Основы экологии

1. Основы экологии

Некоторые вопросы для подготовки к
олимпиаде

2. Экосистема – это любое сообщество живых существ и его среда обитания, объединенные в единое функциональное целое за счет обмена

веществом,
энергией и информацией

3. Классификация экосистем

Наземные экосистемы:
пустынные экосистемы – тропические
пустыни, пустыни умеренных широт,
холодные пустыни;
травянистые экосистемы – саванны,
прерии, луга, степи, арктические
тундры;
лесные – влажные тропические леса,
листопадные леса умеренных широт,
северные хвойные леса (боральные
леса, или тайга)

4. Классификация экосистем

Водные экосистемы:
морские;
пресноводные озера и водохранилища;
пресноводные водотоки и реки;
внутренние заболоченные территории

5. Экологические системы

естественные (природные) – реки, озера, леса,
степи, луга, пустыни т.д.;
искусственные (антропогенные) –
сельскохозяйственные угодья, города,
жилища человека и т.д.; они требуют
постоянного ухода со стороны человека
природно-антропогенные – парки, скверы,
водохранилища и т.д.;

6. Экологические системы

микроэкосистемы – отдельный организм,
например, человек, дерево, пенёк на лесной
поляне и т.д.;
мезоэкосистема – река, луг, лес и т.д.;
макроэкосистема – океан, природная зона,
континент и т.д.;
глобальная экосистема – биосфера
Эти экосистемы расположены по мере
увеличения, т.е. самая большая экосистема –
это биосфера

7. Экологические системы

Большие экосистемы состоят из
экосистем меньшего размера,
образуется экологическая «матрёшка» «матрёшка» экосистем.
Чем меньше экосистема, тем теснее
взаимодействуют входящие в неё
организмы

8. Экологические факторы экосистем

Абиотические – факторы неживой
природы.
Биотические – факторы живой природы
(как один организм влияет,
воздействует на другой: паразитизм,
хищничество, симбиоз и т.д.)
Антропогенные – факторы
хозяйственной деятельности человека,
например, загрязнение воздуха и т.п.

9. Абиотические факторы

физические: солнечный свет, тень,
испарение, ветер, температура,
влажность, водные течения и т.д.;
химические: питательные элементы и
их соединения (биогенные элементы)
в атмосфере, гидросфере и земной
коре, необходимые для
существования, роста, размножения
организмов

10. Биотические компоненты экосистем по типу питания делятся на

Автотрофы – фотоавтотрофы и
хемоавтотрофы.
Гетеротрофы – животные.
Миксотрофы – смешанный тип питания

11. Биотические компоненты экосистемы

По способу питания:
автотрофы – используют неорганический
углерод и синтезируют органические вещества
из неорганических в процессе:
- фотосинтеза (фотоавтотрофы – это
зеленые растения)
- хемосинтеза (хемоавтотрофы – это
серобактерии и железобактерии, которые
используют для создания органических
веществ энергию окисления соединений серы
и железа)

12. Биотические компоненты экосистемы

По способу питания:
гетеротрофы – используют углерод
органических веществ, которые
синтезированы автотрофами; это все
животные организмы;
миксотрофы – организмы со смешанным
питом питания; примером могут служить
растения-хищники (росянка, пузырчатка и
другие), которые используют в пищу и
насекомых, испытывая недостаток азота в
болотистых почвах

13. Биотические компоненты экосистемы

По экологической функции:
продуценты – это зеленые растения
(фотоавтотрофы), имеющие
хлорофилл (и другие пигменты) и
использующие энергию солнечного
света для создания первичной
биомассы в процессе фотосинтеза

14. Биотические компоненты экосистемы

По экологической функции:
консументы (от латинского консумо –
потребляю) – это организмы, которые
питаются готовыми органическими
веществами и продуцируют вторичную
биомассу

15. Консументы

фитофаги – растительноядные –
консументы I порядка: тля, кузнечики,
бобры, зайцы, лоси, слоны, все
сельскохозяйственные животные и т.д.;
зоофаги – плотоядные, хищники –
консументы II, III и т.д. порядков:
лягушка, ящерица, уж, паук, стрекоза,
ёж, кукушка, ласточка, волк и т.д.;

16. Консументы

паразиты – организмы (растения, животные) ,
которые тесно связаны со своими
«жертвами», питаются ими в течение
длительного времени, но, как правило, не
убивают их (по крайней мере сразу) , хотя
обычно причиняют им вред: паразитические
черви, например, бычий цепень, аскарида;
паразитические грибы, например, спорынья;
вши, блохи, клопы и другие; летучие мыши из
семейства вампиров; высшие растения
повилика, омела, заразиха и т.д.

17. Консументы

симбиотрофы – это бактерии и грибы,
которые питаются корневыми
выделениями растений,
микроорганизмы (бактерии,
одноклеточные животные), обитающие
в пищеварительном тракте животныхфитофагов (например, коров,
муравьёв-термитов) и помогающие им
переваривать пищу

18. Консументы

детритофаги – организмы,
питающиеся мертвым органическим
веществом (детритом): многоножки,
дождевые черви, жуки-навозники,
термиты, муравьи, жуки-дровосеки,
раки, крабы, шакалы, грифы и многие
другие

19. Биотические компоненты экосистемы

По экологической функции:
редуценты (деструкторы) –
организмы, которые разлагают в
процессе гниения значительную часть
детрита; это бактерии и грибы. Они
разлагают органические вещества до
неорганических, возвращая их обратно
в окружающую среду

20. Биотические компоненты экосистемы, участвующие в круговороте веществ

продуценты
консументы
редуценты

21. Пищевые цепи и сети

Последовательность живых
организмов, поедающих или
разлагающих друг друга называется
пищевой цепью, а каждое её звено –
трофическим уровнем.
По пищевой цепи осуществляется
перенос вещества и энергии

22. Пищевые цепи

пастбищные – в которых живые
растения поедаются фитофагами, а
сами фитофаги являются пищей для
хищников и паразитов
шалфей → шмель → мышовка

23. Пищевые цепи

детритные – в которых отходы
жизнедеятельности и мертвые
организмы разлагаются детритами и
редуцентами (деструкторами) до
неорганических веществ, которые
используются растениями
Листовой опад → дождевой червь → крот

24. Пищевая сеть

Условное (образное) обозначение
трофических взаимоотношений
продуцентов, консументов и
редуцентов в экологической системе;
все пищевые цепи, соединенные между
собой

25. Пищевые цепи

Правило (закон) 10%
При переходе с одного
трофического уровня на другой
90% энергии теряется, и 10%
передается на следующий
(Р. Линдеман; 1942)

26. Трофическая структура экосистем характеризуется:

пирамидой численностей;
пирамидой биомасс;
пирамидой энергий.
«Солнечная энергия, падающая на 4 гектара
поля, дарит жизнь 20 миллионам растений
люцерны, способных прокормить 4,5
теленка, которые могут поддержать жизнь
12-летнего мальчика весом 48 килограмм».
Ю. Одум

27. Пирамида численностей

1 мальчик
4,5 теленка
20 млн. люцерны

28. Пирамида биомасс

48 кг
1035 кг
8211 кг

29. Пирамида энергий

8300 кал
1190000 кал
14900000 кал

30. Динамика экосистем

Как любые организмы экосистемы
рождаются, старятся и «умирают» –
структурно перестраиваются или
замещаются другими экосистемами,
иными словами изменяются.
Сукцессия
Последовательная смена экосистем,
сопровождающаяся изменением
видовой и трофической структур.

31. Динамика экосистем

Первичная сукцессия – процесс
развития и смены биоценозов на
незаселенных ранее участках,
например, на голых скалах:
скалы → лишайники → мхи → травы →
→ кустарники → деревья (лес)

32. Динамика экосистем

Сукцессия
Вторичная сукцессия происходит на
месте сформировавшегося биоценоза
после его нарушения по какой-либо
причине (пожар, вырубка леса, засуха):
озеро → болото → лес

33. Динамика экосистем

Важнейшими показателями динамики
(изменения) экосистем являются:
устойчивость и стабильность
экосистем.
Устойчивость экосистемы – это
способность экосистемы возвращаться
в исходное состояние после
прекращения внешнего воздействия,
выведшего её из равновесия

34. Динамика экосистем

Устойчивые экосистемы:
Дубравы.
Ковыльные степи.
Ельники темнохвойной тайги.
Неустойчивые экосистемы:
Пустоши.
Сырые луга.
Мелкие водоемы

35. Динамика экосистем

Правило 1%
Изменение энергетики природной
экосистемы в среднем на 1% выводит
экосистему из состояния равновесия

36. Биологическое разнообразие

Биологическое разнообразие
есть разнообразие живых
организмов, а также экосистем
и экологических процессов,
звеньями которых они являются

37. Биологическое разнообразие

Категории биоразнообразия
Генетическое – разнообразие генов
внутри одного организма.
Видовое – разнообразие видов внутри
одного региона.
Экосистемное – разнообразие мест
обитания, биотических сообществ и
экологических процессов

38. Биологическое разнообразие

Закономерности биоразнообразия:
Любое сообщество состоит из большого
числа редких видов и немногих видов с
большой численностью.
Более продуктивная среда способна
обеспечить совместное существование
большого числа видов.
Наиболее богатые видами сообщества более
устойчивы

39. Биологическое разнообразие

Закономерности биоразнообразия:
Избирательное хищничество
повышает видовое разнообразие.
Под влиянием стресса уменьшается
число редких видов и сокращается
видовое разнообразие.

40. Биологическое разнообразие

Причины утраты биоразнообразия:
Нарушение мест обитания видов.
Истребление видов как результат
браконьерства и чрезмерного
собирательства.
Интродукция (внедрение) новых
видов.
Загрязнение.

41. Выводы

Экосистема – основная
функциональная единица биосферы.
Формируются экосистемы из
биоценозов и их неживого окружения.
Главная особенность экосистем –
биологический круговорот веществ,
который обеспечивается
взаимодействием продуцентов,
консументов, редуцентов

42. Выводы

Экосистемы – открытые
термодинамические системы. Для их
поддержания и круговорота веществ в
них необходим приток энергии – в виде
солнечного излучения или запасов
готового органического вещества.
Жизнь и функционирование любой
экосистемы возможны только при
односторонне направленном потоке
энергии

43. Выводы

Вещество и энергия передаются в
экосистеме по цепям питания,
состоящим из трофических уровней
(продуценты, консументы, редуценты).
Пищевые связи в экосистемах – это
механизм передачи энергии с одного
организма к другому или другим. В
каждом сообществе пищевые связи
переплетены в сложную трофическую
сеть.

44. Выводы

На каждом трофическом уровне
пищевой цепи задерживается только
около 10% энергии. Траты энергии в
пищевых цепях отражаются в пирамиде
биологической продукции

45. Выводы

В природе существуют как устойчивые,
зрелые, так и неустойчивые,
развивающиеся, экосистемы.
Саморазвитие экосистем происходит на
основе смены видов, пока не
сформируется биоценоз, который
способен поддерживать устойчивый
биологический круговорот веществ

46. Выводы

Главные пути повышения устойчивости
экологических систем и их
продуктивности – поддержание
видового разнообразия и
биологического круговорота веществ

47. Выводы

Биологическое разнообразие создаёт
взаимодополнительность и
взаимозаменяемость видов в
биоценозах, обеспечивает регуляцию
численности и самовосстановительные
способности сообществ и экосистем в
целом