Динамика численности популяций. Численность популяции, обычно то возрастает, то убывает. Причины, вызывающие изменения численности популяций принято делить на экзогенные и эндогенные. Экзогенные причины изменения численности популяций кроются во внешних факторах. К ним можно отнести изменение численности хищников, болезни, благоприятные или неблагоприятные погодные условия, активность солнца Эндогенные причины динамики численности вызваны внутрипопуляционными факторами, такими как конкуренция, внутрипопуляционная агрессия, стресс.
В настоящее время большинство ученых считает, что эндогенные причины определяющие изменение численности популяции связаны с плотностью обитания. Чем выше плотность, тем выше уровень стресса в популяции. Увеличение стресса приводит к подавлению способности размножаться, к уменьшению сопротивляемости к болезням, к увеличению смертности 6.2. АГРОЦЕНОЗ Наряду с естественными экосистемами существуют экосистемы созданные человеком, например, прудовые хозяйства по выращиванию рыб, парки, пасеки, агроценозы. рассмотрим особенности строения и функционирования искусственно созданной экосистемы на примере агроценоза. Агроценозом называется совокупность всех организмов, обитающих на сельскохозяйственных землях.
Примером агроценоза может быть поле ржи, картофеля, хлопчатника и т.п. Как и в естественной экосистеме любой агроценоз имеет свои специфические пищевые цепи. В агроценозе встречаются продуценты, консументы, редуценты.
Например, продуцентами агроценоза поля ржи являются рожь, василек, пырей, ромашка. Консументами поля ржи являются серая полевка, полевой лунь, хлебная жужелица. Редуценты представлены дождевыми червями и многочисленными видами почвенных бактерий. В агроценозе, так же как и в любой экосистеме действует естественный отбор. Однако агроценоз имеет существенные отличия от естественной экосистемы.
Перечислим эти отличия. 1. Низкое видовое разнообразие организмов, входящих в агроценоз. Как правило, в агроценозе преобладает один вид растений. Деятельность человека направлена на поддержание этого вида и на борьбу с другими сорняками, грызунами, паразитами . 2. На любой выращиваемый в агроценозе сорт растений помимо естественного отбора действует и искусственный отбор в результате которого, улучшаются необходимые человеку качества или появляется новый сорт возделываемой культуры. 3. В отличие от естественного отбора, который создает более жизнеспособные виды и устойчивые экосистемы, искусственный отбор, проводимый человеком, направлен на повышение продуктивности агроценозов.
Действие естественного отбора в агроценозе ограничено, так как человек берет на себя функцию по поддержанию агроценоза пашет землю, борется с сорняками, грызунами и болезнями культурных растений. Устойчивость агроценоза поддерживается только человеком. Так если в агроценозе деятельность человека прекратится, то поле в ближайшие годы превратится в луг, зарастет кустарником, а со временем превратится в лес. 4. Ежегодно человек вывозит из агроценоза с урожаем большое количество необходимых агроценозу азота, фосфора, калия и других элементов.
Эти потери человек вынужден ежегодно восполнять внесением в почву минеральных, органических удобрений и микроэлементов. 6.3. УЧЕНИЕ О БИОСФЕРЕ В 1875 году австрийский геолог Эдуард Зюсс ввел термин биосфера для обозначения тонкой пленки земли, населенной живыми организмами.
Отечественный ученый Владимир Иванович Вернадский создал целостное учение о биосфере. Согласно представлениям Вернадского биосфера - это живая оболочка земли, включающая в себя все живые организмы и среду их обитания. В.И. Вернадский классифицировал все вещества, составляющие нашу планету на семь типов 1. Живое вещество - это все живые организмы, населяющие планету. 2. Биогенное вещество - все органические соединения, произошедшие в результате деятельности живых организмов.
Например, каменный уголь, природный газ, нефть. 3. Косное вещество - все неорганические вещества, существующие без участия живых организмов. 4. Биокосное вещество - почва. Вернадский выделил почву в разряд особого биокосного вещества на том основании, что почва представляет неразделимое единство живых организмом почвенных бактерий, простейших, червей, мертвого органического вещества гниющих остатков растений и животных и минеральных веществ частиц глины, песка, воды и растворенных в ней солей . 5. Радиоактивное вещество. 6. Рассеянные атомы. 7. Вещества космического происхождения.
Живое вещество явилось центральным местом учения Вернадского. Это вещество появилось на Земле около двух с половиной миллиардов лет назад. С тех пор живое вещество широко распространилось и занимает все неживые геологические оболочки Земли воздушную, водную и твердую. В атмосфере жизнь распространяется от поверхности земли до высот 10-15 километров, куда долетают поднятые нагретыми воздушными массами споры грибов и бактерий.
Гидросферу жизнь заселяет по всей ее толще от поверхности воды на глубины белее десяти километров. В литосфере живые организмы встречаются не глубже нескольких сотен метров корни некоторых растений и термиты Живое вещество не просто заселяет геологические оболочки. Живые организмы активно влияют на атмосферу, гидросферу и литосферу. По мнению В.И. Вернадского живое вещество является ведущей силой планетарного развития.
Роль живого вещества сводится к выполнению следующих функций. 1. Газовая функция. Биосфера осуществляет два глобальных процесса, определяющих газовый состав атмосферы выделение кислорода и поглощение углекислого газа в ходе фотосинтеза, а также поглощение кислорода и выделение углекислого газа при дыхании. Эти процессы обеспечивают относительное постоянство в атмосфере двух газов, определяющих уникальные условия Земли. Так, благодаря углекислому газу в атмосфере Земли наблюдается так называемый парниковый эффект значительно смягчающий суточные колебания температур.
Кислород играет не только роль важнейшего окислителя. На высотах около тридцати километров, он активно поглощает губительные ультрафиолетовые лучи. 2. Окислительно-восстановительная. Биосфера активно осуществляет реакции окисления различных веществ и восстановления. Благодаря ферментам, окислительно-восстановительные реакции в живых организмах протекают со скоростями, значительно выше, чем скорости реакций, протекающие в геологических оболочках планеты. 3. Накопительная функция.
В результате жизнедеятельности организмов некоторые вещества накапливаются в огромных количествах. Например, нефть, бурый и каменный уголь, торф состоят из углеводов и являются результатом неполного разложения растительных остатков. Меловые отложения имеют животное происхождение. Они образованы скоплением микроскопических известковых раковин морских амеб. В течение миллионов лет меловые отложения претерпевают постепенную кристаллизацию, превращаясь в известняки и мрамор. 4. Круговорот веществ и атомов. В результате жизнедеятельности организмов множество химических элементов и их соединений вовлекается в различные биохимические реакции.
Например, через живое вещество планеты за 2000 лет проходит весь кислород, за 200-300 лет - весь углекислый газ, а за 2 миллиона лет - вся вода. Рассмотрим в качестве примера круговорот азота в природе. Атмосферный азот в результате жизнедеятельности почвенных азотфиксирующих бактерий превращается в водорастворимые нитраты.
Нитраты поглощаются корнями растений и используются при синтезе аминокислот, белков, нуклеотидов, хлорофилла и других органических соединений. Животные используют азот в форме органических соединений, которые передаются по цепям питания. В результате расщепления азотсодержащей органики в процессе жизнедеятельности растений и животных, а также в результате разложения мертвой органики выделяется аммиак. Нитрифицирующие бактерии способны преобразовывать аммиак в нитраты. Одна часть этих нитратов используется растениями, а другая, при помощи денитрифицирующих бактерий снова превращается в атмосферный азот. Биосфера непрерывно развивается.
На одном из этапов ее развития около 100 тысяч лет назад появился человек. С тех пор он стал не просто одним из компонентов биосферы, а сам превратился в мощный природопреобразующий фактор. Однако деятельность человека чаще носит разрушительный для природы характер. Вырубаются вековые леса, загрязняются водоемы, истребляются виды растений и животных.
Страдает не только биосфера. Заметны следы воздействия человека на все геологические оболочки Земли. Нередко воздействие человека на биосферу приводит к экологическим катастрофам. Так в результате вырубания лесов мелеют и высыхают реки и ручьи. Разработки залежей торфа приводят к возгоранию обширных пространств осушенных верховых болот. Захоронения радиоактивных отходов работы атомных электростанций могут значительно разогревать горные породы и приводить к землетрясениям.
Все это происходит оттого, что в своих действиях человек руководствуется корыстными интересами, а не знанием законов природы. Однако Вернадский верил, что биосфера способна перейти в новое состояние, в котором разумная деятельность человека станет главным, определяющим фактором ее развития. Такой этап развития биосферы В. И Вернадский, назвал ноосферой.