2014-02-18
6830
Биоценоз (от греч. биос-жизнь, кэнос-общий) - совокупность (сообщество) популяций различных видов, живущих и взаимодействующих в данном конкретном местообитании (К. Мебиус, 1877). Биогеоценоз - совокупность на известном протяжении земной поверхности однородных природных явлений (атмосферы, горной породы, растительности, животного мира и мира микроорганизмов, почвы и гидрологических условий), имеющая свою особую специфику взаимодействий слагающих ее компонентов и определенный тип обмена веществом и энергией между собой и другими явлениями природы и представляющая собой внутреннее противоречивое единство, находящееся в постоянном движении, развитии (В.Н. Сукачев, 1940). Экосистема (экологическая система) - совокупность всех популяций разных видов, проживающих на общей территории и взаимодействующих с окружающей их средой (А. Тенсли, 1935).
Положение вида (популяции) при разных формах взаимоотношений обозначается условными знаками: “-”- неблагоприятное влияние, организм испытывает вред; “+”- благоприятное влияние; “0”- не оказывает влияния.
Все биотические связи можно разделить на 6 групп:
1) “++”- взаимополезные, симбиотические взаимоотношения. В этой
группе выделяют: а) протокооперацию, когда сотрудничество выгодно, но необязательно (опыление пчелами разных луговых растений); б) симбиоз – неразделимые связи (лишайники – грибы + водоросли; термиты и кишечные жгутиковые, которые вырабатывают фермент, расщепляющий сахара); в)мутуализм – партнерство обязательно (кедровики, питающиеся семенами кедра и распространяющие их).
2)“+0”- полезнонейтральные, или комменсализм (акула и рыба-прилипала). В этой группе выделяют: а)нахлебничество, потребление остатков пищи-хозяина (лев и гиена); б)сотрапезничество; в)квартиранство (орхидеи, лишайники, мхи живут на деревьях).
3) “-0”- отрицательнонейтральные, или аменсализм (травы под деревьями страдают от сильного затенения).
4)“00- нейтральные, или нейтрализм.
5) “+-”- полезновредные, в этой группе выделяют: а)хищничество и б)паразитизм.
6)“--”- взаимовредные, или конкуренция,которая возникает при взаимодействии организмов со сходными экологическими потребностями. Такой тип взаимодействия выражает принцип Гаузе, который гласит: «Если два конкурирующих вида сосуществуют в стабильных условиях, то это происходит благодаря дифференциации ниш, то есть разделения реализованных ниш этих видов; если, однако, такой дифференциации не происходит или если ей препятствуют условия среды, то один из конкурирующих видов будет истреблен или вытеснен другим».
Трофическая структура биоценоза. В биоценозе или экосистеме выделяют два важнейших компонента: автотрофный и гетеротрофный. Автотрофный компонент("самостоятельно питающийся") состоит из зеленых растений, которые, используя солнечную энергию, синтезируют органическое вещество своих клеток (биомассу) из минеральных компонентов окружающей и является основным поставщиком органического вещества и связанной в нем энергии в биоценозы и экосистемы. Эти организмы в экологии называют продуцентами, а создаваемое ими органическое вещество - первичной продукцией. Гетеротрофный компонент ("питающийся другими") состоит из организмов, получающих необходимую им энергию с пищей за счет разложения органического вещества, первоначально созданного продуцентами. Гетеротрофные организмы подразделяют на две крупные группы: консументы и редуценты. Консументы - организмы, потребляющие готовое органическое вещество (все животные, паразитические и насекомоядные растения). Редуценты - гетеротрофные организмы (грибы и микроорганизмы), которые питаются мертвым органическим веществом и в ходе жизнедеятельности разлагают его до неорганических. Благодаря им важнейшие биогенные элементы, содержащиеся в погибших организмах, возвращаются в биологический круговорот и многократно используются в обмен веществ живых организмов. Благодаря совместному действию этих трех групп организмов поддерживается относительно замкнутый вещественный круговорот в экосистемах и биогеоценозах. В плоскости проблемы "Человек и биосфера" функциональное подразделение всех живых организмов подчеркивает тот факт, что в природе абсолютно все организмы можно рассматривать как звенья непрерывного биогеохимического или экологического конвейера, передающие друг другу атомы элементов, слагающих организмы. Это указывает на то, что нет "лишних" или "бесполезных" видов и организмов.
Пищевые цепи и трофические уровни. Через ряд организмов происходит перенос вещества и энергии, и каждый предыдущий организм поставляет последующему сырье и энергию в виде пищи. Такая последовательность организмов называется пищевой цепью,
а каждое ее звено - трофическим уровнем (от греч. трофос-питание). Первый трофический уровень занимают продуценты, или автотрофы. Ко второму, третьему и.т.д. уровням относятся консументы первого порядка, консументы второго порядка, третьего и. т.д.
Пищевые цепи разделяют на два основных типа - пастбищные и детритные:
1. Пастбищные цепи начинаются с зеленого растения и ведут к организмам,
поедающим эти растения, а затем к хищникам, питающимися растительноядными
животными, или паразитам;
2. Детритные цепи начинаются от мертвого органического вещества отмерших организмов или их частей и далее ведут к организмам, питающимися этим мертвым органическим веществом (детритофагам) или их консументам (хищникам - гиена,кондоры и др.). Совокупность пищевых (трофических) цепей данного биоценоза образует его пищевую (трофическую) сеть.
Продуктивность биоценозов. Различают первичную и вторичную продуктивность биоценозов. Первичной продуктивностью называют скорость, с которой солнечная энергия усваивается организмами-продуцентами (зелеными растениями) в процессе фотосинтеза, накапливаясь в форме органических веществ синтезируемой биомассы. Различают два вида первичной продуктивности- валовую и чистую. Необходимопомнить, что часть образующейся биомассы постоянно выедается консументами. Поэтому продуктивность обычно больше, чем скорость прироста наблюдаемой биомассы.
Валовая первичная продуктивность - это общая скорость фотосинтеза, включая скорость образования и той органики, которая за время измерений расходуется растениями на дыхание. Чистая первичная продуктивность - скорость накопления вещества экологической системой за вычетом того вещества, которое израсходовано на
дыхание. Продуктивность (или продукция) консументов называется вторичной продуктивностью.
Поток энергии и круговорот химических элементов в экосистеме. Любая экосистема состоит из биотических и абиотических компонентов, которые тесно взаимодействуют между собой, обмениваются веществом и энергией: живые организмы поглощают вещества и энергию из окружающей среды и возвращают их обратно в окружающую среду в процессе жизнедеятельности. Все живые организмы являются потребителями пищи, т.е. вещества и энергии. В процессе дыхания происходит высвобождение энергии из богатых ею веществ, полученных с пищей. "Энергия не создается и не исчезает"- гласит первый закон термодинамики. Она существует в разнообразных формах - световая, химическая, механическая, звуковая, тепловая, электрическая и.т.д. И все эти формы могут переходить одна в другую. Энергию можноопределить как способность совершать работу. И все живые организмы можно рассматривать как работающие "машины", которым необходим постоянный приток
энергии извне.
Живые организмы могут использовать только две формы энергии - световую и химическую. По источнику энергии все живые организмы подразделяются на фототрофные и хемотрофные. К фототрофным относятся организмы, которые синтезируют все необходимые им органические вещества за счет энергии света (фотосинтез), к ним относятся все растения и сине-зеленые водоросли. Хемотрофные организмы синтезируют органические вещества за счет энергии химических связей различных веществ. К ним относятся все животные и бактерии. В результате фотосинтеза все зеленые растения улавливают 1% солнечной энергии, от всей падающей на поверхность Земли солнечной энергии, и эта энергия обеспечивает жизнедеятельность всех живущих на планете организмов (закон 1% энергии). При переходе энергии с предыдущего трофического уровня на последующий 90 % энергии затрачивается на процессы жизнедеятельности и энтропию. Поэтому при переходе с одного трофического уровня экологической пирамиды на другой потребляется в среднем 10% энергии биомассы или вещества в энергетическом выражении (закон Линдемана). Поэтому пирамида энергии реально отражает поток энергии в экосистемах и всегда правильной формы.
Динамические процессы в экосистеме. Важнейшее свойство экосистем - устойчивость, сбалансированность происходящих в них процессов обмена веществом и энергией между всеми компонентами. Экосистеме свойственно состояние подвижного равновесия - гомеостаза (греч. гомео - подобный, стазис - состояние). Гомеостаз обеспечивается механизмами обратной связи. Принцип обратной связи заключается в том, что некоторый управляющий компонент какой-либо системы получает информацию от управляемых компонентов, используя эту информацию для внесения коррективов в дальнейший процесс управления. В экосистемах все время поддерживается равновесие, исключающее необратимое уничтожение тех или иных звеньев в трофических цепях. Любая экосистема всегда сбалансирована, т.е. устойчива (гомеостатична). Популяция хищников поддерживает на определенном уровне популяцию жертв (обратная положительная связь). Но резкое снижение численности популяции жертвы приведет к снижению и численности популяции хищника (обратная отрицательная связь). При некоторых условиях обратная отрицательная связь, то есть передача информации может быть по какой-либо причине нарушена. Нарушение сбалансированности системы может быть обратимым или необратимым.Это нарушение может вызвать хозяйственная деятельность человека. В зависимости от степени и времени воздействия антропогенного фактора происходит нарушение стабильности или распад всей экосистемы. Многочисленные исследования с применением методов математического анализа показали, что экологические системы тем стабильнее во времени и пространстве, чем они сложнее. Стабильность сообщества определяется числом связей между видами в трофической цепи.
Экологическая сукцессия. Сукцессия– смена биоценозов и экосистем в целом. Первичная сукцессия – развитие происходит на безжизненном субстрате (заброшенные песчаные карьеры). Сукцессионные ряды заканчиваются относительно мало изменяющимися экосистемами. Характерные закономерности сукцессии в том, что каждой присущ набор видов, характерных для данного региона наиболее приспособленных к определенной стадии развития сукцессионного ряда.. Вторичные сукцессии отличаются от первичных тем, что начинаются не с нулевых значений, а возникают на месте разрушенных или нарушенных экосистем (после вырубок лесов, пожаров). Основное отличие этих сукцессий: – протекают быстрее первичных, так как начинаются с промежуточных стадий (трав, кустарников) на фоне более богатых почв.
4.Иллюстративный материал: Мультимедийный аппарат.
5.Литература:
1. Кенесариев У.И., Жакашов Н.Ж. Экология және халық денсаулығы. Алматы, 2003.
2. Колумбаева С.Ж., Бидельбаева Р.М. Общая экология. Алматы, «Қазақ университеті», 2006
3. Бигалиев А.Б., Халилов М.Ф., Шарипова М.А. Основы общей экологии Алматы, «Қазақ университеті», 2007
4. Крымская И.Г. Гигиена и основы экологии человека –М.:Медицина,2007.-590 с
5. Пивоваров Ю.П.,Кролик В.В., и др. Гигиена и основы экологии человека. 4-е изд., испр.и доп.-Ростов на Дону «Феникс».2008.-650 с.
6. Тонкопий М.С., Ишкулова Н.П., Анисимова Н.М., Сатбаева Г.С. Экология и устойчивое развитие. Учебник.- Алматы: Экономика, 2011.-378с.
7. Андреев М.В. Конспект лекций по курсу «Основы экологии».-Днепропетровск, 2002.
8. Бродский А.К. Общая экология.-С-пб, 2006.
9. Данилов-Данильян В.И., Лосев К.С. Экологический вызов и устойчивое развитие: Учебное пособие.-М.: Прогресс-Традиция, 2000.
10. Искаков Н., Корчевский А. Устойчивое развитие Республики Казахстан: экономические, социальные, экологические аспекты.-Астана, 2007.
11. Концепция перехода Республики Казахстан к устойчивому развитию на 2007-2024 годы./Указ Президента страны № 216 от 14 ноября 2006г.
12. Кузнецов О.Л., Большаков Б.Е. Устойчивое развитие: научные основы проектирования в системе природа-общество-человек-Спб.-М.-Дубна, 2002.
13. Назарбаев Н.А. Казахстан-2030: процветание, безопасность и улучшение благосостояния всех казахстанцев-1997г.
14. Наше общее будущее: Доклад Международной комиссии по окружающей среде и развитию (МКОСР)-М., 1989.
15. Одум Ю. Экология Т.1,2,-М., 1986.
16. Тонкопий М.С. Экология и экономика природопользования.-Алматы: Экономикс, 2003.
17. Матвеева Н.А. Гигиена и экология человека. 2-е изд.,стер.-М.:Медицина,2008.-600 с.
18. Ерубаева Г.К. Учебное пособие «Учение об окружающей среде» (Алматы, казак универс 2011.-153с.).
19. Колумбаева С.Ж., Бильдебаева Р.М., Шарипова М.А. «Экология и устойчивое развитие» (на каз и русс языках) Алматы, 2012 Қазақ университеті.
6.Контрольные вопросы (обратная связь):
1.Дайте определение экологического фактора.
2.Какие факторы относятся к оптимальным и лимитирующим?
3.Какие существуют типы популяции?
4. Из каких звеньев состоит биотический круговорот?
5.Что такое гомеостаз?
