Классификация экосистем по биопродуктивности

По биологической продуктивности различают четыре класса экосистем:

1. Экосистемы очень высокой биологической продуктивности (свыше 2 кг/м ² в год) – это заросли тростника в дельтах рек Волги, Дона, Урала и др.;

2. Экосистемы высокой биологической продуктивности (1-2 кг/м² в год) – это липово-дубовые леса, прибрежные заросли рогоза, посевы кукурузы и многолетних трав при орошении;

3. Умеренной биологической продуктивности (0,25-1,0 кг/м² в год) – сосновые и березовые леса, сенокосы и степи;

4. Низкой биологической продуктивности (меньше 0,25 кг/м² в год) – арктическая пустыня, тундра, пустыня.

ПРАКТИКУМ ПО ЭКОЛОГИИ

Тема: Биоценозы, экосистемы и пищевые (трофические) связи в них

Задание:

1. Изучить структуру биоценозов и экосистем.

2. Зарисовать схему биотического круговорота веществ, указав последовательность миграции веществ.

3. Ответить на вопрос: «Почему энергия не может осуществлять круговорота в экосистеме, также как и вещества».

Рис. 3.2. Биотический круговорот веществ в экосистеме

Около стрелок укажите недостающие элементы

ПРАКТИКУМ ПО ЭКОЛОГИИ

Тема: Динамика и развитие экосистем. Сукцессионные изменения

Задание:

1. Изучить популяционные характеристики: а) кривую роста популяции, б) колебание численности особей в системе «фитофаги-хищник» и сделать вывод при каких условиях обеспечен рост популяции, а при каких факторах она обречена на вымирание.

2. На примере соснового древостоя изучить фазы продуктивности и установить от каких факторов зависит ежегодный прирост.

3. Биоценотические сукцессии. Дать характеристику первичным и вторичным сукцессиям, регрессивным и прогрессивным.

4. Определить какая сукцессия изображена на рисунке 3.6, дать характеристику.

Популяция – это совокупность особей одного вида, населяющая определенную территорию и ведущая сходный образ жизни.

Популяция каждого вида участвует в одном или нескольких важных процессах, образующих метаболизм экосистемы. Факторами, влияющими на размер популяции являются: плодовитость, смертность, выживаемость.

Плодовитость определяется количеством особей за период времени от одной самки, дерева и т.д.

Выживаемость , где

K_b- выживаемость, P_b- количество выживших особей, P_исх- количество особей на начальный период.

Рост популяции отмечается, если рождаемость превышает смертность.

Плотность вида – количество особей на определенной территории – шт/м², шт/га, шт/м³ (если это водная экосистема).

Колебания численности вида в популяции зависят от:

- пищевых ресурсов;

- численности врагов;

- абиотических факторов;

- плодовитости особей и выживаемости.

Численность популяции вида определяется емкостью местообитания. Динамическое равновесие устанавливается, когда биотический потенциал соответствует сопротивлению среды (фаза III).

ПРАКТИКУМ ПО ЭКОЛОГИИ

Рис.3.3. Динамика развития популяции

I – (0-5) фаза обоснования территории, захвата; II – (6-9) взрывная или логарифмическая фаза (резко увеличивается численность вида); III – (10-12) фаза динамического равновесия, когда численность уравновешивается с потенциальной возможностью среды обитания.

Рис. 3.4. Относительная численность фитофага и хищника за 60 лет в Канаде, по данным ловушек Hudson Bay Company (Hewitt in Elton, 1966)

В природе численность фитофагов (растительноядных) видов и хищников (плотоядных) находится во взаимном равновесии. Численность растительноядных животных зависит: от количества пищи, заболеваний, стрессов от перенаселения и количества хищников. Численность фитофагов никогда не падает ниже нуля за счет недоступности к поеданию их хищниками

Представим на мгновение, что популяции древесных пород, доминирующих на наших землях, более или менее одновозрастные. мы назовем их древостоями. Возрасты древостоя, как взятые вместе возрасты индивидов и характеристики их жизненных циклов, определяют некоторые биологические особенности цикла развития древостоя. Уатт (Watt, 1947) впервые использовал графическое представление биопродуктивности в отношении степной растительности, описав четыре характерные фазы. Ниже приводятся фазы (циклы) развития соснового древостоя и соответствующие изменения продуктивности, которые происходят в них при изменении условий биотической и абиотической среды (рис. 3.5).

1. Фаза возобновления - молодые деревья – сеянцы, рассеянны по площади, но иногда образуют отдельные густые пятна. Растительность на этой стадии открытая, позволяет появляться большому числу адекватных видов среди сеянцев деревьев, в основном светолюбивых травянистых растений.

2. Фаза формирования - молодые деревья-сеянцы разрастаются в ширину, смыкаясь друг с другом. Полог плотный. Не выносящие затенения виды,

связанные с фазой возобновления постепенно исчезают. Это период максимальной аккумуляции биомассы (отсюда и название). Это также период интенсивной внутривидовой конкуренции. Многие индивиды подавляются и погибают на ранней стадии, в то время как их более удачливые соседи поднимают свою крону вверх.

3. Фаза зрелости - борьба за существование не столь сильна. Темпы аккумуляции биомассы в древостое начали снижаться. Кроны деревьев хорошо развиты и дают в это время наиболее обильные урожаи семян. Однако полог становится менее плотным по сравнению с предыдущей фазой, и развивается теневыносливый напочвенный покров.

4. Фаза разрушения — это период старения, когда аккумуляция биомассы сначала уменьшается, а затем прекращается. Старые деревья с отмиранием ветвей теряют островершинность. Большие ветви отмирают, и падают целые деревья. Мертвое органическое вещество (МОВ) аккумулируется в экосистеме, в то время как количество живой биомассы сокращается. Освещенность почвы увеличивается.

Последняя фаза редко наблюдается в лесах 2-й, 3-й группы, которые интенсивно эксплуатируются. Леса вырубаются прежде, чем сердцевинная гниль и разрушающие организмы снизят качество и количество древесины.

Сукцессия – это последовательная смена одной экосистемы (или биоценоза) другой (рис. 3.6).

Различают первичные и вторичные сукцессии. Первичные возникают на голом, пустом месте. Вторичные появляются там, где ранее жизнь существовала. Так как сукцессии занимают очень продолжительное время, они могут развиваться по разному.

Прогрессивные сукцессии характеризуются тем, что с течением времени увеличивается её размер (площадь), сложность (увеличивается видовое разнообразие), в круговорот веществ вовлекается все большее количество элементов.

Регрессивные сукцессии отмечаются там, где количество питательных элементов уменьшается, ухудшается режим увлажнения, соответственно падает продуктивность и видовое разнообразие, и в конечном итоге экосистема деградирует.

ПРАКТИКУМ ПО ЭКОЛОГИИ

ПРАКТИКУМ ПО ЭКОЛОГИИ