Динамика экосистем. Экологические сукцессии, их причины Бактерии как типичные представители прокариот

Содержание

1. Динамика экосистем.  Экологические сукцессии, их причины

 1.1   Введение

 1.2  Понятие об экосистемах

 1.3 Динамика экосистем. Экологические сукцессии, их причины

2. Бактерии как типичные  представители прокариот

 2.1 Бактерии - типичные прокариоты

 2.2 Заключение.

Список литературы

1. Динамика экосистем. Экологические  сукцессии, их причины

1.1   Введение

Экология  — это наука об отношениях организмов или групп организмов к окружающей их среде или наука, о взаимоотношениях между живыми организмами и средой их обитания.

Слово "экология" образовано из двух греческих  слов: "oicos", что означает дом, жилище, и "logos" - наука и дословно переводится  как наука о доме, местообитании. Впервые этот термин использовал  немецкий зоолог Эрнст Геккель в 1886 году, определив экологию как область знаний, изучающую экономику природы, - исследование общих взаимоотношений животных как с живой, так и с неживой природой, включающей все как дружественные, так и недружественные отношения, с которыми животные и растения прямо или косвенно входят в контакт. Такое понимание экологии стало общепризнанным и сегодня классическая экология - это наука об изучении взаимоотношений живых организмов с окружающей их средой.

Живое вещество настолько многообразно, что  его изучают на разных уровнях организации и под разным углом зрения.

Уровни  организмов, популяций и экосистем  являются областью интересов классической экологии.

В зависимости от объекта исследования и угла зрения, под которым он изучается, в экологии сформировались самостоятельные научные направления.

По  размерности объектов изучения экологию делят на аутэкологию (организм и  его среда), популяционную экологию (популяция и ее среда), синэкологию (сообщества и их среда), биогеоцитологию (учение об экосистемах) и глобальную экологию (учение о биосфере Земли).

Так же экологию подразделяют на экологию микроорганизмов, грибов, растений, животных, человека, агроэкологию, промышленную (инженерную), экологию человека и т.п.

По  средам и компонентам различают  экологию суши, пресных водоемов, моря, пустынь, высокогорий и других средовых и географических пространств.

К экологии часто относят большое  количество смежных отраслей знаний, главным образом из области охраны окружающей среды.(4)

 

 

1.2  Понятие об экосистемах

Живые (биотические) организмы и их неживое (абиотическое) окружение неразделимо связаны друг с другом, находятся в постоянном взаимодействии. Любая единица (биосистема), включающая все совместно функционирующие организмы (биотическое сообщество) на данном участке и взаимодействующая с физической средой таким образом, что поток энергии создает четко определенные структуры и круговорот веществ между живой и неживой частями, представляет собой экологическую систему. Экологическая система, или экосистема — основная функциональная единица в экологии, так как в нее входят живые организмы (организмы-производители (продуценты), организмы-потребители (коксументы) и организмы-разрушители (редуценты) и неживая среда (воздух, почва, вода, растворенные в воде кислород, двуокись углерода, неорганические соли (фосфаты и хлориды натрия, калия и кальция) и органические соединения) — компоненты, взаимно влияющие на свойства друг друга и необходимые условия для поддержания жизни в той ее форме, которая существует на Земле. Термин «экосистема» впервые был предложен в 1935 г. английским экологом А. Тенсли (1871—1955)

Совокупность  специфического физико-химического  окружения (биотопа) с сообществом  живых организмов (биоценозом) и  образует экосистему. А. Тенсли предложил  следующее соотношение:

                                      Экосистема = Биотоп + Биоценоз (6)

Двуединый характер экосистемы подчеркнул В.Н. Сукачев  в учении о биогеоценозе. Идеи, развиваемые  Сукачевым, нашли графическое выражение.

Структура-биогеоценоза по Сукачеву (1964).

Принимая  двуединый характер биогеоценоза (экотоп + биоценоз), следует подчеркнуть, что неправомерно рассматривать биоценоз как сумму фитоценоза, зооценоза и микробоценоза, реально не существующих в природе в качестве отдельных и самостоятельных групп растений, животных и микроорганизмов. В современной экологической литературе экотоп часто обозначают как косную часть экосистемы, а биоценоз - как ее живую часть

Основные  экологические компоненты биогеоценоза (из Реймерса, 1988).(5)

Взаимодействие  с физической средой , во-первых, происходит в рамках определенной системы (экологической системы, экосистемы) и, во-вторых, оно не хаотично, а определенным образом организовано, подчинено законам.

В настоящее время широкое распространение  получило следующее определение  экосистемы. Экосистема — это любая совокупность организмов и неорганических компонентов, в которой может осуществляться круговорот веществ. По Н. Ф. Реймерсу (1990), экосистема — это любое сообщество живых существ и его среда обитания, объединенные в единое функциональное целое, возникающее на основе взаимозависимости и причинно-следственных связей, существующих между отдельными экологическими компонентами.(6)

Экологической системы делятся на естественные (природные) и искусственные(созданные  человеком).

Для естественной экосистемы характерны три признака:

1) экосистема обязательно представляет  собой совокупность живых и  неживых компонентов;

2) в рамках экосистемы осуществляется  полный цикл, начиная с создания  органического вещества и заканчивая  его разложением на неорганические составляющие;

3) экосистема сохраняет устойчивость  в течение некоторого времени,  что обеспечивается определенной  структурой биотических и абиотических  компонентов.

Примерами природных экосистем являются озеро, лес, пустыня, тундра, суша, океан, биосфера.

Более простые экосистемы входят в более  сложно организованные. При этом реализуется  иерархия организации систем, в данном случае экологических.

Искусственные экосистемы — это экосистемы, созданные человеком, например, агроценозы, природно-хозяйственные системы.

Искусственные экосистемы имеют тот же набор  компонентов, что и естественные: продуценты, консументы и редуценты, но есть существенные отличия в перераспределении потоков вещества и энергии. В частности, созданные человеком экосистемы отличаются от естественных следующим:

1. меньшим числом видов и преобладанием организмов одного или нескольких видов (низкая выравненность видов);
2. невысокой устойчивостью и сильной зависимостью от энергии, вносимой в систему человеком;
3. короткими цепями питания из-за небольшого числа видов;
4. незамкнутым круговоротом веществ вследствие изъятия урожая (продукции сообщества) человеком, тогда как естественные процессы наоборот стремятся включить в круговорот как можно большую часть урожая

   Без поддержания энергетических потоков со стороны человека в искусственных системах с той или иной скоростью восстанавливаются естественные процессы и формируется естественная структура компонентов экосистемы и вещественно-энергетических потоков между ними.(5)

Существующие  на Земле экосистемы разнообразны. Выделяют микроэкосистемы (например, ствол  гниющего дерева), мезоэкосистемы (лес, пруд и т. д.), макроэкосистемы (континент, океан и др.) и глобальную —  биосфера.

Крупные наземные экосистемы называют биомами. Каждый биом включает в себя целый ряд меньших по размерам, связанных друг с другом экосистем. Существует несколько классификаций экосистем. Например, одна из них, основанная на особенностях макроструктуры, приведена ниже:

Наземные  биомы

Вечнозеленый тропический дождевой лес; полувечнозелеиый тропический лес: выраженный влажный и сухой сезоны; пустыня: травянистая и кустарниковая; чапараль — районы с дождливой зимой и засушливым летом; тропические грасленц и саванна; степь умеренной зоны; листопадный лес умеренной зоны; бореальные хвойные леса; тундра: арктическая и альпийская

Типы  пресноводных экосистем

Ленточные (стоячие воды): озера, пруды и  т. д.; логические (текучие воды): реки, ручьи и т. д.; заболоченные угодья: болота и болотистые леса

Типы  морских экосистем

Открытый  океан (пелагическая); воды континентального шельфа (прибрежные воды); районы апвеллинга (плодородные районы с продуктивным рыболовством); эстуарии (прибрежные бухты, проливы, устья рек, соленые марши  и т.д)(6)

         Экологические системы состоят из живых организмов (биоценозов) и среды обитания — косной (атмосфера) и бикосной (почва, водоем и т. д.). Они иногда отделены одна от другой, но часто между ними имеются переходы. От экосистем следует отличать биомы, под которыми понимают значительные сообщества организмов, приуроченные к определенным географическим районам с их климатическими и почвенными зонами.(7)

Все элементы экологических систем составляют едисоставляют единую совокупность, и это определяется тем, что они  объединены между собой так называемыми цепями питания, под которыми понимают передачу от организмовпотребителей заключенной в пище энергии первоначального источника (Солнца) через организмы-потребители (в ряде цепей питания конечным звеном является человек) к организмам-разрушителям.(7)

Главное в экосистемном подходе — изучение функциональных взаимосвязей между  организмами и их абиотическим окружением. Эта взаимосвязь обеспечивается потоком энергии и биогеохимическими  циклами (круговоротами биогенных  элементов).

 

 

1.3 Динамика экосистем . Экологические  сукцессии, их причины.

Сложение  экосистем — динамический процесс. В экосистемах постоянно происходят изменения в состоянии и жизнедеятельности  их членов и соотношении популяций. Многообразные изменения, происходящие в любом сообществе, относят к двум основным типам: циклические и поступательные.

   Динамика экосистемы определяется серией сменяющих друг друга сообществ.

Циклические изменения сообществ отражают суточную, сезонную и многолетнюю периодичность  внешних условий и проявления эндогенных ритмов организмов. Суточная динамика экосистем связана главным образом с ритмикой природных явлений и носит строго периодический характер. В каждом биоценозе имеются группы организмов, активность жизни у которых приходится на разное время суток. Одни активны днем, другие — ночью. Отсюда в составе и в соотношении отдельных видов биоценоза той или иной экосистемы происходят периодические изменения, так как отдельные организмы на определенное время выключаются из него. Суточную динамику биоценоза обеспечивают как животные, так и растения. Как известно, у растений в течение суток изменяются интенсивность и характер физиологических процессов — ночью не происходит фотосинтез, нередко у растений цветки раскрываются только в ночные часы и опыляются ночными животными, другие приспособлены к опылению днем. Суточная динамика в биоценозах, как правило, выражена тем сильнее, чем значительнее разница температур, влажности и других факторов среды днем и ночью.

Более значительные отклонения в биоценозах наблюдаются при сезонной динамике. Это обусловлено биологическими циклами организмов, которые зависят от сезонной цикличности явлений природы. Так, смена времени года значительное влияние оказывает на жизнедеятельность животных и растений (спячка, зимний сон, диапауза и миграции у животных; периоды цветения, плодоношения, активного роста, листопада и зимнего покоя у растений). Сезонной изменчивости подвержена нередко и ярусная структура биоценоза. Отдельные ярусы растений в соответствующие сезоны года могут полностью исчезать, например, состоящий из однолетников травянистый ярус. Длительность биологических сезонов в разных широтах неодинакова. В связи с этим сезонная динамика биоценозов арктической, умеренной и тропической зон различна. Она выражена наиболее четко в экосистемах умеренного климата и в северных широтах.

Многолетняя изменчивость является нормальной в  жизни любого биоценоза. При этом происходит выработка экологических  ниш — функциональное размежевание в возникающем множестве или  его дополнение при малом разнообразии.

Многолетние изменения в составе биоценозов повторяются и в связи с  периодическими изменениями общей  циркуляции атмосферы, в свою очередь, обусловленной усилением или  ослаблением солнечной активности.

В процессе суточной и сезонной динамики целостность биоценозов обычно не нарушается. Биоценоз испытывает лишь периодические колебания качественных и количественных характеристик.

Поступательные  изменения в экосистеме приводят в конечном итоге к смене одного биоценоза другим, с иным набором господствующих видов. Причинами подобных смен могут являться внешние по отношению к биоценозу факторы, действующие длительное время в одном направлении, например увеличивающееся загрязнение водоемов, возрастающее в результате мелиорации иссушение болотных почв, усиленный выпас скота и т. д. Данные смены одного биоценоза другим называют экогенетическими. В том случае, когда усиливающее влияние фактора приводит к постепенному упрощению структуры биоценоза, обеднению их состава, снижению продуктивности, подобные смены называют дигрессивными или дигрессиями.

Наряду  с природными факторами, причинами  динамики экосистем все чаще выступает  человек. К настоящему времени им разрушено большинство коренных (климаксных) экосистем. Например, степи  почти полностью распаханы (сохранились только на заповедных участках). Преобладающие площади лесов представлены переходными (временными) экосистемами из лиственных древесных пород (береза, осина, реже ива, ольха и др.). Эти леса обычно называют производными или вторичными. Они, как отмечалось выше, являются промежуточными стадиями сукцессий.