КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
Видовое разнообразие
Видовое
разнообразие
Элементарную оценку многообразия видов можно сделать
путем их простого подсчета. Однако с экологической точки зрения более важным
является то, как распределена суммарная биомасса между данными видами. Когда
употребляется термин видовое разнообразие, обычно имеется в виду как
собственно число видов, так и распределение числа особей или их биомассы между
видами (степень равномерности распределения). В естественных условиях
наблюдаются две экстремальные формы распределения: малое число видов с
преобладанием одного или двух и большое число видов, равномерно распределенных.
Одним из наиболее интересных и сложных вопросов, который
долгое время привлекал внимание ученых, является вопрос о том, почему в одной
среде обитания видов больше, чем в другой, или почему разнообразие видов и
степень равномерности их распределения изменяются от полюсов к экватору.
Арктические среды обитания характеризуются малым числом видов с высокой
степенью доминантности, тогда как влажные тропические леса отличаются большим
видовым разнообразием, причем все виды распределены равномерно. Этому весьма
сложному вопросу посвящена обширная литература.
Вартість - 150 грн.
Существуют различные гипотезы для обоснования широтных
изменений индексов видового разнообразия, а также различий в их значениях в
разных средах обитания. Эти гипотезы можно условно разделить на шесть основных
групп: гипотезы о скоростях видообразования, конкуренции, продуктивности,
хищничестве, пространственной неоднородности
и о стабильности окружающей среды. Справедливость некоторых из этих
гипотез была проверена экспериментальным путем.
1.
Гипотеза о
скоростях видообразования. Многообразие
всех сообществ со временем увеличивается либо вследствие эволюции видов, либо в
результате иммиграции в благоприятные среды обитания. Предполагается, что
скорости видообразования выше в благоприятных условиях влажной тропической
зоны, для которой характерна разнообразная флора и фауна. Более низкие скорости
видообразования наблюдаются в умеренной и полярной зонах, где видообразование,
возможно, прерывалось оледенениями и климатическими катаклизмами, чем и
объясняется существование здесь относительно молодых сообществ,
характеризующихся небольшим видовым разнообразием и неравномерным
распределением.
2.
Гипотеза о
конкуренции. Предполагается,
что на формирование сообществ в регионах с экстремальными климатическими
условиями в основном влияют не биологические, а физические параметры окружающей
среды. В более благоприятных условиях конкуренция интенсивнее, виды более
специализированы и могут занять большее число ниш в пределах данной среды
обитания.
3.
Гипотеза о
продуктивности. Основное
положение этой гипотезы заключается в том, что, чем больше продуктивность, тем
разнообразие видов. Существуют достаточно веские «за» и ²против² этой гипотезы. Проблема заключается в необходимости отделить причину от
следствия. Так, многообразие видов насекомых и численность особей возрастают с
переходом от бореального леса через леса умеренной зоны к влажным тропическим
лесам, но многие другие
биотические и абиотические параметры окружающей среды также изменяются в этом
направлении, причем сильнее, чем первичная продуктивность. В агроэкосистемах
продуктивность и многообразие видов насекомых могут находиться в обратной
зависимости.
4.
Гипотеза о
хищничестве. Предполагается,
что хищники и паразиты в неэкстремальных условиях окружающей среды регулируют
численность популяции. Например: из морской литоральной зоны были удалены все
виды морской звезды (доминирующего хищника). В результате количество видов,
обитающих в этой зоне, уменьшилось от 15 до 8, поскольку морская звезда
препятствовала монополизации пространства усоногими рачками и двустворчатыми
моллюсками.
5.
Гипотеза о
пространственной неоднородности.
Пространственная неоднородность видов может иметь микро- и макромасштаб. Горные
районы, как правило, обладают большим видовым разнообразием, чем равнинные.
Если сравнение видового разнообразия проводится по типам сред обитания, то
среды, сложные по структуре, отличаются большим видовым разнообразием, чем
более гомогенные. Вертикальная зональность листопадных лесов, например,
обеспечивает животных комплексом различных сред обитания, которого нет в спелых
вечнозеленых лесах.
6.
Гипотеза о
стабильности окружающей среды.
Гипотеза была постулирована Слободкиным и Сандерсом. Согласно этим авторам,
диапазон изменений природных условий является важным фактором, определяющим
многообразие видов. Там, где этот диапазон мал, например в пустынях и эстуариях
тропиков, разнообразие видов невелико. Арктические районы характеризуются
экстремальной изменчивостью условий обитания, что отрицательно сказывается на
растениях. Неблагоприятные воздействия экстремальных погодных условий на
организм не уменьшаются за счет адаптации, выработанной в процессе эволюции.
В ходе эволюции существующих в таких условиях организмов
всегда вырабатывается r-набор, что дает
возможность этим организмам интенсивно размножаться в благоприятных условиях, а
некоторым особям — избежать гибели в неблагоприятных условиях. Однако многие
организмы обладают способностью приспосабливаться к экстремальным ситуациям,
которые могут иметь место лишь в определенное время года. Поэтому в районах,
где эти изменения условий окружающей среды происходят регулярно (например, в
бореальных зонах), многообразие видов существенно выше, чем в других. Эстуарии
обычно заселены небольшим числом доминантных видов, что объясняется частыми
физиологическими стрессами, которым подвергаются организмы при переходе от
пресных вод к соленым. Эстуарии различаются по типу циркуляции и перемешивания
вод. Чем регулярнее поступает пресная вода, тем больше разнообразие видов.
В заключение следует отметить, что в тропических дождевых
лесах, где влажность неизменно высока, а другие климатические характеристики
практически постоянны, существует большое разнообразие видов животных и
растений. Эта система очень подвижна — растения цветут в разное время, плоды
гниют, деревья падают, образуя пеструю мозаику сред обитания. Существование
этой мозаики в течение достаточно продолжительного периода времени привело к
эволюции разнообразных сообществ, населяющих тропики.
Основные блоки
Все
видовое разнообразие организмов экосистем основано на трех основных блоках —
продуценты, консументы и редуценты. Продуценты — это хлорофиллоносные организмы
(главным образом растения), образующие в процессе фотосинтеза органические
вещества. Консументы — это гетеротрофы, потребляющие готовые органические
вещества. Консументы бывают разных размеров: мелкие и крупные. Мелких
консументов, потребляющих мертвое органическое вещество, выделяют в редуценты (восстановители).
Они минерализуют органическое вещество до простых соединений, которые могут
потребляться растениями и вступать в новый цикл.
Таким
образом, редуценты заканчивают и как бы снова начинают круговорот вещества. К
рюдуцентам относятся бактерии, грибы, лишайники и др., к крупным консументам —
все животные.
Любой
уровень биологической организации (от субклеточного до биоценотического) для
длительного существования нуждается в обмене веществ с окружающей средой.
Перенос
веществ
В
биогеоценозах постоянно происходит перенос вещества и энергии, которые
заключены в пище, созданной преимущественно зелеными растениями. Перенос этот
осуществляется путем поедания одних организмов или продуктов их
жизнедеятельности другими. Пищевые цепи (цепи питания) — ряд организмов
(растений, животных, микроорганизмов), в которых предыдущее звено служит пищей
для последующего.
Обычно
цепь питания (на суше) состоит из трех-четырех звеньев: дерево -^ гусеницы
-> синицы -> ястреб.
В
водной среде пищевые цепи всегда длиннее, чем в наземных условиях: фитопланктон
(мелкие растения) -> зоопланктон (мельчайшие животные в толще воды) ->
мелкие рыбы -> хищные рыбы -^ человек. Одна из простейших пищевых цепей
имеет вид
растение
-> овца -> человек (продуцент) -> (травоядное) -> (плотоядное)
консументы
При
каждом очередном переносе энергии большая часть ее (80 — 90%) теряется,
переходя в тепло. Это ограничивает возможное число звеньев цепи.
Их
количество не должно превышать 4 — 5.
Пищевая цепь
При
схематическом изображении пищевой цепи отдельные звенья показываются в виде
прямоугольников, длина или площадь которых соответствует численным значениям
звеньев. Располагая их в определенной последовательности, получают так
называемую экологическую пирамиду. Установлено основное правило, согласно
которому в любой экосистеме больше растений, чем животных, травоядных, чем
плотоядных, насекомых, чем птиц. Различают три типа экологических пирамид: 1)
чисел (на каждом уровне откладывается численность отдельных организмов); 2)
биомасс (характеризует общую сухую или сырую массу организмов разных уровней);
3) энергии (показывает величину потока энергии или продуктивности на
последовательных уровнях).
Экологическая
пирамида обычно имеет вид треугольника с широким основанием, суживающимся
кверху.
Пирамиды
биомасс более наглядны, чем пирамиды чисел, так как они показывают
количественные соотношения отдельных уровней. Если организмов низших уровней в
среднем меньше чем высших, то получим обращенную пирамиду биомасс. В целом для
наземных биогеоценозов, где продуценты крупные и живут сравнительно долго,
характерны относительно устойчивые пирамиды с широким основанием.
Водные экосистемы
В
водных же экосистемах, где продуценты невелики по размеру и имеют короткие
жизненные циклы, пирамида биомасс может быть обращенной, или перевернутой
(острием направлена вниз). Так, в озерах и морях масса растений превышает массу
потребителей только в период цветения (весной), а в остальное время года может
создаться обратное положение.
При
передаче энергии с одного трофического уровня на другой происходит ее потеря. В
любой цепи питания не вся пища используется на рост. Большая ее часть
расходуется на удовлетворение энергетических затрат организма — дыхание,
движение, размножение, поддержание температуры своего тела. При этом биомасса
предьщущего звена не может быть полностью переработана последующим. В противном
случае исчезли бы ресурсы для развития живой материи.
Итак,
если на первом трофическом уровне в процессе фотосинтеза растения запасают 1
000 000 единиц условной энергии, то на пятом остается только 100 единиц.
В
экосистемах пищевые цепи обычно не изолированы, а тесно переплетаются между
собой, образуя трофические сети. Организмы, получающие пищу через одинаковое
число этапов, считаются принадлежащими к одному трофическому уровню.
Трофический уровень
Итак,
зеленые растения занимают первый трофический уровень (уровень продуцентов),
травоядные — второй (уровень первичных консументов), хищники, поедающие
травоядных, — третий (уровень вторичных консументов), а вторичные хищники —
четвертый уровень (уровень третичных консументов). Конечным, пятым трофическим
уровнем являются потребители мертвого органического вещества и продуктов
жизнедеятельности — редуценты. Таким образом, трофическая классификация
основана на типах жизнедеятельности организма.
Биогеоценозы
формируются в течение длительной эволюции, в процессе которой происходит
приспособление организмов к среде обитания и друг к другу. Каждый живой
организм в результате своей жизнедеятельности изменяет среду вокруг себя, изымая
из нее часть веществ и выделяя в нее продукты своего метаболизма. Поэтому
длительное существование популяции на одном месте изменяет среду ее обитания
таким образом, что она становится малопригодной для одних видов и пригодной для
других. Вследствие этого на новом месте развивается другой, более
приспособленный к новым условиям биоценоз. Поэтому с течением времени
происходит развитие биоценоза, изменение его видовой структуры и протекающих в
нем процессов.
Последовательность
сообществ, сменяющих друг друга во времени, носит название сукцессии, а их
переходные состояния ~ последовательных стадий (стадии развития).
По
мере усложнения сообщества усложняются и связи между популяциями. Высшей
точкой, или кульминацией, развития является стабилизированная система, в
которой на единицу имеющегося потока энергии приходится максимальная биомасса
организмов. Развитие
биогеоценозов (экосистем) во многом аналогично развитию отдельного организма.
Комментариев нет:
Отправить комментарий