Биоэкология. Структура современной экологии

1.

Биоэкология

2. Структура современной экологии

3.

Биоэкология (греч. «ойкос»- дом и “логос” –
наука) изучает всех живых организмов, как
отдельных особей, так и как членов
популяций и биологических сообществ в
их взаимодействии с окружающей средой,
её
физическими,
химическими
и
биологическими свойствами

4. Структура биоэкологии

• 1. экология особей – аутэкология +
факториальная экология
• 2. экология популяций –демэкология
• 3. экология сообществ – синэкология
• 4. экология биогеоценозов –экосистемология
• 5. глобальная экология - биосферология

5. Концепция экосистемы

• Любая единица (биосистема),
включающая все совместно
функционирующие организмы
(биотическое сообщество) на
данном
участке
и
взаимодействующая
с
физической средой таким
образом, что поток энергии
создает четко определенные
биотические
структуры
и
круговорот веществ между
живой и неживой частями
представляет
собой
экосистему

6.

Структура экосистемы
1) поступающая энергия от Солнца;
2) климат и физические факторы;
3) неорганические вещества;
4) органические соединения;
5) производители органических соединений, или
продуценты (от лат. producentis - создающий) укорененные растения и фитопланктон;
6)потребители первичные, или первичные
консументы (от лат. consume— потребляю),
питающиеся
растениями
зоопланктон,
моллюски, личинки, головастики;
7)потребители вторичные, или вторичные
консументы — хищные насекомые и рыбы;
8) детрит (от лат. deferere — изнашиваться) —
продукты распада и разложения организмов;
9) разрушители, деструкторы, редуценты (от лат.
reducentis - возвращающий), детритофаги (от
греч. phagos — пожиратель), сапротрофы (от
греч. sapros — гнилой и trophe — питание) —
донные бактерии и грибы, личинки, моллюски,
черви.

7. Биомная классификация экосистем

Наземные биомы
Вечнозеленый тропический дождевой лес
Пустыня: травянистая и кустарниковая
Чапараль
Саванна
Степь умеренной зоны
Листопадный лес умеренной зоны
Бореальные хвойные леса
Тундра: арктическая и альпийская
Пресноводныеэкосистем
Лентические (стоячие воды): озера, пруды и т. д.
Лотические (текучие воды): реки, ручьи и т. д.
Болота и болотистые леса
Морские экосистемы
Открытый океан (пелагическая)
Воды континентального шельфа (прибрежные воды)
Районы апвеллинга
Эстуарии (прибрежные бухты, проливы, устья рек)

8. Энергетическая классификация экосистем

1. Природные,
солнцем
движимые
2.
Природные,
движимые
солнцем с естественными
энергетическими
субсидиями
3.
Движимые
солнцем
с
дополнительными
антропогенными субсидиями
4.
Индустриально-городские,
движимые не солнцем, а
топливом

9. Продуктивность экосистем

• Первичной продуктивностью экологической системы
называют скорость, с которой лучистая энергия усваивается
организмами продуцентами в процессе фотосинтеза и
хемосинтеза, накапливаясь в форме органических веществ.
• Валовая первичная продуктивность (РG) – общая скорость
фотосинтеза, включая те органические вещества, которые
будут использованы для поддержания своего существования
в процессе дыхания.
• Чистую первичную продуктивность (РN) – объём
накопления органического вещества, за вычетом трат на
дыхание (чистая ассимиляция), который расходуется только
на рост и развитие организма.
• Чистая продуктивность сообщества – объем накопления
органики, не потребляемой гетеротрофами.
• вторичная продуктивность – объем накопления энергии на
уровне консументов.

10. Поток энергии через экосистему

11. Биомасса и первичная продуктивность основных типов экосистем

Экосистемы
Биомасса,
т/га
Продукция,
т/га в год
Пустыни
Центральные зоны океана
Полярные моря
Тундра
Степи
Агроценозы
Саванна
Тайга
Лиственный лес
Влажный тропический лес
Коралловый риф
0,1—0,5
0,2—1,5
1—7
1—8
5—12
—
8—20
70—150
100—250
500—1500
15—50
0,1—0,5
0,5—2,5
3—6
1—4
3—8
3—10
4—15
5—10
10—30
25—60
50—120

12.

13.

14. Двухканальность потока энергии через экосистему

15.

• Перенос энергии пищи от её источника –
автотрофов (растений) через ряд организмов путем
поедания – пищевая цепь.
• Организмы, получающие свою энергию от Солнца
через одинаковое число ступеней считаются
принадлежащими к одному трофическому уровню
• 1 троф.уровень – продуценты (зел.растения)
• 2 троф.уровень – первичные консументы
(травоядные)
• 3 троф.уровень – вторичные консументы
(первичные хищники)
• 4 троф.уровень – третичные консументы
(вторичные хищники)

16. Пастбищные и детритные пищевые цепи

1. сок розового куста тля божья коровка паук насекомоядная птица хищная
птица.
2. растение травоядное паразит гиперпаразит
3. мертвое животное личинки падальных мух травяная лягушка обыкновенный уж

17. Трофическая сеть экосистемы тундры

18. Экологические пирамиды

• а — пирамида численности;
• б — пирамида биомассы;
• в — пирамида энергии.

19. Экология популяций

• Популяцию можно определить как любую группу
организмов одного вида, занимающую определенное
пространство и функционирующую как
часть
биотического сообщества.
• Для популяции характерна определенная:
– Численность
– Плотность
– Рождаемость
– Смертность (выживаемость)
– Прирост
– Темп роста
– Тип роста

20. Кривые выживания

21. Кривые роста (I-образный и S-образный) и уравнения роста

22. Стратегии развития популяции (r- и К-виды)

r-виды
К-виды
Размножение быстро (высокая плодовитость,
короткое время генерации)
Размножение медленно (низкая плодовитость,
продолжительное время генерации)
Скорость размножения не зависит от плотности
популяции
Скорость размножения зависит от плотности
популяции
Многочисленное потомство
Малочисленное потомство
Размеры популяции некоторое время могут
превышать емкость среды
Расселяются быстро
Размеры популяции близки к равновесному уровню
Размножение идет с относительно большими
затратами энергии и вещества
Размножение идет с относительно небольшими
затратами энергии; много энергии расходуется на
рост и поддержку жизнеспособности отдельной
особи
Малые размеры особей
Крупные размеры особей
Малая продолжительность жизни особей
Большая продолжительность жизни особей
Слабые конкуренты
Сильные конкуренты
Защитные приспособления развиты слабо
Хорошие защитные механизмы
Например: бактерии, тли, одуванчики
Например: крупные тропические бабочки, альбатрос,
деревья, человек.
Расселяются медленно

23. Пространственная структура популяции

1
2
3
4
5
Распространение особей популяции по территории может
быть:
случайным – 1, равномерным -2, случайно групповым – 3,
равномерным групповым – 4, групповым, с образованием
скопления групп- 5

24. Возрастная структура популяций

Периоды и возрастные состояния в жизненном цикле растений
Периоды
Возрастные состояния особей
Принятое
обозна
чение
1. Первичного покоя (латентный)
Покоящиеся семена
II. Предгенеративный (виргинальный)
Проростки (всходы)
Ювенильные
Имматурные
Виргинальные (молодые вегетативные,
взрослые вегетативные)
p
j
im
v
III. Генеративный
Молодые генеративные
Средневозрастные генеративные
Старые генеративные
g1
g2
g3
IV.Постгенеративный (старческий,
сенильный)
Субсенильные (старые вегетативные)
Сенильные
ss
s

25. Типы взаимодействий между популяциями

26. Экология биоценозов

• Группировки совместно обитающих и взаимно
связанных организмов (растений, животных,
микроорганизмов) называют биоценозами.
• Территориально границы биоценозов на суше
выделяют относительно однородной растительности
(обычно по границам растительных ассоциаций),
например биоценоз ельника-кисличника, ковыльной
степи,
пшеничного поля и т.д). , в водной среде
различают
биоценозы,
соответствующие
экологическим
подразделениям частей водоемов
(например,
биоценозы
прибрежных галечных,
песчаных или илистых грунтов, абиссальных глубин).

27.

• Видовая структура биоценоза - это
разнообразие в нем видов и соотношение их
численности
• -Различают бедные (полярные арктические
пустыни и северные тундры) и богатые
видами (тропические леса, коралловые
рифы) биоценозы.
• Видовой состав биоценозов, кроме
абиотических условий, зависит от
длительности их существования. Молодые
формирующиеся или созданные человеком
(поля, огороды, сады) сообщества обычно
включают меньший набор видов, чем
давно сложившиеся, зрелые.

28.

• Влияние
разнообразия
условий на разнообразие
видов проявляется
в
«пограничном»,
или
опушечном, эффекте. Чем
сильнее различия двух
соседствующих биотипов,
тем разнороднее условия
на их границах и тем
сильнее
проявляется
пограничный
эффект.
Видовое богатство сильно
возрастает
в местах
контактов
лесных
травянистых, водных и
сухопутных сообществ и
др.

29.

• Виды, преобладающие по численности, являются
доминантами сообщества. Среди них выделяются
те, которые своей жизнедеятельностью в
наибольшей степени создают среду для всего
сообщества и без которых поэтому существование
большинства других видов невозможно. Такие виды
называют эдификаторами.
• Кроме относительно небольшого числа видовдоминантов, в состав биоценозов входит множество
малочисленных и редких форм.
• Чем специфичнее условия среды, тем беднее
видовой состав сообщества и выше численность
отдельных видов. В наиболее богатых биоценозах
практически все виды малочисленны.
• Разнообразие биоценоза тесно связано с его
устойчивостью: чем выше видовое разнообразие,
тем стабильнее биоценоз.

30. Консорции

В биоценозе могут формироваться
консорции – группы
разнородных организмов,
поселяющиеся на или в теле
особи какого-либо
определенного вида центрального члена консорции.
Н-р,1.сосна с ее микоризными
грибками, эпифитными мхами и
лишайниками на стволе и
ветвях, со всем множеством
населяющих ее членистоногих.
2. Полевка с ее эктопаразитами;
гельминтами, с пpocтeйшими
бактериями, населяющими ее
внутренние органы.

31.

• 2. Пространственная
структура биоценоза
определяется прежде
всего сложением его
растительной части —
фитоценоза.
• Выделяют вертикальное
расчленение биоценоза
– ярусность и
горизонтальное –
мозаичность.

32. Отношение организмов в биоценозах.

1. Трофические.
2. Топические.
3. Форические.
4. Фабрические

33. Экологическая сукцессия

• 1.Развитие экосистемы или экологическая
сукцессия состоит в изменении видовой
структуры и биоценотических процессов с
течением времени.
• 2. Выделяют аутогенную и аллогенную
сукцессию.
• 3. Различают первичную и вторичную
сукцессию.
• 4. Сукцессионная серия заканчивается
развитием климаксового сообщества.