Пищевые цепи и пищевые сети.

Итак, в экосистеме существуют пути перемещения химических веществ, которые называют пищевыми цепями. Зелёные растения – продуценты -создают органическое вещество. Травоядные животные -консументы 1-го порядка- поедают растения (продуцентов), первичные хищники - консументы 2-го порядка- поедают травоядных, вторичные хищники - консументы 3-го порядка- поедают первичных хищников и травоядных. Все эти организмы после смерти поедаются детритофагами, либо разлагаются редуцентами (разрушителями), роль которых выполняют почвенные микроорганизмы, бактерии и грибы. Редуценты разлагают отмершее органическое вещество до воды, углекислого газа, аммиака и различных ионов, которые в дальнейшем используются продуцентами (фототрофами) для создания нового органического вещества в процессе фотосинтеза.

Т.о., в сообществах живых организмов осуществляется круговорот веществ, а часть энергии, не использованная в круговороте веществ, безвозвратно рассеивается в виде тепла. Поэтому говорят о круговороте веществ и линейном потоке энергии в экосистемах. Перемещение вещества и энергии происходит по пищевым цепям. Некоторые звенья разных пищевых цепей пересекаются, образуя пищевые сети экосистемы.

Рис. 6  Круговорот веществ и поток энергии в экосистемах

Экологические пирамиды. Продуктивность экосистем (самостоятельно).  

 2.5. Устойчивость естественных экосистем. Понятие о сукцессиях.

Устойчивое существование экосистемы зависит от наличия в ней оптимальных условий для каждого вида, т.к. все организмы здесь связаны между собой. Видовой состав экосистем не случаен, и выпадение из пищевой цепи лишь одного вида может нарушить стабильность всей экосистемы. С этой точки зрения мы можем выделить в экосистеме виды-эдификаторы, создающие условия жизни для других видов.Чаще всего видами-эдификаторами являются растения; например, в дубравах – это дуб обыкновенный и клён русский, под пологом которых растут травы и живут насекомые.

ЛЕКЦИЯ 2. Тема 3. Взаимоотношения организмов в экосистемах 

Содержание. Формы отношений между организмами и их популяциями: «хищник-жертва», паразит-хозяин, конкуренция, протокооперация; симбиоз и его виды. Работы Л.Маргулис.

3.1. Формы отношений. Среди форм взаимодействия организмов и их популяций в настоящее время выделяют следующие:

1)конкуренция -борьба между популяциями при сходстве их жизненных потребностей, а также внутривидовая борьба между особями одного вида;

2) хищничество, т.е. непосредственное поедание популяций одних видов другими.

3) паразитизм - взаимоотношение, когда один вид живёт за счёт жизненных сил другого и может нанести ему существенный вред, вплоть до смерти (хотя паразиты, как правило, не убивают, но снижают жизнеспособность, плодовитость и продолжитель­ность жизни хозяина). 

4) аменсализм - одна популяция подавляет другую, но сама при этом не испытывает отрицательного влияния;

5) нейтрализм – независимое совместное обитание видов;

6) протокооперация– временное объединение представителей разных видов, например, совместное гнездование разных видов птиц, способствующее защите гнёзд от хищников;

7) комменсализм – широко распространённые взаимоотношения, когда одна популяция (или индивид) извлекает пользуот объединения, а другому это объединение безразлично (например, один вид питается остатками пищи другого – нахлебничество; один вид живёт в жилище другого, не нанося ему вреда - квартиранство);

8) Мутуализм - взаимоотношения, когда оба вида извлекают выгоду из совместного существования и не могут жить самостоятельно. Примером мутуализма являются отношения термитов и микроорганизмов, обитающих в их кишечнике: термиты питаются древесиной, но не имеют ферментов для её разложения, а микроорганизмы имеют этот фермент, но не могут жить в «свободной среде». Подобные отношения есть у разных групп организмов, в т.ч. и у человека с его микроорганизмами-симбионтами (например, молочнокислыми бактериями). Большинство древесныхрастений на корнях образуют микоризу с грибницей разных видов грибов, что позволяет и тем, и другим лучше извлекать питательные вещества из почвы.

Эти виды взаимодействий можно свести к двум более общим типам - отрицательным (антибиотическим) и положительным (симбиотическим). Т.о., форма отношений, при которой популяции или организмы антагонистичны (противостоят друг другу) называютантибиотическими,а там, где присутствует взаимопомощь (или, хотя бы, односторонняя помощь) -симбиотическими.

Симбиотическая теория эволюции: работы Л. Маргулис

По мнению многих современных учёных, симбиоз — образ жизни большинства организмов и один из наиболее со­зидательных факторов эволюции. Но, кроме обычных форм симбиоза, существует эндосимбиоз (внутренний симбиоз партнеров) как эволюционный механизм усложнения строения организмов. В 60-х годах ХХ в. американский микробиолог Л.Маргулис выдвинула симбиотическую теорию происхождения современных эукариот: животных и растений. Согласно её теории, они появились около 2 млрд. лет назад в результате симбиоза древних эукариотических и специализированных прокариотических клеток – аэробных и фотосинтезирующих бактерий.

 Аэробные бактерии, поглощённые крупными клетками эукариот, не всегда «переваривались» ими; часть их выжила внутри клетки эукариота и стала поставлять ему энергию, т.е. они превратились в митохондрии - энергетические станции кислородного дыхания. Так сформировались предки одноклеточных животных организмов. При поглощении ими фотосинтезирующих бактерий, последние начали осуществлять фотосинтез внутри клетки-хозяина, т.е. стали хлоропластами. Так возникли клетки простейших одноклеточных водорослей. Эта теория нашла многочисленные подтверждения в виде современных морских беспозвоночных и бактерий, находящихся на той или иной стадии эндосимбиоза.

Тема 4. Биосфера                           

Содержание.Учение В.И. Вернадского о биосфере. Большой (геологический) и малый (биотический) круговороты вещества. Потоки энергии в биосфере. Экологическое равновесие. Биоразнообразие как основа стабильности. Проблема сохранения биологического разнообразия на Земле. Причины вымирания живых организмов: естественные и антропогенные. Красные книги.                                                                                                                                                                                               

4.1. Биосфера, её границы, структура и значение. Первые представления о биосфере появились в начале 19 века в работах Ж.Б. Ламарка: пользуясь понятием «биосфера» он писал, что «все вещества, находящиеся на поверхности земного шара и образующие его кору, сформировались благодаря деятельности живых организмов». Тогда же Гумбольдт ввел понятие «жизненная среда», понимая под этим особую оболочку Земли, куда он включал атмосферные, морские и континентальные процессы и весь органический мир. Так в науке сформировалось понятие пространства, охватываемого жизнью и ей же создаваемого. Геолог Э. Зюсс в 1875 г.назвал это пространство «биосферой».

 Наиболее полно концепция биосферы разработана в трудах отечественного естествоиспытатели и философа В.И. Вернадского(1863-1945). В 1926 г. в работе «Биосфера» он изложил свое учение о «живом веществе» и его геологических функциях, понимая под живым веществом совокупность всех живых организмов на планете. Суть ученияВернадского заключается в следующем: биосфера – это целостная организованная система живого вещества; все явления в биосфере – части единого эволюционного механизма; живое вещество – это звено, которое соединяет эволюцию химических элементов с эволюцией всей биосферы; живые организмы — та геохимическая сила, которая играет ведущую роль в форми­ровании облика нашей планеты;  эволюционный про­цесс создал новую геологическую силу — научную мысль со­циального человечества, способную преобразовать всю планету                                           

 Биосфера включает в себя литосферу (поверхностную часть земной коры до глубины 2-3 км), гидросферу (моря, реки, озера и Мировой океан) и тропосферу(нижние слои атмосферы - до слоя озона на высоте 20-25 км). Выше озонового экрана жесткое космическое излучение убивает все живое. Суммарная биомасса живых организмов Земли оценивается примерно в 2,4×10¹² т, причем большая часть её образована наземными организмами. Жизнь распространена по земной поверхности весьма неравномерно и в различных природных условиях существует в виде относительно самостоятельных комплексов – биогеоценозов или экосистем.

Человеческое общество и созданная им искусственная среда – техносфера - также является частью биосферы,представляя собоймощныйантропогенный фактор воздействия. Вернадский назвал область влияния современного человека ноосферой («сферой разума») и верил, что человеческая мысль, действуя во благо, поможет создать такое сообщество, где будут учтены потребности не только человека, но и всей Природы в целом.