Лекции по "Экологии"

Различают аутэкологический оптимум и синэкологический оптимум. Аутэкологический оптимум – это  оптимум для данного вида организмов без учета его взаимодействия с другими видами (обычно игнорируется конкуренция). Синэкологический оптимум – это оптимум для данного вида организмов с учетом межвидовых взаимодействий в данном сообществе (обычно учитывается конкуренция)

7.Закон  толерантности Шелфорда.

Закон Шелфорда:

Любой экологический  фактор имеет определённые пределы  положительного влияния на живые  организмы. При отклонении от этих пределов в ту или иную сторону знак воздействия  меняется на противоположный.

Можно сформулировать ряд вспомогательных принципов, дополняющих «закон толерантности»:

1. Организмы  могут иметь широкий диапазон  толерантности в отношении одного  фактора и узкий диапазон в  отношении другого.

2. Организмы  с широким диапазоном толерантности  ко всем факторам обычно наиболее  широко распространены.

3. Если условия по одному экологическому фактору не оптимальны для вида, то может сузиться и диапазон толерантности к другим экологическим факторам. Например, по данным Пенмена (Penman, 1956), при лимитирующем содержании азота снижается засухоустойчивость злаков. Другими словами, он обнаружил, что при низком содержании азота для предотвращения увядания требуется больше воды, чем при высоком его содержании.

4. В природе  организмы очень часто оказываются  в условиях, не соответствующих  оптимальному диапазону того или иного физического фактора, определенному в лаборатории. В таких случаях более важным оказывается какой-то другой фактор (или факторы). Например, некоторые тропические орхидеи при охлаждении лучше растут на ярком солнечном свету, чем в тени (Went, 1957); в природе же они растут только в тени, так как не могут выносить теплового действия прямого солнечного света. Пользоваться оптимальными условиями среды организмам часто мешают межпопуляционные и внутрипопуляционные взаимоотношения (например, конкуренция, хищники, паразиты и т. д.).

5. Период размножения  обычно является критическим;  в этот период многие факторы  среды часто становятся лимитирующими.  Пределы толерантности для размножающихся  особей, семян, яиц, эмбрионов,  проростков и личинок обычно  уже, чем для неразмножающихся взрослых растений или животных. Так, взрослый кипарис может расти и постоянно погруженным в воду, и на сухом нагорье, но размножается он только там, где есть влажная, но не заливаемая почва для развития проростков. Взрослые голубые крабы и многие другие морские животные могут переносить солоноватую воду или пресную воду с высоким содержанием хлорида, поэтому они часто заходят в реки вверх по течению. Но их личинки не могут жить в таких водах, так что вид не может размножаться в реке и не обосновывается здесь постоянно. Географическое распределение промысловых птиц часто определяется влиянием климата на яйца или птенцов, а не взрослых особей. Можно было бы привести еще сотни подобных примеров.

8. Закон минимума Либиха

Живой организм в природных условиях одновременно подвергается воздействия не одного, а многих экологических факторов. Причем любой фактор требуется организму в определенных колическах/дозах. Либих установил, что развитие растения или его состояние зависит не от тех химических эл-в, которые присутствуют в почве в достаточных кол-вах, а от тех, которых не хватает. Если  любого, хотя бы одного из элементов питания в почве меньше, чем требуется данным растениям, то оно будет развиваться ненормально, замедленно, или иметь патологические отклонения.

закон минимума Ю.ЛИБИХА - концепция, согласно которой  существование и выносливость организма  определяется самым слабым звеном в  цепи его экологических потребностей.

Согласно закону минимума жизненные возможности  организмов лимитируют те экологические факторы, количество и качество которых близки к необходимому организму или экосистеме минимуму.

Закон Либиха:

Веществом, присутствующим в минимуме, управляется урожай, определяется его величина и стабильность во времени. В начале 20 века американский ученый Шелфорд показал, что вещ-во или любой другой фактор, присутствующий не только в минимуме, но и в избытке по сравнению с требуемым организму уровнем, может приводить к нежелательным последствия для организма. Пример: если поместить к-либо растение/животное в экспериментальную камеру и измерять в ней температуру воздуха, то состояние организма будет изменяться.

При этом выявляется некоторый наилучший, оптимальный  для организма уровень данного  фактора, при котором активность (физиологическое состояние) будет максимально. Если разные факторы будут отклоняться от оптимального в большую/меньшую сторону, то активность будет снижаться. При достижении некоторого max/min значения фактор станет несовместимым с жизненными процессами, в организме произойдут изменения, ведущие к смерти. Аналогичные результы можно получить в экспериментах с изменением влажности, содержания различных солей в воде, кислотности, концентрации различных вещ-в и др.

Чем шире амплитуда  колебания фактора, при которой  организм может сокращать жизнеспособность, тем выше его устойчивость (толерантность) к тому или иному фактору.

 

 

 

9.Экологическая  ниша

Под экологической  нишей понимается место организма  в природе и весь образ его  жизнедеятельности или его жизненный  статус, включающий отношения к факторам среды, видам пищи, способам и времени питания, местам размножения и т.д.

Это понятие  значительно объемнее и содержательнее понятия местообитания. Американский эколог Одум образно назвал местообитание  –адресом организма, а экологическую нишу –его профессией. Например, смешанный лес – местообитание сотен видов растений и животных, но у каждого из них своя экологическая ниша. Лось и белка в лесу занимают сходное местообитание, но белка живет в кронах деревьев, питается семенами и плодами, а лось живет в подпологовом пространстве, питается зелеными частями растений, размножение в укрытиях в зарослях.

Если организмы  занимают разные экологические ниши, то они не вступают в конкурентные отношения, сферы их деятельности и  влияния разделены.

Вместе с  тем в каждой экосистеме существуют виды, которые претендуют на одну и  ту же нишу. В таком случае неизбежна  конкуренция, борьба за обладание нишей.

Положение, которое  получило название Правило конкурентного  исключения Гаузе  Автор эколог Г.Ф.Гаузе. Если два вида со сходными требованиями к среде, питанию, размножению и т.д. вступают в конкурентные отношения, то один из них должен либо погибнуть либо изменить свой образ жизни и занять новую экологическую нишу

·  Организм может менять экологические ниши на протяжении жизни (майский жук и его личинки)

Экологическая ниша не может пустовать, она обязательно  заполняется, таким образом формируются  экосистемы. Возникновение новых  заболеваний например СПИД –гриппоподобный  вирус с высоким процентом  летального исхода предсказан 10 лет назад. Победа медицины над инфекциями освобождает экологические ниши, которые должны заполниться

10.Понятие  о популяции

Популяцией  в экологии называют группу особей одного вида, находящихся во взаимодействии между собой и совместно населяющих общую территорию.

 Слово «популяция»  происходит от латинского «популюс»  – народ, население. Экологическую  популяцию, таким образом, можно  определить как население одного  вида на определенной территории.

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

При половом  размножении обмен генами превращает популяцию в относительно целостную генетическую систему. Если перекрестное оплодотворение отсутствует и преобладает вегетативное, партеногенетическое или другие способы размножения, генетические связи слабее и популяция представляет собой систему клонов, или чистых линий, совместно использующих среду. Такие популяции объединены в основном экологическими связями. Во всех случаях в популяциях действуют законы, позволяющие таким образом использовать ограниченные ресурсы среды, чтобы обеспечить оставление потомства. Достигается это в основном через количественные изменения населения. Популяции многих видов обладают свойствами, позволяющими им регулировать свою численность.

 Поддержание  оптимальной в данных условиях  численности называют гомеостазом  популяции.  Гомеостатические возможности популяций по‑разному выражены у различных видов. Осуществляются они также через взаимоотношения особей.

 

 Таким образом,  популяции, как групповые объединения,  обладают рядом специфических  свойств, которые не присущи  каждой отдельно взятой особи.

11.Основные  характеристики популяций: 

1) численность  – общее количество особей  на выделяемой территории;

2) плотность  популяции – среднее число  особей на единицу площади  или объема занимаемого популяцией  пространства; плотность популяции  можно выражать также через массу членов популяции в единице пространства;

3) рождаемость – число  новых особей, появившихся за  единицу времени в результате  размножения; 

4) смертность – показатель, отражающий количество погибших  в популяции особей за определенный отрезок времени;

5) прирост популяции –  разница между рождаемостью и  смертностью; прирост может быть  как положительным, так и отрицательным; 

6) темп роста – средний  прирост за единицу времени. 

Популяции свойственна определенная организация. Распределение особей по территории, соотношения групп по полу, возрасту, морфологическим, физиологическим, поведенческим и генетическим особенностям отражают структуру популяции.  Она формируется, с одной стороны, на основе общих биологических свойств вида, а с другой – под влиянием абиотических факторов среды и популяций других видов. Структура популяций имеет, следовательно, приспособительный характер. Разные популяции одного вида обладают как сходными особенностями структуры, так и отличительными, характеризующими специфику экологических условий в местах их обитания.

 Таким образом, кроме  адаптивных возможностей отдельных  особей, население вида на определенной  территории характеризуется еще  и приспособительными чертами  групповой организации, которые  являются свойствами популяции как надиндивидуальной системы. Адаптивные возможности вида в целом как системы популяций значительно шире приспособительных особенностей каждой конкретной особи.

12.Понятие  биоценоза и его структура

Многообразие  живых организмов Земли образует определенные сообщества, в которые входят виды, приспособленные к совместному обитанию.

В 1877 г. немецкий гидробиолог  К. Мёбиус при изучении комплекса  донных животных разработал учение о  биоценозе как о сообществе организмов, связанных между собой теснейшим образом.

По определению Уиттекера, биоценоз — это сочетание популяций  растений, животных и микроорганизмов, взаимодействующих друг с другом в пределах данной среды и образующих тем самым особую живую систему.

Биоценоз — это совокупность организмов, обитающих на одной и той же территории, взаимно связанных в цепи питания и оказывающих друг на друга определенное влияние.

Термин «биоценоз» получил  распространение в научной литературе, главным образом, на немецком и русском  языках. В англоязычных странах используется другой близкий по значению термин — «сообщество» (community).

В принципе, эти два термина  часто используют как синонимы, но между ними все же есть небольшие  различия. В Большом энциклопедическом  словаре «Биология» (1998) дается следующее  определение: «сообщество — это совокупность совместно обитающих организмов разных видов, представляющая собой определенное экологическое единство (например, почвенные животные участка леса)».

Сообщество  растений называется фитоценозом, а  животных — зооценозом.

Фитоценоз —  это растительное сообщество, совокупность растительных организмов на относительно однородном участке, находящихся в  сложных взаимоотношениях друг с  другом, с животными и с окружающей средой.

Каждый фитоценоз  сформировался в результате отбора видов растений, способных существовать совместно друг с другом и с животными в данных условиях среды, а во многих случаях и при определенном воздействии человека.

 

Фитоценоз является наиболее активной частью биоценоза  и биогеоценоза  (экосистемы), осуществляет фиксацию солнечной энергии (в результате жизнедеятельности фотосинтезирующих организмов), фиксацию атмосферного азота (азотфиксирующими микроорганизмами), участвует совместно с животными в процессах превращения энергии и круговорота веществ.

Таким образом, фитоценоз — это основной продуцент органических веществ, обеспечивающий ими  гетеротрофные организмы, в том числе человека. Учение о фитоценозах называется фитоценологией.

Зооценоз —  это совокупность животных, совместно  обитающих при определенных условиях. Зооценоз может возникать между различными видами за счет привлечения одних животных другими, и взаимосвязь в зооценозе чаще носит односторонний характер (например, паразиты и хозяин).

Сообщества  существуют относительно независимо от непосредственного влияния факторов внешней среды (например, температура в улье и окружающей среде).

Биоценоз же представляет собой группировку  живых организмов, объединенных определенным видовым составом и наличием взаимозависимостей, а не притяжением взаимного характера, которое оказывают на них различные факторы внешней среды. В биоценозе взаимозависимость компонентов такова, что изменения одного вида отражаются на изменении другого вида или биоценоза в целом (вплоть до его разрушения).

Приспособленность членов биоценоза к совместной жизни выражается в определенном сходстве требований к важнейшим абиотическим условиям среды и закономерных отношениях друг с другом. Связь между организмами необходима для осуществления их питания, размножения, расселения, защиты и т. д.