Тема 2. Среды жизни организмов и экологические факторы.

Среда обитания – это часть природы, окружающая живые организмы и оказывающая на них определённое воздействие. На нашей планете живые организмы освоили четыре среды обитания: водную, наземновоздушную, почвенную и живой организм как среда обитания.

Водная среда была первой, в ней зародилась жизнь, и появились первые живые организмы. Затем они освоили наземно-воздушную среду, создали и заполнили почву. Живой организм как среду обитания освоили паразиты и симбионты.

Водная среда самая древняя. Освещённость в ней достигает 50 – 60 метров, а давление воды увеличивается в ней на 1 атмосферу при погружении на каждые 10 метров. Содержание кислорода в воде не превышает 1%, солёность воды увеличивается при переходе от пресных вод к морским и океаническим. Это среда относительно однородная в пространстве и стабильная во времени, здесь менее резко изменяется температурный режим. Живые организмы адаптировались к ней, приобретя обтекаемую форму тела, слизистые покровы, развитие воздухоносных полостей.

Наземно-воздушная среда имеет более резкий контраст температуры,

отличается большей разряжённостью, обилием света и кислорода (до 20,8%).

Она более гетерогенна в пространстве, очень подвижна (динамична) во времени. В связи с большей силой притяжения, чем в водной среде, животные выработали более мощный скелет, сформировали более совершенный механизм терморегуляции, освободили половой процесс от жидкой среды.

Почвенная среда обитания выработана самими организмами в результате их взаимодействия с неорганическими компонентами земного покрова. Она осваивалась одновременно с наземно-воздушной средой, отличается дефицитом или полным отсутствием света, высокой плотностью. Эта среда состоит из трёх фаз: твёрдой, жидкой и газообразной. Она неоднородна в пространстве, но более постоянна во времени, чем в наземновоздушной среде. Животные почвенной среды имеют влажноватую форму слизистые покровы, копательный аппарат (крот). Для многих групп организмов (насекомые, черви, бактерии) характерны небольшие размеры и эфемерность (легкий переход от активного состояния и наоборот).

Организменная среда также очень древняя. Это может быть пищеварительный тракт животных, кровь, лимфа, мышцы. Отличается большим постоянством физических и химических параметров, чем другие среды. Это могут быть как паразиты хозяина (гельминты, болезнетворные бактерии), так и симбионты (молочнокислые бактерии).

Каждая из указанных сред обитания организмов отличается особенностями воздействия экологических факторов. Экологические факторы – это отдельные элементы среды, которые воздействуют на организмы. Выделяют три группы экологических факторов: абиотические, биотические и антропогенные.

Абиотические факторы – это компоненты неживой природы. К ним относят: климатические (свет, температура, вода, состав атмосферного воздуха, ветер, давление, рельеф, тип почв и др.).

Биотические факторы – воздействие живых организмов друг на друга (взаимодействие между особями в популяциях и между популяциями в сообществах). При этом взаимодействия могут быть внутривидовыми (между особями одного вида) и межвидовыми (между особями разных видов).

Антропогенные факторы – деятельность человека, приводящая либо к прямому воздействию на живые организмы, либо к изменению среды их обитания. При этом различают воздействие человека, как биологического организма, так и его хозяйственная деятельность (техногенные факторы).

Тема 3. Экология популяций.

Биологический вид – это совокупность особей, имеющих наследственное сходство морфологических, физиологических и биохимических особенностей, свободно скрещивающихся, дающих плодовитое потомство и занимающих определенный ареал. Виды часто занимают большой ареал, в пределах которого особи распределены неравномерно, группами – популяциями. Целостность вида поддерживается связями между популяциями.

Популяция – совокупность свободно скрещивающихся особей одного вида, занимающая длительное время определенную часть ареала относительно обособленно от других совокупностей того же вида. Популяция является структурной единицей вида и единицей эволюции.

Популяция характеризуется рядом свойств: численность, плотность, рождаемость, смертность, прирост.

Численность – число особей в популяции. Она может значительно изменяться во времени и зависит от биологического потенциала вида и внешних условий.

Плотность – число особей, или биомасса популяции, приходящаяся на единицу площади или объема.

Рождаемость – число особей, появившихся за единицу времени в результате размножения.

Смертность – число особей, погибших за единицу времени.

Скорость роста популяции – изменение её численности в единицу времени, она может быть положительной, нулевой и отрицательной. Это зависит от соотношения рождаемости, смертности и миграции.

Гомеостаз популяций – поддержание оптимальной численности особей внутри популяции.

Члены популяции оказывают друг на друга не меньшее влияние, чем физические факторы среды или другие виды. В популяциях проявляются все типы взаимоотношений, характерные для межвидовых связей. Но наиболее ярко – мутуалистические (взаимовыгодные) и конкурентные. Кроме адаптивных возможностей отдельных особей, популяции обладают ещё и групповой адаптацией.

Соседние популяции сообщаются друг с другом в процессах расселения, переноса семян и зачатков, сезонных миграций. Анализ возрастного и полового состава популяций важен для прогноза численности тех видов, которые мы используем в дикой природе, разводим или с которыми боремся: в сельском и лесном хозяйстве, в рыбном промысле, в биотехнологиях.

Тема 4. Биоценозы, экосистемы.

Впервые понятие «биоценоз» ввел в экологическую науку немецкий ученый К. Мёбиус в 1877г. Этот термин происходит от греческих слов «биос» (жизнь) и «ценоз» (сообщество). То есть биоценоз – это совокупность совместно проживающих и связанных друг с другом видов живых организмов.

Структура биоценоза:

Популяция > фитоценоз > зооценоз > микробоценоз. Если к этой цепочке прибавить термин биотоп (от греч. «Топос» - место); то образуется новое, более сложное понятие «биогеоценоз» или «экосистема».

В природе биоценозы могу быть разного масштаба: биоценоз разрушающегося пня, луга, леса, водоёма; могу быть биоценозы, созданные человеком (агроценозы): аквариума, теплицы, поля, сада, огорода.

Биоценозы – не случайные собрания организмов. В сходных природных условиях и при близком составе фауны и флоры возникают сходные, закономерно повторяющиеся биоценозы. Например, в разных дубравах в полосе широколиственных лесов мы можем встретить также липу, клен, лещину, рябину, калину, бересклет и малину; из трав – сныть, ветреницу дубравную, ландыш майский и др. Среди животных – белку, кабана, мышь, зайца, лису, лося и др.

В экосистемах (биоценозах) происходит биологический круговорот химических элементов и энергии. Этот процесс особенно отчетливо прослеживается в цепях питания и правиле экологической пирамиды, о чем будет сказано ниже.

Русский эколог Беклемишев В.Н. (1890-1962г.г.) предложил классификацию взаимоотношений организмов в биоценозах.

4. Трофические связи (по способу питания) – один вид питается либо другими видами, либо их мертвыми остатками, либо продуктами жизнедеятельности. И здесь прослеживаются экологические цепи питания. Например: трава > заяц > лиса > волк > микроорганизмы (или грибы). Трава здесь выполняет функцию продуцентов (производителей органического вещества); заяц, лиса, волк – функцию консументов (потребителей органического вещества); микроорганизмы и грибы – функцию редуцентов (разрушителей органического вещества).

5. Топические связи (от гр. «топос» -место) – физическое или химическое изменение условий обитания одного вида за счет жизнедеятельности другого вида. Например, лес создает хорошие микроусловия для многих видов растений и животных. Поэтому трофические и топические связи являются главными в биоценозе.

6. Форические связи -это участие одного вида в распространении другого. Зоохория – перенос животными семян, спор, пыльцы растений. Форезия – перенос крупными животными – белее мелких (клещи, яйца и личинки насекомых и др.).

7. Фабрические связи – когда виды используют для своих сооружений (фабрикаций) продукты выделения, либо мёртвые остатки, либо живых особей другого вида.

8. Паразитизм – организм-потребитель использует живого хозяина не только как источник пищи, но и как место постоянного или временного проживания.

9. Комменсализм – когда деятельность одного вида доставляет пищу или убежище другому виду (комменсалу). Например, рыба – прилипала и акула, гиена и лев.

10. Мутуализм – взаимовыгодное сожительство двух видов (водоросли и грибы в теле лишайника, азотофиксирующие бактерии на корнях бобовых растений и т.д.).

11. Нейтрализм – совместное проживание видов, не влияющих друг на друга (лоси белки в лесу).

12. Аменсализм – один вид ухудшает условия жизни другого, например, деревья затеняет траву.

13. Конкуренция – отношения между видами со сходными экологическими требованиями. Например, саранча и сайгаки за траву в лесу.