, которые в основном обусловлены эдафическими факторами;

3. Определенная продолжительность во времени, определяемая биоценозом; биоценоз с характерным видовым составом является устойчивой и долговременной системой;

4. Биогеоценозы постоянно развивается, им присущи сукцессии (развитие природной среды) – это особая форма существования биогеоценоза; более-менее стабильными бывают только крупные биогеоценозы (пример, степные) но местные, локальные изменения растительного покрова, макроконсументов (грызуны, парнокопыт