Был проанализирован географический и качественный аспект систематических категорий в экосистеме. Теперь нужно обратить внимание на количественные соотношения между видами и особями как на одну из характеристик видовой структуры.

Весьма типичной и постоянной характеристикой сообществ надо считать сравнительно малое число видов, часто встречающихся (т. е. представленных большим числом особей или большой биомассой) и сравнительно большое число видов, встречающихся редко в данном месте и в данное время. Участок леса, например, может иметь 50 видов деревьев, из которых полдюжины или меньше дают 90% древесины. Подсчеты, сделанные студентами одного курса, изучавшими небольшой степной район, хорошо иллюстрируют эту картину. На один вид травостоя падает 24%, на 9 видов — 84%, а на остальные 20 видов только 16%. На каждый из этих последних видов приходилось меньше 1% всего сообщества. Немногие виды, представленные в данной группировке большим числом особей, часто носят название доминантов или экологических доминантов, если мы имеем в виду экологические, а не систематические группировки.


Экологи часто обозначают многочисленные редкие виды как «случайные», но с этим нельзя согласиться, так как этот термин заставляет думать, что эти виды не имеют значения. Отдельный редкий вид, конечно, не важен для всего населения или в обмене веществ всего сообщества в данный момент, но редкие виды в совокупности могут быть весьма существенными, особенно с точки зрения их деятельности на протяжении многих лет.

Природные сообщества содержат колоссальное число видов: их так много, что никто до сих пор не определил и не занес в список все виды растений, животных и микробов, которые можно найти на какой-нибудь большой площади, например на 1 м2 леса или 1 км2 моря. К счастью для эколога, он может сконцентрировать свое внимание на немногих экологических доминантах и, познакомившись с ними как следует, подойти к пониманию существа экосистемы. Он может также исследовать основные связи между численностью и видовым составом, даже не давая латинских названий рассматриваемым организмам. Еще более важно то, что эколог может изучать эти взаимоотношения в доступных местах и затем прийти к обобщениям на основе расчетов, если нельзя применить непосредственные измерения.

Конечно, знакомясь с различными условиями существования и наблюдая поразительное разнообразие видов, легко понять, что оно обязано вариациям физических условий существования, приводящим к возникновению промежуточных состояний или градиентов.


нако даже если выбрать на первый взгляд однородное местообитание и обращать внимание на ограниченное число таксонов, будет обнаружена такая же картина. Подстилка из хвои, образованная одним или двумя видами хвойных деревьев, может считаться предельно однородным местообитанием. Если взять образчики сосновых игл и поместить их в воронку Тульгрена, то удается извлечь оттуда огромное разнообразие мелких животных. Обнаружено двумя исследователями в отношении орибатидных клещей в 215 пробах сосновой подстилки. Орибатидные клещи (класс Acarina) представляют собою группу мелких членистоногих (микроартропода), населяющих лесную подстилку; эти клещи питаются отмершей хвоей, грибками или пожирают друг друга. Из проб подстилки было извлечено более 6 000 взрослых особей. Так как неполовозрелые особи нельзя точно определить, можно думать, что число видов на самом деле было еще больше. 41% взрослых клещей принадлежал к одному виду, а 72% всех животных — только 9 видам, тогда как 51 вид составлял около 28% от всего числа особей. Как в примере со степной растительностью, один вид был определенно доминантным, небольшое число видов были довольно обычными и очень большое — исключительно редкими.

Внимание при этом обращено на редкий конец видового спектра. Высокая колонка налево показывает, что почти половина общего числа видов (около 30) была найдена меньше, чем в 10 из 215 проб; эти виды являются действительно редкими.


противоположность этому в столь большом числе образцов, как 100, встречались лишь 5 видов. Если нанести частоты (или числа индивидов на класс) против числа видов по методу, получается вогнутая кривая. Форма этой кривой представляет огромный интерес для экологов. Неблагоприятный ограничивающий фактор, например, длительная засуха, будет стремиться сделать вогнутость кривой более симметричной; число (или процент) редко встречающихся или редких видов сократится; относительное число (или процент) часто встречающихся видов вырастет. Анализ подобного рода имеет практическое значение, когда необходимо определить, влияет ли на видовую структуру экосистемы создаваемый человеком фактор, например загрязнение реки или хроническое передозирование инсектицида в лесу.

Существование немногих обычных видов с многими редкими видами встречается всегда независимо от того, анализируется ли такая экологическая категория, как продуценты или травоядные, или систематическая группа, например Spermatophyta (цветковые растения) или клещи. Общее число видов сокращается там, где условия существования суровы (как в Арктике) или хорошо выражена географическая изоляция (как на острове). Значение имеет величина организма. В общем разнообразие больше среди мелких организмов, чем среди крупных. Так, например, в каком-нибудь лесу можно рассчитывать встретить больше видов клещей, чем видов млекопитающих. Человек, само собой разумеется, часто оказывает сильное селективное давление как на хозяйственно используемые для рыболовства пруды, так и на посевы сельскохозяйственных культур; тем не менее соотношение немногих обычных и многих редких видов проявляется и в этих ситуациях.

iv>
рошо обработанное кукурузное поле на первый взгляд производит впечатление монокультуры, но более пристальное изучение открывает массу других видов мелких растений, не говоря уже о мельчайших животных и растениях, живущих в почве и на ее поверхности. Даже в лабораторных условиях весьма трудно наладить чистую (иными словами, безбактериальную) культуру одного вида или расы организма. Если же это удается, исследователь все время должен следить за ее чистотой. Сведения, получаемые при изучении чистых культур, важны для лучшего понимания условий существования, необходимых данному виду (свет, пища и др.). Однако вид, как таковой, также требует изучения, так как он существует в реальной природе, а условия чистой культуры в природе никогда не достигаются.

Мы несколько отошли в сторону для того, чтобы подчеркнуть то, что было выдвинуто, а именно: так как и полевой, и лабораторный подход к исследованию имеют известные ограничения, их надо комбинировать, если желательно добиться полной ясности в вопросе о численности и видовом составе.

Источник: www.activestudy.info

Сходства природных экосистем и агроэкосистем

сельское хозяйство


  • Являются открытыми экосистемами, то есть поглощают энергию солнца.
  • Состоят из консументов(организмов, потребляющих органические вещества), продуцентов( организмов, которые производят органические вещества из неорганических), редуцентов( организмов, разрушающих мертвые остатки и превращающих их в органические или неорганические соединения(грибы и бактерии)).
  • В каждой из систем работает правило экологической пирамиды.
  • Существуют цепи питания.
  • Присутствуют борьба за выживание, искусственный или естественный отбор и наследственная изменчивость
  • Основой сообществ служат продуценты, которые используют энергию солнца для образования органических веществ и являются первым звеном в цепочке питания.

Различия природных экосистем и агроэкосистем

агроэкосистема

  • Действие и направление отбора особей. В природной экосистеме всегда присутствует естественный отбор, во время которого слабые и больные особи уничтожаются. Этим обеспечивается устойчивость экосистемы.
  • Общий круговорот питательных элементов. В природной экосистеме постоянно происходят множественные пищевые цепи.
  • Источник энергии. В природной экосистеме используется только один источник света солнце. В агроэкосистемах широко используется энергия человека, которую он затрачивает на поддержание экосистемы.
  • Разнообразие видов и их устойчивость. В агроэкосистемах человек выращивает или культивирует только определенные виды растений, а это обедняет видовый состав грибов, бактерий и животных и может стать причиной уничтожения особыми насекомыми (колорадским жуком и др.) либо болезнями (мучнистой росой и др.)
  • Самодостаточность и способность к саморегуляции.
  • Продуктивность.
>

Категория

Природная экосистема

Агроэкосистема
Действие и направление отбора особей

Путем естественного отбора отбраковываются слабые особи и формируется стойкая экосистема

Человек сохраняет продуктивные особи и ослабляет естественный отбор

Общий круговорот питательных элементов

Вещества, потребляемыми организмами уходят в почву, продолжая круговорот питательных элементов

Человек, вместе с урожаем уносит питательные вещества, тем самым прерывая круговорот

 Разнообразие видов и их устойчивость

Большое видовое разнообразие обеспечивает длинные пищевые цепи и взаимосвязь организмов

Человек выращивает что-то одно, пищевые цепи короткие, а взаимосвязь организмов неустойчива

Самодостаточность и способность к саморегуляции

Постоянно саморегулируется и обновляется. Может произойти смена сообществ (например, еловый лес станет лиственным)

Человек полностью контролирует и регулирует экосистему. Вносит удобрения, избавляется от сорняков и меняет сорта на более продуктивные.

Продуктивность

Биомасса экосистемы на суше более продуктивна, чем биомасса Мирового океана.

Агроэкосистема очень продуктивна, в сравнении с природной экосистемой, хотя занимает всего 10% суши.

Противостояние природным факторам

Способна полностью противостоять природным факторам и изменениям условий существования

Без вмешательства человека быстро разрушается

Общий объем и протяженность

Бывают различного объема и протяженности

Человек регулирует объем

При нарушении природной экосистемы происходит потеря устойчивости биосферы и нарушается ее способность погашать обратными связями возникающие изменения.

Источник: xn—-8sbiecm6bhdx8i.xn--p1ai


Вспомните!

Какие уровни организации живой природы вам известны?

Что такое экосистема?

Влияние абиотических факторов на живые организмы и взаимодействия между отдельными видами лежат в основе жизни любого сообщества. Сообщество, или биоценоз, – это совокупность сосуществующих популяций разных видов. Вместе с факторами неживой природы (абиотическими факторами) сообщество образует экосистему.

Экосистема – это очень широкое понятие. Дождевой тропический лес и болото, гниющий пень и муравейник, лужа посреди просёлочной дороги и одиноко стоящее дерево с его обитателями – это разные природные экосистемы. Существуют экосистемы искусственного происхождения, например сельскохозяйственные угодья, аквариум, ферма. Экосистему, границы которой определены растительным сообществом, например дубрава, луг, ельник, берёзовая роща, называют биогеоценозом. Вся совокупность биогеоценозов земного шара образует глобальную экосистему, или биосферу.

Любая экосистема имеет пространственную, видовую и экологическую структуры.

Пространственная структура экосистемы. Пространственная структура большинства биогеоценозов и, следовательно, экосистем определяется ярусным расположением растительности (рис. 75). Например, в типичном листопадном лесу можно выделить пологовый (древесный), кустарниковый, травяной и надпочвенный (приземный) ярусы. Углубляясь в почву, можно тоже обнаружить определённые «этажи», которые образованы корнями определённых растений и где обитают разные виды подземных животных. Подобная пространственная организация экосистемы позволяет растениям эффективно использовать солнечный свет и ресурсы почвы, а многочисленным животным и микроорганизмам сосуществовать вместе, занимая разнообразные экологические ниши.


Рис. 75. Пример ярусности экосистемы. Ярусная структура лиственного леса

В составе любой экосистемы можно выделить два основных структурных компонента: комплекс факторов неживой природы, так называемое абиотическое окружение, или биотоп, и совокупность всех живых организмов – биоценоз. В свою очередь, биоценоз можно подразделить на зооценоз (сообщество животных), фитоценоз (сообщество растений), микробоценоз (сообщество микроорганизмов). Биотоп – это тоже неоднородная система, он состоит из разнообразных абиотических факторов, которые в сумме формируют определённые климатические, географические, почвенные и другие параметры экосистемы.

Видовая структура экосистемы. Биоценоз любой экосистемы характеризуется определённым видовым разнообразием, т. е. числом видов, которые его образуют, и количественным соотношением особей этих видов. Видовое разнообразие обеспечивает стабильность экосистем. Высокая численность популяций, входящих в состав экосистемы, свидетельствует о том, что данные виды оптимально приспособлены к конкретным условиям и важны для стабильного существования этой экосистемы. Обычно общую численность особей в популяциях подсчитать достаточно сложно, поэтому при характеристике экосистем используют понятие «плотность популяции» (§ 6).


Экологическая структура экосистемы. Несмотря на громадное разнообразие экосистем, все они имеют примерно одинаковую экологическую структуру. Экологическая структура – это соотношение групп видов, занимающих определённые экологические ниши и выполняющих определённые функции в сообществе. Наличие этих групп является обязательным условием стабильного существования любой экосистемы, потому что благодаря их взаимодействию обеспечивается главное свойство экосистем – способность к самоподдержанию. Эти обязательные компоненты любой экосистемы – продуценты, консументы и редуценты.

Продуценты, или производители, – это автотрофы, которые в процессе жизнедеятельности синтезируют из неорганических веществ органические соединения, используя в качестве источника углерода углекислый газ. Биомассу, образованную в экосистеме автотрофными организмами, называют первичной продукцией. Она служит пищей и источником энергии для остальных организмов сообщества.

Основными продуцентами являются зелёные растения, хотя свой вклад в образование первичной продукции экосистемы вносят также фотосинтезирующие и хемосинтезирующие бактерии. Для каждой крупной экосистемы или для любого биогеоценоза характерны свои специфические растения, осуществляющие фотосинтез, т. е. свои продуценты.

Консументы, или потребители, – это гетеротрофные организмы, которые используют синтезированную продуцентами биомассу для собственной жизнедеятельности. Съедая и перерабатывая растения, консументы получают энергию и образуют вторичную продукцию экосистемы.

Консументами являются самые разные живые организмы – от микроскопических бактерий до крупных млекопитающих, от простейших до человека. С точки зрения структуры экосистемы и той роли, которую играют разные консументы в поддержании её равновесного состояния, всех консументов можно подразделить на несколько подгрупп, что мы и сделаем несколько позже, когда будем разбирать пищевые связи экосистем.

Редуценты, или разлагатели, перерабатывают мёртвое органическое вещество (детрит) до минеральных соединений, которые снова могут быть использованы продуцентами. Многие организмы, такие как, например, дождевые черви, многоножки, термиты, муравьи и др., питаются растительными и животными остатками, а часть древесины гниёт и разлагается в процессе жизнедеятельности грибов и бактерий. Когда грибы и другие редуценты отмирают, они сами превращаются в детрит и служат пищей и источником энергии другим редуцентам.

Таким образом, несмотря на многообразие экосистем, все они обладают структурным сходством. В каждой способной к самостоятельному существованию экосистеме есть свои продуценты, различные виды консументов и редуцентов (рис. 76).

Экосистема дубравы. Рассмотрим в качестве примера дубраву – очень устойчивую наземную экосистему (рис. 77). Дубрава является типичным широколиственным лесом ярусной структуры, в котором совместно существуют многие сотни видов растений и несколько тысяч видов животных, микроорганизмов и грибов.

Верхний древесный ярус образуют крупные (до 20 м) многолетние дубы и липы. Эти светолюбивые растения, растущие достаточно свободно, создают благоприятные условия для формирования второго древесного яруса, представленного низкорослыми и менее светолюбивыми грушей, клёном, яблоней.

Рис. 76. Необходимые компоненты экосистемы

Под пологом двух ярусов формируется кустарниковая растительность. Лещина, бересклет, калина, боярышник, терновник, бузина, крушина – это далеко не полный перечень растений, которые образуют третий ярус до высоты 2–4 м.

Следующий, травянистый ярус составляют многочисленные кустарнички и полукустарнички, папоротники, всходы деревьев и разнообразные травы. Причём в течение года в дубраве происходит смена травянистого покрова. Весной, когда листвы на деревьях ещё нет и поверхность почвы ярко освещена, расцветают светолюбивые первоцветы: медуница, хохлатка, ветреница. Летом им на смену приходят теневыносливые растения.

В приземном ярусе, высота которого всего несколько сантиметров от поверхности почвы, растут лишайники, мхи, грибы, низкие травы.

Сотни видов растений (продуцентов), используя энергию солнца, создают зелёную биомассу дубравы. Дубравы очень продуктивны: в течение года на площади в 1 га они создают до 10 т прироста растительной массы.

Мёртвые корни и опавшие листья образуют подстилку, в которой обитают многочисленные редуценты: дождевые черви, личинки мух и бабочек, жуки-навозники и мертвоеды, мокрицы и многоножки, ногохвостки, клещи, нематоды. Питаясь, эти организмы не только преобразуют детрит, но и формируют почвенную структуру. Деятельность таких землероев, как кроты, мыши и некоторые крупные беспозвоночные, не даёт почве слёживаться. В каплях воды между частичками почвы обитают многочисленные почвенные простейшие, а грибы образуют симбиоз с корнями растений и участвуют в разложении детрита.

Рис. 77. Экосистема дубравы

Несмотря на то что ежегодно на 1 га поверхности почвы в дубраве поступает 3–4 т отмерших растений, почти вся эта масса разрушается в результате деятельности редуцентов. Особая роль в этой переработке принадлежит дождевым червям, которых в дубравах насчитывается огромное количество: несколько сот особей на 1 м2.

Разнообразен животный мир верхних ярусов дубравы. В кронах деревьев гнездятся десятки видов птиц. Вьют гнёзда сорока и галка, певчий дрозд и зяблик, большая синица и лазоревка. В дуплах выводят птенцов филин и обыкновенная неясыть. Чеглок и перепелятник наводят страх на мелких певчих птиц. В кустарниках обитают зарянка и чёрный дрозд, мухоловка-пеструшка и поползень. Ещё ниже находятся гнёзда славки и крапивника. По всем ярусам перемещается в поисках пищи серая белка. Бабочки, пчёлы, осы, мухи, комары, жуки – более 1600 видов насекомых тесно связаны с дубом! В травяном ярусе делят место под солнцем кузнечики и жуки, пауки и сенокосцы, мыши, землеройки и ежи. Самыми крупными консументами этой экосистемы являются косули, лани и кабаны.

Устойчивость этой и любой другой экосистемы обеспечивает сложная система взаимоотношений всех организмов, входящих в её состав.

Следующая глава >

Источник: bio.wikireading.ru