21
сложные химические соединения В ходе миграции часто меняется атомный вес химических элементов В ходе миграции сложные химические соединения разрушаются до простых веществ
Круговорот углерода начинается с фиксации атмосферного углекислого газа растениями в процессе фотосинтеза. Часть образовавшихся при фотосинтезе углеводов используют сами растения для получения энергии, часть потребляется животными. Углекислый газ выделяется в процессе дыхания растений и животных. Мертвые растения и животные разлагаются, углерод их тканей окисляется до углекислого газа и возвращается в атмосферу. Аналогичный процесс происходит и в океане. Таким образом, в рамках биотического круговорота углерода происходят процессы фиксации и высвобождения углекислого газа.
4. Организм и среда
4.1 Адаптация организмов к факторам
Физиологические адаптации связаны с химическими процессами в организме. Примером могут служить особенности ферментативного набора в пищеварительном тракте животных, которые определяются составом пищи. Обитатели пустынь с помощью физиологических адаптаций способны обеспечивать свою потребность во влаге путем биохимического окисления жиров. Многие животные, используя физиологические процессы, могут в определенных пределах менять температуру своего тела, то есть осуществлять терморегуляцию
4.2 Экологические факторы среды
Биотические факторы – воздействие на организм других живых организмов. В зависимости от вида воздействующего организма их разделяют на две группы: внутривидовые, или гомотипические, факторы – это влияние на организм особей этого же вида (зайца на зайца, сосны на сосну); межвидовые, или гетеротипические, факторы – это влияние на организм особей других видов (волка на зайца, белки на сосну). В зависимости от принадлежности к определенному царству живой природы биотические факторы подразделяют на четыре основные группы: фитогенные факторы – это влияние на организм растений; зоогенные – влияние животных; микогенные – влияние грибов; микробогенные – влияние микроорганизмов (вирусов, бактерий, простейших).
22
По типу биотического взаимодействия различают протокооперацию, мутуализм, комменсализм, внутривидовую и межвидовую конкуренцию, паразитизм, хищничество, аменсализм, нейтрализм
4.3 Жизненные формы организмов
Классификации жизненных форм животных и растений весьма разнообразны. Академик Формозов выделил на этом основании среди зверей следующие адаптивные типы: 1) наземные формы, 2) подземные (землерои), 3) древесные, 4) воздушные и 5) водные. Между типами есть переходы.
Жизненные формы выделяются в пределах любой крупной группы животных, характеризующейся экологическим разнообразием видов. Во внешнем облике птиц в наибольшей мере проявляется приуроченность их к определенным типам местообитаний и характер передвижения при добывании пищи.
В связи с этим различают птиц:
1)древесной растительности,
2)открытых пространств суши,
3)болот и отмелей,
4)водных пространств.
Вкаждой из указанных групп выделяют специфические формы:
а) добывающие пищу с помощью лазания (многие голуби, попугаи, кукушки, дятловые, воробьиные);
б) добывающие пищу в полете (в лесах - совы, козодои; на открытых пространствах – ржанковые; над водой - трубконосые);
в) кормящиеся при передвижении по земле (лесные – большинство куриных; на открытых пространствах -журавлиные; на болотах и отмелях – голенастые, фламинго, некоторые воробьиные);
г) добывающие пищу с помощью плавания и ныряния (пингвины, гагары, поганки, ряд трубконосых, большинство веслоногих и гусиных).
Сходные жизненные формы встречаются в сходных условиях жизни в разных зоогеографических областях и на разных материках. Жизненная форма наглядно свидетельствует об образе жизни вида.
По способу добывания пищи среди животных выявляются такие группы,
как:
1. фильтраторы (мелкие рачки, беззубка, кит и др.)
23
2.пасущиеся формы (копытные, жуки-листоеды).
3.собиратели (дятлы, кроты, землеройки, куриные).
4.охотники на движущуюся добычу (волки, львы, мухи-ктыри и т. п.).
4.4 Экологическая классификация организмов
В основу экологических классификаций могут быть положены самые разнообразные критерии: способы питания, передвижения, отношение к температуре, влажности, солености среды, давлению и т. п.
Разделение организмов на группы по характеру питания.
Автотрофы образует уровень первичной продукции, на котором утилизируется внешняя энергия и создается масса органического вещества. Первичные продуценты – основа трофической структуры и всего существования биоценоза. Составлен этот уровень растениями (кроме редких бесхлорофилльных форм) и фотоавтотрофными прокариотами; в особых случаях в качестве первичных продуцентов выступают бактериихемосинтетики. Биомасса органического вещества, синтезированного автотрофами, определяется как первичная продукция, а скорость ее формирования – биологическая продуктивность системы.
Гетеротрофы – все живые существа, нуждающиеся в пище органического происхождения. Гетеротрофов делят на сапрофитов, использующих растворы простых органических соединений, и голозоев. Голозои обладают сложным комплексом пищеварительных ферментов, могут употреблять в пищу сложные органические соединения, разлагая их на более простые составные компоненты. Голозои делятся на сапрофагов (питаются мертвыми растительными остатками), фитофагов (потребителей живых растений), зоофагов (нуждающихся в живой пище) и некрофагов (трупоядных животных).
4.5 Экологические группы растений по отношению к свету
Световой режим очень переменчив и зависит от географического положения, высоты над уровнем моря, от рельефа, состояния атмосферы, характера земной поверхности, растительности, от времени суток, сезона года, солнечной активности и глобальных изменений в атмосфере. У растений возникают различные морфологические и физиологические адаптации к световому
24
режиму местообитаний. По требованию к условиям освещения принято делить растения на следующие экологические группы:
светолюбивые (световые) – растения открытых, постоянно хорошо освещаемых местообитаний;
тенелюбивые (теневые) – растения нижних ярусов тенистых лесов, пещер и глубоководные растения. Они плохо переносят сильное освещение прямыми солнечными лучами;
теневыносливые – могут переносить большее или меньшее затенение, но хорошо растут и на свету. Они легче других растений перестраиваются под влиянием изменяющихся условий освещения.
4.6 Экологические группы растений по отношению к теплу
Растения, будучи организмами неподвижными, должны существовать при том тепловом режиме, который создается в местах их произрастания. Тепловой режим растений весьма изменчив.
По степени адаптации растений к условиям крайнего дефицита тепла выделяются три группы:
нехолодостойкие растения - они сильно повреждаются или гибнут при температурах выше точки замерзания воды. Это растения дождевых тропических лесов, водоросли теплых морей, некоторые грибы;
неморозостойкие растения - переносят низкие температуры, но гибнут, как только в тканях начинает образовываться лед;
морозоустойчивые – произрастают в областях с сезонным климатом, с холодными зимами. Во время сильных морозов надземные органы деревьев и кустарников промерзают, но, тем не менее, сохраняют жизнеспособность.
жаровыносливые – растения сухих местообитаний с сильной инсоляцией, (степей, пустынь, саванн, сухих субтропиков и т. п.).
5. Экосистемы
5.1 Экосистема: состав, структура, разнообразие
В функционировании природных экосистем и экосистем, созданных человеком, имеются отличительные особенности. Для природных экосистем характерна сложная структура и большое видовое разнообразие, которые обеспечивают устойчивость экосистем. Искусственные экосистемы создаются человеком с разными целями. Соотношение абиотического и биотического,
25
автотрофного и гетеротрофного компонентов в искусственных экосистемах существенно отличается от такового в природных системах. Например, агроэкосистемы создаются для получения высокого урожая, видовое разнообразие в них резко снижено, иногда до монокультуры. Экосистемы полей, садов, пастбищ, огородов – это упрощенные системы, они неустойчивы и неспособны к саморегуляции. Виды растений, культивируемых человеком, неконкурентоспособны в борьбе с дикими видами без поддержки человека. Устойчивость искусственных экосистем обеспечивается дополнительными затратами со стороны человека
5.2 Продукция и энергия в экосистемах. Экологические пирамиды
Пирамиды биомасс некоторых биоценозов (например, океана) имеют перевернутый вид, так как для них недействительно правило пирамиды биомасс. Для экосистемы океана характерна тенденция накапливания биомассы на высоких уровнях у хищников. Хищники живут долго и скорость оборота их генераций мала, но у продуцентов – фитопланктона – оборачиваемость может в сотни раз превышать запас биомассы. Это значит, что их чистая продукция и здесь превышает продукцию, поглощенную консументами, то есть, через уровень продуцентов проходит больше энергии, чем через всех консументов.
5.3 Лес как экологическая система
Лес, как природное единство, представляет собой сложную систему с ее взаимосвязанными биотическими и абиотическими компонентами. Главное объединяющее звено в этой системе — древостой, связан с окружающей средой, от нее зависит и на нее оказывает влияние: почвозащитная функция леса, влагообмен между атмосферой и литосферой и т.д.
В нелесных природных зонах: степях, полупустынях, пустынях овраги чаще формируются. Корневые системы деревьев и кустарников в большей степени, чем травянистой растительности, задерживают грунт при его смыве водными потоками, поэтому в местах произрастания лесной и кустарниковой растительности овраги формируются реже, чем на полях, в степях и пустынях. При полном отсутствии растительности (включая травянистую) любой поток воды будет вызывать почвенную эрозию. При уничтожении растительности человеком (пахота, выпас скота, строительство и т. д.) всегда будет наблюдаться усиленная эрозия почвы.