Вопросы для самоконтроля

1. Понятие о биоценозе и биотопе.

2. Структура биоценоза: видовая, пространственная, экологическая.

3. Понятие о пограничном эффекте, примеры.

4. Понятие экологической ниши, примеры смены экологической ниши в течение жизни организма.

5. Отношения организмов в биоценозе: трофические, топические, форические, фабрические. Приведите примеры таких взаимоотношений.

6. Характеристика и примеры биотических отношений организмов в биоценозе: нейтрализм, конкуренция, аменсализм, паразитизм, хищничество, комменсализм, мутуализм, протокооперация.

7. Искусственные биоценозы, их характеристика: агроценоз, техноценоз, урбоценоз.

8. Последствия нарушения структуры природных биоценозов.

9. Условия устойчивости природных биоценозов во времени и пространстве.

10. Дайте характеристику биогеоценоза по В. Н. Сукачёву.

7. Экосистемы и принципы их функционирования.

Цель занятия – изучить основные законы функционирования экосистем, структуру и динамику развития.

Любую совокупность организмов и неорганических компонентов окружающей среды, в которой может осуществляться круговорот веществ, называют экосистемой.

Экосистема может осуществлять круговорот веществ только в том случае, если в него включаются 4 основных ее части: запасы биогенных элементов, продуценты, консументы, редуценты.

На их сложном взаимодействии основан первый и основной принцип экосистемы: получение ресурсов и избавление от отходов происходит в рамках круговорота всех элементов (соответствует закону сохранения массы).

В экосистему постоянно поступает поток Солнечной энергии и поглощается организмами это связано со вторым законом термодинамики: энергия при превращении из одной формы в другую, то есть при совершении работы, частично переходит в тепловую форму и рассеивается в окружающей среде.

Третий принцип существования экосистемы: экосистема существует за счет не загрязненной среды и практически вечной солнечной энергии, количество которой относительно постоянно и избыточно.

Поток энергии и веществ в экосистеме. Поток веществ - это перемещение веществ в форме химических элементов и их соединений от продуцентов к редуцентам, через консументов.

Поток энергии – переход энергии в виде химических связей органических соединений (пищи) по цепям питания от одного трофического уровня к другому более высокому.

Односторонний поток энергии в экосистеме обусловлен законом термодинамики: энергия может переходить из одной формы (энергии света) в другую (потенциальную энергию пищи), но она никогда не создается вновь и не исчезает бесследно.

В процессе изучения экосистем необходимо учитывать и конкурентные отношения организмов, это связано с законом максимизации энергии (Ю.Одум): в сочетание с другими экосистемами выживают (сохраняются) та из них, которая наилучшим образом способствует поступлению энергии и использует максимальное ее количество наиболее эффективно.

Этот закон работает по следующим принципам:

1. Экосистема создает накопители высококачественной энергии (например запасы жира);

2. Затрачивает определенное количество энергии на обеспечение поступление новой;

3. Обеспечивает круговорот различных веществ;

4. Создает механизмы регулирующие устойчивость экосистемы;

5. Налаживает обмен с другими системами и т.д.

Рассматривая поток энергии в экосистеме необходимо знать, что с повышением трофического уровня биомасса снижается. Здесь проявляется следующий закон функционирования экосистем: чем больше биомасса популяции, тем ниже должен быть занимаемый ею трофический уровень, или: на конце длинных пищевых цепей не может быть большой биомассы.

Правило пирамиды продукции: на каждом предыдущем трофическом Занесение в Красную книгу того или иного вида животных (растений) означает признание международной научной организацией того факта, что этот вид действительно нуждается в особой охране. Каждая страна, на территории которой обитает тот или иной вид, занесенный в Красную книгу, несет моральную ответственность перед всем человечеством за сохранение вида в природе.

Правило пирамиды численности: общее число особей, которые участвуют в цепях питания, с каждым последующим звеном уменьшается.

Пирамида энергии более точно отображает трофические связи организмов, т.к. характеризует скорость возобновления биомассы. На каждом уровне отражается удельное количество энергии (правило 10%).

Принципы устойчивости экосистемы.

1. Правило внутренней непротиворечивости: в естественных экосистемах деятельность входящих в них видов направлена на поддержание этих экосистем как среды собственного обитания.

2. Принцип системной дополнительности: подсистемы одной природной системы в своём развитии обеспечивают предпосылки для успешного развития и саморегуляции другой подсистемы, входящих в ту же систему.

3. Закон экологической корреляции: в экосистеме, как и в любом другом целостном природно-системном образовании, особенно в биотическом сообществе, все входящие в него виды живого и абиотические компоненты функционируют соответственно друг другу.

4. Взаимозаменяемость видов. Виды имеют сходные экологические требования и функции, такие виды обычно заменяют друг друга в сообществе. Их называют викарирующие (замещенные) виды.

5. Регуляторные свойства. Одно из условий существования экосистемы их способность к саморегуляции, которая возникает на фоне обратных связей. Принцип отрицательной обратной связи состоит в том, что отклонения системы от нормального состояния приводит в действие такие свойственные ей механизмы, которые «пытаются» возвратить её в норму. Например – возрастание численности жертв приводит к увеличению численности хищников и паразитов.

6. Надёжность обеспечения функций. Главная функция биоценоза в экосистеме, это создание органического вещества, его последующее разрушение и регуляция численности видов, обеспечиваются множеством численности видов, которые своей деятельностью «подстраховывают» друг, друга.

Практические задания

Задание 1. Составьте типичные схемы пищевых цепей пастбищного (лесная, морская, садовая экосистемы) и детритного типа.

Задание 2. Составьте сеть питания сообщества хвойного леса.

Задание 3. Определите уровень паразитов и сверхпаразитов в цепи питания.

Задание 4. Рассмотрите понятия первичная и вторичная продуктивность, биомасса, первичная продукция сообщества, валовая, чистая, суммарная. Чем данные виды продуктивности отличаются?

Задание 5. По данным таблицы 6, прил. 1. постройте экологические пирамиды численности сообществ двух экосистем. Сравните пирамиды между собой и сделайте вывод об особенностях подобных пирамид.

Задание 6. Используя данные таблицы 7, прил. 1. постройте экологические пирамиды биомассы сообществ различных экосистем. Сравните пирамиды между собой. Можно ли по имеющимся данным выделить наиболее продуктивные сообщества? Каковы особенности пирамид биомассы по сравнению с пирамидами численности?

Задание 7. По данным таблицы 8, прил. 1. постройте экологические пирамиды энергий урожая на корню и экосистемы ручья Сильвер-Спрингс. Сравните пирамиды между собой и сделайте вывод об их особенностях.

Методические указания. При построении экологических пирамид каждый уровень по площади должен быть пропорционален показателям.