Лекции по "Экологии"

Следовательно, взаимозависимость отличает биоценоз от сообщества, где есть только взаимопритяжение. Биоценоз находится в непосредственной зависимости от факторов внешней среды.

Масштабы биоценозов различны — от сообществ на стволе дерева, в норе до населения участка дубравы, соснового или елового леса, луга, озера, болота, пруда. Принципиальной разницы между биоценозами разных масштабов нет.

Таким образом, составными частями биоценоза являются фитоценоз (устойчивое сообщество растений), зооценоз (совокупность взаимосвязанных видов животных), микоценоз (сообщество грибов) и микробоценоз (сообщество микроорганизмов).

Иногда в  биоценозе выделяют более мелкие группировки организмов:

А. Консорция  — структурная единица биоценоза, объединяющая автотрофные и гетеротрофные организмы на основе пространственных (топических) и пищевых (трофических) связей. Например, дерево (вид — эдификатор), с которым связаны фитофаги и их паразиты, микоризные грибы, эпифиты, гнездящиеся птицы и т. д.

Б. Синузия —  структурная часть фитоценоза, ограниченная в пространстве (каждая синузия охватывает все растения или их часть, образующие какой-либо ярус растительного сообщества) или во времени (объединяет близкие группы растений). Синузии отличаются одна от другой в морфологическом, флористическом, экологическом и фитоценотическом отношениях. Например, в сосновом лесу — синузия сосны, синузия брусники, зеленых мхов и т. д.

Биоценоз характеризуется  определенной биомассой, продукцией, а  также упорядоченностью строения —  структурой, С увеличением масштабов биоценоза усиливается его сложность, структура, увеличивается количество прямых и косвенных взаимосвязей.

Различают:

а) пространственную структуру биоценоза, которая проявляется  в закономерном размещении разных видов  друг относительно друга в пространстве (например, ярусность леса);

б) видовую структуру, которая определяется видовым составом и соотношением численностей (биомасс) всех входящих в него популяций;

в) трофическую (пищевую) структуру, основу которой  составляют переплетающиеся цепи питания.

 

При изучении пространственной структуры биоценоза следует  в первую очередь рассматривать  ярусы.

Ярусы — это  совместно произрастающие группы различных  видов растений, отличающихся по высоте и по положению в биоценозе  ассимилирующих органов растений (например, листьев, стеблей, побегов).

Лучше всего  ярусность прослеживается в лесах  умеренного пояса.

Первый ярус обычно составляют деревья с высокими кронами, у которых листва хорошо освещена солнцем (рис. 11).

Второй ярус — это более низкие деревья.

Третий ярус представлен кустарниками, которые формируют подлесок.

Четвертым ярусом обычно называют травяной покров.

Пятый ярус —  это мхи и лишайники.

Ярусы являются наиболее стабильными и замкнутыми образованиями. Ярусность позволяет  растениям максимально использовать световой поток.

Ярусы характеризуются  собственным микроклиматом и  видовым составом фауны. Следовательно, животные также приурочены преимущественно  к тому или иному ярусу растительности:

■ в почве  встречаются черви, микроорганизмы, землеройки;

■ в листовом опаде (на поверхности почвы) — многоножки, клещи, птицы, гнездящиеся только на земле (куриные, тетеревиные), крупные животные;

■ в кустарниках  — певчие дрозды, снегири;

■ на деревьях — щеглы, хищные птицы.

Одни и те же виды из-за возрастных отличий или  небольшой конкуренции могут  находиться короткое время в разных ярусах. Следует отметить, что существуют и внеярусные растения и животные. Например, лианы, паразиты.

Ярусность характерна и для биоценозов морей и океанов, где она определяется глубиной, количеством проникающего света, температурой, течением воды.

Таким образом, расселение растений и животных по ярусам расширяет видовое разнообразие биоценоза.

13.Типы  биотических связей и отношений

Среди огромного  разнообразия взаимосвязей живых существ  выделяют определенные типы отношений, имеющие много общего у организмов разных систематических групп.

1.Симбиоз

Симбиоз1 - сожительство (от.греч.сим - вместе, биос - жизнь) - форма взаимоотношения, из которых оба партнера или хотя бы один извлекают пользу.

Симбиоз подразделяется на мутуализм, протокооперацию и  комменсализм.

Мутуализм2 - форма  симбиоза, при которой присутствие  каждого из двух видов становится обязательным для обоих, каждый из сожителей получает относительно равную пользу, и партнеры (или один из них) не могут существовать друг без друга.

Типичный пример мутуализма - отношения термитов и  жгутиковых простейших, обитающих в  их кишечнике. Термиты питаются древесиной, однако у них нет ферментов для переваривания целлюлозы. Жгутиконосцы вырабатывают такие ферменты и переводят клетчатку в сахара. Без простейших - симбионтов - термиты погибают от голода. Сами же жгутиконосцы помимо благоприятного микроклимата получают в кишечнике пищу и условия для размножения.

Протокооперация3 - форма симбиоза, при которой  совместное существование выгодно  для обоих видов, но не обязательно  для них. В этих случаях отсутствует  связь именно этой, конкретной пары партнеров.

Примером протокооперации являются взаимоотношения мелких рыбок семейства губановых и крупных хищных мурен. Среди губановых имеются так называемые рыбы-чистильщики, освобождающие крупных рыб от наружных паразитов, находящихся на коже, в жаберной и ротовой полостях. Крупные хищники, в том числе мурены, страдающие от паразитов, приплывают в места обитания губанов и дают им возможность уничтожать паразитов даже у себя во рту, хотя могли бы с легкостью их проглотить.

Комменсализм - форма симбиоза, при которой один из сожительствующих видов получает какую-либо пользу, не принося другому виду ни вреда, ни пользы.

Комменсализм, в свою очередь, подразделяется на квартиранство, сотрапезничество, нахлебничество.

Квартиранство"4 - форма комменсализма, при которой  один вид использует другой (его тело или его жилище) в качестве убежища или своего жилья. Особую важность приобретает использование надежных убежищ для сохранения икры или молоди.

Пресноводный  горчак откладывает икру в мантийную  полость двухстворчатых моллюсков - беззубок. Отложенные икринки развиваются в идеальных условиях снабжения чистой водо

"Сотрапезничество"5 - форма комменсализма, при которой  несколько видов потребляют разные  вещества или части одного  и того же ресурса. 

"Нахлебничество"6 - форма комменсализма, при которой один вид потребляет остатки пищи другого.

Примером перехода нахлебничества в более тесные отношения  между видами служат взаимоотношения  рыбы-прилипалы, обитающей в тропических  и субтропических морях, с акулами  и китообразными. Передний спинной  плавник прилипалы преобразовался в присоску, с помощью которой та прочно удерживается на поверхности тела крупной рыбы. Биологический смысл прикрепления прилипал заключается в облегчении их передвижения и расселения.

2.Нейтрализм

Нейтрализм7 - тип  биотической связи, при которой совместно обитающие на одной территории организмы не влияют друг на друга. При нейтрализме особи разных видов не связаны друг с другом непосредственно.

 Например, белки  и лось в одном лесу не  контактируют друг с другом.

3.Антибиоз

Антибиоз - тип биотической связи, когда обе взаимодействующие популяции(или одна из них) испытывают отрицательное влияние друг друга.

Антибиоз подразделяется на аменсализм, хищничество, конкуренцию  и паразитизм.

Аменсализм8 - форма  антибиоза, при которой один из совместно обитающих видов угнетает другой, не получая от этого ни вреда, ни пользы.

Пример: светолюбивые травы, растущие под елью, страдают от сильного затемнения, в то время  как сами на дерево никак не влияют.

 Хищничество9 - тип антибиоза, при котором представители одного вида питаются представителями другого вида. Хищничество широко распространено в природе как среди животных, так и среди растений. Примеры: насекомоядные растения; лев, поедающий антилопу и т.д.

Кокуренция - тип  биотических взаимоотношений, при котором организмы или виды соперничают друг с другом в потреблении одних и тех же обычно ограниченных ресурсов. Конкуренцию подразделяют на внутривидовую и межвидовую.

Внутривидовая кокуренция10 - соперничество за одни и те же ресурсы, происходящее между особями одного и того же вида. Это важный фактор саморегулирования популяции. Примеры: птицы одного вида конкурируют из-за места гнездования. Самцы многих видов млекопитающих (например, оленей) в период размножения вступают друг с другом в борьбу за возможность обзавестись семьей.

Межвидовая  кокуренция11 - соперничество за одни и те же ресурсы, происходящее между  особями разных видов. Примеры межвидовой кокуренции многочисленны. И волки, и лисы охотятся на зайцев. Поэтому  между этими хищниками возникает конкуренция за пищу. Это не значит, что они непосредственно вступают в борьбу друг с другом, но успех одного означает неуспех другого.

Паразитизм12 - форма  антибиоза, когда представители  одного вида используют питательные  вещества или ткани особей другого вида, а также его самого в качестве временного или постоянного местообитания.

Например, миноги нападают на треску, лососей, корюшку, осетров и других крупных рыб  и даже на китов. Присосавшись к жертве минога питается соками ее тела в течение нескольких дней, даже недель. Многие рыбы погибают от нанесенных ею многочисленных ран.

 Все перечисленные  формы биологических связей между  видами служат регуляторами численности  животных и растений в сообществе, определяя его устойчивость.

14. Возникновение и строение биосферы

Биосфера (от греч. bios - жизнь и sphaira - шар) - оболочка Земли, состав, структура и свойства которой в той или иной степени определяются настоящей или прошлой деятельностью живых организмов.

Термин «биосфера» был впервые введён в науку Э.Зюссом. Биосфера Зюсса - это сфера обитания живых организмов.

Тем не менее, заслуга  создания целостного учения о биосфере принадлежит В.И.Вернадскому, так  как именно он развил представление  и живом веществе как огромной геологической (биогеохимической) силе, преобразующей свою среду обитания.

По Вернадскому, в состав биосферы входят следующие  типы веществ:

1.     Живое вещество — живые организмы, населяющие нашу 
   планету.
2.    Косное вещество — неживые тела, образующиеся в результате процессов, не связанных с деятельностью живых организмов (породы магматического и метаморфического происхождения, некоторые осадочные породы).

3. Биогенное вещество — неживые тела, образующиеся в результате деятельности живых организмов (некоторые осадочные породы: известняки, мел и др., а также нефть, газ, каменный уголь, кислород атмосферы и др.)

4. Биокосное вещество — биокосные тела, представляющие собой результат совместной деятельности живых организмов и геологических процессов (почва, илы, кора выветривания и др.).

5.      Радиоактивное вещество – атомы радиоактивных элементов – уран, торий, радий и др.

6.  Рассеянные атомы - отдельные атомы элементов, встречающиеся в природе в рассеянном состоянии (в таком состоянии часто существуют атомы микро- и ультрамикроэлементов: Mn, Zn, Au, Hg  и др.).

7.  Вещество космического происхождения - вещество, поступающее на поверхность Земли из космоса (метеориты, космическая пыль).

Биосфера имеет  определённые границы. Она занимает нижнюю часть атмосферы, верхние  слои литосферы и всю гидросферу. Вглубь Земли живые организмы проникают на небольшое расстояние. В литосфере распространение жизни ограничивается, прежде всего, температурой горных пород и подземных вод, которая постепенно возрастает с глубиной и на уровне 1,5-15 км превышает 100⁰С. Наибольшая глубина, на которой в породах земной коры были обнаружены живые бактерии, составляет 4 км. В океане жизнь распространена до более значительных глубин и встречается даже на дне океанических впадин в 10-11 км от поверхности.

Лимитирующим  фактором проникновения жизни вверх является жесткое космическое излучение. На высоте 25-30 км большую часть ультрафиолетового излучения Солнца поглощает находящийся здесь относительно тонкий слой озона - озоновый экран. Если живые организмы поднимаются выше защитного слоя озона, они погибают. Несмотря на то, что споры бактерий и грибов обнаруживаются до высоты 20-22 км, основная часть аэропланктона сосредоточена в слое до 1 – 1,5 км. В горах граница распространения наземной жизни – около 6 км над уровнем моря.

Биосфера неоднородна  и мозаична. Океаны и континенты - горизонтальная структурная особенность  планеты, определяющая в общих чертах строение биосферы.

В континентальной  области биосферы выделяют следующие  подсистемы:

- сухопутные,

- земноводные, 

- ледовые,

- природные  комплексы с переменным режимом.

Наиболее хорошо изучены сухопутные комплексы. В  них выделяют такие  сложные образования  как почвы и коры выветривания. Ледовые комплексы - это суша, покрытая горными и покровными ледниками. Земноводные природные комплексы - представлены речной сетью, озерами. Природные комплексы с переменным режимом - это территории, где периодически появляется снежный покров, существует вечная мерзлота.

В океанической области также чётко выделяются следующие подсистемы:

- водные;

- ледовые;

- с переменным  режимом.

Водные природные  комплексы - акватории океана, свободные  ото льда в течение всего года.

Ледовые природные  комплексы - многолетние морские  льды (Арктика).

Природные комплексы  с переменным режимом - акватории океана, периодически покрывающиеся льдом.

Океаническая  область биосферы характеризуется  и вертикальной структурой: водно-поверхностный  ярус, который населяют фотосинтезирующие  организмы; водно-глубинный ярус; бентосный  ярус и иловый ярус.

Между океанической и континентальной областями выделяется и переходная область биосферы. Это шельфовая область океана. В шельфовой области выделяются следующие подсистемы: