Понятие об экологической нише • популяция занимает определенное место в экосистеме (растение приурочено к конкретному ярусу, вид животных имеет определенный пищевой рацион, место размножения и укрытия и т. д. ) • Совокупность всех факторов среды, в пределах которых возможно существование популяции в экосистеме, называется его экологической нишей.
• Экологическая ниша не может быть пустой. Если ниша пустеет в результате вымирания какого-то вида, то она тут же заполняется другим видом. • теория акклиматизации (переселении организмов в совершенно новые для них места)
• многие исследователи считают, что интродуцирование чужеродных видов - биологическое загрязнение (новые виды часто вытесняют аборигенные)
• в 1839 году в Австралию был завезен кактус-опунция. Скорость размножения в благоприятных условиях увеличилась: в конце 19 в. - 4 млн. га, в 1920 году – 24 млн. га. Гибли лучшие пастбища • в 1925 году из Аргентины и Уругвая завезли маленькую бабочку – кактусовую огневку, гусеница которой питается мякотью кактуса.
• В Бразилии - война африканским улиткам, угрожающим не только сельскохозяйственным плантациям, но и здоровью людей, являясь переносчиками желудочно-кишечных инфекций и менингита.
• Таким образом, • все естественные биоценозы имеют собственные законы функционирования и развития. • Любое сообщество живых организмов основано на количественной регуляции одних видов другими
HIPPO- череда причин вымирания различных видов
• буква «Н» (от англ. habitat) - разрушение привычных для организмов местообитаний
• Буква «I» (от англ. Invasion) - вторжение чужеродных видов
• буква «P» (от англ. pollution) - загрязнение окружающей среды (около 80% рек Китая практически стерильны)
• Вторая буква «P» (от англ. population) - перенаселенность планеты Энергия города: Лондон - самый большой город Земли во время промышленной революции
• буква «О» (от англ. overexploitation) - уничтожение видов путем охоты и рыбной ловли
• Лекарства дикой природы - 100 млрд. долл. в год • При современных темпах к 2020 г. исчезнет почти 15% всех видов на Земле.
• дронты - Маскаренские о-ва в Индийском океане • Полностью истреблены человеком в 18 веке • Додо (маврикийский дронт) - в переводе с порт. глупый, сумасшедший • в 16 веке мореплаватели завезли коз, свиней, собак и крыс: одичавшие животные поедали яйца птиц и птенцов
• охота на дронта - спортивная забава • Только несколько дронтов удалось довезти до северных широт: как только птицы попадали в неволю, они начинали ронять слезы из глаз, похожих на крупные ягоды крыжовника, отказывались от любой еды до тех пор, пока не умирали
• английский фразеологизм «as dead as a dodo» ( «мёртв как дронт» ) • на государственном гербе Маврикия • английские генетики из Оксфорда, извлекли ДНК из фрагмента ткани птицы додо для генетической реконструкции дронта.
Абиотические компоненты экосистемы • Климат, гидрология и почвы предопределяют разнообразие экосистем гора Южных Альпах, высочайшая (3754 м) точка Новой Зеландии
Климатический фактор • Все организмы, населяющие экосистему, всецело зависят от климата
• К увл. - соотношение количества осадков с величиной их испаряемости • испарение превышает годовую сумму осадков – аридные экосистемы (засушливые, сухие) Долина Смерти» (Калифорния, США)
• сумма осадков превышает испарение – гумидные экосистемы Хибинские горы
Экваториальный климат • большое количество тепла (240 до 280 С) и влаги (1, 5 - 3 тысяч мм в год) в течение года • «буйство» влажноэкваториальных лесов: многоярусные леса с большим биоразнообразием
• Черапунджи (Индия) - самое «мокрое» место 11 000 мм - 20 000, суточная сумма осадков - до 1000 мм (тонна воды на 1 квадратный метр).
Тропический климат • «знаменит» пыльными и песчаными бурями, пустыни и полупустыни Северной Африки, Америки и Австралии • Высокие температуры и малое количество осадков (менее 100 мм) - «замирание» природы (жизнь сосредоточена около воды – в оазисах)
• самая высокая температура планеты – +57, 8°С в местечке Эль-Азизии (Ливия)
Субтропический климат • центральные районы Азии и Северной Америки: небольшое количество осадков (100 -300 мм) • Летом - сухость и высокие температуры, зимой - низкие зимние температуры (сухие степи и пустыни)
Умеренный континентальный климат • холодная снежная зима и теплое лето (вглубь материка контрастность зимы и лета увеличивается) • Различные экосистемы: от хвойных лесов до степей и пустынь
Субарктический климат • разница температур лета и зимы - до 650. • тундра Северной Америки и Евразии - затяжные холодные зимы и прохладное лето • вечная мерзлота, заболачивание
Арктический климат • в течение года отрицательные температуры (зимой -500, летом - 150). • Гренландия
Антарктический климат • ледяной колпак планеты • Полюс холода Земли - центральная часть (температура самого теплого месяца - - 320).
• На станции «Восток» самая низкая температура планеты – 900 С.
Гидрологический фактор • Все организмы, населяющие экосистему, всецело зависят от воды • каждый организм является частью гидросферы: растения и почвенные организмы пропускают через себя всю массу природных вод суши за 20 000 лет, морские организмы пропускают через себя весь объем морской воды всего за полгода
• природные воды - не простейшая формула H 2 O: в них присутствуют примеси, растворенные газы, соединения
• При высокой концентрации солей жизнь «замирает» : в Мертвом море концентрация солей - 270 -300 г/л, живут лишь бактерии в устье р. Иордан
Почвенный фактор • Все организмы, населяющие наземные экосистемы, зависят от почв - дом для организмов, источник элементов питания, хранилище спор и семян, субстрат для корней, резервуар воды для растений
Почва • В. В. Докучаев - особое царство природы, а В. И. Вернадский - биокосным (мертвоживым) телом
Индексы горизонтов • Каждая почва состоит из генетических оризонтов: г А-В-С-D • дополняются буквами и цифрами (подстрочными и надстрочными)
• Каждый тип почв имеет определенный набор горизонтов • в Подмосковье дерновоподзолистые почвы имеют следующий профиль: А 0 -Аv-А 1 -А 2 Вtfe-Csial • А в 300 километрах южнее - черноземы с другим профилем: А 0 А 1 -Вса-Сса
Подзол иллювиально-гумусовый
Серая лесная
Подзолистая
Серо-бурая пустынная
Краснозем
Серозем
Торфяная
Динамика и развитие экосистем • Возраст некоторых экосистем сотни и тысячи лет • ухудшению функционирования - дигрессия экосистемы: смена естественных сообществ на сорные
Разрушение естественных экосистем • более 60% суши –нарушенные экосистемы • 30% Европы покрыты лесами, но – это вторичные леса
• Разрушение экосистем началось с подсечно-огневого земледелия • до НТР было уничтожено 30 - 50% леса, а еще 9% в последние столетия В штате Мату-Гросу (Бразилия) – поджигание сельвы
• Другой тип нарушенных экосистем - пахотные и орошаемые земли • антропогенная пустыня Аралкум
Сколько стоит дикая природа? ? ?
Каждая экосистема обладает рядом свойств: 1. Свойство необходимого разнообразия элементов • экосистема стабильна пока обладает необходимым разнообразием составляющих её элементов. При снижении разнообразия – переход на более низкий уровень
• риф Кингмен: пустынный атолл в Тихом океане • «машина времени» - экосистема сохранилась в первозданном виде
• Множество рифовых акул, хищные красные луцианы
• Место кудрепёра – в середине пищевой цепочки: должен молниеносно нападать и исчезать…
Малоизученный коралл Porties sp. - возраст 500 лет.
местный хищник – красный луциан
• более 30% коралловых рифов потеряно (в Мексиканском заливе осталось не более 1%): природные и антропогенные факторы • загрязнение океана промышленными отходами • вырубка мангровых лесов • глобальное потепление и подкисление воды • туризм, браконьерское рыболовство
2. Свойство устойчивости • экосистема стремиться сохранить свою стабильность - status quo • Для каждой экосистемы - свои пределы устойчивости
3. Свойство саморегуляции и самоорганизации • Связи в экосистеме: прямые и обратные • Прямая - один элемент системы действует на другой без ответной реакции • Обратная - ответное действие элемента: взаимоотношение хищника и жертвы
4. Свойство эмерджентности • свойства системы не являются простой суммой свойств слагаемых ее элементов: при «сложении» компонентов живой и неживой природы появляется новый тип связей
5. Свойство неравномерности • Постепенное накопление незначительных изменений может быть прервано скачком качественных изменений, меняющих свойство системы - точки бифуркации
• Новая Зеландия: с переселенцами до 600 новых видов растений, 130 видов птиц и 48 видов млекопитающих. • отсутствие врагов в природе: растения разрослись, птицы расселили новые виды, популяции животных превратили леса в пастбище. • большая часть дремучих лесов погибла, началась эрозия и обмеление рек
Эксперимент «Биосфера - 2» • в начале 90 -х годов 20 века в Аризоне (США) - «Биосфера-2» - моделирование замкнутой экосистемы (миллиардер Эдвард Бас) • площадь 1, 27 гектара
• Задача - выяснение возможностей человека жить в искусственной экосистеме в случае ухудшения условий жизни на Земле или в космических поселениях
• сеть герметичных секций • в каждом отсеке - конкретная экосистема с почвами и растениями, животными и микроорганизмами (тропический лес, саванна, мини-океан с живым коралловым рифом и т. д. ). • своеобразная мини-модель Земли
• Автономное функционирование комплекса - воспроизводство кислорода и т. д. • океанические течения, морской прибой, тропические дожди, для очистки воды - водные гиацинты
• 26 сентября 1991 года восемь добровольцев вошли в «Биосферу 2» на два года
• через нескольких недель: резкое возрастание численности микроорганизмов и насекомых • Резкое уменьшение всходов сельскохозкультур • падение кислорода (на 0, 5% в месяц) • кислородное голодание
• • нехватка пищи: распределение еды огромное количество микробов и насекомых количество О 2 за два года снизилось до 14% «Только здесь мы почувствовали, насколько зависим от окружающей природы. Если не будет деревьев — нам нечем будет дышать, если вода загрязнится — нам нечего будет пить» .
• Вывод: на данный момент знания о биосфере недостаточны и создание полной модели невозможно • Вопросы перенаселенности, нехватки пищи, сохранения биоразнообразия, загрязнения воздуха должны быть основными темами для исследований
• • • «все связано со всем» «все должно куда-то деваться» «природа знает лучше» «ничто не дается даром» «всему есть предел» «вторгаясь в настоящее, предвидь будущее» • «отравленные реки впадают в море слёз»
1 закон: все связано со всем • связи между компонентами экосистемы позволяют её самоподдерживать и саморегулировать. • Изменение одного элемента - количественные и качественные перемены • даже небольшой сдвиг может привести к цепочке последствий.
• осушение болот меняет гидрологический режим территории несопоставимо большей по размерам • распахивание и орошение земель приводит не только к изменению биоценозов, но и к изменению микроклимата, почв, уровня залегания и минерализации грунтовых вод • сведение тропических лесов не только сокращает биоразнообразие биома, но приводит к изменению функционирования биосферы в целом
2 закон: все должно куда-то деваться • В природе нет «мусора» : отходы одних организмов служат пищей для других • причина современного кризиса - образование критического количества отходов, в том числе и радиоактивных.
• Изготовление любого предмета сопровождается отходами - «Экологический рюкзак» : 10 -граммовое золотое кольцо - экологический рюкзак 3, 5 тонны отходов, 1 тонна стали – 20 тонн отходов, 1 тонна меди - 420 тонн.
3 закон: природа знает лучше • Знания природных процессов недостаточны и проигрывают налаженным природным механизмам • «улучшение» экосистем может привести к обратному эффекту, особенно в далекой перспективе.
• 1972 году в Чехословакии - наступление хомяков: постройка дамбы для защиты Восточно–Словацкой низменности от паводков (снижение уровня грунтовых вод - избыток пищи для грызунов - миллионы грызунов - 26 тысяч дератизаторов - 100 миллионов крон)
4 закон: ничто не дается даром • не существует бесплатных ресурсов: иллюзия неисчерпаемости привела к их истощению • чем более глубоко выводятся из состояния динамического равновесия экоресурсы, тем большее количество затрат потребуется на их восстановление.
5 закон: всему есть предел • принцип гомеостаза: при незначительном вмешательстве в естественную среду экосистемы способны саморегулироваться и восстанавливаться, но если оно превышает определенные пределы, то возникают цепные реакции
6 закон: вторгаясь в настоящее, предвидь будущее • принцип обманчивого благополучия: результаты вмешательства могут различаться на начальном и после прохождения всех природных цепных реакций. Продолжительность природного цикла - несколько десятков лет.
• Сохранение оленей в Аризоне: уничтожение волков - в первые годы поголовье оленей сильно увеличилось - через несколько лет поголовье катастрофически упало • Причина - нехватка корма и большое количество больных оленей с нестойким к болезням потомством.
7 закон: отравленные реки впадают в море слёз • Взаимодействие между изменяющимися компонентами системы, как правило, имеет нелинейный характер: слабое изменение одного из параметров может вызвать сильное отклонение других параметров и привести к изменению
• Индийский штат Раджастхан – пустыня Тар (Земля Мертвых) • Температура до +65 °С
• бишнои - первые «экологи» в истории человечества • гуру Джамбхешвар – в 15 -16 вв. стал свидетелем засухи: убивали диких животных для еды, рубили деревья, чтобы жарить мясо • 33 -летний Джамбхешвар получил откровение: если люди не прекратят уничтожение всего живого вокруг, их самих неминуемо ждет страшная смерть • 29 предписаний: на хинди «биш» - 20, «нои» - 9.
• Бишнои – около 600 тысяч, последователи первой в мире экологической религии, объединившей разные конфессии и касты: брахманов, мусульман, раджпутов (Рана Рам за 38 лет посадил больше 22 тысяч деревьев по всей пустыне).
• Запрещена охота • Запрещена вырубка деревьев
• бишнои используют лишь деревья, «умершие своей смертью» - засохшие под палящим зноем или сломанные бурей. • используют фильтрованную воду
• Предоставляют состарившимся козам и овцам общее укрытие, чтобы не отправлять их на скотобойню
• не кастрируют быков • не едят мяса • Защищают и кормят диких животных
• верят в сакральные свойства животных: маленьких оленят и газелей, потерявших родителей, местные женщины вскармливают сами грудью • создают искусственных водоемов для оленей
• «Жизнь дерева стоит больше отрезанной головы» , - Амрита Деви Бишной - мученица, умершая от топора, чтобы защитить деревья (и еще 366 бишнои). • Медная плита: «отныне всем, даже членам королевской семьи, запрещено охотиться и рубить деревья на земле бишнои»
ПРАВИЛА БИШНОИ 1. Необходимо дать матери и новорожденному уединение на 30 дней после родов. 2. Освобождать женщину от всякой работы в течение пяти дней от начала менструации. 3. Каждый день ранним утром совершать омовение. 4. Поддерживать внешнюю чистоту тела и внутреннюю чистоту духа. 5. Медитировать дважды в день, на рассвете и на закате. 6. Петь гимны во славу бога и превозносить его добродетели каждый вечер. 7. Совершать ежедневные жертвоприношения священному огню, с сердцем, наполненным чувством благостности ко всем живым существам, любовью к природе и всему миру и благоговением к богу. 8. Использовать фильтрованную воду, тщательно очищать молоко и дрова (чтобы избежать случайного убийства или сожжения насекомых). 9. Быть внимательным и сознательным в своих словах. 10. Уметь прощать. 11. Уметь сочувствовать. 12. Не воровать. 13. Не злословить за чьей-либо спиной. 14. Не лгать. 15. Не судить ближнего. 16. Ночью в новолуние медитировать и держать пост. 17. Повторять священное имя Вишну. 18. Сочувствовать всем живым существам. 19. Не уничтожать зеленые (то есть живые) деревья. 20. Усмирять в себе жадность, раздражение, скупость, стяжательство. 21. Готовить еду себе самому и не принимать нечистой пищи (например, мяса). 22. Предоставлять состарившимся козам и овцам общее укрытие, чтобы не отправлять их на скотобойню. 23. Не кастрировать быков. 24. Не употреблять и не выращивать опиум. 25. Не употреблять и не выращивать табак. 26. Не употреблять и не выращивать коноплю. 27. Не употреблять алкоголь. 28. Не есть мяса, защищать и кормить диких животных. 29. Не носить одежду, окрашенную в синий цвет (в древней Индии синий краситель получали из дерева индиго, а кроме того, это цвет смерти).
Скачать презентацию Понятие об экологической нише популяция занимает определенное
лекция 3-13 во.ppt