Реферат на тему:


Воспользуйтесь поиском к примеру Реферат        Грубый поиск Точный поиск






Загрузка...
агроценозы

Реферат

на тему

"Агроценоз как экосистема".

Биогеоценоз не простое совокупность живых организмов и других природных тел, а особая, согласованно организованная форма существования организмов и окружающей среды, способной к саморегуляции и самовосстановлению.

Человек своей хозяйственной деятельностью создает искусственные биогеоценозы агроценозы (поля, пастбища, сады, виноградники, парки). В отличие от природных экосистем, в состав которых входят сотни и тысячи различных видов, агроценозы характеризуются однотипностью видового состава и не способны к саморегуляции.

Размеры экосистем (и агроценозов) могут колебаться от незначительных (пенек, лужа, огород) до очень крупных, измеряются гектарами (лес, озеро, поле). Каждый биогеоценоз характеризуется собственным коловращением веществ, трансформацией солнечной энергии и производительностью биомассы.

В отечественной литературе получило распространение понятие о биогеоценозе, введенное В. Н. Сукачева (1940 p.). В зарубежной литературе в аналогичном смысле употребляют термин "экосистема" (см. Выше).

Взаимосвязи в экологических системах. Группировка организмов, входящих в состав экосистем, состоящих из трех групп компонентов: образователями органического вещества (автотрофных организмов) продуцентов; потребителей живого органического вещества консументов; разрушителей органических остатков преимущественно микроорганизмов, которые расщепляют органические вещества до простых минеральных соединений, редуцентов. Все они связаны цепями питания.

Цепи питания это последовательности особей одного вида, их остатков или продуктов жизнедеятельности, которые являются объектом питания организмов другого вида, то есть ряд видов организмов, связанных между собой трофическими связями, составляющих определенную последовательность в передаче веществ и энергии. Различают два типа цепей питания.

Первый цепь питания (цепь выедания, или пастбищный) начинаетсяя из растений. Источник энергии, за счет которой существуют все организмы, Солнце. В процессе фотосинтеза световая энергия превращается ними (первое звено таких цепей питания) на химическую с образованием органических соединений. При этом только около 1% световой энергии, попадающей на растение, переходит в потенциальную энергию органических веществ; остальные рассеивается в виде теплоты и отражается. Когда животные поедают растения, то другая часть энергии, содержащейся в кормах, расходуется на различные процессы жизнедеятельности. В среднем в различных цепях питания лишь 10% энергии кормов переходит в построенную вещество тела животных. Травоядных животных поедают хищники (на этом и завершается цепь выедания). Пример такого типа цепи питания: планктонные водоросли планктонные животные рыбы рыбоядные птицы и плотоядные млекопитающие. Другой пример: растения насекомые насекомоядные птицы хищные птицы.

Второй тип цепей питания начинается от растительных и животных остатков, экскрементов животных и идет к мелким животным и микроорганизмам, которые ими питаются. В результате деятельности микроорганизмов образуется напиврозщеплена масса детрит. Такой цепь питания называют цепью расщепления (детритного).

Каждый цепь имеет разветвления и осложняется наличием в природе паразитов и надпаразитив. Например, суслик питается растениями, на нем паразитируют блохи, в кишечнике которых являются бактерии, в бактериях вирусы.

В группировке организмов (биоценозе) обычно бывает ряд параллельных цепей питания, между которыми могут существовать связи, поскольку почти всегда разные компоненты питаются различными объектами и сами являются пищей для различных членов экосистемы. Сложная структура цепей питания обеспечивает целостность и динамичность биоценоза.

Каждый цепь питания включает, как правило, не более 4 5 звеньев, поскольку в результате потери энергии общая масса каждого последующего звена примерно в 10 раз меньше предедньои. Эту закономерность называют правилом экологической пирамиды. Различают несколько категорий "экологических пирамид". Пирамида чисел отражает число особей в каждом уровне цепи питания (в каждом следующем уровне число особей уменьшается) пирамида биомассы количество органического вещества (биомасса), пирамида энергии количество энергии в пище в каждом уровне цепи питания. Все они, хотя и отличаются по абсолютным значениям, имеют одинаковую направленность, отражает численность отдельных организмов в сообществах, и вместе с ней проявляют характерные особенности биоценозов.

Пирамиды чисел и биомассы могут быть обратными (или частично обратными), то есть основа может быть меньше, чем один или несколько верхних уровней. Так бывает, если средняя масса продуцентов меньше массы консументов или если скорость метаболизма продуцентов больше, чем консументов. Напротив, энергетическая пирамида всегда будет сужаться вверх при условии, что учитываются все источники трофической энергии в системе. Экологическая пирамида энергии дает наиболее полное представление о функциональной организации группировки. Она отражает картину скоростей перемещения массы пищи через цепь питания.

Концепция потока энергии позволяет не только сравнивать экосистемы между собой, но и оценивать относительную роль популяций в их биологических сообществах.

Поедание одних организмов другими обычно не разрушает исторически образованных взаимосвязей, поскольку гибель членов группировки компенсируется их размножением. Между хищниками и их жертвами устанавливается определенное равновесие. Если бы было по-другому, то хищники, уничтожив свои жертвы, погибли бы сами от отсутствия пищи.

Саморегуляция в биогеоценозе. Биогеоценоз это особая, слаженная форма существования организмов и окружающей среды, диалектическое единство всех его составных частей, между которыми осуществляется круговорот веществ и энергии. Зеленые растения используют солнечную энергию и необходимые минеральные вещества из почвы для создания впроцессе фотосинтеза биомассы. Тем самым они поддерживают баланс кислорода и углекислого газа в воздухе, а благодаря транспирации участвуют в круговороте воды. За счет биомассы, синтезированной автотрофным организмами, существуют гетеротрофы. Отмершие организмы и их части минерализуются животными-сапрофитами и микроорганизмами (грибами, бактериями). С их деятельностью связана биогенная миграция азота, фосфора, калия, кальция и других элементов, которые попадают в почву и используются с него растениями.

Между всеми компонентами биоценоза устанавливается определенная динамическое равновесие. Увеличение численности какого-либо вида организмов вызывает массовое размножение "потребителей". Так, массовое размножение грызунов приводит к увеличению численности хищников и паразитов. Они уменьшают численность популяции грызунов. А это приводит к снижению численности хищников, поскольку им не хватает корма, то есть динамическое равновесие в биоценозе восстанавливается.

Такие варьирования численности популяций получили название популяционных волн, или волн жизни. Различают несезонные и сезонные волны жизни. Несезонные волны жизни вызываются различными экологическими факторами (биотическими, абиотическими и антропогенными: хозяйственная деятельность человека, интенсивное размножение хищников или паразитов и т.д.). Сезонные популяционные волны является результатом особенностей жизнедеятельности (цикличность развития) или сезонностью климатических условий.

В случае незначительной амплитуды колебания внешних условий такой биоценоз с имеющейся динамическим равновесием может существовать веками. Характерными особенностями его являются: а) ярусностью растений, повышает коэффициент использования солнечной энергии, поскольку суммарная площадь листьев в пять-шесть раз превышает площадь участка; б) высокая первичная продуктивность; в) наличие разнообразных и многочисленных потребителей создаваемой органической массы, а также длинных, включающие четыре пять звеньев, цепей питания; г) способность к саморегуляции численности компонентов всего биоценоза путем ограниченностиния числа особей по принципу прямой и обратной связи; д) отсутствие неиспользованных органических остатков, практически полное их минерализация.

В связи с тем, что агроценозы образованы небольшим числом видов, саморегуляция в них осуществляется слабо. Это требует активной заботы о них со стороны человека. Для борьбы с сорняками и вредителями используют химические средства защиты (гербициды, инсектициды). Однако химикаты влияют не только на сорняки и вредителей, но и на другие, полезные растения и животных. Не безразличны они и для здоровья человека. Интенсивный обработка почвы вызывает разрушение его структуры. В биогеоценозах отмершие организмы разрушаются на месте, а минеральные и органические вещества, входящие в их состав, возвращаются в почву. В агроценозах урожай собирают, почва при этом обедняется. Для его обогащения используют удобрения, не всегда безопасно для окружающей среды. Например, удобрения вымываются атмосферными осадками, попадают в открытые водоемы и вызывают интенсивное развитие сине-зеленых водорослей. Массовое отмирание и разрушения (гниения) последних делает воду ядовитой, непригодной для существования в ней других организмов.

Для предотвращения нежелательных последствий хозяйственной деятельности разработан ряд мероприятий: соблюдение севооборотов, выращивание многолетних кормовых трав, соответствующие методы обработки, применение сортов, устойчивых против вредителей и болезней, использование биологических методов борьбы с вредителями и сорняками. Комплексное принятия Эти меры гарантирует высокие урожаи без нанесения вреда окружающей среде.

Для каждого биогеоценоза характерна последовательная смена одних группировок организмов другими сукцессия, в результате чего формируются новые биоценозы, в наибольшей степени соответствуют условиям данной среды. Например, на глубине непроточные водоемы из-за отсутствия кислорода часть органических веществ остается недоокисленных и не используется в дальнейшем круговороте веществ. Накапливается ил, водойма мелеет, это усугубляется также откладыванием глины и песка, которые поступают с водосборной площади. Прибрежная водная растительность распространяется все дальше к центру водоема, образуются торфянистые отложения. Водоем постепенно превращается в болото. Исчезают рыбы и планктон открытых участков. Многие растения и животных меняется другими видами, более приспособленными к условиям болота. Окружающая наземная растительность постепенно наступает на место бывшей водоема. В зависимости от местных условий здесь может возникнуть лука, лес или иной тип биогеоценоза.

Некоторые устойчивые биоценозы после нарушения способны к самовосстановлению, которое осуществляется через ряд последовательных этапов. Примером может быть закономерное изменение биоценозов в процессе восстановления елового леса. После вырубки или пожара условия на месте ельника настолько изменяются, что ель не может снова заселить освободившуюся площадь. На открытых местах всходы ели повреждаются весенними заморозками, страдают от чрезмерного нагревания и не могут конкурировать с светолюбивое растение. В первые два года на вырубках и пожарищах интенсивно развиваются травянистые растения: иван-чай, вейник и др. Вскоре появляются многочисленные всходы березы, осины, иногда сосны, семена которой легко разносится ветром. Они вытесняют травянистую растительность и постепенно образуют мелколистный или сосновый лес. Только теперь создаются условия, благоприятные для восстановления ели. Теневыносливые всходы ели успешно конкурируют с подростом светолюбивых лиственных пород. Когда ель достигает верхнего яруса, она полностью вытесняет лиственные деревья. Так через ряд временных биоценозов восстанавливается первоначальный биоценоз елового леса. Этот процесс продолжается более 100 лет, причем каждый последующий биоценоз долговечнее предыдущего.

Соответственно меняется и животный мир.

Различают первичные и вторичные сукцессии. Первичные происходят на участке территории (скалы, песчаные побережья т.д.), на которой растительности нет. Вторичными считают те, что возникают при восстановлении природнои растительности после пожаров, рубок и т.д. (пример такой сукцессии см. выше). Сукцессии всегда происходят в одном направлении, то есть биоценоз через некоторое время в процессе развития не может вернуться в прежнее состояние. Во время сукцессии возрастает видовое разнообразие организмов, разветвляется трофическая сеть. Это усиливает регуляторные механизмы биогеоценоза, снижает вероятность массового размножения отдельных видов. Процесс сукцессии продолжается до достижения биогеоценозом значительного разнообразия, которая обеспечивает стабильность круговорота веществ и энергии (образуется зрелый (климаксных) биогеоценоз). В таком биогеоценозе (со стабильной разнообразием видов, развитыми механизмами саморегуляции и способностью к самовосстановлению) появление новых видов или исчезновение присутствует не будет вызывать существенных изменений его структуры.

Важность оценки состояния и регуляции численности популяций. Для установления причин колебания численности популяций любого вида нужно знать биологию этого вида, его врагов, влияние факторов среды на размножение и выживание организмов данного вида, а также причины, которые влияют на изменение интенсивности этих факторов. С экологических факторов наибольшее значение имеют ограничительные.

Деятельность человека оказывает существенное влияние на видовой состав биоценозов. Неограниченная охота и сбор лекарственных растений может не только уменьшить численность промысловых животных и растений, но и привести их на грань вымирания. Разведение сельскохозяйственных культур вызывает массовое размножение вредителей. Использование химических средств борьбы с вредителями уменьшает численность не только вредителей, но и других насекомых, в том числе и врагов вредителей. В результате группировки популяций различных видов теряет свое своеобразие и устойчивость. Каждый вид организмов в биогеоценозе (каким бы незначительным он ни был) имеет множественные связи с большим числом других видов. Исчезновение какого-либо вида животных, особенно растений, может вызвать непредсказуемые последствия и разрушения всего биогеоценоза.

Производительность природного биогеоценоза намного выше, чем биоценозов, подвергшихся воздействию деятельности человека. Например, можно утверждать, что гектар леса выделяет кислорода в четыре раза больше, чем такая же площадь лесопарка. Объясняют это тем, что видовой состав биоценозов городских парков гораздо беднее, чем лесных. Разнообразие и устойчивость видового состава растительности в лесном биогеоценозе тесно связаны не только с высшими растениями, там растут, но и с грибами и животными, начиная от жителей земли круглых и кольчатых червей и млекопитающих-землероев и заканчивая насекомыми и птицами, которые живут на верхушках деревьев.

Из приведенных примеров ясно, насколько важно и необходимо изучение динамики процессов в биогеоценозах для управления численностью популяций полезных и вредных для человека растений и животных. Неоценимая помощь в этом компьютеров. Благодаря большой скорости работы и способности накапливать и хранить огромный объем информации компьютеры позволяют моделировать возможные варианты изменений в экосистемах, возникающих в ответ на естественные изменения окружающей среды и хозяйственной деятельности человека. Моделирование в самом общем виде это метод познания или изучение какого-то процесса, явления или тела путем воспроизведения его самого или существенных его свойств в виде материальной или теоретической модели. К последней категории относятся и математические модели.

Примером классической модели, которая характеризует взаимодействие двух видов, является модель Лотки Вальтера, известная как модель хищник жертва. Модель состоит из двух систем дифференциальных уравнений, описывающих соответственно скорость изменений популяций хищника и жертвы. Недостатком этой модели является то, что она построена на многих предположениях, которые упрощают течение биологических явлений. Однако и такая модель дает более или менее наглядное представление о жизни отдельных компонентов экосистем.

Практически используют так называемые априорные модели. Они основываются на значительном объеме экспериментального материала по структуре популяций, их динамики, экологии и биологии вида, а также на эмпирических связях между различными параметрами модели организм среду.

Потребность в таких моделях чаще всего возникает тогда, когда с определенной вероятностью необходимо установить, как будет вести себя та или иная популяция животных или растений при проведении, например, строительства плотин, осушение болот, то есть для прогнозирования развития экосистемы.

Загрузка...