суммарная биомасса организмов обитающих на суше много

Закон Копа и Денера объясняет массовое вымирание организмов (напр., древнейших пресмыкающихся) весьма незначительными естественными изменениями среды жизни без привлечения каких либо катастрофических причин (хотя вполне возможно и их действие — см. Принцип катастрофического толчка) В месте с тем он дает ключ к управлению такими экосистемами, которые являются объектами промысла. Этот же закон вместе с законом оптимальности объясняет причину принципа обманчивого благополучия.

З. м.б. э., как и Закон увеличения размеров... Копа и Денера, внешне служит антиподом Принципа направленности эволюции (Л. Онсагера), так как увеличение массы отдельных особей видов и их совокупного воздействия на среду, как и увеличение биогенной энергии (т. е. также воздействие организмов на среду жизни, снижает энтропию био - и экосистем лишь на первых (эволюционно восходящих) этапах процесса, ведущих к некоторому оптимальному состоянию (максимально рациональному размеру, сукцессионной фазе климакса и т. п.), далее возникают противоречия между надсистемой и системой (или системой и подсистемой, в зависимости от масштаба подхода), напр., между меняющимися глобально-космическими условиями, экзосферой планеты и ее биосферой или между измененным биотопом и старым биоценозом, и требуется новый максимум биогенной энергии для данных условий (он может быть в конкретных условиях и ниже, чем предыдущий максимум). Однако внешняя противоположность упомянутых теоретических обобщений термодинамически их объединяет, поскольку во всех случаях выдерживается правило минимума энтропии в биосистеме (экосистеме), иначе она погибла бы до перехода в иное состояние (не дала бы потомства или преемственных экосистем). З. м.б. э. служит обширным частным случаем Закона максимизации энергии —для эволюции и развития биосистем и систем с участием живого. Он был сформулировал намного раньше этого закона и фактически, несмотря на более частную формулировку, служит его полноценным предшествевнником-эквивалентом. При кажущейся отвлеченности З. м. б. э. играет большую роль в понимании биосферно-экосистемных процессов, давая вместе с другими фундаментальными положениями основу для разработки стратегии природопользования, выработки рациональной экополитики.

Допустим, что под влиянием внешнего фактора (температуры, попадании в водоем органики) началось усиленное развитие водорослей – фитопланктона. Это приводит к уменьшению запаса минеральных веществ и росту количества животных – от зоопланктона до рыб. Вызванное этим повышенное выедание фитопланктона приводит через какое-то время к ограничению размножения животных. Временное повышение биомассы гидробионтов ведет к нарастанию массы детрита. Будучи пищей для бактерий, детрит обуславливает их усиленное размножение и преобразуется ими в минеральные продукты. Цикл замыкается. Контур в цело имеет отрицательный знак. Система способна к самоподдержанию. На подобных механизмах основаны процессы самоочищения водоемов.

Все группы организмов в любой экосистеме тесно взаимодействуют между собой в потоках вещества и энергии. Если исчезает одна группа организмов, то по закону цепных реакций может сильно измениться или разрушиться экосистема. Но, бывает, после исчезновения на его месте оказываются другие организмы, выполняющие сходную функцию в экосистеме. Это правило замещения, дублирования. Роль дублеров выполняют менее специализированные, экологически более гибкие, адаптивные. Так, копытных в степи заменяют грызуны, на озерах аистов и цапель – кулики. В соответствии со П правилом термодинамики, на каждом этапе трансформации энергии значительная ее часть рассеивается в виде теплоты.

Для удобства количество организмов на данном трофическом уровне может быть представлено в виде прямоугольника, длина (или площадь) которого пропорциональна числу организмов, обитающих на данной площади (или в данном объеме, если это водная экосистема). На рисунке показана пирамида численности, отображающая реальную ситуацию в природе. Хищники, расположенные на высшем трофическом уровне, называются конечными хищниками.

Существуют два главных типа пищевых цепей – пастбищные и детритные. Выше были приведены примеры пастбищных цепей, в которых первый тр??фический уровень занимают зеленые растения, второй – пастбищные животные и третий – хищники. Эти органические материалы разлагаются микроорганизмами, а именно грибами и бактериями, живущими как сапрофиты на органических остатках. Такие организмы называются редуцентами. Они выделяют пищеварительные ферменты на мертвые тела или отходы жизнедеятельности и поглощают продукты их переварива??ия. Скорость разложения может быть различной. Органические вещества мочи, фекалий и трупов животных потребляются за несколько недель, тогда как упавшие деревья и ветви могут разлагаться многие годы. Очень существенную роль в разложении древесины (и других растительных остатков) играют грибы, которые выделяют фермент целлюлозу, размягчающий древесину, и это дает возможность мелким животным проникать внутрь и поглощать размягченный материал.

В схемах пищевых цепей каждый организм бывает представлен как питающийся другими организмами какого-то одного типа. Однако реальные пищевые связи в экосистеме намного сложнее, т. к. животное может питаться организмами разных типов из одной и той же пищевой цепи или даже из разных пищевых цепей. Это в особенности относится к хищникам верхних трофических уровней. Некоторые животные питаются как другими животными, так и растениями; их называют всеядными (таков, в частности, и человек). В действительности пищевые цепи переплетаются таким образом, что образуется пищевая (трофическая) сеть. В схеме пищевой сети могут быть показ??ны только некоторые из многих возможных связей, и она обычно включает лишь одного или двух хищников каждого из верхних трофических уровней. Такие схемы иллюстрируют пищевые связи между организмами в экосистеме и служат основой для количественного изучения экологических пирамид и продуктивности экосистем.

Каждый вид использует лишь часть содержащейся в органическом веществе энергии. Непригодные для данного вида, но еще богатые энергией вещества используют другие организмы. Таким образом, в процессе эволюции в биогеоценозах сложились цепи взаимосвязанных видов, последовательно извлекающих материалы и энергию из исходного пищевого вещества. Такие связи между особями видов называются пищевыми. Примеры пищевых цепей можно видеть всюду. Самый простой пример: травоядные животные поедают растения, а выделениями животных и их трупами питаются различные навозные и трупоядные насекомые и гнилостные бактерии. Но в естественной обстановке цепи состоят из большего числа звеньев, так как в них включаются плотоядные животные — хищники и паразиты. Органические остатки образуются в результате жизнедеятельности всех членов цепи.

В ходе сукцессии первыми гибнут диатомовые водоросли, вслед за ними – зеленые водоросли, которые вытесняются цианобактериями. Некоторые штаммы цианобактерий выделяют в воду токсичные вещества, которые вызывают гибель многих организмов. При опускании на дно они разлагаются редуцентами, что требует большого количества кислорода. В итоге в таком обедненном кислородом водоеме гибнет большинство видов рыб и макрофитов (в первую очередь таких требовательных к чистой воде, как сальвиния, водокрас лягушечий, горец земноводный). В то же время, роголистник, рогоз широколистный и ряски могут выдерживать достаточно высокий уровень загрязнения и сохраняться в такой эвтрофицированной экосистеме. Вокруг эвтрофицированного водоема ощущается дурной запах, в мелководье скапливается бурая пена, содержащая погибший планктон.

Наиболее распространенным примером аллогенной сукцессии является изменение экосистем злаковников (лугов и степей) под влиянием выпаса. При высоких пастбищных нагрузках снижается видовое богатство, биологическая продукция, биомасса и происходят изменения состава растительного сообщества и сопровождающей его фауны: на смену высоким и хорошо поедаемым растениям приходят низкорослые и плохо поедаемые (последние могут быть и высокорослыми, как, например, виды чертополоха – род Carduus). В степных экосистемах различаются стадии пастбищной дигрессии: ковыльная, типчаковая (с Festuca valesiaca или F. pseudovina), полынковая с господством Artemisia austriaca.

При более высоких нагрузках происходят значительные изменения в экосистемах: почвы подкисляются, происходит выщелачивание питательных элементов в глубокие горизонты, возможно усыхание древостоев и массовое развитие заносных видов-нитрофилов. Кроме того, высокое содержание азота в растениях, выросших на загрязненных азотом почвах, повышает их поедаемость, что может привести к выпадению из растительных сообществ даже доминантных видов. Жук практически полностью выел этот кустарник из сообществ. Те же изменения в составе загрязняемых промышленным азотом сообществ отмечены и в Калифорнии.

При массовом развитии полевки резко меняется состав растительного сообщества: вместо ковылей, листья которых съедают грызуны, из подземных корневищ развиваются побеги других злаков, особенно востреца (Elymus chinensis). Однако вслед за пиком численности начинается спад плотности популяции грызуна.А. Юнатов и Е.М. Лавренко.

Одному из ученых впервые удалось в лаборатории с помощью специальной установки имитировать условия первобытной Земли и получить в этих условиях различные низко — и высокомолекулярные органические соединения, многие из которых встречаются в ??оставе современных организмов. Назовите этого учёного.

Известно, что молекулы воды и многих органических веществ (тем более, живые организмы) разрушаются под действием коротковолнового ультрафиолетового излучения. Ответьте, какой защитный геофизический механизм сформировался на раннем этапе эволюции жизни на Земле.

Назовите факты, полученные при дальнейшем изучении генетики душистого горошка и организмов других видов, которые не подчинялись третьему закону Менделя и подвели исследователей к идее сцепленного наследования признаков.

Известно, что по отношению к одному и тому же экологическому фактору (например, температуре) встречаются организмы с широким и узким диапазоном выносливости. Проиллюстрируйте это положение примерами из ботаники и зоологии.

803.046ms

Related articles

Архив

Категории

Популярные статьи