• Виды часто занимают большой ареал, в пределах которого распределены группами – популяциями

• Популяция - совокупность особей одного вида, занимающая относительно однородное пространство, имеющих общий генофонд, общую морфологию, единый жизненный цикл

• Плотность популяции - число особей на единицу площади или объема

• плотность влияет на функционирование всей экосистемы

• «И напала саранча на всю землю Египетскую, и легла по всей стране Египетской в великом множестве… Она покрыла лицо всей земли, так что земли не было видно, и поела всю траву земную и все плоды древесные...» (Исход. Гл. 10).

• резкое возрастание численности популяций: сезонная динамика, цикличность, нарушение равновесия между хищниками и жертвами в экосистеме

• Ключевые виды в биоценозе - могут кардинально влиять на другие организмы в экосистеме

• Во всех живых организмах заложена программа сверхвысокого размножения (планета может быть заселена потомками одного одуванчика за 10 лет или сплошным слоем бактерий за сутки)

• Любое сообщество живых организмов основано на количественной регуляции одних видов другими

Понятие об экологической нише• популяция занимает определенное место в экосистеме• Совокупность всех факторов среды, в пределах которых

популяции существуют - экологическая ниша

• Экологические ниши - специализированные и общие (мухи, тараканы, мыши, крысы).

• чем более узко специализирована ниша, тем более уязвимее вид (малая панда - хищник, около 95% ее рациона составляют молодые побеги бамбука)

• Экологическая ниша не может быть пустой (если ниша пустеет в результате вымирания вида, она заполняется другим видом)

• теория акклиматизации (переселении организмов в совершенно новые для них места)

• интродуцирование чужеродных видов - биологическое загрязнение (новые виды часто вытесняют аборигенные)

• в 1839 году в Австралию был завезен кактус-опунция. Скорость размножения: в 19 в. - 4 млн.га, в 1920 году – 24 млн. га. Гибли лучшие пастбища

• в 1925 году из Аргентины и Уругвая завезли маленькую бабочку – кактусовую огневку, гусеница которой питается мякотью кактуса.

• В Бразилии объявлена война африканским улиткам, угрожающим сельскохозяйственные плантациям и здоровью людей, являясь переносчиками инфекций и менингита

Абиотические компоненты экосистемы

• Климатический, гидрологический и почвенный факторы предопределяют разнообразие экосистем

гора Южных Альпах, высочайшая (3754 м) точка Новой Зеландии

Климатический фактор

• Все организмы, населяющие экосистему, всецело зависят от климата

• Климат - совокупность атмосферных условий за многолетний период, свойственных тому или иному месту в зависимости от его географического положения.

• Погода - физическое состояние атмосферы у земной поверхности и в нижних ее слоях (30-40 км) в момент наблюдения

• Погода в разные годы меняется, но при всех различиях каждую местность можно охарактеризовать вполне конкретным климатом

• Климат зависит от:• географической широты• от общего распределения суши и моря• от циркуляции атмосферы• от морских течений• от рельефа, высоты местности над уровнем моря• от деятельности человека, наконец (климат

городов)

• К увл. - соотношение количества выпадающих осадков с величиной их испаряемости

• сумма осадков превышает испарение – гумидные экосистемы

Хибинские горы

• испарение превышает годовую сумму осадков – аридные экосистемы (засушливые, сухие)

Долина Смерти» (Калифорния, США)

• Типы климата на обширных территориях - макроклимат

• Рельеф, экспозиции склонов, особенности почвенного и растительно-го покрова предопреде-ляют микроклимат экосистем

Эльбрус

• каждое полушарие Земли - 4 климатических пояса: • Экваториальный• Тропический• Умеренный• арктический (антарктический)• Переходные пояса с сезонным изменением типа

воздушных масс:• субэкваториальный пояс (летом - экваториальный

воздух, зимой – тропический)• субтропический пояс (летом - тропический воздух,

зимой – умеренный)• субарктический (субантарктический) (летом -

умеренный воздух, зимой – арктический)

Экваториальный климат• большое количество тепла и влаги в течение года• средняя температура - 240 до 280С. • обильное количество осадков (1,5 - 3 тысяч мм в

год) - «буйство» влажноэкваториальных лесов: многоярусные леса с большим биоразнообразием

Континентальный субэкваториальный климат

• контрастность: сезон дождей сменяет сезон засухи: во время летнего муссона выпадает до 75% годовой нормы осадков (наводнения)

• на склонах гор, обращенных к экваториальному муссону, осадки достигают максимума для всей планеты (Черапунджи (Индия) - самое «мокрое» место 11 000 мм - 20 000, суточная сумма осадков до 1000 мм (тонна воды на 1 квадратный метр).

Континентальный тропический климат• «знаменит» пыльными и песчаными бурями

(пустыни и полупустыни Северной Африки, Америки и Австралии)

• Высокие температуры и малое количество осадков (менее 100 мм) - «замирание» природы (жизнь сосредоточена около воды – в оазисах)

• Именно в этом климате была зафиксирована самая высокая температура – +57, 8°С в местечке Эль-Азизии (Ливия)

Континентальный субтропический климат

• центральные районы Азии и Северной Америки: небольшое количество осадков (100-300 мм)

• Летом - тропический воздух: сухость и высокие температуры, а зимой низкие зимние температуры (сухих степи и пустыни)

Умеренный континентальный климат

• холодная снежная зима и теплое лето (вглубь материка более континентальный: контрастность зимы и лета увеличивается)

• Различные экосистемы: от хвойных лесов до степей и пустынь

Континентальный субарктический климат

• разница температур лета и зимы - до 650. • Тундры Северной Америки и Евразии наличие вечной

мерзлоты, заболачивание

Континентальный арктический климат

• Суровость климата в течение года отрицательные температуры (зимой -500, летом - 150).

• Гренландия

Континентальный антарктический климат

• ледяной колпак планеты - Антарктида

• Полюс холода Земли - центральная часть (температура самого теплого месяца - - 320).

• На станции «Восток» полярники зафиксировали самую низкую температуру на поверхности планеты – 900С.

Горный тип климата

• широтная поясность (изменении с высотой температуры, атмосферного давления, влажности)

• барьер для воздушных масс

Ущелье Брас де Caverne, остров Реюньон, Франция

Гидрологический фактор

• Все организмы, населяющие экосистему, всецело зависят от воды

• каждый организм можно рассматривать как часть гидросферы, участвующую в круговороте воды: растения и почвенные организмы пропускают через себя всю массу природных вод суши за 20 000 лет.

• В океане морские организмы пропускают через себя весь объем морской воды за полгода

• Воды суши разделены на множество отдельных водных бассейнов, собирающих влагу в реки, впадающие в моря и океаны

• В отдельных бассейнах связи с океаном нет, и, они называются бессточными

• В каждом бассейне вода может отличаться по химическому составу и другим характеристикам

фьорд в юго-западной части острова Южный

(Новая Зеландия)

• природные воды - не простейшая формула H2O: в них присутствуют примеси, растворенные газы, соединения, в частности, необходимые для питания живых организмов

• Основные гидрохимические характеристики: минерализация воды, показатели плотности и вязкости воды, гидробиологические показатели (состав и численность водных организмов)

Островок морского дна, Багамские острова

• По содержанию солей (минерализации) все природные воды подразделяются на 4 группы:

• пресные – менее 1 ‰ (промилле - 1/10 процента), • солоноватые – 1-25‰, • соленые – 25-50‰, • высокосоленые (рассолы) – свыше 50‰. • Граница в 1‰ является верхним пределом питьевой

воды. • Минерализация природных вод суши варьирует от 0,01

г/л в атмосферных осадках до 600 г/л в рассолах

• анионы вод - гидрокарбонаты (НСОз-), сульфаты (SO4

2-), хлориды (Cl-).

• катионы - кальций (Са2+), магний (Mg2+), натрий (Na+) и калий (К+).

• Тип вод - по преобладанию анионов и катионов

• Пресные воды гидрокарбонатные кальциевые

• При высокой концентрации солей жизнь «замирает»: в Мертвом море концентрация солей - 270-300 г/л, живут лишь некоторые виды бактерий в устье р. Иордан

Почвенный фактор• Все организмы, населяющие наземные

экосистемы, зависят от почв - тончайшей оболочки планеты: дом для организмов, источник элементов питания, хранилище спор и семян, субстрат для корней, резервуар воды для растений

• Почва - начало и конец круговоротов вещества и энергии

• Все подсистемы экосистемы через почву связаны в единое целое друг с другом

• Первые почвы на планете появились около 500 миллионов лет назад, после того, как первые организмы вышли на сушу.

• Представления о разнообразии почв и их свойствах возникли многие тысячелетия назад, с появлением земледелия

• понятия почвы и земли различают все народы мира: лат. solum — terra, греч. pedon — chton, англ. soil — land, нем. вoden — land, арабск. tourba — ared, китайск. touzhan – toudn и т.д.

Почва

• В. В. Докучаев - особое царство природы, а В.И. Вернадский - биокосный (мертво-живым) телом.

• 4 основных фазы почв: • Твердая• Жидкая• Газообразная• Живая

• для исследования особенностей почвы закладывают почвенные разрезы на 1-2 метра

Индексы горизонтов

• Каждая почва состоит из последовательно залегающих генетических горизонтов

• Каждый горизонт имеет свой буквенно-цифровой индекс: А-В-С-D

• дополняется прописными буквами как русскими, так и латинскими и цифрами (подстрочными и надстрочными)

Горизонты

• органогенные горизонты:

• АО- опад листьев, хвои, веток - лесная подстилка

• под травянистыми - степной войлок

• болотные почвы - очес О.

Горизонты• При мощной

корневой системе верхняя часть (3-10 см) - дернина Аv

Чернозем типичный («Стрелецкая степь», Курская обл.).

Горизонты• верхний минеральный

темно-серый горизонт – гумусово-аккумулятивный - A1. Формируется в результате процесса гумусообразования

Чернозем обыкновенный

Горизонты

• Горизонт А2 (элювиальный) присущ подзолистым почвам, подзолам, солонцам, солодям.

• выделяется в профиле почв белесоватой окраской

Горизонты• Иллювиальные горизонты

В от лат.iliuviare – вмывать

• Многообразны: в зависимости от сочетаний факторов почвообразования могут быть: Bt, Вса, Вt

Na и др.

глеевые горизонты (G)

• в переувлажненных почвах окислительная обстановка сменяется восстановительной.

Горизонты

• С – почвообразующая (материнская порода), слабо измененная процессами почвообразования.

• D – подстилающая порода.

Темногумусовая алитизированная вертисоль

СПИСОК ИНДЕКСОВ ПОЧВЕННЫХ ГОРИЗОНТОВ

• АО - органогенный (подстилка)

• Т - торфянистый • AI — гумусово-

аккумулятивный • А1v — дернина • А2 - элювиальный • Bt - текстурно-

иллювиальный • Вса - иллювиально-

карбонатный • Вcs. - иллювиально-

гипсовый• BtNa - иллювиально-

cолонцовый

• Bh - иллювиально-гумусовый

• Bfe -иллювиально-железистый

• Вm - метаморфический • Вg - оглеенный • G- глеевый• С – почвообразующая

порода: • С sial - сиаллитная • Cferal- ферраллитная• Сса - карбонатная• ccs - гипсоносная• Сsol – засоленная

• Почвенные горизонты отличаются по ряду морфологических, физико-химических и химических признаков

• Каждый тип почв имеет определенный набор горизонтов

• в Подмосковье дерново-подзолистые почвы имеют следующий профиль: А0-Аv-А1-А2-Вtfe-Csial

• А в 300 километрах южнее - черноземы с другим профилем: А0-А1-Вса-Сса

Подзол иллювиально-гумусовый

Серая лесная

Подзолистая

Серо-бурая пустынная

Краснозем

Серозем

Торфяная

Глобальные функции почвы• существования жизни на планете: растения, а

потом все живые организмы получают элементы питания (в почве аккумулируются в доступной форме биофильные элементы)

• Почва является началом и концом этих природных круговоротов

• регулирование химического состава атмосферы (фотосинтез, дыхание живых организмов вместе с «дыханием» почвы определяют состав приземного слоя атмосферного воздуха)

Динамика и развитие экосистем• Возраст некоторых экосистем сотни и тысячи лет

(дубравы в лесостепи или еловые леса в тайге)• ухудшению функционирования - дигрессия

экосистемы (пастбищные дигрессии): смена естественных сообществ на сорные

Продуктивность экосистем• «краевой эффект»: концентрация жизни на

границе сред - в зоне контакта воды и воздуха, воздуха и почв

• Наиболее ярко - на стыке нескольких сред: в эстуариях рек (река - море - суша - воздух)

• влажные тропические леса, поймы рек, коралловые рифы

• минимальная продуктивность - океанические глубины и пустыни, истощенные сельскохозяйственные угодья

Разрушение естественных экосистем

• более 60% суши –нарушенные экосистемы

• 30% Европы покрыты лесами, но – это вторичные леса

• Разрушение экосистем началось с подсечно-огневого земледелия

• до НТР было уничтожено от 30 до 50% лесных массивов, а еще 9% в последние столетия

В штате Мату-Гросу (Бразилия) – поджигание сельвы

• Другой тип нарушенных экосистем - пахотные и орошаемые земли: расширение за счет сокращения лесов, пастбищ и болот

• антропогенная пустыня Аралкум