экология 1лекция

2) способность к экономии влаги в пищеварительном тракте за счет всасывания воды стенками кишечника, а также образования высококонцентрированной мочи (овцы, тушканчики);

3) развитие выносливости к обезвоживанию организма благодаря особенностям кровеносной системы, эффективной терморегуляции потоотделением и отдачей воды со слизистых оболочек ротовой полости (верблюды, овцы, собаки).

Вместе с тем даже пойкилотермные животные не могут избежать потерь воды, связанных с испарением, поэтому основной путь сохранения водного баланса при жизни в пустыне — это избегание излишних тепловых нагрузок.

Биотическая среда. Распределение организмов в биосфере и их жизнедеятельность (питание, размножение, защита, расселение) неразрывно связаны не только с абиотической, но и с биотической средой — непосредственным живым окружением того или иного существа. Представители каждого вида способны существовать в такой биотической среде, в которой связи с остальными организмами обеспечивают им нормальные условия жизни. Основными формами проявления таких связей служат пространственные и пищевые (трофические) взаимоотношения, на базе которых формируются сложные цепи и сети питания.

Трофическая (пищевая) цепь — последовательность видов организмов, отражающая движение в экосистеме органических веществ и заключенной в них биохимической энергии в процессе питания организмов. Термин происходит от греч. трофе — питание, пища.

Для дальнейшего изучения рассмотрим следующие термины: продуценты, консументы и редуценты.

Продуценты (от англ. produce — производить) — организмы, производящие органические вещества из неорганических соединений.

Продуцентами в экосистеме являются автотрофные организмы, преобразующие путем фотосинтеза внешнюю (солнечную) энергию в биохимическую энергию, заключенную в органическом веществе, в наземных экосистемах ими являются растения.

Фитопланктон — мельчайшие водоросли являются продуцентами для морских и вообще водных экосистем.

Консументы (от лат. консуме — потреблять) — это организмы, питающиеся органическим веществом, произведенным другими организмами (продуцентами).

В экосистеме — это гетеротрофы. Различают консументы 1-го и 2-го порядков.

Консументы 1-го порядка — растительноядные организмы (например, овца, заяц).

Консументы 2-го порядка — плотоядные, которые строят свои белки из белков растительного и животного происхождения (хищники).

Редуценты — организмы (бактерии, грибы и др.), превращающие органические остатки в неорганические вещества (минерализация). Сноним термина — деструкторы (от англ. destruct — разлагать).

Трофический (пищевой) уровень — это каждое звено трофической цепи.

Первый уровень представлен продуцентами.

Второй и последующий уровни – консументами.

Последний уровень в основном образуется микроорганизмами и грибами, питающимися мертвым органическим веществом (редуцентами). Их основная функция в экосистеме — разложение органического вещества до исходных минеральных элементов.

Взаимосвязанный ряд трофических уровней и представляет цепь питания, или трофическую цепь. Цепь питания не всегда может быть полной. Во-первых, в ней могут отсутствовать продуценты (растения). Такие цепи питания характерны для сообществ, формирующихся на базе разложения животных или растительных остатков, например, накапливающихся в лесах на почве (лесная подстилка). Во-вторых, в цепях питания могут отсутствовать (либо находится в очень малом количестве) гетеротрофы (животные). Например, в лесах отмирающие растения или их части (ветви, листья и др.), т.е. продуценты, сразу включаются в звено редуцентов.

Трофические цепи в зависимости от числа уровней подразделяются на простые (продуцент, консумент и редуцент — осина — заяц — лиса) и сложные (многоуровневые) цепи имеют большее число уровней, но обычно не превышающее 5–6 в реальных природных экосистемах (пятиуровневая цепь — трава — гусеница — лягушка — змея — хищная птица).

Различают три основных типа трофических цепей:

— цепи хищников;

— цепи паразитов;

— сапрофитные цепи.

Примеры трофических цепей хищников:

Трава — овца — волк;

Лист дуба — гусеница — синица — ястреб.

Отличительной особенностью трофических цепей паразитов от цепей хищников является то, что в цепях хищников размеры особей увеличиваются по мере продвижения по уровням цепи (слева направо), а в цепях паразитов — наоборот.

Сапрофитные (от греч. сапрос — гнилой) цепи — это трофические цепи с разложением органического вещества, т.е. включающие редуцентов. Сапрофитами являются грибы и некоторые растения, питающиеся органическими веществами и преобразующие их в минеральные соединения (лиственные деревья — черви — грибы).

Формы биотических отношений. Конкуренция — это взаимоотношения, возникающие между особями или популяциями одного и того же вида (внутривидовая конкуренция) или разных видов (межвидовая конкуренция), соревнующихся за одни и те же ресурсы среды при их ограниченном количестве.

Формы конкурентных взаимоотношений могут быть самыми различными: от прямой физической борьбы до мирного совместного существования. Однако если два вида с одинаковыми экологическими потребностями оказываются в одном сообществе, то рано или поздно один более сильный конкурент вытеснит другого — закон конкурентного исключения [Ф. Гаузе (1934)].

Хищничество — способ добывания пищи и питания животных (редко грибов и растений), когда они ловят, умерщвляют и поедают других животных. Хищничество — весьма распространенный тип межвидовых отношений, связанный с активным поиском и энергичными способами овладения сопротивляющейся и убегающей добычей у животных Некоторые растения способны улавливать насекомых и частично переваривать их с помощью протеолитических ферментов и органических кислот. Этим они восполняют недостаток азота и других питательных веществ в субстрате. За день одно растение росянки способно переварить несколько десятков насекомых. Известно около 500 видов насекомоядных растений (преимущественно тропических); в Украине, России и Беларуси их насчитывается около 20 видов—в лесах, водоемах и верховых болотах с недостатком в почве азота, фосфора, калия.

Симбиоз (греч. symbiosis — совместная жизнь) — различные формы совместного существования (сожительства) разных видов организмов. Симбиоз может возникать на основе различных типов взаимоотношений: трофических (питание одного из партнеров продуктами фотосинтеза, неиспользованными остатками пищи другого), пространственных (поселение на поверхности или внутри тела другого, совместное использование нор, гнезд птиц, домиков, муравейников, раковин и т. п.)

Паразитизм — такая форма взаимоотношений между организмами разных видов, при которой один организм (паразит) использует другой (хозяина) в качестве постоянной или временной среды обитания и источника пищи. Паразитизм в отличие от хищничества характеризуется более узкой специализацией видов. В силу того, что хозяин обеспечивает паразиту не только пищу, но и защиту, микроклимат, хорошая приспособленность паразита к особенностям организма хозяина является определенной гарантией его успеха при размножении и оставлении потомства.

Паразитизм широко распространен в мире живых существ. Известны многочисленные виды паразитирующих бактерий, грибов, животных и цветковых растений. Существуют отряды и даже классы животных, целиком представленные паразитами (например, из простейших —-споровики, из плоских червей — сосальщики, ленточные, из насекомых—вши, блохи). Паразитами являются все вирусы, вот среди мхов, папоротников и голосеменных паразитов нет.

Среди цветковых растений встречаются настоящие паразиты и полупаразиты (всего 518 видов). У настоящих паразитов отсутствуют (или сильно редуцированы) корни, потеряна способность к фотосинтезу,

В условиях Украины, Беларуси и России на многих видах травянистых растений и кустарниках паразитируют повилика европейская, на корнях древесных и кустарниковых пород (ольха, Лещина, клен, липа и др.) — Петров крест, на многих сельскохозяйственных культурах (подсолнечник, конопля', табак и др.) — заразиха.

Круговороты энергии в экосистемах отождествляют с круговоротами вещества и энергии.

Движение органического вещества по цепям питания сопровождается направленной передачей биохимической энергии.

О круговороте энергии говорить нельзя, поскольку она практически не возвращается от редуцентов к продуцентам.

Экологические оценки, коэффициент круговорота энергии в экосистемах не превышает 0,25%. Поэтому в дальнейшем будем рассматривать только круговороты веществ в экосистемах

Круговорот веществ – условие существования жизни. Круговорот веществ возник в процессе становления жизни и усложнялся в ходе эволюции живой природы. Чтобы круговорот веществ в экосистеме был возможен, необходимо наличие в ней организмов-продуцентов, создающих органические вещества из неорганических и преобразующие энергию излучения Солнца, а также организмов, которые используют эти органические вещества и превращают их в неорганические соединения, но в любом биогеоценозе очень скоро иссякли бы все запасы неорганических соединений, если бы они не возобновлялись в процессе жизнедеятельности организмов. В результате дыхания, разложения трупов животных и растительных остатков органические вещества превращаются в неорганические соединения, которые возвращаются снова в природную среду и могут опять использоваться автотрофами.

В биогеоценозе в результате жизнедеятельности организмов непрерывно осуществляется поток атомов из неживой природы в живую и обратно, замыкаясь в круговорот. Для круговорота веществ необходим приток энергии извне. Источником внешней энергии является Солнце. Движение вещества, вызываемое деятельностью организмов, происходит циклически, в то время как поток энергии в этом процессе имеет однонаправленный характер.