Современные представления об экологии

Билет

Современные представления об экологии

Экологию можно подразделить на три большие ветви: общую, частную (специальную) и прикладную.

Общая(биоэкология) изучает популяции, взаимоотношения между организмами, организмом и средой, экологию сообществ, биосферу.

Таким образом, общая экология занимается изучением биологических систем на различных уровнях:

- отдельных особей (организмов);

- видов (группу особей, способных скрещиваться друг с другом и давать потомство);

- популяций (совокупность особей одного вида, обитающих на определенной территории);

- сообществ (популяции разных видов растений и животных, взаимодействующие между собой и обитающих на одной территории).

В связи с этим различают:

- аутэкологию – экологию особей;

- эйдэкологию – экологию видов;

демэкологию – экологию популяций;

- синэкологию – экологию сообществ.

Частная – изучает отдельные таксономические группы организмов (экология растений, животных, грибов и т. д.). Особое направление - экология человека.

В последние десятилетия возникло и получает все большее развитие новое направление экологии - прикладная экология. Это направление подразделяется на:

· сельскохозяйственную экологию, которая исследует воздействие сельскохозяйственного производства на природу, с одной стороны, и наоборот, влияние естественной природной среды на функционирование сельскохозяйственных комплексов.

· промысловую экологию, которая изучает воздействие человека на природу в результате промысла – т.е. рыбной ловли, охоты, массовой заготовки грибов и ягод.

· п ромышленную экологию, которая изучает воздействие промышленности на окружающую среду, а также пути снижения этого воздействия с учетом особенностей окружающей среды и использовании новейших инженерных технологий.

Другими подразделами прикладной экологии являются: транспортная экология, радиационная экология, химическая экология, экономическая экология и т.д.

 

Билет

Основные этапы взаимодействия общества и природы

Первый этап взаимодействия общества и природы охватывает период

от возникновения вида Homo sapiens до появления земледелия и скотоводства. Это период, когда человек был почти слит с природой и полностью зависел от нее. Средства к существованию человек добывает здесь с помощью примитивных орудий труда, беря их готовыми из природы. Он живет охотой, рыболовством и собирательством. Воздействие человека на природу очень слабое, хотя и тогда люди не были «ангелами» по отношению к природе.

Второй этап в истории взаимодействия общества с природой связан с переходом от собирательства к земледелию и скотоводству, т.е. к экономике производящего типа. В разных регионах Земли этот процесс, получивший название «неолитическая революция», протекал по-разному, занимая по времени 3 - 4 тыс. лет. В результате этой революции происходило резкое повышение производительности общественного труда. В таких условиях меняется весь образ жизни человека. Активно преобразуя природу в процессе своей материально- производственной деятельности, человек осваивает новые территории, вырубает под пашни леса, создает ирригационные сооружения, строит поселения для оседлой жизни, развивает ремесла, совершенствует орудия труда и быта.

Третий этап взаимодействия природы и общества получил название промышленного, поскольку переход к нему был связан с промышленной революцией, начавшейся в Западной Европе в 18 веке. Это период, когда происходит переход к массовому использованию машин в промышленном производстве. Источниками энергии для производственной деятельности человека здесь выступают не только сила ветра и воды, но прежде всего сила пара, а позднее - электричество. Мощное техногенное воздействие на природу вызывает целый ряд проблем негативного характера: растущее загрязнение природной среды (почвы, воды, атмосферы) отходами промышленного и сельскохозяйственного производства, появление реальной перспективы исчерпания сырьевых и энергетических ресурсов планеты, необходимых для удовлетворения постоянно растущих человеческих потребностей. Возникало понимание экологической опасности, грозящей существованию человека на Земле.

Четвертый этап во взаимодействии общества с природой начинается (точнее сказать - еще только намечаются его контуры) в наши дни – под воздействием научно-технической революции, развертывающейся с 50-х годов нынешнего столетия. Вместе с тем совокупное негативное влияние на биосферу Земли различных антропогенных факторов, обязанных своим происхождением деятельности человека, продолжает усиливаться. Масштаб воздействия общества на природу в конце 20 века со всей очевидностью приобрел планетарный характер. Человечество столкнулось с такими глобальными экологическими проблемами, как:

- «парниковый эффект» - явление, вызванное увеличением концентрации в атмосфере Земли газообразных веществ, в том числе и углекислого газа, что послужило одним из факторов повышения средней температуры на планете и глобальных климатических изменений;

- кислотные дожди - смесь техногенных выбросов с осадками в виде дождя и снега, что приводит к отрицательным последствиям для человека и отдельных элементов биосферы;

- истощение «озонового слоя» и появления так называемых «озоновых дыр» - значительного пространства в озоносфере планеты с заметно пониженным содержанием озона. Истощение озонового слоя приводит к увеличение потока ультрафиолетовых лучей на земную поверхность, что создает опасность для всего живого на нашей планете.

- обезлесивание - заметное сокращение площади лесов на нашей планете в результате вырубки лесов для заготовки промышленной древесины, расчистки земель для сельхозугодий и пастбищ, для получения топлива, а также по причине загрязнения окружающей среды различными химическими и другими токсикантами. - опустынивание - процесс, приводящий к потере природной экосистемой сплошного растительного покрова с дальнейшей невозможностью его восстановления без участия человека.

- угрожающее загрязнение среды различными токсикантами: опасными для здоровья человека и всей биосферы Земли отходами промышленного и сельскохозяйственного производства, бытовой деятельности.

- опасность исчерпания энергетических, минеральных и сырьевых ресурсов, которыми располагает Земля.

.

Свидетельством повышенного внимания человечества к вопросам взаимоотношений с природой может служить превращение экологии в одну из важнейших междисциплинарных наук современности. Сам термин «экология » происходит от греч. слов «ойкос» - дом, жилище или место обитания и «логос» - учение, наука. Он впервые был введен в науку немецким биологом Э.Геккелем.

Билет

Билет

Билет

Географическая оболочка и ее свойства

Основными свойствами географической оболочки являются: ритмичность природных явлений, круговорот веществ и энергии, целостность и единство, саморегулирование. Географическая оболочка - это комплексная оболочка земного шара, где соприкасаются и взаимно друг в друга проникают и взаимодействуют литосфера, гидросфера,биосфера и атмосфера. Географическая оболочка в своих границах почти совпадает с биосферой. Взаимное проникновение друг в друга слагающих географическую оболочку Земли газовой, водной, живой и минеральных оболочек и их взаимодействие определяет целостность географической оболочки. В ней происходит непрерывный круговорот и обмен веществ и энергии. Каждая оболочка Земли, развиваясь по собственным законам, испытывает на себе влияние других оболочек и в свою очередь оказывает на них свое воздействие.

 

Билет

Экологический потенциал и потенциал устойчивости ландшафтов

Билет

Билет

Экосистема

Концепция экосистемы

Экосистема — сложная, самоорганизующаяся, саморегулирующаяся и саморазвивающаяся система. Основная характеристика экосистемы — наличие относительно замкнутых, стабильных в пространстве и времени потоков вещества и энергии между биотической и абиотической частями экосистемы^[2]. Из этого следует, что не всякая биологическая система может назваться экосистемой. Не каждая биологическая система является в достаточной степени самодостаточной и саморегулируемой, обычно такие подсистемы называются фациями^[3]. Экосистема является открытой системой и характеризуется входными и выходными потоками вещества и энергии. Основа существования практически любой экосистемы — поток энергии солнечного света^[1], который является следствием термоядерной реакции, — в прямом (фотосинтез) или косвенном (разложение органического вещества) виде, за исключением глубоководных экосистем^[4] курильщиков, источником энергии в которых является внутреннее тепло земли и энергия химических реакций^[4][5].

[править]Строение экосистемы

Строение экосистемы (биогеоценоза) по Реймерсу Н. Ф.

В экосистеме можно выделить два компонента — биотический и абиотический. Биотический делится наавтотрофный (организмы, получающие первичную энергию для существования из фото- и хемосинтеза или продуценты) и гетеротрофный (организмы, получающие энергию из процессов окисления органического вещества — консументы и редуценты) компоненты^[6] компоненты, которые формируют трофическуюструктуру экосистемы.

[править] Структурные компоненты экосистемы

Структурными компонентами являются^[2]:

1. климатический режим, определяющий основные физические характеристики среды;

2. неорганические соединения;

3. органические соединения;

4. продуценты;

5. макроконсументы;

6. микроконсументы (сапротрофы) — гетеротрофы, грибы и бактерии, простейшие.

Последние три компонента являются биомассой экосистемы.

[править] Функциональные компоненты экосистемы

Трофическая структура экосистемы

1. автотрофы — организмы, производящие первичную продукцию;

2. биофаги — организмы, поедающие других живых организмов;

3. сапрофаги — организмы, поедающие мёртвое органическое вещество.

Это разделение показывает временную и функциональную связь в экосистеме, — органическое вещество образуется, затем преобразуется, затем разлагается^[2] (см. рисунок).

[править] Структурно-функциональные компоненты экосистемы

1. Экотоп — определённая территория или акватория со всем набором и особенностями почв, грунтов, микроклиматаи других факторов в неизменённом организмами виде^[7].

2. Климатоп — характеристика биогеоценоза, сочетание физических и химических характеристик воздушной или водной среды, существенных для населяющих эту среду организмов^[8].

3. Эдафотоп — часть косной среды преобразованной организмами^[7].

4. Биотоп — преобразованный биотой экотоп. Иначе — участок территории, однородный по условиям жизни для определённых видов растений или животных, или же для формирования определённого биоценоза^[9].

5. Биоценоз — исторически сложившаяся совокупность растений, животных, микроорганизмов, населяющих участок суши или водоёма (биотоп)^[10]. Иногда биоценоз разделяют на фитоценоз и зооценоз.

 

Билет

Биогеоценоз

В биологии используются три близких по значению понятия:

 

1. Биогеоценоз - система из сообщества живых организмов (биота) и его биотического окружения на ограниченном участке земной поверхности с однородными условиями (биотоп)

2. Биогеоценоз — биоценоз, который рассматривается во взаимодействии с абиотическими факторами, влияющими на него и в свою очередь изменяющимися под его воздействием. Биоценоз имеет синоним сообщество, ему также близко понятие экосистема.

3. Экосистема — группа организмов разных видов, взаимосвязанных между собой круговоротом веществ.

 

Каждый биогеоценоз — это экосистема, но не каждая экосистема — биогеоценоз. Для характеристики биогеоценоза используются два близких понятия: биотоп и экотоп (факторы неживой природы: климат, почва). Биотоп — это территория, которую занимает биогеоценоз. Экотоп — это биотоп, на который оказывают воздействие организмы из других биогеоценозов.

 

Свойства биогеоценоза

 

* естественная, исторически сложившаяся система

* система, способная к саморегуляции и поддержанию своего состава на опеределённом постоянном уровне

* характерен круговорот веществ

* открытая система для поступления и выхода энергии, основной источник которой — Солнце

 

Основные показатели биогеоценоза

 

* Видовой состав — количество видов, обитающих в биогеоценозе.

* Видовое разнообразие - количество видов, обитающих в биогеоценозе на единицу площади или объема.

 

В большинстве случаев видовой состав и видовое разнообразие количественно не совпадают и видовое разнообразие напрямую зависит от исследуемого участка.

 

* Биомасса — количество организмов биогеоценоза, выраженное в единицах массы. Чаще всего биомассу подразделяют на:

o биомассу продуцентов

o биомассу консументов

o биомассу редуцентов

 

Таким образом, механизмы обеспечивают существование неменяющихся биогеоценозов, которые называются стабильными. Стабильный биогеоценоз, существующий длительное время, называется климаксическим. Стабильных биогеоценозов в природе мало, чаще встречаются устойчивые — меняющиеся биогеоценозы, но способные, благодаря саморегуляции, приходить в первоначальное, исходное положение.

 

 

Билет

Продуктивность биоценозов

Скорость фиксации солнечной энергии определяет продуктивность биоценозов. Основной показатель продукции — биомасса организмов (растительных и животных), составляющих биоценоз. Различают растительную биомассу — фитомассу, животную — зоомассу, бактериомассу и биомассу каких-либо конкретных групп или организмов отдельных видов.

Биомасса - органическое вещество организмов, выраженное в определенных количественных единицах и приходящееся на единицу площади или объема (например, г/м², г/м³, кг/га, т/км² и др.).

Продуктивность — скорость прироста биомассы. Ее обычно относят к определенному периоду и площади, например к году и гектару.

Известно, что зеленые растения являются первым звеном в пищевых цепях и только они способны самостоятельно образовывать органическое вещество, используя энергию Солнца. Поэтому биомасса, произведенная автотрофными организмами, т.е. количество энергии, преобразованное растениями в органическое вещество на определенной площади, выраженное в определенных количественных единицах, называется первичной продукцией. Ее величина отражает продуктивность всех звеньев гетеротрофных организмов экосистемы.

Суммарная продукция фотосинтеза называется первичной валовой продукцией. Это вся химическая энергия в форме произведенного органического вещества. Часть энергии может идти на поддержание жизнедеятельности (дыхание) самих производителей продукции — растений. Если изъять ту часть энергии, которая тратится растениями на дыхание, то получится чистая первичная продукция. Ее можно легко учесть. Достаточно собрать, высушить и взвесить растительную массу, например, при уборке урожая. Таким образом, чистая первичная продукция равна разности между количеством атмосферного углерода, усвоенного растениями в процессе фотосинтеза и потребленного ими на дыхание.

Максимальная продуктивность характерна для тропических экваториальных лесов. Для такого леса 500 т сухого вещества на 1 га — не предел. Для Бразилии называют цифры в 1500 и даже 1700 т — это 150-170 кг растительной массы на 1 м²(сравните: в тундрах — 12 т, а в широколиственных лесах умеренной зоны — до 400 т на 1 га).

Плодородные наносы почвы, высокая сумма годичных температур, обилие влаги способствуют поддержанию очень высокой продуктивности фитоценозов в дельтах южных рек, в лагунах и эстуариях. Она достигает 20-25 т с 1 га в год в сухом веществе, что значительно превосходит первичную продуктивность еловых лесов (8-12 т). Сахарный тростник за год успевает накопить до 78 т фитомассы на 1 га. Даже сфагновое болото при благоприятных условиях обладает продуктивностью 8-10 т, что можно сравнить с продуктивностью елового леса.

«Рекордсмены» продуктивности на Земле — травяно-древесные заросли долинного типа, которые сохранились в дельтах Миссисипи, Параны, Ганга, вокруг озера Чад и в некоторых других регионах. Здесь за один год на 1 га образуется до 300 т органического вещества!

Билет

Экологические сукцессии

Сукце́ссия (от лат. succesio — преемственность, наследование) — последовательная необратимая и закономерная смена одного биоценоза (фитоценоза, микробного сообщества и т.д.) другим на определённом участке среды во времени.
Теорию сукцессий изначально разрабатывали геоботаники, но затем стали широко использовать и другие экологи. Одним из первых теорию сукцессий разработал Ф. Клементс и развил В. Н. Сукачёв, а затем С. М. Разумовский.
Восстановление экосистемой нарушенного равновесия проходит через четко определенные стадии.
Экосистему можно вывести из состояния равновесия многими способами. Обычно это бывает пожар, наводнение или засуха. После такого нарушения равновесия новая экосистема сама себя восстанавливает, и этот процесс носит регулярный характер и повторяется в самых разных ситуациях. Что же происходит в нарушенной экосистеме? На месте нарушения определенные виды и вся экосистема развиваются таким образом, что порядок появления этих видов одинаков для схожих нарушений и схожих ареалах. В этой последовательной смене одних видов другими и заключается суть экологической сукцессии.

Изучая сукцессию в экосистемах, экологи выделили три механизма ее действия:
- Содействие. Появившиеся в новой экосистеме пионерные виды облегчают другим видам последующее заселение. Например, после отступления ледника первыми появляются лишайники и некоторые растения с поверхностными корнями — то есть виды, способные выжить на бесплодной, бедной питательными веществами почве. По мере отмирания этих растений происходит нарастание слоя почвы, что дает возможность укорениться поздним сукцессионным видам. Аналогично ранние деревья дают тень и убежище для ростков поздних сукцессионных деревьев.
- Сдерживание. Иногда пионерные виды создают условия, усложняющие или вообще делающие невозможным появление поздних сукцессионных растений. Когда около океана появляются новые поверхности (например, в результате строительства бетонных пирсов или волнорезов), они быстро обрастают пионерными видами водорослей, и другие виды растений просто вытесняются. Это вытеснение происходит очень легко, поскольку пионерный вид воспроизводится крайне быстро и вскоре покрывает все доступные поверхности, не оставляя места для последующих видов. Пример активного сдерживания — появление горчака, азиатского растения, распространившегося по американскому Западу. Горчак в значительной мере защелачивает почву, в которой растет, что делает ее непригодной для многих диких трав.
- Сосуществование. Наконец, пионерные виды могут вообще не оказывать на последующие растения никакого воздействия — ни полезного, ни вредного. В частности, это происходит, если разные виды используют разные ресурсы и растут независимо друг от друга.
Важно понимать, что конечное состояние леса или дюны экологически неустойчиво. Зрелый лес обычно характеризуется нулевым суммарным приростом органических веществ. Это означает, что с течением времени из-за потери веществ под воздействием таких процессов, как эрозия, лес постепенно начнет погибать. Кстати, большинство лесов обладают максимальной продуктивностью в течение первой половины сукцессионного цикла.

 

Билет

Билет

Понятия о популяциях

Популяцией в экологии называют группу особей одного вида, находящихся во взаимодействии между собой и совместно населяющих общую территорию. Слово “популяция” от лат. populus – народ, население. Экологическую популяцию, определяют как население одного вида на определенной территории.

Члены одной популяции оказывают друг на друга не меньше воздействие, чем физические факторы среды или другие, совместно обитающие, виды организмов. В популяциях проявляются в той или иной степени все формы связи, характерные для межвидовых отношений, но наиболее ярко выражены мутуалистические (взаимно полезные) и конкурентные. Специфические внутривидовые взаимосвязи – это отношения, связанные с воспроизводством между особями разных полов и между родителями и дочерним поколениями.

В популяциях действуют законы, позволяющие использовать ограниченные ресурсы среды для обеспечения воспроизводства потомства. Достигается это в основном через количественные изменения населения.

Поддержание оптимальной, в данных условиях, численности называют гомеостазом популяции. У каждой популяции можно выделить основные системные атрибуты (характеристики): состав, структуру и функцию.

Таким образом, популяции, как групповые объединения, обладают рядом специфических свойств. Групповые особенности – это основные характеристики популяций. К ним можно отнести:

• численность популяции;

• плотность популяции;

• рождаемость;

• смертность популяции.

Численность популяции – это общее количество особей на данной территории или в данном объеме. Оно никогда не бывает постоянно и зависит от соотношения интенсивности размножения (плодовитости) и смертности. В процессе размножения происходит рост популяции, смертность же приводит к сокращению ее численности.

Плотность популяции – определяется количеством особей (либо биомассой) на единице площади или объема, занимаемого популяцией.

Существует много методов определения численности и плотности популяции, но все их можно объединить в 4 основные группы: метод прямого подсчета, мечения и повторных отловов, выборные и косвенные методы.

Рождаемость – (плодовитость) определяется числом новых особей, появившихся за единицу времени в результате размножения. Низкая плодовитость характерна для тех видов, которые проявляют большую заботу о потомстве. Кроме того, плодовитость зависит от скорости созревания, числа генераций в год, соотношения в популяции самцов и самок, обеспеченности кормом, влияния погодных условии и др. факторов.

Смертность популяции – это количество особей, погибших за определенный период. Различают три типа смертности. Первый характеризуется одинаковостью во всех возрастах; второй- повышенной гибелью особей на ранних стадиях развития; третий тип характеризуется повышенной гибелью взрослых (старых) особей.

Факторы смертности разнообразные. Это в основном: физические условия (низкие и высокие температуры, ливневые осадки, засуха и др.), биологические факторы (отсутствие корма, заболевания, и др.) и антропогенные (загрязнение окружающей среды, вырубка лесов, охота и др.

Билет

ТРОФИЧЕСКАЯ ЦЕПЬ, пищевая цепь, цепь питания, взаимоотношения между организмами, через которые в экосистеме происходит трансформация вещества и энергии; группы особей (бактерии, грибы, растения и животные), связанные друг с другом отношением пища - потребитель.

В трофической цепи при переносе потенциальной энергии от звена к звену большая её часть (до 80-90%) теряется в виде теплоты. Поэтому число звеньев (видов) в трофической цепи обычно не превышает 4-5 и, очевидно, чем длиннее трофическая цепь, тем меньше продукция её последнего звена по отношению к продукции начального. В состав пищи каждого вида входит обычно не один, а несколько или много видов, каждый из которых в свою очередь может служить пищей нескольким видам. Поэтому трофические взаимоотношения видов в природе точнее передаются термином трофическая сеть (или паутина). Однако представление о трофической цепи сохраняет своё значение, когда оказывается возможным разнести всех членов сообщества по отдельным звеньям цепи - трофическим уровням.

Внутри экологической системы органические вещества создаются автотрофными организмами (например, растениями). Растения поедают животные, которых, в свою очередь, поедают другие животные. Такая последовательность называется пищевой цепью; каждое звено пищевой цепи называется трофическим уровнем (греч. trophos «питание»).
Организмы первого трофического уровня называются первичными продуцентами. На суше большую часть продуцентов составляют растения лесов и лугов; в воде это, в основном, зелёные водоросли. Кроме того, производить органические вещества могут синезелёные водоросли и некоторые бактерии.

Организмы второго трофического уровня называются первичными консументами, третьего трофического уровня – вторичными консументами и т. д. Первичные консументы – это травоядные животные (многие насекомые, птицы и звери на суше, моллюски и ракообразные в воде) и паразиты растений (например, паразитирующие грибы). Вторичные консументы – это плотоядные организмы: хищники либо паразиты. В типичных пищевых цепях хищники оказываются крупнее на каждом уровне, а паразиты – мельче.

Существует ещё одна группа организмов, называемых редуцентами. Это сапрофиты (обычно, бактерии и грибы), питающиеся органическими остатками мёртвых растений и животных (детритом). Детритом могут также питаться животные – детритофаги, ускоряя процесс разложения остатков. Детритофагов, в свою очередь, могут поедать хищники. В отличие от пастбищных пищевых цепей, начинающихся с первичных продуцентов (то есть с живого органического вещества), детритные пищевые цепи начинаются с детрита (то есть с мёртвой органики).
Пищевые сети служат основой для построения экологических пирамид. Простейшими из них являются пирамиды численности, которые отражают количество организмов (отдельных особей) на каждом трофическом уровне. Для удобства анализа эти количества отображаются прямоугольниками, длина которых пропорциональна количеству организмов, обитающих в изучаемой экосистеме, либо логарифму этого количества. Часто пирамиды численности строят в расчёте на единицу площади (в наземных экосистемах) или объёма (в водных экосистемах).

 

Билет

Живые организмы определенным образом связаны друг с другом. Различают следующие типы связей между видами:

· трофические,

· топические,

· форические,

· фабрические.

Наиболее важными являются трофические и топические связи, так как именно они удерживают организмы разных видов друг возле друга, объединяя их в сообщества.

Трофические связи возникают между видами, когда один вид питается другим: живыми особями, мертвыми остатками, продуктами жизнедеятельности. Трофическая связь может быть прямой и косвенной. Прямая связь проявляется при питании львов живыми антилопами, гиен трупами зебр, жуков-навозников пометом крупных копытных и т. д. Косвенная связь возникает при конкуренции разных видов за один пищевой ресурс.

Топические связи проявляются в изменении одним видом условий обитания другого вида. Например, под хвойным лесом, как правило, отсутствует травянистый покров.

Форические связи возникают, когда один вид участвует в распространении другого вида. Перенос животными семян, спор, пыльцы растений называется зоохория, а мелких особей — форезия.

Фабрические связи заключаются в том, что один вид использует для своих сооружений продукты выделения, мертвые остатки или даже живых особей другого вида. Например, птицы при постройке гнезд используют ветки деревьев, траву, пух и перья других птиц.

Билет

Экологическая ниша вида зависит не только от абиотических условий, она характеризует весь образ жизни, который вид может вести в данном сообществе. По образному выражению эколога Ю. Одума, местообитание - это адрес вида, а экологическая ниша - его "профессия". Различают фундаментальную (или потенциальную) и реализованную ниши. Фундаментальная экологическая ниша - совокупность оптимальных условий, при которых данный вид может существовать и воспроизводиться. Реализованная ниша - условия, где вид реально встречается в данной экосистеме, она всегда составляет некоторую часть фундаментальной ниши.

Рассмотрим результаты опытов Гаузе с позиций понятия о экологической нише. Когда конкурировали P. aurelia и P. caudatum, P. aurelia имела реализованную нишу, а Р. caudatum ее лишилась и была вытеснена в конкурентной борьбе. Иначе говоря, произошло конкурентное исключение P. caudatum. Принцип конкурентного исключения, сформулированный Г. Ф. Гаузе для близких по экологии видов и известный в мировой литературе как принцип Гаузе может быть сформулирован так: одна ниша - один вид. Это, означает, что два вида не уживаются в одной экологической нише,

В случае, когда конкурировали P. aurelia и P. bursaria, каждый вид имел реализованную нишу, заметно отличающуюся от ниши другого вида. Следовательно, их сосуществование было связано с разграничением реализованных ниш.

Таким образом, способность видов существовать в одном биогеоценозе достигается расхождением требований к среде обитания, изменением образа жизни, т. е. разделением ниш.

У родственных видов, живущих вместе, происходит очень тонкое разграничение экологических ниш. Так, пасущиеся в африканских саваннах копытные по-разному используют пастбищный корм: зебры в основном обрывают верхушки трав, антилопы гну кормятся тем, что оставляют им зебры, газели выщипывают самые низкие травы, а антилопы топи довольствуются сухими стеблями, оставшимися после других травоядных. За счет разделения ниш растет суммарная биопродуктивность такого сложного по видовому составу стада. Крестьянское стадо, состоящее из коров, овец, коз значительно более эффективно, с экологической точки зрения, использует луга и пастбища, чем одновидовое стадо, монокультура - наименее эффективный способ ведения сельского хозяйства.

Для воспроизводства и длительного существования многих видов животных большое значение имеет разграничение ниш на разных стадиях онтогенеза: гусеницы и имаго чешуекрылых, личинки и жуки майского хруща, головастики и взрослые лягушки не конкурируют между собой, так как различаются средой обитания и входят в разные цепи питания.

Межвидовая конкуренция приводит к сужению экологической ниши, не дает проявиться ее потенциям. Внутривидовая конкуренция, наоборот, способствует расширению экологической ниши. В связи с возрастанием численности вида начинается использование дополнительных кормов, освоение новых мест обитания, появление новых биоценотических связей.

 

Билет

 

За счет того, что разные организмы приспосабливались к условиям жизни по‑разному, в ходе эволюции сформировалось биологическое разнообразие (биоразнообразие) – совокупность видов всех организмов. «Бухгалтерия» этого разнообразия следующая.

Общее число ныне известных видов составляет около 2,5 млн, причем почти 1,5 млн из них – насекомые, еще 300 тысяч – цветковые растения. Всех других животных примерно столько же, сколько цветковых растений. Водорослей известно немногим более 30 тысяч, грибов – около 70 тысяч, бактерий – менее 6 тысяч, вирусов – около тысячи. Млекопитающих – не более 4 тысяч, рыб – 40 тысяч, птиц – 8400, амфибий – 4000, рептилий – 8000, моллюсков – 130000, простейших – 36000, различных червей – 35000 видов.

Около 80% биоразнообразия составляют виды суши (наземно‑воздушной и почвенной сред жизни) и лишь 20% – виды водной среды жизни, что вполне понятно: разнообразие условий среды в водоемах ниже, чем на суше. 74% биологического разнообразия связано с тропическим поясом, 24% – с умеренными широтами и лишь 2% – с полярными районами.

Поскольку тропические леса катастрофически быстро исчезают под натиском плантаций гевеи, бананов и других высокорентабельных тропических культур, а также как источники ценной древесины, большая часть биологического разнообразия этих экосистем может погибнуть, так и не получив научных названий. Это удручающая перспектива, и пока усилия мирового сообщества экологов не дали сколько‑нибудь ощутимого результата в деле сохранения тропических лесов.

«Разнообразие порождает разнообразие»: чем больше видов растений обитает в том или ином районе, тем больше там видов‑гетеротрофов, которые связаны с этими растениями в процессе питания. Число гетеротрофных спутников у разных видов растений составляет от 30 (экстремальные условия – пустыни, тундры) до 600 (тропические леса) видов.

На сегодняшний день биоразнообразие планеты выявлено далеко не полностью. По прогнозам ученых, общее число видов организмов, живущих на Земле, составляет не менее 5 млн (а по некоторым предположениям – 15 и даже 30 млн). Неизвестные виды – это в основном обитатели тропиков из числа мелких насекомых и грибов.

Биоразнообразие планеты является ее важнейшим невосполнимым ресурсом, который необходимо охранять.

Охрана осуществляется на популяционно‑видовом и на экосистемном уровнях. В первом случае выявляются виды, нуждающиеся в охране, и составляются «Красные книги». Вводится полный запрет на эксплуатацию видов, которым угрожает исчезновение. Строго нормируется использование ресурсных видов (установление квот отстрела животных, вылова рыбы, заготовки лекарственных растений и т.д.). Возможно сохранение в искусственных условиях (ботанические сады, зоопарки, центры реабилитации животных) и при использовании биотехнологических методов (генные банки замороженной культуры тканей, спермы или, наконец, просто семян растений, сохраняющихся в стабильных температурных условиях и защищенных от патогенов). Однако все эти методы либо слишком дороги, либо малоэффективны.

Реальный путь сохранения биоразнообразия – его охрана на экосистемном уровне путем организации особо охраняемых природных территорий (ООПТ). На этих территориях влияние хозяйственной деятельности человека либо отсутствует (заповедники), либо регламентировано (национальные парки, заказники, памятники природы, зеленые зоны лесов вокруг городов и вдоль рек и т.д.).

По мнению экспертов ЮНЕСКО, доля ООПТ должна составлять 1/3 территории планеты. Система ООПТ наиболее эффективна, если отдельные ООПТ объединены в экосеть, т.е. связаны коридорами (хотя бы узкими), по которым организмы охраняемых видов могут перемещаться из одной ООПТ в другую (например, неудобными для использования землями – оврагами, склонами и, наконец, лесопосадками).

Создание экосети ООПТ – задача очень дорогая, требующая как отказа от интенсивного использования значительных площадей экосистем, так и затрат собственно на охрану. В настоящее время в большинстве районов РФ формально под охраной находится около 10% территории, однако сравнительно эффективная охрана обеспечивается только в заповедниках, площадь которых составляет не более 1–3%.

Билет

Каждая экосистема – это динамическая структура из сотен и даже тысяч видов продуцентов, консументов и редуцентов, которых связывают пищевые и непищевые взаимоотношения. Одна из причин, позволяющих экосистемам сохранять постоянный видовой состав, заключается в том, что