🗊Презентация Экология сообществ и концепция экосистемы. Динамическая ландшафтная экология

Экология сообществ и концепция экосистемы. Динамическая ландшафтная экология

Биогеоценология Экосистема и биогеоценоз

Особенности экосистем

Классификация экосистем По размерам Макро экосистемы. Например, море, океан, континент… Мезо экосистемы. Например, участок леса, поле, луг, река, озеро.… Такие экосистемы обычно называют биогеоценозами. Микро экосистемы (опушка, поляна, лужа…).

По происхождению: По происхождению: Естественные – образованные спонтанно (тундра, степь, лес…). Искусственные – образованы в результате человеческой деятельности

Иерархия экосистем

Ландшафт - общий вид местности. Ландшафт - общий вид местности. Биом (англ. biome) - совокупность различных групп организмов и среды их обитания в определенных природных зонах и поясах, напр., в умеренном поясе степь, тайга, в аридном поясе пустыня. Биогеографическая область – крупное по площади флористико-фаунистическое подразделение земного шара, выделяемое главным образом по общности историко-эволюционного развития фауны и флоры, которые, как правило, в пределах области более или менее однородны. Выделяют 6 областей: Австралийская, Неоарктическую, Неотропическая, Эфиопская, Палеарктическая, Восточная

СТРУКТУРНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ БИОЦЕНОЗА Для существования сообщества важна не только численность видов, но и видовое разнообразие в природе. Под БИОРАЗНОБРАЗИЕМ понимается разнообразие особей в рамках вида, разнообразие видов и экосистем. Различают ВИДОВУЮ, ПРОСТРАНСТВЕННУЮ и ЭКОЛОГИЧЕСКУЮ структуру биоценоза

ВИДОВАЯ СТРУКТУРА 1) ВИДОВАЯ СТРУКТУРА – это число видов, образующих данный биоценоз, и соотношение их численности или массы. Показателями значимости каждого отдельного вида в видовой структуре биоценоза являются: - обилие вида, - частота встречаемости степень доминирования

2) ПРОСТРАНСТВЕНАЯ СТРУКТУРА БИОЦЕНОЗА – это распределение организмов разных видов в пространстве (по вертикали и горизонтали). 2) ПРОСТРАНСТВЕНАЯ СТРУКТУРА БИОЦЕНОЗА – это распределение организмов разных видов в пространстве (по вертикали и горизонтали). Пространственная структура образуется прежде всего РАСТИТЕЛЬНОЙ ЧАСТЬЮ биоценоза.

Различают ЯРУСНОСТЬ, или вертикальную структуру биоценоза и МОЗАИЧНОСТЬ, или структуру биоценоза по горизонтали. Различают ЯРУСНОСТЬ, или вертикальную структуру биоценоза и МОЗАИЧНОСТЬ, или структуру биоценоза по горизонтали. Например, в широколиственных лесах выделяются следующие ярусы: - деревья первой величины (дуб, липа, вяз) -деревья второй величины (рябина, яблоня, груша); - подлесок кустарниковый (крушина, жимолость, бересклет, высокие травы); - низкие травы.

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА ЭКОСИСТЕМЫ

Экотон – граница между экосистемами (биогеоценозами). Экотон всегда отличается более высоким видовым разнообразием и плотностью популяций по отношению к центральной части биогеоценоза. Например, опушка леса всегда более насыщена видами древесной, травянистой и кустарниковой растительности, по отношению к участкам, расположенным в глубине лесного массива. Экотон – граница между экосистемами (биогеоценозами). Экотон всегда отличается более высоким видовым разнообразием и плотностью популяций по отношению к центральной части биогеоценоза. Например, опушка леса всегда более насыщена видами древесной, травянистой и кустарниковой растительности, по отношению к участкам, расположенным в глубине лесного массива.

ВИДЫ ДОМИНАНТЫ И ЭДИФИКАТОРЫ

КОНСОРЦИИ, ПАРЦЕЛЛЫ И СИНУЗИИ В ЭКОСИСТЕМЕ Важными характеристиками структуры биоценоза являются консорция, синузия и парцелла.  Консорция – структурная единица биоценоза, объединяющая автотрофные и гетеротрофные организмы на основе пространственных (топических) и пищевых (трофических) связей вокруг центрального члена (ядра). Например, отдельно стоящее дерево или группа деревьев (растение-эдификатор) и связанные с ним организмы. Биоценоз – это система связанных между собой консорций. Синузия – структурная часть в вертикальном расчленении биоценоза, образованная сходными по жизненной форме видами и ограниченная в пространстве (или во времени). Пространственно синузия может совпадать с горизонтом, пологом, слоем, ярусом биогеоценоза. Например, в сосновом лесу можно выделить синузию сосны, синузию брусники, синузию зеленых мхов и т. д. Парцелла – структурная часть в горизонтальном расчленении биоценоза, отличающаяся от других частей составом и свойствами компонентов. Парцеллу выделяют (ограничивают) по ведущему элементу растительности. Например, участки широколиственных деревьев в хвойном лесу.

Функциональные блоки в экосистеме Биогеоценоз включает две компоненты: биотическую - сообщество живых растительных и животных организмов (биоценоз) – и абиотическую - совокупность неживых факторов среды (экотоп). Биоценоз — это совокупность представителей растительного (фитоценоз), животного (зооценоз) мира и мира микроорганизмов (микробоценоз). Экотоп включает две главные составляющие: климат во всех его многообразных проявлениях и геологическую среду -почво-грунты, или эдафотоп (от греч. эдафос — почва). Все компоненты экотопа и биогеоценоза тесно связаны между собой, проявляют сложное и многостороннее взаимовлияние. 

Пищевые цепи и сети Пищевая цепь - это перенос энергии пищи от её источника – растений – через  ряд организмов, происходящий путем поедания одних организмов другими (Одум, 1975).

Цепи питания Классификация цепей питания по разным авторам различается. Так, по Дж. Вудвеллу различаются цепи выедания и цепи разложения. По Ю. Одуму различается пастбищная цепь и детритная цепь. По П. Дювиньо и М. Тангу - цепи хищников, цепи паразитов, цепи сапрофагов. По Р. Дажо цепи хищников и цепи паразитов слиты в одну цепь и вводится ещё одно звено - деструкторы, или разрушители. Эта детритная цепь состоит из двух звеньев - детрит и консументы детрита.

Пищевая сеть Понятие пищевая сеть относится к сложно переплетенным трофическим взаимоотношениям между популяциями различных видов в биоценозе. Изучение пищевой сети очень сложно и возможно лишь по установлению отдельных основных деталей. С другой стороны, установлена возможность объединения обширных групп животных организмов в отдельные звенья единой цепи питания. Пищевая цепь расценивается как важнейшая функциональная структурная единица функциональной организации биоценоза и биогеоценоза в целом.

ПРОДУКТИВНОСТЬ ЗКОСИСТЕМЫ ПРОДУКТИВНОСТЬ ЗКОСИСТЕМЫ – это скорость усвоения продуцентами солнечного света в процессе фотосинтеза и образования органического вещества, которое может быть использовано затем в качестве пищи. Органическая масса, создаваемая продуцентами в единицу времени, называется ПЕРВИЧНОЙ ПРОДУКЦИЕЙ, а прирост в единицу времени массы консументов – ВТОРИЧНОЙ продукцией.

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ПИРАМИДА Трофическая структура экосистемы может быть представлена в виде ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ПИРАМИДЫ, основанием которой служит уровень продуцентов, а последующие уровни питания образуют этажи и вершину пирамиды. Различают следующие уровни пирамид: - пирамида чисел (Элтона), отражающая численность организмов на каждом уровне; - пирамида биомассы, отражающая массу живого вещества;

- пирамида продукции (энергии), показывающая изменения первичной продукции (энергии) на каждом трофическом уровне. - пирамида продукции (энергии), показывающая изменения первичной продукции (энергии) на каждом трофическом уровне. Пирамида чисел отражает закономерность того, что количество особей неуклонно уменьшается от продуцентов к консументам.

Правило пирамиды биомасс гласит, что суммарная масса растений превышает массу всех травоядных, а их масса превышает массу хищников. Правило пирамиды продукции показывает, что на каждом предыдущем трофическом уровне количество биомассы, создаваемое за единицу времени, больше, чем на последующем.

Экологические сукцессии

Функционирование экосистем Сукцессия – последовательная смена биоценозов на одной и той же территории в направлении повышения устойчивости экосистемы

Первичные сукцессии. Сукцессии на территориях, впервые осваиваемых организмами. Первичные сукцессии. Сукцессии на территориях, впервые осваиваемых организмами. Вторичные сукцессии. Сообщество развивается на месте, где ранее существовала хорошо развитая экосистема

3. По причинам, вызывающим сукцессию 3. По причинам, вызывающим сукцессию

Сукцессия: «захват» территории древесной растительностью.

Климакс

Функционирование экосистем Гомеостаз - способность экосистем (организмов, популяций) противостоять изменениям и сохранять равновесие

Гомеостаз экосистем Гомеостаз – способность экосистемы сохранять состояние подвижного равновесия, не смотря на внешнее воздействие.

Учение о Биосфере Вернадский В.И. (1926). Биосфера - поверхностная оболочка Земли, созданная и преобразуемая деятельностью живых организмов.

Характерные черты биосферы Наличие вещества в трех агрегатных состояниях – жидком, твердом и газообразном. Наличие большого количества воды в свободной форме. Наличие большого количества энергии, как солнечного, так и земного происхождения.

Живое вещество планеты и его биогеохимические функции

Окислительно-восстановительная активность (анаэробные и аэробные организмы) Окислительно-восстановительная активность (анаэробные и аэробные организмы) Создание почвы и ее плодородного слоя Санитарно-очистительная функция (разложение мертвых органических остатков)

Понятие о продуктивности биосферы Низкая продуктивность – 0,1…0,5 г/м2 в сутки характерна для зоны пустынь и для арктического пояса Средний уровень продуктивности – 0,5 … 3 г/м2 в сутки характерен для тундры, лугов, полей и некоторых лесов умеренной зоны Высокий уровень продуктивности – более 3 г/м2 в сутки характерен для экосистем тропических лесов, для пашни, морских мелководий.

Биогеохимические циклы в биосфере Биогеохимический цикл - циркуляционное движение неорганических веществ и химических элементов между биоценозом и биотопом. Составные части БГХЦ Геологический круговорот веществ – это многократно повторяющийся процесс совместного, взаимосвязанного превращения и перемещения веществ в природе, имеющий более или менее цикличный характер Биологический круговорот веществ: аккумуляция элементов в живых организмах; минерализация в результате разложения мертвых организмов.

Макроэлементы Необходимы организмам в больших количествах: углерод, водород, кислород, азот, фосфор, калий, магний, кальций, сера

С точки зрения существования биосферы биогеохимические циклы делят на: круговорот газообразных веществ с резервным фондом в атмосфере или гидросфере; осадочный цикл с резервным фондом в земной коре.

Круговорот углерода

Геологический круговорот

Биологический круговорот

Техногенный круговорот

Функционирование экосистем Круговорот биогенных элементов (биогеохимический круговорот). Наиболее важные: вода, кислород, углерод, азот и фосфор. Основной принцип функционирования экосиcтем: Получение ресурсов и переработка отходов происходит в процессе круговорота всех элементов.

Круговорот воды в биосфере

Цикл азота

Цикл серы

Цикл фосфора.