Задача изучаване на структурните връзки на ниво отделен организъм, популация, биоценоза и екосистема. 4 основни отдела



Дата29.08.2017
Размер282.56 Kb.

Екология

Предмет – изучава структурните връзки между живите организми и тяхната среда.

Задача – изучаване на структурните връзки на ниво отделен организъм , популация , биоценоза и екосистема.

4 основни отдела:

- Факториална екология – изучава влиянието на факторите на средата.

- Популационна – изучава групировките от организми наречени популации

- Екология на природните съобщества – изучава екологията на отделни групировки на различни популации заемащи ограничена територия

- Екология на екосистемите – изучава структурата динамиката и ф-ята на екосистемите.



Факториална екология


Среда и условия за съществуване на организмите

Среда – всичко което обкръжава даден организъм и пряко или косвено влияе в/у неговото състояние.

Едни от елементите на тази среда могат да а абсолютно необходими ,други безразлични а трети вредни.

Екологичните фактори могат да се обединят в 3 гр.

Абиотични – всички елементи на неживата природа които влияят на организма. Биват химични и физични

Биотични – всички взаимодействия на едни организми върху други. Бива пряко и косвено.

Антропогенни – всички въздействия които са резултат от човешката дейност.

Абиотични фактори


Ефект на въздействието на абиотичните фактори зависи от характера и от дозата.

Графика №1

Отличават се долен праг на издръжливост

Горна пределна граница – оптимална стойност

Горен праг на издръжливост

Разстоянието между долния и горния праг на издръжливост е зоната на издръжливост

Могат да се разгледат организми които могат да преживяват в големи амплитуди на условията около оптималните му стойности ( еврибиоти ) и преживяващи в тесни граници около оптималната стойност ( стенобионти ) Еврибионтите доминират.
Закон на Либих за минимума.

При постоянни условия ограничаващо действие за развитието на даден организъм ще има това вещество или фактор близки до необходимия минимум. Този закон е приложим само при стационарни условия.

Закон на Шелфорд за толерантноста.

Невъзможността за развитието на един организъм може да се определи както от недостига така и от излишъка на който и да е от факторите на средата.


От тук можем да изведем следните изводи.

1 даден организъм може да има широк диапазона толерантност по отношение на даден фактор и тесен диапазон по отношение на друг фактор

2 организмите с широк диапазон по отношение на повечето екологични фактори са най разпространените.

3 ако условията на даден фактор не са оптимални за определен вид то може да се смени и диапазона към друг фактор.

4 периода на размножаване обикновено се явява критичен за повечето видове и тогава много от екологичните фактори могат да станат лимитиращи.
Класификация на организмите по типа жизнени форми животни и растения.

Животни: плаващи, риещи, на земни, скални , дървесно лазещи и въздушни.

Растения: епифите – лиани , фанерофити – дървета и храсти , хамефити – тревисти на нивото на земята е пъпката , хемикриптофити – ливадни пъпката е на или под земята , криптофити – многогодишни луковици или коренища , терофити – едногодишни преживяват в стадий семе.

Температура


Тя определя скоростта на протичане на процесите в много организми. Варира на планетата в амплитудата от +100 до – 150 градуса Целзий.

За понасяне на ниските температури при растенията се повишава концентрацията на захари и така се понижава точката на замръзване.

При животните в зависимост от активната обмяна са се изработили или отсъства механизми за терморегулация.

Пойкилотермни – е първата група. Обхваща всички животни без птици и бозайници. При тях телесната им температура се влияе от тази на околната среда.

Хомотермни – постоянна температура не се влияе от околната. Обхваща бозайници и птици.

Хетеротермни – при благоприятни условия температурата им не зависи от тази на околната среда но при не благоприятни температурата им се понижава до околната

На сушата – температурните амплитуди са в границите средно +55 до – 70

В солените водни басейни от +35,5 до -3 , а в сладките от +93 до 0



Светлина


Важен фактор за п-са фотосинтеза и ориентацията. Естествен източник е Слънцето. Най голямо значение за организмите има видимата част от спектъра.

Албедо – отразена светлина.

При растенията се отличават

Хелиофити – светлолюбиви : Сциофити – сенколюбиви : факултативни хелиофити – сенкоустойчиви

Биолуминесценция – процес при който става разпадане на определен субстрат и се отделя светлина

Вода


Количеството в организмите и варира средно 45% до 98%

При сухоземните обитатели се мери дефицита на насищане на въздуха с влага

Като дефицита d=Ps – P

Където Ps – е мах въздушна влага , а P – е абсолютната въздушна влага

При растенията : 4 еколог класа.

Хидрофити – потопени във вода , хигрофити – не понасят воден дефицит , мезофити – обичат влагата но понасят и засушавания , ксерофити – обичат сушата и се разделят на

Сукуленти – при наличие на влага я натрупват и склерофити – при влага веднага я изпаряват .

При животите : 3 класа.

Хигрофили – обитават висока влажност , Мезофили – живеят в умерено сухи райони , Ксерофили – обитават сухи местообитания.

Въздух


Не се разглежда като среда на местообитание: 21%О2 78%N2 0,3%CO2

Екоклимат – конкретни климатични условия за дадено местообитание

Като цяло се разглеждат 6 климатични зони на земята

Екваториална,тропична,зона на сухите тропици,преходна зона,умерена и арктическа



Почва


Температурно колеблива до 30-40 см. Влаго колеблива 20-50 см. Газообмена до 60см.

В нея се разглеждат 3 групи организми в зависимост степента им на привързаност на почвата. Геобионти – постоянни обитатели на почвата. Геофили – организми част от жизнения им цикъл преминава през почвата. Геоксени – временно обитаващи почвата

Разглеждат се още 3 групи в зависимост от големината и активността

Микробионти – с големина до 10 на 9 бр. организми ( клетки) на грам почва

Мезобионти – с големина 10 на 6 бр. на 1 кв.м

Макробионти – 300 на 1 кв.м

Растения обитаващи пясъци – псалофити : животните – псалофили

Има в типа засолени почви – солончаци –повърхностно засоляване , солонци – солеността е в дълбочина. Растенията се наричат като цяло халофити – соленолюбиви


Пожари – биват низови (или още опустошителни) и върхови – запалват се короните на дърветата.

Биотични фактори


Екологична ниша – местообитанието , функционалната роля на организма на това място и влиянието на факторите на средата. Бива 3 вида пространствена – отразява заеманата територия ,трофична – функционалната роля на организма на това място и хиперпространственна ниша - влиянието на екологичните фактори в/у този организъм.Тя показва че организмите не са безразборно разхвърляни по Земята. Всеки вид се стреми до такава екологична ниша че да се намали конкуренцията

Взаимно разположение на екологичната ниша 3 типа

Не допираща се – няма конкуренция

Допиращи се но не припокриващи се – конкурентни взаимоотношения

Допиращи се но и препокриващи се – остри конкурентни взаимоотношения

Екологичната ниша може да бъде фундаментална или реализуема .

Първия тип е мястото което би заел даден вид при идеални условия на средата ,а втория тип е това място което заема в реалните условия на средата.

Алопатрически видове – организми срещащи се в различни географски райони за които се наблюдава конвергенция – сближаване на белезите

Симпатрически видове – организми близо един до друг при тях се наблюдава дивергенция максимално раздалечаване на белезите

Основни типове поведение


Поведение – действия предприемани от даден организъм за приспособлението му към конкретните условия на средата

Тропизми – насочено движение по или обратно на дразнителя

Таксиси – посочни движения в отговор на определени дразнители има 3 типа

Кинезис – без определена посока избягване на дразнителя

Таксиси – посочни движения противоположни или с/у дразнителя

Напречна ориентация – движения на организъм под определен ъгъл към дразнителя

Рефлекси – реакция на организма която е на част или на цялото тяло в отговор на определено дразнение.

Инстинкти – Програмирани последователни движения които изразяват конкретно стереотипно поведение.

Обучението и интелекта са характерни главно за човека

Групово поведение – включва сложна система от възможност за общуване м/у индивидите и форми на съподчиненост и йерархически форми.

Екологичния смисъл от тези групировки е насочване на енергията на цялата група към обезпечаване на нейната преживяемост

Цикаден денонощен ритъм (биологичен часовник) 2 хипотези

Едната е свързана с ендогенно измерване на времето

Другата с екзогенно измерване на времето

Екологичния смисъл – е възможността на организмите да предугаждат бъдещи промени в околната среда и да се адаптират към тях.

Популационна екология


Има 2 подхода

Еволюционно таксономичен – разглежда популацията като елементарна единица на еволюцията , набляга в/у таксономията на популациите

Функционален – разглежда популацията като звено , набляга към основните характеристики на екосистемата.

Екологична популация – съвкупност от индивиди на един и същи вид, заемащи продължително време част от ареала на вида , генетично сходни и с редица белези общи за групата като цяло , а не за отделния индивид.Популацията има тенденция към развитие дава плодовито потомство , което също дава плодовито потомство.

Популацията се характеризира със структура и динамика

Към структурата спадат – пространство , количество , възраст , демография

Към динамиката спадат – численост , плътност , темп на растеж.
В зависимост от териториалното си разпределение се делят на 3 групи:

Географска популация – обхваща цял географски район

Екологична популация – обхваща част от географски район

Локална популация – обхваща част от екологична популация , ако популациите са разнородни


В зависимост от подвижността си големината и способността да се възпроизвеждат се делят на :

Независими – големи групировки, самостоятелно поддържат числеността си не им влияят п-си като миграция.

Полузависими – самовъзпроизвеждат се но миграциите оказват влияние на динамиката

Зависими – раждаемостта не покрива смъртността . Поддържа се за сметка на емигранти.

Псевдопопулаций – не се само възпроизвеждат съществуват за сметка на идващи отвън лесно се разпадат

Временно възникващи – когато раждаемостта при дадена популация е много висока и периодично се откъсват индивиди които се заселват в рамките на ареала.

Полупопулации – индивиди които преминават през различни фази.
В зависимост от факторите има 3 гр. Биологични раси при растенията

Климатични – формират се под действието на климатични фактори

Едафични – формират се на базата на различни почвени типове

Ценотип – възникват под действието на заобикалящата ги растителност.



Пространствена структура на популациите


Разпределението на организмите върху заеманото от тях пространство Има 3 вида разпространение:

Равномерно – реализира се при хомогенна среди силни вътре популационни взаимодействия

Случайно – възниква в еднородна среда и всички фактори действат с еднаква сила и създават еднакви условия

Групово – не еднородността на средата създава не еднакви условия и групира индивидите. В три основни групи

Групово равномерно

групово случайно

и групово на петна

Друг вид класификация е на базата на използване на ресурсите на средата:

Пространствена структура с интензивен тип – за слабо подвижни или прикрепени организми дават екологично чисти продукти.

Пространствена структура с екстензивен тип – подвижни обитаващи огромно територии

Пространственото разпределение се характеризира с формулата на Тейлър

S2=a.mb

S –дисперсия: m – средна величина на индивида: a – константа: b – коефициент на струпване на индивиди по групи.

Степен на скупчване S = bo + b1/d

bо – мин. Р-р от участък който популацията може да заеме: b1 – коефициент на степента на припокриване м/у две съседни популации : d – плътност на популациите

Струпване на индивидите под въздействието на 4 основни елемента

1 в следствие на локални различия в условията на средата индивидите се групират като имат силно еднородни или не еднородни местообитания.

2 в връзка на денонощни или сезонни изменения

3 в връзка с етологичната структура при висшите животни въз основа на инстинкта им за социално придържане

4 в връзка с размножаването при животни с ниска плътност

Плюсове и минуси :

Плюсове засилва се възможността на преживяване а минуси засилват се вътре популационната конкуренция.

Етологична структура


Семейни групи – най-елементарната форма групата може да се запази 3-4год.

Колонии – населяват постоянно една и съща територия биват:

Постоянни и временно възникващи в периода на размножаване. В нея може да има както просто групиране така и сложно разделение на функциите

Ято – временни образувания за защита при миграция с вродени стереотипи на поведение. В зависимост от координацията биват равностойни без изразено доминиране и ята с предводител – насочва цялото ято

Стада – по постоянни в сравнение с ятата . със сложна структура защото за изградени от хетерогенни индивиди (възраст,пол,състав) Стада с предводител – най-опитния

Взаимоотношения – доминиране и подчинение в стадото което не зависи от водачеството , а са към територията , която се използва от цялата група.

Благодарение на етологичната структура – по – лесно се приспособява и преживяват популациите

Възрастова структура на популациите


Определя се от съотношението м/у възрастовите гласове. Всяка популация се стреми към стабилна възрастова структура.За популации с нестабилна структура екстремните условия са опасни.

Растенията се разделят на 4 възрастови периода

Латентен период – период а покой – семената , плодове.

Ювенилен (прегенеративен )– възраст свързана с прорастването до появата на генеративни органи

Размножителен ( генеративен) – растения активни за размножаване

Синилни ( пост генеративни ) – растения които не участват в п-са на размножаване но участват в пространствената възрастова структура

При разпределението по възраст се отнасят 3 класа.

  • преобладаващи основно млади растения – инвазна

  • приблизително балансирани – нормална

  • преобладаващи основно стари растения – регресивна

При животните възрастова структура се характеризира с голяма динамика:

Новородени – неспособни за активен живот без помощта на майката

Млади – подрастващи, не полово зрели

п/у възрастни – не полово зрели но се приближават

възрастни – активно участват е етологичната структура, полово зрели

стари – с различна големина които не участват в размножаването но участват в етологичната структура на популацията

За илюстриране на възрастовата структура се използват т.н. възрастови пирамиди.

Графика №2

1 показва че популация има сравнително млади индивиди.

2 равностойно представяне на всяка възраст

3 регресивна популация

чиста скорост на размножаване – R= lx.bx

lx – преживяемост на всеки възрастов клас

bx – плодовитост на всеки възрастов клас само за женски инд.

Средно време за една генерация - T = (x.bx.lx)/R

x- даден х –ти клас

Полова структура


Съотношението между женски и мъжки индивиди

При моногамните – 1:1

При полигамните 1:2-3 преобладаващи женски

Полиандрия 3-4:1 преобладаващи мъжки

Динамика на популациите



Плътност на популациите – бр.индивиди от дадена популация на определена площ или в единица обем ( водни и почвени индивиди )

Средния популационна плътност – количеството индивиди от дадени популации на единица от пространството , което би заела популацията при идеални условия.

Екологична плътност – броя индивиди на единица от реално заетото пространство

Когато размерът на популационната плътност нарасне прекалено много се включват естествени регулиращи механизми.

Групи методи за измерване на популационна плътност

Численост на популацията – бр. индивиди в определен промеждутък от време или %

Тя не е постоянна величина и зависи от съотношението м/у раждаемостта и смъртност

Раждаемост

способността на популацията да се увеличава поява на нови екземпляри за определен период от време

  • мах физиологична – мах бр. индивиди които ще роди дадена женска за целия си жизнен цикъл при идеални условия

  • екологична броя родени индивиди при реалните условия. Силно се променя и зависи от условията на средата.

Смъртност

Броя умрели индивиди за единица време

  • мин.физиологична – постоянна величина за всеки вид .смъртността на индивидите при идеални условия на средата.

  • Екологична – силно се променя – смъртността при реални условия на средата

Преживяемост

Броя преживели организми за дадена популация за определен период от време

Преживяемост се свежда до 5 криви на преживяемост.

Графика №3

1 изпъкнала крива – показва висока преживяемост

2 вдлъбната крива – ниска преживяемост почти във всички възрастови класове

3 стъпаловидна крива – характерна за популации на насекоми със сложна фаза на развитие

4 S – образна височината на преживяване при младия и средния клас и ниска при възрастните или ниска при млади и висока при възрастни

5 диагонална крива – постоянна средна преживяемост на индивида

Потенциална скорост на естествения растеж – 2 процеса оказват влияние – раждаемост и смъртност. Идеалните условия на средата никога не се задържат за неопределено дълго време . те са идеални докато числеността и плътност и се изравнят.

Емкост на средата К

– границите в които всяка една популация може да нараства по численост . Графика №4

Ако популацията е под К ресурсите се увеличават а смъртността намалява

К дава възможност да се преценява дали на дадена екосистема може да се поддържа определена популационна численост

Ресурсите на средата са 2 типа

Възобновими – при определени условия могат да се възстановяват и не възобновими- веднъж изчерпани не се възстановяват .

Има 2 основни типа растеж (темп на популационен растеж)

Графика №5 Популация с временно слабо покачване на плътността и период на адаптация следван от бърз експоненциален растеж който рязко се прекъсва характерен за експоненциален растеж

Графика №6 S – образен тип – период на адаптация бърз експоненциален растеж който с времето преминава в равновесие около което плътността на популацията може да флуктуира
Екологическа стратегия

Спрямо възможността за растеж и преживяемост на популациите се разделят 2 основни групи популации

  • Популация с бърз растеж голямо разнообразие във възрастовата структура и не достигнато равновесно положение с ресурсите на средата. Популации в начален етап от своето развитие на дадена територия.

  • Популация от типа К – стабилност по отношение на структурата. Достига се горен предел на растеж и равновесие. Обхваща по – късен етап на развитието на популацията.

Класификация на растенията на Грийн по отношение на екологичната стратегия.

Конкуренти – определят облика на средата, бързо елиминират конкуренцията на др. видове. Това са видовете доминанти в определени съобщества

Стрес толерантни – преживяват не благоприятни условия където много видове не могат да съществуват

Растителни рудерали – бързо се размножават и се разселват масово там където е нарушена структурата

Процесът на флуктуация след достигане на равновесие се проявява и в най стабилната популация. Той възниква поради различни външни или вътрешни фактори.

Различават се сезонни флуктуации – те се регулират от механизмите на адаптация и са породени от изменения във факторите на средата.

Годишни флуктуации – предизвикват вътре популационни изменения породени от външни фактори. Те за разлика от сезонните са със строга ритмичност и последователност.

Вътре популационните взаимодействия са доста по сложни и са по стабилни колкото е по зряло дадено природно съобщество .

За появата на огромни флуктуации в числеността на даден организъм трябва тази популация да се е измъкнала от естествените регулиращи механизми. Например при човешка намеса и други. Тези флуктуации имат 2 особености

1 най силно те са изразени в по – прости екос-ми.

2 може да се наблюдава на обширни територии

Теориите обясняващи флуктуациите са 4.

1. Метеорологична теория – набляга се на външното въздействие на факторите на средата , но само ако факторите на средата имат определящо значение за числеността на популацията.

2. Теорията на случайните флуктуации – върху числеността на всяка една популация могат да оказват влияние случайни промени в стойността на някой екологични фактори.

3. Теория за въздействието м/у отделни популации – при вътрешно популационни флуктуации или са между 2 популации

4. Теория на трофичните нива – влияние м/у популации в рамките на едно и също трофично ниво.

Факторите регулиращи числеността се делят на две групи

Които въздействат в/у плътността на популацията и не зависят от плътността на популацията и от големината и . Могат да са външни стресови въздействия

Които въздействат в/у тези популация но зависи от плътността и големината на популацията . появяват се тогава когато стресовите фактори са слаби.

В/у популациите влияят процеси на разселване на индивиди. Бива три типа

Емиграция – периодично изселване на индивиди

Имиграция – периодично връщане на индивиди

Миграции – периодично напускане и връщане на индивиди от дадена популация на дадена територия.

Числеността на всяка една популация може да бъде изразена:

Числ=(Ражд – Смърт) +- Мигр

Биоценоза


Природно съобщество – съвкупността от всички организми на дадено място ( биом) Живата компонента на всяка екос-ма

Има 2 типа:

Основни - с големи размери, завършена организация с относителна независимост, нуждаещи се от светлина, автономни.

Малки – в процеса на изграждане, с по-малки размери незавършена структура силно зависят от съставящите ги съобщества.

Обикновено растителните видове образуват ядрото от доминантни видове като съставят 60-70% от видовия състав , ако се унищожат загива биоценозата. Названието на биоценозата се определя от доминанта.

Екотон е прехода м/у 2 съобщества


Показатели за видовата структура на съобществата


За видовото разнообразие

  • показател на Маргалев d=S/logA d – богатство на видовете S – количеството на видовете описани на работната площадка A – размери на площадката.Използва се за сравняване на биоценоза с рязко различаващо се видово разнообразие

  • показатели за доминирането Симпсън c = sum(ni/N) ni – оценка на значимостта на всеки вид от работната площадка N – обща оценка на значимостта на всички видове в дадено описание

  • показател за сродството м/у 2 проби на Сьоренсьон S= 2C / (A+B)

A – количеството на видовете в площадка А

B - количеството на видовете в площадка B

Общото количество видове описани в площадка А и В


  • показател за общото разнообразие на Шенон H = - sum pi / log pi

pi – оценка за значимостта на всеки един вид

  • показател за изравненоста м/у 2 проби или 2 работни площадки e = H / logs

S- количеството на регистрираните видове

Възможности за анализ на едно природно съобщество

1 Използване на основните структурни показатели , доминантни видове , индикаторни видове, видово разнообразие като цяло

2 Условия за обитание на цялото съобщество комплекса биотични и абиотични фактори

3 Функционалните особености на съобществото – продуктивност поток на енергия, трофични взаимоотношения , положителни и отрицателни

Има 2 основни подхода за анализ на природните съобщества



  • зонален – всяко едно съобщество се описва на базата на 3 –те групи показатели и се класифицира

  • градиентен – когато нямаме когато видимо не можем да разграничим 2 съобщества. Дава се подробна информация за частите на популацията

Елементи на структурното разнообразие


1 Вертикална структура (етажност) – показва възможността на автотрофите за по-пълноценно усвояване на светлината

2 характер на зоналността – определя се от хоризонталната структура която има 3 основни компонента . индивидуална консорция – взаимно свързани автотрофи и хетеро трофи. Автотрофи – ядрото на консорцията . Хетеротрофи – консорти

3 характер на активност на популацията – при хетеро и автотрофни популации по отношение на активността им през деня сезонни промени

4 характер на хранителната верига – от прости хранителни вериги до сложен тип мрежи

5 характер на етологичната структура – набляга се на групировките

6 характер на етологичната структура на популацията – свързано с времето на продължителност м/у родител и потомство

7 характер на съвместната дейност – взаимоотношения м/у популации

8 характер на стохастичните връзки – характер на случайно възникващи взаимодействия и връзки



Типове въздействия в биоценозата


Като цяло те са седем типа с положителен отрицателен и нулев характер.

Неутрализъм – пълно безразличие на едната популация с друга.

Конкуренция – взаимно конкурентно подтискане. При което двете популации взаимно се подтискат

Аменсализъм – едната популация търпи отрицателен ефект а за другата е безразлично

Хишничество – за едната положително а за другата отрицателен характер

Паразитизъм – за едната положително а за другата отрицателен характер

Коменсализъм – за единия положително за другия безразлично

Мутуализъм – и двете търпят положителен ефект като той бива

Протокооперация – връзката не е задължителна

Симбиоза – връзката е абсолютно задължителна

Има два важни принципа

В хода на еволюцията на екосистемата има тенденция за намаляване ролята на отрицателните взаимодействия за сметка на положителните

И в наскоро възникнали екосистеми вероятността за поява на силно отрицателни въздействия е много по голяма

Конкуренция

Обикновено конкурентните взаимоотношения в 90% от случаите за храна и пространство.Изходите от конкурентните взаимоотношения са три :

Първи двете конкуриращи популации да са с изравнени възможности и да са се приспособили една спрямо друга но са с ниска численост

Втори съвършена конкуренция – едната от двете популации изтласква по не приспособената

Трети свръх съвършена – доминантното въздействие се проявява моментално.

Хищничество

Има 2 типа хищници

Ефективни – ефикасно целенасочено унищожават популацията от потенциална жертва Той няма възможност за алтернативно хранене

Неефективни – не особено ефикасно унищожават потенциалната жертва

При взаимоотношението хищник жертва

В по прости популации с нестабилна възрастова структура стават по силни колебанията хищник – жертва Такива се наблюдават и в случаи когато хищникът и жертвата се срещат за първи път в ограничена територия

Паразитизъм – по малки размери на паразитите. Той напада и продължително експлоатира ресурсите на гостоприемника.

Делят се на микропаразити които се размножават в организма и макропаразити които растат или в тялото на гостоприемника или не като образуват инвазни еденици за размножаване

Анабиоза – действа на конкурентния принцип когато една популация изработва хим. вещества които подтискат растежа и развитието на други организми.

Коменсализъм – за организми в океана почти всяка черупка може да се използва за убежище

Мутуализъм – протокоопреация – връзката м/у двата организма няма задължителен характер

Симбиоза – връзката м/у двата организма има задължителен характер



Екосистема


Тя е всяко едно единство включващо всички живи организми на даден участък и взаимодействието им с физическата среда по такъв начин че потокът на енергия създава точно определена трофична структура, видово разнообразие и кръговрат на веществата.

Изградена е от 2 части биоценоза и биотоп а връзката между тях е потока на енергия

Термина екосистема е въведен от Тенсли 1935г. сходен термин е биогеоценоза но той набляга на структурата до като екосистемата набляга на функцията.

В понятието екосистема има 2 блока автотрофен и хетеротрофен

Автотрофи – които могат да трансформират енергията и да създават органично вещество фиксиращи CO2

Хетротрофи – преразпределят органичното вещество и енергия.

М/у двата блока съществува равновесно състояние и зависи от стадия на развитие на екосистемата.

Една екосистема може да се анализира в 5 направления



  1. Поток на енергия и кръговрат на веществата

  2. Хранителни вериги

  3. Пространствено – временна структура на екосистемата

  4. Развитие и еволюция на екосистемата

  5. Управлението на екосистемата

Екосистемата може да се отнесе като основна структурна единица на биосферата



Пасбищен поток на енергия – характерен за водните екосистеми. Движението на веществото и енергията върви в посока фитопланктон зоопланктоннектон

Детритен тип – сухоземни екосистеми Има движение на енергия в посока

Растения Животни микроорганизми



Основни типове екосистеми

Морета – солени водни екосистеми само крайбрежните зони се отличават с голямо видово разнообразие

Крайбрежни места и естуари – преходни зони м/у сушата и водата с висока биомаса

Реки, ручей, потоци – главна особеност е течащата вода което изменя много от приспособленията на растителните и животински обитатели

Езера – екосистеми с неподвижна или слабо подвижна вода делят се на малко средно и високо продуктивно езеро

Пресноводни блата – колебание на водното ниво за повечето висока продуктивност високо съдържание на органика

Пустини – сухи райони валежите не повече от 250 кв. мм на година. Горещ и сух климат ниска продукция

Тревни екосистеми – характерни за степите и саваните с богат видов състав

Горски – образуват се в различни части на земята разположени са във вертикална посока 200-1000м. широколистен пояс 1000 – 1200 смесени 1800-20 субалпийска част над 2400м - алпийска част

Екотоп – голям абиотичен участък не заеман от живи организми

Биотоп - е участък заеман от живи организми

Биом


Представлява господстващия тип биоценоза за даден географски район. Съвкупността от много биоценози с различен видов състав и заемащи не еднородни участъци.Обединени в обширни географски райони. В екологията се различават 9 основни биома на сушата и 3 на световния океан.

Биоми на сушата:


Вечнозелени екваториални тропични гори – с голямо значение обхваща до 16-17 паралел дъждовни влажни гори средно 12-14 хил. мм/кв.мм Това са най продуктивните биоми Най мощните генератори на О2

Дъждовно зелени тропични гори и савани – 15 паралел . Един градус северно и южно преминава в савани където количеството на валежи намалява а количеството на изпарения се увеличава . Два градуса след 15 паралел следват в Азия мусони гори.

До екватора 1400-1500 мм/кв. м в саваните 900-1000-1200 мм/кв.м.

Голямо богатство на тревопасни и хищници с голяма подвижност.

Склерофилни иглолистни и лавролистни гори – храстови съобщества

30 -45 паралел Характерно е сухо и горещо лято зимата е мека . С малка годишна температурна амплитуда много рядко вали сняг но има и месеци без валежи.

В средиземноморието е най силно антропогенизирана тази биома.

Съобщества на ариднте зони в тропиците – биват полуаридни аридни и хипераридни

Фактори за опустиняването – Класификация на базата на едафичния фактор

Пясъчни , льосови , скални пустини , глинести , чакълести

Много често почвите са силно засолени. Високи температурни амплитуди и високи положителни температури с ниска растителност едри растителноядни , гризачи влечуги насекоми хищници



Тревисти съобщества на степите прериите и пампасите – 35-55 северно и 30-45 южно

Хладна снежна зима и топло сухо лято изпарението много повече от валежите. Безлесни райони , годишни валежи под 500мм. Едри тревопасни райони

Широколистни и смесени гори на умерените ширини – достатъчна влажност студена зима без вегетация . Широколистни листо падни гори Бозайниците спят зимен сън птиците мигрират а фауната е типично горска

Тундри и при полярни пустини – много сурова ниска температура малко валежи, много влага не е достъпна

Полярна – снежни бури виелици Лятото повърхността на почвата се размразява

При полярните пустини за много обширни но са и много бедни на растителен и животински свят. Постоянни силни ветрове , къси прости хранителни вериги



Високопланински съобщества – най високите части на планините са вечно заледени ниски температури с различна степен на овлажненост от тях субалпийски , алпийски и нивален пояс

Субалпийски – т.н. зона на клека среща се и хвойна еделвайс и др.

Алпийски – в БГ само в Рила и Пирин с тревна покривка ниски температури

Нивален – зона на вечния сняг в БГ не се среща срещат се само лишей

В тази биома се срещат тревопасни и гризачи влечуги едри хищни птици и др.

Биоми на Водата


Крайбрежна зона – литорал с най- голямо богатство на живи организми това е преходна зона м/у сушата и открития океан.

Пелагиал – епипелагиал – липсва субстрат намират се само свободно плаващи

Следва зона на вечния мрак най не продуктивната зона.



Абисал – не проучен до самото океанско дъно. Знае се че няма живот рядко се срещат дълбоководни форми.

Енергетика на екосистемите


Екосистемите получават енергия от слънцето . Те са подложени на два енергийни потока едновременно: слънчева светлина – през деня и поток на топлинна енергия пак през деня

Чиста радиация – разликата м/у сумарния поток енергия идващ от слънцето и сумарния поток идващ от топлината. За живите организми значение има не екстремалните температури, а температурните амплитуди.

Под първична продукция на екосистемата се разбира скоростта с която органичните продуценти улавят енергията и я трансформират в потенциална енергия която се предава като храна.

Продуценти са организмите улавящи светлинната енергия в хода на фотосинтезата чиста - количеството което растението ще изразходи в автотрофното дишане.

Хемосинтеза – фиксира се CO2 и се синтезира органично вещество и се използва енергията от окислението на неорганичните вещества с помощта на микроорганизми



Вторична продукция – усвояване и преразпределение на създадена чиста продукция от хетеротрофите

Модел на соевото поле -

25% от продукцията се консумира от растението остават 75% които са чистата първична продукция от тях 5% се губят при азот фиксация от МО. Остават 70% от тях най малко10% се губят от вредители остават 60% от тях човек събира 8-10% само семената. Този модел демонстрира разпределението на продукцията и консумацията.


Хранителна верига


Каскадния преход на енергия от едно трофично звено на друго. Създадената енергия от продуценти се консумира от консументи от първи порядък те от своя страна служат за храна на консументи от втори порядък които след смъртта си се минерализират от микроорганизми редуценти.Като при всички около 80 % от енергията се трансформира в топлинна или в механична.Тази каскада се нарича хранителна верига.

Пасбищен тип и детритен тип

Методи за измерване на единична продуктивност: полеви и лабораторни

Мери се или разхода или прихода

Оценка на равновесното състояние на системата- постъпване на веществата е равно на тяхното разходване.

Групи методи



Методи за определяне на общата получена реколта- събира се притегля се мери се калоричността и се изчислява стойността на цялата продукция.

Методи за оценка на първична продукция по измерване количеството продуциран кислород приложим за водни екосистеми.

Метод на тъмните и светли бутилки – за плитки водни басейни в светлата се произвежда кислород в тъмната се консумира. Това е за замърсени води

Метод по количество консумиран CO2 - съди се за продукцията използва се при сухоземни екосистеми и се отчита намаляването на газа

pH методи за водни екосистеми –рН зависи от разтвора на CO2 . разхода на CO2 се отчита по лесно в планинските води и по трудно в моретата заради буферността

Метод на изразходване на междинни продукти - фосфати силикати нитрати. В екосистеми където тези компоненти постъпват не равномерно ( сухоземните не за водните )

Радиоактивни методи – използват се аквариуми C14 или P32 определя се продукцията по количеството хлорофил в растението.то е мерило са фотосинтеза

Моментната биомаса не трябва да се бърка с продукцията . Пак модела на соевото поле.


Поток на енергия през рибно езеро


Езеро с много риба има продуценти,консумент 1-ви порядък, ако спрем веригата до тук ще имаме голяма численост висока раждаемост но дребни риби. Ако езерото е за спортен риболов трябва да се удължи веригата до консумент 2 Като по този начин хищника ще концентрира енергията в себе си от К1 ще има малка раждаемост но големи екземпляри.

Пример мангова растителност

има обилна влага. Ежедневно тя дава по 2,5 грама /литър органично вещество под формата на опад той е хранителна база на зоопланктона а той е хранителна база на пасажа от риба.



Ефект на Линдерман Jt/Jt-1 Jt- количеството енергия постъпило на дадено t –трофично ниво ,а Jt-1- количеството енергия постъпило на преходно трофично равнище Мери се в %.

Ефективност на асимилация At/At-1 At – асимилация на енергията на дадено трофично равнище t и At-1 –Асимилацията на преходното

Показател на продукцията Pt / Pt-1

Енергетични пирамиди – 3 вида



Пирамида на числеността – бр. на индивидите заемащи дадено трофично равнище

Пирамида на биомасата – изразява се в теглото на индивидите заемащи дадено трофично равнище

Пирамида на енергията – калорийната стойност на енергията преминала в дадено трофично равнище

При водните екосистеми първите две пирамиди могат да бъдат обърнати където ролята на продуцент се изпълнява от фитопланктон с бърз темп на размножаване.

Коефициент на полезно действие на природните системи- Той е средно около 30%

Кръговрат на веществата


Два процеса подържат живота на земята създаване на органични вещества ( първична продукция и процес на деструкция Като всичко се базира на енергията идваща от слънцето.

Кръговрата на вещества могат да се разделят на две големи групи – вещества с богат резервен фонд и утаечен цикъл характерни за резервния им фонд в литосферата

Като за почти всички химични елементи са характерни два фонда резервен който се складира и обменен който циркулира м/у живата и не живата част на екосистемата.

Кръговрат на N2


БелтъциаминокиселиниамонякNO2 NO3 азотен ред на разграждане . следва усвояване от растенията и от начало … ако не се образува N2 и обратно не се върне в атмосферата (п-с на денитрификация) Обратния процес азотфиксация се извършва с помощта на енергия от симбионтни микроорганизми Целия процес от белтъци до NO3 е свързан с отделяне на енергия а обратния процес с консумация на енергия.

Кръговрат на C


CO2 – има постоянен цикъл. Приема се при процеса фото синтеза и се отделя в процеса на гниене или дишане на хетеротрофи. Така в природата циркулират 95% от CO2 и 5% от промишлената човешка дейност. Той е т.н. парников газ

Кръговрат на H2O


С два кръговрата малък и голям

Големия е изпарение на водни пари попадат в атмосферата и под формата на валеж падат отново във водоема , но всички валежи се изсипват пак над океана има и над сушата от които една част с реките се връщат пак в световния океан друга прониква в почвата от там в растенията и с процеса транспирация пак във въздуха ,а трети стигат на дълбоко до грунтовите води остават там за неопределено дълго време и пак се връщат в океаните.


Кръговрат на P


В литосферата под формата на PO4 и това е единствената основана форма под която той може да се приема от растенията. Човек внася PO4 под формата на минерални торове но PO4 е силно разтворим във вода и изтича с висока скорост от сушата към океаните, а обратно той се връща много бавно. Основно чрез улов на риба и чрез рибоядни птици.

Особености на кръговрата на веществата


В тропичните райони той е ускорен много бързо движение на веществата между живите и неживите компоненти на екосистемата.Биогенните прекарват повече време в биомаса. В по северните райони поради по ниската температура ниската влага микрофлората е по неактивна и кръговрата на веществата е по забавен и органиката е съсредоточена в почвата като бавно се минерализира.

Развитие и еволюция на екосистемите.


В еволюцията на екосистемите винаги има промени които биват периодично възникващи(закономерни)-

И непериодични ( случайни стохастични)



Екологическа сукцесия – постепенно развитие на екосистемата. В хода на жизнената си дейност организмите постоянно променят средата това налага нови условия които налагат промяна на популацията и т.н.

Екологичната сукцесия не върви безкрайно дълго тя достига едно равновесно състояние ( климакс) Което е едно стабилно природно съобщество характеризиращо се с максимална продукция и максимална консумация.

Най добрия показател характеризиращ стадия на сукцесия е съотношението м/у продукция към дишане. При климакс то е приблизително 1 ако е по малко от едно тогава системата е в стадий сукцесия, а ако е над единица значи има грешка

Има три типа екологична сукцесия:



Деградационна – в почвата при попадане на мъртва органична материя . наблюдава се бърза сукцесия до изчерпване на енергийния субстрат

Алогенна – възниква при ново местообитание

Автогенна – в даден участък където цялата биоценоза е била унищожена Тя бива :

- Първична автогенна – когато има изцяло разрушено съобщество

- Вторична автогенна – когато частично се разруши съобществото например при пожар

Срок за сукцесия няма колко ще продължи процеса зависи от много фактори. Например едно съобщество може да върви към климакс и никога да не го достигне например ако му се отнеме част от първичната продукция.

Има два пътя на реализация на климакс

Когато е в равновесие климатичния екологичен фактор

Когато се достигне едафически климакс

Има и съобщества които се поддържат в климакс привидно от човека такива са акроекосистемите те се поддържат за сметка на голяма поток от енергия.



Биосфера


Цялата съвкупност от всички живи организми трофични продукти от тях и от жизнената дейност. Тя има различни функции

Концентраторска- в нея са концентрирани основните биогенни елементи

Миграция на газовете

Деструкционна функция на органичната материя

Най- плътна част населена с живи организми е приземния въздушен слой 10-150м.

В хидросферата най заселена е фотичната зона до 50 м

Литосфера – много богато заселена най гъсто заселена до 1 метър

Еволюцията на биосферата е вървяла успоредно с тази на човека сега тя е в състояние техносфера за нея е характерна промяна в екосистемите, започнало от изменяне на абиотичните фактори и унищожаване на биоразнообразието.Предполага се че техносферата ще премине в нов етап ноосфера- балансирано взаимодействие на човека с природата



Опазване на Околната среда



База данных защищена авторским правом ©obuch.info 2016
отнасят до администрацията

    Начална страница