🗊Презентация Основы системной экологии

Лекция 8 ОБЪЕКТ, МЕТОД И ЗАДАЧИ СИСТЕМНОЙ ЭКОЛОГИИ УРОВНИ АГРЕГИРОВАНИЯ СОСТАВА ПРИ ИЗУЧЕНИИ ЭКОСИСТЕМ ПРИЧИНЫ ГРУППИРОВКИ ОСОБЕЙ В ПОПУЛЯЦИИ ПИЩА КАК ГЛАВНЫЙ ПОПУЛЯЦИОННО-ДИНАМИЧЕСКИЙ ФАКТОР ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ НИША

экология - это наука, изучающая совокупность живых организмов, взаимодействующих друг с другом и образующих с окружающей средой обитания некое единство, в пределах которого осуществляется процесс преобразования (трансформации) энергии и органического вещества. экология - это наука, изучающая совокупность живых организмов, взаимодействующих друг с другом и образующих с окружающей средой обитания некое единство, в пределах которого осуществляется процесс преобразования (трансформации) энергии и органического вещества.

Объект системной экологии Объектом изучения экологии является экосистема (или, при наличии антропогенного фактора - агроэкосистема), то есть устойчивый комплекс популяций растений, животных, микроорганизмов и населяемой ими территории, включая прилегающий слой атмосферы, а также подстилающий почву грунт или грунтовые воды, если они активно взаимодействуют с почвой, водной массой или с организмами

Полевые наблюдения - это непосредственные наблюдения изучаемой экосистемы или определенных ее компонентов в естественных условиях при невмешательстве человека. Полевые наблюдения - это непосредственные наблюдения изучаемой экосистемы или определенных ее компонентов в естественных условиях при невмешательстве человека. Например, можно изучать динамику прироста биомассы растения, динамику численности популяций насекомых или микроорганизмов и на основе этих наблюдений выделять основные факторы на которые следует воздействовать, чтоб достичь заданного результата. Потом можно перейти к следующему этапу:

Эксперимент. На этом этапе исследователь пытается сознательно действовать на те или иные факторы экосистемы, тем самым обеспечивая определенные их изменения. Эксперимент. На этом этапе исследователь пытается сознательно действовать на те или иные факторы экосистемы, тем самым обеспечивая определенные их изменения. Например, если наблюдением установлено, что динамика прироста биомассы растений зависит от динамики азотного питания, то целесообразно попытаться изменить режим питания с помощью различных доз азотных удобрений, дробного внесения азота, сроков подкормок и др. В результате получим ответ на вопрос: "Что происходит, если..?", то есть выходом любого направления эксперимента должно быть моделирование того или иного уровня сложности. Причем важна не констатация факта, а, по возможности, ответ на вопрос: "Почему?".

моделирование - это попытка путем упрощения естественной системы получить модель, свойства и поведение которой можно было бы эффективно изучать, но котоpая в то же время оставалась бы достаточно сходной с оригиналом, чтобы результаты этого изучения все же были применимы и к оригиналу. моделирование - это попытка путем упрощения естественной системы получить модель, свойства и поведение которой можно было бы эффективно изучать, но котоpая в то же время оставалась бы достаточно сходной с оригиналом, чтобы результаты этого изучения все же были применимы и к оригиналу. В нашем примере, если с помощью уравнений описать зависимость прироста биомассы органов растения от уровня азотного питания в ту или иную фазу развития, да еще реализовать эту модель на компьютере, то можно добиться желаемого изменения биомассы путем изменения динамики азотного питания намного быстрее и дешевле, чем проводя полевые эксперименты.

С помощью указанных методов исследования реализуется системный подход изучения экосистемы (или агроэкосистемы) и решаются три основные задачи: С помощью указанных методов исследования реализуется системный подход изучения экосистемы (или агроэкосистемы) и решаются три основные задачи: 1. Определение образующих экосистему составных частей и взаимодействующих с ней объектов окружающей среды. 2. Установление структуры экосистемы, то есть совокупности внутренних связей и отношений между составными частями, а также внешних связей между данной экосистемой и окружающей средой. 3. Нахождение функции экосистемы, определяющей характер изменения компонентов экосистемы и связей между ними под действием внешних объектов.

УРОВНИ АГРЕГИРОВАНИЯ СОСТАВА ПРИ ИЗУЧЕНИИ ЭКОСИСТЕМ Изучать, а тем более моделировать одновременно всю экосистему чрезвычайно трудно, поэтому обычно используется тот или иной уровень агрегирования, то есть группировки объектов.

В биотоп (в литературе часто "абиотические факторы") входят В биотоп (в литературе часто "абиотические факторы") входят

Биоценоз определяется как совокупность всех популяций биологических видов, принимающих постоянное или периодическое существенное участие в функционировании данной экосистемы. Биоценоз определяется как совокупность всех популяций биологических видов, принимающих постоянное или периодическое существенное участие в функционировании данной экосистемы.

Следующий уровень агрегирования, когда изучается только часть видов, так или иначе существенно связанная с одним видом, называется консорцией. Следующий уровень агрегирования, когда изучается только часть видов, так или иначе существенно связанная с одним видом, называется консорцией.

Часто изучается группа видов, обитающая на каком-либо органе растения. Часто изучается группа видов, обитающая на каком-либо органе растения. Такая группа видов, использующая один и тот же класс ресурсов одинаковым способом называется гильдией. Она отличается от консоpции тем, что в последней разные виды используют один и тот же класс ресурсов разным способом.

Если изучаются взаимосвязи только двух видов, один из которых служит пищей другому, такое объединение называется стация. Если изучаются взаимосвязи только двух видов, один из которых служит пищей другому, такое объединение называется стация. Название стации дается обычно по виду-эдификатоpу.

Исследования на уровне какого-либо одного вида называется популяционным. Исследования на уровне какого-либо одного вида называется популяционным. Популяция — это совокупность особей одного вида, в течение продолжительного времени населяющих определенную территорию, связанных между собой теми или иными связями и достаточно изолированных от других таких же совокупностей. Большинство агроэкосистем характеризуются кратковременным существованием. Такие кратковременные (1...2-летние), а, следовательно, неустойчивые объединения называются демами.

В целом же, объектом изучения экологии являются экосистемы, основная структурная единица которых - популяция В целом же, объектом изучения экологии являются экосистемы, основная структурная единица которых - популяция

Причины, которые заставляют особи группироваться на ограниченных участках многочисленны и разнообразны. Причины, которые заставляют особи группироваться на ограниченных участках многочисленны и разнообразны. Главная среди них неравномерность распределения экологических условий (или факторов) в географическом пространстве при сходстве требований к этим условиям у организмов одного вида.

Экологические факторы - это такие свойства компонентов экосистемы и характеристики ее внешней среды, которые оказывают непосредственное влияние на особей данной популяции, а также на характер их отношений друг с другом и с особями других популяций. Экологические факторы - это такие свойства компонентов экосистемы и характеристики ее внешней среды, которые оказывают непосредственное влияние на особей данной популяции, а также на характер их отношений друг с другом и с особями других популяций.

Знание этих факторов настолько важно, что для их изучения в экологии выделен специальный раздел Знание этих факторов настолько важно, что для их изучения в экологии выделен специальный раздел факториальная экология, предметом которой является изучение воздействия экологических факторов на метаболизм, питание, скорость развития, плодовитость, продолжительность жизни, смертность и другие показатели жизнедеятельности особей популяции.

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ

В наземных экосистемах, с которыми агроном чаще всего имеет дело, из числа экзогенных императивных факторов выделяют следующие: В наземных экосистемах, с которыми агроном чаще всего имеет дело, из числа экзогенных императивных факторов выделяют следующие: 1) Интенсивность солнечной радиации. 2) Температура и влажность воздуха. 3) Интенсивность атмосферных осадков. 4) Скорость ветра. 5) Скорость заноса спор, семян и других зародышей или притока взрослых особей разных видов из других экосистем. 6) Антропогенные воздействия.

Эндогенные императивные факторы, которые отмечаются в наземных экосистемах, объединяются в три группы: Эндогенные императивные факторы, которые отмечаются в наземных экосистемах, объединяются в три группы: 1) Микрометеорологические – освещенность, температура и влажность приземного слоя воздуха, содержание в нем углекислого газа и воды. 2) Почвенные – температура, влажность, аэрация почвы, физико-механические свойства, химический состав, содержание гумуса, доступность элементов минерального питания, окислительно-восстановительный потенциал. 3) Биотические – плотность популяций разных видов, их возрастной и половой состав, морфологические, физиологические и поведенческие характеристики.

Сpеди экологических факторов исключительная роль принадлежит пищевым (или трофическим) факторам. Сpеди экологических факторов исключительная роль принадлежит пищевым (или трофическим) факторам.

В зависимости от типа питания выделяют две группы организмов: В зависимости от типа питания выделяют две группы организмов: автотpофы и гетеpотpофы.

Автотрофы (продуценты) Автотрофы (продуценты)

организмы не способны использовать энергию абиотических источников для синтеза сложных органических соединений и пользующиеся энергией, накопленной автотрофами. организмы не способны использовать энергию абиотических источников для синтеза сложных органических соединений и пользующиеся энергией, накопленной автотрофами. К консументам относятся все животные, грибы, актиномицеты, большинство бактерий, некоторые водоросли и бесхлоpофильные высшие растения.

Классификация консументов разработана достаточно хорошо для того, чтобы можно было выделить три основные группы:

Существуют и комбинации этих основных типов питания: 4. Зоо-фитофаги. 5. Детрито-фитофаги. 6. Детрито-зоофаги. 7. Эврифаги - всеядные оpганизмы

биоценоз биоценоз

Действие пищи на динамику популяций проявляется через ее Действие пищи на динамику популяций проявляется через ее Обилие Доступность Качество

для автотpофов заключается в достаточном обеспечении их солнечной энергией и минеральными элементами. для автотpофов заключается в достаточном обеспечении их солнечной энергией и минеральными элементами. Пpи отсутствии или нарушении того или иного фактора нарушаются процессы жизнедеятельности.

Для гетеротрофов пища должна иметь определенную калорийность и определенный качественный состав (белки, жиры, углеводы, витамины, микроэлементы и т.д. ). Для гетеротрофов пища должна иметь определенную калорийность и определенный качественный состав (белки, жиры, углеводы, витамины, микроэлементы и т.д. ). Причем, требования к пище меняются в зависимости от состояния организма (возраст, упитанность и т.д.), времени года и погодных условий.

В зависимости от предпочитаемого животным организмом корма выделяются три вида пищи: В зависимости от предпочитаемого животным организмом корма выделяются три вида пищи:

В связи с вышесказанным основной задачей факториальной экологии является построение и исследование моделей, учитывающих экологические факторы, действующие на изменение величин изучаемых показателей жизнедеятельности организма в зависимости от всех экологических факторов. В связи с вышесказанным основной задачей факториальной экологии является построение и исследование моделей, учитывающих экологические факторы, действующие на изменение величин изучаемых показателей жизнедеятельности организма в зависимости от всех экологических факторов.

Количественное значение факторов можно выразить через так называемую функцию благополучия (или жизненности) популяций. Количественное значение факторов можно выразить через так называемую функцию благополучия (или жизненности) популяций.

устойчивое существование популяции возможно не при всех комбинациях экологических факторов, устойчивое существование популяции возможно не при всех комбинациях экологических факторов, поэтому необходимо определить область значений экологических факторов, в которой возможно длительное существование вида. Эта область экологического пространства (значений экологических факторов) и есть экологическая ниша.

Поскольку каждый вид обладает своей экологической нишей, отдельные значения факторов которой совпадают с нишами других видов, между видами начинается борьба за выживание. Поскольку каждый вид обладает своей экологической нишей, отдельные значения факторов которой совпадают с нишами других видов, между видами начинается борьба за выживание. Причем, ни один вид в любом случае не останется в одиночестве, так как вытеснить все остальные он не сможет. В результате возникает компромисс: одна популяция будет процветать, а другая находиться в угнетенном состоянии, но обе они будут существовать.

Отсюда вытекает необходимость выделения двух типов экологических ниш: Отсюда вытекает необходимость выделения двух типов экологических ниш:

С увеличением количества видов С увеличением количества видов реализованная экологическая ниша уменьшается