Круговорот H2O(абиотический)

Переход H2O из одного агрегатного состояния в другое, в круговороте H2O испарение компенсируется выпадением осадков. Особенность в том, что с поверхности океана испаряется воды больше (5,8 геограмма, 1 геогр = 10^14 т.воды) а возвращается 3,4. На суше наоборот: выпадает 1 геограмм, испаряется 0,6.

 

Все природные и искусственные экосистемы питают мировой океан. Вода просачивается в горные породы, тем самым образуя грунтовые воды. Родники- грунтовые воды, вышедшие на поверхность. Во многих странах пресная вода в дефиците.

 

 

Схема переноса веществ и энергии в природных экосистемах.

 

энергия

вещество

 

Солнце продуценты консументы 1 консументы 2

Детритофаги

Мин. Вещ-во тепло

 

Экологическая ниша.

Теорема Гаузе: два вида, обитающие на одной и той же территории не могут иметь одной и той же территории (совершенно одинаковую экологическую нишу).

Экологическая ниша – автор термина Джонсон(1910).

Экологическая ниша в современном понимании – это не только жизненное пространство, занимаемое организмом, но и функциональная роль организма в сообществе и его место относительно градиентов внешних факторов(температура, давление,…).

 

В экологии принято изображать экологические ниши с помощью моделей (Хаттинсон).

Рис.1 Двухмерная модель экологической ниши.

 

Как правило, модели экологических ниш являются многомерными.

Экологическая ниша характеризуется двумя параметрами – ширина и перекрывание ниши соседними.

Наиболее ярким примером экологического разделения сфер питания могут служить 2 родственные рыбоядные птицы – длинноносый и большой баклан.

	Длинноносый баклан	Большой баклан
Песчанки
Сельдевые
Камбалы
Креветки
Губановые
Бычки
Прочие

 

Пища для двух видов различна, они занимают две разные экологические ниши и тем самым они не конкурируют за пищевые ресурсы.

 

Популяции. Показатели популяции.

 

Популяция, её структура и динамика.

Популяция – это исторически сложившаяся естественная совокупность особей данного вида, связанных между собой определёнными взаимоотношениями и приспособлением к жизни в условиях определённого района.

Различают географические и экологические популяции.

Географическая популяция – это группа особей одного вида, населяющие территории с однородными условиями существования.

Экологическая популяция – это группа особей одного вида, находящихся в таких условиях, где любые две могут явновероятно скреститься друг с другом.

Экологическая популяция является подсистемой географической популяции. Каждая популяция имеет определённую структуру: возрастную, пространственную и др. Каждая популяция имеет определённую численность и амплитуду колебаний этой численности.

Численность популяции – это количество особей данного вида в популяции.

Плотность популяции – это численность популяции, отнесённая к единице площади или объёма.

Численность популяции не бывает постоянной, и колеблется в том или ином пределе.

1) Рассмотрим несколько типов динамики популяции:

Экспоненциальный рост при отсутствии любых ограничивающих факторов. В реальности такой тип динамики существовать не может.

N

 

 

N₀ t

2) Численность популяции переходит с уровня N₀ на N₁.

N

N₁

 

N₀ t

3) Экспоненциальный рост, а затем экспоненциальное падение численности.

N

N₁

 

N₀ t

 

Все типы динамики делятся на две группы:

1) Периодические (осцилляция)

2) Непериодические (флуктуация)

Равновесие экосистем.

Равновесие экосистемы.

Гомеостаз - это состояние подвижно-стабильного равновесия экосистемы (гомео - тот же, стазис - состояние).

Равновесие в экосистемах поддерживается процессами с обратнойсвязью.

Рассмотрим простейшую экосистему: заяц-рысь, состоящую из двух трофических уровнях.

	Рост популяции жертвы (заяц).		Рост популяции хищника (рысь).

 

 

Когда численность зайцев невелика, каждый из них может найти достаточно пищи и удобных укрытий для себя и своих детёнышей. Т.е. сопротивление среды невысоко, и численность зайцев увеличивается несмотря на присутствие хищника. Изобилие зайцев облегчает рыси охоту и выкармливание детёнышей. В результате численность хищника также возрастает. В этом проявляется обратная положительная связь. Однако с ростом численности зайцев уменьшается количество корма, убежищ и усиливается хищничество, т.е. усиливается сопротивление среды. В результате численность зайцев -снижается. Охотиться хищникам становится труднее, они испытывают нехватку пищи и их численность падает. В этом проявляется обратная отрицательная связь, которая компенсирует отклонения и возвращает экосистему в исходное

состояние.

Подобные колебания происходят периодически вокруг некого среднего уровня.

Численность

заяц

 

 

рысь

 

 

резкое изменение гибель время

факторов

 

При некоторых условиях обратная связь может быть нарушена. Например, на зайцев стал охотиться другой хищник, или среди зайцев возникла инфекционная болезнь. При этом происходит нарушение сбалансированности системы, которое может быть обратимым или необратимым. Роль помех могут играть и абиотические факторы. Засуха нижает продуктивность растений и ограничивает пищу для зайцев, что немедленно отразиться на хищнике.

При появлении помех в системе «заяц-рысь» станет меньше и зайцев и рысей. Стабильность системы в целом не нарушается, но объём трофических уровней изменится. При этом новый уровень стабильности опять будет обеспечиваться механизмами обратной связи.

Понятно, что давление помех не может быть беспредельным. При массовой гибели зайцев экосистема за счёт обратной отрицательной связи не может компенсировать отклонения. Тогда данная система прекратит своё существование.

гибель

Та область, в пределах которой механизмы отрицательной обратной связи способны сохранить устойчивость системы, хотя и в изменённом виде, называют гомеостатическим плато.

 

 

Экосистемы тем стабильнее во времени и пространстве, чем они сложнее, т.е. чем больше видов организмов и пищевых связей.

Гомеостаз и сукцессия.

Гомеостаз и сукцессия.

Большинство экосистем стабильны во времени и пространстве. Способность систем сохранять равновесие и противостоять изменениям называется – гомеостаз. Гомеостаз поддерживается практически всегда антропогенных экосистемах путем вмешательства человека.

Экологическая сукцессия – закономерная, последовательная смена биоценозов, преимущественно возникающая на одном и том же биото под воздействием антропогенных факторов.

Первичная сукцессия (100 – 1000 лет) начинается на участке, прежде не занято живыми организмами и лишенной почв (скалы и т.д.).

Вторичная сукцессия (30 – 50 лет) возникает там, где развивалось ранее существовавшего и где сохранилась почва и донные отложения.