Экология как наука

Почвенная влага делится на свободную, капиллярную и пленочную.

Химические свойства почвы зависят от содержания минеральных  веществ, которые находятся в  ней в виде растворенных ионов.

В почве обитает  множество видов растительных и  животных организмов, влияющих на ее физико-химические характеристики: бактерии, водоросли, грибы или простейшие одноклеточные, черви и членистоногие. Биомасса их в различных почвах равна (кг/га): бактерий - 1000 - 7000, микроскопических грибов - 1001000, водорослей 100300, членистоногих - 1000, червей - 350 - 1000.

11. Человек как биологический  вид. Его экологическая  ниша

 

Современная наука  видит в человеке прежде всего биосоциальное существо, прошедшее в своем становлении длительный путь эволюции и выработавшее сложную социальную организацию.

Выйдя из животного  царства, человек и поныне остается одним из его членов. Царство Животные, подцарство Многоклеточные, раздел Двустороннесимметричные, тип Хордовые, подтип Позвоночные, группа Челюстноротые, класс Млекопитающие, отряд Приматы, подотряд Обезьяны, секция Узконосые, надсемейство Высшие узконосые (гоминоиды), семейство Гоминиды, род  Человек, вид Человек разумный - таково его положение в системе органического  мира.

Современный человек произошел от обезьяноподобного предка - дриопитека, представителя ветви гоминид, отделившихся примерно 2025 млн лет назад от высших узконосых обезьян. Причиной отхода предков человека от генеральной линии эволюции, предопределившего невиданный скачок в совершенствовании его физической организации и расширении возможностей функционирования, стали изменения условий существования, произошедшие вследствие развития естественных природных процессов. Общее похолодание, вызвавшее сокращение ареалов лесов - естественных экологических ниш, населяемых предками человека, поставило его перед необходимостью приспособиться к новым, крайне неблагоприятным обстоятельствам жизни. Это дало возможность более гибко реагировать на текущие изменения во внешней среде и тем самым успешнее адаптироваться к ним.

Постепенно, по мере освоения человеком умений, создания и использования орудий, создания им развитой материальной культуры и, что самое главное, развития интеллекта, он фактически перешел от пассивного приспособления к условиям существования  к активному и сознательному  их преобразованию.

В экосистеме человек  занимает место на высших трофических  уровнях. Расселение его можно считать  повсеместным.

В настоящее  время жизнь человечества протекает  в совокупности взаимодействующих  природных и искусственных объектов, образующихся в результате строительства  и эксплуатации инженерных и иных сооружений, комплексов и технических  средств, взаимодействующих с природной  средой (природно-технических геосистем (ПТГС)). Структура ПТГС включает подсистему природных объектов (геологические тела, почва, растительный покров, водные источники, воздух, животные, составляющую природную основу ПТГС) и подсистему искусственных объектов (наземные и подземные сооружения, плотины, водохранилища, технические средства, например бульдозеры, и т.п.).

12. Понятие «экосистема». Структура экосистемы

 

Экосистема - это совокупность продуцентов, консументов и детритофагов, взаимодействующих друг с другом и с окружающей их средой посредством обмена веществом, энергией и информацией таким образом, что эта единая система сохраняет устойчивость.

Таким образом, 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  и т.д. Более простые экосистемы входят в более сложно организованные. При этом реализуется иерархия организации  систем.

Важным следствием иерархической организации экосистем  является то, что по мере объединения  компонентов в более крупные  блоки, которые, в свою очередь, объединяются в системы, у этих новых функциональных единиц возникают новые свойства. Наличие у системного целого особых свойств, не присущих его подсистемам  и блокам, а также сумме элементов, не объединенных системообразующими связями, называют эмерджентностью.

Основу экосистем  составляют живое вещество, характеризующееся  биотической структурой, и среда  обитания, обусловленная совокупностью  экологических факторов.

Несмотря на многообразие экосистем, все они  обладают структурным сходством. В  каждой из них можно выделить фотосинтезирующие  растения - продуценты, различные уровни консументов, детритофагов и редуцентов.

Они и составляют биотическую структуру экосистем.

Неживая и живая  природа, окружающая растения, животных и человека, носит название среды  обитания.

Множество отдельных  компонентов среды, влияющих на организмы, называется экологическими факторами.

По природе  происхождения выделяют абиотические, биотические и антропогенные  факторы.

Абиотические факторы - это свойства неживой природы, которые прямо или косвенно влияют на живые организмы.

Биотические факторы - это все формы воздействия живых организмов друг на друга.

Раньше к биотическим  факторам относили и воздействие  человека на живые организмы, однако в настоящее время выделяют особую категорию факторов, порождаемых  человеком.

Антропогенные факторы - это все формы деятельности человеческого общества, которые приводят к изменению природы как среды обитания и др.

13. Основные формы  межвидовых связей  в экосистемах

 

В основе форм взаимодействия популяций лежат трофические  связи. Межвидовые отношения реализуются  в виде взаимодействия конкретных видов  в структуре отдельных биоценозов и выражаются:

1) в антибиозе - крайнем выражении конкурентных отношений. Вид полностью препятствует возможности поселения особей других видов в определенной зоне влияния;

2) нейтрализме - виды, взаимодействуя друг с другом, не оказывают друг на друга заметного биологического воздействия. Такой тип отношений встречается в отношениях между видами смежных трофических уровней;

3) симбиозе - тесными функциональными взаимовыгодными отношениями (мутуализм - выгода для обоих видов, комменсализм - выгода только для одного вида).

В результате взаимоотношений  растений и животных и у тех  и у других формировались адаптации. Это образование твердой коры, различного рода шипов, колючек, развитие химической формы защиты у живых  организмов, что способствовало ограничению  выедания растительности. Удобрение  почвы экскрементами животных способствует развитию богатой растительности. Важные биологические функции осуществляются на основе прямых трофических связей в пищевых цепях, вызывая ускорение  биологического круговорота биомассы, способствуя распространению растений.

Во взаимоотношениях хищник - жертва большую роль играет поведение во время охоты: простое  собирательство, широкий поиск, подстерегание, преследование, умерщвление жертв  ядом. Животные, выступающие в качестве жертв, выработали приспособления - морфологические (шипы, колючки и т.п.), поведенческие (убегание, затаивание) или физиологические (продукция ядовитых, отпугивающих веществ), а также используют покровительственную окраску. Хищники могут воздействовать на половую структуру, изымая из популяций жертв преимущественно самцов.

Форма взаимосвязей между видами, при которой организмы  одного вида живут за счет питательных  веществ или тканей организма  другого вида в течение определенного  времени, называется отношениями хозяин - паразит. Для паразита организм хозяина - территория его обитания, которая  защищена не только от факторов абиотического  характера, но и укрывает его от различного рода врагов. Различают постоянных и временных паразитов. Для фиксации в организме жертвы используются зацепки, крючья, присоски. Обоюдные адаптации  приводят к сокращению фатальных  случаев среди жертв. Жизненно важно  для паразита надежное попадание  в организм хозяина. Явление паразитизма  на планете наиболее богато представлено среди микроорганизмов и примитивных  многоклеточных.

14. Составные компоненты  экосистем, основные  факторы, обеспечивающие  их существование

 

Правомерно вычленить  в любой экосистеме взаимообусловленные  совокупности биотических и абиотических компонентов, а также факторы  среды (такие как солнечная радиация, влажность и температура, атмосферное  давление, антропогенные факторы  и др.).

Биоту, входящую в состав биогеоценоза, или элементарной экосистемы, принято называть биоценозом (от греч. bios «жизнь», koinos «сообщество»), а пространство, им занятое, - биотопом. Совокупности природных факторов, в свою очередь, определяют и лимитируют развитие экосистем. Таким образом, абиотические компоненты в совокупности с биотическими и природными факторами составляют экологические условия жизнеобитания.

Основой формирования и функционирования биогеоценозов, а следовательно, и экосистем  являются продуценты - растения и микроорганизмы, способные производить из неорганического  вещества органическое, используя энергию  света или химические реакции.

Продуценты, использующие для продуцирования органического  вещества солнечную энергию, называются автотрофами (от греч. avtos «сам», trof «питаться»), а использующие химическую энергию - хемотрофами.

В отличие от продуцентов, образующих первичную  продукцию экосистем, организмы, использующие эту продукцию, получили название гетеротрофов (от греч. geteros - «разный»). Они используют для формирования своих органов готовое органическое вещество других организмов и продукты их жизнедеятельности.

Гетеротрофностью  обладают консументы (от лат. копsymo - «потреблять») - потребители живого органического  вещества, к которым относятся  фитофаги и зоофаги.

Фитофаги - травоядные (от греч. fitos - «растение», fagos - «пожиратель») или растительноядные.

Зоофаги - хищники, поедающие фитофагов и более мелких хищников.

Симбиотрофы (от греч. simbios - «сожительство») - микроорганизмы и грибы, живущие на корнях растений и вокруг них и получающие часть продуктов фотосинтеза в виде выделяемых корнями органических веществ.

Паразиты - консументы, начиная от вирусов и бактерий (микропаразитов) и заканчивая крупными растениями-паразитами или насекомыми. Паразиты - организмы, обитающие внутри или на поверхности животных или растений, которые питаются за счет организма хозяина, но не съедают его до гибели, а пользуются длительное время.

В естественных экосистемах обеспечивается состояние  динамического постоянства баланса: растения<>фитофагиохищники<>паразиты. Тем не менее колебания численности  могут быть значительны.

Сапрофаги - животные, поедающие трупы и экскременты.

15. Развитие экосистем:  сукцессия

 

Процесс, при  котором сообщества видов растений и животных замещаются с течением времени другими, обычно более сложными сообществами, называется экологической сукцессией, или просто сукцессией. Экологическая сукцессия обычно продолжается до тех пор, пока сообщество не станет стабильным и самообеспечивающимся. Конечное сообщество, занявшее нарушенный участок, называется зрелым сообществом, а экосистема в целом - климаксовой. На планете выделяют несколько крупных наземных климаксовых экосистем, которые называют биомами: тундра, хвойные леса (тайга), леса умеренного пояса, степи, пустыни, саванны, дождевые тропические леса.

Экологи выделяют два вида экологических сукцессии: первичные и вторичные. Первичная сукцессия - это последовательное развитие сообществ на участках, лишенных почв.

Более распространенным типом сукцессии является вторичная сукцессия, т.е. последовательное развитие сообществ в ареале, в котором естественная растительность была устранена или сильно нарушена, но почва не была уничтожена.

Существует два  крайних типа видовых стратегий  – r-стратегия и К-стратегия. Это  два различных решения одной  задачи - задачи длительного выживания  вида.

Виды с r-стратегией быстрее заселяют нарушенные местообитания, характерные для ранних стадий сукцессии, такие как обнаженная горная порода, лесные вырубки, выгоревшие участки, чем  виды с К-стратегией, так как они  легче распространяются и быстрее  размножаются.