Понятие и лимитирующем факторе.

Впервые это понятие начал разрабатывать немецкий учёный Либих в середине 19в, когда он исследовал проблему минерального питания растений. Он установил, что развитие растений зависит прежде всего от тех веществ, которых не достаёт, даже если они необходимы в микроколичествах.

На основе этой разработки Либиха и было дано определение лимитирующему фактору.

Лимитирующие факторы – это факторы, которые находятся как в избытке, так и в недостатке по отношению к оптимальным требованиям организма.

Понятие об экологической нише.

Любой живой организм адаптируем к вполне определённым параметрам окружающей среды. Изменение этих параметров может вызвать угнетение жизнедеятельности или гибель живого организма.

Экологическая ниша – это совокупность множества параметров среды, определяющих условие существования того или иного вида и его функциональные характеристики, такие как получение энергии и обмен информацией.

Таким образом, экологическая ниша определяет не только положение вида в пространстве, но и его функциональную роль в сообществе, и его положение относительно абиотических факторов.

Моделью экологической ниши служит часть многомерного пространства экологических факторов.

Рассмотрим некий вид живых организмов, существование которых зависит от температуры, давления и влажности.

Т: T₁≤T≤T₂

Р: P₁≤P≤P₂

V:V₁≤V≤V_{2 (влажность)}

В этом случае моделью экологической ниши является параллелепипед в трехмерном (3D) пространстве

Допустим, что один из параметров вышел за пределы экологической ниши: например р<p1, тогда возможны два варианта:

1. Вид приспособится к новым условиям существования и его экологическая ниша расширится.

2. Вид не сможет приспособиться и погибнет, а его экологическую нишу займёт другой вид.

Адаптация живых организмов к экологическим факторам.

Одни организмы могут существовать в широких интервалах изменения экологических факторов, другие – существенно в более узких.

Рассмотрим график зависимости активности организма от температуры для трех различных видов

Первый и третий вид существуют в узком интервале температур, причём первый при низких, а третий при высоких температурах. Второй вид может существовать в широких интервалах изменения температуры.

Для каждого вида существует оптимальная температура , когда его активность максимальна. Значения экологического фактора, близкие к предельным максимальным/минимальным для данного вида называют пессимумами. Для любого вида важна не только амплитуда колебаний экологического фактора, но и скорость изменений этой амплитуды.

Адаптацией называется эволюционно выработанная и наследственно закреплённая способность живых организмов, позволяющая им существовать в условиях динамически изменяющихся экологических факторов.

Существуют следующие формы адаптации:

1. Морфологическая адаптация – это изменение внешней формы организма для приспособления к окружающей среде. Примеры: ласты у морских животных, иголки у растений пустыни.

2. Физиологическая адаптация – это изменение внутреннего строения организма , например, животные пустыни могут получать воду за счёт биохимического окисления жиров.

3. Поведенческая адаптация – это, например, сезонные кочёвки птиц или спячка у животных.

Принцип минимальной амплитуды: Живой организм при прочих равных условиях выбирает такое место обитания, в котором обеспечивается минимальная амплитуда колебаний одного или нескольких лимитирующих факторов.

Популяция, её структура и динамика.

Популяция – это исторически сложившаяся естественная совокупность особей данного вида, связанных между собой определёнными взаимоотношениями и приспособлением к жизни в условиях определённого района.

Различают географические и экологические популяции.

Географическая популяция – это группа особей одного вида, населяющие территории с однородными условиями существования.

Экологическая популяция – это группа особей одного вида, находящихся в таких условиях, где любые две могут равновероятно скреститься друг с другом.

Экологическая популяция является подсистемой географической популяции.

Каждая популяция имеет определённую структуру: возрастную, пространственную и др.

Каждая популяция имеет определённую численность и амплитуду колебаний этой численности.

Численность популяции – это количество особей данного вида в популяции.

Плотность популяции – это численность популяции, отнесённая к единице площади или объёма.

Численность популяции никогда не бывает постоянной, и колеблется в том или ином пределе.

Рассмотрим несколько типов динамики популяции:

1. Экспоненциальный рост при отсутствии любых ограничивающих факторов. В реальности такой тип динамики существовать не может.

N

N₀

t

2) S-образная логистическая кривая. Численность популяции переходит с уровня N₀ на N₁.

N

N₁

N₀

t

3) Экспоненциальный рост, а затем экспоненциальное падение численности популяции.

N

N₁

N₀

t

Все типы динамики делятся на две группы:

1. Периодические – 3 тип (осцилляция)

2. Непериодические – 1 и 2 типы (флуктуация)

Экологическая система. Основные понятия и определения.

Совокупность совместно обитающих разных видов организмов и условий их существования, находящихся в закономерной взаимосвязи друг с другом называется экологической системой

Биогеоценоз – это совокупность на известном протяжении земной поверхности однородных природных явлений, имеющая свою особую специфику взаимодействия слагающих ее компонентов и определенный тип обмена веществом, энергией и информацией между собой и с окружающей средой.

Понятия экосистема и биогеоценоз близки друг к другу, но неравнозначны. С точки зрения теории множеств, понятие экосистемы шире, т.е. любой биогеоценоз является экосистемой, но не любая экосистема является биогеоценозом.

Схема биогеоценоза:

Экотоп

Почва

Климат

Биоценоз

Растения

Животные

Микроорганизмы

Экотоп – это совокупность абиотических факторов биогеоценоза.

Биоценоз – это совокупность биотических факторов биогеоценоза.

Стрелки – это каналы передачи вещества, энергии и информации.

Структуры водной и наземной экосистемы.

Экосистемы не являются однородными структурами во времени и в пространстве. Для наземной экосистемы характерна ярусность, т.е. распределение на разновысокие структурные части. Каждому ярусу соответствует собственный биогеоценоз.

Виды живых организмов, которые преобладают в экосистемах, называются доминантными.

Виды, которые не только преобладают, но и определяют режимы абиотических факторов, называются эдификаторами.

Водные экологические системы подразделяются на проточные и стоячие.

Структура непроточного водоема.

4 - Компенсационный горизонт – это глубина, ниже которой не проникают солнечные лучи.

1– литоральная зона – просвечивается солнцем до дна.

2–лимническая зона – зона, которая просто просвечивается солнцем, но не до дна.

3– профундальная зона– зона, которую не достигают солнечные лучи.

Для проточных водоёмов выделяют глубоководные плёсы и мелководные перекаты. Для каждой зоны водного объекта существует свой собственный биогеоценоз.

Гомеостаз и сукцессия экологической системы.

Естественные экосистемы существуют сотни и тысячи лет, и обладают определённой стабильностью во времени и пространстве.

Состояние подвижно-стабильного равновесия экосистемы называется гомеостазом.

Для естественных экосистем гомеостаз поддерживается тем, что такие системы открыты, т.е. происходит непрерывный обмен веществом, энергией и информацией с окружающей средой.

В отличие от естественных экосистем, антропогенные системы сами по себе в состоянии гомеостаза существовать не могут. Гомеостаз в них поддерживается за счет управляющего вмешательства человека. Практически во всех экосистемах их биотическая часть медленно изменяется во времени.

Сукцессия - это последовательная смена одного биоценоза другим.

Например: Человек вырубил хвойный лес. На этом месте возник биоценоз травяных растений. Через некое время вырос кустарник. Затем лиственные деревья и только потом – хвойные. Каждому этапу соответствует свой биоценоз. Весь цикл занимает 100-150 лет