Please enable JavaScript.

Coggle requires JavaScript to display documents.

Экология. Биосфера (Экологические факторы (Биотические факторы (Типы…

- - - - Свет
        
        Разные участки солнечного спектра неравнозначны по биологическому действию
        
        Волны видимой человеком части светового спектра:
        
        имеют длину 400-750 нм
        
        составляют около 45% излучения Солнца
        
        на свету у растений образуется хлорофилл и идет процесс фотосинтеза, благодаря чему зеленые растения обеспечивают планету органическим веществом и кислородом. При рассеянном свете (в пасмурные дни или при низком стоянии Солнца), когда в излучении, достигающем поверхности Земли, преобладают оранжево-красные лучи, процесс фотосинтеза идет наиболее интенсивно
        
        животные на свету ориентируются в пространстве, отыскивая пищу; свет регулирует их биологические ритмы
        
        регулирует суточную активность и суточные ритмы приспособления к дневному пли ночному образу жизни
        
        для бесхлорофильных растений и некоторых животных свет не является обязательным условием жизни.
        
        Инфракрасные, или тепловые волны:
        
        наиболее длинные (свыше 750 нм)
        
        составляют около 45% излучения Солнца
        
        инфракрасным излучением особенно богат прямой солнечный свет
        
        несут основное кол-во тепловой энергии. Это приводит к нагреванию всего организма, что имеет большое значение для холоднокровных животных (насекомых, рептилий и др.)
        
        важнейшими функциями инфракрасных лучей по отношению к растениям являются осуществление транспирации, с помощью которой из листьев отводится водяными парами излишек тепла, а также создание оптимальных условий для вхождения углекислого газа через устьица
        
        большинство организмов их не различает, но многие фотосинтезирующие бактерии способны использовать такие лучи для фотосинтеза.
        
        Ультрафиолетовые волны:
        
        наиболее короткие (10 до 400 нм)
        
        составляют около 10% излучения Солнца
        
        невидимы человеческим глазом, но различимы многими животными (например, насекомыми).
        
        характеризуется самой высокой энергией квантов и обладают высокой фотохимической (мутагенной) активностью
        
        большинство коротких волн отражается озоновым слоем атмосферы, поэтому до поверхности Земли доходил лишь их незначительная часть
        
        у растений они способствуют синтезу некоторых биологически активных соединений (витаминов, пигментов)
        
        коротковолновые в небольших дозах полезны человеку и животным, с помощью которых в организме животных осуществляется биосинтез витамина D
        
        средневолновые ультрафиолетовые лучи губительно действуют на микроорганизмы и убивают болезнетворные бактерии
        
        длинноволновые усиливают процесс фотосинтеза, участвуют в отведении избыточного тепла от поверхности листьев.
        
        Постоянное движение Земли вокруг своей оси обеспечивает периодическую смену светлого и темного времени суток, что лежит в основе образования суточных ритмов. Лишь на экваторе длина дня и ночи постоянна (около 12 часов), тогда как в более низких или высоких широтах существуют сезонные изменения продолжительности дня. Этот фактор чрезвычайно важен для организмов, обычно они синхронизируют свою активность с текущим временем года.
        
        Суточные ритмы
        
        Суточные ритмы - регулярно, с суточной периодичностью происходящие изменении действия абиотических факторов среды и соответственно этому жизнедеятельности живых организмов: дыхания, фотосинтеза, транспирации, движения, покоя, питания, размножении, деления клеток и т. д.
        
        Биологические часы - способность организмов реагировать на чередование в течение суток периодов света и темноты определенной продолжительности (покой или активность у животных днем, ночью, в сумерках; суточные ритмы движения цветков и листьев; ритмичность деления клеток, движения цитоплазмы; световая и темповая фазы фотосинтеза и т. д.).
        
        Растения длинного дня — растения умеренных и приполярных широт, для цветения и плодоношения которых необходим 16-20-часовой день.
        Так, редис цветет в середине лета при длинном дне, в начале лета и осенью (при коротком дне) он образует корнеплод. Следовательно, для получения корнеплодов его надо выращивать при коротком дне, а для получения семян — при длинном. К растениям длинного дня относятся пшеница, рожь, овес, ячмень, лен, береза, лиственница и др.
        
        Растения короткого дня — растения тропических широт. Для их цветения и плодоношения требуется 8- 12-часовой день. Это южные культуры (хлопчатник, хризантемы). Однако и в умеренных широтах бывают короткодневные растения, которые когда-то были привезены из тропических стран. Они цветут рано весной или во второй половине лета. К их числу относятся огурец, арбуз, рис, соя, гречиха, подсолнечник, просо, конопля.
        
        Сезонный ритм
        
        Сезонный ритм - регулируемая фотопериодом (продолжительность светового дня) реакция организмов на изменение; времени года. При наступлении осеннего короткого дня опадают листья с деревьев, готовятся к перезимовке или мигрируют животные, улетают птицы. При наступлении весеннего длинного дня начинается возобновление растении, восстановление жизненной активности животных, возвращение перелетных птиц и мигрирующих животных.
        
        Фотопериодизм
        
        Фотопериодизм - реакция организмов на продолжительность дня. По реакции на продолжительность дня растения и животные подразделяют на длиннодневные, короткодневные и нейтральные. Знание фотопериодических реакций дает возможность регулировать в теплицах продолжительность освещения и быстро выращивать рассаду, овощи, выгонять цветы. На птицефабриках удлинение светового дня способствует повышению яйценоскости кур, уток, гусей. В шелководческих хозяйствах тутовому шелкопряду создают короткий день для ускорения его развития, для чего бабочек содержат в темном помещении.
        
        Свет - это наиболее важный физический фактор на Земле, который оказывает огромное биологическое влияние на организмы. Биологическое действие солнечного света обуславливается его
        -спектральным составом
        -интенсивностью
        -суточной периодичностью
        -сезонной периодичностью
        
        Свет является источником энергии для фотосинтеза, который лежит в основе всех энергетических процессов подавляющего большинства сообществ (за исключением тех, где продуцентами являются хемотрофы)
        
        Главным источником света на Земле является Солнце
        
        Растения по отношению к свету можно разделить на три группы:
        
        Гелиофиты — светолюбивые растения (степные и луговые злаки, растения тундр, ранневесенние растения, большинство культурных растений открытого грунта, многие сорняки).
        
        Сциофиты — тенелюбивые растения (лесные травы).
        
        Факультативные гелиофиты — теневыносливые растения, способны развиваться как при очень большом, так и при малом количестве света (ель обыкновенная, клен остролистный, граб обыкновенный, лещина, боярышник, земляника, герань полевая, многие комнатные растения).
      - Температура
        
        в зависимости от способности поддерживать температуру различают пойкилотермных и гомойотермных животных.
        
        Теплокровные, гомойотермные или эндотермные, животные
        
        -Теплокровные, гомойотермные или эндотермные, животные – животные, температура тела которых постоянна и в основном не зависит от окружающей среды (температура тела постоянна за счет тепла, выделяемого при метаболизме, который у них очень высок и относительно постоянен).
        -Теплокровность является крупнейшим ароморфозом в эволюции животных. Она возникла благодаря разделению сердца на четыре камеры, в которых артериальная кровь не смешивается с венозной и более насыщена кислородом. Одновременно с этим выработались системы физической терморегуляции: защита от охлаждения (покровы тела в виде пуха, шерсти, подкожного жира), защита от перегревания (потовые железы). Усилился процесс метаболизма, увеличилось количество потребляемой пищи, особенно зимой при активном образе жизни.
        Температура тела птиц— 40 °С, млекопитающих — 35-39 °С, однако у примитивных видов (ехидна, утконос) температура тела всего 25-30 °С, она зависит от температуры окружающей среды.
        -Теплокровность позволила многим видам животных обитать в любых природных зонах: холодных, умеренных, тропических. Способность выдерживать крайние значения температурного фактора у разных организмов неодинакова.
        
        Холоднокровные, пойкилотермные, или эктотермные животные
        
        -Холоднокровные, пойкилотермные, или эктотермные животные – виды, температура тела которых зависит от температуры окружающей среды и изменяется вместе с ней (при понижении температуры внешней среды у них пропорционально снижается активность).
        -Такое приспособительное свойство животных выработалось в процессе эволюции как адаптация к условиям среды.
        Эти животные активны лишь с наступлением тепла, зимой же и в сильную жару они впадают в оцепенение, обходятся без пищи, метаболизм у них замедлен.
        -К их числу относятся все беспозвоночные животные, а также рыбы, пресмыкающиеся, земноводные. Рыбы и лягушки зимой зарываются в ил; змеи в пустынях охотятся ночью, когда прохладно, а днем прячутся.
        
        Температура – степень нагретости тела, характеристика его теплового состояния, измеряемая с помощью специального прибора термометра.
        
        низкая температура вызывает образование кристаллов льда, обезвоживание и травмирование клеток, снижение иммунитета (свободное проникновение через мембрану болезнетворных микроорганизмов)
        
        температура дает возможность осуществляться биохимическим реакциям в клетке, поэтому она влияет на все жизненные процессы
        
        чрезмерно высокая температура может приводить в денатурации структуры белков в клетках растений и животных
        
        тепловые условия играют главнейшую роль в жизни растений и животных, неспособных поддерживать температуру своего тела
        
        главным источником тепла является солнечная радиация, но его можно также получить из геотермальных источников; теплокровные организмы (птицы и млекопитающие) используют тепловую энергию биохимических реакций
        
        оптимальная температура – температура, наиболее благоприятная для жизнедеятельности и роста.
        
        в природных условиях температура очень редко держится на уровне, благоприятном для жизни. Поэтому у растений и животных возникают специальные приспособления, которые ослабляют резкие колебания температуры.
        
        Зимняя спячка – приспособление животных к перенесению суровых условий зимнего времени (зимний сон барсука, медведя, грызунов, ежей, когда метаболизм замедлен).
        
        Анабиоз – временное состояние организма, при котором жизненные процессы (метаболизм) замедлены до минимума и отсутствуют все видимые признаки жизни. Характерен для беспозвоночных животных бактерий, спор и семян растений. Применяется в медицине для сохранения сухих вакцин, органов и тканей, предназначенных для пересадки.
        
        Состояние покоя
        
        Зимний покой – приспособительное свойство многолетнего растения, для которого в зимнее время характерно прекращение видимого роста и жизнедеятельности (отмирание надземных побегов у травянистых и опадение листьев у древесных и кустарниковых растений).
        
        Летний покой – приспособительное свойство раннецвету¬щих (тюльпан, шафран, пролеска), растений тропических районов, пустынь и полупустынь.
        
        Состояние покоя разной длительности характерно также для свежесобранных семян, плодов, клубней, луковиц, корнеплодов
        
        Морозостойкость – способность организмов (растений) переносить низкие отрицательные температуры как в течение всей зимы, так и во время весенне-летних заморозков. Растения тундры и высокогорий наиболее морозостойки благодаря высокому содержанию Сахаров в клеточном соке и малому содержанию воды. Из-за низкой морозостойкости многие овощные культуры высаживаются в открытый грунт в виде рассады и лишь после периода последних (июньских) заморозков (огурцы, помидоры, капуста).
        
        Эффективные температуры – температуры, лежащие выше нижнего порога развития и не выходящие за пределы верхнего. Семена начинают прорастать лишь при определенной сумме эффективных температур, переход к цветению у растений также сопряжен с определенной температурой. Жизнь растений возможна в пределах от 0 до +40-45 °С, у крупного рогатого скота снижение температуры окружающей среды до +7° С приводит к нарушению плодовитости. Наиболее высокие эффективные температуры наблюдаются в тропиках, поэтому там и наибольшая плотность жизни; при продвижении к полюсам плотность жизни уменьшается.
        
        Теплолюбивые животные— животные, существующие в горячих источниках, и виды, обитающие только в условиях высоких температур (при более низких они погибают). Коралловые полипы живут лишь в теплых морях, человекообразные обезьяны (горилла, орангутан и др.), жирафы, крокодилы — в условиях высоких положительных температур. При температуре воды 52 °С существует рыба ципринодон пятнистый; при 70-80 °С — моллюски, ракообразные, насекомые горячих источников.
        
        Теплолюбивые растения — растения, которые не выносят температуру ниже 18-20 °С. Это растения тропиков и субтропиков, которые в странах умеренного пояса выращивают в оранжереях и называют экзотическими (греч. «экзотикос» — иноземный). Большинство комнатных декоративных растений также экзотические и в условиях открытого грунта в большинстве районов нашей страны не растут (фикус, монстера, бегонии, пальмы, лимоны, кактусы, фуксия и др.).
        
        Холоднолюбивые животные — виды, обитающие в условиях низких температур, в ледяной воде, в снегу. К ним относятся овцебык, белый медведь, моржи, тюлени, пингвины, многие виды рыб.
        
        Холодостойкость — способность растений переносить низкие положительные температуры (от 1 до 10 °С) и не терять жизнеспособности при заморозках. Холодостойкость увеличивается в процессе онтогенеза. Растения, обитающие в южных районах страны, благодаря холодостойкости могут произрастать и в более северных широтах. Это такие культуры, как кукуруза, дыни, арбузы, виноград и др., но их возделывание связано с более поздними сроками посева, после июньских заморозков, и защитными мероприятиями.
      - Влажность
        
        химический компонент цитоплазмы, вакуолей, органелл, ядра
        
        осморегулятор, терморегулятор, универсальный растворитель и, наконец, место обитания многих организмов
        
        среда для физиологических и биохимических процессов в клетках организмов
        
        вода играет огромную роль в формировании погоды и климата
        
        это источник кислорода при фотосинтезе
        
        определяет фенотип растений и образ жизни животных
        
        вода - важнейший экологический фактор, без которого невозможна жизнь как растений, так и животных
        
        без воды человек не может прожить более 8 дней. Нехватка пресной воды, возникшая в результате расхищения природных богатств в ряде стран, в настоящее время носит очень острый характер
        
        влажность воздуха обеспечивается нысыщением его водяным паром
        
        недостаток воды является причиной ограничения жизнедеятельности и географического распространения наземных организмов
        
        по приуроченности к местообитаниям с различными условиями увлажнения выделяют следующие экологические группы растений
        
        Мезофиты — это растения, приспособленные к жизни в условиях умеренного увлажнения. В основном это растения, произрастающие на лугах и в лесах. К мезофитам относятся эфемеры и эфемероиды, которые быстро заканчивают свой вегетационный период (не более 4—6 нед) и засушливое время переживают в виде семян (эфемеры) либо в виде покоящихся луковиц, клубней и корневищ (эфемероиды).
        
        Эфемеры — экологическая группа травянистых однолетних растений с очень коротким вегетационным периодом (некоторые заканчивают полный цикл своего развития всего за несколько недель). Это, как правило, очень маленькие растения пустынь и полупустынь или степей. Они интенсивно развиваются, цветут и дают плоды во влажный период (весной или осенью) и полностью отмирают в период летней засухи.
        
        Эфемероиды — экологическая группа многолетних травянистых растений с очень коротким вегетационным периодом, приходящимся на наиболее благоприятное время года.
        Период вегетации эфемероидов может приходиться на раннюю весну (различные виды тюльпана, крокусы, пролеска, ветреница, хохлатка, вероника весенняя, гусиный лук жёлтый и др.), или на осень (безвременник).
        После образования плодов жизненные процессы приостанавливаются, а надземная часть растения полностью отмирает. Однако оно не погибает, так как остаются подземные органы (луковицы, клубни или корневища) в которых за период вегетации был накоплен запас питательных веществ. В более благоприятный для растения период вегетация возобновляется.
        
        Ксерофиты — растения сухих местообитаний, способные переносить недостаток влаги (почвенной,атмосферной)(в том числе суккуленты --растения, накапливающие воду в тканях своего тела (например, толстянковые и кактусы). У многих ксерофитов выработались анатомо-морфологические
        особенности, направленные на уменьшение испарения влаги
        либо на добывание воды из глубоких почвенных горизонтов.
        У многих ксерофитов уменьшена площадь поверхности листьев, их опушение очень обильное (коровяк). Пустынные и полупустынные ксерофиты обладают глубокими корневыми системами (верблюжья колючка, у которой главный корень
        достигает до 15 м в глубину).
        
        Гигрофиты — растения влажных местообитаний (но на суше). Для многих из них характерны тонкие цельные голые или с небольшим опушением листья с малым числом устьиц. К гигрофитам относятся: калужница болотная, дербенник иволистый, подмаренник болотный, рис, росянка, папирус, а также папоротникии орхидные. Избыточная влага у гигрофитов выделяется с помощьо специальных водяных устьиц — гидатод, располагающихся по краям листьев (Водяные железки, или гидатоды — водные устьица, приспособления для выделения растением влаги в виде капель (гуттация). В виде блестящих капелек эта жидкость наблюдается при влажной атмосфере на листьях многих растений и часто ошибочно принимается за росу. Гидатоды открыты постоянно.)
        
        гидратофиты — растения, постоянно живущие в воде;
        гидрофиты — растения, частично погруженные в воду;
        гелофиты — болотные растения;
        склерофиты — засухоустойчивые растения с жесткими, кожистыми листьями и стеблями.
        
        наибольшая влажность имеется вблизи водных источников, а также во влажных тропических лесах, где растения выделяют огромное количество водяного пара в процессе транспирации
        
        интересные приспособления к недостатку питьевой воды
        наблюдаются и у животных засушливых мест. Они максимально используют так называемую метаболическую воду, которая образуется при биохимических реакциях в организме, накапивают жировые запасы, «водоотдача» которых самая большая из 100 г жира побочно образуется 105—107 мг воды). Такие животные обычно бывают хорошими бегунами и способны преодолевать большие расстояния
        
        Круговорот воды в природе (гидрологический цикл) — процесс циклического перемещения воды в земной биосфере. Состоит из:
        -испарения воды
        -переноса паров воздушными течениями
        -конденсации паров
        -атмосферных осадков
        -переноса воды в реках и других водоёмах.
        
        Соленость воды
        
        Так как живые организмы возникли в океане, до сих пор внутренние жидкие ткани многих эволюционно древнейших видов с простым строением (акулы, скаты, ракообразные) сохранили значительное сходство с морской водой по соотношению основных ионов (натрия, калия, кальция, хлора)
        
        Сухопутные животные, оставив морскую среду, которая дала им жизнь, тоже сохраняют постоянным водно-электролитный состав своих тканей. Такая способность отдельных клеток и организмов поддерживать внутреннюю среду в химически неизменном состоянии с помощью компактных механизмов является одним из чудесных свойств живой материи.
        
        Такие механизмы особенно четко и безошибочно должны работать у мигрирующих рыб (лосось, кета, горбуша), которые периодически переходят из морской воды в пресную, и наоборот.
        
        Растительные организмы в процессе эволюции также приспособились к слишком высокой концентрации солей в среде. У таких растений имеется повышенная концентрация вакуолярного сока, которая по всасывающей силе выше почвенного раствора, и они называются галофитами (растения, способные переносить высокие уровни засоления почвы) (представители семейства мареновых, хлопчатник, томаты). Излишек солей некоторые из них способны выделять наружу, где эти соли после высыхания образуют твердые пленки, чешуйки или кристаллические скопления.
        
        Влаголюбивые организмы — растительные и животные организмы, частично связанные с водной средой или обитающие в местах повышенного увлажнения.
        Из растений это гигрофиты рис, тростник, осоки, болотные растения (росянка, мхи, клюква); из животных — земноводные, некоторые пресмыкающиеся, водоплавающие птицы, насекомые.
      - Воздух
        
        Ветер
        
        обеспечивает циркуляцию воздушных масс, а вместе с ними – перераспределение водяного пара и осадков. Таким же образом транспортируются кислород, выделяемый растениями, загрязняющие вещества и др.
        
        играет значительную роль в распространении генеративного материала (спор, семян) и микроорганизмов
        
        Давление воздуха
        
        Давление воздуха и его состав оказывает серьезное влияние на видовой состав сообщества.
        Атмосферное давление снижается по мере увеличения высоты над уровнем моря. Одновременно происходит снижение количества кислорода (процентное его количество остается прежним, просто воздух разрежается и концентрация составляющих его газов становится меньше).
        В таких условиях организмы испытывают гипоксию (пониженное содержание кислорода в организме или отдельных органах и тканях), что приводит к усилению легочной вентиляции, и выделяют через легкие много CO2. Снижение содержания CO2 приводит к алкалозу – повышению щелочности крови и значению pH. Из-за этого подавляется активность хеморецепторов, которые стимулируют дыхательные акты. При этом частота дыхания снижается и уменьшается вентеляция легких. Все это ведет к недостаточному снабжению тканей кислородом, быстрому утомлению, недомоганию.
        У растений в таких условиях увеличивается транспирация и они теряют много воды. При длительном воздействии гипоксии организм адаптируется и нормальные функции восстанавливаются.
        
        Состав воздуха
        
        Его химический состав сложился в ходе эволюции Земли. Воздух содержит (%): азота — 78,08, кислорода — 20,95, аргона 0,93, углекислый газ — 0,03, примесей других газов — 0,2, водяных паров — 2,6.
        
        для большинства живых организмов кислород является жизненно необходимым. - кислород обеспечивает осуществление экзотермических реакций, в ходе которых освобождается необходимая для жизнедеятельности энергия
        
        этот элемент является конечным акцептором электрона, который отщепляется от атома водорода в процессе энергетического обмена.
        - свободный кислород – главный элемент среды обитания для животных
        
        на Земле только зеленые растения (а также цианобактерии) являются продуцентами кислорода в процессе фотосинтеза
        
        поглощение организмами кислорода из внешней среды происходит:
        а) всей поверхностью тела (простейшие черви)
        б) трахеями (насекомые)
        в) жабрами (рыбы)
        г) легкими (позвоночные)
        
        кислород химически связывается и переносится по организму специальными пигментами крови — гемоглобином (позвоночные), гемоцианином (моллюски, ракообразные)
        
        при недостатке кислорода в среде у организмов выработались соответствующие приспособления:
        а) повышенная кислородная емкость крови
        б) более частые и глубокие дыхательные движения
        в) большой объем легких (у жителей высокогорья, птиц)
        
        в бескислородной среде могут развиваться только анаэробные бактерии
        
        без кислорода невозможны такие процессы, как горение, выплавка металла, промышленное получение многих химических соединений. Однако использование кислорода в этих процессах вызывает загрязнение атмосферы промышленными выбросами, выхлопными газами транспортных средств, а это приводит к повышению содержания в воздухе углекислого газа, сероводорода, оксида серы (IV), оксида азота, оксида углерода (II). Загрязнение атмосферы отрицательно сказывается не только на окружающей природе, но и на здоровье человека, вызывая мутационные изменения и заболевания. Увеличение концентрации углекислого газа в воздухе способствует созданию на Земле «парникового эффекта», что в конечном счете приведет к повышению температуры воздуха, таянию льдов, затоплению части суши
      - Климатические факторы — абиотические факторы среды, связанные с поступлением солнечной энергии, направлением ветров, соотношением влажности и температуры.
    - - Эдафические (почвенные) факторы - это значение почвы (слой вещества, расположенный над горными породами земной коры) на организмы.
        
        Впервые почву стал рассматривать как динамически изменяющуюся среду В.В. Докучаев. Он показал, что в активной зоне почвы постоянно идут разнообразные физические, химические и биологические процессы.
        
        Ученый выделил пять основных почвообразующих факторов: климат; геологическая основа, образуемая материнской породой; рельеф местности; живые организмы; время.
        
        В состав почвы входят четыре главных компонента: минеральная основа - 50 - 60%; органические вещества (гумус) - до 10%; вода - 25 - 35%; воздух - 15 - 25%.
      - По отношению к плодородию почвы различают следующие экологические группы растений:
        олиготрофы — растения бедных, малоплодородных почв (сосна обыкновенная);
        мезотрофы — растения с умеренной потребностью в питательных веществах (большинство лесных растений умеренных широт);
        эвтрофы — растения, требующие большого количества питательных веществ в почве (дуб, лещина, сныть).
    - - Топографические факторы определяются рельефом местности.
        
        Основным фактором при этом является высота над уровнем моря, с увеличением которой снижается средняя температура (а также увеличивается ее суточный перепад), атмосферное давление и концентрации газов, но увеличивается скорость ветра, количество осадков и солнечная радиация. Это приводит к появлению вертикальной зональности.
        
        При этом в характеристику склона входит его крутизна (уклон более 35° делает невозможным образование почвы - она смывается - и жизнь растений), экспозиция (обращенность на ту или иную сторону света).
    - - Шум, магнитные поля, теплопроводность и теплоемкость, радиоактивность, интенсивность солнечного излучения
  - - - Трофическая связь - форма связей между популяциями в биоценозе, проявляющихся в питании особей одного вида за счет живых особей др. вида, продуктов их жизнедеятельности или их мертвых остатков. Трофические связи позволяют наиболее полно использовать световую энергию, которая переводится растениями в химические связи органических соединений.
    - - Трофический уровень (пищевой уровень) — совокупность организмов, объединяемых типом питания. Представление о трофическом уровне позволяет понять динамику потока энергии в экосистеме. Первый трофический уровень занимают продуценты (растения), второй — консументы I порядка (растительноядные животные), третий — консументы II порядка (хищники, питающиеся растительноядными животными), четвертый — консументы III порядка (вторичные хищники). Организмы разных пищевых цепей, но получающие пищу через равное число звеньев этих цепей, находятся на одном трофическом уровне. В то же время различные популяции одного и того же вида, входящие в различные пищевые цепи, могут находиться на разных трофических уровнях. Соотношение различных трофических уровней в экосистеме можно изобразить графически в виде экологической пирамиды (рис.145).
      - Пищевая сеть— сложившиеся в процессе эволюции взаимоотношения в экологических системах, при которых многие компоненты питаются разными объектами и сами служат пищей различным членам экосистемы. Совокупность пищевых взаимоотношений между видами в экосистеме. Этот термин отражает сложность пищевых отношений между организмами в экологической системе, поскольку в состав пищи каждого вида входит не один, а несколько видов, каждый из которых может служить пищей нескольким другим видам. Упрощенно пищевую сеть можно представить себе как систему переплетающихся пищевых цепей.
    - - Взаимополезные (+ +)
        
        Мутуализм
        
        Крайняя форма симбиоза, при которой животные не могут существовать друг без друга. Присутствие партнёра становится обязательным условием существования каждого из них.
        
        Симбиоз
        
        Сожительство двух организмов, из которого оба извлекают пользу. В отличие от мутуализма, симбиоз может быть и не выгоден одному из партнёров, например, в случае паразитизма.
        
        Так, растение лишайник представляет собой симбиоз гриба и водоросли: гриб создает среду обитания для водоросли, поглощая воду и минеральные соли из почвы; водоросль в процессе фотосинтеза образует крахмал, который использует для питания гетеротрофный гриб.
        
        В толстом кишечнике человека обитают кишечные бактерии, которые находятся с ним в симбиозе. Они расщепляют клетчатку пищи и используют освобождающуюся при этом анергию; при этом они образуют некоторые витамины, необходимые человеку.
        
        В лесу грибы находятся в симбиозе с деревьями, образуя микоризу (грибокорень). Грибы всасывают из почвы воду с минеральными веществами, существенно дополняя деятельность корневых волосков, от дерева же грибы получают готовые органические вещества.
        
        Симбиоз — результат приспособленности организмов к условиям среды обитания.
        
        Протокооперация (факультативный симбиоз)
        
        Форма симбиоза, при которой совместное существование выгодно, но не обязательно для сожителей (например, взаимоотношения краба и актинии: актиния защищает краба и использует его в качестве средства передвижения)
      - Полезно-нейтральные (+ 0)
        
        Комменсализм
        
        Тип взаимоотношений, при котором один из видов получает какую-либо пользу, а другому взаимоотношения безразличны.
        
        Нахлебничество (эпиойкия) — форма комменсализма, при которой один вид потребляет остатки пищи другого.
        Нахлебничество распространенено между крупными хищниками падальщиками. Песец доедает остатки пищи за белым медведем.Примером нахлебничества служат взаимоотношения рыбы-прилипалы, обитающей в тропических и субтропических морях, с акулами и китообразными. Передний спинной плавник прилипалы преобразовался в присоску, с помощью которой та прочно удерживается на поверхности тела крупной рыбы. Биологический смысл прикрепления прилипал заключается в облегчении их передвижения и расселения.
        
        Сотрапезничество — форма комменсализма, при которой несколько видов потребляют разные вещества или части одного и того же ресурса.
        Например, трупами животных в экосистемах питается множество разных организмов — жуки-могильщики, личинки мух, грибы, бактерии и др.
        
        Квартирантство (синойкия) — форма комменсализма, при которой один вид использует другой (его тело или его жилище) в качестве убежища или своего жилья. Особую важность приобретает использование надежных убежищ для сохранения икры или молоди. Пресноводный горчак откладывает икру в мантийную полость двухстворчатых моллюсков - беззубок. Отложенные икринки развиваются в идеальных условиях снабжения чистой водой.
        
        Зоохория и форезия (распространение личинок, яиц, плодов, семян и др. другими организмами),
        
        Эпибиоз (поселение одних организмов на других, например, эпифитные растения)
        
        Энтойкию - разновидность комменсализма, при которой один организм (энтойк) обитает в теле другого (хозяина). Например, мелкие рыбки из рода Carapus находят убежище в клоаке голотурий, но питаются во внешней среде рачками. Энтойками являются и некоторые нематоды, поселяющиеся в задней кишке растительноядных черепах и использующие для питания непереваренные остатки пищи хозяина. Энтойкия — один из путей перехода к паразитизму
      - Нейтральные (0 0)
        
        Нейтрализм
        
        Обе популяции не оказывают никакого воздействия друг на друга, например волк и дождевой червь. В природе истинный нейтрализм очень редок, поскольку между всеми видами возможны косвенные, взаимодействия, эффекта которых мы не видим просто в силу неполноты наших знаний.
      - Полезно-вредные (+ -)
        
        Хищничество
        
        Явление, при котором один организм питается органами и тканями другого (при этом умерщвление жертвы не обязательно), при этом не наблюдается симбиотических отношений. Приспособления, вырабатываемые жертвами для противодействия хищникам, способствуют выработке у хищников механизмов преодоления этих приспособлений. Длительное совместное существование хищников и жертв приводит к формированию системы взаимодействия, при которой обе группы устойчиво сохраняются на изучаемой территории. Нарушение такой системы часто приводит к отрицательным экологическим последствиям. Хищничество широко распространено в природе как среди животных, так и среди растений.
        Примеры: насекомоядные растения; лев, поедающий антилопу и т.д. Хищничество является эффективным инструментом регуляции численности и оздоровления популяций, т.к. в первую очередь истребляются старые и больные особи. Таким образом, хищники являются природными санитарами.
        Негативное влияние нарушения коэволюционных связей наблюдается при интродукции видов (занесение видов на новую территорию). В частности, козы и кролики, интродуцированные в Австралии, не имеют на этом материке эффективных механизмов регуляции численности в виде потенциальных хищников, что приводит к черезмерному их размножению и разрушению природных экосистем. Таким образом, козами и кроликами были уничтожены большинство австралийских видов растений и птиц.
        
        Паразитизм
        
        Клептопаразитизм
        
        Присвоение чужой пищи.Обычно, это явление связано с существованием одного вида за счет другого и распространено среди морских птиц, где жертвы вынуждены переносить свой улов на дальнее расстояние, прежде чем скормить его птенцам. И в этом случае клептопаразитизм вполне объясним — такая энергосберегающая стратегия способствует выживанию вида. Внутривидовой клептопаразитизм встречается в некоторых популяциях львов, где самки охотятся, а самцы присоединяются к трапезе самок. Тоже происходит у некоторых видов пауков.
        
        Гнездовой паразитизм
        
        Тип клептопаразитизма, которым пользуются некоторые птицы, рыбы и насекомые, заключающийся в манипуляции и использовании другого животного-хозяина для выращивания потомства животного-паразита.
        
        Внутривидовой паразитизм
        
        Часто связан с паразитированием самцов на самках.
        
        Сверхпаразитизм
        
        Паразитирование одного паразита (сверхпаразит) в другом.
        Широко распространен у перепончатокрылых насекомых среди наездников. Однако сверхпаразитизм встречается и в других группах животных. Некоторые трематоды живут в ракообразных — эктопаразитах морских рыб. Обнаружен также как минимум один вирус, поражающий другие вирусы.
        
        Омовампиризм
        
        Питание одного гематофага на другом. Встречается среди иксодовых клещей.
        
        Тип взаимоотношений, при котором представители одного вида используют питательные вещества или ткани особей другого вида, а также его самого в качестве временного или постоянного местообитания, и при этом наносит ему ущерб, но обычно не приводит к гибели.
        
        Место обитания
        
        Эктопаразитизм
        
        На поверхности организма (вши, блохи, клещи)
        
        Эндопаразитизм
        
        Внутри организма (гельминты, внутриклеточные паразиты)
        
        Длительность контакта паразита с организмом
        
        Постоянный (облигатный, истинный)
        
        Паразит не может жить без хозяина (вши, гельминты живущие на/в хозяине постоянно)
        
        Временный (факультативный, периодический)
        
        Свободноживущий паразит временно использует организм хозяина (блохи, комары, пиявки, миноги, личинки оводов и некоторых других насекомых ведут паразитический образ жизни, а взрослые особи живут свободно)
        
        Паразитизм чрезвычайно широко распространен среди растений и животных, а вирусы выражают крайнюю форму паразитизма, поскольку вообще неспособны осуществлять свои физиологические функции вне клетки-хозяина и могут размножаться лишь попав в нее (существует даже предположение, что плазмиды бактериальной клетки являются вирусными ДНК).
        
        Длительное сосуществование системы «паразит - хозяин» приводит к выработке адаптаций (главным образом у паразита), которые могут быть очень сложными. К их числу относится сложный цикл развития паразита с неоднократной сменой промежуточного хозяина. Это обеспечивает расселение паразита и гарантирует, что он не будет развиваться в одном хозяине с родительской особью.
        
        Организмы, которые не всегда являются паразитами, называют факультативными. К их числу относятся и комнатные мухи, поскольку личинка мухи, случайно попав с пищей в кишечник человека, способна там жить некоторое время. Облигатные паразиты всегда ведут паразитический образ жизни.
      - Взаимовредные (- -)
        
        Конкуренция
        
        Тип биотических взаимоотношений, при котором организмы или виды соперничают друг с другом в потреблении одних и тех же ограниченных ресурсов. Конкурентные отношения - один из важнейших факторов формирования видового состава и регуляции численности популяций в сообществе
        
        Внутривидовая
        
        Соперничество за одни и те же ресурсы, происходящее между особями одного вида. Это важный фактор саморегулирования популяции.
        Примеры. Птицы одного вида конкурируют за места гнездования. Самцы многих видов млекопитающих (например, оленей) в период размножения вступают друг с другом в борьбу за возможность обзавестись семьей. Конкуренция за полового партнера может выражаться в песенных состязаниях и в демонстрации брачного наряда.
        
        Межвидовая
        
        Соперничество за одни и те же ресурсы, происходящее между особями разных видов.
        Примеры межвидовой конкуренции многочисленны. И волки, и лисы охотятся на зайцев, поэтому между этими хищниками возникает конкуренция за пищу. Это не значит, что они непосредственно вступают в борьбу друг с другом, но успех одного означает неуспех другого. Также в качестве примера можно привести конкуренцию растений в лесу за свет. Вследствие этого возникает ярусность и листовая мозаика.
        Итог:либо вытеснение одного одного из двух видов из сообщества, либо расхождение обоих видов по экологическим нишам.
      - Вредно-нейтральные (- 0)
        
        Аменсализм
        
        Форма взаимоотношений, при которой один из совместно обитающих видов угнетает другой, не получая от этого ни вреда, ни пользы.
        Пример: светолюбивые травы, растущие под елью, страдают от сильного затемнения, в то время как сами на дерево никак не влияют. В еловом лесу практически не развит подлесок.
        Некоторые виды плесневых грибов выделяют вещества, токсичные для других микроорганизмов (антибиотики и т.п.)
    - - Экологическая пирамида - способ графического отображения соотношения различных трофических уровней в экосистеме; закономерное снижение биомассы каждого последующего блока цепи питания (см. рис. 145). Может быть трех типов:
        
        Пирамида численности
        
        Пирамида численности - экологическая пирамида, отражающая число особей на каждом пищевом уровне.
        
        Пирамида чисел не всегда дает четкое понятие о структуре пищевых цепей, так как в ней не учитываются:
        а) размеры и масса особей
        б) продолжительность жизни
        в) интенсивность обмена веществ
        
        Главная тенденция —уменьшение числа особей от звена к звену - в большинстве случаев прослеживается.
        
        Так, в степной экосистеме была установлена следующая численность особей:
        -продуценты - 150 000
        -травоядные консументы 20 000
        -плотоядные консументы 9000
        экз/ар (Одум, 1075), что в пересчете на гектар составит цифры в 100 раз большие.
        
        Биоценоз луга характеризуемся следующей численностью особей на площади 4 тыс. м2:
        а) продуцентов - 5 842 424
        б) растительноядных консументов I порядка - 708 024
        в) плотоядных консументов II порядка — 35 490
        г) плотоядных консументов III порядка - 3.
        НЕДОСТАТКИ:
        
        Построение пирамиды численности может быть затруднено в том случае, если разброс численности организмов разных уровней оказывается чрезвычайно велик.
        (Например, 500 тысячам злаков в основании пирамиды может соответствовать один конечный хищник.)
        
        Кроме того, пирамида может оказаться перевернутой (в том случае, если продуцент очень крупный, или в том случае, если большое число паразитов питаются на немногочисленных консументах).
        
        Пирамида биомассы
        
        Правило пирамиды биомасс—отражает биомассу каждого трофического уровня
        
        Закономерность, согласно которой количество растительного вещества, служащего основой цепи питания (продуцентов), примерно в 10 раз больше, чем масса растительноядных животных (консументов I порядка), а масса растительноядных животных в 10 раз больше, чем плотоядных (консументов II порядка)
        
        т. е. каждый последующий пищевой уровень имеет массу в 10 раз меньшую, чем предыдущий.
        НЕДОСТАТКИ:
        
        Пирамида биомасс отражает состояние экосистемы на момент отбора пробы и, следовательно
        а) показывает соотношение биомассы в данный момент
        б) не отражает продуктивность каждого трофического уровня (т. е. его способность образовывать биомассу в течение определенного промежутка времени)
        
        Поэтому в том случае, когда в число продуцентов входят быстрорастущие виды, пирамида биомасс также может оказаться перевернутой.
        
        Пирамида энергии
        
        Пирамида энергии — показывает количество энергии, прошедшее через каждый трофический уровень в течение определенного промежутка времени
        
        Выражает закономерность, согласно которой поток энергии постепенно уменьшается и обесценивается при переходе от звена к звену в цепи питания.
        
        Так, в биоценозе озера:
        а) зеленые растения — продуценты — создают биомассу, содержащую 295,3 кДж/см2
        б) консументы I порядка, потребляя биомассу растений, создают свою биомассу, содержащую 29,4 кДж/см2
        в) консументы II порядка, используя в пищу консументов 1 порядка, создают свою биомассу, содержащую 5,46 кДж/см2.
        
        Потеря энергии при переходе от консументов I порядка к консументам II порядка, если это теплокровные животные, увеличивается. Это объясняется тем, что у данных животных много энергии уходит не только на построение своей биомассы, но и на поддержание постоянства температуры тела.
        
        Знание потерь энергии в цепях питания дает возможность оценить, насколько экономически выгодно выращивать то или иное животное, возделывать то или иное растение.
        
        Одни животные более полно используют энергию, заключенную в пище, на свой прирост, т. е. характеризуются наибольшим коэффициентом использования энергии. К таким животным относятся свиньи и куры. Если сравнить выращивание теленка и окуня, то одинаковое количество затраченной пищевой энергии даст 7 кг говядины и лишь 1 кг рыбы, так как теленок питается травой, а окунь-хищник — рыбой.
        
        При фотосинтезе растения используют 0,1 - 0,5% световой энергии Солнца, падающей на землю. Каждый последующий блок цепи питания использует всего 5 - 15% энергии, полученной от предыдущего звена.
        ПРЕИМУЩЕСТВА:.
        
        Она позволяет сравнить продуктивность различных трофических уровней, поскольку учитывает фактор времени
        
        Она учитывает разницу в энергетической ценности различных веществ (например. 1 г жира дает почти в два раза больше энергии, чем 1 г глюкозы)
        
        Пирамида энергии всегда суживается кверху и никогда не бывает перевернутой.
        Согласно расчетам, в среднем 1 га леса в течение года воспринимает примерно 2,1 х 109 кДж солнечной энергии. Но если сжечь образовавшуюся за это время растительную биомассу, освободится всего 1,1 х 106 кДж - 0,5% от первоначальных цифр, что и будет отражать реальную продуктивность фототрофов. Всего на Землю за год попадает огромное количество солнечной энергии - 10,5 х 1020, из которой 42% отражается обратно в космос. За год растения Земли синтезируют около 100 млрд. т органических веществ, содержащих 1,8 х 1018 кДж энергии.
    - - Полифаги, или эврифаги – виды, поглощающие широкий ассортимент пищи. Всеядность – крайняя степень развития полифагии. Миксофагия – возможность поедания и животной и растительной пищи.
      - Олигофаги – виды, кормовая база которых более или менее ограничена (соответственно этому, среди них выделяют узкие и широкие олигофаги).
      - Монофаги, или стенофаги – виды, способные питаться одним видом растения или животного
    - - Продуценты — автотрофные организмы (в основном зеленые растения, но могут быть и хемотрофы) — единственные производители органического вещества на Земле. Богатое энергией органическое вещество в процессе фотосинтеза синтезируется из бедных энергией неорганических веществ (Н2О и СО2). Они создают первичную органическую массу, за счет которой живут они сами и все остальные участники биоценоза.
      - Редуценты — гетеротрофные микроорганизмы (бактерии) и грибы — разрушители органических остатков, деструкторы. Их еще называют санитарами Земли. Они используют для своей жизнедеятельности органические соединения, содержащиеся в остатках, и переводят продукты деструкции в абиотическую среду, обогащая ее веществами, которые необходимы продуцентам.
      - Косументы — растительноядные и плотоядные животные, потребители органического вещества. В цепи питания они чаще всего могут иметь порядковый номер с I по IV (I-травоядные (регулируют численность продуцентов, но при этом они потребляют в пищу не более 5 - 10% растительной массы), II - хищники, питающиеся травоядными, III и последующего порядков - крупные хищники, которые могут справиться с менее крупными хищниками)
    - - Прямые отношения проявляются в непосредственном воздействии организмов друг на друга, например, отношения хищник - жертва.
      - Косвенные отношения влияют на организмы опосредованно, например, фитоценоз влияет на абиотические (главным образом климатические) факторы (температура, влажность, освещение и др.), поэтому абиотические условия леса отличаются от таковых в степи.