У дома  /  Документация  /  Видовото богатство зависи от структурата на общността. Видовото богатство зависи от структурата на общността Какви фактори увеличават видовото разнообразие

Видовото богатство зависи от структурата на общността. Видовото богатство зависи от структурата на общността Какви фактори увеличават видовото разнообразие

Документация
03.07.2020

/ Глава 5. Екосистемно ниво Задача: §5.2. Състав и структура на общността

Отговор на Глава 5. Ниво на екосистема Задача: §5.2. Състав и структура на общността
Готови домашни задачи (GDZ) Биология Пасечник, Каменски 9 клас

Биология

9 клас

Издател: Дропла

Година: 2007 - 2014

Въпрос 1. Кои фактори увеличават видовото богатство на общността?

Видовото разнообразие на общността зависи от следните фактори:

1) географско положение (при движение от север на юг в северното полукълбо на Земята и обратно, на южния остров фауната обикновено е по-бедна, отколкото на континента, и е по-бедна, колкото по-малък е островът и колкото по-далеч е от континента);

2) климатични условия (в райони с мек стабилен климат, с обилни и редовни валежи, без силни студове и сезонни температурни колебания, видовото богатство е по-високо, отколкото в райони, разположени в райони с тежки климатични зони);

3) продължителността на развитието (колкото повече време е минало от образуването на общността, толкова по-голямо е видовото му богатство).

Въпрос 2. Какво е значението на редките видове?

За поддържане на живота на редките видове са необходими строго определени комбинации от различни фактори на околната среда (температура, влажност, състав на почвата, определени видове хранителни ресурси и др.), което до голяма степен зависи от нормалното функциониране на екосистемата. Редките видове осигуряват високо ниво на видово разнообразие и са най-добрите индикатори (индикатори) за състоянието на общността като цяло.

Въпрос 3. Какви свойства на общността характеризират разнообразието от видове?

Видовото разнообразие е индикатор за благосъстоянието на общността или екосистемата като цяло, тъй като намаляването му често показва проблеми много по-рано, отколкото промяна в общия брой живи организми.

Видовото разнообразие е признак за устойчивост на общността, т.е. колкото по-голямо е разнообразието, толкова по-устойчива е общността към внезапни промени в условията на околната среда. Това се дължи на факта, че в случай на изчезване на вид, мястото му ще бъде заето от друг вид, близък по специализация до този, който е напуснал общността.

Въпрос 4. Какво е хранителна верига и хранителна мрежа? Какво е тяхното значение?

Различните видове организми в общността са тясно свързани помежду си чрез хранителни връзки. За всяка общност е възможно да се изготви диаграма на всички хранителни взаимоотношения – хранителна мрежа. Хранителната мрежа се състои от няколко хранителни вериги. Най-простият пример за хранителна верига: растение - тревопасно насекомо - насекомоядна птица - граблива птица. За всяка от хранителните вериги, които образуват хранителната мрежа, се пренасят материята и енергията, т.е. осъществява се материално-енергиен обмен. Осъществяването на всички връзки в общността, включително хранителните, спомага за поддържането на нейната цялост.

производителност. За растенията производителността на околната среда може да зависи от това кой ресурс или състояние е най-ограничително за растежа. Като цяло се наблюдава увеличение на първичното производство от полюсите до тропиците с увеличаване на светлината, средните температури и вегетационния сезон. В сухоземните съобщества понижаването на температурата и намаляването на продължителността на вегетационния период с височина водят като цяло до намаляване на продукцията. В резервоарите производството, като правило, пада с дълбочина успоредно с температурата и осветеността.

Често има рязко намаляване на производството в сухи условия, където растежът може да бъде ограничен от липса на влага, а увеличаването му се случва почти винаги, когато се увеличи притокът на ключови хранителни вещества като азот, фосфор и калий. В най-широк смисъл, производителността на околната среда за животните следва същите модели, тъй като зависи от количеството ресурси в основата на хранителната верига, температурата и други условия.

Ако увеличаването на производството води до разширяване на обхвата на наличните ресурси, то вероятно допринася за увеличаване на видовото богатство. Обаче среди с различна производителност могат да се различават само по количеството (интензивността на предлагането) на едни и същи ресурси с еднакъв набор от ресурси. Това означава, че разликата между тях няма да е в броя на видовете, а само в размера на популациите на всеки от тях. От друга страна, възможно е дори при същия общ набор от ресурси, някои рядко срещани категории (или непродуктивни части от техния спектър), недостатъчни за осигуряване на видове в непродуктивна среда, да станат толкова изобилни в продуктивна среда, че допълнителни видовете могат да бъдат включени в общността. Аргументирайки по подобен начин, можем да заключим, че ако конкуренцията преобладава в дадена общност, тогава увеличаването на количеството ресурси ще допринесе за стесняване на специализацията. ; в този случай плътността на популациите на отделните специализирани видове не е задължително да намалее значително.

По този начин, като цяло, може да се очаква увеличаване на видовото богатство с увеличаване на производителността. Това е ясно показано от Браун и Дейвидсън, които откриват много добри корелации между броя на видовете и нивото на валежите както при мравки, хранещи се със семена, така и при гризачи, които се хранят със семена в пустините на югозападните щати. В тези сухи райони средните годишни валежи са тясно свързани с първичното производство и следователно с количеството налични семена. Особено забележително е, че в райони, богати на видове, сред мравките има повече много едри (консумиращи големи семена) и много малки (хранещи малки семена). Има и повече видове много дребни гризачи. Очевидно в по-продуктивните общности или диапазонът на размерите на семената е по-широк, или има толкова много от тях, че могат да се хранят допълнителни видове консуматори.

Не е лесно да се посочат други недвусмислени връзки между видовото богатство и продуктивността, тъй като въпреки че и двата параметъра често се променят паралелно (например с географска ширина или височина над морското равнище), други фактори обикновено се променят заедно с тях, т.е. корелацията, която се установява, може да се дължи на тях.

Въпреки това е описана пряка връзка между броя на видовете гущери в пустините на югозападните Съединени щати и продължителността на вегетационния сезон, важен фактор за продуктивността на сухите среди.

Браун и Гибсън, използвайки данни от работата на Уайтсайд и Хармсуърт, показаха разнообразие от планктонни кладоцери в 14 незамърсени езера в щата. Индиана има положителна връзка с общото производство на тези водни тела, изразено в грамове въглерод на година. .

От друга страна, нарастването на разнообразието с увеличаване на производителността не може да се счита за общ модел. Това се доказва например от уникален експеримент с „моряната“, проведен от 1856 г. до наши дни в експерименталната станция Ротамстед (Англия). Пасището с площ от около 2 хектара е разделено на 20 парцела; две от тях служеха за контрол, останалите се оплодиха веднъж годишно. От 1856 до 1949 г. видовото разнообразие на тревисторастителната общност се променя на контролните участъци и тези, които са получили пълен набор от торове. Докато първият остава практически непроменен, вторият показва постепенно намаляване на видовото разнообразие. Този спад в разнообразието (нареч „парадокс на обогатяването“ на околната среда) също е идентифициран в някои други геоботанически изследвания.

По същия начин, антропогенната еутрофикация на езера, реки, устия и крайбрежни зони води до намаляване на разнообразието на фитопланктона (успоредно с увеличаване на първичната продукция). Трябва също да се спомене, че двата вида съобщества, които са сред най-богатите видове в света, се развиват на почви, които са изключително бедни на хранителни вещества (говорим за южноафриканските и австралийските общности на гъсталаци от гъсталаци в климат близо до Средиземноморието), докато при тях, на по-плодородни почви, разнообразието на растителността е много по-малко.

Логично е да се предположи, че когато увеличаването на производителността означава разширяване на обхвата на ресурсите, трябва да се очаква увеличаване на видовото богатство (поне някои наблюдения подкрепят това). По-специално, една по-продуктивна и разнообразна растителна общност вероятно ще има по-богата фитофагова фауна и така нататък до края на хранителната верига. От друга страна, когато повишената производителност се дължи на увеличеното предлагане на ресурси, а не на разширяване на техния обхват, теорията допуска възможност както за увеличаване, така и за намаляване на видовото богатство. Доказателствата, особено от областта на геоботаниката, показват, че по-често увеличаването на наличността на ресурси води до намаляване на броя на видовете.

Във връзка с всичко това не е излишно да се спрем свойства на светлината като ресурсза растенията. Във високопродуктивни системи (като тропическите гори), където навлиза много интензивно, се отразява и се разпръсква върху дебел слой растителност. Следователно има не само високо първоначално осветяване, но и дълъг плавен градиент на неговото намаляване, а също и, вероятно, широк диапазон от спектри на светлинната честота. По този начин увеличаването на интензивността на слънчевата радиация, очевидно, е задължително свързано с голямо разнообразие от светлинни режими, поради което възможността за специализация и следователно нарастването на видовото богатство се увеличава. Друго следствие от това е, че най-високите форми трябва да могат да функционират в целия диапазон на светлината, докато растат от нивото на почвата до върха на балдахина.

Пространствена нехомогенност.Неравномерният характер на околната среда, с агрегирано разпределение на организмите, може да осигури съвместното съществуване на конкуриращи се видове. Освен това в среди с по-голяма пространствена хетерогенност може да се очаква по-голямо видово богатство поради факта, че те имат по-разнообразни микро местообитания, по-широк спектър от микроклимати, повече видове укрития от хищници и т.н. Накратко, спектърът от ресурси е разширяване.

В някои случаи беше възможно да се покаже връзката между богатството на видовете и пространствената хетерогенност на абиотичната среда. По този начин растителна общност, заемаща редица почви и форми на релефа, почти сигурно (при прочие равни условия) ще бъде по-богата флористично от фитоценоза на равна площ с хомогенна почва.

Климатични колебания.Въздействието на климатичните колебания върху видовото разнообразие зависи от това дали те са предсказуеми или непредсказуеми (във времеви мащаби, свързани с конкретни организми). В предвидима среда с редовни сезони различните видове могат да бъдат адаптирани да живеят през различни периоди на годината. Следователно трябва да се очаква, че повече видове могат да съществуват съвместно в сезонен климат, отколкото в непроменливи условия на околната среда. Например, различни едногодишни растения в умерените региони поникват, растат, цъфтят и произвеждат семена в различни точки от сезонния цикъл; тук, в големите езера, има сезонна последователност на фито- и зоопланктон с алтернативно доминиране на един или друг вид, като променящите се условия и ресурси стават най-подходящи за тях.

От друга страна, в несезонните местообитания има възможности за специализация, които липсват в среда с изразена сезонност. Например, би било трудно за дългоживеещ задължителен плодояден организъм да оцелее в климат, при който плодовете се предлагат само в определени много кратки периоди от годината. Но в несезонна тропическа среда, където постоянно присъстват плодовете на едно или друго растение, подобна специализация е много разпространена.

Непредвидимите климатични колебания могат да имат различни ефекти върху богатството на видовете. От една страна, при стабилни условия може да има специализирани видове, които е малко вероятно да оцелеят, където условията или ресурсите са подложени на внезапни колебания. ; насищането на видовете е по-вероятно в стабилна среда и от теоретичните съображения следва, че припокриването на ниши ще бъде по-голямо в по-постоянна среда . Всичко това може да увеличи видовото богатство.

От друга страна, в стабилна среда е по-голяма вероятността популациите да достигнат пределната си плътност, конкуренцията в общностите ще се засили и следователно ще настъпи конкурентно изключване. Следователно би било логично да се разглеждат непредсказуемите климатични колебания като една от формите на смущение, а видовото богатство, очевидно, ще бъде максимално на своите „междинни“ нива, т.е. той може както да се увеличава, така и да намалява с увеличаване на нестабилността на климата.

Анекдотични проучвания изглежда подкрепят идеята, че броят на видовете ще се увеличи с намаляването на колебанията на климата. Например, Макартър, изучавайки птици, бозайници и коремоноги на западния бряг на Северна Америка (от Панама до Аляска), открива значителна отрицателна корелация между видовото богатство и диапазона на средните месечни температури. Въпреки това, много други параметри също се променят на това разстояние, така че такава зависимост може да бъде само косвена. Други изследвания на климатичните колебания също не доведоха до недвусмислени заключения.

Суровостта на околната среда.Среда, доминирана от някакъв екстремен абиотичен фактор (често наричан суров), не е толкова лесна за разпознаване, колкото изглежда на пръв поглед. От чисто човешка гледна точка, "екстремни" ще бъдат както много студени, така и много горещи местообитания, и необичайно солени езера, и силно замърсени реки. Въпреки това са възникнали видове, живеещи в такива местообитания и това, което ни се струва много студено и екстремно, трябва да изглежда подходящо и съвсем обикновено за пингвина.

По-обективна дефиниция може да се даде чрез подчертаване за всеки фактор в непрекъсната скала на неговите стойности екстремни - максимум и минимум. Въпреки това, дали относителната влажност близо до 100% (въздух, наситен с водна пара) ще бъде толкова "екстремна" като нула? Може ли минималната концентрация на замърсител да се нарече екстремна? Разбира се, че не.

Можете напълно да заобиколите проблема, оставяйки тялото да го „реши сам“. В този случай ще наречем тази или онази среда „екстремна“, ако организмите не могат да живеят в нея. Но щом се изисква да се докаже, че видовото богатство е ниско при екстремни условия, такова определение води до тавтология.

Може би най-разумното определение за екстремни условия предполага наличието във всеки организъм, способен да ги издържи, специални морфологични структури или биохимични механизми, които липсват в най-близкия вид и изискват определени разходи - или енергия, или под формата на компенсаторни промени в биологията на организмът, необходим за адаптиране към такава среда. Например, растенията, живеещи в силно кисели почви, могат да страдат или директно от излагане на водородни йони, или от ниско рН-медииран дефицит на налични хранителни вещества като фосфор, магнезий и калций. Освен това, разтворимостта на алуминия, мангана и тежките метали може да се увеличи до токсични нива, нарушавайки микоризната активност и азотната фиксация. Растенията могат да понасят ниски стойности на pH само ако имат специални структури или механизми, които им позволяват да избягват или да се противопоставят на тези ефекти.

В необработените ливади в Северна Англия средният брой растителни видове на квадратен метър е най-нисък при ниско pH на почвата. По същия начин разнообразието от бентосни безгръбначни в потоците на гората Ашдаун (южна Англия) в по-кисели води беше значително намалено.

Екстремните местообитания с ниско видово разнообразие включват горещи извори, пещери и много солени води (напр. Мъртво море). Трудността обаче се крие във факта, че те имат други характеристики, свързани с ниско видово богатство. Много такива системи са непродуктивни и (вероятно като следствие) пространствено относително хомогенни. Те често са краткотрайни (пещери, горещи извори) или поне рядко срещани в сравнение с други видове среди (само малка част от течащите води в Южна Англия са кисели). По този начин често „екстремните“ местообитания могат да се разглеждат като малки и изолирани острови. Въпреки че е логично да се предположи, че само няколко вида ще оцелеят в среда с екстремни свойства, е изключително трудно да се потвърди това.

Възраст на общността: еволюционно време. Известно е, че относително ниското видово богатство на съобществото може да се дължи на липсата на време за заселване на територията или еволюция върху нея. В допълнение, небалансираната структура на много съобщества в нарушени местообитания е резултат от тяхното непълно реколонизиране. Въпреки това, често се предполага, че отделни видове могат също да отсъстват в общности, заемащи огромни територии и рядко се нарушават, именно защото все още не са достигнали екологично или еволюционно равновесие [например Stanley, 1979]. От това следва, че общностите могат да се различават по видово богатство поради факта, че някои са по-близо до състояние на равновесие от други и следователно са по-пълно наситени с видове. .

Тази идея най-често се излага във връзка с възстановяването на екосистемите след плейстоценските заледявания. Например, ниското разнообразие на горски видове в Европа в сравнение със Северна Америка се обяснява с факта, че най-важните планински вериги в първия случай се простират в ширина (Алпи и Пиренеи), а във втория - в надлъжна посока (Апалачи, Скалистите планини, Сиера Невада). Следователно в Европа дърветата бяха притиснати между ледници и планини и, попаднали в един вид капан, изчезнаха, а в Америка просто се оттеглиха на юг. Времето, изминало оттогава, е еволюционно недостатъчно за европейските дървета да постигнат равновесно разнообразие. Очевидно дори в Северна Америка, през междуледниковите епохи, балансът не е имал време да се възстанови; следледниковото уреждане на скали, изместени от ледника, е твърде бавно.

В по-широк план често се приема, че тропиците са по-богати от умерените региони, поне отчасти поради тяхната продължителна непрекъсната еволюция, докато регионите по-близо до полюсите все още не са се възстановили от плейстоценските (или дори по-старите) заледявания. Възможно е обаче еколозите в миналото силно да преувеличават дългосрочната стабилност на тропиците.

Когато климатичните и природни зони на умерените райони се изместиха към екватора по време на заледяването, тропическата гора очевидно се е свела до няколко малки рефугии, заобиколени от тревни образувания. Следователно е невъзможно да се противопоставят опростено непроменящите се тропици с нарушените и възстановяващи се умерени зони. Ако искаме поне частично да припишем бедността на циркумполярната биота на състояние, далеч от еволюционното равновесие, ще трябва да прибегнем до сложен и недоказан аргумент. Може би изместването на умерените зони към напълно различни географски ширини доведе до изчезването на много по-голям брой форми, отколкото намаляването на площта на тропическите системи, без да се променя тяхното географско разпределение. Подробен геоложки запис би помогнал за решаването на проблема, който показва, че тропиците винаги са се характеризирали с приблизително едно и също богатство на видовете, а в умерените райони или е имало много повече видове в миналото, или сега броят им забележимо нараства тук. За съжаление нямаме такива доказателства. Така че, по всяка вероятност някои общности наистина са по-далеч от равновесието от други, но не е възможно да се говори точно или поне със сигурност за относителната близост до него с настоящите познания.

Градиенти на видовото богатство. Географска ширина.Може би най-известният модел на видово разнообразие е увеличаването му от полюсите до тропиците. Това може да се види в голямо разнообразие от групи организми - дървета, морски двучерупчести, мравки, гущери и птици. В допълнение, този модел се наблюдава в сухоземни, морски и сладководни местообитания. Например, установено е, че 30-60 вида насекоми обикновено живеят в малките реки на тропическа Америка и 10-30 вида в подобни водоеми в умерения пояс на САЩ. Такова увеличение на разнообразието се забелязва при сравняване не само на големи географски региони, но и на малки райони. Така 40–100 различни дървесни вида могат да растат на един хектар тропическа гора, обикновено 10–30 в широколистните гори на източна Северна Америка и само 1–5 в тайгата в Северна Канада. Разбира се, има и изключения. Отделни групи, като пингвини или тюлени, са най-разнообразни точно в полярните райони, а иглолистните дървета - в умерените ширини. За всяка такава група обаче има много други, които живеят само в тропиците, като плодоядните прилепи от Новия свят и гигантските двучерупчести от Индийския и Тихия океан.

Предложени са редица обяснения за този общ модел, но нито едно от тях не може да бъде прието без резерви. На първо място, богатството на тропическите общности се приписва на интензивната паша. Предполага се, че естествените врагове могат да бъдат основен фактор за поддържане на голямото разнообразие от дървесни видове в тропическите гори: непропорционално висока смъртност на подраст от същия вид трябва да се наблюдава в близост до зрели дървета, тъй като родителското дърво е богат източник на видове -специфични фитофаги. Ако вероятността за подновяване на един и същ вид е малка до зряло дърво, шансовете други видове да се заселят там се увеличават и следователно се увеличава разнообразието на общността. Нека отбележим обаче, че ако храненето, специализирано в определен вид храна, благоприятства разнообразието на тропическите екосистеми, това все пак няма да бъде основната му причина, тъй като самото то е тяхно свойство.

Освен това разнообразието е свързано с повишена производителност от полюсите до тропиците. В случая с хетеротрофните компоненти на общността това изглежда е вярно: намаляването на географската ширина означава по-широк набор от ресурси, т.е. по-голям избор от видовете им, представени в достатъчни количества за експлоатация. Но дали това обяснение е вярно за растенията?

Ако повишената производителност в тропическите райони означава „повече от същото“ (светлина, например), тогава човек би очаквал по-скоро намаляване, отколкото увеличаване на богатството на видовете. В същото време повече светлина може да означава и увеличаване на обхвата на светлинните режими и поради това увеличаване на разнообразието, но това е само предположение. От друга страна, производството на растения не се определя само от светлината. В тропиците почвите обикновено са по-бедни на хранителни вещества, отколкото в умерения пояс, така че богатството на тропически видове може да се счита за резултат от нископроизводителност на околната среда. Тропическата почва е изчерпана с хранителни вещества, тъй като повечето от тях се съдържат в огромна биомаса, а разлагането и освобождаването на хранителни вещества тук протичат сравнително бързо. Така че аргументът, свързан с "продуктивността", трябва да бъде формулиран по следния начин. Осветеността, температурният и водният режим на тропиците определят наличието на голяма (но не непременно разнообразна) растителна биомаса. Това води до образуването на бедни почви и евентуално широк спектър от светлинни режими, което от своя страна води до голямо разнообразие от флора. Разбира се, това вече не е просто обяснение на широчинните тенденции в разнообразието чрез „продуктивност“.

Някои еколози приписват голямото видово разнообразие в тропиците на климата. Разбира се, в екваториалните райони няма толкова изразена сезонност, колкото в умерения пояс (въпреки че в тропиците като цяло валежите могат да следват строг сезонен цикъл) и за много организми условията вероятно са по-предвидими (въпреки че това предположение е изключително трудно да се тества, тъй като „предсказуемостта“ на средата за него до голяма степен зависи от размера на тялото и времето на генериране на всеки вид). Твърдението, че климатът с по-малко сезонни колебания насърчава по-тясна специализация на организмите, е многократно изпробвано в последно време.

Кар, например, сравнява птичите общности в щата. Илинойс (умерен климат) и тропическа Панама. Както храстовите образувания, така и горите на тропиците са домакини на много повече гнездящи видове от сравними умерени екосистеми, като 25 до 50% от увеличението на видовото богатство идва от специализирани плодоядни форми, а другата част от птици, хранещи се с големи насекоми. , което се предлагат само в тропиците през цялата година. По този начин наличието на някои хранителни източници създава допълнителни възможности за специализация на тропическата орнитофауна. За разлика от птиците, две групи бръмбари, а именно корояди и дървесни бръмбари (сем. Scolytidaeи Platypodidae) в тропиците не са толкова тясно специализирани в фуражните растения, както в умерените райони, въпреки факта, че броят на техните видове в тропиците е много по-голям.

И накрая, като причина за високото видово богатство на тропическите съобщества се изтъква тяхната по-голяма еволюционна възраст. Както бе споменато по-горе, тази теория е доста правдоподобна, но нейната валидност все още трябва да бъде доказана.

Като цяло все още не е възможно ясно и недвусмислено да се обясни наличието на градиент на ширина в богатството на видовете. Това едва ли е изненадващо. Елементите на едно възможно обяснение – тенденциите, свързани с производителността, стабилността на климата и т.н. – сами по себе си все още са далеч от напълно ясни за нас и въпреки това на различни географски ширини те взаимодействат по различен начин един с друг и с други, понякога противоположно насочени. сили. Обяснението обаче може да се окаже много просто – и ето защо. Представете си, че има някакъв външен фактор, който допринася за установяването на градиент на ширина на видовото богатство, например между растенията. Тогава увеличаването на обема, разнообразието и хетерогенността на разпределението на ресурсите ще стимулира растежа на видовото богатство на фитофагите. Следователно тяхното влияние върху растенията ще се увеличи (предизвикайки по-нататъшно увеличаване на разнообразието на последните) и ще се увеличи разнообразието от ресурси за месоядни форми, което от своя страна ще увеличи натиска на хищничеството върху фитофагите и др. Накратко, малка външна сила може да създаде каскаден ефект, който в крайна сметка води до добре дефиниран градиент на разнообразие. Все още обаче нямаме убедителни данни какво би могло да предизвика подобна реакция.

Част от проблема се крие в многото изключения от общия модел. Ясно е, че обяснението на тяхното присъствие е също толкова важно, колкото и общата тенденция. Една от големите категории такива уклончиви общности са островите. Освен това пустините са много бедни на видове дори в близост до тропиците, вероятно поради изключително ниската им продуктивност (свързана с липсата на влага) и екстремните климатични условия. Солените блата и горещите извори са относително бедни на видове, въпреки че производството на тези съобщества е високо; очевидно тук въпросът е в тежестта на абиотичната среда (а в случая на източниците и в "островната" природа на тези малки местообитания). Доказано е, че видовото богатство на съседните съобщества може да се различава просто защото са подложени на физически смущения с различна интензивност.

Височина.В сухоземните местообитания намаляването на видовото богатство с височина е толкова често срещано явление, колкото и намаляването му с отдалечаване от екватора. Човек, който се изкачва на планина близо до екватора, първо ще премине през тропическите местообитания в подножието, след което ще премине последователно през климатични и биотични зони, силно напомнящи природата на средиземноморските, умерените и арктическите региони. Ако катерачът е и еколог, той най-вероятно ще забележи как броят на видовете намалява, докато се изкачва. Това е описано при птиците от Нова Гвинея и висшите съдови растения на непалските Хималаи.

Следователно поне някои от факторите, които определят географския градиент на разнообразието, също трябва да играят определена роля при формирането на зависимостта на разнообразието от надморската височина (това очевидно не се отнася за еволюционната възраст и е по-малко вероятно за стабилността на климата) . Разбира се, проблемите, които възникват при обяснението на широтната тенденция, остават тук, като към тях се добавя още едно обстоятелство. Въпросът е, че високопланинските съобщества почти винаги заемат по-малка площ от съответните равнинни биоми и като правило са по-изолирани от подобни екосистеми, без да образуват разширени непрекъснати зони. Естествено, ограничената повърхност и изолацията не могат да не допринесат за намаляване на видовото богатство с височина.

На примера на ландшафти с малка разлика във височините е установено, че броят на видовете може да се различава доста рязко в депресиите и на могилите на силно пресечен терен (ливада). Струва си да се обърне внимание на това какви сериозни колебания в състава и разнообразието на биотата могат да се наблюдават на много малка площ, тоест очевидно в рамките на една общност.

дълбочина.Във водната среда промените във видовото разнообразие с дълбочина се случват почти по същия начин, както на сушата с височина. Естествено, има по-малко видове в студените, тъмните и бедни на кислород дълбочини на големите езера, отколкото в тънкия повърхностен слой на водата. По същия начин в моретата растенията се срещат само в еуфотичната зона (където е възможна фотосинтезата), рядко отивайки по-дълбоко от 30 м. Следователно в открития океан има бързо намаляване на разнообразието с дълбочина, нарушено само от някои, често животни с причудлива форма, които живеят на дъното. Интересно е обаче, че промяната на видовото богатство на бентосните безгръбначни с дълбочина не следва плавен градиент: на дълбочина около 2000 m се наблюдава пик на разнообразие, приблизително съответстващ на границата на континенталния склон. Смята се, че отразява увеличаване на предвидимостта на околната среда от 0 до 2000 m дълбочина. По-дълбоко, отвъд континенталния склон, видовото богатство отново намалява, вероятно поради изключително оскъдните хранителни ресурси на абисалната зона.

Наследство. каскаден ефект.Някои геоботанически разработки показват постепенно увеличаване на видовото богатство в хода на сукцесията, до кулминацията или до определен етап, след което следва изчерпване на флората, като някои късни сукцесионни видове изчезват.

До известна степен сукцесионният градиент на видовото богатство е естествена последица от постепенното заселване на обекта от видове от околните съобщества, които са на по-късни етапи на сукцесия, т.е. увеличаване на наситеността с видове . Това обаче далеч не е пълно обяснение, тъй като същността на последователността не е в простото добавяне на видове, а в тяхната промяна.

Както при други градиенти, последователността неизбежно има каскаден ефект. Всъщност можете да си представите, че тя е този каскаден ефект в действие. Първите видове ще бъдат тези, които са по-добри от другите, способни да заселват свободни пространства и да се конкурират за тях. Те незабавно представляват отсъстващи по-рано ресурси и осигуряват хетерогенна среда. По този начин пионерските растения създават участъци от почва, изчерпани с хранителни вещества, увеличавайки пространствената хетерогенност на концентрацията на хранителни вещества за растенията. Самите растения разширяват набора от микрохабитати и хранителния спектър за животните-фитофаги. Повишената паша и след това хищничеството чрез обратна връзка може да допринесе за по-нататъшно увеличаване на богатството на видовете, осигурявайки все по-голям избор на хранителни ресурси, повишена хетерогенност на околната среда и т.н. Освен това температурата, влажността и скоростта на вятъра в гората са много по-малко променливи, отколкото в ранните сукцессионни общности и увеличаващата се постоянство на околната среда могат да осигурят стабилни условия и ресурси, които позволяват на специализирани видове да се заселят и установят. Действително редица данни потвърждават тази концепция, например.

Както при други градиенти, е трудно да се отдели причината от следствието. И все пак, при формирането на последователен градиент на разнообразието, тясното преплитане на причини и следствия изглежда е самата същност на проблема.

1. Какво представлява наслояването на растителна общност?

Наслояването на растителна общност е разделянето на общността на хоризонтални слоеве, в които са разположени надземните или подземните части на растенията от определени форми на живот.

2. Как се разпределя животинската популация по нивата в горската екосистема?

Растенията от всяко ниво и причинения от тях микроклимат създават определена среда за конкретни животни:

В почвения слой на гората, който е изпълнен с корени на растенията, живеят почвени животни (различни микроорганизми, бактерии, насекоми, червеи);

В горската подстилка живеят насекоми, акари, паяци, множество микроорганизми;

По-високите нива са заети от тревопасни насекоми, птици, бозайници и други животни;

Различните видове птици изграждат гнезда и се хранят на различни нива - на земята (фазан, рябчик, стърчиопашка, кънки, овесарки), в храсти (дроздове, пепелянки, лебеди), в корони на дървета (чинки, щиколки, кисели, големи хищници ).

Въпроси

1. Кои фактори увеличават видовото богатство на дадена общност?

Разнообразието на живите организми се определя както от климатични, така и от исторически фактори. В райони с мек, стабилен климат, с обилни и редовни валежи, без силни студове и сезонни температурни колебания, видовото богатство е по-високо, отколкото в райони, разположени в тежки климатични зони, като например тундра или високопланински райони.

Видовото богатство нараства с еволюционното развитие на общността. Колкото по-дълго е развитието на една екосистема, толкова по-богат е нейният видов състав. В такова древно езеро като Байкал, например, живеят само 300 вида амфиподи.

2. Какво е значението на редките видове?

Редките видове често са най-добрият индикатор за здравето на дадена общност. Това се дължи на факта, че за поддържане на живота на редките видове са необходими строго определени комбинации от различни фактори (например температура, влажност, състав на почвата, определени видове хранителни ресурси и др.). Поддържането на необходимите условия до голяма степен зависи от нормалното функциониране на екосистемите, така че изчезването на редки видове ни позволява да заключим, че функционирането на екосистемите е нарушено.

В общности с голямо разнообразие много видове заемат подобна позиция, обитавайки една и съща площ от пространството. В такава общност промяна в условията на живот под влияние например на изменението на климата или други фактори може да доведе до изчезване на един вид, но тази загуба ще бъде компенсирана от други видове, близки до пенсионирания по своята специализация.

3. Какви свойства на общността характеризират разнообразието от видове?

Видовото разнообразие дава възможност да се определи колко устойчива е общността на внезапни промени във физическите фактори или климата.

4. Какво е хранителна верига и хранителна мрежа? Какво е тяхното значение?

Хранителната мрежа обикновено се състои от няколко хранителни вериги, всяка от които е като отделен канал, през който се пренасят материята и енергията.

Прост пример за хранителна верига е последователността: растение - тревопасно насекомо - хищно насекомо - насекомоядна птица - граблива птица.

В тази верига се осъществява еднопосочен поток от материя и енергия от една група организми към друга.

Благодарение на хранителните връзки се осъществява непрекъснат материално-енергиен обмен между живата и неживата материя на природата, което спомага за поддържането на целостта на общността.

Задачи

Фигура 85 опростено представя структурата на два типа общности, свързани със сухоземни и водни екосистеми. Анализирайте структурата на тези екосистеми. Сравнете характеристиките, характерни за тях. Направете заключение за това как тези общности са фундаментално различни и как са сходни.

За сухоземните екосистеми основните абиотични фактори, които определят състава и първичната биологична продукция, са богатството на водата и почвата на минерални хранителни елементи. В екосистеми с гъста покривка от растения - широколистни гори, високи тръстики или канарчета по брега на реката - светлината може да бъде ограничаващ фактор. Във водните екосистеми няма недостиг на вода, той винаги е в излишък: ако един резервоар пресъхне, тогава неговата водна екосистема се срива и се заменя с друга, сухоземна. Основните фактори при тях са съдържанието на кислород и хранителни вещества във водата (предимно фосфор и азот). Освен това, както в земните екосистеми, това може да е наличието на светлина.

В хранителните вериги в земните екосистеми - обикновено не повече от три връзки (например детелина - заек - лисица). Във водните екосистеми може да има четири, пет или дори шест такива връзки.

Водните екосистеми са много динамични. Те се променят през деня и сезоните на годината. През втората половина на лятото "цъфтят" еутрофни езера - в тях масово се развиват микроскопични едноклетъчни водорасли и цианобактерии. До есента биологичната продуктивност на фитопланктона намалява и макрофитите потъват на дъното.

Биологичното производство на водните екосистеми е по-голямо от запаса от биомаса. Поради факта, че основните "работници" на автотрофните и хетеротрофните цехове на водната екосистема не живеят дълго (бактерии - няколко часа, водорасли - няколко дни, малки ракообразни - няколко седмици), във всеки един момент, запасът от органична материя във водата (биомаса) може да бъде по-малък от биологичното производство на резервоара за целия вегетационен период. В сухоземните екосистеми, напротив, запасът от биомаса е по-висок от производството (в гората - 50 пъти, в ливадата и в степта - 2–5 пъти);

Животинската биомаса във водните съобщества може да бъде по-голяма от растителната биомаса. Това е така, защото организмите от зоопланктона живеят по-дълго от водораслите и цианобактериите. Това не се случва в земните екосистеми и биомасата на растенията винаги е по-голяма от биомасата на фитофагите, а биомасата на зоофагите е по-малка от биомасата на фитофагите.

Прилики: в разглежданите съобщества непременно присъстват следните организми: производители (растителност на земята и фитопланктон във водата), консуматори, разложители.

Основният източник на енергия във водоемите и горските съобщества, както в повечето екосистеми, е слънчевата светлина.

Видовото богатство на съобществата от дървета и насекомоядни птици в Западен Кавказ се определя както от последователността, в която видовете заемат части от екологичната ниша, така и от броя на видовете в околността, които потенциално могат да съществуват в тези съобщества. Относителната роля на тези фактори варира в зависимост от съотношението на броя на видовете (ранговата структура на изобилието) на тези съобщества.

В статията на V.V. Акатова и А.Г. Перевозова (Майкопски държавен технологичен университет, Кавказки държавен природен биосферен резерват) разглежда причините, които влияят на видовото богатство в съобществата на дърветата и птиците на Западен Кавказ. Колкото по-високо е нивото на господство, т.е. колкото е делът на индивидите от най-многобройните видове от общия брой индивиди в общността, толкова по-малко ресурси остават за други видове от общността, толкова по-малък е техният брой и толкова по-голяма е вероятността от изчезване в резултат на случайни процеси. Съответно, толкова по-ниско е видовото богатство.

Авторите дават описание на основните модели на съотношението на видовото изобилие в дадена общност (за сравнение на модели, характеризиращи видовата структура на съобществата, вижте: В търсене на универсален закон за структурата на биологичните съобщества, или Защо еколозите се провалят? "Елементи", 12.02.08).

Особено внимание е отделено на геометричния сериен модел (Y. Motomura, 1932) или „преобладаващо захващане на ниша”, който е използван в тази работа. Моделът на геометричната серия предполага, че видовете на общността, подредени в низходящ ред на изобилието, консумират същата част от оставащия общ ресурс на общността. Например, ако най-многобройният вид отнема 1/2 от ресурса, тогава следващият най-важен вид консумира половината от това, което е останало (т.е. 1/4 от оригинала), третият вид отново консумира половината от останалата част (1/ 8 от оригинала) и така нататък. Моделът предполага йерархичен принцип на споделяне на ресурси. Колкото по-голям е делът на ресурса, който се прихваща от доминиращите видове, толкова повече от останалите ресурси се използват от субдоминантните видове и толкова по-малко ресурси се прехвърлят към по-малките видове. Съобществата с такова разпределение се характеризират не само с по-малко количество ресурси, достъпни за недоминиращите придружаващи видове, но и с по-твърдото им разпределение. Броят на видовете е пропорционален на дела на ресурсите, които са наследили, и представлява геометрична прогресия. Такъв геометричен модел описва улавянето на лъвския дял от ресурса от малък брой видове със силно изразено доминиране. Прилага се за прости животински или растителни съобщества в ранните етапи на наследяване или съществуващи в тежки условия на околната среда, или за отделни части от общности.

Хиперболичният модел (A.P. Levich, 1977) е близък до геометричния, но отразява още по-малко равномерно разпределение на ресурсите: изобилието на първия вид намалява по-рязко, докато изобилието на редките видове, напротив, е по-плавно. В сравнение с модела Motomura, хиперболичният модел описва по-добре сложни общности и големи проби.

Логнормалният модел (Preston, 1948) е типичен за по-равномерно разпределени ресурси и видове изобилие, като тук броят на видовете със средно изобилие се увеличава.

В разпределението, описано от модела „счупен прът” (R. MacArthur, 1957), видовете изобилие са разпределени с възможно най-висока еднородност в природата. Ограничаващият ресурс се моделира от пръчка, произволно счупена на различни места. Изобилието на всеки вид е пропорционално на дължината на парчето, което е получил. Този модел е подходящ за общности, живеещи в хомогенен биотоп, едно трофично ниво с проста структура, където изобилието от видове е ограничено от действието на някакъв фактор или случайно разделя важен ресурс.

В допълнение към доминиращите видове, видовото богатство на местната общност се влияе от видовия фонд (пул) – съвкупността от видове, живеещи в дадена територия и потенциално способни да съществуват в тази общност. Под местно видово богатство се разбира например средният брой растителни видове в обекта, а под видов фонд - общият брой дървесни видове, регистрирани в горските площи на целия район. Размерът на видовия фонд се определя от регионалните условия на околната среда, включително климата. При екстремни условия може да съществува само скромен набор от видове, което автоматично ограничава броя на възможните доминанти. При благоприятни условия се увеличава както общият брой на видовете, така и броят на кандидатите за ролята на доминанти. Колкото по-благоприятни са условията, толкова по-голям е броят на видовете, способни да постигнат високо изобилие, и толкова по-ниско е нивото на доминиране на всеки от тях в конкретни райони. Размерът на басейна от видове също зависи от скоростта на видообразуване и историята на региона: например, биомите на регионите, близки до полюсите, които са преживели плейстоценското заледяване, могат да бъдат относително по-бедни на видове в сравнение с тези, разположени на юг , включително заради младостта си.

В.В. Акатов и A.G. Перевозов изследва дърветата в 58 района на равнинни и планински гори и съобщества от насекомоядни птици в 9 биотопа на Западен Кавказ. По отношение на целия набор от данни максималното въздействие (50–60%) върху местното видово богатство е оказано от броя на индивидите на асоциираните видове. Във всички изследвани съобщества е установена висока корелация между нивото на доминиране и видовото богатство. Нивото на доминиране на най-силния конкурент определя около 15–20% от вариацията в броя на видовете в общността. Очевидно това означава, че връзката между нивото на господство и видовото богатство до голяма степен е следствие от простото преразпределение на ресурсите от придружаващи към доминиращи видове. От своя страна размерът на видовия фонд оказва влияние както върху нивото на доминиране, така и върху видовото богатство.

За да се оцени съотношението на ролите на нивото на доминиране, броя на асоциираните видове и видовия фонд, изследваните съобщества бяха разделени на две групи - с високо и ниско съответствие на видовата структура с геометричния модел (ГМ).

В участъци с високо ГМ съответствие, видовото богатство зависи по-силно от местните условия, а именно от броя на индивидите на асоциираните видове и от нивото на доминиране, което отразява естеството на разпределението на нишовото пространство.

Напротив, в райони с ниско съответствие на видовата структура с геометричния модел ролята на видовия фонд нараства, докато ролята на местните фактори намалява. В такива съобщества видовото богатство се оказва относително независимо от изобилието от доминанти.

По този начин авторите получават очаквания резултат: относителният принос на различни механизми към местното видово богатство зависи от ранговата структура на изобилието на видовете в съобществата, включително съответствието на тази структура с геометричния модел.

Въпрос 1. Кои фактори увеличават видовото богатство на общността?

Видовото разнообразие на общността зависи от следните фактори:

1) географско местоположение (при движение от север на юг в северното полукълбо на Земята и обратно, на южния остров фауната обикновено е по-бедна, отколкото на континента, и е толкова по-бедна, колкото по-малък е островът и толкова повече е отстранен от континента);

2) климатични условия (в райони с мек стабилен климат, с обилни и редовни валежи, без силни студове и сезонни температурни колебания, видовото богатство е по-високо, отколкото в районите, разположени в райони с тежки климатични зони);

3) продължителността на развитието (колкото повече време е минало от образуването на общността, толкова по-голямо е видовото му богатство).

Въпрос 2. Какво е значението на редките видове?

За поддържане на живота на редките видове са необходими строго определени комбинации от различни фактори на околната среда (температура, влажност, състав на почвата, определени видове хранителни ресурси и др.), което до голяма степен зависи от нормалното функциониране на екосистемата. Редките видове осигуряват високо ниво на видово разнообразие и са най-добрите индикатори (индикатори) за състоянието на общността като цяло.

Въпрос 3. Какви свойства на общността характеризират разнообразието от видове?

Видовото разнообразие е индикатор за благосъстоянието на общността или екосистемата като цяло, тъй като намаляването му често показва проблеми много по-рано, отколкото промяна в общия брой живи организми.

Видовото разнообразие е признак за устойчивост на общността, т.е. колкото по-голямо е разнообразието, толкова по-устойчива е общността към внезапни промени в условията на околната среда. Това се дължи на факта, че в случай на изчезване на вид, на негово място ще заеме друг вид, близък по специализация до този, който е напуснал общността.

Въпрос 4. Какво е хранителна верига и хранителна мрежа? Какво е тяхното значение?материал от сайта

Различните видове организми в общността са тясно свързани помежду си чрез хранителни връзки. За всяка общност можете да съставите диаграма на всички хранителни взаимоотношения - хранителна мрежа. Хранителната мрежа се състои от няколко хранителни вериги. Най-простият пример за хранителна верига: растение - тревопасно насекомо - насекомоядна птица - граблива птица.

За всяка от хранителните вериги, които образуват хранителната мрежа, се пренасят материя и енергия, тоест се осъществява обмен на енергия и материал. Осъществяването на всички връзки в общността, включително хранителните, спомага за поддържането на нейната цялост.

Не намерихте това, което търсите? Използвайте търсенето

На тази страница има материали по темите:

  • какви фактори увеличават видовото разнообразие на общността
  • състав и структура на общностите
  • какви фактори увеличават видовото разнообразие на общността
  • изграждане на хранителна верига в общността
  • Какво е значението на видовото разнообразие в една общност?