Популяционные системы

1. Планировка и прогноз. Рациональное природопользование подразумевает научный подход к анализу ситуации, связанной с природными ресурсами. Для этого организовываются комиссии, которые собирают данные и исследуют состояние ресурсов, и на основе полученных данных делают отчет, служащий для разрешения одного из типов управления: мягкого или жесткого.
2. Системный подход. Этот принцип подразумевает комплексную оценку того, как производство влияет на окружающую среду. Дело в том, что экологические системы взаимосвязаны, и поэтому при акцентированном внимании к одной области ресурсов есть риск истощить другие (например, повышение плодородия за счет активного орошения).
3. Оптимизация. Этот принцип основывается на том, что при сбережении ресурсов нужно обращать внимание и на экономическую отрасль региона.
4. Комплексное использование. Согласно этому принципу, промышленные предприятия лучше возводить в определенной области с учетом возможности использования многих ресурсов. Это делается для того, чтобы загрязнять меньшую территорию.
5. Внедрение эколого-экономических систем. Смысл этого принципа в том, чтобы разрабатывать и устанавливать такие системы, которые меньше загрязняют окружающую среду и вместе с этим потребляют меньше ресурсов. Самый популярный пример – ветряные электростанции. Они получили распространение в Западной Европе, но, тем не менее, они приносят вред человеку из-за вибрации, которую создают при работе. Поэтому строить их необходимо в нескольких километрах от населенных пунктов.

3.

Экология – это наука об условиях существования живых организмов, их взаимодействие между собой и окружающей средой обитания, в т.ч. многообразие взаимосвязей их с другими механизмами, организмами и сообществами.

Экология производства – предполагает приспособление различных технологий к сложившимся природным (биосферным) условиям. Экологическое производство, исходя из ограниченных возможностей сложившихся биосферных явлений, предполагает планомерное производство и воспроизводство компонентов и условий природной среды.

Биотоп (биос – жизнь, топос - место) – природное жизненное пространство занимаемое сообществом.

Биотоп вместе с сообществом образуют экосистему, которая длительное время поддерживает устойчивые взаимодействия между элементами живой и не живой природы.

Экосистема – это безразмерная устойчивая система живых и неживых компонентов, в которой совершается внешний и внутренний круговорот вещества и энергии. (пример: лесные экосистемы, почву, гидросферу).

Самой крупной экосистемой, предельной по размерам и масштабам, является биосфера.

Биосферой – называют активную. Оболочку Земли, включающая все живые организмы Земли и находящуюся во взаимодействии с неживой средой (химической и физической) нашей планеты, с которой они составляют единое целое. Биосфера нашей планеты существует 3 млрд. лет, она растет и усложняется наперекор тенденциям холодной энтропийной смерти; она несет разумную жизнь и цивилизацию. Биосфера существовала задолго до появления человека и может обойтись без него. Напротив, существование человека невозможно без биосферы.

Основные характеристики экосистемы:
- размер,
- устойчивость,
- процессы самовосстановления,
- самоочищение.

Размер экосистемы – пространство, в котором возможно осуществление процессов саморегуляции и самовосстановления всех составляющих экосистему компонентов и элементов.

Самовосстановление природной экосистемы – самостоятельный возврат природной экосистемы к состоянию динамического равновесия, из которого она была выведена воздействием природных и антропогенных факторов.

Самоочищение – естественное разрушение загрязнителя в среде в результате процессов, происходящих в экосистеме.

В биосфере условно выделяют элементарные целостные единицы, биоценозы (биос – жизнь, ценоз - общее), т. е другими словами это сообщество, и биогеоценоз – это совокупность популяции разных видов обитаемых в определенной местности.

Взаимные связи внутри биогеоценоза поддерживаются в процессе круговорота биогенных веществ в целях питания. При этом в результате жизнедеятельности организмов в круговорот вовлекаются наиболее распространенные на Земле химические элементы.

Весь круговорот органических веществ и неорганических элементов составляют основу биосферы и основное условие поддержание жизни в ней.
В непрерывном круговороте живое вещество обеспечивает образование нового живого вещества, которое не только замещает отмирание его массы но и приобретает новое качество в процессе эволюции.

Спецификация взаимодействия взаимоотношений со средой заключается в том что каждый организм живет в условиях определенной среды из которой он получает необходимое для жизни т.е. имеет свою экологическую нишу.

Экологическая ниша – ее определение опирается на то каким образом организмы реагируют на внешние условия, т.е. ее можно определять как совокупность всех факторов, в пределах которых может существовать вид в природе.

Размер способности природного или природно-антропогенное окружение обеспечивает нормальную жизнедеятельность определенное числу организмов и их сообществ, без заметного нарушения самого окружения называется – емкостью среды.

Популяция – это совокупность особей одного вида, способная к самовоспроизведению, более или менее изолированная в пространстве и во времени от других аналогичных совокупностей того же вида.

Под биоценозом (от лат. биос жизнь, ценоз общий) понимают совокупность живых организмов, населяющих определенную территорию и характеризующихся определенными отношениями между собой и адаптациями к среде обитания. Термин "биоценоз" был предложен немецким гидробиологом К.Мёбиусом в 1877 г.

Всю сумму воздействий, которые оказывают друг на друга живые существа, называют биотическими факторами. Непосредственное живое окружение организма составляет его биоценотическую среду. Участок абиотической среды, которую занимает биоценоз, называют биотопом.

Масштабы биоценотических группировок организмов различны - от сообществ лишайников на стволах деревьев или разлагающегося пня до населения целых ландшафтов: лесов, степей, пустынь и т.д.

Биоценозы характеризуются определенной структурой. Выделяют видовую, пространственную и экологическую структуру биоценоза.

Под видовой структурой биоценоза понимают разнообразие составляющих его видов и соотношение их численности или массы. Видовое разнообразие биоценоза зависит от разнородности среды обитания и возрастает на границах биотопов.

Для оценки количественного соотношения видов биоценоза используют различные индексы или процентное соотношение. Виды, преобладающие по численности, являются доминантами сообщества. Доминанты господствуют в сообществе и составляют его "видовое ядро". Среди доминантов выделяют виды-эдификаторы ("строители"), оказывающие наибольшее влияние на существование сообщества (например, в сосновом лесу вид-эдификатор - сосна).

Редкие и малочисленные виды также очень важны для биоценоза. Они создают его видовое богатство, увеличивают разнообразие биоценотических связей и повышают устойчивость биоценоза.

Для оценки роли отдельного вида в видовой структуре биоценоза используют следующие показатели:

1. обилие вида - число особей данного вида на единицу площади или объема занимаемого пространства; также может характеризоваться как отношение числа особей вида к общему числу особей всех видов сообщества и выражаться в процентах;

2. частота встречаемости - рассчитывается как процентное соотношение числа проб или учетных площадок, где встречается вид, и общего числа таких проб или площадок;

3. степень доминирования - показатель, отражающий отношение числа особей данного вида к общему числу всех особей сообщества; согласно общепринятой шкале Ренконена, к доминантным относят виды со степенью доминирования 5% и более, к субдоминантным - 2-5%, к рецедентным - менее 2%.

Пространственная структура биоценоза характеризует распределение видов в биотопе. Вертикальное распределение определяется прежде всего сложением его растительной части - фитоценоза,в первую очередь ярусностью. Животные также преимущественно приурочены к определенному ярусу растительности. Например, среди насекомых выделяют следующие группы: 1) геобий - обитатели почвы; 2) герпетобий - обитатели наземного, поверхностного слоя; 3) филлобий - обитатели травостоя; 4) аэробий - обитатели более высоких ярусов.

Cреди птиц есть виды, гнездящиеся только на земле (тетеревиные, овсянки), другие - в кустарниковом ярусе (снегири, славки, певчие дрозды) или в кронах деревьев (зяблики, щеглы, крупные хищники).

Расчлененность биоценоза в горизонтальном направлении называется мозаичностью и определяется абиотическими и биотическими факторами.

Под экологической структурой биоценоза понимают определенное соотношение экологических групп организмов. Например, соотношение экологических групп организмов по отношению к влажности - гигрофилов (гигрофитов), мезофилов (мезофитов) и ксерофилов (ксерофитов).

Биоценозы со сходной экологической структурой могут иметь разный видовой состав, поскольку одни и те же экологические ниши в разных биоценозах могут быть заняты разными видами, сходными по экологии. Такие виды, выполняющие одни и те же функции в сходных типах биоценозов, называются викарирующими. Например, одну и ту же экологическую нишу занимают антилопы в саваннах Африки, дикие лошади и куланы в степях Азии.

 

4.

 

Популяционные системы

У организмов с половым размножением локальная популяция представляет собой воспроизводящуюся единицу, но она не находится в полной изоляции. Между локальными популяциями благодаря миграции и потоку генов происходит некоторое скрещивание. Многочисленные локальные популяции связаны друг с другом происходящими между ними скрещиваниями, образуя расы и биологические виды. Эти популяционные системы представляют собой воспроизводящиеся группы более инклюзивные, чем локальные популяции.

Как мы уже видели, члены данной локальной популяции имеют общий генофонд. Региональная когорта локальных популяций — раса — также имеет единый генофонд, но более обширный. Еще более обширным и разнообразным генофондом обладает биологический вид, представляющий собой сумму скрещивающихся между собой рас.

Видимый результат скрещивания между популяциями и между расами — это интерградация фенотипических признаков, которые подвержены региональной изменчивости в пределах вида. Именно эта интерградация фенотипических признаков даёт нам первые четкие указания на существование скрещивания между популяциями и на те каналы, по которым оно происходит. Прослеживая за интерградациями фенотипов, мы рано или поздно сталкиваемся с ясно выраженной прерывистостью в характере изменчивости. Эта прерывистость обозначает границу биологического вида. Иными словами, скрещивание между популяциями и расами не выходит за известные пределы, которые соответствуют границам вида.

Как уже было сказано, границы биологического вида соответствуют пределам, в которых происходят скрещивание между популяциями и интерградация. Установив эти внешние границы, можно перейти к описанию некоторых типов внутривидовой изменчивости. Различные типы изменчивости, существующие в природе, делятся на три основных класса, которые будут рассмотрены по отдельности: 1) непрерывная географическая изменчивость, 2) прерывистая географическая изменчивость, 3) дифференциация экологических рас. В природе разные типы изменчивости нередко бывают перемешаны. Характер изменчивости данного вида может быть различным в разных частях занимаемой им области.