Теория систем в экологии

Под системой понимается некая мыслимая или реальная совокупность частей(элементов) со связями(взаимодействиями) между ними.

Общие свойства системы

1) Свойства системы не возможно понять лишь на основании свойств ее частей.

2) Система имеет определенную структуру на основании принципа необходимого разнообразия элементов.

3) По типу обмена веществом и энергией с окружающей средой система подразделяется: Изолированную, Замкнутою, Открытою.

Системы, между внутренними элементами которых и элементами среды осуществляется переносы вещества, энергии и информации, называются динамическими.

4)Преобладание внутренних взаимодействий в динамической системе над внешними определяет ее устойчивость, способность к самоподдержанию.

5)Действие системы во времени называют поведением системы. Изменение поведения под влиянием внешних условий обозначают как реакцию системы, а более или менее стойкие изменения реакций системы- как ее приспособление или адоптацию.

6) Сложность системы определяется числом связей между ее элементами.

7) Важной особенностью эволюции сложных систем является неравномерность, отсудствие монотонности в развитии.

8) Любая реальная система может быть представлена в виде модели.

Экологические законы: а) Закон больших чисел: совокупное действие большого числа случайных факторов приводит, к результату, почти не зависящему от случая.; б) принцип Ле Шателье-Брауна-при внешним воздействии, выводящим систему из состояния устойчивого равновесия,это равновесие смещается в направлении, при котором эффект внешнего воздействия уменьшается.; в) З-н всеобщей связи вещей и явлений в природе и обществе; г)З-н оптимальности; д)Правило максимально «давления жизни».

 

3. Экологическая классификация организмов.

Жизнь- это активное потдержание и самовоспроизведение специфической структуры, полученной из вне, идущее с затратами.

Выделяют 6 уровней организации живой материи:

1) Молекулярный

2) Клеточный

3) Организменный

4) Популяционный

5) Экосистемный

6) Биосферный

Во всех клеткак организмов происходит обмен:

1) Пластический(ассимиляция)- совокупность реакции синтеза органических молекул, идущих на построение тела тлетки.

2) Энергетический(диссимиляция)- совокумность реакции в результате которых освобождается для клетки необходимая энергия.

Все многообразие животных и растений подразделяется на виды:

Вид- совокупность особей с наследственным сходством, свободно скрещивающихся и дающих плодовитое потомство, обладающие определенным типом взаимодействий с абиотической и биотической средой и занимающих в природе определенную область (ареал).

Виды различаются между собой признаками и свойствами, которые принято называть критериями. Различают:

1) Морфологический критерий базируется на сходстве внешнего и внутреннего строения.

2) Генетический критерий- каждому виду присущ определенный набор хромосом.

3) Физиологический- сходство всех процессов жизнидеятельности у осоей обного вида.

4) Географический

5) Экологический

Экологическая классификация организмов отражает сходство, возникающее у представителей самых разных групп если они используют сходные пути к одоптации.

Подразделение организмов.

1) По ширине диапозона преспособления организма к среде. Все организмы подразделяются на: эврибионные(широкий диапозон) и стенобионные(узкий диапозон).

2) По хорактеру питания: а) Автотрофы(организмы, использующие в качестве источника для построения своего тела не органические соединения. Они делятся: фототрофы(используют энергию света) и хемотрофы(энергию химических связей)); б) Гетеротрофы- все живые существа, нуждающиеся в пищи, органического характера(сантрофиты(используют растворы простых орагических соединений) и голозои(употребляют сложные органические соединения)).

3) По участию в биогенном круговороте веществ: а) Продуценты (производители)- это автотрофные организмы, сосдающие органические вещества из неорганических; б) Консументы(потребители)- это гетеротрофные организмы, питающиеся за счет автотрофных; в) Редуценты(востоновители)-это животные, питающиеся разлогающимися остатками пищи, и микроаргонизмы, которые способствуют минериализации органических веществ и переходу их в усвояемое продуцентами состояние.

 

Популяции.

Популяция - совокупность особей одного вида, находящихся во взаимоотношении между собой и совместно заселяющих общую территорию.

Структура популяции Различают:

Статистические характеристики популяции:

1)половую-это соотношение в ней особей разного пола;

2)возрастную-это соотношение в составе популяции особей разного возраста;

3)генетическую-определяет изменчивость и разнообразие генотипов;

4)пространственную- характер размещения и распределения отдельных членов популяции и их группировок на популяционной территории;

5)экологическую- это разделенность всякой популяции на группы особей, по-разному взаимодействующие с факторами среды.

Динамическая характеристика популяции:

1)Биотический потенциал-отражает теоритический максимум потомков от одной пары особей за единицу времени: r =ΔN/N0Δt.

Различают два вида роста численности популяции:

а) j- характеристика роста

б) S-характеристика роста

2) Рождаемость- число новых особей, появившихся за еденицу времени в расчете на определенное число членов популяции.

По числу периудов размножения в течение жизни различают: моноциклические и полициклические виды.

3) Смертность- зависит от генетической и физиологической полноценности особей, влияние не благоприятных условий среды, воздействие хищников, паразитов, болезней.

4) Расселение- выселение особей из популяции или пополнение ее пришельцами называется расселительной способностью популяций.

Темпы роста и потдержание численности популяции. Потдержание определенной численности популяции называется гемеостазом популяции, в основе его лежат изменения физиологических особенностей поведения, в ответувеличится численность популяции. Механизмы ограничения могут быть в жесткой и смягченной форме.

 

 

Биоценоз.Сообщества.

Биоценоз- это группировка совместно обитающих и совместно связанных организмов.

Различают: видовую и пространственную структуру биоценоза.

Видовая структура- разнообразия в нем видов и соотношение их численности или массы. Различают богатые и бедные биоценозы. Виды преобладающие по численности в биоценозе называются доминантными.

Пространственная структура- в основном определяется сложением еготрастительной части или фитоценоза и имеет ярусное сложение но вертикали и мозаичное по горизонтали.

Отношение организмов в биоценозе.

Различают следующие виды связей:

1) Трофические связи- возникают когда один вид питается другим, либо его продуктами жизнедеятельности.

2) Топические связи- это изменение условий обитания одного вида в результате жизнедеятельности другого.

3) Форические связи- это участие одного вида в распространении другого.

4) Фабрические связи- это использование для своих сооружений продуктов жизнидеятельности других видов.

В распространение вида различают:

1) Физиологический оптиум- благоприятные для вида сочетание всех абиотических факторов.

2) Синэкологический оптиум- это такое биотическое окружение при котором вид испытывает наименьшее давление со стороны врагов и конкурентов.

Пищевая цепь- это последовательность организмов, в которой каждый из них съедает или разлагает другой. Каждое звено пищевой цепи называют трофическим уровнем. Существуют 2 типа цепей:

1) Пастбищная цепь(цепь выедания); Детритные цепи(цепь разложениня).

Вместе с полезными веществами с 1 трофического уровня на другой передаются и вредные. Виды отношений:

1) Хищник-жертва; паразит- хозяин.

2)Комменсализм (форма взаимоотношений между видами, когда деятельность одного из них доставляет пищу или убежище другому).

3) Мутуализм (взаимовыгодное сожительство).

4) Нейтрализм.

5)Конкуренция (взаимодействие возникают между видами со сходными экологическими требованиями или особями 1 вида) различают: межвидовую и внутревидовую.

 

Экосистема

Экосистема- это любая совокупность организмов и неорганических компонентов, в которой может осуществляться круговорот вещества. Для круговорота веществ необходимо наличие запасов неорганических молекул в усваиваемой форме и 3 функционально различимых экологических групп организмов

Потоки веществ и энергии в сообществах и между компонентами био,- геоценоза

Согласно классификации Вернадского различают следующие виды веществ:

1) Природное вещество- это любое химическое соединение или элементы, возникших в ходе спонтанно идущих химических реакций и физических процессов и входящих в природный круговорот веществ.

2) Живое вещество- это совокупность тел живых организмов.

3) Биогенное вещество- это химическое соединение, возникающее в результате жизнедеятельности организмов.

4) Косное вещество- образуется без участия живых организмов.

5) Органическое вкещество- сложное соединение углерода с другими химическими элементами.

6) Биомасное вещество- создает одновременноживыми организмами и косными процессами.

7) Антропогенное вещество- химические соединения, которые включены в земные сферы в следствии деятельности человека.

8) Вредные вещества - которые при контакте с организмом человека вызывают отклонение состояния здоровья, могут влиять на него со временем, в том числе в цепи поколений.

Химическое превращение в природе и все биологические процессы в экосистемах подчиняются закономтермодинамики:

1) Закон сохранения энергии:Общая энергия в замкнутой системе остается постоянной.

2) Закон энтропии- процессы связанные с превращением энергии, могут происходить самопроизвольно только при условии если энергия переходит из концентрированной формы в рассеивающую.

3) При стремлении температуры простых кристаллических тел к нулю, обсалютное значение их энтропии также стремится к нулю.

Энергия хорактерезуется не только количеством, нои качеством- чем больше концентрирован энергетический поток, тем выше его качество, т.е. Способность превращаться в другую форму энергии.