Рабочая тетрадь для лабораторно-практических занятий по дисциплине
жүктеу/скачать 10 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Спокойный ход численности с небольшой амплитудой колебаний в разные годы
- Сезонный тип динамики численности
- Многолетний тип динамики численности со вспышкой массового размножения
- РАЗДЕЛ 5. ЭКОСИСТЕМЫ И ЗАКОНЫ ИХ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ТЕМА 1. БИОЦЕНОЗЫ, БИОГЕОЦЕНОЗЫ И ЭКОСИСТЕМЫ – ПОНЯТИЯ И ЗАКОНЫ СЛОЖЕНИЯ.
- Индекс Шеннона-Уивера Индекс Симпсона
- Коэффициент Съеренсена Коэффициент Жаккара
- Значения коэффициентов сходства ( К j
- Флоры регионов в целом Ks – коэффициент Съеренсена
- Kj – коэффициент Жаккара Л 1.00
- Элементы вертикальной структуры биоценоза
- Элементы горизонтальной структуры биоценоза
ТЕМА 4. ГОМЕОСТАЗ ПОПУЛЯЦИИ
Гомеостаз популяции – способность популяции поддерживать определенную числен-ность особей, адаптивную пространственно-этологическую, генетическую структуру и наиболее адекватный существующим условиям способ использования ресурсов занимаемого пространства в состоянии динамического равновесия со средой и другими популяциями. Большое место в дэмэкологических исследованиях занимает вопрос о механизмах регуляции численности популяции, поскольку успешное сожительство организмов разных видов воз-можно только при их определенных количественных отношениях. Особый интерес представ-ляет изучение эффекта действия факторов, зависящих от плотности популяции (регулирую-щих факторов); в совокупности этих факторов существенное место занимает непосредст-венное биотическое окружение. На рис. 42 показано, в какой последовательности «включа-ются» («выключаются») регулирующие факторы в зависимости от плотности в популяциях насекомых. При невысокой плотности населения для сдерживания роста его численности достаточно деятельности многоядных хищников, у которых данный вид составляет лишь часть рациона. При более высокой плотности усиливается давление на популяцию со сто-роны специализированных энтомофагов, в особенности, паразитов. При еще более быстром темпе роста популяции паразиты также теряют свою регулирующую роль, но резко повы-шается вероятность вспышек эпизоотий (инфекционных заболеваний). Предельно возмож-ный рост популяции – до полного исчерпывания ресурсов среды. 
Рис. 42. Пороги и зоны активности основных механизмов регуляции численности насекомых Обычно на высоких уровнях численности включаются и механизмы авторегуляции (изменяется динамика плодовитости и смертности, происходит регуляция через структуру популяции, резко обостряется внутривидовая конкуренция). Примером жестких форм внут-ривидовой конкуренции может служить явление самоизреживания у растений: при чрезмер-ной густоте всходов часть растений неминуемо погибает из-за угнетения физиологически более сильными соседями. У животных жесткие формы регуляции плотности проявляются обычно лишь в тех случаях, когда запасы пищи, воды или других ресурсов резко ограни-чены, а животные либо не способны в данный период к поискам ресурсов на другой терри-тории, либо эти поиски неэффективны (каннибализм, физическое уничтожение потомства). Задание 1. Оптимальная плотность населения это та, при которой, с одной стороны, возможно рациональное использование пространства и ресурсов среды, а с другой стороны – при которой сохраняется необходимый уровень контактов между особями. Поддержание оптимальной плотности (Элтон, 1927) – сложный процесс биологического регулирования, действующий по принципу обратной связи. Изучите схему на рис. 43 и объясните, что такое регулирование по принципу отрицательной и положительной обратной связи. ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 
Рис. 43. Гомеостаз в популяциях животных, регулируемый доступностью пищевых ресурсов Задание 2 (для самостоятельной работы). Дайте характеристику основных типов попу-ляционной динамики и приведите примеры животных с таким типом динамики численности. Спокойный ход численности с небольшой амплитудой колебаний в разные годы ________ ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Сезонный тип динамики численности _____________________________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Многолетний тип динамики численности со вспышкой массового размножения _______ ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ РАЗДЕЛ 5. ЭКОСИСТЕМЫ И ЗАКОНЫ ИХ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ТЕМА 1. БИОЦЕНОЗЫ, БИОГЕОЦЕНОЗЫ И ЭКОСИСТЕМЫ – ПОНЯТИЯ И ЗАКОНЫ СЛОЖЕНИЯ. ВИДОВАЯ И ПРОСТРАНСТВЕННАЯ СТРУКТУРА БИОЦЕНОЗОВ Синэкология занимается изучением многовидовых биосистем, характеризующихся целостностью, структурированностью и способностью к эволюционному развитию за счет специфического использования непрерывно проходящего через них потока энергии. Центральными понятиями синэкологии являются: «биоценоз» (К. Мебиус, 1877), «био-геоценоз» (В. Н. Сукачев, 1942), «экосистема» (А. Тенсли, 1935) Биоценоз – взаимосвязанная совокупность микроорганизмов, грибов, растений и жи-вотных, населяющих более или менее однородный участок суши или водоема и характе-ризующихся определенными отношениями между собой и приспособленностью к условиям окружающей их среды (биотопа). Биогеоценоз – эволюционно сложившаяся, пространственно ограниченная, длительно самоподдерживающая, однородная природная система функционально взаимосвязанного комплекса живых организмов и окружающей их абиотической среды, характеризующаяся относительно самостоятельным обменом веществ и особым типом использования потока энергии Солнца. Таким образом, биогеоценоз – это непрерывно взаимодействующие между собой биоценоз, климатоп и эдафотоп. Экосистема – любое единство (подчеркивается безразмерность), включающее все организмы, взаимодействующие между собой и с окружающей их средой таким образом, что поток энергии, проходящий через систему, создает ее видовое разнообразие, определенную трофическую структуру и круговорот веществ. Естественные объединения живых существ, а именно надорганизменные системы, имеют собственные законы сложения, функционирования и развития, которые впервые были озвучены в работах В. Тишлера и получили название биоценотических постулатов. Назовем их с внесением необходимых поправок.
Структура любой системы – это определенные закономерности в соотношении и связях ее частей. Выделяют различные аспекты структуры – видовая, пространственная (по горизонтали и вертикали), функциональная. Поскольку структура изменяется во времени, то в обязательном порядке рассматривают динамику и эволюцию сообществ. Любое син-экологическое исследование начинается с изучения видового состава сообщества. Задание 1. Под видовой структурой биоценоза понимают разнообразие в нем видов и соотношение их по численности или массе. Очевидно, чем больше экологических ниш в биоценозе, тем богаче его видовой состав. В свою очередь, число возможных экологических ниш возрастает с увеличением видового разнообразия. Дайте определения понятиям «альфа-разнообразие», «бета-разнообразие» и «гамма-разнообразие». Альфа-разнообразие______________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Бета-разнообразие_______________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Гамма-разнообразие______________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Задание 2. Для оценки количественного соотношения видов в биоценозах используют индексы разнообразия. Приведите формулы наиболее распространенных индексов, расшиф-руйте обозначения: 
Индекс Шеннона-Уивера 
Индекс Симпсона  Индекс Макинтоша
Обозначения:________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ Индексы разнообразия могут использоваться и для оценки сходства сообществ, для оценки альфа-разнообразия и гамма-разнообразия. Задание 3. Из многих сходных по своей биологии видов одного сообщества обычно лишь немногие составляют основную часть данной группы. Виды, преобладающие по чис-ленности, являются доминантами сообщества. Высокая плотность их популяций говорит об оптимальной приспособленности к данному биоценозу и большом для него значении. Что такое степень доминирования вида в сообществе? Какие виды называются эдификаторами сообщества? Приведите примеры видов-эдификаторов для разных типов сообществ. Степень доминирования__________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ Виды-эдификаторы______________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ Частота встречаемости_________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Задание 6. Располагая данными по видовому составу и встречаемости видов в сооб-ществах разного типа, мы можем произвести сравнение этих сообществ с использованием коэффициентов сходства, а затем, на основе рассчитанных коэффициентов сходства постро-ить дендрограмму, наглядно показывающую соотношения между объектами. Приведите фор-мулы расчета коэффициентов сходства по Т. Съеренсену и П. Жаккару. 
Коэффициент Съеренсена 
Коэффициент Жаккара Обозначения:________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________
Сокращения: Л – лесная зона; ЛСП – лесостепная зона Предуралья; ЛСЗ – лесостепная зона Зауралья; С – степная зона Примечание: В ячейках таблицы, расположенных выше и правее диагонали, приведены значения коэффициента Жаккара, а ниже и левее – коэффициента Съеренсена-Чекановского
Рис. 45. Дендрограмма сходства региональ-ных флор Челябинской области на основе коэффициентов Съеренсена 
Рис. 46. Дендрограмма сходства региональ-ных флор Челябинской области на основе коэффициентов Жаккара Пространственным границам биоценоза соответствует понятие биотоп – подразделение биохора (ландшафтной зоны), характеризующееся единым типом растительного покрова (фитоценоза). В этом отношении наиболее четкий подход проявляется в формулировке введенного В. Н. Сукачевым понятия «биогеоценоз», как экосистемы в границах фитоце-ноза. Видовые популяции в составе биоценоза закономерно распределяются не только по площади, но и по вертикали в соответствии с биологическими особенностями каждого вида. Поэтому экосистема всегда занимает определенное трехмерное пространство (если пока не брать во внимание фактор времени). В водных экосистемах крупномасштабная вертикальная структура задается в первую очередь внешними условиями. В пелагиали определяющими факторами оказываются гра-диенты освещенности, температуры, концентрации биогенов и др. На больших глубинах действует фактор гидростатического давления, в донных биоценозах к этому добавляется разнородность грунтов, гидродинамика придонных слоев воды. Особенности вертикальной структуры выражаются в специфике видового состава, смене доминирующих видов, показа-телях биомассы и продукции. В наземных экосистемах основной фактор, создающий вертикальную структуру, имеет биологическую природу и связан с расчленением растительных сообществ по высоте. Особенно четко это выражено в лесных фитоценозах, вертикальная структура которых про-является в виде ярусности. Помимо ярусов выделяют горизонты, слои, пологи, меротопы.
Иногда в литературе можно встретить термин «биохоры» применительно к коротко-живущим подсистемам биоценоза (комплексы обитателей древесины, грибов, пней, падали, гнезд и др.). В настоящее время такие подсистемы обычно называют консорциями. Антропогенно нарушенные биоценозы нередко мозаичны, и сохраняется лишь их еди-ная подоснова – биотоп. В случае разрушения экосистем высокого уровня иерархии или биотопа биоценоз практически не восстановим. Биоценозы в процессе развития либо самообновляются (например, устричная банка, сосновый лес, где вырастают новые поколения устриц и сосен), либо после фазы само-обновления стареют и затем относительно быстро и закономерно сменяются другими (сосновый лес, где сосна – пионерная порода, сменяется еловым, березняк на вырубке – хвойным лесом и т. д.). Такие сукцессии косвенно охватывают и биотоп. Задание 8 (для самостоятельной работы). Рассмотрите рис. 47, 48 и дайте определения основным структурно-функциональным составляющим биоценоза. Приведите примеры кон-сорций, синузий, парцелл. Элементы вертикальной структуры биоценоза Ярусы__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Горизонты______________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 
Рис. 47. Структура биоценоза (по Н.Ф. Реймерсу, 1991) Слои____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Меротопы______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Элементы горизонтальной структуры биоценоза Консорции_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Синузии_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Парцеллы_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Задание 9 (для самостоятельной работы). Объясните, почему нельзя называть экосис-темой любую биосистему, например, консорцию или синузию? ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Биоценозы как функциональная часть биогеоценозов составляют практически непре-рывный биоценотический покров – континуум. При этом, как и везде в живом, наблюдается единство непрерывности и прерывности. Биоценоз – «клеточка» биосферы – тесно и непре-рывно связан с соседними функционально аналогичными образованиями (например, березо-вый лес с рядом растущим сосновым), но вместе с тем каждый из биоценозов по своему использует солнечную энергию, формирует почву и т. д., а поэтому функционально пред-ставляет собой индивидуальное образование, отграниченное от других. Наиболее сложно устроены биоценозы тропических лесов (здесь встречается 40% всех отмеченных на планете видов растений и животных). Однако и биоценозы умеренного пояса, особенно лесные, крайне сложные образования. Например, биоценоз дубравы сложен более чем 100 видами растений, несколькими тысячами видов животных и сотнями видов грибов и микроорга-низмов, в совокупности дающими плотность населения в десятки и сотни тысяч особей на один квадратный метр. Задание 10. Рассмотрите рис. 48 и сделайте необходимые пояснения к нему 
Рис. 48. Жизнь вокруг пня – пример консортивных связей (по М. Скотту, 1995) Центральный член консорции ______________________________________________________ Косорбенты первого порядка ______________________________________________________ ________________________________________________________________________________ Косорбенты второго порядка______________________________________________________ ________________________________________________________________________________ жүктеу/скачать 10 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||
