Слайд 2
Методы моделирования, если они правильно отображают протекающие в
природе процессы, позволяют прогнозировать, в каких направлениях далее будет
развиваться данная экосистема, что имеет для многих биогеоценозов (лес, луг, болото, озеро) важное практическое значение.
Слайд 3
В основе моделирования и экологического прогнозирования лежит принцип
разделения сложных экосистем на отдельные более простые компоненты (подсистемы),
которые связаны друг с другом различной сложности функциональными связями.
Методы моделирования экосистемы в настоящее время все шире применяются в экологии. Они открывают широкие перспективы прогнозирования процессов, протекающих в экосистемах, и выяснения действия на биосферу загрязняющих ее антропогенных факторов.
Слайд 4
Рассмотрим поучительный конкретный пример из биофизики, связанный с
построением модели взаимодействия двух популяций.
Одна из наиболее характерных,
и в тоже время простых моделей эволюции популяций – это модель совместного существования двух биологических видов, один из которых является пищей для другого (хищник и жертва). Например, в некотором замкнутом районе живут хищники и их жертвы, скажем волки и зайцы. Волки питаются только зайцами, зайцы питаются растительной пищей, имеющейся всегда в избытке.
Слайд 11
При изучении диаграммы можно сделать следующие выводы.
Сравнительно
небольшая популяция волка в шесть особей способна сдерживать рост
популяции зайца и на протяжении первых двух лет существования поддерживать ее на приблизительно одном уровне.
Затем рост популяции начинает уменьшаться и к концу седьмого года зайцы вымирают. Популяция волка продолжает расти.
Слайд 12
Обратим внимание на то, что несмотря на полное
вымирание зайцев через 7 лет , количество хищников продолжает
увеличиваться. Поскольку в условии ничего не сказано относительно других жертв волка, можно считать зайца единственной жертвой. Тогда рост численности хищников в отсутствии пищи объясняется ошибкой в построении модели.
Слайд 13
КЛАССИФИКАЦИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ СРЕДЫ
Слайд 14
По требованию к условиям светового режима растения подразделяются
на следующие экологические группы:
Светолюбивые (гелиофиты)
Теневые (сциофиты)
Теневыносливые (факультативные гелиофиты)
Слайд 15
Фотопериод (длина дня) – надежный сигнал, по которому
организмы упорядочивают свою активность
Биологические часы – это способность
организмов реагировать на интервалы времени и явления, связанные с этими интервалами.
Слайд 16
По отношению к влажности все растения делятся на
различные экологические группы.
Гидатофиты
Гидрофиты
Гигрофиты
Мезофиты
Ксерофиты
Слайд 17
Температура – величина, характеризующая тепловое состояние тела.тела.
Температура среды
обитания не должна вызывать денатурацию белка, нарушения активности ферментов,
изменения гидролитических процессов дыхания
Слайд 18
Биохимические адаптации у растительных организмов по отношению к
температуре:
Синтез веществ, способных связывать воду.
Повышение концентрации растворимых углеводов в
клеточном соке.
Слайд 19
Морфологические адаптации у
растительных организмов по отношению к
температуре
Карликовость
Стланники
Подушковидные формы
Слайд 20
Эктотермные (пойкилотермные, холоднокровные) животные -
это животные с
непостоянной внутренней температурой тела, меняющейся в зависимости от температуры
внешней среды
Слайд 21
Эндотермные (гомойотермные или теплокровные) животные -
поддерживают внутреннюю
температуру тела на относительно постоянном уровне независимо от температуры
окружающей среды.
Слайд 22
ЭКОЛОГИЯ ЭКОСИСТЕМ
Основу биоценоза составляют продуценты (автотрофные организмы). Являясь
организмами-продуцентами, автотрофы синтезируют с помощью солнечного света из С02
и Н20, а также неорганических солей почвы органические соединения, преобразуя при этом световую энергию в химическую. Они обеспечивают органическими веществами и энергией все живое население биоценоза. Зеленые растения лежат в основании всех пищевых связей. Они не только кормятся сами, но и кормят все остальные живые организмы.
Слайд 23
ЭКОЛОГИЯ ЭКОСИСТЕМ
Скорость, с которой в ходе фотосинтеза солнечная
энергия преобразовывается в органическое вещество в пересчете на единицу
площади, носит название первичной продукции. Она выражается либо в единицах энергии (джоуль на 1 м2 за сутки), либо в единицах сухого органического вещества (кг на 1 га за сутки).
Слайд 24
ЭКОЛОГИЯ ЭКОСИСТЕМ
Первичными консументами являются растительноядные животные (фитофаги), питающиеся
травой, семенами, плодами, подземными частями растений - корнями, клубнями,
луковицами и даже древесиной (некоторые насекомые). Ко вторичным консуменТам относят плотоядных животных (хищников).
Слайд 25
ЭКОЛОГИЯ ЭКОСИСТЕМ
К консументам также можно отнести группу бесхлорофильных
растений (растений-паразитов), которые, присасываясь к корням своих собратьев, в
буквальном смысле тянут из них соки. В мире растений это лесной петров крест, полевая заразиха.
Слайд 26
ЭКОЛОГИЯ ЭКОСИСТЕМ
Особую группу консументов составляют редуценты (от лат.
reducens, reducentis - возвращающий, восстанавливающий) - микроорганизмы и грибы,
разрушающие мертвое органическое вещество и превращающие его в воду, CO2 и неорганические вещества, которые в состоянии усваивать другие организмы (продуценты).
Слайд 27
ЭКОЛОГИЯ ЭКОСИСТЕМ
Таким образом, осуществляя пищевые взаимодействия, организмы биоценоза
выполняют три функции:
энергетическую, которая выражается в запасании энергии в
форме химических связей первичного органического вещества; ее выполняют организмы-продуценты;
перераспределения и переноса энергии пищи; ее выполняют консументы;
разложения редуцентами органического вещества любого происхождения до простых минеральных соединений, которые снова вовлекаются в биологический круговорот организмами-продуцентами.
Слайд 29
ЭКОЛОГИЯ ЭКОСИСТЕМ
Совокупность организмов, объединенных одним типом питания и
занимающих определенное положение в пищевой цепи, носит название трофический
уровень. К одному трофическому уровню принадлежат организмы, получающие свою энергию от Солнца через одинаковое число ступеней.
Слайд 30
ЭКОЛОГИЯ ЭКОСИСТЕМ
Первый трофический уровень занимают автотрофы (продуценты), второй
- растительноядные животные (консументы первого порядка), третий - хищники,
питающиеся растительноядными животными (консументы второго порядка) и паразиты первичных консументов, и, наконец, вторичные хищники (консументы третьего порядка) и паразиты вторичных консументов образуют четвертый трофический уровень.
.
Слайд 31
ЭКОЛОГИЯ ЭКОСИСТЕМ
Одни и те же виды могут быть
источником пищи для многих организмов, и тем самым являться
составной частью различных пищевых цепей. В результате в биогеоценозе формируются пищевые сети - сложный тип взаимоотношений, включающий разветвленные цепи питания. Сложность пищевых цепей многократно возрастает, если принять во внимание, что у членов цепей питания - организмов-хозяев - имеются многочисленные специфические паразиты, которые, в свою очередь, являются звеньями других цепей. Например, обыкновенная белка является хозяином 50 видов различных паразитов.
.
Слайд 32
ЭКОЛОГИЯ ЭКОСИСТЕМ
Пищевые цепи, которые начинаются с автотрофных фотосинтезирующих
организмов, называются пастбищными, или цепями выедания
Если пищевая
цепь начинается с отмерших остатков растений, трупов и экскрементов животных - детрита - она называется детритной, или цепью разложения.
Слайд 33
ЭКОЛОГИЯ ЭКОСИСТЕМ
В результате последовательности превращений энергии в пищевых
цепях каждое сообщество живых организмов приобретает определенную трофическую структуру.
Трофическая структура сообщества отражает соотношение между продуцентами, консументами (отдельно первого, второго и т.д. порядков) и редуцентами, выраженное или количеством особей живых организмов, или их биомассой, или заключенной в них энергией, рассчитанных на единицу площади в единицу времени.
Трофическую структуру обычно отображают графическими моделями в виде экологических пирамид. Эффект пирамиды в виде таких моделей разработал в 1927 г. английский зоолог Чарлз Элтон.
Слайд 34
ЭКОЛОГИЯ ЭКОСИСТЕМ
Пирамида чисел (численностей) отражает численность отдельных организмов
на каждом уровне . Например, чтобы прокормить одного волка,
необходимо по крайней мере несколько зайцев, на которых он мог бы охотиться; чтобы прокормить этих зайцев, нужно довольно большое количество разнообразных растений. Иногда пирамиды чисел могут быть обращенными, или перевернутыми. Это касается пищевых цепей леса, когда продуцентами служат деревья, а первичными консументами - насекомые. В этом случае уровень первичных консументов численно богаче уровня продуцентов (на одном дереве кормится большое количество насекомых).
Слайд 35
ЭКОЛОГИЯ ЭКОСИСТЕМ
Пирамида биомасс - соотношение между организмами разных
трофических уровней (продуцентами, консументами и редуцентами), выраженное в их
массе.
В водных экосистемах можно также получить обращенную (или перевернутую) пирамиду биомасс, когда биомасса продуцентов оказывается меньшей, нежели биомасса консументов, а иногда и редуцентов. Например, в океане при довольно высокой продуктивности фитопланктона его общая масса в данный момент может быть меньше, нежели масса потребителей-консументов (киты, крупные рыбы, моллюски).
Слайд 36
ЭКОЛОГИЯ ЭКОСИСТЕМ
Пирамида энергии отражает величину потока энергии, скорость
прохождения массы пищи через пищевую цепь. На структуру биоценоза
в большей степени оказывает влияние не количество фиксированной энергии, а скорость продуцирования пищи.
Пирамида энергии, в отличие от пирамид чисел и биомасс, всегда суживается кверху.
Слайд 38
ЭКОЛОГИЯ ЭКОСИСТЕМ
В 1942 г. Р. Линдеман сформулировал закон
пирамиды энергии (или закон 10 процентов), согласно которому с
одного трофического уровня через пищевые цепи на другой трофический уровень переходит в среднем около 10 % поступившей на предыдущий уровень экологической пирамиды энергии. Остальная ее часть теряется в виде теплового излучения. Организмы в результате процессов обмена теряют в каждом звене пищевой цепи около 90 % всей энергии, которая расходуется на поддержание их жизнедеятельности