Контрольная работа по дисциплине «Экология»

    Популяция – это элементарная группировка организмов определенного вида, обладающая всеми необходимыми условиями для поддержания своей численности необозримо длительное время в постоянно изменяющихся  условиях среды.           

    Динамика  численности и плотности популяций  находится в тесной зависимости  от рождаемости или плодовитости и смертности.

    Рождаемость - это способность популяции к  увеличению численности. Характеризует  частоту появления новых особей в популяции. Различают рождаемость  абсолютную и удельную. Абсолютная (общая) рождаемость – число новых  особей (∆Nn),появившихся за единицу времени (∆t). Удельная рождаемость выражается в числе особей на особь в единицу времени: 
 
 

    Так для популяций человека как показатель удельной рождаемости используют число детей, родившихся в год на 1000 человек. В живых организмах заложена огромная возможность к размножению подтверждается правилом максимальной рождаемости (воспроизводства): в популяции имеется тенденция к образованию теоретически максимально возможного количества новых особей. Оно достигается в идеальных условиях, когда отсутствуют лимитирующие экологические факторы и размножение ограничено лишь физиологическими особенностями вида. Например, один одуванчик менее чем за 10 лет способен заселить своими потомками земной шар, если все семена прорастут. Другой пример. Бактерии делятся каждые 20 минут. При таком темпе одна клетка за 36 ч может дать потомство, которое покроет сплошным слое всю нашу планету. Обычно же существует экологическая или реализуемая рождаемость, возникающая в обычных или специфических условиях среды. Средняя величина плодовитости выработана исторически как приспособление, которое обеспечивает пополнение убыли популяций. Естественно, что у менее приспособленных видов к неблагоприятным условиям высокая смертность в молодом возрасте компенсируется значительной плодовитостью.

    Среди насекомых самая высокая плодовитость у растительноядных форм, а низкая – у хищников и паразитов. В  благоприятных условиях плодовитость, как правило, низкая. Характер плодовитости зависит и от скорости полового созревания, числа генераций в течение  сезона, от состояния самок в популяции  и самцов. Если вид размножается с большой скоростью и чутко  реагирует на изменение условий  среды, то численность популяций  его быстро и существенно изменяется. Это относится ко многим насекомым и мышевидным грызунам. Таким образом, максимальная рождаемость или плодовитость является константой, определяемой расчетным путем, например, умножением среднего числа гнезд, которое способна построить самка птицы за год, на такое же число яиц, которое она может отложить в наиболее благоприятную часть сезона года. Максимальная рождаемость – тот предел, который характерен для скоростей увеличения числа особей в популяции.

    Численность и плотность популяции зависит  также от смертности. Смертность популяции  – это количество особей, погибших за определенный период. Абсолютная (общая) смертность – это число особей, погибших в единицу времени (∆Nm). Удельная смертность (d) выражается отношением абсолютной смертности к численности популяции:  
 
 

    Различают три типа смертности. Первый тип  смертности характеризуется одинаковой смертностью во всех возрастах. Выражается экспоненциальной кривой (убывающей  геометрической прогрессии). Данный тип  смертности встречается редко и  только у популяций, которые постоянно  находятся в оптимальных условиях.

    Второй  тип смертности характеризуется повышенной гибелью особей на ранних стадиях развития и свойственен большинству растений и животных. Максимальная гибель животных происходит в личиночной фазе или в молодом возрасте, у многих растений – стадии произрастания семян и всходов. У насекомых до взрослых особей доживает 0,3-0,5% отложенных яиц, у многих рыб – 1-2% количества выметанной икры.

    Третий  тип смертности отличается повышенной гибелью взрослых, в первую очередь старых, особей. Отличается он у насекомых, личинки которых обитают в почве, древесине, а также в других местах с благоприятными условиями.

    Если  рождаемость в популяции превышает  смертность, то популяция, как правило, будет расти. С увеличением плотности скорость роста популяции постепенно снижается до нуля. При нулевом росте популяция стабильна, т.е. размеры ее не меняются. Отдельные организмы при этом могут расти и размножаться. Нулевая скорость роста означает лишь то, что скорость размножения, если оно происходит, уравновешена смертностью. Денная картина характерна для ряда одноклеточных и многоклеточных организмов, например для клеток водорослей в культурной жидкости, для фитопланктона озер и океанов весной, для насекомых (мучные хрущаки, а также клещи, интродуцированные в новое местообитание с обильными запасами пищи, где нет хищников).

    Миграция, или расселение, так же как и  внезапное снижение скорости размножения, может способствовать уменьшению численности  популяции. Расселение может быть связано  с определенной стадией жизненного цикла, например с образованием семян. Рассматривая вопрос об оптимальных размерах популяции в данной среде, следует учитывать поддерживающую емкость или кормовую продуктивность среды. Чем выше поддерживающая емкость, тем больше максимальный размер популяции, который может существовать неопределенно долгое время в данном месте обитании. Дальнейшему росту популяции будут препятствовать один или несколько лимитирующих факторов. Это зависит от доступности ресурсов для данного вида.

    Таким образом, скорость роста популяции  в естественных местообитаниях будет зависеть от климатических изменений, от снабжения пищей и от того, ограничено ли размножение определенным временем года и др., что должно учитываться при составлении моделей или их усовершенствовании.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    98. Привязанность вида  к биоценозу. Категории  привязанности. 

    Биоценоз  – это совокупность популяций  всех видов живых организмов, населяющих определенную географическую территорию, отличающуюся от других соседних территорий по химическому составу почв, вод, а также по ряду физических показателей (высота над уровнем моря, величина солнечного облучения и т.д.).

    В состав биоценоза, таким образом, входят такие компоненты, как растительный. Он представлен тем  или иным растительным сообществом – фитоценозом; животный компонент – зооценоз  микроорганизмы. Они образуются в почве, в водной или воздушной среде микробные биокомплексы – микробиоценозы. Конкретные сообщества складываются в строго определенных условиях окружающей среды (почва и грунтовые воды, климат, осадки). Взаимодействуя с компонентами биоценоза (растения, микроорганизмы и др.), почва и грунтовые воды образуют эдафотоп, а атмосфера – климатоп. Компоненты, относящиеся к неживой природе, образуют косное единство – экотоп. Относительно однородное по абиотическим факторам среды пространство, занятое биоценоз, называют биотопом.

    Биоценоз  и биотопом оказывают друг на друга взаимное влияние, выражающееся главным образом в непрерывном обмене энергией как между двумя составляющими, так и внутри каждой из них. Масштаб биоценотических группировок организмов весьма различен, от сообществ, например, подушек лишайников на стволах деревьев или разлагающегося пня до населения ландшафтов: лесов, степей, пустынь и т.д. По отношению к мелким сообществом (стволы или листва деревьев, моховые кочки на болотах, муравейники и др.) применяют такие термины, как «микросообщества», «биоценотические группировки», «биоценотические биокомплексы» и т.д.

    Под видовой структурой биоценоза понимают разнообразие в нем видов и  соотношение их численности или  массы. Каждый конкретный биоценоз характеризуется строго определенным видовым составом. Везде, где условия абиотической среды приближаются к оптимальным для жизни, возникают богатые видами сообщества, например, тропические леса, коралловые рифы, долины рек в аридных районах и др. Увеличение видового разнообразия по мере передвижения с севера на юг было сформулировано А.Уоллесом в 1859г. И получило название правило Уоллеса. Оно касается как видов, так и составляющих ими сообществ. Видовой состав биоценозов зависит как от длительности их существования, так и истории каждого биоценоза.

    Молодые, формирующиеся сообщества, как правило, имеют меньший набор видов, чем  давно сложившиеся, зрелые. Биоценозы, созданные человеком, обычно беднеем  видами по сравнению со сходными с  ними природными системами. Однако даже самые обедненные биоценозы включают несколько десятков видов организмов, которые принадлежат к разным систематическим и экологическим группам. При этом одни виды биоценоза могут быть представлены многочисленными популяциями, а другие малочисленными. В любом биоценозе можно выделить один или несколько видов, определяющих облик.

    Частота встречаемости характеризует равномерность  или неравномерность распределения  видов в биоценозе. Рассчитывается как процентное отношение числа  проб и учетных площадок, где встречается  вид, к общему числу таких проб или площадок.

    Постоянство представляет собой следующее отношение  выраженное в процентах: 
 
 

    где p – число выборок, содержащих изучаемый вид, а P – общее число взятых выборок.

    В зависимости от значения C есть следующие категории видов:

    постоянные  виды встречаются более чем в 50% выборок;

    добавочные  виды встречаются в 25-50% выборок;

    случайные виды встречаются менее чем в 25% выборок.

    Численность и встречаемость вида не связаны  прямой зависимостью. Вид может быть малочисленным, но встречаемость довольно высокая, или многочисленным, но с  низкой встречаемостью. В лесу, который состоит из десятков видов растений, обычно один или два из них дают до 90% древесины. Данные виды называют доминирующими и доминантными. Они занимают ведущее, господствующее положение в биоценозе. Наземные биоценозы носят название по доминирующим видам: березовый лес, ковыльно-типчаковая степь, сфагновое болото.

    Во  всех биоценозах численно преобладают  мелкие формы – бактерии и другие микроорганизмы. При сравнении разноразмерных видов показатель доминирования  по численности не может отразить особенности сообщества.

    Виды, живущие за счет доминантов, получили название предоминантов. К примеру, в сосновом лесу таковыми являются кормящиеся на сосне насекомые, белки, мышевидные грызуны.

    Однако  не все доминантные виды одинаково  влияют на биоценоз. В биоценозе  есть и так называемые эдификаторы  – виды, которые своей жизнедеятельностью в наибольшей степени создают среду для всего сообщества и без которых в связи с этим существование большинства других видов невозможно. Это строители сообщества. Удаление вида – эдификатора из биоценоза влечет за собой изменение физической среды, в первую очередь микроклимата биотопа. Эдификаторами наземных биоценозов выступают определенные виды растений: в березовых лесах – береза, в сосновых – сосна, в степях – злаковые растения.

        Все виды, слагающие биоценоз, в определенной степени связаны с доминирующими видами и эдификаторами. Внутри биоценоза формируются в той или иной степени тесные группировки, комплексы популяций, которые зависят от растений-эдификаторов или от других элементов биоценоза, создаются своеобразные структурные единицы биоценоза – консорции.

    Консорция – это совокупность популяций организмов, жизнедеятельность которых в пределах одного биоценоза трофически или топически связана с центральным видом – автотрофным растением. В роли центрального вида обычно выступает эдификатор – основной вид, который определяет особенности биоценоза. Популяции остальных видов консорции образуют ее ядро, за счет которого существуют виды, разрушающие органическое вещество, создаваемое автотрофами. Популяции автотрофного растения, например березы, на базе которого формируется консорция, называется детерминантом, а виды, объединенные вокруг него, - консортами.

113. Сукцессии при  зарастании озера. 

    Поступательные  изменения в экосистеме приводят в конечном итоге к смене одного биоценоза другим, с иным набором  господствующих видов. Причинами подобных смен могут являться внешние по отношению к биоценозу факторы, действующие длительное время в одном направлении, например увеличивающееся загрязнения водоемов, возрастающее в результате мелиорации иссушение болотных почв, усиленный выпас скота и т.д. Данные смены одного биоценоза другим называют экзогенетическими. В том случае, когда усиливающее влияние фактора приводит к постепенному упрощению структуры биоценоза, обеднению их состава, снижению продуктивности, подобные смены называют дигрессивными или дигрессиями.

    Эндогенетические  смены возникают в результате процессов, которые происходят внутри самого биоценоза. Последовательная смена  одного биоценоза другим называется экологической сукцессией. Сукцессия является процессом саморазвития экосистем. В основе сукцессии лежит неполнота биологического круговорота в данном биоценозе. Известно, что живые организмы в результате жизнедеятельности меняют вокруг  себя среду, изымая из нее часть веществ и насыщая ее продуктами метаболизма. При сравнительно длительном существовании популяции они меняют свое окружение в неблагоприятную сторону и как результат – оказываются вытесненными популяциями других видов, для которых вызванные преобразования среды оказываются экологически выгодными. В биоценозе таким образом происходит смена господствующих видов.