Міністерство освіти і науки України
Вінницький національний технічний університет
Інститут менеджменту і екології та економічної іекологічної кібернетики
Кафедра ЕЕБ
ДОСЛідженнявзаємозв’язків між живими організмами на прикладі екосистеми озера
Пояснювальна записка
з дисципліни “Загальна екологія (та неоекологія)”
до курсової роботи за спеціальністю
“Екологія, охорона навколишнього середовища та
збалансоване природокористування”
Керівник курсовоїроботи
асистент Турчик П.М.
Розробив студентгр.2ЕКО-07
Медведєв І.О.
Вінниця ВНТУ 2008
Зміст
Вступ
1. Фактори водного середовища
1.1 Фізичні властивості води
1.2 Хімічні властивості води
1.3 Водне середовище існування
2. Дослідження динаміки водної екосистеми
2.1 Екологічні ніші гідробіонтів
2.2 Корм і шляхи формування ланцюгів живлення
3. Дослідження біотичних взаємодій гідробіонтів
3.1 Взаємодія як двигун еволюції та динаміки популяції
3.2 Конкуренція
3.3 Хижацтво
3.4 Позитивні форми взаємодії
4. Вплив антропогенних факторів на динаміку воднихекосистем
4.1 Сукцесійні зміни водойомів
4.2 Явище біоакумуляції
5.Розрахункова частина. кількіснаоцінка видової структури популяцій
5.1 Завдання
5.2 Розрахунки
Вступ
Актуальність КР: Людиназавжди цікавилася екологією з практичної точки зору з давніх часів. І тепер,коли людство хоче зберегти свою цивілізацію, воно більш ніж коли-небудь, маєпотребу в досить повних знаннях про навколишнє середовище, оскільки «закониприроди» діють як і раніше; ріст населення і розширення можливостей впливупогіршили стан природи й ускладнили залежність від них. Дослідивши відносини міжгрупами організмів до оточу їх середовища, на прикладі озера буде легшезрозуміти відносини організмів, оскільки на більш глобальному рівні екологіївони однакові.
Мета роботи є: ТемаКР прослідкувати і відобразити структуру, трофічну стратифікацію озера,динаміку водної екосистеми, та описати біотичні зв’язки між гідро біонтами.
Об’єкт вивчення: Прісноводнабіота (флора і фауна) — водорості, водні рослини, молюски, водяні комахи,ракоподібні і риби стоячих водоймів (озера)
1. Фактори водного середовища
1.1 Фізичні властивості води
Вода, в якійрозпочалося життя на Землі, — це важливий екологічний фактор, що визначаєтьсяїї фізичними властивостями, зокрема, прозорістю, щільністю, теплопровідністю ітеплоємністю, а також текучістю. Остання зумовлює циркуляцію в озерах і ставках.
Водне складаєтьсяз водних розчинів і зависі частинок неорганічних і органічних речовин, а такожіз живих органічних тіл, котрі втримуються в системі за рахунок різностіспіввідношень маси, постійного перемішування водних мас або активної протидіїсилі тяжіння з боку живих організмів.
В поняттягідросфери включають і дно водоймища (тверда фаза), і приводний шар повітря (газоподібнафаза). Велике значення мають площини контактів цих фаз: дно-вода, вода-повітря.Це складні біогоризонти, насичені живими організмами.
Головним джереломтепла, яке надходить у водні шари, є сонячна енергія. Сонячне проміння,проникаючи крізь водну поверхню, поглинається і розсіюється водою.
Зрозуміло, що зізростанням у воді зважених частинок і дрібних організмів планктону зростаєкоефіцієнт затухання і, відповідно, погіршується прозорість води, а отже,зменшується інтенсивність фотосинтезу водяних рослин.
Сонячне теплозавдяки малій теплопровідності води майже не передається на глибину. Переміщеннятеплих мас з поверхні на глибину відбувається за рахунок вертикальногопереміщення (вітрового, конвективного, турбулентного у прісних порівняномілководних водоймищах), а також за рахунок глибинних течій у морських водах. Прогріванняшарів води як у внутрішніх водоймах, так і в морях має сезонний характер.
Важливимифізичними властивостями води є її висока щільність, яка послаблює земнетяжіння, що дає змогу гідробіонтам мікроскопічних розмірів перебувати узваженому стані. Крупніші гідробіонти для полегшення плавання знижують своющільність, включаючи до складу тіла велику кількість води (медузи), жировихкрапель (діатомові водорості), повітря (ламінарії і молюск наутілус), а такожутворюючи різні відростки.
Для організмів,зокрема членистоногих, які живуть на поверхні води, має значення поверхневийнатяг рідини (для чистої води становить 76 дін/см при 0°С і 73 дін/см при 20°С).Коли сила поверхневого натягу більша маси тварини, остання буде утримуватисьзавдяки поверхневому натягу. У комах, «ковзаючих по поверхні», тілонесуть передні і задні лапки, а середні кінцівки служать веслами.
До прісних вод, зодного боку, належать стоячі води, або стрічкові фації, з другого — проточні,або лотичні, фації. Рух води приводить до вирівнювання температури у всій їїтовщі, а також до збагачення киснем.
Текучі води впроцесі адаптації формували тіло риб, яке, наприклад у форелі, в поперечномурозрізі є округле, тоді як у риб стоячих вод (ставків, озер) воно плоске (короп,карась, окунь). Своєрідним для тварин швидкотекучих вод є етологічнепристосування — реотропізм: тварини приймають певне положення відносно течії інамагаються подолати її.
Вода, яка міститьречовини у завислому стані, стає каламутною.1.2 Хімічні властивості води
У воді врозчиненому стані присутні гази і мінеральні солі. Велике екологічне значеннямає кількість розчиненого у воді кисню. У солоній воді розчинність кисню на 20%нижча, ніж у прісній. Перенасиченість киснем можна спостерігати у водах озер іставків, багатих на рослинність, що містить хлорофіл.
Залежно відкількісного вмісту і розподілу у воді стоячих водойм кисню, а також характеру ічисельності у них організмів, що населяють їх, водойми поділяють на три групи:
оліготрофні(небагатіна корм) — глибоководні озера з низькою температурою в нижніх шарах водяноїтовщі, багатої на кисень. У цій воді добре розвиваються лососеві, форель. Тутповільніше розкладається органічний відпад і вода в них голуба і прозора;
еутрофні(багатіна корм) — неглибокі, придонні води мають більшу температуру, ніж оліготрофні. Тутдобре розвиваються різноманітні організми, а також добре перебігають процеси їхвідпаду і розпаду. Вода в таких водоймах зелена. Риби тут задовольняються невеликоюкількістю кисню.
дистрофні(бідніна корм). В їхніх водах нагромадилась велика кількість гумінових кислот, щоробить їх кислими і коричнюватими
У прісній іособливо морській воді значно більша кількість вуглекислого газу. Наприклад, уморській воді його міститься від 40-50 см3/л (у вільній абозв’язаній формі, що в 150 разів перевищує його концентрацію в атмосферномуповітрі). Вуглекислий газ відіграє значну роль у забезпеченні процесуфотосинтезу водяних зелених рослин, а також формуванні вапнякових утворень (раковин,панцирів) безхребетних.
У природних водахконцентрація солей різна. Наприклад, у прісних водах вища карбонатність (близько80%), у морських більше хлоридів (в Чорному морі їх 80,7%), а в Аральському іКаспійському морях, крім хлоридів (близько 60%), присутні сульфати (30%).
Важливою складовоюпрісних вод є кальцій, який часто відіграє роль обмежуючого фактора. Розрізняютьводи «м’які» (кальцію 9 мг/л) і «жорсткі» (понад 25 мг/л). Відконцентрації кальцію у воді залежить розмноження молюсків і ракоподібних, якізавдяки такому складу води формують свої панцирі. В морській воді кальційприсутній у достатній кількості (1,52-1,82% загального вмісту солей). Надзвичайнорізноманітний склад морської води: 13 металоїдів і майже 40 металів. Середнясолоність морської води 33-37%, в Червоному морі — 41%. Значно нижча солоністьзакритих морів, в які впадають річки (Чорне море — 29%, Балтійське — 12%). Зрівнем солоності морів пов’язані розміщення видового складу морських тварин ірослин.
Особливе значенняу водних екосистемах мають фосфати і нітрати, які необхідні для синтезу живоїречовини. Вони нагромаджуються в основному в глибинних зонах, де утворюютьсявнаслідок розкладу бактеріями мертвих тварин. Важливо знати рН води, оскількикислотність відіграє суттєву роль у поширенні рослинних і тваринних організмів наведеннона Рис 1.1 Наприклад, рогіз добре росте в лужних умовах (8,4-9,0 рН). Кисліводи торф’яників сприяють розвитку сфагнових мохів. Риби найкраще сприймаютькислотність у межах 5-9 рН. При рН нижче 5 можна очікувати масової загибеліриб, хоч окремі з них витримують кислотність до 3,7. Там, де рН вище 10, водазгубно впливає на всі види риб.
/>
Рис. 1.1 Наслідокпідкислення планктону моря.
/>
Рис.1.2 Впливпідкислення моря на риб
Максимальнопродуктивні води з рН у межах 6,5-8,5, рН в межах 4,0-4,5 є згубним длябільшості риб.1.3 Водне середовище існування
Вода, яксередовище життя має ряд специфічних властивостей, таких, як велика густина,надзвичайні перепади тиску, порівняно малий вміст кисню, сильне поглинаннясонячного проміння та ін. Водойми й окремі ділянки різняться, крім того,сольовим режимом, швидкістю горизонтальних переміщень (течій), вмістом завислихчастинок. Для життя донних організмів мають значення властивості грунту, режимрозкладання органічних решток тощо. Тому поряд з адаптаціями до загальнихвластивостей водного середовища його мешканці повинні бути пристосуванні й дорізноманітних окремих умов. Мешканці водоймів у екології носять назву — гідробіонти. Вони населяють світовий океан, континентальні й підземні води. Убудь-якій водоймі можна виділити різні за умовами зони.
2. Дослідження динаміки водної екосистеми2.1 Екологічні ніші гідробіонтів
Деколи два види,які мають однакові кормові потреби, живуть на одній території і не конкуруютьодин з одним (личинки риб і земноводних).Р. Дажо наводить приклад такогоспівжиття двох видів бакланів — арістотелівського і карбо, які живуть на однихі тих самих скелях, однак, як виявляється, виловлюють різний корм. Наприклад,баклан карбо пірнає глибоко і виловлює глибоководних камбалових риб і креветок,а баклан арісто-телівський полює в поверхневих водах на оселедцевих риб іпіскарів. Тут не спостерігається кормова конкуренція тому, що кожний із видівпристосувався до своєї екологічної ніші.
Екологічна ніша — фізичний простір з властивими йому екологічними умовами, що визначаютьіснування будь-якого організму, місце виду в природі, що включає не лишестановище його в просторі, а й функціональну роль у біоценозі та ставлення доабіотичних факторів середовища існування. Екологічна ніша характеризує ступіньбіологічної спеціалізації даного виду.
Місцезростання, — цеадреса мешкання виду, а екологічна ніша — це система занять в тій системівидів, до якої він належить. Іншими словами, знання екологічної ніші даєможливість відповісти на питання, як, де і чим живиться вид, чиєю здобиччю єсам, яким чином і де він відпочиває і розмножується. Це можуть бути різніглибини стратифікації озера, різна повздовжне розмежування річки.2.2 Корм і шляхи формування ланцюгівживлення
Зелені рослини (автотрофи)асимілюють неорганічні ресурси і творять «упаковки» органічнихмолекул (білків, вуглеводів та ін). Ці органічні речовини стають поживою длягетеротрофів — організмів, які потребують високоенергетичних органічнихресурсів і беруть участь у ланцюзі перетворень, за перебігом яких кожнийпопередній споживач ресурсу сам, у свою чергу, перетворюється в ресурс длянаступного споживача.
Автотрофи, дляяких зовнішнім джерелом енергії є сонячне світло, називають фотоавтотрофами (фотосинтетиками).Автотрофи, які одержали енергію шляхом синтезу органічних речовин звуглекислого газу, а також через окислення різних неорганічних речовин (NH4+,S2, Мп2+), називають хемоавтотрофами (хемосинтетиками). Хемосинтезздійснюється мікроорганізмами у процесі їхньої життєдіяльності і відіграє вприроді важливу роль, оскільки завдяки йому відбуваються такі важливі процеси,як нітрифікація, новоутворення органічних речовин, відповідне запасання енергіїв біологічних системах, окислення сірководню в морях тощо.
Гетеротрофи, навідміну від автотрофів, неспроможні використовувати енергію абіотичних джерелдля синтезу складних органічних сполук. Для побудови і підтримки своєї біомасивони одержують енергію й органічні речовини з кормом, який являє собою живу абомертву масу автотрофів та інших гетеротрофів. Гетеротрофами є всі тварини,гриби, переважна більшість бактерій, деякі водорості і безхлорофільні вищірослини.
Якщо класифікуватиавтотрофи за об’єктами живлення досить складно, оскільки всі вони «живляться»світлом або хімічно зв’язаною енергією, вуглекислим газом, водою і мінеральнимисолями, то класифікація гетеротрофів могла мати такий вигляд:
рослиноїдні (фітофаги);
м’ясоїдні (зоофаги);
мертвоїдні (детритофаги).
Виділення трьохосновних категорій (фітофаги, зоофаги і детритофаги) сприяє систематизаціїрізноманітних типів взаємодії між ресурсом і його споживачем (консументом) і,що особливо важливо, підкреслює роль споживача у вирішенні питання про життяабо смерть кормового організму.
Спеціалізаціяконсументів проявляється не лише у тому, що вони віддають перевагу рослинному,тваринному чи детритному корму, але й окремим частинам тіла своїх жертв. Цеявище характерне для рослиноїдних тварин. Наприклад, окремі птахи вживаютьнасіння певних видів рослин. Пасовищні тварини поїдають листя трав, не чіпаючикореневищ. Деякі круглі хробаки (нематоди), а також личинки окремих жуківпоїдають коріння, не завдаючи шкоди листям. Є й консументи-монофаги, якіспеціалізуються на поїданні одного або близькородинних видів.
Типовим «універсалом»,чи поліфагом, є лисиця, яка хоч і живиться переважно гризунами, включає у свійраціон залежно від сезону року плазунів, птахів, комах, ягоди, фрукти, горіхи,жолуді, баштанні, виноград. Типовим поліфагом є сорока, в шлунку якої виявлено494 комахи, в тому числі жуків — 302, метеликів — 39, прямокрилих — 16,двокрилих — 14, бабок — 10. Крім того, було 112 павукоподібних, 35ракоподібних, чотири молюски, три хребетні. Слід зазначити, що понад 80%здобичі мали довжину 0,6-1,5 см Крім характеру кормового об’єкта і ширинитрофічного спектра, виділяють ще одну важливу рису живлення — спосіб поглинання.Наприклад, якщо спосіб життя рослини і мікроорганізмів в основному нерухомий івони пасивно поглинають корм усією поверхнею або її спеціалізованимиструктурами (дифузноосмотичний спосіб живлення, осмотрофія), то більшостітварин властиве активне пересування і поглинання корму, що формує їх етологію (поведінку)споживання: випасання, переслідування, вичікування, збирання у зграї тощо.
Чим вужчий спектрвживаних організмом кормових ресурсів, тим тіснішим має бути просторовийзв’язок цього організму із його ресурсами або ж тим більші мають бути витратичасу і енергії на пошук необхідних ресурсів серед багатьох інших. Спеціалізаціязакріплюється особливими структурами організму, передусім ротовими частинами
Наявність ідоступність багатьох кормових ресурсів залежить від пори року.
3. Дослідження біотичних взаємодійгідробіонтів3.1 Взаємодія як двигун еволюції тадинаміки популяції
Динамізмпопуляції, який є запорукою життєдіяльності і життєздатності організмів,проявляється у взаємодії окремих особин як всередині власної популяції, так і зособинами інших популяцій. Розглянемо чотири процеси, які включають взаємодіюміж організмами, породжуючи природний відбір: конкуренцію, хижацтво, паразитизмі мутуалізм.
«Вірогідно, — пишуть М. Бігон, Дж. Харпер і К. Таунсенд, — вплив хижаків відіграє суттєвуроль в еволюції їх жертв, а паразити впливають на еволюцію своїх господарів».Як передбачив Ч. Дарвін, якщо процес еволюції є значною мірою наслідкомвзаємодії між організмами, тобто між хижаками і жертвами, паразитами ігосподарями, між організмами, які-приносять взаємну користь, і міжконкурентами, то можна очікувати, що екологічні й еволюційні процесипереплетені якнайтісніше.
Вивчаючи біотичніфактори, подані в третьому розділі, ми вже розглядали взаємодію як факторсередовища. Тепер нас цікавить це явище з еколого-популяційних позицій. Взаємодіяживих організмів є своєрідним двигуном динамічного розвитку популяцій, а йогопальним, зрозуміло, є біотичні й абіотичні ресурсів.3.2 Конкуренція
Наведемо двавизначення конкуренції, сформульовані американцями Р. Уіттекером і Р. Ріклефсом.«Конкуренцією, — пише Уіттекер, — вважаємо ситуацію, коли дві особини абодві видові популяції не мають достатньої кількості ресурсу середовища. Використанняресурсу однією особиною або одним видом зменшує споживання його іншою особиноюабо іншим видом, ріст і виживання визначаються нестачею цього ресурсу (впливконкуренції можуть відчувати відразу обидва види)».Р. Ріклефс додає:«Конкуренцію можна визначити як використання якогось ресурсу (їжі, води,світла, простору) якимось організмом, який тим самим зменшує доступність цьогоресурсу для інших організмів. Якщо конкуруючі організми належать до одноговиду, то взаємовідносини між ними називають внутрівидовою конкуренцією, якщо жвони належать до різних видів, то їх взаємовідносини називають міжвидовоюконкуренцією. В обох випадках ресурс, який споживається однією особиною, неможе бути використаний іншою особиною».
Дійсно, колилисиця спіймає кролика, то для інших лисиць з популяції хижака стає однієюпорцією корму менше, причому не лише для лисиць, але й для рисі, яструбів таінших хижаків, які також хочуть вполювати кролика. Отже, обидва визначеннябазуються на одній концепції: внутрівидова і міжвидова конкуренція призводитьдо збіднення якогось ресурсу, незалежно від того, хто його споживає. В умовахстепового лісорозведення лісівники зустрічаються з жорсткою конкуренцією завологу, в якій часто перемагають не дерева, а трав’яні види, що веде довисихання лісонасаджень. Згодом у цій конкурентній боротьбі гинуть і окремітрав’яні види, які не можуть діставати вологу із нижчих горизонтів.3.3 Хижацтво
Якщо конкуренціяпроявляється у взаємному впливі конкуруючих видів, то хижацтво — це однобічнийпроцес, який характеризує стосунки між хижаком і жертвою.
Хижаки — цетварини або рослини, які полюють і поїдають жертву. Як правило, вони маютьшироке коло живлення, можуть мобільно переключатися з одної здобичі на іншу — доступнішута чисельнішу. Якщо конкурентне виключення і еволюційна дивергенція, зводячи домінімуму гостроту конкурентних стосунків, стабілізують структуру трофічнихрівнів, то адаптації, сприятливі чи не сприятливі для хижака і жертви, необов’язково ведуть до стабільності угруповання. З екологічної точки зорустосунки хижак — жертва є сприятливі для одного виду і несприятливі для іншого.Водночас обидва види формують такий спосіб життя і таке чисельнеспіввідношення, які врешті-решт забезпечать їм нормальне співіснування (популяціївовка і оленя).
Особливістюхижацтва є те, що в цих стосунках один вид витрачає багато кмітливості іенергії, щоби схопити і з’їсти жертву, а інший вид — щоби втекти. Перший ідругий у процесі тривалої еволюції екологічно адаптувалися: хижак розвинув такіякості, як гострота органів чуття, блискавична реакція і швидкий біг та інше,жертва, в свою чергу — захисне (камуфляжне) забарвлення, панцирі, шипи, голки,отруйні викиди тощо. Співвідношення особин популяцій хижака і жертви, якправило, є таким, що забезпечує безмежно тривале співіснування видів, а отже, ібіологічну регуляцію популяцій.
Типовими хижаками,наприклад серед ссавців, є котячі, вовк, лисиця, горностай, куниця, тюлені,моржі; поміж птахів — орел, яструб, сокіл; поміж риб — щука, окунь, форель. Єхижі рептилії (крокодил, алігатор), комахи і навіть гриби. Хижаки частопов’язані переходами з паразитами, і багато комах займають проміжне становищеміж ними. Наприклад, оса, яка паразитує, може відкладати яйця в гусеницю. Яйцестає личинкою, яка живе в тілі гусениці і живиться її тканинами доти, доки невб’є її. Личинки оси перетворюються в лялечку, з якої пізніше з’явиться оса. Останняє одночасно і паразитом, і хижаком єдиної жертви. Здавалось би, проста схема: хижакз’їдає жертву, а отже, скорочує чисельність популяції останньої із відповідниминаслідками. Однак наслідки цього впливу проявляться не відразу, а можливо,через багато років. Тому виникає багато питань щодо способів впливу хижаків наїх жертви і наслідків взаємостосунків для угруповання в цілому. Наприклад, докихижаки стабілізують популяцію жертви або, навпаки, зумовлюють коливання їїчисельності. Чи обмежують хижаки популяцію жертви, утримуючи її на нижчомурівні, ніж дозволяє ємність середовища? Якщо хижаки настільки ефективні, щоможуть скорочувати популяцію жертви, то як вони утримуються від надмірного їївиїдання? Як впливають хижаки на конкуренцію між видами жертви? Чи спрямованадіяльність хижаків на одержання максимального прибутку? Іншими словами, чи«пасуть» вони популяцію жертви? Відомий вчений і педагог Р. Ріклефсвідразу дає відповідь на ним же поставлене питання: «На сучасному рівнінаших знань ми не можемо дати певну відповідь на ці питання; частково цепояснюється тим, що немає такої відповіді, яку можна було б застосувати до всіххижаків».
Спробуємозгрупувати окремі особливості взаємодії хижак-жертва, які суттєво впливають нафункціонування угруповання. З усіх зарубіжних і вітчизняних авторів це найкращезробив сам Р. Ріклефс, розглянувши в своїй праці такі проблеми: вплив хижака напопуляцію жертви, цикли хижак-жертва; фактори, які забезпечують стабільністьсистеми хижак-жертва; функціональна і чисельна реакції жертви; модель рівновагисистеми хижак-жертва тощо. Окремо виділено питання взаємостосунків рослиноїднихтварин і популяцій рослин.3.4 Позитивні форми взаємодії
Життя організмівхарактеризується не лише боротьбою, але й і багатьма формами взаємовигідногоіснування, яке склалося в процесі еволюції. Це, як зазначено вище, коменсалізм,протокооперація і мутуалізм.
Позитивнівзаємодії популяцій розглянемо в тій послідовності, в якій вони формувалися впроцесі еволюції: коменсалізм (перевагу чи користь має одна популяція),протокооперація (користь одержують обидві популяції) і мутуалізм (користьодержують обидві популяції, причому вони повністю залежать одна від одної).
Коменсалізмполягає передусім в односторонньому наданні притулку одним видом іншому. Характернимє те, що вид, який одержав для себе певну користь, не завдає помітної шкодисвоєму доброзичливому господарю. Так поводить себе, наприклад, мальок ставридипід куполом медузи чи в мантійній порожнині каракатиці. Чимало коменсалівпризвичаїлись жити в чужих норах, гніздах, дуплах, а також у мурашниках ітермітниках, використовуючи середовище тварин-партнерів зі стабільним ісприятливим мікрокліматом.
Значно поширенеприкріплення одних рослин до поверхні інших, причому перші використовують їх якопору (рослини-епіфіти). До епіфітів, зокрема, належать лишайники, якіприкріпляються до кори дерев. У водяних угрупованнях рослини і тварини покритіплівкою з мікроорганізмів. Окремі види водяних тварин народжуються на поверхніінших, наприклад, на клешнях раків живуть п’явкоподібні черви, рибки-прилипкивлаштовуються на тілі акул; деякі креветки живуть в сплетіннях отруйнихщупалець актиній.
Протокооперація (взаємокориснеоб’єднання двох популяцій, зв’язки яких необлігатні (необов’язкові)). Питаннямпротокооперації багато уваги приділяв В. О л лі, який вважав, що початковістадії кооперації трапляються в природі повсюди. Класичний прикладпротокооперації — взаємодія крабів і кишковопорожнинних, які, сидячи на спині краба,маскують його, оберігаючи таким чином від ворогів. Яка ж їм вигода від крабів? Передусімвони використовують крабів як транспортний засіб, а головне — їм потрапляєчмало їжі зі столу партнера. Однак ні краб, ні кишковопорожнинні не перебуваютьу повній залежності один від одного.
Вважають, що наостанньому етапі еволюції, який триває і сьогодні, розвивається залежністьоднієї популяції від іншої. Таку категорію взаємодії називають мутуалізмом. Уцих умовах зв’язок популяцій сприятливий для росту і виживання обох популяцій,причому в природі жодна з них не може існувати без іншої (рис.4.39). Мутуалізмще називають облігатним (обов’язковим) симбіозом. Типові приклади мутуалізмутрапляються лише у тому випадку, коли якийсь гетеротроф стає повністю залежнимвід автотрофа стосовно корму, а існування останнього автотрофа залежить відмінерального обміну, захисту й інших важливих функцій гетеротрофа. Такими єсимбіотичні стосунки бобових рослин з азотофіксуючими бактеріями, якізнаходяться в бульбочках, прикріплених до коріння рослин. Рослини постачаютьбактерії «збалансованою їжею», а бактерії живлять рослини азотом.
Поширеними є такожмікоризні зв’язки, побудовані на взаємних стосунках вищої рослини і гриба. Гіфигриба утворюють не лише чохли на дрібних всмоктуючих корінчиках рослини, але йглибоко проникають у тканину і навіть клітини коріння. Частина гіфіврозгалужується в ґрунті чи мертвому відпаді. Все це сплетіння гіфів гриба єскладною системою, яка поглинає неорганічні поживні речовини, щоби передати їхрослині, яка, в свою чергу, віддає певну частину поживи грибам.
4. Вплив антропогенних факторів надинаміку водних екосистем4.1 Сукцесійні зміни водойомів
Сукцесія (Від лат.Succesio — приємливість) — поступова зміна екосистем, приємливо з’являющихся напевній ділянці земної поверхні. Зазвичай сукцесія проходить під впливомпроцесів внутрішнього розвитку угрупувань, їх взаємодія з оточуючим середовищем.
Тривалістьсукцесій складає від десятків до мільйонів років. Біоценоз перебуває впостійному розвитку. Організми, які його населяють, народжуються, живуть івмирають. Процесові розвитку можуть сприяти або ж, навпаки, шкодити певнізовнішні та внутрішні фактори. Характерні типи цих змін, які відбуваються убіоценозі, такі:
1) сезонні;
2) різнорічні;
3) випадковізміни, або сукцесії;
4) загальні зміни;
5) еволюціяценозів.
Чим меншеакваторія і швидкість течії водного об’єкта, тим більше він схильний до сукцесійнихзмін. Прикладом може слугувати світовий океан, якій до сьогодні зазнає змін, іневелике озеро яке за 100-200 років досягне стадії клімаксу і перетвориться наболотистий лук або вологий ліс. Це добре видно на Рис.4.1.
/>
Рис. 4.1 Сукцесіяяка відбувається від озера до лісу.
На початку уприродній (штучній) улоговині накопичилась вода, у неї зрозуміло потрапилаорганіка утворивши умови для нормального життя і розвитку молюсків і риб. Зарахунок життєдіяльності і відмирання первинної фауни утворюються органічнідонні відклади, на яких починає розвиватись підводні рослини, перші донніорганізми наприклад личинки комах, які в наступному стануть кормом земноводнихтварин. Кількість відкладів збільшується, вони починають поступово перетворюватисьна торф, на якому вже можуть рости водні рослини такі як рогоз, осока, очереттощо. Активно розмножуються земноводні, кількість біомаси швидко росте, тимсамим прискорюючи процес заболочення у результаті накопиченні торфу. Наторфових покладах, починають рости вологолюбиві наземні рослини і навітьдерева, але все одно залишаються невелика частина відкритої водойми. Уторфовому, багатому на органічні речовини ґрунті активно розвиваються рослини,які поступово розшаровуються на три яруси (трава, кущі, дерева). Це єклімаксові стадія водойми — ліс. Який вже майже не зазнає суттєвих змін, ізбільшення загальної біомаси на цій території не відбувається.
4.2 Явище біоакумуляції
Накопиченняречовин у біомасі екосистеми. Накопичуватись може будь яка речовина яка є унадлишку, але накопичується як правило забрудники (полютанти), яких не булораніше в екосистемі. В основному це важкі метали та радіонукліди, але й стійкіхімічні сполуки зустрічаються теж. Наприклад стійку формули найвідомішогоінсектициду ДДТ знайшли у тканинах пінгвінів і північних птахів. Речовини якіпотрапляють у біосистему, акумулюються у ній мігруючи по ланцюгу живлення.
5.Розрахункова частина. кількісна оцінка видової структури популяцій5.1 Завдання
Дослідженнявзаємозв’язків між живими організмами на прикладі екосистеми озера (кількістьорганізмів):
Розрахуватикількість взаємодій між видами у біоценозі.
Розрахувати індексдомінування.
Знайти індексрізноманітності Сімпсона.
Визначити трипоказники видової різноманітності популяцій.
Розрахуватипоказник загальної різноманітності організмів — індекс Шеннона.
Оцінити показниквирівнюванності Піелу.5.2 Розрахунки
Кількістьвзаємодій між видами знаходимо за формулою (5.1):
/>, (5.1)
де S — загальна кількість видів.
Індекс домінування:
/> (5.2)
деmi — кількість особин і-го виду;
N — загальна кількість живих організмів.
Розраховуємоіндекс різноманітності Сімпсона:
/>, (5.3)
де Pi — частка і-го виду/>.
Визначаємо трипоказники видової різноманітності популяцій:
/> (5.4)
/> (5.5)
/> (5.6)
Обчислюємопоказник загальної різноманітності організмів— індексШеннона:
(5.7)
/>
Оцінюємо індексПіелу:
/> (5.8)