Лекция номер 6
Понятие, видове биотични фактори.
Биотични фактори на сухоземната и водната среда, почви
Биологично активни вещества на живите организми
Антропогенни фактори
Концепцията за ограничаващия фактор. Законът за минимума на Либих, законът на Шелфорд
Специфика на въздействието на антропогенните фактори върху организма
Класификация на организмите по отношение на факторите на околната среда
Биотични фактори
Общи модели на взаимодействие между организмите и факторите на околната среда
1. Биотични фактори
Косвените взаимодействия се състоят във факта, че някои организми са екологичнообразуващи по отношение на други и приоритетното значение тук принадлежи, разбира се, на фотосинтезиращите растения. Например, местната и глобалната екологообразуваща функция на горите е добре известна, включително тяхната роля за опазване на почвата и полето и опазване на водата. Непосредствено в горските условия се създава своеобразен микроклимат, който зависи от морфологичните особености на дърветата и позволява да живеят тук специфични горски животни, тревисти растения, мъхове и пр. Условията на степите с връхна трева представляват напълно различни режими на абиотични фактори. В резервоарите и водните потоци растенията са основният източник на такъв важен абиотичен компонент на околната среда като кислорода.
В същото време растенията служат като директни местообитания за други организми. Например, в тъканите на едно дърво (дървесина, лико, кора) се развиват много гъби, чиито плодни тела (гъбички от трева) могат да се видят на повърхността на ствола; отвътре листа, плодове, стъбла на тревисти и дървесни растенияживеят много насекоми и други безгръбначни, а хралупите на дърветата са често срещано местообитание за редица бозайници и птици. За много видове дебнещи животни мястото за хранене се комбинира с местообитанието.
Взаимодействия между живи организми в сухоземна и водна среда
Взаимодействията между живи организми (главно животни) се класифицират по отношение на техните взаимни реакции.
Правете разлика между хомотипни (от гръцки. хомос- еднакви) реакции, тоест взаимодействия между индивиди и групи от индивиди от един и същи вид, и хетеротипни (от гръцки. хетерос- различен, различен) - взаимодействия между представители различни видове... Сред животните има видове, които могат да се хранят само с един вид храна (монофаги), с повече или по-малко ограничен набор от хранителни източници (тесни или широки олигофаги) или с много видове, използвайки не само растителни, но и животински тъкани (полифаги) за храна. Последните включват, например, много птици, способни да ядат както насекоми, така и семена на растения, или такъв добре известен вид като мечката, която по природа е хищник, но охотно яде плодове и мед.
Най-често срещаният тип хетеротипни взаимодействия между животните е хищничеството, тоест прякото преследване и изяждане на някои видове от други, например насекоми - от птици, тревопасни копитни животни - от месоядни хищници, малки риби - от по-големи и др. Хищничеството е широко разпространено сред безгръбначните – насекоми, паякообразни, червеи и др.
Други форми на взаимодействие между организмите включват добре известното опрашване на растенията от животни (насекоми); фореза, т.е. пренос от някои видове на други (например семена на растения от птици и бозайници); коменсализъм (дружество), когато някои организми се хранят с остатъци от храна или екскременти на други, пример за което са хиените и лешоядите, поглъщащи остатъците от храната на лъвовете; synoykiyu (съжителство), например, използването от някои животни на местообитания (дупки, гнезда) на други животни; неутрализъм, тоест взаимозависимост на различни видове, живеещи в една обща зона.
Един от важните видове взаимодействие между организмите е конкуренцията, която се определя като желание на два вида (или индивиди от един и същи вид) да притежават един и същ ресурс. По този начин се разграничават вътрешновидовата и междувидовата конкуренция. Междувидовата конкуренция се счита в допълнение, като желанието на един вид да измести друг вид (конкурент) от на това мястоместообитание.
Трудно е обаче да се намерят реални доказателства за конкуренция в естествени (а не в експериментални) условия. Разбира се, два различни индивида от един и същи вид могат да се опитат да вземат парчета месо или друга храна един от друг, но подобни явления се обясняват с разликата в качеството на самите индивиди, различната им адаптивност към едни и същи фактори на околната среда. Всеки тип организми е адаптиран не към един фактор, а към техния комплекс и изискванията на два различни (дори близки) вида не съвпадат. Следователно единият от двата ще бъде изместен в естествената среда не поради конкурентните стремежи на другия, а просто защото е по-слабо адаптиран към други фактори.Типичен пример е конкуренцията за светлина между иглолистни и широколистни дървесни видове при младите щандове.
Широколистните (трепетлика, бреза) изпреварват бора или смърча по растеж, но това не може да се счита за конкуренция между тях: първите просто са по-добре адаптирани към условията на сечи и опожарени площи, отколкото вторите. Дългосрочната работа по унищожаването на широколистни "плевели" с помощта на хербициди и арборициди (химикали за унищожаване на тревисти и храстови растения), като правило, не доведе до "победа" на иглолистните дървета, тъй като не само светлината съдържание, но и много други фактори (като биотични и абиотични) не отговарят на техните изисквания.
Човек трябва да вземе предвид всички тези обстоятелства при управлението на дивата природа, при експлоатацията на животни и растения, тоест при риболов или извършване на такива икономически дейности като растителна защита в селското стопанство.
Почвени биотични фактори
Както бе споменато по-горе, почвата е биоинертно тяло. В процесите на неговото формиране и функциониране решаваща роляиграят живи организми. Те включват преди всичко зелени растения, които извличат хранителни вещества от почвата химични веществаи връщането им обратно заедно с умиращите тъкани.
Но в процесите на образуване на почвата решаваща роля играят живите организми (педобионти), обитаващи почвата: микроби, безгръбначни и др. Микроорганизмите играят водеща роля в трансформацията на химичните съединения, миграцията на химични елементи и храненето на растенията.
Първичното унищожаване на мъртвата органична материя се извършва от безгръбначни (червеи, мекотели, насекоми и др.) в процеса на хранене и отделяне на храносмилателни продукти в почвата. Фотосинтетичното улавяне на въглерод в почвата се извършва в някои видове почви от микроскопични зелени и синьо-зелени водорасли.
Почвените микроорганизми извършват основното разрушаване на минералите и водят до образуването на органични и минерални киселини, алкали, освобождават синтезираните от тях ензими, полизахариди, фенолни съединения.
Най-важната връзка в биогеохимичния азотен цикъл е азотфиксацията, която се осъществява от азотфиксиращи бактерии. Известно е, че общото производство на азотфиксация от микроби е 160-170 милиона тона / година. Трябва също да се спомене, че фиксацията на азот обикновено е симбиотична (споделена с растенията) от нодулни бактерии, разположени върху корените на растенията.
Биологично активни вещества на живите организми
Сред екологичните фактори от биотична природа са химичните съединения, които се произвеждат активно от живите организми. Това са по-специално фитонциди - предимно летливи вещества, образувани от растителни организми, които убиват микроорганизмите или инхибират техния растеж. Те включват гликозиди, терпеноиди, феноли, танини и много други вещества. Например 1 ха широколистна гора отделя около 2 кг летливи вещества на ден, иглолистна - до 5 кг, хвойна - около 30 кг. Поради това въздухът на горските екосистеми е от голямо санитарно-хигиенно значение, унищожавайки микроорганизмите, причиняващи опасни човешки заболявания. За растението фитонцидите изпълняват функцията на защита срещу бактериални, гъбични инфекции, от протозои. Растенията са способни да произвеждат защитни вещества в отговор на инфекция от патогенни гъби.
Летливите вещества на някои растения могат да служат като средство за изместване на други растения. Взаимното влияние на растенията чрез освобождаване на физиологично активни вещества в околната среда се нарича алелопатия (от гръцки. алелон- взаимно, патос- страдание).
Органичните вещества, образувани от микроорганизми и имащи способността да убиват микробите (или да предотвратяват растежа им), се наричат антибиотици; типичен пример е пеницилинът. Антибиотиците включват също антибактериални вещества, намиращи се в растителните и животинските клетки.
Опасни алкалоиди, които имат токсичен и психотропен ефект, се намират в много гъби и висши растения. Силно главоболие, гадене и дори загуба на съзнание може да са резултат от дълъг престой в блатото с дивия розмарин.
Гръбначните и безгръбначните притежават свойствата да произвеждат и освобождават отблъскващи, привличащи, сигнализиращи и убиващи вещества. Сред тях има много паякообразни (скорпион, каракурт, тарантула и др.), влечуги. Човекът използва широко животински и растителни отрови за медицински цели.
Съвместната еволюция на животните и растенията е развила в тях най-сложните информационно-химични взаимоотношения. Да дам само един пример: много насекоми различават хранителните си видове по миризма, по-специално короядите летят само до умиращо дърво, разпознавайки го по състава на летливите терпени на смолата.
Антропогенни фактори на околната среда
Цялата история на научно-техническия прогрес е комбинация от трансформация на човека за собствени цели на природни фактори на околната среда и създаване на нови, които не са съществували в природата преди.
Топенето на метали от руди и производствено оборудване е невъзможно без създаване на високи температури, налягания и мощни електромагнитни полета. Получаването и поддържането на високи добиви от земеделски култури изисква производството на торове и химическа защита на растенията от вредители и патогени. Съвременното здравеопазване е немислимо без химио и физиотерапия. Тези примери могат да бъдат умножени.
Постиженията на научно-техническия прогрес започват да се използват в политическите и икономически цели, което се прояви по краен начин в създаването на специални фактори на околната среда, засягащи човек и неговото имущество: от огнестрелни оръжиякъм средства за масово физическо, химично и биологично въздействие. В този случай можем да говорим директно за съвкупността от антропотропни (т.е. насочени към човешкото тяло) и по-специално антропоцидни фактори на околната среда, които причиняват замърсяване на околната среда.
От друга страна, в допълнение към такива целеви фактори, по време на експлоатация и обработка природни ресурсинеизбежно се образуват странични химични съединения и зони високи нивафизически фактори. В редица случаи тези процеси могат да имат внезапен характер (в условията на аварии и бедствия) с тежки екологични и материални последици. Следователно се наложи да се създадат методи и средства за защита на човек от опасни и вредни фактори, което сега е внедрено в гореспоменатата система – безопасност на живота.
В опростена форма на фиг. един.
Ориз. 1. Класификация на антропогенните фактори на околната среда
2. Общи закономерности на взаимодействие между организмите и факторите на околната среда
Всеки фактор на околната среда е динамичен, променлив във времето и пространството.
Топлите сезони отстъпват място на студените на равни интервали; през деня се наблюдават повече или по-малко широки колебания в температурата, осветеността, влажността, силата на вятъра и т. н. Всичко това са естествени, колебания на факторите на околната среда, но човекът също може да им влияе. Влиянието на антропогенните дейности върху околната среда се проявява в общия случай в промяна на режимите (абсолютни стойности и динамика) на факторите на околната среда, както и в състава на факторите, например, когато ксенобиотиците се въвеждат в природните системи по време на производствени или специални мерки, като растителна защита с помощта на пестициди или внасяне на органични и минерални торове в почвата.
Всеки жив организъм обаче изисква строго определени нива, количества (дози) на факторите на околната среда, както и определени граници на техните колебания. Ако режимите на всички фактори на околната среда отговарят на наследствено фиксираните изисквания на организма (т.е. неговия генотип), тогава той е в състояние да оцелее и да даде жизнеспособно потомство. Изискванията и устойчивостта на определен вид организъм към факторите на околната среда определят границите на географската зона, в която той може да обитава, тоест неговия обхват. Факторите на околната среда определят и амплитудата на колебанията в числеността на даден вид във времето и пространството, която никога не остава постоянна, а варира в повече или по-малко широки граници.
Закон за ограничаващия фактор
Живият организъм в естествени условия е изложен едновременно на не един, а много фактори на околната среда - както биотични, така и абиотични, като всеки фактор се изисква от организма в определени количества или дози. Растенията се нуждаят от значителни количества влага, хранителни вещества (азот, фосфор, калий), но други вещества, като бор или молибден, са необходими в незначителни количества. Независимо от това, липсата или липсата на каквото и да е вещество (както макро-, така и микроелементи) се отразява неблагоприятно на състоянието на тялото, дори ако всички останали присъстват в необходимите количества. Един от основателите на агрохимията, немският учен Юстус Либих (1803-1873), формулира теорията за минералното хранене на растенията. Той установи, че развитието на растението или неговото състояние зависи не от онези химични елементи (или вещества), тоест фактори, които присъстват в почвата в достатъчни количества, а от тези, които не са достатъчни. Например, достатъчното за растението съдържание на азот или фосфор в почвата не може да компенсира липсата на желязо, бор или калий. Ако някое (поне едно) от хранителните вещества в почвата е по-малко от необходимото за дадено растение, тогава то ще се развива необичайно, бавно или ще има патологични аномалии. Ю. Либих формулира резултатите от своите изследвания под формата на фундаментална законът за минимума.
Веществото, присъстващо в минимума, контролира добива, определя неговия размер и стабилност във времето.
Разбира се, законът за минимума е валиден не само за растенията, но и за всички живи организми, включително и за хората. Известно е, че в някои случаи липсата на каквито и да било елементи в организма трябва да се компенсира с използването на минерална вода или витамини.
Някои учени извеждат от закона за минимума допълнително следствие, според което тялото е в състояние до известна степен да замени едно дефицитно вещество с друго, тоест да компенсира липсата на един фактор чрез наличието на друг – функционално или физически близо. Такива възможности обаче са изключително ограничени.
Известно е например, че кърмата за кърмачета може да бъде заменена с изкуствени смеси, но изкуствените деца, които не са получавали кърма в първите часове от живота си, като правило страдат от диатеза, проявяваща се в склонност към кожни обриви , възпаление на дихателните пътища и др.
Законът на Либих е един от основните закони на екологията.
Въпреки това, в началото на 20-ти век американският учен У. Шелфорд показа, че вещество (или всеки друг фактор), присъстващ не само в минимум, но и в излишък в сравнение с нивото, изисквано от тялото, може да доведе до нежелани последствия за тялото.
Например, дори леко отклонение на съдържанието на живак в организма (по принцип безвреден елемент) от определена норма води до тежки функционални нарушения (известната „болест на Минамата“). Дефицитът на влага в почвата прави хранителните вещества, присъстващи в нея, безполезни за растението, но прекомерната влага също води до подобни последици по причини, например "задушаване" на корените, вкисляване на почвата и възникване на анаеробни процеси. Много микроорганизми, включително тези, използвани в станции за биологично пречистване на отпадъчни води, са много чувствителни към границите на съдържанието на свободни водородни йони, т.е. към киселинността на средата (рН).
Нека анализираме какво се случва с организма в условията на динамиката на режима на един или друг екологичен фактор. Ако поставите животно или растение в експериментална камера и промените температурата на въздуха в него, тогава състоянието (всички жизнени процеси) на организма ще се промени. В този случай ще се разкрие определено най-добро (оптимално) ниво на този фактор (Topt) за тялото. при което неговата активност (А) ще бъде максимална (фиг. 2.). Но ако режимите на фактора се отклоняват от оптимума в една или друга посока (по-голяма или по-малка), тогава активността ще намалее. При достигане на определена максимална или минимална стойност факторът ще стане несъвместим с жизнените процеси. Тялото ще претърпи промени, които ще причинят смъртта му. По този начин тези нива ще се окажат смъртоносни или смъртоносни (Tlet и T’let).
Теоретично подобни, макар и не абсолютно аналогични резултати могат да се получат при експерименти с промяна на други фактори: влажност на въздуха, съдържание на различни соли във водата, киселинност на средата и др. (виж фиг. 2, б). Колкото по-широка е амплитудата на флуктуациите на фактора, при който организмът може да поддържа своята жизнеспособност, толкова по-висока е неговата стабилност, тоест толерантност към един или друг фактор (от лат. толерантност- търпение).
Ориз. 2. Въздействието на фактора на околната среда върху организма
Следователно думата "толерантна" се превежда като стабилен, толерантен, а толерантността може да се определи като способност на организма да издържа на отклонения на факторите на околната среда от стойностите, оптимални за неговата жизнена дейност.
От всичко казано по-горе следва, че Законът на У. Шелфорд, или т.нар закона на толерантността.
Всеки жив организъм има определени, еволюционно наследени горни и долни граници на устойчивост (толерантност) към всеки фактор на околната среда.
В такава формулировка законът може да бъде илюстриран с модифицирана крива (фиг. 2, б), където стойностите не на температурата, а на други различни фактори, както физически, така и химически, са нанесени по хоризонталната ос. За организма е важен не само действителният диапазон на промяна на фактора, но и скоростта, с която се променя факторът. Известни са експерименти, когато при рязък спад на температурата на въздуха от +15 до -20 ° C гъсениците на някои пеперуди загинаха и при бавно, постепенно охлаждане беше възможно да ги върнете към живот след значително по-ниски температури. Законът е формулиран по такъв начин, че да е валиден за всеки фактор на околната среда. Като цяло това е вярно. Но са възможни изключения, когато може да няма горна или долна граница на стабилност. По-долу ще разгледаме конкретен пример за такова изключение.
Законът за толерантността обаче има различно тълкуване. Законът за толерантността се свързва с широко разпространените концепции за ограничаващи фактори в екологията. Няма единно тълкуване на това понятие и различни еколози влагат в него напълно различни значения.
Смята се, например, че екологичният фактор играе ролята на ограничаващ фактор, ако липсва или е над или под критичното ниво (Dajo, 1975, стр. 22); друга интерпретация е, че ограничаващ фактор е този, който поставя рамка за процес, явление или съществуване на организъм (Reimers, 1990, стр. 544); същата концепция се използва във връзка с ресурси, които ограничават растежа на населението и могат да създадат основа за конкуренция (Ricklefs, 1979, стр. 255). Според Odum (1975, стр. 145) всяко състояние, което се доближава до границите на толерантността или излиза извън тези граници, е ограничаващ фактор. Така че за анаеробните организми кислородът се счита за ограничаващ фактор, за фитопланктона във водата - фосфор и др.
Какво всъщност трябва да се разбира под тази фраза? Отговорът на този въпрос е изключително важен за приложенията и е свързан със замърсяването на околната среда. Да се върнем към фиг. 2, а. Както можете да видите, диапазонът между Tlet и T'let представлява границите на оцеляване, след което настъпва смъртта. В същото време действителният диапазон на устойчивостта на организма е много по-тесен. Ако в експеримента режимът на фактора се отклони от Topt, тогава жизненото състояние на организма (А) ще намалее и при определени горни или по-ниски стойности на фактора ще настъпят необратими патологични промени в опитния организъм. Тялото ще изпадне в депресирано, песимално състояние. Дори ако спрете експеримента и върнете фактора към оптимума, организмът вече няма да може да възстанови напълно своето състояние (здраве), въпреки че това не означава, че той определено ще умре. Такива ситуации са добре познати в медицината: когато хората са изложени на вредни химикали, шум, вибрации и др. по време на трудовия си стаж, те развиват професионални заболявания. Така, преди даден фактор да има смъртоносен ефект върху организма, той може да се окаже ограничаващ фактор за неговото жизнено състояние.
Всеки динамичен във времето и пространството екологичен фактор (физичен, химичен, биологичен) може да бъде, в зависимост от своята величина, както смъртоносен, така и ограничаващ. Това дава основание да се формулира следния постулат, който има значението на закон.
Всеки елемент от околната среда може да действа като ограничаващ фактор на околната среда, ако неговото ниво предизвиква необратими патологични промени в тялото и го прехвърля (тялото) в необратимо песимално състояние, от което тялото не може да излезе, дори ако нивото на това факторът се връща към оптимума.
Този постулат е пряко свързан със санитарната защита на околната среда и санитарно-хигиенното регулиране на химичните съединения във въздуха, почвата, водата, храните.
На фиг. 2, а стойностите на фактора, при превишаване на който той ще стане ограничаващ, се обозначават с Tlim и T'lim.
Всъщност законът за ограничаващия фактор може да се разглежда като частен случай на по-общ закон, законът за толерантността, и може да му се даде следната приложена формулировка.
Всеки жив организъм има горни и долни прагове (граници) на устойчивост към всеки фактор на околната среда, при превишаване на които този фактор предизвиква необратими, трайни функционални отклонения в организма в определени органи и физиологични (биохимични) процеси, без да води пряко до смърт.
Разгледаните модели и илюстриращи фигура 2 a, b представляват обща теория... Но данните, получени в реален експеримент, по правило не позволяват да се конструират такива идеално симетрични криви: действителните темпове на влошаване на жизненото състояние на организма, когато нивото на фактора се отклонява от оптимума в една или друга посока, не е един и същ.
Тялото може да бъде по-устойчиво, например, на ниски температури или нива на други фактори, но по-малко устойчиво на високи, което е показано на фиг. 3. Съответно песималните участъци на кривите на толеранса ще бъдат повече или по-малко "стръмни". Така че за термофилните организми дори леко понижаване на температурата на околната среда може да има неблагоприятни (и необратими) последици за тяхното състояние, докато повишаването на температурата ще даде бавен, постепенен ефект.
Горното се отнася не само за температурата на околната среда, но и за други фактори, например съдържанието на определени химикали във водата, налягане, влажност и др. Освен това при видове, които се развиват с трансформация (много земноводни, членестоноги), толерантността към едни и същи фактори на различните етапи от онтогенезата може да бъде различна.
Целта е да се изследват видовете взаимодействия и взаимовръзки между организмите. Дайте определение на зоогенни, фитогенни и антропогенни фактори.
Биотичните фактори са съвкупност от влияния на жизнената дейност на едни организми върху други.
Сред тях обикновено се разграничават:
Влиянието на животинските организми (зоогенни фактори),
Влиянието на растителните организми (фитогенни фактори),
Човешко влияние (антропогенни фактори).
Действието на биотичните фактори може да се разглежда като тяхното действие върху околната среда, върху отделни организми, обитаващи тази среда, или „действието на тези фактори върху цели общности.
Има два вида взаимодействия между организмите:
Взаимодействие между индивиди от един и същи вид – вътрешновидова конкуренция;
Връзката между индивиди от различни видове. Влиянието, което два вида, живеещи заедно, оказват един върху друг, може да бъде неутрално, благоприятно или неблагоприятно.
Типове взаимоотношения:
1) взаимноизгодни (протокооперация, симбиоза, мутализъм);
2) полезно-неутрален (коменсализъм - паразитизъм, другарство, квартира);
4) взаимно вредни (междувидови, конкуренция, вътрешновидови).
Неутрализъм – и двата вида са независими и не оказват никакво влияние един върху друг;
-
конкуренция – всеки вид оказва неблагоприятно въздействие върху другия. Видовете се състезават в търсене на храна, подслон, места за снасяне на яйца и др. И двете се наричат конкуриращи се видове;
Мутуализмът е симбиотична връзка, при която и двата съжителстващи вида се възползват един от друг;
Сътрудничество - и двете формират общност. Не е задължително, тъй като всеки вид може да съществува отделно, изолирано, но животът в общността е от полза и за двамата;
Коменсализмът е връзка между видовете, при която единият от партньорите печели, без да навреди на другия;
Аменсализмът е вид междувидова връзка, при която в съвместно местообитание един вид потиска съществуването на друг вид, без да изпитва противопоставяне;
Хищничеството е вид връзка, при която представители на един вид ядат (унищожават) представители на друг, т.е. организми от един и същи вид служат като храна за приятелите на ОГО
Сред взаимноизгодните взаимоотношения между видовете (популациите), освен взаимността, се разграничават симбиозата и протокооперацията.
Протокооперацията е прост тип симбиотична връзка. В тази форма съвместното съществуване е от полза и за двата вида, но не непременно за тях, т.е. е задължително условие за оцеляването на видовете (популациите).
С коменсализма, като полезни-неутрални взаимоотношения, се разграничават паразитизъм, приятелство и квартира.
Freelogging е консумацията на остатъците от храна на гостоприемника, например връзката на акулите с прилепналата риба.
Съвместното хранене е консумация на различни вещества или части от един и същ ресурс. Например връзката между различните видове почвени бактерии-сапрофити, преработващи различни органични вещества от изгнили растителни остатъци и висши растения, които консумират получените
минерални соли.
Жилища - използването на някои видове други (телата им или техните жилища) като убежище или жилище.
1. Зоогенни фактори
Живите организми живеят заобиколени от много други, влизат в различни взаимоотношения с тях, както с отрицателни, така и с положителни последици за самите тях, и в крайна сметка не могат да съществуват без тази жизнена среда. Комуникация с други организми - необходимо условиехранене и размножаване, възможност за защита, смекчаване на неблагоприятните условия на околната среда, а от друга страна -
опасност от нараняване и често непосредствена заплаха за съществуването на дадено лице. Непосредствената среда на живот на организма съставлява неговата биотична среда. Всеки вид е в състояние да съществува само в такава биотична среда, където връзките с други организми осигуряват нормални условия за живота им. От това следва, че на нашата планета се срещат разнообразни живи организми не в каквато и да е комбинация, а образуват определени общности, които включват видове, приспособени към съжителство.
Взаимодействията между индивиди от един и същи вид се проявяват във вътрешновидова конкуренция.
Вътрешновидова конкуренция. При вътрешновидовата конкуренция между индивидите се поддържат взаимоотношения, в които те са в състояние да се възпроизвеждат и осигуряват прехвърляне на присъщите им наследствени свойства.
Вътрешновидовата конкуренция се проявява в териториално поведение, когато например животно защитава мястото на гнездене или известна зона в своя район. И така, по време на размножителния период на птиците мъжкият защитава определена територия, в която освен женската не допуска нито един индивид от неговия вид. Същата картина може да се наблюдава при много риби (например клещи).
Проявлението на вътрешновидовата конкуренция е наличието на социална йерархия при животните, която се характеризира с появата на доминиращи и подчинени индивиди в популацията. Например при майския бръмбар тригодишните ларви потискат едногодишните и двугодишните. Това е причината появата на възрастни бръмбари да се наблюдава само веднъж на три години, докато при други насекоми
(например сеитба на бръмбари) продължителността на стадия на ларвите също е три години, а появата на възрастни се случва ежегодно поради липсата на конкуренция между ларвите.
Конкуренцията между индивиди от един и същи вид за храна става по-интензивна с увеличаване на гъстотата на популацията. В някои случаи вътрешновидовата конкуренция може да доведе до диференциация на един вид, до разпадането му на няколко популации, заемащи различни територии.
При неутрализма индивидите не са пряко свързани помежду си и тяхното съжителство на една и съща територия не води до положителни или отрицателни последици за тях, а зависи от състоянието на общността като цяло. Така че лосовете и катериците, живеещи в една и съща гора, практически не контактуват помежду си. Отношения като неутрализъм се развиват в богати на видове общности.
Междувидовата конкуренция е активно търсене от два или повече вида на едни и същи хранителни ресурси, местообитание. Конкурентните взаимоотношения обикновено възникват между видове със сходни екологични изисквания.
Състезателните отношения могат да бъдат много различни – от пряка физическа борба до мирно съжителство.
Конкуренцията е една от причините два вида, леко различаващи се в спецификата на хранене, поведение, начин на живот и т.н., рядко да съжителстват в една общност. Тук конкуренцията има характер на пряка враждебност. Най-ожесточената конкуренция с непредвидени последици възниква, когато човек въвежда животински видове в общности, без да отчита вече установените взаимоотношения.
Хищникът, като правило, първо хваща жертвата, убива я и след това я изяжда. За това той има специални устройства.
Жертвите също имат исторически развити защитни свойства под формата на анатомо-морфологични, физиологични, биохимични
характеристики, например, израстъци на тялото, тръни, тръни, черупки, защитно оцветяване, отровни жлези, способност за бързо скриване, заравяне в рохкава почва, изграждане на убежища, недостъпни за хищници, прибягване до алармени сигнали. В резултат на подобни взаимни адаптации се формират определени групи организми под формата на специализирани хищници и специализирана плячка. И така, основната храна на риса е зайците, а вълкът е типичен многофажен хищник.
Коменсализъм. Връзка, в която единият от партньорите печели, без да навреди на другия, както беше отбелязано по-рано, се нарича коменсализъм. Коменсализмът, базиран на консумацията на остатъци от храна от собствениците, се нарича още свободен дърводобив. Такива са например отношенията между лъвове и хиени, събиране на остатъци от неизядена храна или акули с полепнала риба.
Добър пример за коменсализъм са някои раковини, които се прикрепят към кожата на кит. В същото време те получават предимството - по-бързо движение, а китът няма да причини почти никакви неудобства. Като цяло партньорите нямат общи интереси и всеки от тях съществува перфектно сам по себе си. Такива съюзи обаче обикновено улесняват някой от участниците да се придвижи или да получи храна, да потърси убежище и т.н.
2. Фитогенни фактори
Основните форми на взаимоотношения между растенията:
2. Индиректен трансбиотик (чрез животни и микроорганизми).
3. Индиректен трансбиотик (влияния, формиращи околната среда, конкуренция, алелопатия).
Директни (контактни) взаимодействия между растенията. Пример за механично взаимодействие е увреждането на смърч и
борови дървета в смесени гориот охлаждащия ефект на бреза.
Типичен пример за тясна симбиоза, или взаимност между растенията, е съжителството на водорасли и гъбички, които образуват специален интегрален организъм - лишеи.
Друг пример за симбиоза е съжителството. висши растенияс бактерии, така наречената бактериотрофия. Симбиоза с възел
бактерии – азотфиксирането е широко разпространено сред бобовите растения (93% от изследваните видове) и мимозата (87%).
Има симбиоза на мицела на гъбата с корена на висше растение или образуване на микориза. Такива растения се наричат микотрофни или
микотрофи. Установявайки се върху корените на растението, гъбичните хифи осигуряват на висшето растение колосален капацитет за усвояване.
Контактната повърхност на кореновите клетки и хифите при ектотрофна микориза е 10-14 пъти по-голяма от повърхността на контакт с почвата на клетките - "гол" корен, докато смукателната повърхност на корена поради кореновите власинки увеличава само повърхността на корена 2-5 пъти. От изследваните у нас 3425 вида съдови растения микориза е открита в 79%.
Натрупването на корените на тясно растящи дървета (от същия вид или сродни видове) се нарича също пряко физиологично
контакти на растенията. Явлението не е толкова рядко в природата. В гъсти насаждения от смърч около 30% от всички дървета растат заедно с корени. Установено е, че има обмен между нарасналите дървета чрез корените под формата на пренос на хранителни вещества и вода. В зависимост от степента на разлика или сходство в нуждите на порасналите партньори не са изключени връзките между тях, било то със състезателен характер под формата на прихващане на вещества от по-развито и силно дърво, или симбиотични.
Формите на връзки под формата на хищничество са от известно значение. Хищничеството е широко разпространено не само между животните, но и между растенията и животните. По този начин редица насекомоядни растения (росянка, непентес) са класифицирани като хищници.
Непреки трансбиотични връзки между растенията (чрез животни и микроорганизми). Важна екологична роля
животните в растителния живот се състои в участие в процесите на опрашване, разпространение на семена и плодове. Опрашване на растения с насекоми,
наречена ентомофилия, допринесе за развитието на редица адаптации, както при растенията, така и при насекомите.
Птиците също участват в опрашването на растенията. Опрашването на растенията с помощта на птици или орнитофилията е широко разпространено в тропическите и субтропичните райони на южното полукълбо.
Опрашването на растенията от бозайници или зоогамията е по-рядко срещано. По-голямата част от зоогамията се празнува в Австралия, в горите
Африка и Южна Америка. Например, австралийските храсти от рода Dryandra се опрашват от кенгурута, които охотно пият техния изобилен нектар, преминавайки от цвят на цвят.
Микроорганизмите често участват в непреки трансбиотични връзки между растенията. Ризосфера на корените
много дървета, например дъб, променят значително почвената среда, особено нейния състав, киселинност и по този начин създава благоприятни условияза заселването там на различни микроорганизми, предимно азотобактерии. Тези бактерии, заселили се тук, се хранят със секрети на дъбови корени и органични остатъци, създадени от хифите на микоризните гъби. Бактериите, живеещи до корените на дъба, служат като един вид "отбранителна линия" от проникването на патогенни гъбички в корените. Тази биологична бариера се създава с помощта на антибиотици, секретирани от бактерии. Колонизирането на бактерии в ризосферата на дъба веднага има положителен ефект върху състоянието на растенията, особено на младите.
Непреки трансбиотични взаимоотношения между растенията (влияния на околната среда, конкуренция, алелопатия). Промяната на околната среда от растенията е най-универсалният и широко разпространен вид връзка между растенията в тяхната става
съществуване. Когато даден вид или група растителни видове в резултат на своята жизнена дейност силно се променят в количествено и качествено отношение, основните екологични фактори по такъв начин, че други видове от общността трябва да живеят в условия, които се различават значително от зоналния комплекс от фактори на физическата среда, то това говори за средообразуващата роля, средообразуващото влияние от първия тип спрямо останалите.
Едно от тях е взаимното влияние чрез промени в факторите на микроклимата (например отслабването на слънчевата радиация вътре в растението).
покритие, изчерпване на фотосинтетично активни лъчи, промяна в сезонния ритъм на осветеност и др.). Някои растения влияят на други чрез промени в температурата, влажността, скоростта на вятъра, съдържанието на въглероден диоксид и др.
Химичните екскреции от растенията могат да послужат като един от начините за взаимодействие между растенията в общността, оказвайки токсичен или стимулиращ ефект върху организмите. Тези химични взаимодействия се наричат алелопатия. Като пример може да се посочи отделянето на семена от цвекло, което инхибира покълването на семената на хризалис.
Конкуренцията се отличава като специална форма на трансбиотични взаимоотношения между растенията. Взаимни ли са или едностранни
негативни влияния, които възникват от използването на енергийните и хранителните ресурси на местообитанието. Силно влияниеконкуренцията за почвена влага (особено изразена в райони с недостатъчно влага) и конкуренцията за почвени хранителни вещества, която е по-забележима при бедни почви, оказва влияние върху живота на растенията.
Междувидовата конкуренция се проявява в растенията по същия начин като вътрешновидовата конкуренция (морфологични промени, намалена плодовитост,
номер и др.). Доминиращият вид постепенно измества или силно намалява своята жизнеспособност. Най-тежката конкуренция, често с непредвидени последици, възниква, когато в съобществата се въвеждат нови растителни видове, без да се вземат предвид вече установените взаимоотношения.
3. Антропогенни фактори
Човешкото действие като екологичен фактор в природата е огромно и разнообразно. Понастоящем нито един от факторите на околната среда не оказва такова значително и универсално влияние като човека, въпреки че това е най-младият фактор от всички действащи върху природата. Влиянието на антропогенния фактор постепенно нараства, започвайки от ерата на събиране (където се различаваше малко от влиянието на животните) до наши дни, ерата на научно-техническия прогрес и бум на бебета... В хода на своята дейност човекът е създал голям брой от най-разнообразни видове животни и растения, значително преобразени природните природни комплекси... На големи площи той създава специални, често практически оптимални условия за живот за много видове. Създавайки огромно разнообразие от сортове и видове растения и животни, човекът допринесе за появата на нови свойства и качества в тях, осигурявайки оцеляването им в неблагоприятни условия, както в борбата за съществуване с други видове, така и имунитета срещу въздействието на патогенни микроорганизми.
Промените, направени от човека в природната среда, създават благоприятни условия за размножаване и развитие за едни видове и неблагоприятни за други. И в резултат на това се генерират нови числени връзки между видовете, хранителните вериги се пренареждат и се появяват адаптации, които са необходими за съществуването на организмите в променена среда. Така човешките действия обогатяват или обедняват общностите. Влиянието на антропогенен фактор в природата може да бъде както съзнателно, така и случайно, или несъзнателно. Човекът, разоравайки девствени и угари, създава земеделски земи (агроценози), проявява високопродуктивни и устойчиви на болести форми, заселва едни и унищожава други. Тези ефекти често са положителни, но често се износват отрицателен характер, например: необмислено разселване на много животни, растения, микроорганизми, хищническо унищожаване на редица видове, замърсяване на околната среда и др.
Човекът може да оказва пряко и косвено влияние върху животните и растителната покривка на Земята. Разнообразие от модерни
формите на човешкото въздействие върху растителността са представени в табл. 4.
Ако добавим към горното влиянието на човека върху животните: риболов, тяхната аклиматизация и реаклиматизация,
различни форми на растениевъдна и животновъдна дейност, мерки за растителна защита, опазване на редки и
екзотични видове и др., то само едно изброяване на тези въздействия върху природата показва огромността на антропогенния фактор.
Промените настъпват не само в голям мащаб, но и на примера на отделни видове. И така, върху рекултивираните земи, върху културите от зърнени култури, пшеничен трипс, житни листни въшки, някои видове буболечки (например вредна костенурка) започнаха да се размножават в големи количества, различни видовестъблени бълхи бръмбари, дебелоножки и др. Много от тези видове са станали доминиращи, а съществуващите преди видове са изчезнали или са били изтласкани до екстремни условия. Промените засегнаха не само флората и фауната, но и микрофлората и микрофауната, промениха се много връзки в хранителните вериги.
Таблица 4
Основните форми на човешкото влияние върху растенията и растителността
Човешката дейност предизвиква редица адаптивни реакции от страна на организмите. Появата на плевели, край пътя
растения, плевни вредители и други подобни е следствие от приспособяването на организмите към човешка дейност v
природата. Появили са се организми, които частично или напълно са загубили връзката си със свободната природа, например хамбара, брашнени бръмбари и др. Много местни видове се адаптират не само към живота в агроценози, но и се развиват по-особено
адаптивни характеристики на структурата, придобиват ритми на развитие, които съответстват на условията на живот в култивираните площи, способни да издържат на реколтата, различни агротехнически мерки (система за обработка на почвата, сеитбообороти), химически средства за борба с вредителите.
В отговор на химичните обработки на културите, извършени от хората, много организми развиха резистентност към различни инсектициди, поради появата на специални липиди, модифицирани в химичния състав, способността на мастната тъкан да се разтваря и нагрява значително количество отрова в себе си , както и във връзка с интензификацията на ензимните реакции в метаболизма на организмите, способността за превръщане на токсичните вещества в неутрални или нетоксични. Адаптациите в организмите, свързани с човешката дейност, включват сезонни миграциицици от горите им до града и обратно.
Пример за влиянието на антропогенния фактор е способността на скорците да заемат къщички за птици за гнезда. Скорците също предпочитат изкуствени къщи, когато наблизо има хралупа в дървото. И има много такива примери, всички те показват, че човешкото влияние върху природата е мощен фактор на околната среда.
Въпроси за обсъждане
1. Каква е биотичната структура на една екосистема?
2. Назовете основните форми на вътрешновидови връзки между организмите.
3. Кои са основните форми на междувидови взаимоотношения между организмите.
6. Какви механизми позволяват на живите организми да компенсират действието на факторите на околната среда?
7. Избройте основните направления на човешката дейност в природата.
8. Дайте примери за преки и косвени антропогенни въздействия върху местообитанията на живите организми.
Теми на доклади
1. Видове взаимодействия и взаимоотношения между организмите
3. Екология и човек.
4. Климат и хора
СЕМИНАР 4
ЕКОЛОГИЯ НА НАСЕЛЕНИЯТА
Целта е да се проучи нивото на биологична организация на популацията (популация-вид). Познайте структурата на популациите, динамиката
брой, имат представа за стабилността и жизнеспособността на популациите.
1. Концепцията за население
Организмите от един и същи вид в природата винаги са представени не поотделно, а от определени организирани агрегати -
популации. Популациите (от лат. Populus - популация) са съвкупност от индивиди от един биологичен вид, дълго време населяващи определено пространство, имащи общ генофонд, способност за свободно кръстосване и в една или друга степен изолирани от други популации от този вид.
Съставът на един вид организми може да включва няколко, понякога много популации. Ако представители различни популацииедин вид
поставени в еднакви условия, те ще запазят своите различия. Въпреки това, принадлежността към един вид предоставя възможност за получаване на плодородно потомство от представители на различни популации. Популацията е елементарна форма на съществуване и еволюция на вид в природата.
Комбинирането на организми от един и същи вид в популация разкрива техните качествено нови свойства. Решаващи са
броя и пространственото разпределение на организмите, половия и възрастов състав, естеството на взаимоотношенията между индивидите,
разграничаване или контакти с други популации от този вид и др. В сравнение с живота на отделния организъм, популацията може да съществува много дълго време.
В същото време популацията има и черти на сходство с организма като биосистема, тъй като има определена структура, генетична програма за самовъзпроизвеждане, способност за авторегулация и адаптация.
Изучаването на популациите е важен клон на съвременната биология на пресечната точка на екологията и генетиката. Практическа стойност
популационната биология е, че популациите са реални единици за експлоатация и опазване на естествените екосистеми. Взаимодействието на хората с видове организми в естествена среда или под икономически контрол се опосредства, като правило, чрез популации. Това могат да бъдат щамове на патогенни или полезни микроби, сортове културни растения, породи селскостопански животни, популации търговска рибаи т.н. Не по-малко важно е, че много от законите на популационната екология се отнасят до човешките популации.
2. Структура на населението
Населението се характеризира с определена структурна организация - съотношението на групите индивиди по пол, възраст, размер,
генотип, разпространение на индивидите по територията и др. В тази връзка се разграничават различни структури на населението: пол, възраст,
размерна, генетична, пространствено-етологична и др. Структурата на популацията се формира, от една страна, на основата на общите
биологичните свойства на вида, от друга страна, се влияят от факторите на околната среда, т.е. има адаптивен характер.
Полова структура (полов състав) - съотношението на мъже и жени в една популация. Присъща сексуална структура
само популации от двудомни организми. На теория съотношението на пола трябва да бъде същото: 50% от общия брой
трябва да са мъже и 50% жени. Действителното съотношение на половете зависи от действието на различни фактори на околната среда, генетични и физиологични характеристики на вида.
Правете разлика между първични, вторични и третични връзки. Първично съотношение - съотношението, наблюдавано по време на формирането
репродуктивни клетки (гамети). Обикновено е 1:1. Това съотношение се дължи на генетичния механизъм на определяне на пола. Втори
съотношение - съотношението, наблюдавано при раждане. Третично съотношение - съотношението, наблюдавано при възрастни полово зрели
лица.
Например, при човек във вторичното съотношение преобладават момчетата, в третичното съотношение жените преобладават: на 100 момчета
Раждат се 106 момичета, като до 16-18 г. поради повишената мъжка смъртност това съотношение се изравнява и до 50 г. е 85 мъже на 100 жени, а до 80 г. - 50 мъже на 100 жени.
При някои риби (R. Pecilia) се разграничават три типа полови хромозоми: Y, X и W, от които Y хромозомата носи мъжки гени, и X
и W-хромозоми - женски гени, но с различна степен на "сила". Ако генотипът на индивида има формата YY, тогава мъжките се развиват, ако XY -
женските, ако WY, тогава в зависимост от условията на околната среда се развиват половите характеристики на мъжкия или женския пол.
В популациите на мечоносци съотношението на половете зависи от pH стойността на околната среда. При pH = 6,2 броят на мъжките в потомството е 87-
100%, а при pH = 7,8 - от 0 до 5%.
Възрастова структура (възрастов състав) - съотношението в популацията на индивиди от различни възрастови групи. Абсолютният възрастов състав изразява броя на определени възрастови групи в определен момент от време. Относителният възрастов състав изразява съотношението или процента на индивидите от дадена възрастова група спрямо общото население. Възрастов съставсе определя от редица свойства и характеристики на вида: време за достигане на пубертета, продължителност на живота, продължителност на размножителния период, смъртност и др.
В зависимост от способността на индивидите да се възпроизвеждат се разграничават три групи: предпродуктивни (индивидите все още не са в състояние да се възпроизвеждат),
репродуктивни (индивиди, способни да се възпроизвеждат) и пострепродуктивни (индивиди вече не могат да се възпроизвеждат).
Възрастовите групи могат да бъдат разделени на по-малки категории. Например при растенията се разграничават следните състояния:
спящо семе, разсад и разсад, ювенилно състояние, незряло състояние, вирджинално състояние, ранно генеративно, средно генеративно, късно генеративно, субсенилно, сенилно (старческо), полумъртво състояние.
Възрастовата структура на населението се изразява с помощта на възрастови пирамиди.
Пространствено-етологична структура - естеството на разпределението на индивидите в рамките на ареала. Зависи от характеристиките
среда и етология (характеристики на поведението) на вида.
Има три основни типа разпределение на индивидите в пространството: равномерно (правилно), неравномерно (агрегирано, групово, мозаечно) и случайно (дифузно).
Равномерното разпределение се характеризира с еднакво разстояние на всеки индивид от всички съседи. Характерно е за популации, които съществуват в условия на равномерно разпределение на факторите на околната среда или се състоят от индивиди, които проявяват антагонизъм един към друг.
Неравномерното разпределение се проявява в образуването на групи от индивиди, между които има големи ненаселени
територия. Характерно е за популации, живеещи в условия на неравномерно разпределение на факторите на околната среда или състоящи се от индивиди,
водене на групов (стаден) начин на живот.
Случайното разпределение се изразява в неравномерно разстояние между индивидите. е резултат от вероятностни процеси,
хетерогенност на средата и слаба социални връзкимежду индивиди.
Според вида на използване на пространството всички подвижни животни се подразделят на заседнали и номадски. Заседналият начин на живот има редица
биологични предимства, като свободна ориентация в позната територия при търсене на храна или подслон, възможност за създаване на хранителни резерви (катерица, полска мишка). Недостатъците му включват изчерпването на хранителните ресурси с прекомерно висока гъстота на населението.
Според формата на съвместно съществуване животните се отличават с самотен начин на живот, семейство, в колонии, стада, стада.
Единично изображениеживотът се проявява във факта, че индивидите в популациите са независими и изолирани един от друг (таралежи, щуки и др.). Той обаче е характерен само за определени етапи от жизнения цикъл. Напълно самотното съществуване на организмите в природата не е така
се случва, тъй като в този случай възпроизвеждането би било невъзможно. Семейният начин на живот се наблюдава в популации със засилване на връзките
между родители и потомство (лъвове, мечки и др.). Колониите са групови селища на заседнали животни, както дълго съществуващи, така и възникнали само за размножителния период (луни, пчели, мравки и др.). Стадата са временни асоциации на животни, които улесняват изпълнението на всяка функция: защита от врагове, получаване на храна, миграция (вълци, херинга и др.). Стадата са по-дълги от стадата или постоянните сдружения на животни, в които по правило се изпълняват всички жизненоважни функции на вида: защита от врагове, получаване на храна, миграция, размножаване, отглеждане на млади животни и др. (елени, зебри и др.).
Генетична структура - съотношението в популация на различни генотипове и алели. Наборът от гени на всички индивиди в популацията
наречен генофонд. Генофондът се характеризира с честотите на алелите и генотиповете. Честотата на алела е неговият дял в целия набор от алели на даден ген. Сумата от честотите на всички алели е равна на едно:
където p е делът на доминиращия алел (А); q - фракция от рецесивен алел (а).
Познавайки честотите на алелите, можете да изчислите честотите на генотипа в популацията:
(p + q) 2 = p 2 + 2pq + q 2 = 1, където p и q са честотите на доминантните и рецесивните алели, съответно, p е честотата на хомозиготния доминантен генотип (FF), 2pq е честотата на хетерозиготния доминантен генотип (Aa), q - честотата на хомозиготния рецесивен генотип (aa).
Според закона на Харди-Вайнберг, относителните честоти на алелите в популацията остават непроменени от поколение на поколение. закон
Харди-Вайнберг е справедлив, ако са изпълнени следните условия:
Населението е многобройно;
В популацията се извършва свободно преминаване;
Няма селекция;
Не възникват нови мутации;
Няма миграция на нови генотипове в или извън популацията.
Очевидно е, че популации, които удовлетворяват тези условия за дълго време, не съществуват в природата. Популацията винаги е засегната от външни и вътрешни фактори, които нарушават генетичния баланс. Дългосрочна и насочена промяна в генотипния състав на популацията, нейният генофонд е получил името на елементарен еволюционен феномен. Еволюционният процес е невъзможен без промяна в генофонда на популацията.
Факторите, които променят генетичната структура на популацията са както следва:
Мутациите са източник на нови алели;
Неравна жизнеспособност на индивидите (индивидите подлежат на селекция);
Неслучайно кръстосване (например по време на самооплождане честотата на хетерозиготите постоянно намалява);
Генен дрейф - промяната в честотата на алелите е произволна и независима от действието на селекцията (например огнища на заболявания);
Миграцията е изтичане на съществуващи гени и (или) приток на нови.
3. Регулиране на размера (гъстотата) на населението
Хоумстаза на популация - поддържане на определен брой (плътност). Промените в числата зависят от редица фактори.
среди – абиотична, биотична и антропогенна. Въпреки това, винаги можете да подчертаете ключов факторнай-силно въздействащи
плодовитост, смъртност, миграция на индивиди и др.
Факторите, регулиращи гъстотата на населението, се разделят на зависими от плътността и независими от плътността фактори. Факторите, зависими от плътността, се променят с плътността, те включват биотични фактори... Независимите от плътността фактори остават постоянни с промените в плътността, те са абиотични фактори.
Популациите на много видове организми са способни да саморегулират числеността си. Има три механизма за инхибиране на растежа на населението:
С увеличаване на плътността честотата на контактите между индивидите се увеличава, което им причинява стресово състояние, което намалява
плодовитост и увеличаване на смъртността;
С увеличаване на гъстотата, емиграция към нови местообитания, маргинални зони, където условията са по-неблагоприятни и
смъртността се увеличава;
Теми на доклади
С увеличаване на плътността настъпват промени в генетичния състав на популацията, например бързо размножаващите се индивиди се заменят с бавно размножаващи се.
Разбирането на механизмите за регулиране на размера на популацията е изключително важно за способността да се контролират тези процеси.
Човешката дейност често е придружена от намаляване на популациите на много видове. Причините за това са прекомерното унищожаване на индивиди, влошаването на условията на живот поради замърсяване на околната среда, безпокойството на животните, особено през размножителния период, намаляване на ареала и др. В природата няма и не може да има „добри” и „лоши” видове, всички те са необходими за нормалното му развитие. В момента въпросът за опазване на биологичното разнообразие е остър. Намаляването на генофонда на дивата природа може да доведе до трагични последици. Международен съюзОпазване на природата и природните ресурси (IUCN) публикува „Червената книга”, в която са регистрирани следните видове: застрашени, редки, намаляващи, неопределени и „черен списък” на безвъзвратно изчезналите видове.
За да запазят видовете, хората използват различни начинирегулиране на числеността на популацията: правилното управление на ловното стопанство и занаятите (определяне на времето и местата за лов и улов на риба), забрана за лов на някои видове животни, регулиране на обезлесяването и др.
В същото време човешката дейност създава условия за поява на нови форми на организми или за развитие на стари видове, които, за съжаление, често са вредни за човека: патогени, вредители по селскостопански култури и др.
Въпроси за обсъждане
1. Определение на населението. Кои са основните критерии, използвани за разчленяване на един вид в популации?
2. Назовете основните типове структура на населението. Показване на приложената стойност възрастова структурапопулации.
3. Какво се разбира под биотичен потенциал на популация (вид)? Защо не се реализира напълно в естествени условия?
Кои са факторите, които пречат на реализацията на потенциала?
4. Назовете механизмите за регулиране на броя на индивидите в популациите.
5. Избройте механизмите за междувидово и вътрешнопопулационно регулиране на броя на индивидите в популациите.
6. Терминът "хомеостаза" приложим ли е към популациите и как се проявява?
1. Структурата и свойствата на популациите.
2. Динамика и хомеостаза на популациите.
4. Нарастването на човешката популация.
3. Теоретична основауправление на изкуствени популации.
ЕКОЛОГИЯ НА ОБЩНОСТИТЕ И ЕКОСИСТЕМИ
Целта е да се проучи състава и функционална структураекосистеми. Познайте хранителните вериги и трофичните нива на състоянието на стабилизиране и
развитие на екосистемата.
Основният обект на екологията е екологична система, или екосистема, е пространствено дефинирана съвкупност от живи организми и тяхното местообитание, обединени от материално-енергийни и информационни взаимодействия.
Терминът "екосистема" е въведен в екологията от английския ботаник А. Тенсли (1935). Концепцията за екосистема не се ограничава до никакви
признаци на ранг, размер, трудност или произход. Следователно той е приложим както за относително прости изкуствени (аквариум, оранжерия, пшенично поле, обитавани космически кораб), и на сложен природен комплекс от организми и техните местообитания (езеро, гора, океан, екосфера). Правете разлика между водни и сухоземни екосистеми. В една природна зона има много подобни екосистеми - или обединени в хомогенни комплекси, или разделени от други екосистеми. Например, сюжети широколистни гориредуващи се иглолистни гори, или блата сред гори и др. Всяка локална сухоземна екосистема има абиотичен компонент - биотоп, или екотоп, - място със същия ландшафт, климатични, почвени условия и биотичен компонент - общност или биоценоза - съвкупността от всички живи организми, обитаващи даден биотоп. Биотопът е често срещан
местообитание за всички членове на общността. Биоценозите се състоят от представители на много видове растения, животни и микроорганизми. Почти всеки вид в биоценозата е представен от множество индивиди от различен пол и възраст. Те образуват популация (или част от популация) от даден вид в екосистема.
Членовете на общността взаимодействат толкова тясно с местообитанието, че биоценозата често е трудно да се разглежда отделно от биотопа. Например,
 |
|||
 |
|||
Парче земя не е просто „място“, но и множество почвени организми и отпадни продукти от растения и животни.
Следователно те се комбинират под името биогеоценоза: биотоп + биоценоза = биогеоценоза
Биогеоценозата е елементарна земна екосистема, основна формасъществуването на естествени екосистеми. Въведено е понятието биогеоценоза
Н. В. Сукачев (1942). За повечето биогеоценози определящата характеристика е определен тип растителна покривка, която се използва, за да се прецени дали хомогенните биогеоценози принадлежат към дадена екологична общност (съобщества от брезова гора, мангрови гъсталаци, степ от калени треви, сфагново блато и др.) ( Фиг. 4).
Ориз. 4. Схема на биогеоценозата (по V.I. Сукачев)
1. Състави функционалната структура на екосистемата
Всяка екосистема има енергийна и специфична функционална структура. Всяка екосистема включва групи организми от различни видове, отличаващи се по начин на хранене – автотрофи и хетеротрофи (фиг. 5).
Ориз. 5. Опростена схема на пренос на вещества и енергия в екосистема: Пренос на вещества, пренос на енергия, поглъщане на енергия в околната среда.
Автотрофи (самоподхранващи се) - организми, които образуват органичната материя на тялото си от неорганични вещества - диоксид
въглерод и вода - чрез процесите на фотосинтеза и хемосинтеза. Фотосинтезата се осъществява от фотоавтотрофи - всички хлорофил
(зелени) растения и микроорганизми. Хемосинтеза се наблюдава при някои хемоавтотрофни бактерии, които се използват като
енергиен източник окисляване на водород, сяра, сероводород, амоняк, желязо. Хемоавтотрофите играят сравнително незначителна роля в естествените екосистеми, с изключение на изключително важни нитрифициращи бактерии.
Автотрофите съставляват по-голямата част от всички живи същества и са напълно отговорни за образуването на цялата нова органична материя.
във всяка екосистема, т.е. са производители на продукти – производители на екосистеми.
Потребителите са консуматори на органична материя на живите организми. Те включват:
Тревопасни животни (фитофаги), които се хранят с живи растения (листни въшки, скакалец, гъска, овца, елен, слон);
Месоядите (зоофаги), които ядат други животни, са различни хищници (хищни насекоми, насекомоядни и грабливи птици, хищни влечугии животни), атакуващи не само фитофаги, но и други хищници (хищници от втори, трети разряд);
Симбиотрофи - бактерии, гъбички, протозои, които, хранейки се със сокове или секрети на организма гостоприемник, изпълняват заедно с това и
жизненоважни за него трофични функции; това са нишковидни гъби - микориза, които участват в кореновото хранене на много растения; нодули от бобови растения, които свързват молекулния азот; микробна популация на сложни стомаси на преживни животни, повишавайки смилаемостта и усвояването на изядената растителна храна. Има много животни със смесена диета, консумиращи както растителна, така и животинска храна.
Детритофагите или сапрофагите са организми, които се хранят с мъртва органична материя – останки от растения и животни. Това
различни гнилостни бактерии, гъбички, червеи, ларви на насекоми, бръмбари-копрофаги и други животни - всички те изпълняват функцията на пречистване на екосистемите. Детритивите участват в образуването на почва, торф, дънни седименти на водни тела.
Редукторите - бактерии и нисши гъбички - завършват разрушителната работа на консуматорите и сапрофагите, довеждайки разлагането на органичната материя до нейното
пълна минерализация и връщане на последните порции въглероден диоксид, вода и минерални елементи в околната среда на екосистемата.
Всички тези групи организми във всяка екосистема взаимодействат тясно помежду си, координирайки потоците от материя и енергия. Техен
съвместното функциониране не само поддържа структурата и целостта на биоценозата, но също така оказва значително влияние върху
абиотични компоненти на биотопа, предизвикващи самопречистване на екосистемата, нейната среда. Това е особено вярно във водните
екосистеми, където съществуват групи от филтратни организми.
Важна характеристика на екосистемите е разнообразието на видовия състав. В същото време се разкриват редица модели:
Колкото по-разнообразни са условията на биотопите в рамките на една екосистема, толкова повече видове съдържа съответната биоценоза;
Колкото повече видове съдържа една екосистема, толкова по-малко индивиди има в съответните видове популации. В биоценози
тропически гори с голямо видово разнообразие, популациите са сравнително малки. Напротив, в системи с малки видове
разнообразие (биоценози на пустини, сухи степи, тундра), някои популации достигат голяма численост;
Колкото по-голямо е разнообразието на биоценозата, толкова по-голяма е екологичната стабилност на екосистемата; биоценози с ниско разнообразие са подложени на големи колебания в броя на доминиращите видове;
Системи, управлявани от човека, представени от един или много малък брой видове (агроценози със земеделски
монокултури), са нестабилни по природа и не могат да се самоиздържат;
Никоя част от една екосистема не може да съществува без друга. Ако по някаква причина настъпи нарушение на структурата на екосистемата, група организми, вид изчезне, тогава според закона верижни реакциицялата общност може да се промени драстично или дори да рухне. Но често се случва след известно време след изчезването на един вид на негово място да се появят други организми, друг вид, но изпълняващ подобна функция в екосистемата. Този модел се нарича правилото за заместване или дублиране: всеки вид в екосистемата има "двойник". Тази роля обикновено се играе от видове, които са по-малко специализирани и в същото време
като екологично по-гъвкави, адаптивни. Така че копитните животни в степите се заменят с гризачи; в плитките езера и блата щъркелите и чаплите се заменят с блатни и др. В този случай решаваща роля играе не системното положение, а близостта на екологичните функции на групи организми.
2. Хранителни мрежи и трофични нива
Чрез проследяване на хранителните взаимоотношения между членовете на биоценозата е възможно да се изградят хранителни вериги и хранителни мрежи от различни
организми. Пример за дълга хранителна верига е последователността на животните в арктическото море: „микроводорасли
(фитопланктон) - малки тревопасни ракообразни (зоопланктон) - хищни планктонофаги (червеи, ракообразни, мекотели, бодлокожи) - риби (възможни са 2-4 връзки в последователността на хищните риби) - тюлени - полярна мечка„Хранителните мрежи на сухоземните екосистеми обикновено са по-къси.
Хранителните мрежи се образуват, защото практически всеки член на хранителната верига е също и връзка в друга.
хранителна верига: консумира се и се консумира от няколко вида други организми. И така, в храната на ливадния вълк - койот, има до 14 хиляди вида животни и растения. Вероятно същият ред на броя на видовете, участващи в консумацията, разлагането и унищожаването на вещества от трупа на койота.
Ориз. 6. Опростена диаграма на една от възможните хранителни мрежи
Има няколко вида хранителни мрежи. Хранителните вериги за пасища или веригите на експлоататори започват с производителите; за такива вериги по време на прехода от едно трофично ниво към друго е характерно увеличаване на размера на индивидите, с едновременно намаляване на гъстотата на популацията, скоростта на възпроизвеждане и производителността, както и на биомасата.
Например "трева - полевки - лисица" или "трева - скакалец - жаба - чапла ---------- хвърчило" (фиг. 6). Това са най-често срещаните хранителни вериги.
Поради определена последователност хранителни отношенияиндивидуалните трофични нива на пренос на вещества и енергия в екосистемата, свързани с храненето, се различават определена групаорганизми. Така първото трофично ниво във всички екосистеми се формира от производители – растения; второ - първични потребители- фитофаги, третият - вторични консуматори - зоофаги и др. Както вече беше отбелязано, много животни се хранят не с едно, а с няколко трофични нива(Пример е диетата на сивия плъх, кафява мечкаи човек).
Агрегатите от трофични нива на различни екосистеми се моделират с помощта на трофични пирамиди от числа (числа),
биомаса и енергия. Правилни пирамиди от числа, т.е. показване на броя на индивидите на всяко от трофичните нива на дадена екосистема, за
пасищните вериги имат много широка база (голям брой производители) и рязко стесняване към крайните потребители. В този случай броят на "стъпките" се отличава с най-малко 1-3 порядъка. Но това важи само за тревисти съобщества - ливадни или степни биоценози. Картината е рязко изкривена, ако разгледаме горска общност (хиляди фитофаги могат да се хранят с едно дърво) или ако такива различни фитофаги като листни въшки и слон се появяват на едно и също трофично ниво.
Това изкривяване може да бъде преодоляно с пирамида от биомаса. В земните екосистеми растителната биомаса винаги е значително по-висока
биомасата на животните, а биомасата на фитофагите винаги е по-голяма от биомасата на зоофагите. Пирамидите от биомаса изглеждат различно за водните, особено
морски екосистеми: биомасата на животните обикновено е много по-висока от тази на растенията. Тази „неправилност“ се дължи на факта, че пирамидите на биомасата не отчитат продължителността на съществуването на поколения индивиди на различни трофични нива и скоростта на образуване и потребление на биомаса. Основният производител на морските екосистеми е фитопланктонът, който има висок репродуктивен потенциал и бърза смяна на поколенията. В океана могат да се сменят до 50 поколения фитопланктон годишно. За времето, докато хищни риби(и още повече големите мекотели и китове) ще натрупат биомасата си, много поколения фитопланктон ще се променят, обща биомасаот които има много повече. Ето защо пирамидите на скоростта на образуване на живата материя и производителността са универсален начин за изразяване на трофичната структура на екосистемите. Обикновено се наричат пирамиди от енергии, което означава енергийно изразяване на производството, въпреки че би било по-правилно да се говори за сила.
3. Стабилност и развитие на екосистемите
В естествените екосистеми има постоянни промени в състоянието на популациите на организмите. Те са причинени от различни причини.
Краткосрочни - метеорологични условия и биотични влияния; сезонен (особено в умерените и високите географски ширини) - голям годишна ставкатемпература. От година на година – различни, произволни комбинации от абиотични и биотични фактори. Въпреки това, всички тези колебания, като правило, са повече или по-малко редовни и не излизат извън границите на стабилността на екосистемата - нейния обичаен размер, видов състав, биомаса, продуктивност, съответстващи на географските и климатичните условия на района . Това състояние на екосистемата се нарича кулминация.
Кулминационните общности се характеризират с пълнота на адаптивния отговор на комплекс от фактори на околната среда, стабилен динамичен баланс между биологичните потенциали на популациите, влизащи в общността, и устойчивостта на околната среда. Постоянство
критичните параметри на околната среда често се наричат хомеостаза на екосистемата. Стабилността на една екосистема, като правило, е толкова по-голяма, колкото по-голяма е тя по размер и толкова по-богат и разнообразен е нейният видов и популационен състав.
Докато се стремят да поддържат хомеостазата, екосистемите все пак са способни на промени, развитие и преход от по-прости към повече
сложни форми. Мащабни промени в географската обстановка или вида на ландшафта, повлияни от природни бедствияили човешките дейности водят до определени промени в състоянието на биогеоценозите на района и до постепенното заместване на едни съобщества с други. Такива промени се наричат екологична сукцесия (от латински сукцесия - непрекъснатост, последователност).
Разграничаване на първичната сукцесия - постепенната колонизация от организми на зараждащата се девствена земя, гола майчина
скали (отстъпващо море или ледник, сухо езеро, пясъчни дюни, голи скали и замръзнала лава след вулканично изригванеи др.). В тези случаи процесът на образуване на почвата играе решаваща роля.
Първоначалното изветряне - разрушаването и разхлабването на повърхността на минералната основа под въздействието на температурни промени и влага - освобождава или приема натоварване от определено количество хранителни вещества, които вече могат да се използват от бактерии, лишеи, а след това и от редки единични -етажна пионерска растителност. Появата му, а с това и на симбиотрофи и дребни животни, значително ускорява образуването на почвата и постепенното заселване на територията от поредица от все по-сложни растителни съобщества, все повече едри растения и животни. Така системата постепенно преминава през всички етапи на развитие до кулминация.
Вторичните сукцесии имат характер на постепенно възстановяване на общностната характеристика на даден район след нанесените
щети (последствия от буря, пожар, сеч, наводнения, паша, полета за изстрелване). Кулминационната система в резултат на вторичната сукцесия може да се различава значително от първоначалната, ако някои характеристики на ландшафта са се променили или климатични условия... Сукцесиите възникват чрез замяна на някои видове с други и следователно те не могат да бъдат приравнени с реакциите на хомеостаза.
Развитието на екосистемата не се ограничава до сукцесии. При липса на смущения в околната среда, незначителни, но постоянни отклонения водят до
промени в съотношението между автотрофи и хетеротрофи, постепенно увеличават биологичното разнообразие и отн
значението на детритните вериги в циркулацията на веществата, така че всички продукти да се използват пълноценно. Човек успява да отстрани високи добиви от биомаса само в началните етапи на сукцесията или развитието на изкуствени екосистеми с преобладаване на монокултурата, когато нетната продукция е висока.
Въпроси за обсъждане
1. Кои са основните блокове (връзки) на екосистемата?
2. Какво е общото и каква е разликата между понятията "екосистема" и "биогеоценоза"? Защо всяка биогеоценоза може да се нарече екосистема,
но не всяка екосистема може да бъде приписана на биогеоценоза, като се има предвид последната в съответствие с определението на В. Н. Сукачев?
3. Избройте връзките и взаимоотношенията между организмите в съответствие със съществуващите класификации. Какъв е смисълът на такива
връзки за съществуването на екосистеми?
4. Какво се нарича " екологична ниша"? Как тази концепция се различава от местообитанието?"
5. Какво се разбира под трофичната структура на екосистемите? Какво се нарича трофична (хранителна) връзка и трофична (храна)
верига?
6. Какви енергийни процеси протичат в екосистемите? Защо "цената на енергията" на животинската храна е по-висока от "цената на енергията"
цените на "растителните храни?"
7. Какво се нарича производителност и биомаса на екосистемите? Как са свързани тези показатели с въздействието на екосистемите върху околната среда?
8 Какво се нарича приемственост? Назовете видовете наследяване.
Дайте примери за първични и вторични автотрофни и хетеротрофни сукцесии.
9. Отколкото създадени от човекаРазличават ли се агроценозите от естествените екосистеми (по отношение на видовото богатство, стабилност, стабилност, продуктивност)? Могат ли агроценозите да съществуват без постоянна човешка намеса, влагаща енергия в тях?
Теми на доклади
1. Структури на екосистемите.
2. Потокът на материята и енергията в екосистемите.
3. Продуктивност на екосистемите.
4. Динамика на екосистемите.
5. Изкуствени екосистеми, техните видове, производителност и начини
неговото увеличение.
Биотични фактори на околната среда - съвкупност от влияния на жизнената дейност на едни организми върху други, както и върху неодушевените местообитания.
По естеството на въздействието върху тялото се разграничават преки и непреки биотични фактори.
Вътрешновидовите биотични фактори включват демографски, етологични (поведенчески фактори), вътрешновидова конкуренция и др. Междувидовите биотични фактори са по-разнообразни и могат да бъдат както отрицателни, така и положителни, както и положителни и отрицателни.
Класификация на междувидовите биотични взаимодействия.
| № стр | Тип взаимодействие | Видове | Общ характер на взаимодействието | |
| 1 | 2 | |||
| 1 | Неутрализъм | 0 | 0 | нито едно население не влияе на друго |
| 2 |
Междувидова конкуренция (пряка) |
— | — | една популация потиска друга и обратно |
| 3 |
Междувидова конкуренция (поради ресурси) |
— | — | непряко потискане при дефицит общ ресурс |
| 4 |
Аменсализъм (1 - аменсализъм; 2 - инхибитор) Неутрализъм- видът на взаимодействие между популации от два вида, които не взаимодействат помежду си и нито един от тях не засяга другия. Рядко се среща в природата, тъй като във всяка биоценоза винаги има непреки взаимодействия. В конкуренция и двата вида си влияят негативно. Ако два вида животни имат близки екологични нужди, тогава между тях се развива конкуренция - пряка вражда. Хищничество - метод за получаване на храна и хранене за животни (понякога растения), наречени хищници, при който те улавят, убиват и ядат други животни - жертви. Хищниците от първи ред атакуват "мирните" тревопасни животни, вторият - по-слаби хищници. Способността да се „превключва“ от един вид плячка към друг е една от необходимите екологични адаптации на хищниците. Втората адаптация е наличието на специални устройства за проследяване и залавяне на жертвите им. Например, хищниците имат добре развита нервна система, сетивни органи, а също така имат специални приспособления, които помагат да се хване, убива, яде и смила плячка. Жертвите имат и защитни устройства, като тръни, тръни, черупки, защитно оцветяване, отровни жлези, способност за бързо скриване и др. Благодарение на специални адаптации, определени групи организми се създават в природата в хищници и плячка - специализирани хищници и плячка. симбиоза — различни формисъвместното съществуване на организми, различни видове, съставляващи симбиотична система, в която единият от партньорите или и двамата налагат на другия регулирането на отношенията си с външна среда... Основата за възникването на симбиоза е следната връзка:
Коменсализъм - форма на връзка от два типа, при която 1-коменсалният вид се възползва от използването на характеристиките на структурата или начина на живот на собственика, за другия тези взаимоотношения са безразлични. Когато другарството, коменсалните отношения възникват на основата на връзки към храната... квартира ( синохия) - пространствено съжителство, полезно за единия и безразлично за друго. Повърхностно поставяне на малки животни върху големи - epioicia и поставянето на малки организми в големите - ендойкия ... В форезиималки, неподвижни животни (коменсали) използват големи животни за заселване, прикрепвайки се към телата си. Мутуализъм- форма на симбиоза, при която всеки от съжителите получава относително равна форма и никой от тях не може да съществува без другия. Тази връзка е благоприятна за растежа и оцеляването и на двата организма. Например, нодулни бактерии и бобови растения. Според степента на зависимост от собственика: Аменсализъм- набор от взаимоотношения между популации от два вида, единият от които претърпява инхибиране на растежа и възпроизводството от другия, а другият не изпитва отрицателно въздействие. Алелопатия - невъзможността за съществуване на определен вид в резултат на интоксикация на околната среда ("кралска корона"). Протокооперация - общност от популации от два вида, което е по избор, но е от полза и за двата вида. | |||
Биотични фактори
Косвените взаимодействия се състоят във факта, че някои организми са екологичнообразуващи по отношение на други и приоритетното значение тук принадлежи, разбира се, на фотосинтезиращите растения. Например, местната и глобалната екологообразуваща функция на горите е добре известна, включително тяхната роля за опазване на почвата и полето и опазване на водата. Непосредствено в горските условия се създава своеобразен микроклимат, който зависи от морфологичните особености на дърветата и позволява да живеят тук специфични горски животни, тревисти растения, мъхове и пр. Условията на степите с връхна трева представляват напълно различни режими на абиотични фактори. В резервоарите и водните потоци растенията са основният източник на такъв важен абиотичен компонент на околната среда като кислорода.
В същото време растенията служат като директни местообитания за други организми. Например, в тъканите на едно дърво (дървесина, лико, кора) се развиват много гъби, чиито плодни тела (гъбички от трева) могат да се видят на повърхността на ствола; много насекоми и други безгръбначни живеят вътре в листата, плодовете, стъблата на тревисти и дървесни растения, а хралупите на дърветата са обичайното местообитание за редица бозайници и птици. За много видове дебнещи животни мястото за хранене се комбинира с местообитанието.
Взаимодействия между живи организми в сухоземна и водна среда
Взаимодействията между живи организми (главно животни) се класифицират по отношение на техните взаимни реакции.
Правете разлика между хомотипни (от гръцки. хомос- еднакви) реакции, тоест взаимодействия между индивиди и групи от индивиди от един и същи вид, и хетеротипни (от гръцки. хетерос- различни, различни) - взаимодействия между представители на различни видове. Сред животните има видове, които могат да се хранят само с един вид храна (монофаги), с повече или по-малко ограничен набор от хранителни източници (тесни или широки олигофаги) или с много видове, използвайки не само растителни, но и животински тъкани (полифаги) за храна. Последните включват например много птици, способни да ядат както насекоми, така и семена на растения или такива известни видове, като мечка - по природа хищник, но охотно яде плодове и мед.
Най-често срещаният тип хетеротипни взаимодействия между животните е хищничеството, тоест прякото преследване и изяждане на някои видове от други, например насекоми - от птици, тревопасни копитни животни - от месоядни хищници, малки риби - от по-големи и др. Хищничеството е широко разпространено сред безгръбначните – насекоми, паякообразни, червеи и др.
Други форми на взаимодействие между организмите включват добре известното опрашване на растенията от животни (насекоми); фореза, т.е. пренос от някои видове на други (например семена на растения от птици и бозайници); коменсализъм (дружество), когато някои организми се хранят с остатъци от храна или екскременти на други, пример за което са хиените и лешоядите, поглъщащи остатъците от храната на лъвовете; synoykiyu (съжителство), например, използването от някои животни на местообитания (дупки, гнезда) на други животни; неутрализъм, тоест взаимозависимост на различни видове, живеещи в една обща зона.
Един от важните видове взаимодействие между организмите е конкуренцията, която се определя като желание на два вида (или индивиди от един и същи вид) да притежават един и същ ресурс. По този начин се разграничават вътрешновидовата и междувидовата конкуренция. Междувидовата конкуренция се счита в допълнение, като желанието на един вид да изтласка друг вид (конкурент) от дадено местообитание.
Трудно е обаче да се намерят реални доказателства за конкуренция в естествени (а не в експериментални) условия. Разбира се, два различни индивида от един и същи вид могат да се опитат да вземат парчета месо или друга храна един от друг, но подобни явления се обясняват с разликата в качеството на самите индивиди, различната им адаптивност към едни и същи фактори на околната среда. Всеки тип организми е адаптиран не към един фактор, а към техния комплекс и изискванията на два различни (дори близки) вида не съвпадат. Следователно единият от двата ще бъде изместен в естествената среда не поради конкурентните стремежи на другия, а просто защото е по-слабо адаптиран към други фактори.Типичен пример е конкуренцията за светлина между иглолистни и широколистни дървесни видове при младите щандове.
Широколистните (трепетлика, бреза) изпреварват бора или смърча по растеж, но това не може да се счита за конкуренция между тях: първите просто са по-добре адаптирани към условията на сечи и опожарени площи, отколкото вторите. Дългосрочната работа по унищожаването на широколистни "плевели" с помощта на хербициди и арборициди (химикали за унищожаване на тревисти и храстови растения), като правило, не доведе до "победа" на иглолистните дървета, тъй като не само светлината съдържание, но и много други фактори (като биотични и абиотични) не отговарят на техните изисквания.
Човек трябва да вземе предвид всички тези обстоятелства при управлението на дивата природа, при експлоатацията на животни и растения, тоест при риболов или извършване на такива икономически дейности като растителна защита в селското стопанство.
Почвени биотични фактори
Както бе споменато по-горе, почвата е биоинертно тяло. В процесите на неговото формиране и функциониране живите организми играят важна роля. Те включват преди всичко зелени растения, които извличат хранителни химикали от почвата и ги връщат заедно с умиращите тъкани.
Но в процесите на образуване на почвата решаваща роля играят живите организми (педобионти), обитаващи почвата: микроби, безгръбначни и др. Микроорганизмите играят водеща роля в трансформацията на химичните съединения, миграцията на химични елементи и храненето на растенията.
Първичното унищожаване на мъртвата органична материя се извършва от безгръбначни (червеи, мекотели, насекоми и др.) в процеса на хранене и отделяне на храносмилателни продукти в почвата. Фотосинтетичното улавяне на въглерод в почвата се извършва в някои видове почви от микроскопични зелени и синьо-зелени водорасли.
Почвените микроорганизми извършват основното разрушаване на минералите и водят до образуването на органични и минерални киселини, алкали, освобождават синтезираните от тях ензими, полизахариди, фенолни съединения.
Най-важната връзка в биогеохимичния азотен цикъл е азотфиксацията, която се осъществява от азотфиксиращи бактерии. Известно е, че общото производство на азотфиксация от микроби е 160-170 милиона тона / година. Трябва също да се спомене, че фиксацията на азот обикновено е симбиотична (споделена с растенията) от нодулни бактерии, разположени върху корените на растенията.
Биологично активни вещества на живите организми
Сред екологичните фактори от биотична природа са химичните съединения, които се произвеждат активно от живите организми. Това са по-специално фитонциди - предимно летливи вещества, образувани от растителни организми, които убиват микроорганизмите или инхибират техния растеж. Те включват гликозиди, терпеноиди, феноли, танини и много други вещества. Например 1 ха широколистна гора отделя около 2 кг летливи вещества на ден, иглолистна - до 5 кг, хвойна - около 30 кг. Поради това въздухът на горските екосистеми е от голямо санитарно-хигиенно значение, унищожавайки микроорганизмите, причиняващи опасни човешки заболявания. За растението фитонцидите изпълняват функцията на защита срещу бактериални, гъбични инфекции, от протозои. Растенията са способни да произвеждат защитни вещества в отговор на инфекция от патогенни гъби.
Летливите вещества на някои растения могат да служат като средство за изместване на други растения. Взаимното влияние на растенията чрез освобождаване на физиологично активни вещества в околната среда се нарича алелопатия (от гръцки. алелон- взаимно, патос- страдание).
Органичните вещества, образувани от микроорганизми и имащи способността да убиват микробите (или да предотвратяват растежа им), се наричат антибиотици; типичен пример е пеницилинът. Антибиотиците включват също антибактериални вещества, намиращи се в растителните и животинските клетки.
Опасни алкалоиди, които имат токсичен и психотропен ефект, се намират в много гъби и висши растения. Силно главоболие, гадене и дори загуба на съзнание може да са резултат от дълъг престой в блатото с дивия розмарин.
Гръбначните и безгръбначните притежават свойствата да произвеждат и освобождават отблъскващи, привличащи, сигнализиращи и убиващи вещества. Сред тях има много паякообразни (скорпион, каракурт, тарантула и др.), влечуги. Човекът използва широко животински и растителни отрови за медицински цели.
Съвместната еволюция на животните и растенията е развила в тях най-сложните информационно-химични взаимоотношения. Да дам само един пример: много насекоми различават хранителните си видове по миризма, по-специално короядите летят само до умиращо дърво, разпознавайки го по състава на летливите терпени на смолата.
Антропогенни фактори на околната среда
Цялата история на научно-техническия прогрес е комбинация от трансформация на човека за собствени цели на природни фактори на околната среда и създаване на нови, които не са съществували в природата преди.
Топенето на метали от руди и производствено оборудване е невъзможно без създаване на високи температури, налягания и мощни електромагнитни полета. Получаването и поддържането на високи добиви от земеделски култури изисква производството на торове и химическа защита на растенията от вредители и патогени. Съвременното здравеопазване е немислимо без химио и физиотерапия. Тези примери могат да бъдат умножени.
Постиженията на научно-техническия прогрес започват да се използват за политически и икономически цели, което се проявява по изключителен начин в създаването на специални фактори на околната среда, засягащи човек и неговото имущество: от огнестрелно оръжие до средства за масово физическо, химическо и биологично въздействие. В този случай можем да говорим директно за съвкупността от антропотропни (т.е. насочени към човешкото тяло) и по-специално антропоцидни фактори на околната среда, които причиняват замърсяване на околната среда.
От друга страна, освен тези целеви фактори, в процеса на експлоатация и преработка на природните ресурси неизбежно се образуват вторични химични съединения и зони с високи нива на физични фактори. В редица случаи тези процеси могат да имат внезапен характер (в условията на аварии и бедствия) с тежки екологични и материални последици. Следователно се наложи да се създадат методи и средства за защита на човек от опасни и вредни фактори, което сега е внедрено в гореспоменатата система – безопасност на живота.
В опростена форма на фиг. един.
Ориз. 1. Класификация на антропогенните фактори на околната среда
Федерална агенция за образование
Руски държавен университет
Иновативни технологии и предприемачество
Клон в Пенза
Реферат по дисциплината "Екология"
На тема: "Биотични фактори на околната среда"
Завършен: студент гр. 05U2
А. В. Морозов
Проверено от: С. В. Кондрев
Пенза 2008г
Въведение
1. Общ модел на действие на биотичните фактори
2. Биотични фактори на околната среда и екосистемата
Заключение
Списък на използваната литература
Приложение
Въведение
Най-важните биотични фактори включват наличността на храна, хранителните конкуренти и хищниците.
1. Общ модел на действие на биотичните фактори
Условията на живот на организмите играят важна роля в живота на всяка общност. Всеки елемент от околната среда, който оказва пряко въздействие върху жив организъм, се нарича фактор на околната среда (например климатични фактори).
Правете разлика между абиотични и биотични фактори на околната среда. Абиотичните фактори включват слънчева радиация, температура, влажност, осветеност, свойства на почвата, воден състав.
Храната се счита за важен екологичен фактор за животинските популации. Количеството и качеството на храната оказва влияние върху плодовитостта на организмите (техния растеж и развитие), продължителността на живота. Установено е, че малките организми се нуждаят от повече храна за единица маса, отколкото големите; топлокръвни - повече от организми с променлива телесна температура. Например, синият синигер с телесно тегло 11 g трябва да консумира храна годишно в размер на 30% от теглото си, пойната птица с тегло 90 g - 10%, а мишеловият с тегло 900 g - само 4,5%.
Биотичните фактори включват различни взаимоотношения между организмите в естествена общност... Съществуват взаимоотношения между индивиди от един и същи вид и индивиди от различни видове. Връзката между индивиди от един и същи вид е от голямо значение за оцеляването му. Много видове могат да се размножават нормално само когато живеят в доста голяма група. И така, корморанът живее и се възпроизвежда нормално, ако в колонията му има поне 10 хиляди индивида. Принцип минимален размерПопулацията обяснява защо редките видове са трудни за спасяване от изчезване. За оцеляване африкански слоновестадото трябва да има най-малко 25 индивида, и Северен елен- 300-400 глави. Съвместният живот улеснява намирането на храна и борбата с враговете. Така че само глутница вълци може да хване голяма плячка, а стадо коне и бизони могат успешно да се защитават от хищници.
В същото време прекомерното увеличаване на броя на индивидите от един вид води до пренаселеност на общността, влошаване на конкуренцията за територия, храна и лидерство в група.
Популационната екология изучава взаимоотношенията между индивидите от един и същи вид в дадена общност. Основната задача на популационната екология е да изучава броя на популациите, неговата динамика, причините и последствията от промените в числеността.
Популации от различни видове, живеещи дълго време заедно в определен район, образуват съобщества или биоценози. Общност от различни популации взаимодейства с екологичните фактори на околната среда, заедно с които образува биогеоценоза.
Ограничаващият или ограничаващ фактор на околната среда, тоест липсата на един или друг ресурс, оказва голямо влияние върху съществуването на индивиди от един и същи и различни видове в биогеоценозата. За индивиди от всички видове ограничаващият фактор може да бъде ниска или висока температура, за обитателите на водните биогеоценози - соленост на водата, съдържание на кислород. Например разпространението на организми в пустинята е ограничено висока температуравъздух. Приложната екология изучава ограничаващите фактори.
За икономическата дейност на човека е важно да се познават ограничаващите фактори, които водят до намаляване на производителността на селскостопанските растения и животни, до унищожаване на насекоми вредители. И така, учените са установили, че ограничаващият фактор за ларвите на бръмбара е много ниска или много висока влажност на почвата. Ето защо, за да се бори с този вредител по селскостопанските растения, се извършва дренаж или силно овлажняване на почвата, което води до смъртта на ларвите.
Екологията изучава взаимодействието на организми, популации, общности помежду си, влиянието на факторите на околната среда върху тях. Аутекологията изучава връзката на индивидите с околната среда, а синекологията – връзката на популациите, общностите и местообитанието. Правете разлика между абиотични и биотични фактори на околната среда. Ограничаващите фактори са важни за съществуването на индивиди и популации. Популационната и приложната екология се развиват силно. Постиженията на екологията се използват за разработване на мерки за опазване на видовете и съобществата в земеделската практика.
Биотичните фактори са съвкупност от влияния на жизнената дейност на едни организми върху жизнената дейност на други, както и върху нежива природа... Класификация на биотичните взаимодействия:
1. Неутрализъм – нито едно население не влияе на друго.
2. Конкуренцията е използването на ресурси (храна, вода, светлина, пространство) от един организъм, което по този начин намалява наличността на този ресурс за друг организъм.
Конкуренцията е вътрешновидова и междувидова. Ако размерът на популацията е малък, тогава вътрешновидовата конкуренция е слабо изразена и ресурсите са в изобилие.
С висока гъстота на населението, интензивната вътрешновидова конкуренция намалява наличността на ресурси до ниво, което инхибира по-нататъшния растеж, като по този начин регулира размера на популацията. Междувидовата конкуренция е взаимодействието между популациите, което се отразява неблагоприятно на техния растеж и оцеляване. Вносът на катерица Каролайн във Великобритания от Северна Америка намалява популацията обикновена катерицаот Установено е, че протеинът Caroline е по-конкурентоспособен. Конкуренцията е пряка и непряка. Пряката е вътрешновидовата конкуренция, свързана с борбата за местообитание, по-специално защитата на отделни обекти при птици или животни, изразена в директни сблъсъци.
При липса на ресурси е възможно да се ядат животни от техния собствен вид (вълци, рисове, хищни буболечки, паяци, плъхове, щука, костур и др.) Непряко - между храсти и тревисти растения в Калифорния. Видът, който се е заселил първи, изключва другия тип. Бързо растящите дълбоко вкоренени треви намаляват съдържанието на влага в почвата до ниво, неподходящо за храсти.
Висок храст засенчваше тревата, предотвратявайки растежа им поради липса на светлина.
Листни въшки, брашнеста мана - растения.
Висока плодовитост.
Те не водят до смъртта на гостоприемника, но инхибират жизнените процеси Хищничеството е изяждането на един организъм (плячка) от друг организъм (хищник). Хищниците могат да ядат тревопасни, както и слаби хищници. Хищниците притежават широк обхватзахранване, лесно преминаване от една плячка към друга по-достъпна. Хищниците често атакуват слаба плячка.
Норката унищожава болни и стари ондатри, но не напада възрастните. Поддържа се екологичното равновесие между популациите плячка-хищник.
Симбиозата е съвместното съжителство на два организма от различни видове, при което организмите се облагодетелстват взаимно.
По степен на партньорство се получава симбиоза: Коменсализъм – единият организъм се храни с другия, без да му навреди.
Ракът е анемоните.
Анемоните се прикрепят към черупката, като ги предпазват от врагове и се хранят с остатъци от храна. Мутуализъм – и двата организма се възползват, докато не могат да съществуват един без друг.
Лишай - гъба + водорасли.
Гъбата защитава водораслите и водораслите ги хранят. V природни условияедин вид няма да унищожи другия. Екосистема. Екосистемата е съвкупност от различни видове организми, живеещи заедно и условията на тяхното съществуване, които са в естествена връзка помежду си. Терминът е въведен през 1935 г. от английския еколог Тексли.
Най-голямата екосистема е биосферата на Земята, която допълнително намалява: земя, океан, тундра, тайга, гора, езеро, пън, саксия с цветя. Океанска екосистема. Една от най-големите екосистеми (94% от хидросферата). Житейската среда на океана е непрекъсната, в нея няма граници, които да пречат на разпространението на живи организми (на сушата границата е океанът между континентите, на континента - реки, планини и др.).
В океана водата е в постоянно движение.
Има хоризонтални и вертикални течения.
Разтворени във вода - 48-10 тона соли. Тези физикохимични особености създават благоприятни условия за формиране и развитие на различни организми.
В океана има 160 000 вида животни (80 000 мекотели, 20 000 ракообразни, 16 000 риби, 15 000 протозои). 10 000 растителни вида.
Предимно различни видове водорасли. Въпреки това, органичният живот е неравномерно разпределен хоризонтално и вертикално. В зависимост от биотичните фактори (светлинен режим, t, соленост и др.) океанът се разделя на няколко зони. * В зависимост от осветлението: горно осветено - до 200 m (еуфотично); долно, лишено от светлина - над 200 m (афотично) * Екосистемата на океана също се разделя на: воден стълб (пелагиален) дъно (бентал) * В зависимост от дълбочината: до 200 m (литорална зона) до 2500 m (батиална зона) до 6000 m (абисална зона) повече от 6000 m (ултраабисална зона) В открития океан в сравнение с крайбрежна зонахраната е по-малко концентрирана, така че активно плуващите организми (риби, калмари, акули, китове и др.) тук са разнообразни. Хранителна верига: фитопланктон - зоопланктон - планктоядни риби - хищни риби - хранилки за детрит (бактерии, които живеят предимно на дъното).
2. Биотични фактори на околната среда и екосистемата
Положителни взаимоотношения на организмите
Положителните взаимоотношения се наричат още симбиоза (лат. симзаедно) - такова съвместно съществуване на организми, което е биологично целесъобразно и за двамата участници, като същевременно не е хранително или конкурентно. Нека разгледаме типичните видове симбиоза.
Шапковидни гъби образуват симбиоза със семенни растения (микориза), покривайки кореновата им система с мицел. В растението, благодарение на мицела, обемът на корените значително се увеличава, мицелът доставя вода и минерали, като в замяна получава органичните съединения, необходими за гъбата като хетеротроф. С помощта на гъби растенията усвояват хранителни вещества от труднодостъпните почвени съединения. Микоризните растения съдържат повече азот, калий, фосфор и се увеличава съдържанието на хлорофил. Върху корените на пирен, боровинка и други многогодишни треви, микоризата образува дебел слой. В сътрудничество с различни гъби живеят повечето висши растения (повече от 3/4 вида цъфтящи растения), включително дърветата - мицелът дори прониква в корените им. В симбиоза с гъби дърветата растат много по-добре. Взаимно изгодната симбиоза на бобови растения (грах, фасул, соя, детелина, фъстъци, фъстъци, люцерна) с азотфиксиращи възлови бактерии намира широко приложение в селското стопанство. Бактериите усвояват азота във въздуха и го превръщат първо в амоняк, а след това в други съединения, като ги доставят на растението и в замяна получават фотосинтетични продукти. Кореновите тъкани растат интензивно, образувайки възли. В сеитбообращението бобовите култури, които обогатяват почвата с азотни съединения, обикновено се редуват с царевица и картофи. Когато липсата на азот в почвата е ограничаващ фактор, симбиозата с азотфиксиращи бактерии позволява на растенията да разширят местообитанието си.
V изброените примерисътрудничество, ползата от съвместното съществуване на организми е очевидна, но връзката им не се изисква.
Мутуализъм(лат. mutuusвзаимно) е вид симбиоза, когато присъствието на партньор става необходимо. Многоклетъчните животни не са в състояние да усвояват целулозата (фибрите), някои видове микроорганизми им помагат в това. При насекомите (например термити, бръмбари) и други членестоноги тази функция се изпълнява от едноклетъчни животни от класа на флагелатите. В храносмилателния тракт на термитите флагелатите произвеждат ензими, които разграждат фибрите до прости захари. Без своите симбионти термитите умират от глад. Жгутиците получават условия за размножаване и хранителни вещества в организмите на термитите. При гръбначни бозайници (включително гризачи, копитни животни и други тревопасни животни) целулозата се разгражда от реснички и чревни бактерии. В стомаха на преживните животни те живеят до няколко килограма. В човешкото тяло симбиотичните бактерии не само разграждат фибрите, но и синтезират редица витамини.
Някои видове мравки се хранят със захарните екскременти на листни въшки и ги предпазват от хищници, с една дума - "паса".Много видове насекоми опрашват цъфтящи растения и се хранят с техния нектар.
Лишеите са взаимност на гъбички и водорасли. Мицелът, оплитайки клетките на водораслите със специални засмукващи процеси, прониква в тях и извлича продуктите на фотосинтезата. Водораслото получава вода и минерали от гъбата.
Коменсализъм(лат. свършватзаедно + менсатаблица) - вид симбиоза, когато единият вид има полза, а другият е безразличен към съжителството. И така, хиените се хранят с остатъците от лъвска храна, а рибата е лепкава южни моретаулесняват тяхното придвижване и презаселване, карайки наоколо в по-големи видове. Вместо предна горна перка, те имат смукалка. В същото време кабинковите риби предпазват заседналите от хищници.
Някои същества използват други видове като убежище, тъй като са техни "квартиранти".Малките риби се крият от хищници между иглите морски таралежикриейки се в кухина" морски краставици „морски краставици (вид бодлокожи) или под чадърите на големи медузи, чиито жилещи пипала служат като надеждна защита.
Соленоводните риби от карепрокт хвърлят хайвера си в хрилената кухина на рака, а сладководни горчиви в кухината двучерупчести мекотели... Огромен брой членестоноги се заселват в дупки на гризачи и гнезда на птици. Там намират благоприятен микроклимат и остатъците от храната на господаря. Гущерът Туатара, обитател на пустинните острови на Нова Зеландия, не си прави труда да си направи дупка, както го правят близките, а използва уютно гнездо на буревестник. Според строгите "рутина„Птицата и гущерът използват гнездото на две смени. Птицата се връща у дома само през нощта, когато гущерът излиза на лов.
Коменсалите - чревни амеби - също живеят в човешкия стомах. Хранят се с бактерии в чревната кухина и не засягат жизнените функции на организма.
Заключение
В биоекологията обикновено говорим за естествена среда, която не е променена от хората. В приложната (социална) екология се говори за околната среда, по един или друг начин опосредствана от човека.
Отделни елементи от местообитанието, към които организмите реагират с адаптивни реакции (адаптации), се наричат екологични фактори или фактори на околната среда. Сред факторите на околната среда обикновено има три групи фактори: абиотични, биотични и антропогенни.
Разгледахме биотичните фактори на околната среда.Те се наричат съвкупността от влияния на едни организми върху други. Живите същества могат да служат като източник на храна за други организми, да бъдат тяхното местообитание, да насърчават тяхното размножаване и т.н.
Действието на биотичните фактори може да бъде не само пряко, но и косвено, изразяващо се в корекция на абиотичните фактори, например промени в състава на почвата, микроклимата под горския покрив и др.
Съществуването на всеки организъм зависи от цял комплекс от фактори. В същото време е възможно да се идентифицират редица закономерности, които са общи за голямо разнообразие от специални случаи.
Списък на използваната литература
1. Приложение на методи за математическо моделиране за изследване на биотичните фактори на околната среда. М. 2004 г
2. Екология. М., Инфра-М. 2003 г.
3. Вертянов С. Ю. Биотични фактори на околната среда и екосистемите. 2004 г.
Приложение
Биотични фактори на околната среда
Взаимоотношения между видовете
Биотичните фактори се разбират като разнообразни взаимоотношения на един организъм с други организми. Такива взаимоотношения могат да бъдат вътрешновидови и междувидови. Вътревидовите връзки са разнообразни и в крайна сметка са насочени към запазване на популацията. Това включва взаимоотношенията между индивиди от различен пол, конкуренция за жизненоважни ресурси, различни форми на поведение.
Има няколко форми на междувидови взаимодействия и няколко класификации на взаимоотношенията между видовете. Нека се спрем на две от тях. Ако обозначим връзки, които са безразлични към типа 0, полезни + и вредни за партньорите, тогава може да се обозначи цялото разнообразие от взаимоотношения: 00, 0+, 0-, ++, + -, - -.
В случая симбиоза означава съвместен живот (от гръцки симбиоза – съжителство), което може да бъде както полезно, така и вредно за партньорите.
Симбиозата често се разбира като взаимноизгодно съжителствоорганизми или полезни за един и безразлични към други. В този случай класификацията ще изглежда така.
Зареждане...
