Организмы и их группировки
Виды и популяции
Вид - совокупность особей, имеющих наследственную сходство морфологических, физиологических и биохимических особенностей, свободно скрещиваются и дают плодовитое потомство, приспособленное к определенным условиям жизни. Область распространения вида называется ареалом.
Критерии вида:
1) морфологический - базируется на сходстве внешнего строения особей вида;
2) физиолого-биохимический - учитывает особенности метаболических, иммунных реакций и физиологических процессов у особей разных видов;
3) генетический - базируется на видовой индивидуальности количества и распределения генетического материала, активности определенных генов;
4) эколого-географический - характеризует экологические, территориальные и климатические особенности распространения видов;
5) етологічний - базируется на особенностях поведения разных особей.
Только в случае совпадения всех критериев особи безошибочно можно отнести к одному виду.
Структурной единицей вида является популяция - группа особей одного вида, длительное время обитающих на определенной территории и свободно скрещиваются между собой. Популяции являются единицами мікроеволюції. В популяционной экологии существует понятие динамики численности популяции, которое отражает изменение числа особей в популяции. Под плотностью популяции понимают число особей, приходящаяся на единицу площади занятой территории. Абсолютная рождаемость характеризует число особей, появившихся в популяции за единицу времени, тогда как смертность описывает скорость уменьшения численности популяции вследствие гибели особей.
Группы и экосистемы
Группа
, или біоценоиз - группировки живых организмов, которые вступают между собой в сложные взаимоотношения, что характеризуется определенным видовым составом.
Пространство, которое занимает биоценоз, называют биотопом. Биотоп представляет собой более-менее ограниченную территорию (заливной луг, овраг), которая имеет достаточные для поддержания жизни ресурсы.
Экосистема, или
біогеоценос, состоит из биоценоза и соответствующего биотопа. Биогеоценозы характеризуются рядом показателей.
Видовое разнообразие - количество видов в біогеоценозі.
Плотность популяции - число особей данного вида на единицу площади или объема. Биомасса - общая сухая масса органического вещества или энергии всей совокупности особей, которая содержится в ней. Биологическая продуктивность - скорость продуцирования биомассы. Важнейшей характеристикой биогеоценозов является способность к саморегуляции - поддержания постоянства видового состава и численности организмов в меняющихся условиях среды.
В экологии часто используется термин
биом, что означает большую биосистему, которая характеризуется определенным основным типом растительности, особенностями ландшафта и др. В наше время на планете сформированы следующие основные типы биомов: тундра, хвойный лес, степь, лиственный лес, тропический лес, пустыня.
Поток вещества и энергии в биогеоценозах
Внутри экосистемы органические вещества образуются автотрофами и служат пищей для гетеротрофів. Растения поедаются животными, которые, в свою очередь, могут поїдатись другими животными. Таким образом происходит перенос энергии через ряд организмов - каждый последующий питается предыдущим, потребляя материал и энергию для процессов синтеза. Такая последовательность называется
цепью живлення, а каждое его звено -
уровнем живлення. Первый уровень питания занимают
автотроф, либо
продуценты. Организмы второго уровня питания, которые питаются автотрофами, называются
первичным консументами, третьего -
вторичными консументами и т. д. Замыкают любое цепь питания
редуценти - организмы, питающиеся мертвыми органическими остатками (бактерии, грибы, дождевые черви) и разрушают их до простых неорганических соединений, которые затем используются продуцентами.
В цепей питания редко бывает больше шести уровней питания. Пример цепи питания: яблоня → тля → божья коровка → паук → насекомоядное птица → хищная птица.
Ограниченность числа уровней питания объясняется потерей энергии: до каждого последующего уровня доходит 5-10 % энергии предыдущего. Поэтому количество организмов от нижних до верхних уровней питания уменьшается.
Поток энергии и вещества в цепях питания описывается
правилом экологической пирамиды: масса каждого последующего звена в цепи питания уменьшается в 5-10 раз по сравнению с предыдущей. Для построения экологической пирамиды подсчитывают число организмов на данной территории, которые группируют по уровням питания. Число особей каждой группы изображают в виде прямоугольника, площадь которого пропорциональна числу организмов, которые живут на данной территории (или в соответствующем объеме водной экосистемы). У основания экологической пирамиды расположена масса растений-продуцентов, выше - меньше число растительноядных животных (первичных консументів). Следующий ярус занимает еще меньшее число мелких хищников (вторичных консументів). На вершине пирамиды оказываются немногочисленные крупные хищники.
Взаимоотношения организмов в биогеоценозах
Конкуренция - отношения соперничества между организмами, используют одни и те же ресурсы (пищу, территорию, свет и т. д.). Различают внутривидовую и міжвидову конкуренцию.
Хищничество - тип межвидовых взаимоотношений, при которых жертва убивается хищником при нападении, чтобы быть использованной им в пищу. Систематические различия между хищником и жертвой не должны составлять очень большое число таксонов. Хищники поддерживают численность популяций жертв на определенном уровне и могут способствовать увеличению видового разнообразия.
Паразитизм - особая группа биологических связей, при которых одни организмы используют другие как среда обитания и источник питания, возлагая при этом (частично или полностью) на своих хозяев задачу регуляции своих взаимоотношений с внешней средой. У паразитических организмов отмечается тенденция к регрессу пищеварительной, нервной, дыхательной и кровеносной систем, органов чувств. Сильное развитие получает система размножения и органы прикрепления к тканям или покровов хозяина.
Коменсалізм (тунеядство) - форма взаимодействия, при которой один организм использует часть ресурсов или среда существования другого организма, не причиняя последнему вреда, но и не давая пользы.
Мутуализм (симбиоз) - взаимовыгодные межвидовые взаимоотношения. Колебания численности в биогеоценозах.
В биоценозах численность одних видов из года в год остается примерно одинаковым, тогда как у других видов понесет огромных колебаний, часто периодических. Колебания численности зависят от многих факторов: климатических (изменение температуры, влажности), питательных и т. д. В период высокой численности между особями вида повышается конкуренция за территорию, пищу, учащаются заболевания. Растет и количество хищников, поэтому через некоторое время численность вида уменьшается. В этом и заключается суть такой характеристики биогеоценозов, как способность к саморегуляции.
Смена биогеоценозов
Биогеоценозы развиваются и эволюционируют. Они изменяются в определенном направлении - от менее устойчивых к более устойчивым, то есть таких, в которых более полный круговорот веществ и более сбалансированный.
Последовательную смену во времени одних биогеоценозов другими называют
сукцесією. Примером сукцессии может быть восстановление биогеоценоза ельника после пожара. Ель не растет на пожарище, поскольку на открытом пространстве заморозки повреждают всходы. Поэтому в первые годы развиваются травянистые растения и лишь позднее - береза, осина или сосна. Под защитой деревьев появляются теневые лестницы елки. Достигнув верхнего яруса, ель вытесняет лиственные деревья примерно через 100 лет после пожара.
Агроценоз - экосистема, структуру и функцию которой человек поддерживает в своих интересах (поля пшеницы, сады, огороды).