168750 (Дослідження взаємозв’язків між живими організмами на прикладі екосистеми озера)

Міністерство освіти і науки України

Вінницький національний технічний університет

Інститут менеджменту і екології та економічної і екологічної кібернетики

Кафедра ЕЕБ

ДОСЛідження взаємозв’язків між живими організмами на прикладі екосистеми озера

Пояснювальна записка

з дисципліни “Загальна екологія (та неоекологія)"

до курсової роботи за спеціальністю

“Екологія, охорона навколишнього середовища та

збалансоване природокористування”

Керівник курсової роботи

а систент Турчик П.М.

Розробив студент гр.2ЕКО-07

Медведєв І.О.

Вінниця ВНТУ 2008

Зміст

Вступ

1. Фактори водного середовища

1.1 Фізичні властивості води

1.2 Хімічні властивості води

1.3 Водне середовище існування

2. Дослідження динаміки водної екосистеми

2.1 Екологічні ніші гідробіонтів

2.2 Корм і шляхи формування ланцюгів живлення

3. Дослідження біотичних взаємодій гідробіонтів

3.1 Взаємодія як двигун еволюції та динаміки популяції

3.2 Конкуренція

3.3 Хижацтво

3.4 Позитивні форми взаємодії

4. Вплив антропогенних факторів на динаміку водних екосистем

4.1 Сукцесійні зміни водойомів

4.2 Явище біоакумуляції

5. Розрахункова частина. кількісна оцінка видової структури популяцій

5.1 Завдання

5.2 Розрахунки

Вступ

Актуальність КР: Людина завжди цікавилася екологією з практичної точки зору з давніх часів. І тепер, коли людство хоче зберегти свою цивілізацію, воно більш ніж коли-небудь, має потребу в досить повних знаннях про навколишнє середовище, оскільки "закони природи" діють як і раніше; ріст населення і розширення можливостей впливу погіршили стан природи й ускладнили залежність від них. Дослідивши відносини між групами організмів до оточу їх середовища, на прикладі озера буде легше зрозуміти відносини організмів, оскільки на більш глобальному рівні екології вони однакові.

Мета роботи є: Тема КР прослідкувати і відобразити структуру, трофічну стратифікацію озера, динаміку водної екосистеми, та описати біотичні зв’язки між гідро біонтами.

Об’єкт вивчення: Прісноводна біота (флора і фауна) - водорості, водні рослини, молюски, водяні комахи, ракоподібні і риби стоячих водоймів (озера)

1. Фактори водного середовища

1.1 Фізичні властивості води

Вода, в якій розпочалося життя на Землі, - це важливий екологічний фактор, що визначається її фізичними властивостями, зокрема, прозорістю, щільністю, теплопровідністю і теплоємністю, а також текучістю. Остання зумовлює циркуляцію в озерах і ставках.

Водне складається з водних розчинів і зависі частинок неорганічних і органічних речовин, а також із живих органічних тіл, котрі втримуються в системі за рахунок різності співвідношень маси, постійного перемішування водних мас або активної протидії силі тяжіння з боку живих організмів.

В поняття гідросфери включають і дно водоймища (тверда фаза), і приводний шар повітря (газоподібна фаза). Велике значення мають площини контактів цих фаз: дно-вода, вода-повітря. Це складні біогоризонти, насичені живими організмами.

Головним джерелом тепла, яке надходить у водні шари, є сонячна енергія. Сонячне проміння, проникаючи крізь водну поверхню, поглинається і розсіюється водою.

Зрозуміло, що зі зростанням у воді зважених частинок і дрібних організмів планктону зростає коефіцієнт затухання і, відповідно, погіршується прозорість води, а отже, зменшується інтенсивність фотосинтезу водяних рослин.

Сонячне тепло завдяки малій теплопровідності води майже не передається на глибину. Переміщення теплих мас з поверхні на глибину відбувається за рахунок вертикального переміщення (вітрового, конвективного, турбулентного у прісних порівняно мілководних водоймищах), а також за рахунок глибинних течій у морських водах. Прогрівання шарів води як у внутрішніх водоймах, так і в морях має сезонний характер.

Важливими фізичними властивостями води є її висока щільність, яка послаблює земне тяжіння, що дає змогу гідробіонтам мікроскопічних розмірів перебувати у зваженому стані. Крупніші гідробіонти для полегшення плавання знижують свою щільність, включаючи до складу тіла велику кількість води (медузи), жирових крапель (діатомові водорості), повітря (ламінарії і молюск наутілус), а також утворюючи різні відростки.

Для організмів, зокрема членистоногих, які живуть на поверхні води, має значення поверхневий натяг рідини (для чистої води становить 76 дін/см при 0°С і 73 дін/см при 20°С). Коли сила поверхневого натягу більша маси тварини, остання буде утримуватись завдяки поверхневому натягу. У комах, "ковзаючих по поверхні", тіло несуть передні і задні лапки, а середні кінцівки служать веслами.

До прісних вод, з одного боку, належать стоячі води, або стрічкові фації, з другого - проточні, або лотичні, фації. Рух води приводить до вирівнювання температури у всій її товщі, а також до збагачення киснем.

Текучі води в процесі адаптації формували тіло риб, яке, наприклад у форелі, в поперечному розрізі є округле, тоді як у риб стоячих вод (ставків, озер) воно плоске (короп, карась, окунь). Своєрідним для тварин швидкотекучих вод є етологічне пристосування - реотропізм: тварини приймають певне положення відносно течії і намагаються подолати її.

Вода, яка містить речовини у завислому стані, стає каламутною.

1.2 Хімічні властивості води

У воді в розчиненому стані присутні гази і мінеральні солі. Велике екологічне значення має кількість розчиненого у воді кисню. У солоній воді розчинність кисню на 20% нижча, ніж у прісній. Перенасиченість киснем можна спостерігати у водах озер і ставків, багатих на рослинність, що містить хлорофіл.

Залежно від кількісного вмісту і розподілу у воді стоячих водойм кисню, а також характеру і чисельності у них організмів, що населяють їх, водойми поділяють на три групи:

оліготрофні (небагаті на корм) - глибоководні озера з низькою температурою в нижніх шарах водяної товщі, багатої на кисень. У цій воді добре розвиваються лососеві, форель. Тут повільніше розкладається органічний відпад і вода в них голуба і прозора;

еутрофні (багаті на корм) - неглибокі, придонні води мають більшу температуру, ніж оліготрофні. Тут добре розвиваються різноманітні організми, а також добре перебігають процеси їх відпаду і розпаду. Вода в таких водоймах зелена. Риби тут задовольняються невеликою кількістю кисню.

дистрофні (бідні на корм). В їхніх водах нагромадилась велика кількість гумінових кислот, що робить їх кислими і коричнюватими

У прісній і особливо морській воді значно більша кількість вуглекислого газу. Наприклад, у морській воді його міститься від 40-50 см³/л (у вільній або зв'язаній формі, що в 150 разів перевищує його концентрацію в атмосферному повітрі). Вуглекислий газ відіграє значну роль у забезпеченні процесу фотосинтезу водяних зелених рослин, а також формуванні вапнякових утворень (раковин, панцирів) безхребетних.

У природних водах концентрація солей різна. Наприклад, у прісних водах вища карбонатність (близько 80%), у морських більше хлоридів (в Чорному морі їх 80,7%), а в Аральському і Каспійському морях, крім хлоридів (близько 60%), присутні сульфати (30%).

Важливою складовою прісних вод є кальцій, який часто відіграє роль обмежуючого фактора. Розрізняють води "м'які" (кальцію 9 мг/л) і "жорсткі" (понад 25 мг/л). Від концентрації кальцію у воді залежить розмноження молюсків і ракоподібних, які завдяки такому складу води формують свої панцирі. В морській воді кальцій присутній у достатній кількості (1,52-1,82% загального вмісту солей). Надзвичайно різноманітний склад морської води: 13 металоїдів і майже 40 металів. Середня солоність морської води 33-37%, в Червоному морі - 41%. Значно нижча солоність закритих морів, в які впадають річки (Чорне море - 29%, Балтійське - 12%). З рівнем солоності морів пов'язані розміщення видового складу морських тварин і рослин.

Особливе значення у водних екосистемах мають фосфати і нітрати, які необхідні для синтезу живої речовини. Вони нагромаджуються в основному в глибинних зонах, де утворюються внаслідок розкладу бактеріями мертвих тварин. Важливо знати рН води, оскільки кислотність відіграє суттєву роль у поширенні рослинних і тваринних організмів наведенно на Рис 1.1 Наприклад, рогіз добре росте в лужних умовах (8,4-9,0 рН). Кислі води торф'яників сприяють розвитку сфагнових мохів. Риби найкраще сприймають кислотність у межах 5-9 рН. При рН нижче 5 можна очікувати масової загибелі риб, хоч окремі з них витримують кислотність до 3,7. Там, де рН вище 10, вода згубно впливає на всі види риб.

Рис. 1.1 Наслідок підкислення планктону моря.

Рис.1.2 Вплив підкислення моря на риб

Максимально продуктивні води з рН у межах 6,5-8,5, рН в межах 4,0-4,5 є згубним для більшості риб.

1.3 Водне середовище існування

Вода, як середовище життя має ряд специфічних властивостей, таких, як велика густина, надзвичайні перепади тиску, порівняно малий вміст кисню, сильне поглинання сонячного проміння та ін. Водойми й окремі ділянки різняться, крім того, сольовим режимом, швидкістю горизонтальних переміщень (течій), вмістом завислих частинок. Для життя донних організмів мають значення властивості грунту, режим розкладання органічних решток тощо. Тому поряд з адаптаціями до загальних властивостей водного середовища його мешканці повинні бути пристосуванні й до різноманітних окремих умов. Мешканці водоймів у екології носять назву - гідробіонти. Вони населяють світовий океан, континентальні й підземні води. У будь-якій водоймі можна виділити різні за умовами зони.

2. Дослідження динаміки водної екосистеми

2.1 Екологічні ніші гідробіонтів

Деколи два види, які мають однакові кормові потреби, живуть на одній території і не конкурують один з одним (личинки риб і земноводних).Р. Дажо наводить приклад такого співжиття двох видів бакланів - арістотелівського і карбо, які живуть на одних і тих самих скелях, однак, як виявляється, виловлюють різний корм. Наприклад, баклан карбо пірнає глибоко і виловлює глибоководних камбалових риб і креветок, а баклан арісто-телівський полює в поверхневих водах на оселедцевих риб і піскарів. Тут не спостерігається кормова конкуренція тому, що кожний із видів пристосувався до своєї екологічної ніші.

Екологічна ніша - фізичний простір з властивими йому екологічними умовами, що визначають існування будь-якого організму, місце виду в природі, що включає не лише становище його в просторі, а й функціональну роль у біоценозі та ставлення до абіотичних факторів середовища існування. Екологічна ніша характеризує ступінь біологічної спеціалізації даного виду.

Місцезростання, - це адреса мешкання виду, а екологічна ніша - це система занять в тій системі видів, до якої він належить. Іншими словами, знання екологічної ніші дає можливість відповісти на питання, як, де і чим живиться вид, чиєю здобиччю є сам, яким чином і де він відпочиває і розмножується. Це можуть бути різні глибини стратифікації озера, різна повздовжне розмежування річки.

2.2 Корм і шляхи формування ланцюгів живлення

Зелені рослини (автотрофи) асимілюють неорганічні ресурси і творять "упаковки" органічних молекул (білків, вуглеводів та ін). Ці органічні речовини стають поживою для гетеротрофів - організмів, які потребують високоенергетичних органічних ресурсів і беруть участь у ланцюзі перетворень, за перебігом яких кожний попередній споживач ресурсу сам, у свою чергу, перетворюється в ресурс для наступного споживача.

Автотрофи, для яких зовнішнім джерелом енергії є сонячне світло, називають фотоавтотрофами (фотосинтетиками). Автотрофи, які одержали енергію шляхом синтезу органічних речовин з вуглекислого газу, а також через окислення різних неорганічних речовин (NH₄⁺, S², Мп²⁺), називають хемоавтотрофами (хемосинтетиками). Хемосинтез здійснюється мікроорганізмами у процесі їхньої життєдіяльності і відіграє в природі важливу роль, оскільки завдяки йому відбуваються такі важливі процеси, як нітрифікація, новоутворення органічних речовин, відповідне запасання енергії в біологічних системах, окислення сірководню в морях тощо.

Гетеротрофи, на відміну від автотрофів, неспроможні використовувати енергію абіотичних джерел для синтезу складних органічних сполук. Для побудови і підтримки своєї біомаси вони одержують енергію й органічні речовини з кормом, який являє собою живу або мертву масу автотрофів та інших гетеротрофів. Гетеротрофами є всі тварини, гриби, переважна більшість бактерій, деякі водорості і безхлорофільні вищі рослини.

Якщо класифікувати автотрофи за об'єктами живлення досить складно, оскільки всі вони "живляться" світлом або хімічно зв'язаною енергією, вуглекислим газом, водою і мінеральними солями, то класифікація гетеротрофів могла мати такий вигляд:

рослиноїдні (фітофаги);

м'ясоїдні (зоофаги);