Популяционная экология, экология сообществ (синэкология) - файл n1.doc

приобрести
Популяционная экология, экология сообществ (синэкология)
скачать (82.5 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc83kb.23.08.2012 17:32скачать

n1.doc

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ФИЛИАЛ

Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования

«Дальневосточный государственный технический Университет (ДВПИ им. В.В. Куйбышева) в г. Петропавловске-Камчатском»

Кафедра «Естественнонаучных и технических дисциплин»

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

По дисциплине «Экология »
Тема «Популяционная экология, экология сообществ (синэкология)»


Выполнил Руководитель:

Студент 1 курса Транбенкова Н.А

Факультета заочного обучения

Специальности: «ТГСВ»

Андреев А.А.


Работа защищена « »_______________2008 г. с оценкой_______


Дата______________________ подпись________________________

ПЕТРОПАВЛОВСК-КАМЧАТСКИЙ
2008г

СОДЕРЖАНИЕ


1. Параметры популяции
2. Динамика популяций
3. Типы экологических взаимодействий популяций
4. Экология сообществ (синэкология)
5. Вывод
6.Литература


1

ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время экология определяется как наука, изучающая процессы организации и эволюции систем, включающих в себя объекты, относящихся к живой и неживой природе. Ее цель состоит в установлении причин и условий возникновения и развития экосистем любого уровня, в строгом описании этих систем, а также в исследовании их устойчивости. Задача экологии обеспечить научную основу оптимизации взаимоотношений человека с биосферой. Методы исследований- наблюдение, описание и моделирование, в том числе математическое моделирование.

В современной экологии существуют два подхода к решению стоящих перед ней задач: экосистемный и популяционный, которые практически полностью исчерпывают основное ее содержание.

Экосистемный подход базируется на понятии экосистемы и трактует экологию как науку об экосистемах. В рамках этого подхода любое изучаемое явление рассматривается, прежде всего, как составная часть процессов, происходящих в экосистеме, и исследуется влияние его на состояние и эволюцию экосистемы в целом.

Второй подход – популяционный, центральным объектом исследования в экологии считает популяции. С точки зрения этого подхода экология определяется как наука о взаимодействиях, обуславливающих распространение и обилие организмов. В отличие от экосистемного подхода, тяготеющего к целостному описанию, популяционный подход более склонен к аналитическому объяснению наблюдаемых явлений. Оба эти подхода дополняют друг друга. .

Современная экология как наука оформилась и базируется на результатах и достижениях трех наук: биологии, математики и химии, в том числе такого важного ее раздела как физической химии, включает в себя методы, используемые этими и другими науками, но не сводится ни к одной из них.

Острота и масштабность проблем, решаемых экологией, делает именно ее ответственной за развитие совершенно нового мировоззрения, мышления и опыта. Так, например, подсчитано, что существующие природные ресурсы Земли могут обеспечить средний (для США) уровень жизни по разным оценкам от 1 до 3 млрд. человек при том, что население Земли в настоящее время превышает 6 млрд. человек. Это означает, что если в ближайшее время кардинально не пересмотреть стратегию развития человеческой цивилизации, Землю ожидает глобальная экологическая катастрофа, результатом которой может быть исчезновение человека как биологического вида. Сформулировать принципы новых гармоничных отношений между человечеством и Природой одна из важнейших задач экологии наших дней.


2

Параметры популяций

Популяция – сложившаяся, устойчивая совокупность особей одного вида, характеризующаяся определенными внутренними связями и близким уровнем приспособления к внешним, относительно однородным условиям

местообитания. Она является элементарной структурой вида, в форме которой вид существует в природе. Именно популяция выступает как носитель вида, единица или ступень его эволюции.

“Экологическая популяция” – группа особей одного вида, находящаяся в условиях, при которых любые две особи данной группы

имеют равную вероятность скрещивания.

Всякая популяция есть элемент какой-то экосистемы, и имеет определенную при данных внешних условиях структуру: возрастную, половую, пространственную, а также определенную амплитуду и цикличность колебаний своей численности.

Популяция обладает многими признаками, которые характеризуют ее как целое, а не отдельные особи. Такими признаками являются: численность, плотность, рождаемость, смертность, возрастной состав, характер распределения в пределах территории, тип роста. Наилучшим образом популяцию как группу организмов характеризует общая численность популяции или ее общая биомасса: Численность популяции или ее биомасса есть совокупная численность или совокупная масса всех особей, входящих в состав популяции в рассматриваемый момент времени.

Численность популяции различна у разных видов, но она не может быть ниже некоторых пределов. Поэтому чаще для характеристики популяции используют плотность популяции.

Плотность популяции – это число особей, или их биомасса, приходящаяся на единицу площади или объема жизненного пространства популяции. Территория, занимаемая популяциями одного вида, а тем более разных видов, может изменяться в широких пределах и зависит от степени подвижности особей. Так, популяция ящерицы может занимать от 0,1 до нескольких гектаров, в то время как популяция северного оленя – более 100 км .

Показатель рождаемости – число новых особей, родившихся в популяции за определенный промежуток времени. Для того, чтобы удобнее было сравнивать рождаемость в популяциях различной численности вводят понятие об удельной рождаемости, т.е. рождаемости, отнесенной к общей численности популяции:

Различают максимальную (физиологическую, абсолютную) Возрастную структуру популяции характеризует средняя продолжительность жизни организмов и соотношение численности или биомассы особей различного возраста.

Максимальная рождаемость – это теоретический максимум скорости образования новых особей в идеальных условиях при отсутствии внешних факторов, сдерживающих процессы размножения. Очевидно, что максимальная рождаемость в основном определяется физиологической плодовитостью особей вида.

3

Смертность популяции – это количество особей, погибших за определенный период. На практике чаще оперируют понятием относительной или удельной смертности. Она бывает очень высокой и зависит от условий среды, возраста и состояния популяции. Анализ возрастного и полового состава популяции – необходимое условие для прогноза численности вида. Даже в пределах одной и той же популяции со временем могут происходить значительные изменения возрастной структуры.

Одной из наиболее значимых экологических и биологических характеристик популяции является ее динамика, т.е. изменение ее основных биологических показателей во времени.
Динамика популяций

Рассмотрим процессы, определяющие динамику популяции, т.е. изменение во времени ее основных параметров, таких, как численность и плотность. Не будем рассматривать сезонные изменения численности популяций, а ограничимся рассмотрением процессов, вязанных с отношением организмов внутри популяции, а также между различными популяциями в пределах экосистемы. К таким процессам относятся:

1. Процесс миграций, константа скорости миграции, - плотность организмов

данного вида за пределами рассматриваемой экосистемы.

2. Рост численности популяции вследствие процесса

размножения

3. Снижение численности популяции вследствие смертности, эмиграции за пределы экосистемы, либо рождения мутаций. Таким образом, в результате накопления ядов закрытая популяция постепенно вырождается. Причем полученный результат не зависит от состояния окружающей среды, т.к. в любой популяции со временем происходит накопление мутаций. Загрязнение окружающей среды только ускоряет вырождение популяции. В популяциях

диких животных процессу вырождения препятствует естественный отбор, в процессе которого в первую очередь погибают больные и ослабленные животные, т.е. происходит самоочищение популяции. В популяции человека естественный отбор не действует. Более того, ряд факторов (загрязнение окружающей среды, алкоголизм, наркомания, войны, успехи медицины) содействуют повышению скорости накопления мутаций. Поэтому ряд популяций человека видимо достигли своей максимальной плотности и находятся на нисходящей ветви кривой. Пример: шведы, англичане, немцы.
Типы экологических взаимодействий популяций

Рассмотрим типы взаимодействий между популяциями внутри экосистемы. Ограничимся рассмотрением только парных взаимодействий, хотя отношения в экосистеме не ограничиваются только этими взаимодействиями. Отношения популяций внутри экосистемы делятся на прямые и косвенные. Прямые отношения реализуются при непосредственном влиянии одного вида на другой. Косвенные – через влияние на внешнюю
4

среду или другие виды. Все биотические парные связи внутри экосистемы можно разделить на 6 групп:

-Отношения типа ни одна популяция не влияет на другую, когда две популяции не влияют друг на друга, носят название нейтрализма. В природе истинный нейтрализм очень редок, поскольку между всеми видами возможны косвенные взаимодействия, о которых мы просто не знаем в силу неполноты наших знаний.

-Отношения типа для одной популяции отношения безразличны, другая испытывает угнетение или вред когда для одного из совместно обитающих видов влияние другого отрицательно, в то время, как для угнетающего вида эти отношения безразличны, носят название аменсализма. Так, светолюбивые травы, растущие под елью, страдают от сильного затенения, тогда как само дерево не извлекает из этого ни вреда, ни пользы.

-Отношения типа для одной популяции отношения безразличны, другая извлекает пользу, при которых один вид получает какое-либо преимущество, не принося вреда или пользы другому виду, называются комменсализмом. Отношения такого типа сравнительно широко распространены в природе. Например, крупные животные (собаки, волки, олени) служат разносчиками семян растений не получая от этого ни какой выгоды. Различают несколько разновидностей комменсализма: Нахлебничество– потребление остатков пищи хозяина. Сотрапезничество- потребление разных веществ или частей одной и той же пищи. Квартиранство – использование одними видами других в качестве убежища или жилища.

-Отношения типа взаимовыгодные, полезные связи, являющиеся взаимовыгодными для взаимодействующих популяций, называются симбиотическими отношениями. Обязательное условие подобных отношений – определенная степень сожительства организмов. Самый простой тип симбиотических связей – протокооперация (первичное сотрудничество). При этой форме совместное существование выгодно для обоих видов, но не обязательно для них, т.е. не является непременным условием выживания популяции. Симбиотические отношения, при которых присутствие каждого из двух видов становится обязательным для существования другого, называется мутуализмом. Собственно симбиоз – неразделимые взаимо полезные связи двух видов, предполагающие обязательное тесное сожительство организмов, иногда даже с элементами паразитизма..

-Если в экосистеме совместно обитают несколько популяций со сходными экологическими требованиями, между ними возникают отношения типа отношения, вредные для обеих популяций, которые называются конкуренцией. Конкуренцию подразделяют на внутривидовую и межвидовую. Как межвидовая, так и внутривидовая конкуренция имеют большое значение в формировании разнообразия видов и численности организмов.

Внутривидовая конкуренция – это борьба за одни и те же ресурсы между особами одного и того же вида. Она является важным фактором саморегулирования численности популяции и наблюдается в случае нехватки какого-либо ресурса.

5

Межвидовая конкуренция чрезвычайно распространена в природе, поскольку практически все виды испытывают давление со стороны организмов других видов. В конкурентной борьбе обычно выигрывает та популяция, скорость роста которой выше. Если же скорости роста популяций приблизительно одинаковы, между ними устанавливается неустойчивое равновесие, которое легко нарушается в пользу одной из популяций при изменении какого-либо экологического фактора. способствуя тем самым повышению устойчивости экосистем.

-Отношения популяций типа одна популяция извлекает пользу, другая

испытывает угнетение или вред делятся на хищничество и паразитизм. Хищничество – такой тип взаимоотношения популяций, при котором представители одного вида поедают представителей другого, т.е. организмы одной популяции служат пищей для другой. В экосистеме это один из главных типов отношений, т.к. именно таким образом передается основная часть энергии.

Паразитизм – это форма взаимосвязей между видами, при которой организмы одного вида (паразита) живут за счет питательных веществ или тканей организма другого вида (хозяина) в течение определенного времени.

Паразитизм в отличие от хищничества характеризуется тремя основными особенностями:

1. Паразит в течение своей жизни обычно нападает всего на одну особь и поедает только часть вещества своей жертвы; паразит причиняет своему хозяину вред, но редко приводит к его быстрой гибели.

2. Паразит обязательно живет постоянно или временно в теле или на поверхности тела своего хозяина, поэтому паразиты обычно намного меньше своего хозяина.

3. Паразит гораздо теснее связан со своим хозяином, чем хищник с жертвой. Это результат естественного отбора и узкой специализации видов.

Таковы основные типы биотических взаимоотношений в живой природе. Необходимо только помнить, что тип отношений конкретных популяций может изменяться в различных условиях и с течением времени.
Экология сообществ (синэкология)

Синэкология — часть экологии, изучающая экологические системы.

Общепринятого понятия системы до сих пор не существует. Под системой обычно понимают целостное образование, состоящее из взаимосвязанных компонентов (элементов). Любая система состоит из частей (подсистем) и является составным компонентом системного образования более высокого иерархического уровня (надсистемы). Например, биогеоценоз как система состоит из подсистем — биоценоза, популяций растений и животных — и входит в состав биосферы— глобальной системы высокого иерархического уровня. Системы обладают эмерджентными (новыми) свойствами. Каждая система качественно отличается от слагающих ее подсистем и от надсистемы, в которую она входит.

Популяция разных видов в природных условиях объединяются в системы более высокого ранга- сообщества и биоценоз.

6

Биоценоз формирует межвидовые связи, обеспечивающие структуру биоценоза- численность особей, распределение их в пространстве, видовой состав и тому подобное, а также структуру пищевой сети, продуктивность и биомассу. Для оценки роли отдельного вида в видовой структуре биоценоза используют о б и л и е в и д а- показатель, равный числу особей на единицу площади или объёма занимаемого пространства.

Правило 10%: с одного трофического уровня переходит на другой, более её высокий уровень, в среднем около 10%энергий, поступившей на предыдущий уровень экологической пирамиды. Вместе с полезными веществами с одного трафического уровня на другой поступают и вредные вещества. Однако если полезное вещество при его излишке легко выводится из организма, то вредные не только плохо выводятся, но и накапливается в пищевой цепи. Таков закон природы, называемый правилом накопления токсических веществ (биотического усиления) в пищевой цепи и справедливый для всех биоценозов.

Биоценоз- совокупность растений, животных, микроорганизмов, населяющих участок суши или водоёма и характеризующихся определёнными отношениями как между собой, так и с абиотическими факторами среды.

Биоценоз- комплекс организмов биогеоценоза, формирующийся в результате борьбы за существование, естественного отбора и других факторов эволюции. По участию в биогенном круговороте веществ в биоценозе различают три группы организмов.

1. Продуценты (производители)- автотрофные организмы, создающие

органические вещества из неорганических; основные продуценты- зелёные растения. Деятельность продуцентов определяет исходное накопление органических веществ в биомассах.

2. Коисументы (потребители)- гетеротрофные организмы, питающиеся за

счёт автотрофных. Консументы 1-го порядка- растительноядные животные, а также паразитические бактерии, грибы и др. бесхлорофнльные растения, развивающиеся за счёт живых растений. Консументы 2-го порядка- хищники и паразиты растительноядных организмов. Бывают консументы 3-го и 4-го порядков (сверхпаразнты, суперпаразиты и т. п.), но всего в цепях питания не более 5 звеньев. На каждом последующем трофическом уровне кол-во биомассы резко снижается. Деятельность консументов способствует превращениям и перемещениям органич. веществ в биомассы , частичной их минерализации, а также рассеянию энергии, накопленной продуцентами,

3. Редуценты (восстановители)- животные, питающиеся разлагающимися остатками организмов {сапрофаги), и особенно непаразитирующие гетеротрофные микроорганизмы- способствуют минерализации органич. веществ, их переходу в усвояемое продуцентами состояние. Взаимосвязи организмов в биологической среде многообразны. Кроме трофических связей, определяющих цепи питания , существуют связи, основанные на том, что одни организмы становятся субстратом для других (топические связи), создают необходимый микроклимат и т. п. Часто можно проследить

7

в биологической среде группы видов, связанные с определённым биоенозом целиком зависящие от последнего.

Для биоценоза характерно разделение на более мелкие подчинённые

единицы — мероценозы, т. е. закономерно слагающиеся комплексы, зависящие от биоценоза в целом (напр., комплекс обитателей гниющих дубовых пней в дубраве). Если энергетическим источником биоценоза служат не автотрофы, а животные (напр., летучие мыши в биоценозе пещер), то такие биоценозы зависят от притока энергии извне и являются неполноценными, представляя в сущности мероценозы. В биоценозе можно выделить и др. подчинённые группировки организмов, например, синузии. Для биоценоза также характерно разделение на группировки организмов по вертикали (ярусы биоценоза). В годовом цикле в биоценозе изменяются численность, стадии развития и активность отдельных видов, создаются закономерные сезонны е аспекты биоценоза.

Биоценоз — диалектически развивающееся единство, меняющееся в

результате деятельности входящих в него компонентов, вследствие чего

происходят закономерные изменение и смена биоценоза (сукцессии), которые могут приводить к восстановлению резко нарушенных биоценоза (напр., леса после пожара и т. п.). Различают насыщенные и ненасыщенные биоценозы В насыщенном биоценозе все экологические ниши заняты и вселение нового вида невозможно без уничтожения или последующего вытеснения к.-л. Компонента биоценоза. Ненасыщенные биоценоза характеризуются возможностью вселения в них новых видов без уничтожения других компонентов. Можно различать первичные биоценозы, сложившиеся без воздействия человека (целинная степь,

девственный лес), и вторичные, изменённые деятельностью человека (леса, выросшие на месте сведённых, население водохранилищ). Особую категорию представляют агробиоценозы, где комплексы основных компонентов биоценоза сознательно регулируются человеком. Между первичными биоценозом и агробиоценозамн имеется вся гамма переходов. Изучение биоценоза важно для рационального освоения земель и водных пространств, т. к. только правильное понимание регулятивных процессов в биоценозе позволяет человеку изымать часть продукции биоценоза без его нарушения и уничтожения.
Вывод.

Популяционная экология и экология сообществ даёт очень важное понятие о том, как нужно рассматривать экологию. Уничтожение одного из звеньев цепи приведёт к очень серьёзным последствиям для другой. Однако воздействие человека на окружающую среду приняло угрожающие масштабы. Чтобы в корне улучшить положение, понадобятся целенаправленные и продуманные действия. Ответственная и действенная политика по отношению к окружающей среде будет возможна лишь в том случае, если мы накопим надёжные данные о современном состоянии среды, обоснованные знания о взаимодействии важных экологических факторов, если разработает новые методы уменьшения и предотвращения вреда,

8

наносимого природе человеком. И как раз для более тонкого рассмотрения этих проблем нам поможет популяционная экология и экология сообществ. Экология на наших глазах становится теоретической основой поведения человека и индустриального общества в природе.


Литература.

1. Радкевич В.А., Экология: Учебник. – 3-е изд., переработано и дополнено –

Мн.: Высшая Школа, 1997 г.

2. Киселёв В.Н., Основы экологии: Учебное пособие – МН.: 1998 г.

3. Чернова Н.М., Былова А. М., Экология: Учебное пособие для студентов

биологических специальностей пед. институтов – 2-е издание,

переработанное – М.: Просвещение, 1988 г.

4. Экология. Учебник для вузов/Н.И. Николайкин, Н.Е. Николайкина, О.П. Мелехова- 2-изд.,перераб. и доп.- М.: Дрофа, 2003.

Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации