Dans la nature, il existe des écosystèmes stables et instables. La chênaie, la steppe à plumes, les forêts d'épicéas de la taïga de conifères sombres sont des exemples de développement à long terme, durable écosystèmes . Les friches, les prairies humides, les eaux peu profondes, si elles sont livrées à elles-mêmes, changent rapidement. Ils sont progressivement envahis par une autre végétation, habités par d'autres animaux et se transforment en écosystèmes d'un type différent. Une forêt pousse à l'emplacement d'un marécage, une steppe est restaurée sur des terres arables abandonnées, etc.

La raison principale instabilité de l'écosystème - circulation déséquilibrée des substances.

Si dans les biocénoses l'activité de certaines espèces ne compense pas l'activité des autres, alors les conditions environnementales changeront inévitablement. Populations modifient l'environnement dans une direction défavorable pour eux-mêmes et sont chassés par d'autres espèces pour lesquelles les nouvelles conditions sont plus bénéfiques pour l'environnement. Ce processus se poursuit jusqu'à ce qu'un communauté équilibrée, qui est capable de maintenir l'équilibre des substances dans l'écosystème.

Ainsi, dans la nature, développement de l'écosystème d'un état instable à un état stable. Ce processus est appelé Succession . Par exemple, la prolifération des petits lacs peut être retracée sur une ou plusieurs générations de personnes (Fig. 78). En raison du manque d'oxygène dans les couches inférieures, les organismes en décomposition ne sont pas en mesure d'assurer la décomposition complète des plantes mourantes. Des dépôts tourbeux se forment, le lac devient peu profond, envahi par les bords et se transforme en marécage. Elle est remplacée par une prairie humide, une prairie par des arbustes, puis par une forêt.

Succession commence sur tout terrain qui a été exposé pour une raison quelconque : sur des éboulis, des bas-fonds, des sables meubles, des rochers nus, des tas de roches créés par l'homme, etc. Il passe une série étapes régulières.

- A la première étape la zone exposée est peuplée d'organismes des habitats environnants qui arrivent accidentellement ici: graines, spores, insectes volants et rampants, rongeurs, oiseaux, etc. Tous ne sont pas capables de s'enraciner à cet endroit et beaucoup meurent ou laisse le.

- A la deuxième étape les espèces habituées commencent à se développer et à modifier leur habitat sans interférer les unes avec les autres.

- Au troisième stade lorsque le site est pleinement développé, les relations concurrentielles s'aggravent. Étant donné que les espèces modifient l'environnement dans une direction défavorable pour elles-mêmes, certaines d'entre elles sont expulsées et de nouvelles apparaissent. Par exemple, les graines de mauvaises herbes qui ont été les premières à développer ce territoire ne peuvent plus germer dans une zone gazonnée. Ils disparaissent. Le processus de changement progressif dans la composition des espèces peut durer assez longtemps.

- Au stade final enfin, une composition permanente de la communauté est établie, lorsque les espèces sont réparties dans des niches écologiques sans interférer les unes avec les autres, reliées par des chaînes alimentaires et des relations mutuellement bénéfiques, et réalisent de manière coordonnée le cycle des substances. Les liens réglementaires sont forts dans une telle biocénose, et elle peut soutenir l'écosystème indéfiniment jusqu'à ce que des forces extérieures le sortent de cet état.

De cette façon, auto-développement des écosystèmes réalisée à travers la relation entre les espèces et leur impact sur l'environnement, c'est-à-dire à travers les changements réguliers des biocénoses.

Changement de biocénoses dans les successions, il va toujours de l'état le moins stable au plus stable. Le rythme de ces changements ralentit progressivement. Le ralentissement est l'une des principales caractéristiques de la succession. S'approchant d'un état stable, ils peuvent persister longtemps à des stades distincts. Un réservoir peu profond envahit plus rapidement que par la suite la forêt de bouleaux à cet endroit est remplacée par du chêne.

Les stades instables lors du changement de biocénoses sont appelés communautés immatures, durable - mature.

Des changements dirigés dans les biocénoses commencent également s'il y a des perturbations partielles dans un écosystème déjà formé. Ils conduisent à sa restauration, c'est pourquoi on les appelle changements de récupération ou successions secondaires.

Par exemple, après un incendie dans une forêt d'épicéas, l'épicéa ne peut pas se régénérer immédiatement, car ses semis ne peuvent pas résister à la concurrence des herbes légères et à croissance rapide : épilobe (saule), roseau, etc. Les graminées sont remplacées par le framboisier. des fourrés et des sous-bois d'arbres à feuilles caduques qui aiment la lumière, et seulement sous leur canopée à l'ombre, de jeunes arbres de Noël commencent à pousser. Chacune de ces étapes de développement est plus longue et plus stable que la précédente. Le processus de restauration des forêts d'épinettes prend plusieurs décennies dans la nature.

Le développement des biocénoses au cours de la succession se caractérise par un certain nombre de modèles généraux :

Augmentation progressive de la diversité des espèces,

Changement d'espèce dominante,

La complexité des chaînes alimentaires,

Une augmentation de la proportion d'espèces à cycle de développement long dans les communautés,

Renforcement des liens mutuellement bénéfiques dans les biocénoses, etc.

La biomasse totale et la production de plantes augmentent progressivement, mais l'échelle d'utilisation de ces produits dans les chaînes alimentaires augmente également. Tout cela conduit à un ralentissement du rythme du changement et à la mise en place de écosystèmes stables.

Dans les communautés matures et stables, tout ce que poussent les plantes est utilisé par les hétérotrophes - c'est principale raison de la stabilisation des écosystèmes. Si une personne prélève des produits de tels écosystèmes (par exemple, du bois de forêts matures), elle les viole inévitablement.

Aux premiers stades du développement des biocénoses, jusqu'à ce que les chaînes alimentaires se soient développées, un excès de production végétale est créé dans les écosystèmes, et ces biocénoses sont bénéfiques pour l'homme.

Activités humaines conduit constamment à des changements dans diverses biocénoses - à la suite de l'exploitation forestière, du drainage et de l'arrosage des terres, du développement des tourbières, de la pose de routes, etc. Des perturbations partielles ou profondes des écosystèmes sont causées par des processus naturels de leur auto-guérison.

Cependant, les possibilités naturelles ne sont pas illimitées. Auto-guérison des biocénoses souvent gêné par divers causes externes. Par exemple, les crues annuelles des rivières perturbent en permanence la formation de biocénoses stables sur leurs rives, et ici les communautés existent dans un état constamment immature. De même, le labour constant des champs empêche la restauration de la végétation naturelle dans la zone. Les friches peuvent ne pas être peuplées de plantes ou d'animaux pendant des décennies si un facteur s'écarte fortement de la norme, par exemple, des roches retournées hautement toxiques, une densité de sol élevée ou une humidité insuffisante.

Une autre raison en violation des capacités de récupération des biocénoses - une diminution de la diversité des espèces dans l'environnement. S'il n'y a nulle part où prélever des graines de plantes ou des espèces animales qui jouent un rôle important dans les étapes correspondantes du développement communautaire, l'écosystème reste à un stade moins stable.

Par exemple, lors de la coupe à blanc de forêts d'épicéas sur de grandes surfaces, elles envahissent avec le temps des espèces à petites feuilles de faible valeur et persistent longtemps dans cet état, car il n'y a nulle part où obtenir des graines d'épinette.

Capacité à gérer les processus d'auto-développement et d'auto-récupération des écosystèmes- une tâche très importante de l'activité économique moderne, lorsqu'une personne met en mouvement constant toute la couverture vivante de la planète. En supprimant les facteurs limitants, en fournissant les semences végétales appropriées et en instillant les espèces animales nécessaires, il est possible d'accélérer la formation de communautés stables ou, au contraire, de retarder les processus au stade de développement dont nous avons besoin.

Les agroécosystèmes, les principales différences avec les écosystèmes naturels.

Les biocénoses artificielles créées par les personnes impliquées dans l'agriculture sont appelées agrocénoses . Ils comprennent les mêmes composants du milieu que les biogéocénoses naturelles, ont une productivité élevée, mais n'ont pas la capacité d'autorégulation et de stabilité, car dépendent de l'attention humaine à leur égard.

Agroécosystème (agrobiocénose)

Une biocénose artificielle, créée par l'homme, une communauté d'organismes vivants qui sert à obtenir des produits agricoles et est régulièrement entretenue par l'homme.

1. Moins d'espèces vivent dans un agroécosystème que dans un écosystème naturel. Par conséquent, les chaînes alimentaires dans l'agroécosystème sont courtes, non ramifiées, de ce fait, la circulation des substances est instable, donc elle-même agroécosystèmeinstable. Si une personne ne s'en occupe pas (arroser, fertiliser, désherber), alors il s'effondrera, par exemple, un champ de blé envahira, se transformera en prairie. Ainsi, l'écosystème naturel ne reçoit de l'énergie que de la lumière du soleil, et l'agroécosystème reçoit de l'énergie du Soleil et de l'homme (la principale source d'énergie de l'agroécosystème reste le Soleil).

2. Vit dans l'agroécosystème plusieurs plantes de la même espèce(monoculture), de bonnes conditions sont donc créées pour les consommateurs qui se nourrissent de cette espèce (virus, bactéries, nématodes, acariens, insectes, etc.). Par conséquent, en agriculture, il est impératif de lutter contre les ravageurs. Principaux moyens :

• pesticides (plus - bon marché, moins - les ennemis naturels des ravageurs sont détruits, de sorte que leur nombre peut, au contraire, augmenter);
• méthodes biologiques (utilisation d'ennemis naturels - cavaliers contre les papillons, coccinelles contre les pucerons, etc.);
• rotation des cultures (chaque année, une culture différente est cultivée sur le terrain afin que les ravageurs ne s'accumulent pas dans le sol)

3. Dans un écosystème naturel, les plantes prélèvent les sels minéraux du sol avec leurs racines, puis les plantes sont mangées par les consommateurs, détruites par les décomposeurs et les sels retournent dans le sol - il s'agit d'un cycle fermé de substances. Sur le champ de blé, la récolte est récoltée et exportée, et les sels minéraux ne sont pas restitués au sol ( circulation libre des substances). Par conséquent, les engrais sont utilisés dans l'agriculture - minéraux (sels) et organiques (fumier).

Dans une agrocénose (par exemple, un champ de seigle), le même chaînes alimentaires, comme dans l'écosystème naturel : producteurs (seigle et adventices), consommateurs (insectes, oiseaux, campagnols, renards) et décomposeurs (bactéries, champignons). L'homme est un maillon essentiel de cette chaîne alimentaire.

Les agrocénoses, en plus de l'énergie solaire, reçoivent énergie supplémentaire, qu'une personne dépense pour la production d'engrais, de produits chimiques contre les mauvaises herbes, les ravageurs et les maladies, pour l'irrigation ou le drainage des terres, etc. Sans une telle dépense d'énergie supplémentaire, l'existence à long terme des agrocénoses est pratiquement impossible.

Dans les agrocénoses, il agit principalement selection artificielle dirigé par l'homme, d'abord, vers l'augmentation maximale des rendements des cultures.

Dans les agroécosystèmes, fortement diversité des espèces réduite les organismes vivants. Une ou plusieurs espèces (variétés) de plantes sont généralement cultivées dans les champs, ce qui entraîne un appauvrissement important de la composition spécifique des animaux, des champignons et des bactéries.

De cette façon , par rapport aux biogéocénoses naturelles agrocénoses:

Ils ont une composition limitée d'espèces de plantes et d'animaux,

Incapable de se renouveler et de s'autoréguler,

Exposé à la menace de mort en raison de la reproduction massive de ravageurs ou d'agents pathogènes

Ils nécessitent une activité humaine inlassable pour les entretenir.

Tâches thématiques

A1. Le chemin le plus rapide vers la succession de la biogéocénose peut conduire

1) la propagation des infections en elle

2) augmentation des précipitations

3) la propagation des maladies infectieuses

4) activité économique humaine

A2. Habituellement le premier à s'installer sur les rochers

2) lichens

4) arbustes

A3. Le plancton est une communauté d'organismes :

1) assis

2) planer dans la colonne d'eau

3) fond sédentaire

4) flottement rapide

A4. Trouver Incorrect déclaration.

La condition de pérennité d'un écosystème :

1) la capacité des organismes à se reproduire

2) l'afflux d'énergie de l'extérieur

3) la présence de plus d'une espèce

4) régulation constante du nombre d'espèces par l'homme

A5. La propriété d'un écosystème à se préserver des influences extérieures s'appelle :

1) auto-reproduction

2) autorégulation

3) résistant

4) intégrité

A6. La stabilité d'un écosystème est améliorée s'il :

2) le nombre d'espèces de décomposeurs diminue

3) le nombre d'espèces de plantes, d'animaux, de champignons et de bactéries augmente

4) toutes les plantes disparaissent

A7. L'écosystème le plus durable :

1) champ de blé

2) verger

4) pâturage culturel

A8. La principale raison de l'instabilité des écosystèmes:

1) déséquilibre de la circulation des substances

2) auto-développement des écosystèmes

3) la composition permanente de la communauté

4) fluctuations démographiques

A9. Soulignez la mauvaise déclaration. Le changement dans la composition spécifique des arbres dans l'écosystème forestier est déterminé par :

1) changements environnementaux causés par les membres de la communauté

2) conditions climatiques changeantes

3) l'évolution des membres de la communauté

4) changements saisonniers dans la nature

A10. Au cours du long développement et du changement de l'écosystème, le nombre d'espèces d'organismes vivants qui y sont inclus,

1) diminue progressivement

2) grandit progressivement

3) reste le même

4) ça se passe de différentes manières

A11. Trouvez la mauvaise déclaration. Dans un écosystème mature

1) les populations d'espèces sont bien reproduites et ne sont pas remplacées par d'autres espèces

2) la composition spécifique de la communauté continue de changer

3) la communauté est bien adaptée à l'environnement

4) la communauté a la capacité de s'autoréguler

A12. Une communauté humaine créée à dessein est appelée :

1) biocénose

2) la biogéocénose

3) agrocénose

4) biosphère

A13. Soulignez la mauvaise déclaration. L'agrocénose laissée par l'homme meurt, parce que.

1) la compétition entre plantes cultivées s'intensifie

2) les plantes cultivées sont évincées par les mauvaises herbes

3) il ne peut exister sans engrais et sans soins

4) il ne résiste pas à la concurrence des biocénoses naturelles

A14. Trouvez la mauvaise déclaration. Signes caractérisant les agrocénoses

1) plus grande diversité d'espèces, réseau de relations plus complexe

2) obtenir de l'énergie supplémentaire avec l'énergie solaire

3) incapacité à une existence indépendante à long terme

4) affaiblissement des processus d'autorégulation

EN 1. Choisissez des signes d'agrocénose

1) ne supporte pas leur existence

2) se composent d'un petit nombre d'espèces

3) augmenter la fertilité du sol

4) obtenir de l'énergie supplémentaire

5) systèmes d'autorégulation

6) il n'y a pas de sélection naturelle

EN 2. Trouvez la bonne séquence d'événements lorsque la végétation colonise les roches :

1) arbustes

2) les cochenilles

3) mousses et lichens touffus

4) plantes herbacées

"Manuel de biologie générale pour les élèves de 9e année des établissements d'enseignement général, troisième édition, révisée éditée par le prof. DANS. Ponomareva Recommandé...»

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Le passage de la chasse et de la cueillette à l'agriculture sédentaire est souvent qualifié de révolution agricole en raison de l'énorme importance de cet événement dans la vie de l'homme et de la nature.

La révolution agricole, considérée comme le plus grand événement pour l'homme dans la maîtrise de son environnement, a immédiatement réagi en accélérant le développement de l'homme et de sa culture. Le développement de divers types de carburant a commencé, l'utilisation de machines, l'utilisation des transports, la création de grandes colonies, puis des villes. Tout cela s'est accompagné d'énormes transformations dans la nature.

Par exemple, 5 mille ans avant JC. e. les premiers systèmes d'irrigation sont apparus en Asie du Sud-Ouest.

Aussi, bien des siècles avant notre ère, la civilisation maya a créé des canaux de navigation. En Mésopotamie, en Égypte ancienne, à Sumer, en Chine, en Inde pendant 7 à 5 000 ans av. e. il y avait déjà de grandes villes densément peuplées avec de grandes zones agricoles suburbaines.

Le développement des énergies fossiles (charbon, pétrole, gaz), l'invention de la machine à vapeur, l'utilisation des transports mécanisés, des machines diverses et autres transformations des forces productives, qui ont pris une large ampleur au cours des 200-300 dernières années, s'appelle la révolution industrielle.

Ce progrès technologique a eu un impact énorme sur tous les aspects de la vie humaine, mais a en même temps causé un impact massif sur la biosphère.

L'érosion des sols s'est accélérée, le changement climatique s'est produit, de nombreuses espèces d'organismes ont disparu, les pâturages se sont détériorés et les ressources naturelles renouvelables et non renouvelables se sont épuisées.

Le célèbre philosophe et naturaliste F. Engels au milieu du XIXe siècle. Dans son livre Dialectic of Nature, il écrit :

"Qu'est-ce que les planteurs espagnols à Cuba se souciaient, qui brûlaient des forêts sur les pentes des montagnes et recevaient de l'engrais dans les cendres du feu, ce qui était à peine suffisant pour une génération de caféiers rentables - qu'est-ce qu'ils se souciaient du fait que des averses tropicales ont ensuite emporté la couche supérieure désormais sans défense, ne laissant que des rochers nus !

Le XXe siècle a été caractérisé par une puissance et une rapidité incommensurables de l'influence de la croissance sur la nature de l'homme, captées par le désir effréné du confort de son existence. Les progrès réalisés dans la vie économique de la société dans la seconde moitié du XXe siècle. ont été appelées la révolution scientifique et technologique (NTR). Cependant, les acquis de la révolution scientifique et technologique, associés à l'espoir de maîtriser les forces de la nature, n'ont été perçus avec optimisme que pendant une courte période, car très vite un déséquilibre important de l'environnement et de la biosphère dans son ensemble, causé par la résultats de l'activité humaine, a été découvert. Elle se manifeste à la fois dans l'épuisement des ressources naturelles et dans l'état de la santé humaine. La pollution de l'environnement, la crise de l'énergie, les catastrophes mondiales (l'explosion de la centrale nucléaire de Tchernobyl) ont placé l'humanité devant le problème de la sauvegarde de la nature et de la vie elle-même.

À notre époque, la tâche principale de l'humanité est la préservation de la vie sur Terre.

Le désir des gens d'empêcher une catastrophe écologique imminente explique l'attention portée à l'écologie en tant que base scientifique de l'utilisation rationnelle des ressources naturelles, de la préservation du développement durable de la nature et de l'humanité.

1. Expliquez pourquoi, dans les premières étapes de l'histoire humaine, l'impact de l'homme sur la nature ne lui a pas été préjudiciable.

Quelle devrait être la nature de la relation entre l'homme et la nature afin de maintenir le développement durable de la vie ?

Que pouvez-vous faire personnellement pour protéger la faune et l'environnement?

Par exemple, le développement de la locomotion bipède et de la main en tant qu'organe de travail a commencé dès le stade de l'australopithèque (le stade préhumain), et ne s'est finalement formé qu'au stade de Néandertal et de Cro-Magnon, c'est-à-dire au stade du genre Homme. L'augmentation et la complication du cerveau humain se sont également poursuivies pendant longtemps.

En s'installant autour du globe, en s'adaptant aux conditions environnementales, l'espèce Homo sapiens est devenue polymorphe. L'espèce a développé plusieurs races adaptatives. Ils diffèrent principalement par des caractères morphologiques sans isolement reproductif. Cela indique que toutes les races font partie d'une seule espèce holistique d'Homo sapiens. Dans les propriétés raciales, l'essence biologique d'une personne se manifeste, son appartenance au monde de la faune, où opèrent les lois biologiques. Mais l'homme est qualitativement différent de tous les autres organismes sur Terre. La différence réside dans l'appartenance d'une personne à une société où s'appliquent des lois (sociales) publiques. Une telle dualité n'est caractéristique que de l'homme, qui représente la seule espèce biosociale sur notre planète.

Vérifiez-vous 1. Décrivez les étapes de l'anthropogenèse.

2. Quelle était l'importance de la posture droite à l'origine de l'homme ?

3. Dans quelles régions de la Terre l'apparition du genre Homme s'est-elle produite ?

4. Quand et comment la sélection naturelle a-t-elle agi dans l'évolution humaine ?

5. Pourquoi une personne est-elle appelée un habitant de la biosphère ?

Thèmes de discussion 1. Pourquoi les facteurs évolutifs biologiques perdent-ils progressivement leur importance dans l'anthropogenèse ?

2. Quelle est la différence entre l'action de la sélection naturelle dans la spéciation et la formation des races ?

3. L'évolution du genre Man montre que l'humanité a jusqu'à présent réussi à faire face aux tâches qui se sont produites au cours de ce processus (marcher debout, s'installer, se nourrir, fournir de l'énergie, vivre dans les conditions de la période glaciaire, etc.). Homo sapiens sera-t-il capable de faire face aux problèmes environnementaux mondiaux d'aujourd'hui ?

Concepts de base Anthropogenèse. Australopithèque. Archanthrope. Paléoanthrope. Néoanthrope.

Cro-Magnon. Homo sapiens (homo sapiens). Course. Essence biosociale de l'homme.

Chapitre Fondamentaux de l'écologie Après avoir étudié le chapitre, vous serez en mesure de :

décrire les caractéristiques des quatre milieux de vie;

révéler les schémas d'action des facteurs environnementaux dans la nature;

expliquer pourquoi la plupart des populations d'une année à l'autre maintiennent des nombres à peu près constants ;

prouver l'avantage de la diversité des espèces dans les écosystèmes naturels;

comprendre l'essence des lois fondamentales de la durabilité de la faune et de la "règle des 10 %".

§ 50 Conditions de vie sur Terre. Milieux de vie et facteurs écologiques La vie sur Terre existe partout sauf aux évents des volcans actifs. Tout ce qui entoure un organisme vivant s'appelle son habitat. La science de l'écologie traite de l'étude de l'interaction des organismes avec l'environnement (du grec oikos - "habitation", "résidence" et logos - "mot", "enseignement").

Chaque être vivant est étroitement lié à son environnement, est influencé par lui et, à son tour, l'affecte. Toutes les propriétés de l'environnement auxquelles les organismes sont exposés sont appelées facteurs environnementaux. Ils peuvent être évalués et mesurés.

Les facteurs environnementaux sont divisés en abiotiques et biotiques.

Les facteurs abiotiques sont de nature physico-chimique. Ce sont la lumière, la température, l'humidité de l'air, la quantité et la composition des sels dans l'eau, la pression, le vent, etc.

Dans le monde moderne, presque toute la nature vivante est fortement influencée par l'activité humaine. Souvent, cette influence chevauche largement l'action des facteurs naturels. Par conséquent, en plus des facteurs abiotiques et biotiques, les facteurs anthropiques sont identifiés et pris en compte séparément. Ceux-ci incluent toutes sortes de formes d'impact humain sur d'autres espèces et sur leurs conditions de vie.

De tels impacts peuvent être spécialement prévus par une personne ou agir comme imprévus et accidentels.

Sur Terre, on distingue quatre principaux environnements de vie, qui diffèrent considérablement par les propriétés et la force de l'action des facteurs individuels: l'eau, le sol-air, le sol et l'organisme (les corps d'autres organismes) (Fig. 69).

Selon l'environnement dans lequel vivent les représentants des différentes espèces, ils subissent l'action de divers facteurs environnementaux et sont obligés de s'y adapter.

Le milieu aquatique est l'océan mondial, les masses d'eau continentales et les eaux souterraines. La diversité de l'ensemble des conditions dans différentes eaux explique les propriétés des organismes qui les habitent - les hydrobiontes (du grec hydor - "eau" et biontos - "vivant").

Les conditions de vie dans cet environnement sont déterminées par les propriétés chimiques et physiques de l'eau : sa densité, sa capacité calorifique élevée, sa conductivité thermique élevée, ses sels et gaz dissous et sa forte absorption de la lumière.

Les fluctuations de température dans le milieu aquatique sont généralement faibles en raison de la capacité calorifique élevée de l'eau, ce qui facilite la vie de ses habitants.

L'une des difficultés de la vie dans les plans d'eau est la faible teneur en oxygène. Dans un litre d'eau, il ne dissout pas plus de 10 ml, c'est-à-dire qu'il en contient 21 fois moins que dans l'air. Au fur et à mesure que la température augmente et que l'eau est polluée, la teneur en oxygène diminue fortement, de sorte qu'une suffocation peut se produire dans les plans d'eau - la mort massive de poissons et d'invertébrés par suffocation. En raison de la forte absorption de la lumière solaire par l'eau, la photosynthèse des plantes ne peut se produire que dans ses couches supérieures. Même dans les eaux les plus pures, les algues ne vivent généralement pas à plus de 150-200 m, tandis que les animaux vivent dans les profondeurs les plus profondes, là où règnent les ténèbres éternelles.

L'environnement sol-air est le plus difficile pour la vie. C'est un médium de contrastes :

fortes fluctuations de température, changements des conditions météorologiques, répartition inégale de la lumière et de l'humidité. Il se distingue par une abondance d'air, c'est pourquoi les organismes qui y vivent sont appelés aérobiontes (grec Aer - «air»).

La faible densité de l'air ne supporte pas bien le corps, donc seuls les groupes d'organismes qui ont développé un bon support squelettique (plantes supérieures, vertébrés, insectes) ont maîtrisé l'environnement sol-air. Mais cet environnement est caractérisé par une forte teneur en oxygène et des flux solaires intenses. Ici, des opportunités sont créées pour un métabolisme intensif et le développement d'une végétation riche. Dans l'environnement sol-air, l'existence d'espèces aimant l'humidité et la sécheresse, à la fois aimant le froid et la chaleur, est possible, selon les régions spécifiques de la Terre.

Les facteurs environnementaux importants de cet environnement sont les pluies, la couverture de neige, le vent, la nature du sol et autres, ce qui crée une grande variété de conditions pour les organismes vivants dans différentes parties du globe.

L'environnement sol-air, du point de vue de ses conditions physico-chimiques, est considéré comme assez sévère vis-à-vis de tous les êtres vivants. Et pourtant, malgré la sévérité des conditions, la vie sur terre a atteint un niveau très élevé tant au niveau de la masse totale de matière organique que dans la variété des manifestations des propriétés de la matière vivante.

L'environnement du sol est une couche superficielle meuble, transformée par les activités des êtres vivants et les facteurs climatiques. Cet habitat particulier est imprégné de pores contenant à la fois de l'humidité et de l'air. Il reçoit en permanence des masses végétales mortes, des cadavres d'animaux petits et grands, et toutes sortes de sécrétions d'organismes vivants, qui constituent une riche source d'énergie pour les organismes du sol. Par conséquent, l'environnement du sol est habité par de nombreuses espèces de bactéries, de champignons, d'algues et d'animaux. Il est également imprégné de racines de plantes. L'air du sol est toujours saturé de vapeur d'eau, de sorte que les habitants du sol ne risquent pas de se dessécher. Avec la profondeur, l'amplitude des fluctuations de température diminue, en été il fait plus frais dans le sol et en hiver il fait plus chaud qu'en surface.

Les espèces qui habitent l'environnement du sol sont appelées édaphobiontes (grec.

edaphos- "sol").

L'environnement, ce sont les organismes vivants eux-mêmes. Ils sont utilisés par d'autres espèces à la fois comme lieu de vie et comme source de ressources alimentaires. Les organismes qui habitent les êtres vivants sont appelés endobiontes (du grec endon - "à l'intérieur").

1. Dans quels environnements vivent les plantes, les champignons, les animaux ?

2. Pourquoi l'environnement sol-air est-il caractérisé par la plus grande variété de formes d'organismes ?

3*. Pensez à quel groupe de facteurs environnementaux vous classeriez un incendie dans la forêt.

4*. Regardez comment les facteurs anthropiques se manifestent dans la vie du corbeau gris.

§ 51 Lois générales de l'action des facteurs environnementaux sur les organismes De nombreux troubles environnementaux surviennent en raison de la violation inconsciente des lois naturelles les plus élémentaires par une personne. Ces lois reflètent divers aspects de l'action des facteurs environnementaux sur les organismes. Il existe un grand nombre de facteurs environnementaux et les représentants des différentes espèces y réagissent de différentes manières, mais un certain nombre de lois générales de l'action des facteurs environnementaux sur les organismes peuvent être identifiées.

La loi de l'optimum (lat. Optimum - «le meilleur») reflète la réaction des espèces à un changement de la force de n'importe quel facteur. Il existe certaines limites d'action de chaque facteur, à l'intérieur desquelles la viabilité des organismes augmente. C'est la zone optimale. Avec des écarts par rapport à cette zone dans le sens d'une diminution ou d'une augmentation de la force de l'impact du facteur, la viabilité des organismes diminue. C'est une zone d'oppression, ou pessimum (pessimus latin - "très mauvais"). Si l'action du facteur dépasse certaines limites minimales ou maximales possibles pour l'espèce, les organismes meurent. La valeur destructive du facteur s'appelle le point critique (Fig. 71).

La loi de l'optimum est d'une grande importance pratique. Il n'y a pas de facteurs entièrement positifs ou négatifs, tout dépend de leur dosage. Toutes les formes d'influence de l'environnement sur les organismes ont une expression purement quantitative. Afin de contrôler l'activité vitale d'une espèce, il faut avant tout éviter que divers facteurs environnementaux ne dépassent leurs valeurs critiques et essayer de maintenir la zone optimale. Ceci est très important pour la production végétale, l'élevage, la foresterie et, en général, tous les domaines d'interaction humaine avec la faune. La même règle s'applique à la personne elle-même, notamment dans le domaine de la médecine.

L'utilisation de la loi de l'optimum est compliquée par le fait que les dosages optimaux des facteurs sont différents pour chaque espèce. Ce qui est bon pour une espèce peut être pessimiste ou au-delà des limites critiques pour une autre. Par exemple, à une température de 20 ° C, un singe tropical frissonne de froid et l'habitant du nord - le renard arctique - languit de la chaleur. Les papillons du papillon d'hiver voltigent encore en novembre (à une température de 6 ° C), lorsque la plupart des autres insectes tombent dans la stupeur. Le riz est cultivé dans des champs inondés d'eau, et le blé dans de telles conditions se mouille et meurt.

La loi d'individualité écologique des espèces reflète la diversité des relations des organismes avec l'environnement. Il témoigne que dans la nature il n'y a pas deux espèces avec une coïncidence complète d'optima (OPT) et de points critiques par rapport à un ensemble de facteurs environnementaux. Si les espèces coïncident dans la résistance à un facteur, alors elles divergeront certainement dans la résistance à un autre (Fig. 72).

Les espèces avec une gamme étroite de résistance sont classées comme spécialisées. Ils vivent généralement dans des conditions où les facteurs environnementaux varient très peu. Par exemple, les poissons d'eau profonde - à température constante de l'eau, les plantes des steppes - à une lumière vive constante. Les espèces avec une large gamme de résistance sont capables de vivre dans des conditions où les facteurs environnementaux varient considérablement.

L'ignorance de la loi de l'individualité écologique des espèces, par exemple dans la production agricole, peut entraîner la mort d'organismes. Lors de l'utilisation d'engrais minéraux ou organiques insuffisamment transformés, de pesticides, ces substances sont souvent appliquées en quantités excessives, quels que soient les besoins individuels des plantes.

La loi du facteur limitant est étroitement liée à la loi de l'optimum et en découle. Il n'y a pas de facteurs entièrement négatifs ou positifs dans l'environnement : tout dépend de la force de leur action. Les êtres vivants sont simultanément affectés par de nombreux facteurs, et d'ailleurs, la plupart d'entre eux sont changeants. Mais dans chaque période de temps spécifique, on peut distinguer le facteur le plus important dont la vie dépend le plus. Il s'avère être le facteur environnemental qui s'écarte le plus de l'optimum, c'est-à-dire qui limite l'activité vitale des organismes sur une période donnée.

Tout facteur influençant les organismes peut devenir optimal ou limitant, selon la force de son influence.

La loi de l'action combinée des facteurs dit: le résultat de l'influence de tout facteur environnemental sur l'activité vitale des organismes dépend en grande partie de la combinaison et de la force des autres pour le moment.

Ainsi, tout le monde sait qu'il est beaucoup plus facile de supporter le gel par temps calme que par vent fort. L'influence de la chaleur à 30 degrés est beaucoup plus forte par forte humidité que par temps sec, etc. Par conséquent, s'il n'est pas possible de modifier le facteur limitant, il est souvent possible d'atténuer son effet en en modifiant d'autres. En agriculture, ces pratiques sont incluses dans les normes de la technologie agricole. Par exemple, un relâchement supplémentaire du sol réduit l'évaporation de l'humidité du sol, car il brise le réseau de petits pores à partir desquels l'humidité s'évapore.

La loi du caractère indispensable des facteurs indique qu'il est impossible de remplacer complètement un facteur par un autre. Mais souvent, avec l'influence complexe des facteurs, on peut voir l'effet de substitution. Par exemple, la lumière ne peut pas être remplacée par un excès de chaleur ou de dioxyde de carbone, mais en agissant sur les changements de température, la photosynthèse peut être augmentée chez les plantes. Cependant, il ne s'agit pas du remplacement d'un facteur par un autre, mais de la manifestation d'un effet biologique similaire provoqué par des modifications des indicateurs quantitatifs de l'action combinée des facteurs. Ce phénomène est largement utilisé en agriculture. Par exemple, dans les serres pour fabriquer des produits, ils créent une teneur accrue en dioxyde de carbone et en humidité dans l'air, le chauffage et compensent ainsi en partie le manque de lumière en automne et en hiver.

Dans l'action des facteurs environnementaux sur la planète, il existe une périodicité associée à l'heure de la journée, aux saisons de l'année, aux marées marines et aux phases de la lune.

Cette périodicité est due à des raisons cosmiques - le mouvement de la Terre autour de son axe, autour du Soleil et l'interaction avec la Lune. La vie sur Terre s'adapte à ce rythme constant qui se manifeste par des changements d'état et de comportement des organismes.

La végétation des plantes, la chute des feuilles, la dormance hivernale, la reproduction des animaux, leurs migrations, l'hibernation, l'engraissement sont des exemples de phénomènes provoqués par la saison de l'année. Le changement de jour et de nuit provoque des changements dans l'activité des animaux, le taux de photosynthèse des plantes, etc.

L'adaptabilité aux changements périodiques de l'environnement externe s'exprime non seulement par une réponse directe à un changement d'un certain nombre de facteurs, mais également par des rythmes internes quotidiens et saisonniers héréditaires.

Les rythmes saisonniers internes se reconstituent difficilement et souvent après plusieurs générations. Par exemple, les animaux de l'hémisphère sud, transportés dans nos zoos, se reproduisent généralement en automne, avant l'hiver, quand c'est le printemps chez eux.

Dans les réarrangements saisonniers de l'activité vitale chez la plupart des espèces, la longueur des heures de clarté, c'est-à-dire le rapport des périodes claires et sombres de la journée, est d'une grande importance. La réaction des organismes à un changement de la durée de la journée s'appelle le photopériodisme (du grec photos - "lumière" et periodos - "cycle", "alternance").

La durée de la lumière du jour est le seul signal précis de l'approche de l'hiver ou du printemps, c'est-à-dire des changements dans l'ensemble des facteurs environnementaux.

Les conditions météorologiques sont trompeuses. Par conséquent, les plantes, par exemple, réagissant à la longueur du jour, n'ouvrent pas leurs feuilles pendant les dégels hivernaux et ne se tournent pas vers la chute des feuilles pendant les gelées estivales à court terme. Les plantes fleurissent également à une certaine longueur de la journée. La floraison des plantes est l'une des manifestations du photopériodisme. Il s'agit d'un problème courant pour les producteurs. Par conséquent, parmi les plantes, il est important de distinguer les espèces ou variétés de jours courts et de jours longs. Les plantes de jours longs sont principalement distribuées sous les latitudes tempérées et subpolaires, et les plantes de jours courts - dans les zones plus proches de l'équateur.

La capacité de percevoir la longueur du jour et d'y réagir est particulièrement répandue dans le règne animal. Chez les animaux, le photopériodisme contrôle la fertilité, le moment de la saison des amours, la migration et la transition vers l'hibernation.

Dans les phénomènes de photopériodisme, ce n'est pas l'effet direct du facteur lumineux sur les organismes qui est exprimé, mais sa valeur de signal. Le rapport des périodes claires et sombres de la journée à différentes saisons de l'année en tant que facteur de signal avertit des changements à venir dans la nature, dont la préparation prend du temps.

Par conséquent, les réorganisations physiologiques nécessaires chez les animaux et les plantes ont le temps de se produire à l'avance.

1. Qu'est-ce qu'un facteur de signal ? En quoi diffère-t-il des autres facteurs environnementaux abiotiques ?

2*. La loi de l'optimum s'applique-t-elle aux poisons et médicaments agissant sur le corps humain ?

La capacité de percevoir la durée du jour et d'y répondre est un phénomène largement répandu dans le monde végétal et animal.

Certaines limites d'action de chaque facteur sont les limites dans lesquelles la viabilité de l'organisme se réalise mieux.

§ 52 Adaptation des organismes aux actions des facteurs environnementaux Les adaptations, ou adaptations, sont tous les signes et propriétés des organismes qui augmentent leurs chances de survie dans l'environnement extérieur. Des adaptations se créent et se maintiennent au cours de l'évolution des espèces, en fonction de leur variabilité, par sélection naturelle. Toutes les espèces existantes ont passé cette sélection et ont donc les adaptations nécessaires aux conditions de leur habitat.

Dans la nature inanimée, des lois physiques et chimiques opèrent qui déterminent les directions d'adaptations possibles pour les organismes vivants.

Considérons ces possibilités sur l'exemple du plancton (planctos grec - "errant") - des organismes en suspension dans la colonne d'eau.

Mener une vie planctonique dans l'eau n'est possible que si les forces qui maintiennent l'organisme à flot sont égales à son poids. La flottabilité (selon la loi d'Archimède) et les forces d'adhésion des particules d'eau à la surface du corps agissent contre la gravité. Par conséquent, tout moyen d'alléger le poids et d'augmenter la surface corporelle favorisera un mode de vie planctonique. Chez certaines espèces, cela est réalisé par de très petites tailles, chez d'autres - par diverses excroissances, poils, plis, chez d'autres - par la saturation des cellules avec des gouttelettes de graisse ou la présence de cavités gazeuses qui réduisent la gravité spécifique (Fig.

Contrairement au plancton, les espèces nageant activement et rapidement, au contraire, ont développé une forme similaire au cours de l'évolution, appelée en forme de torpille. Selon les lois de l'hydrodynamique, un corps se déplaçant rapidement dans l'eau ne peut surmonter avec succès la résistance frontale que dans certaines proportions (rapport approximatif de la longueur au diamètre maximal de 5: 1). Ce sont ces proportions qui caractérisent les dauphins, les requins, les thons, les calmars et les anciens ichtyosaures.

La similitude externe des organismes ne reflète pas la relation entre les espèces, mais des caractéristiques similaires du mode de vie. Dans le même habitat, des formes adaptatives similaires se forment. Par exemple, les arbres, les arbustes, les arbustes et diverses herbes sont des formes qui sont apparues dans différents types de plantes avec une utilisation similaire de l'environnement.

Les adaptations morphologiques sont les plus évidentes. Par l'apparition de différentes espèces d'animaux et de plantes, on peut comprendre non seulement dans quel environnement ils vivent, mais aussi quel genre de vie ils y mènent.

Par exemple, tous les animaux vertébrés menant un mode de vie souterrain ont un corps compact avec un cou court et une queue courte, des yeux et des oreillettes sous-développés, courts, comme s'ils étaient garnis de fourrure, creusent le sol soit avec des membres antérieurs avec des muscles puissants et des griffes fortes, soit en saillie comme ciseau, fraises. Tels sont les taupes, les zokors, les rats-taupes et d'autres espèces.

L'insecte fouisseur de l'ours ressemble aussi à une petite taupe. Les plantes de liane ont des tiges avec diverses adaptations - crochets, vrilles ou ventouses, leur permettant de s'accrocher aux tiges dressées d'autres espèces et de porter leurs feuilles à la lumière. Il existe des formes de vignes parmi les plantes herbacées et ligneuses, représentant des espèces de différentes familles.

Les adaptations écologiques s'expriment non seulement dans les caractéristiques externes de l'espèce, mais aussi dans les changements des processus physiologiques, dans la nature du comportement, dans les cycles de vie, ainsi que dans les transformations et la distribution biochimiques intracellulaires.

La particularité de la structure externe, reflétant les adaptations de l'espèce à un certain mode de vie dans l'habitat, s'appelle la forme de vie.

La forme de vie se développe au cours de la formation évolutive de l'espèce, et sa manifestation chez les individus est déterminée par le génotype et la vitesse de réaction. Différentes espèces peuvent avoir une forme de vie similaire si elles mènent un mode de vie similaire.

Dans le même temps, il existe des espèces dont les individus à différents stades de développement individuel peuvent appartenir à différentes formes de vie. Ceci est particulièrement fréquent chez les animaux qui se développent avec la métamorphose (têtard et grenouille, larve et adulte d'anguille, chenille et papillon). Chez les plantes, la forme de vie peut être différente selon les conditions dans lesquelles elle pousse. Par exemple, le bouleau pubescent, le sorbier des forêts tempérées développe la forme d'un arbre à tronc unique et, poussant dans les communautés de toundra forestière et de toundra, il acquiert une forme de vie arbustive à plusieurs tiges.

En écologie, les espèces sont classées non par parenté, mais par les méthodes et les formes d'adaptation au milieu ou à certains facteurs de ce milieu.

Les formes de vie reflètent la classification selon les propriétés adaptatives des organismes à l'ensemble du complexe de facteurs environnementaux abiotiques et biotiques.

Par rapport à un facteur environnemental dominant (lumière, température ou eau, type de nourriture, etc.), des groupes écologiques sont distingués.

Il existe des groupes écologiques liés à la lumière (qui aime la lumière, qui aime l'ombre et tolère l'ombre), à ​​la température (qui aime la chaleur, qui résiste à la chaleur, qui aime le froid), à l'eau (qui aime l'humidité, qui résiste à la sécheresse, etc. .).

Selon la variabilité de la température corporelle, on distingue les groupes d'organismes poïkilothermiques et homéothermiques. Chez les organismes poïkilothermes, la température corporelle centrale suit les changements de température ambiante. Leur taux métabolique monte et descend. Ces espèces sont majoritaires sur Terre.

Homéothermique seulement deux groupes d'êtres vivants - les mammifères et les oiseaux. Ils sont capables de maintenir une température corporelle constante dans toutes les conditions environnementales.

Leur métabolisme va toujours à grande vitesse, même si la température extérieure change constamment. Par exemple, les ours polaires de l'Arctique ou les pingouins de l'Antarctique peuvent supporter des gelées de 50 degrés, soit une différence de 87 à 90 degrés par rapport à leur propre température.

Les espèces dont la température corporelle est instable peuvent entrer dans un état inactif lorsque la température baisse. Le ralentissement du métabolisme dans les cellules augmente considérablement la résistance des organismes aux intempéries. Le passage des animaux à un état de torpeur, comme le passage des plantes à un état de dormance, leur permet de supporter le froid hivernal avec le moins de perte, sans dépenser beaucoup d'énergie.

La forme du corps, les propriétés physiologiques, le mode de vie, le comportement des organismes, leur répartition et leurs rythmes de vie sont des caractéristiques de l'aptitude des espèces (adaptation) à un environnement particulier.

Ainsi, la variété des propriétés adaptatives des organismes développées sous l'influence de facteurs environnementaux leur offre la possibilité d'exister dans différentes conditions de la biosphère.

1. Quelle est la différence entre les concepts de « forme de vie » et de « groupe écologique » ?

2*. Quelles sont les adaptations à la répartition des fruits et graines de pissenlit, cerisier, bardane, coquelicot et épicéa ?

3*. Pense.

Quelles propriétés du corps d'un ours polaire et d'un pingouin leur permettent de supporter des gelées à 50 degrés sans dommage?

Pourquoi y a-t-il très peu d'animaux poïkilothermes dans les régions circumpolaires de la Terre ?

Travail de laboratoire n° 6 (voir Annexe, p. 232).

§ 53 Connexions biotiques dans la nature Aucune espèce, aucun organisme vivant ne peut exister sans les autres. Toute nature vivante est liée à un système complexe de relations biotiques, dont dépendent les possibilités de nutrition, de reproduction, de distribution des espèces, la capacité à exister ensemble et de nombreuses propriétés de leurs habitats. La dépendance des organismes les uns aux autres est extrêmement diverse. Les relations entre les espèces dans ces relations peuvent être différentes - de mutuellement bénéfiques à mutuellement défavorables.

Connexions alimentaires. Ils sont aussi appelés trophiques (du grec trophe - "nourriture", "nutrition"). La vie des organismes, la fourniture de leur énergie dépend d'eux. Ces connexions sont universelles, puisqu'il n'y a pas une seule espèce sur Terre qui ne servirait de nourriture à d'autres ou qui n'utiliserait elle-même d'autres espèces à ces fins.

Les relations trophiques forment un système complexe dans les communautés, appelé réseau trophique. Il peut être représenté schématiquement comme un réseau dense couvrant l'ensemble du monde organique, en commençant par n'importe quelle espèce.

Les relations nutritionnelles entre les organismes jouent un rôle important. Premièrement, ils assurent le transfert de la matière organique et de l'énergie qu'elle contient d'un organisme à l'autre. Ensemble, coexistent donc des espèces qui se soutiennent mutuellement. Deuxièmement, les relations alimentaires servent de mécanisme de régulation du nombre de populations dans la nature. Les relations nutritionnelles entre les organismes font obstacle à la sur-reproduction des espèces individuelles, ce qui rend les communautés naturelles plus stables et plus stables.

La prédation est un moyen d'obtenir de la nourriture et de nourrir les animaux, dans lequel ils attrapent, tuent et mangent d'autres animaux. Parfois, toute relation dans laquelle une espèce en mange une autre est largement qualifiée de relation prédateur-proie, en utilisant dans ce cas le mot prédateur comme synonyme du mot mangeur, même s'il s'agit d'organismes herbivores (éléphants, castors, lièvres).

Des espèces très éloignées peuvent appartenir au même groupe écologique selon le mode d'alimentation.

Par exemple, les vautours charognards, les mulots, les moineaux, les pigeons et les plantes insectivores (droséra, nepenthes, pemphigus) sont des butineurs. Les petites daphnies, les mollusques bivalves, les baleines à fanons et les nénuphars filtrent la nourriture dans les plans d'eau. Les coccinelles et leurs larves en colonies de pucerons broutent comme les vaches dans un pré, sans perdre de temps à chercher de la nourriture. Et la mouche-ktyr frite prédatrice et la libellule-rocker rattrapent leurs proies à la volée, comme, par exemple, le faucon le fait dans les airs, et les lions et les guépards au sol.

Un type de relation mutuellement bénéfique entre les espèces est la compétition. Ce type de relation se produit si différentes espèces existent aux dépens d'une ressource commune, alors qu'il n'y en a pas assez pour tout le monde.

Le fait est que les ressources nécessaires à la vie dans la nature sont presque toujours limitées. Si une espèce rencontre un concurrent dans son habitat, elle obtient moins de ressources, et cela se reflète dans la possibilité de reproduction et dans la taille de sa population. Par conséquent, la compétition est défavorable pour les deux espèces en interaction. La vie de chacun serait meilleure en l'absence de l'autre.

Mutualisme et symbiose - c'est ainsi que sont appelées les relations mutuellement bénéfiques (assistance mutuelle), lorsque la coexistence des espèces augmente le taux de survie de chacune d'elles dans la lutte pour l'existence (Fig. 74).

Les relations entre les plantes à fleurs et leurs pollinisateurs, les arbustes à baies et les animaux qui distribuent leurs graines, les ongulés ruminants et leur microflore gastrique sont des exemples bien connus de telles relations mutuellement bénéfiques.

Mutualisme et symbiose sont des concepts proches dans le sens, mais pas synonymes. Le mutualisme (latin mutuus - «mutuel») est toute relation mutuellement bénéfique, obligatoire et occasionnelle entre des organismes, tandis que la symbiose (symbiose grecque - «cohabitation») fait référence à des connexions qui se sont transformées en cohabitation physique étroite. Les relations symbiotiques impliquent généralement des espèces, dont l'une (parfois les deux) est si dépendante de l'autre qu'elle ne peut exister sans elle. Exemples de symbiose : lichen - une symbiose d'un champignon et de cyanobactéries (ou algues) ; mycorhize (racine fongique) - une symbiose d'un champignon et d'une racine d'une plante supérieure; anémone de mer et bernard-l'ermite (Fig. 75).

Il existe d'autres formes de dépendance des organismes les uns envers les autres.

Le commensalisme est une communication à sens unique. Ils sont bénéfiques pour l'un des partenaires et indifférents à l'autre. Cela peut être le soi-disant freeloading (se nourrir des restes de nourriture d'un autre type, en utilisant ses sécrétions) ou les loger, il est impossible de former des communautés stables. La présence et l'imbrication de diverses connexions biotiques dans la nature provoquent ce que l'on appelle des "réactions en chaîne", lorsqu'en raison de la rupture des connexions par la destruction ou, au contraire, l'introduction d'espèces individuelles par l'homme, la communauté entière peut changer. Par conséquent, il est si important de connaître les formes de ces liens et leurs caractéristiques quantitatives.

2*. L'évolution du prédateur et de la proie se produit de manière conjuguée, c'est-à-dire coévolutive.

3*. Comment les oiseaux vivant dans la même forêt évitent-ils la concurrence ?

§ 54 Populations Les espèces existent toujours dans la nature sous forme de populations. L'interaction entre les espèces est réalisée par des individus de populations différentes. Les relations biotiques à long terme dans les biocénoses n'existent qu'entre les populations.

Une population est un groupe d'individus d'une même espèce dans une zone donnée.

Toute espèce est constituée de populations, car l'espace (aire de répartition) qu'elle occupe sur le globe est hétérogène en termes de conditions, et cela se manifeste par la répartition inégale des espèces.

Une population est une forme d'existence d'une espèce dans la nature.

Différentes populations d'une même espèce sont interconnectées de manière permanente ou épisodique par le déplacement d'individus individuels ou l'introduction de leurs rudiments - graines, spores, œufs, etc. Les résultats des relations entre individus et populations d'espèces différentes dans les communautés sont différents.

Ainsi, les prédateurs sont une sorte de préposés aux soins et de guérisseurs des populations de proies. Détruisant en premier lieu les malades et les faibles, ils sélectionnent ainsi pour la survie de l'espèce et l'acquisition d'adaptations plus parfaites.

Le contact entre les individus d'un prédateur et sa proie est de courte durée et se termine généralement par la mort de cette dernière. Les relations entre les populations de prédateurs et de proies sont à long terme et sont constamment entretenues par les deux espèces.

Maîtrisant un territoire approprié et s'y reproduisant, les représentants de la population entrent dans diverses relations les uns avec les autres. Toutes les formes de relations biotiques se manifestent dans les populations, mais la concurrence et le mutualisme sont les plus courants. Ces relations diamétralement opposées sont difficiles à combiner au sein d'une espèce. Considérons cela en utilisant l'exemple des relations spatiales dans une population.

Chaque espèce crée un système particulier de relations spatiales.

De nombreux animaux se caractérisent, par exemple, par le soi-disant comportement territorial. L'animal se sent propriétaire d'une certaine zone, y vit, collecte de la nourriture, se reproduit, protège cette zone de l'invasion des voisins. Dans le même temps, les voisins échangent des informations, des signaux de danger, se contactent et peuvent souvent se rassembler sur des territoires neutres. Les jeunes devenus grands cherchent de nouveaux habitats pour eux-mêmes ou occupent ceux qui ont été abandonnés à leurs aînés. Tout territoire approprié est divisé et les ressources sont utilisées pleinement et rationnellement.

Le système d'utilisation de l'espace ne repose que sur la relation entre les individus de la population. Elle repose à la fois sur la compétition intraspécifique et sur l'entraide (mutualisme).

Chaque population, quelle qu'elle soit, représente l'unité, l'intégrité et constitue un système supra-organique. De l'interaction avec l'environnement, son état peut être différent. Pour caractériser une population, on ne peut se limiter à décrire les qualités de ses individus individuels, il faut des caractéristiques de groupe qui expriment les traits d'existence d'une population dans des conditions données. Ainsi, les indicateurs démographiques (du grec. demos - "peuple", "population" et grapho - "écrire", "décrire") reflètent le nombre d'individus dans la population et la possibilité de reproduction dans des conditions environnementales données.

Toutes les principales caractéristiques écologiques de la population sont quantitatives.

Le principal est le nombre, c'est-à-dire le nombre total d'individus. Le nombre indique immédiatement si les conditions pour l'espèce dans le territoire occupé sont favorables ou non.

Le nombre absolu d'individus dans chaque population n'est le plus souvent pas facile à calculer (par exemple, le nombre de toutes les souris dans un grand champ ou des perchoirs dans un lac), donc un autre indicateur est généralement utilisé - la densité de population. Il reflète le nombre moyen d'individus par unité d'espace choisie conventionnellement, là où ils sont faciles à prendre en compte (par mètre carré, hectare ou kilomètre carré de surface, par litre ou mètre cube d'eau, etc.).

Le rapport des individus par sexe ou par âge reflète la structure démographique des populations (sexe et âge).

Les descriptions démographiques - la fécondité, la mortalité et la différence entre elles, c'est-à-dire la survie, sont importantes pour prédire le sort de populations spécifiques.

La structure par âge est d'une grande importance pour déterminer le sort d'une population (fig. 76).

L'état des populations dépend fortement de la proportion d'individus qui ont commencé à se reproduire, du nombre (beaucoup ou peu) de jeunes recrues, du pourcentage d'individus qui ont fini de se reproduire, etc.

Par exemple, si dans les plantes vivaces, la majorité des individus d'une population passent par tous les stades de développement de la naissance à la mort, alors cette population est considérée comme normale et stable. S'il ne se présente que sous forme de graines, de primordiums et de plantules, et qu'il y a peu ou pas d'individus en fleurs et en fruits, alors on a affaire à une population de type envahissant. Si, au contraire, la plupart des individus sont âgés, ne fécondent plus, alors la population qu'ils forment vieillit et sortira de la biogéocénose dans un futur proche.

Lors de la chasse d'animaux et de plantes, de la conservation d'espèces rares dans des réserves, de l'élevage d'espèces en captivité, de la création de biocénoses artificielles, il est très important de surveiller la structure par âge des populations.

Dans la caractérisation d'une population, sa structure spatiale est également importante.

e) les relations entre les individus dans l'utilisation de l'espace. Cela est dû aux ressources nécessaires à la vie (Fig. 77).

Le comportement territorial est typique des oiseaux pendant la période de construction d'un nid et d'élevage de poussins, pour de nombreux mammifères sédentaires - rongeurs ressemblant à des souris, marmottes, écureuils terrestres, zibelines, martres, pour les lézards, un certain nombre d'espèces de poissons et même des arthropodes. Sur son territoire, l'animal se sent relativement en sécurité, car il sait bien où se cacher et où chercher de la nourriture.

Différentes espèces d'animaux ont différentes manières de protéger les sites : agressions directes, bagarres, plus souvent des manifestations et des menaces agressives ou des signaux sonores, des chants, comme les oiseaux, ou des marques odorantes, comme les chiens, les zibelines et d'autres animaux.

Les animaux nomades utilisent également régulièrement l'espace, ils se déplacent régulièrement sur de plus grandes surfaces et retournent à leurs anciens endroits au fur et à mesure que les ressources qui y sont utilisées sont restaurées. Les animaux ne se déplacent qu'en groupes - en troupeaux ou en troupeaux, car seuls, ils ne sont pas en mesure de se défendre avec succès contre les prédateurs, pénétrant dans un nouveau territoire.

Les populations animales ont une structure différente et la nature des relations entre les individus. Chez certaines espèces, tous les individus vivent seuls, ne se réunissant que pour la saison de reproduction. Dans d'autres, les populations comprennent des associations telles que des familles, des troupeaux, des meutes ou des colonies, avec leurs propres relations complexes en leur sein. Ces traits caractérisent la structure dite comportementale, ou ethnologique (du grec ethos - « coutume », « tempérament » et logos - « enseignement ») des populations.

1. Expliquez la différence entre les concepts de « taille de la population » et de « densité de la population ».

2*. Comment juger de ses perspectives d'existence par les indicateurs démographiques d'une population ?

3. Remplacez les mots surlignés des déclarations par le terme.

Le nombre total d'individus dans une zone donnée indique si les conditions pour l'espèce sont favorables ou non.

Des indicateurs tels que la fécondité, la mortalité et la différence entre eux, c'est-à-dire la survie, sont importants pour prédire le sort de populations spécifiques.

§ 55 Le fonctionnement de la population et la dynamique de ses effectifs Le nombre de populations est extrêmement dynamique. Les populations changent constamment. Leur mobilité et leur force reflètent les caractéristiques dites dynamiques. L'état de la population est caractérisé par des indicateurs tels que la natalité, la mortalité, l'introduction et l'éviction d'individus, le nombre et le taux de croissance. Dans ce cas, il faut tenir compte du temps. Ainsi, la natalité est le nombre de jeunes nés par jour, mois ou année, et la mortalité est le nombre de décès au cours de la même période.

Le taux de natalité des populations dépend, d'une part, des caractéristiques de l'espèce et, d'autre part, des conditions environnementales. Le nombre maximal de descendants qu'un individu peut produire au cours de sa vie s'appelle le potentiel biotique de l'espèce. C'est différent pour tous les types. Un éléphant ne donne naissance qu'à 5 à 6 éléphants dans sa vie et la morue pond chaque année des millions d'œufs. Le potentiel biotique n'est pas le même dans les différentes populations de l'espèce. Par exemple, dans la région de Moscou, le campagnol gris de la population forestière apporte généralement 5 à 7, parfois 9 petits dans une portée, tandis que la femelle de la population labourée du même campagnol gris donne naissance à plus - 7 à 9 (même parfois 13) oursons.

Le potentiel biotique est toujours plus élevé chez les espèces sujettes à une forte mortalité, sinon elles disparaîtraient de la surface de la Terre.

L'éléphant élève et protège les éléphants avec tout le troupeau, et la morue libère ses œufs au gré des vagues, où la majeure partie est mangée ou meurt. Les individus de la population de campagnols arables subissent une mort massive lors de la récolte et du labour des champs, ce qui ne se produit pas dans la population forestière.

L'équilibre des naissances et des décès, ainsi que l'introduction ou l'éviction d'individus déterminent en grande partie la densité de population sur le territoire qu'il occupe. Dans des conditions favorables, la population augmente toujours, elle est particulièrement prononcée lorsque l'espèce s'installe dans de nouveaux lieux propices à la reproduction (Fig. 78).

La croissance de la population dans un nouvel habitat se produit chez toutes les espèces de la même manière. Théoriquement, la population peut croître indéfiniment, augmentant de façon exponentielle. Mais en réalité cela n'arrive jamais, car chaque habitat a des ressources limitées pour la vie de l'espèce. La somme de ces ressources est estimée comme la capacité de l'environnement. Par exemple, les forêts de feuillus avec de jeunes pousses constituent un environnement plus vaste pour les élans qui se nourrissent de brindilles que les forêts de conifères sombres.

Si la population dépasse la capacité de l'environnement, la mort massive d'individus commencera. Par conséquent, la croissance réelle de la population n'est pas illimitée. Au début, il accélère, puis il commence à ralentir et s'arrête progressivement. Dans un état stable, l'augmentation de la population est compensée par la perte d'individus due à la mortalité et à la migration. Une courbe de croissance similaire est caractéristique des populations de toutes les espèces, des bactéries aux humains. Le niveau auquel s'arrête la croissance démographique n'atteint pas toujours la capacité du milieu (fig. 79).

De nombreuses populations arrêtent de croître beaucoup plus tôt, avant que toutes les ressources disponibles ne soient épuisées. Un signal du danger imminent de "surproduction"

espèces dans un habitat donné est une augmentation de la densité de population. L'une des caractéristiques les plus importantes et les plus étonnantes de la nature vivante se manifeste - la dépendance de l'état de la population à sa propre densité. Cette dépendance est élaborée par la sélection naturelle dans chaque espèce de différentes manières.

Chez les plantes, avec une densité croissante, la compétition intraspécifique s'intensifie et un auto-éclaircissement se produit. Les plantes faibles manquent de ressources et meurent.

Chez les animaux mobiles, la suppression directe des voisins ne se produit pas, et avec une augmentation de la densité de population, les processus de migration s'intensifient, c'est-à-dire

l'expulsion de certaines personnes vers d'autres territoires. Cela est particulièrement évident, par exemple, chez les écureuils ou les rongeurs de la toundra - les lemmings. Après une reproduction réussie, les migrations de ces animaux acquièrent le caractère d'invasions massives vers d'autres territoires. Les vols de criquets grégaires dans d'immenses nuages ​​sont aussi une expulsion hors des aires de reproduction.

Un moyen important de répondre à une augmentation de la densité de population est de retarder la reproduction, jusqu'à son arrêt complet.

Les populations ne sont pas seulement une somme d'individus, mais des systèmes supra-organismes complexes qui ont la capacité de réguler leur nombre et une utilisation rationnelle et inépuisable des ressources environnementales.

Ces propriétés naissent sur la base de connexions régulières entre les membres des populations.

Le nombre de populations évolue constamment sous l'influence de facteurs abiotiques et biotiques.

Les facteurs de nature inanimée agissent sur les populations de manière unilatérale ; sous leur influence, la mortalité augmente ou diminue. Les relations interspécifiques et intraspécifiques (facteurs biotiques) dépendent de la densité de population.

Lorsque la densité augmente, cela provoque une augmentation de l'action des ennemis et des concurrents, qui servent ainsi de régulateurs de la densité de population. Dans les biocénoses riches en espèces, le nombre et la densité des populations de chaque espèce ne fluctuent que dans certaines limites, et donc les populations ne croissent que lorsque leurs ressources sont complètement épuisées. C'est surtout 3*. Considérez pourquoi les populations à faible fécondité survivent.

4. Qu'est-ce qui détermine le potentiel biotique d'une espèce ?

§ 56 Communautés La cohabitation naturelle des espèces dans la nature est appelée communauté ou biocénose (du grec bios - "vie" et koinos - "commun"). Une personne peut également créer des biocénoses artificielles, telles que des jardins, des champs, des parcs, mais elles ne sont durables que si elles sont construites selon les lois naturelles.

La place occupée par une biocénose naturelle s'appelle un biotope. Les conditions du biotope déterminent en grande partie la sélection des espèces dans la biocénose. Tous les membres de la biocénose doivent être adaptés à ce complexe de facteurs environnementaux. Parmi eux, les facteurs abiotiques (climat, sol, terrain, nature du sol, vents et courants) ont une grande importance.

Pour les membres de la communauté, l'environnement biotique est particulièrement important, c'est-à-dire les conditions créées par la présence d'espèces qui y vivent. Il s'agit tout d'abord de l'approvisionnement alimentaire par des liaisons directes ou indirectes. Même pour les plantes, les conditions de leur nutrition minérale dépendent de l'activité de nombreux types de microflore du sol, d'animaux, de champignons et de bactéries qui décomposent la litière morte.

Non moins importante pour les membres de la communauté est l'activité de formation de l'environnement de diverses espèces, grâce à laquelle les conditions du biotope changent dans le sens favorable aux autres espèces. Les espèces végétales ligneuses et herbacées jouent un rôle particulièrement important, car elles créent des biocénoses particulières - forêt, prairie, steppe.

Les plantes créent un environnement particulier: elles réduisent la force du vent, modifient le microclimat, forment une ombre, fournissent de l'oxygène et évaporent l'humidité, fournissent de la nourriture aux insectes, oiseaux, animaux, produisent une couche de litière dans le sol. Tout cela rend possible l'existence de nombreuses espèces qui, autrement, ne pourraient pas s'enraciner dans cette zone.

Les espèces qui ont le plus d'impact sur les conditions de vie d'une communauté sont appelées formatrices de milieu ou édificatrices.

Dans une forêt d'épicéas, par exemple, le formateur d'environnement le plus puissant est l'épicéa, dans les marais - les mousses, dans les steppes - les graminées densément touffues telles que l'herbe à plumes, la fétuque, etc. Parfois, les animaux agissent comme les principaux formateurs d'environnement. Les marmottes, les écureuils terrestres et les gerbilles modifient la composition de la végétation, l'humidité du sol et l'ensemble du microrelief avec leurs terriers, maintiennent l'humidité du sol. Le microclimat de leurs terriers permet à de nombreuses espèces d'insectes, d'araignées, de lézards et d'autres animaux de vivre dans les communautés steppiques.

La composition de toute biocénose dépend des rapports de concurrence. Dans les communautés, seules les espèces qui utilisent des ressources similaires de différentes manières s'entendent. Cela se manifeste clairement, par exemple, dans la structure en couches de la communauté forestière. Les arbres, les arbustes, les graminées avec leurs pousses à feuilles occupent différents espaces (étages). Les grands arbres sont le niveau supérieur, les arbustes sont le niveau intermédiaire et les herbes sont le niveau inférieur. Les animaux sont également mis en contact avec eux par niveaux: dans les couronnes de plantes du niveau supérieur - oiseaux, écureuils et dans le niveau inférieur - lièvres, hérissons, renards, fourmis.

Les feuilles de plantes d'espèces différentes, situées à des hauteurs différentes, absorbent différemment les rayons du soleil, car le flux lumineux, lorsqu'il traverse les cimes des arbres et des arbustes de la communauté forestière, perd considérablement de son intensité. Par conséquent, les espèces d'arbres qui aiment le plus la lumière occupent le premier niveau supérieur et celles qui tolèrent l'ombre sont situées dans le niveau de surface le plus bas. Avec des propriétés aussi différentes des plantes, de nombreuses espèces sont situées dans des communautés, elles n'interfèrent pas les unes avec les autres et ne se font pas concurrence.

De nombreux animaux dans les communautés évitent généralement la concurrence en passant à différents types de nourriture, en les collectant à différents endroits, de différentes manières ou à différents moments de la journée, en délimitant les lieux de reproduction, d'alimentation et d'abri.

La biocénose est capable d'accueillir autant d'espèces que les modes de délimitation des ressources qu'elles utilisent.

Chaque espèce joue son propre rôle dans la communauté et prend sa place. Cette position de l'espèce dans la communauté s'appelle une niche écologique. Elle traduit la participation fonctionnelle de l'espèce à la biocénose, sa place et son rôle dans le milieu de vie, les relations avec les autres espèces (Fig. 81).

Une niche écologique est une propriété d'une espèce qui reflète son rôle dans le système de nombreuses relations biocénotiques.

appelés ravageurs de l'agriculture ou de la sylviculture, se multiplient en grand nombre justement à cause de la perte de leurs ennemis et concurrents issus de la composition de la biocénose. Ainsi, l'activité de la personne elle-même entraîne l'apparition de parasites.

Toutes les espèces n'ont pas la même importance dans la composition de la communauté. Dans chaque groupe d'organismes entrant dans la composition de la biocénose (plantes, champignons, bactéries, insectes, vers, oiseaux, mammifères), il existe à la fois des espèces massives et nombreuses et des espèces rares et petites. Ils jouent différents rôles dans les biocénoses.

Les espèces de masse forment la base, l'épine dorsale de toute communauté. Ils déterminent son apparence, maintiennent les principales connexions et, dans la plus grande mesure, créent des conditions d'habitat. Ces espèces sont appelées dominantes. Ainsi, dans la forêt d'épicéas à mousse verte, comme son nom l'indique, l'épinette domine dans le premier niveau et les mousses vertes dominent dans le niveau de surface. Parmi les oiseaux d'une telle forêt d'épicéas, les paillettes, les mésanges prédominent et parmi les petits rongeurs - les campagnols roussâtres. Les biologistes nomment généralement les biocénoses naturelles typiques selon les espèces végétales dominantes :

forêt de pins à myrtilles, forêt d'épicéas à oxalis, forêt de bouleaux à carex velus, steppe d'hippocampes, etc. Certaines espèces animales dominent également dans chaque biocénose.

La plus grande diversité des communautés naturelles n'est cependant pas obtenue par la masse, mais par des espèces rares et en petit nombre. À certains intervalles, ils peuvent augmenter leur nombre. Cela se produit généralement si la variabilité des conditions saisonnières et météorologiques est défavorable aux principales espèces dominantes. C'est ainsi que la stabilité de la communauté est maintenue. Toutes les niches écologiques sont remplies et les ressources environnementales sont pleinement utilisées.

La communauté a une structure d'espèces complexe mais assez régulière et le rapport numérique des espèces individuelles.

Lorsque des espèces rares et de petite taille sortent de la communauté, la biocénose conserve son aspect extérieur jusqu'à un certain temps. Sa stabilité s'affaiblit au fur et à mesure que la diversité des espèces diminue. Avec une diminution significative de la diversité des petites espèces, même de petits changements environnementaux défavorables aux dominants entraînent la destruction des communautés. La plus catastrophique pour les biocénoses est l'affaiblissement ou la suppression d'espèces édificatrices, comme cela se produit par exemple lors de l'exploitation forestière.

Il existe différents types d'adaptations de base des espèces à la vie dans les communautés. Ils ont d'abord été remarqués chez les plantes et appelés stratégies de vie.

Le premier type de stratégie de vie - les espèces à forte capacité concurrentielle occupent les principales positions dans la communauté, utilisent les principales ressources, suppriment d'autres espèces et sont généralement incluses dans la composition des dominantes (par exemple, l'épicéa, le chêne). Le deuxième type - les espèces se contentent d'une petite quantité de ressources et s'entendent avec les dominants; lorsque les ressources sont libérées, ils peuvent les utiliser entièrement, augmentant fortement leur nombre. Le troisième type - les espèces ne rivalisent pas du tout avec les autres, mais elles ont la capacité de s'installer rapidement en grand nombre et d'être les premières à occuper les zones libérées.

Ils y prospèrent jusqu'à ce que des concurrents plus forts apparaissent.

La connaissance des caractéristiques des espèces et des lois d'organisation des biocénoses permet de soutenir les communautés naturelles et de créer avec compétence les biocénoses artificielles dont une personne a besoin.

1. Élargir le sens du concept de "niche écologique".

2. Quelles espèces sont appelées édificatrices ?

Le nombre de niches écologiques d'une biocénose dépend-il des caractéristiques du biotope ?

Des biocénoses composées uniquement d'espèces dominantes sont-elles possibles ?

Pourquoi la probabilité d'épidémies d'espèces individuelles dans les biocénoses diminue-t-elle avec une augmentation de la diversité des espèces ?

§ 57 Biogéocénoses, écosystèmes et biosphère Chaque organisme vivant est relié à l'environnement par des flux de matière et d'énergie qui traversent son corps. En consommant et en libérant de la matière et de l'énergie, les organismes vivants affectent leur environnement par le fait même qu'ils vivent. Les résultats de son biotope, créant un système intégral, appelé écosystème.

Organisée en écosystèmes, la vie sur Terre se poursuit depuis des millions d'années sans interruption. Les écosystèmes sont à différentes échelles, terrestres et aquatiques : un étang avec ses habitants, un lac, une mer, un océan, une petite forêt, toute une taïga, une steppe, un désert, ce sont tous des écosystèmes naturels. Aquarium, jardin, champ de blé - des écosystèmes créés par l'homme.

Les écosystèmes terrestres associés à des zones de végétation homogène sont appelés biogéocénoses. Telles sont, par exemple, la forêt d'épicéas à oseille, la forêt d'épicéas à mousse verte, la forêt de bouleaux, la tourbière à sphaignes, la prairie, la steppe à plumes, etc.

Le nom "biogéocénose" met l'accent sur la relation étroite ("cénose") entre les composants vivants ("bio-") et non vivants ("géo-") dans une certaine zone de la surface terrestre. La doctrine de la biogéocénose et le terme lui-même ont été créés par un éminent botaniste russe V.N. Soukatchev.

Il y a beaucoup d'écosystèmes sur Terre. Une propriété essentielle de chacun d'eux est la circulation des flux de matière et d'énergie. En raison du rôle important des organismes vivants, la circulation des substances dans les écosystèmes est souvent appelée cycle biologique des substances.

Le cycle biologique des substances est la principale condition d'existence d'un écosystème.

La circulation des substances dans la biogéocénose est réalisée grâce à la présence de quatre composants intégraux (Fig. 82): 1) le composant abiotique (la réserve de nutriments et d'énergie solaire); 2) producteurs (création de matière organique) ; 3) consommateurs (consommer de la matière organique) ; 4) décomposeurs (décomposition de la matière organique morte).

Les nutriments sont des composés minéraux utilisés pour la synthèse de substances organiques. Les producteurs sont des organismes qui créent ces substances organiques et y stockent l'énergie rayonnante du Soleil. Il s'agit généralement de plantes vertes photosynthétiques et de certains procaryotes (cyanobactéries).

Les biogéocénoses (écosystèmes) ne sont stables que si les quatre composants qui les composent supportent assez bien la circulation des substances.

La circulation des substances est entretenue dans les biogéocénoses (écosystèmes) par un apport constant de plus en plus de nouvelles portions d'énergie. Bien que, selon la loi de conservation de l'énergie, elle ne disparaisse pas sans laisser de trace, mais ne fasse que passer d'une forme à une autre, il ne peut y avoir de cycle énergétique dans les écosystèmes. Consacrée à l'activité vitale des organismes, l'énergie qu'ils assimilent se transforme progressivement en une forme thermique et se dissipe dans l'espace environnant. Ainsi, l'activité d'un écosystème s'apparente à la rotation circulaire d'une roue de moulin (circulation de substances) dans un courant d'eau à écoulement rapide (flux d'énergie).

La même portion de matière et l'énergie qu'elle contient ne peuvent pas être transmises indéfiniment à travers un réseau alimentaire complexe qui relie les organismes dans une biogéocénose. En fait, le réseau trophique consiste en un entrelacement de chaînes alimentaires courtes (trophiques) - une série séquentielle d'organismes qui se nourrissent les uns des autres, dans laquelle on peut suivre la dépense de la portion initiale d'énergie. Chaque maillon de la série est appelé un niveau trophique.

Prenons par exemple une chaîne alimentaire courte : chou (premier niveau trophique) - chèvre (deuxième niveau trophique) - loup (troisième niveau). D'un point de vue écologique, le chou est un producteur, une chèvre est un consommateur de premier ordre en tant qu'herbivore, et un loup prédateur est un consommateur de second ordre. Suivons comment l'énergie solaire liée à une tête de chou est dépensée dans ce circuit, sachant que seule une faible proportion de la nourriture digérée par l'animal va à la croissance de l'organisme, c'est-à-dire

déposée dans son corps. Le reste est dépensé pour maintenir le métabolisme, assurer la reproduction, et une partie est retirée du corps comme non digérée.

On estime qu'en moyenne, environ 10% de l'énergie absorbée va à la croissance. Par conséquent, même moins d'un dixième de l'énergie contenue dans une tête de chou sera retenue dans le corps d'une chèvre, puisqu'une partie de la substance du chou n'est pas absorbée. Quand une chèvre est mangée par un loup, alors pas plus d'un pour cent de l'énergie qui était dans une tête de chou ira augmenter son corps.

Dans chaque maillon suivant de la chaîne alimentaire, la quantité d'énergie retenue diminue d'environ 10 fois, et déjà après 4-5 maillons, elle se dessèche presque complètement. Cette soi-disant "règle des dix pour cent" écologique a une grande signification pratique. Il vous permet de comprendre comment les produits sont consommés dans l'écosystème - la matière organique créée par les plantes pendant un certain temps.

Il faut 10 fois plus d'énergie solaire pour créer 1 kg de masse d'animaux herbivores que pour 1 kg de masse de plantes.

La production de carnivores coûte donc 100 fois plus cher.

Le transfert de matière organique et d'énergie à travers les chaînes alimentaires est soumis à la "règle des dix pour cent".

La "règle des dix pour cent" peut être exprimée graphiquement sous la forme de ce qu'on appelle les pyramides écologiques. Ils affichent : le nombre d'individus inclus dans la chaîne alimentaire (pyramide des âges), la biomasse (masse totale des organismes) de l'écosystème (pyramide de la biomasse), l'énergie impliquée dans le renouvellement (pyramide énergétique). L'échelon inférieur correspond au premier niveau trophique, et chaque échelon suivant est 10 fois plus petit que le précédent (Fig. 83).

La société humaine vit de la production primaire et secondaire de plantes et d'animaux. Les produits animaux coûtent plus cher à la nature et aux hommes que les produits végétaux. Par conséquent, le problème de la faim pour la population de différents pays commence principalement par un manque de produits secondaires - les protéines animales nécessaires à l'alimentation humaine.

Même dans les biogéocénoses (écosystèmes) les plus stables de la Terre, la circulation des substances n'est pas fermée. Une partie de la substance est transportée par les vents et les courants, transportée vers les dépressions de relief et migre avec les eaux de ruissellement et les eaux souterraines. En conséquence, tous les écosystèmes terrestres et océaniques sont connectés en un seul écosystème mondial - la biosphère. Parmi les nombreux cycles liés les uns aux autres, le cycle biologique global des substances de la biosphère, qui s'est établi sur plusieurs millions d'années, se forme, soutenant la stabilité de la vie sur la planète.

La doctrine de la biosphère a été créée par V.I. Vernadski. Il caractérise la biosphère non seulement comme une aire de répartition de la vie sur Terre, mais aussi comme une partie de la planète, complètement transformée par la vie. Selon Vernadsky, les cycles des éléments biogéniques les plus importants de la biosphère sont créés par des organismes. Grâce à eux, les substances chimiques des coquilles terrestres passent alternativement de la nature inanimée à la matière vivante, et de nouveau de la matière vivante à la nature inanimée.

Par conséquent, la biosphère est également appelée écosystème global. Le cycle biologique a commencé dès l'apparition des premiers organismes (coacervats ou protobiontes) et se poursuit depuis des milliards d'années. C'est ainsi que la vie et l'existence de la biosphère sont maintenues (Fig. 84).

La biosphère en tant qu'écosystème global est un produit naturel de l'évolution de la planète Terre. En même temps, la biosphère est l'arène principale de la vie humaine et de l'activité économique. Dans sa manifestation globale, la biosphère agit comme un écosystème géant qui accumule l'énergie du Soleil à l'aide des plantes et la transforme en systèmes vivants, assurant la continuité et la diversité de la vie sur notre planète.

Comment les concepts de « biocénose », « écosystème » et « biogéocénose » s'articulent-ils ?

Quelle est la condition principale qui soutient l'existence des écosystèmes?

3*. Pense.

La même espèce peut-elle entrer dans des chaînes alimentaires différentes ?

Pourquoi l'homme élève-t-il principalement des animaux herbivores ?

Pourquoi un réseau alimentaire n'a-t-il ni fin ni début, contrairement aux chaînes alimentaires ?

§ 58 Développement et évolution des biogéocénoses Les biogéocénoses à circulation équilibrée de substances peuvent exister indéfiniment jusqu'à ce que des forces extérieures les déséquilibrent. Et en effet, la taïga de conifères sombres, les steppes d'herbe à plumes, les forêts de chênes feuillus ont occupé leurs places pendant des milliers d'années après la dernière glaciation, et seule l'activité humaine au cours du siècle dernier a considérablement modifié ces paysages.

Dans le même temps, il existe dans la nature de nombreuses biogéocénoses instables qui changent de direction même sans aucune interférence extérieure. Les lacs peu profonds deviennent peu profonds et envahis par la végétation, des fourrés d'arbustes apparaissent bientôt à la place d'une prairie humide, les lichens sur les rochers sont progressivement remplacés par des mousses, puis par des herbes, et une fine couche de sol se forme sous eux. Ce sont tous des exemples d'écosystèmes instables dont les communautés changent rapidement la composition des espèces.

Le développement de la biogéocénose ne se fait pas de la même manière que le développement de l'organisme. La croissance et la complication d'un organisme sont déterminées par son hérédité, c'est-à-dire par les gènes déposés dans le zygote. Les biogéocénoses surviennent selon un principe différent. Ils se forment sur la base d'une sélection aléatoire (spontanée) d'espèces disponibles dans le milieu et capables d'exister dans des conditions données. La composition des espèces qui se présente de cette manière n'existe pas depuis longtemps, mais change. Le processus de changement se poursuit jusqu'à l'établissement d'une communauté capable de maintenir un cycle équilibré. Un tel processus d'auto-développement de l'écosystème est appelé succession écologique (latin successio - «continuité») (Fig. 85).

chaînes alimentaires complexes, toutes les niches écologiques ne sont pas occupées, les produits végétaux ne sont pas pleinement utilisés par les consommateurs, se décomposent et s'accumulent dans l'écosystème. Les nouvelles espèces qui se sont installées ici modifient également l'environnement, le rendant inadapté à elles-mêmes, et sont donc rapidement chassées par les concurrents. En conséquence, il y a un autre remplacement d'une biogéocénose par une autre qualitativement différente, c'est-à-dire

il y a un changement de biogéocénoses. Les systèmes pionniers qui surgissent à ce stade sont aussi appelés immatures.

Le changement de biogéocénose est le remplacement d'une biogéocénose par une autre, qualitativement différente de la précédente.

La circulation des substances dans les biogéocénoses matures est équilibrée.

Les successions secondaires, ou restauratrices, débutent après une perturbation partielle des écosystèmes. De telles violations se produisent, par exemple, après un incendie de forêt, la déforestation, le labour de terres vierges. Dans ces cas, tous les éléments de l'écosystème ne sont pas détruits, le sol formé par les organismes vivants reste, les graines, les rhizomes, les spores sont préservés et certaines espèces animales survivent.

Les successions restauratrices se déroulent un peu différemment des successions primaires, mais elles conduisent également à la formation de biogéocénoses stables et matures.

Le temps des successions primaires dans la nature est calculé en centaines d'années, les successions secondaires se produisent un peu plus rapidement. Par exemple, les forêts d'épicéas de la partie européenne de la Russie après l'abattage sont restaurées dans 60 à 80 ans, en passant par les stades de communautés temporaires - fourrés d'arbustes et forêts à petites feuilles.

Parallèlement aux successions à grande échelle et à long terme, de nombreuses successions à petite échelle et à court terme ont lieu dans la nature. Envahis par la végétation, passant également par une série d'étapes, sont les éjections terrestres de taupes, les blocages d'arbres dans la forêt, les écureuils terrestres dans les steppes, les fonds de mares asséchées, d'étangs, etc. Avec la végétation, à la fois l'animal et le microbien la population de la communauté change dans ces zones. Ces petites successions se produisent constamment dans de grandes biogéocénoses stables, y restaurant des perturbations locales et maintenant l'intégrité et la stabilité des écosystèmes.

Les successions écologiques sont des mécanismes de développement, d'auto-entretien et de restauration des écosystèmes naturels.

Comprendre les lois de la succession écologique est important pour de nombreux aspects de l'activité humaine. Il faut savoir qu'une biogéocénose ne peut pas être à la fois très stable et accumuler un excès de production primaire en même temps. Lors de la création d'écosystèmes artificiels (champs, vergers et vergers), il faut comprendre qu'ils sont extrêmement instables et nécessitent un soutien humain constant : labours, engrais, cultures, arrosage, etc. Cette instabilité se manifeste à la fois par des invasions de ravageurs et par des attaques de mauvaises herbes. , et dans l'érosion des sols, et dans l'épuisement des réserves de composés minéraux. Si l'année suivante le champ n'est pas semé à nouveau, il se transforme rapidement par succession en friche, puis en prairie ou en bosquet.

La gestion de la succession est l'un des principaux moyens d'une coopération écologiquement compétente avec la nature. Pour ne pas compromettre sa stabilité et obtenir une production primaire, les hommes doivent organiser les paysages de manière à ce qu'ils incluent à la fois des écosystèmes matures et immatures. L'ancien slogan "Transformons la Terre entière en un jardin fleuri!" échec de l'examen environnemental. Le jardin est un écosystème pionnier et instable, et l'humanité n'a pas la force de lutter contre la nature.

Jardins, champs doivent alterner dans le paysage avec forêts, bosquets, engazonnements, réservoirs et autres types de biogéocénoses naturelles, apportant toute la diversité sur laquelle se construit la stabilité du milieu naturel dans la biosphère.

1. Comment les successions se manifestent-elles dans la nature ?

2*. Quelles sont les raisons de l'auto-développement des communautés ?

3*. Pense.

La nature sera-t-elle appauvrie ou enrichie si nous supposons que toutes les communautés instables sont remplacées par des communautés durables ?

Comment les communautés immatures sont-elles bénéfiques pour une personne ?

§ 59 Lois fondamentales de la durabilité de la faune Les gens doivent comprendre sur quoi repose la durabilité des populations, des communautés et des écosystèmes afin de mettre leurs activités en rapport avec les lois de la nature.

Citons quelques-uns des modèles écologiques les plus importants pour maintenir la durabilité : cyclicité, rétroaction négative, diversité biologique des espèces.

La cyclicité (grec kyklos - «circulation»), c'est-à-dire l'utilisation répétée de nutriments, sous-tend le cycle biologique, dont dépend la stabilité de l'écosystème (biogéocénose) (Fig. 86).

L'hydrogène, l'oxygène, le carbone, l'azote, le phosphore et d'autres éléments biogéniques effectuent des migrations constantes et multiples dans la biosphère entre les corps des organismes et l'environnement physique. La chair des êtres vivants comprend désormais des atomes qui ont été dans la composition des corps des anciens stégocéphales, dinosaures, premiers oiseaux et mammouths.

L'utilisation cyclique de substances limitées les rend pratiquement inépuisables. C'est sur cela que repose l'éternité. Sinon, il se serait éteint sur Terre depuis longtemps, ayant épuisé toutes les ressources disponibles.

La rétroaction négative consiste dans le fait que les écarts par rapport à l'état normal du système provoquent de tels changements qui commencent à contrecarrer ces écarts. Il en résulte une régulation, c'est-à-dire le retour du système à sa norme antérieure.

L'auto-entretien de tous les biosystèmes complexes est basé sur une rétroaction négative.

Ici, l'homme viole la rétroaction négative qui sous-tend l'interaction habituelle des espèces.

C'est dans la diversité biologique des espèces que réside le mécanisme le plus puissant de stabilité de l'écosystème (biogéocénose). La nature vivante est soumise au principe de diversité, puisque sur Terre il n'y a pas deux espèces ou communautés absolument identiques, mais aussi des individus. Sur la base de la variabilité des individus, la sélection naturelle opère, et sur la base de la diversité des espèces, les communautés et les écosystèmes se forment.

La diversité des espèces a permis à la vie de maîtriser tous les "coins" de la biosphère, d'exister à toutes les latitudes géographiques, sous tous les types de climat, dans les profondeurs des océans et l'épaisseur des sols.

Le cycle biologique des substances nécessite la participation d'espèces aux fonctions directement opposées. Il est évident qu'à l'aube de l'émergence de la vie, il y avait une variété d'organismes primaires, sinon le cycle biologique n'aurait pas pu se produire.

La diversité des espèces leur permet de former des communautés, d'occuper toutes les niches écologiques et ainsi d'utiliser au mieux les ressources environnementales. Dans les biogéocénoses, on l'a vu, une sorte de « division du travail » se crée entre les espèces, leur complémentarité mutuelle, et cela stabilise la biogéocénose.

Outre la complémentarité, la diversité biologique assure la substitution mutuelle des espèces dans les écosystèmes. Les espèces individuelles peuvent être remplacées par leurs concurrentes sans affecter la santé globale de l'écosystème. La perte de certaines espèces de la communauté peut également passer presque sans laisser de trace, si cela ne concerne pas les principaux formateurs de l'environnement. Les niches écologiques d'espèces proches en besoins pouvant partiellement se recouvrir, la disparition de l'une d'entre elles n'est pas dangereuse pour la biogéocénose. Ses fonctions peuvent revêtir plusieurs types à la fois selon la règle de la libération compétitive. Mais cela est possible s'il existe une grande variété d'espèces dans l'écosystème.

Les processus les plus importants dans les écosystèmes ont plusieurs supports, c'est-à-dire

des activités de types différents peuvent conduire à un résultat similaire.

Par exemple, dans une fonction aussi importante que la décomposition de la matière organique morte, de nombreux groupes d'organismes avec une grande diversité d'espèces participent simultanément : bactéries, champignons, protozoaires, ronds et annélides, arthropodes. Les vers de terre dans la plupart des types de sols jouent un rôle essentiel dans ces processus. Mais au Canada, les vers de terre sont absents sur la majeure partie de son territoire, et néanmoins, des écosystèmes s'y forment, semblables en apparence et en nature de cycles à ceux européens.

La diversité biologique des espèces est une condition nécessaire à l'écoulement des successions primaires et restauratrices. L'une des raisons de l'inhibition du processus de succession dans de vastes espaces perturbés par l'homme est la faible diversité des espèces dans les territoires adjacents, le manque de graines des espèces végétales souhaitées et des animaux qui les accompagnent - pollinisateurs, décomposeurs, etc.

Sans diversité des espèces, il n'y a pas de changement dans les communautés vers des écosystèmes durables (biogéocénoses).

La stabilité de la nature repose donc sur des lois bien définies de composition et de dynamique des systèmes naturels, que les gens n'ont pas le droit d'ignorer, car cela se retourne contre leur propre bien-être.

1. Nommez les principales lois de la stabilité des écosystèmes.

2. Expliquer quelle est la valeur de la diversité biologique des espèces dans la biogéocénose.

3*. Pense.

Pourquoi les éléments chimiques participent-ils à plusieurs reprises au cycle biologique, mais cela ne se produit pas avec l'énergie ?

Une personne dans l'industrie utilise-t-elle le principe de cyclicité, courant dans la nature ?

Comment la rétroaction négative soutient-elle la résilience des écosystèmes ?

§ 60 Utilisation rationnelle de la nature et sa protection Pendant de nombreux siècles, l'homme a traité la nature comme une source quasi inépuisable de bien-être. Labourer plus de terres, abattre plus d'arbres, extraire plus de charbon et de minerai, construire plus de routes et d'usines était considéré comme la principale direction du développement progressif et de la prospérité.

Déjà dans l'Antiquité, avec le début de l'agriculture et de l'élevage, l'activité humaine a entraîné une modification de grands écosystèmes et la dévastation de vastes zones.

Ainsi, les forêts ont été réduites dans la Grèce antique et en Asie Mineure, les territoires désertiques ont été considérablement étendus en raison du surpâturage et le nombre d'ongulés gibier a fortement chuté. Des catastrophes écologiques causées par la violation des liens naturels se sont produites à plusieurs reprises dans différentes régions de la Terre.

Des tempêtes de poussière causées par le labour de vastes étendues ont soulevé et emporté des couches de sol fertile aux États-Unis, en Ukraine et au Kazakhstan. À cause de la déforestation, les rivières navigables sont devenues peu profondes. Dans les zones de climat sec, un arrosage excessif a provoqué la salinisation des sols. Dans les régions steppiques, des ravins se sont étendus, emportant des terres fertiles aux gens. Les lacs et les rivières pollués se sont transformés en réservoirs d'eaux usées.

Au milieu du XXe siècle, il est déjà devenu évident que les perturbations environnementales causées par l'impact anthropique ont une signification non seulement locale, mais planétaire. La question s'est posée des limites de la capacité écologique de la planète pour l'existence de l'humanité.

La croissance démographique et la nature technogénique de l'utilisation de la nature ont conduit à la menace de violations de l'environnement affectant non seulement les États et les pays individuels, mais aussi la biosphère dans son ensemble. Les cycles planétaires de la circulation des substances changent. En conséquence, l'humanité a été confrontée à un certain nombre de problèmes environnementaux mondiaux causés par l'impact anthropique sur l'environnement. Citons-en quelques-uns.

Épuisement des ressources naturelles. Les ressources aux dépens desquelles vit l'humanité se divisent en deux catégories : renouvelables (sols, végétation, faune) et non renouvelables (réserves de minerais et d'énergies fossiles). Les ressources renouvelables sont capables de récupération, mais, bien sûr, si leur consommation ne dépasse pas les limites critiques. La consommation intensive a entraîné une diminution notable des ressources.

Parmi les ressources renouvelables, les sols, les forêts et le gibier ont beaucoup souffert. La superficie couverte par les forêts diminue rapidement sur la planète, actuellement de 2 % par an. L'homme a déjà réduit les 2/3 des forêts naturelles. Nous assistons à la destruction de forêts tropicales humides uniques en Amérique du Sud et en Afrique. Ils peuvent complètement disparaître en 2 à 3 décennies, ainsi que leur monde animal le plus riche. La taïga sibérienne, sous le mode de fonctionnement actuel, peut également être minée dans les 40 à 50 prochaines années. Les stocks de poissons dans les rivières et les océans ont chuté. Les populations de morues, de saumons, d'esturgeons, de nombreux harengs et de baleines ont décliné. Les pertes de sol dues à la salinisation et à l'érosion - la destruction et l'enlèvement de la couche fertile par l'eau et le vent - ont pris des proportions énormes. Les deux résultent d'une technologie agricole inappropriée. Des dizaines de millions d'hectares des terres naturelles les plus précieuses sont perdues chaque année.

Pollution environnementale. En raison de la production industrielle, une énorme quantité de substances nocives pénètre dans l'atmosphère, l'eau et le sol sous forme de déchets, dont l'accumulation menace la vie de la plupart des espèces, y compris les humains.

Une source puissante de pollution est l'agriculture moderne, qui sature les sols avec des quantités excessives d'engrais et de poisons pour lutter contre les ravageurs.

Diminution de la diversité biologique. Par la faute de l'homme, la diversité des espèces animales et végétales est actuellement en train de diminuer de manière catastrophique. Certaines espèces ont disparu par suite d'extermination directe (tourterelle, tourteau sauvage, vache de Steller de mer, etc.). Les changements brusques de l'environnement naturel et la destruction des habitats se sont avérés beaucoup plus dangereux. De ce fait, la mort menace les 2/3 des espèces existantes. Or le rythme d'appauvrissement anthropique de la nature est tel que plusieurs espèces animales et végétales disparaissent quotidiennement. Dans l'histoire de la Terre, les processus d'extinction des espèces ont été équilibrés par les processus de spéciation.

À l'heure actuelle, le rythme de l'évolution s'est avéré incomparable avec l'influence destructrice de l'homme sur la diversité des espèces de la planète.

Les changements provoqués par l'activité humaine dans la biosphère menacent, en premier lieu, l'humanité elle-même. La faune en général est une force si puissante qu'elle se remet des cataclysmes les plus graves sur Terre. Mais en même temps, ses formes changent, l'état des écosystèmes change. Les espèces qui ne peuvent pas s'adapter à cela meurent. L'humanité est également adaptée à un certain état de la biosphère - la composition de l'air, de l'eau, du sol, de la végétation, du régime climatique, de la disponibilité des ressources. Changer la qualité de l'environnement conduira l'humanité à la mort.

L'homme, contrairement aux autres espèces, a un esprit et est capable de restructurer consciemment ses activités.

À notre époque, les menaces environnementales mondiales ont commencé à être reconnues par la société. L'utilisation rationnelle et respectueuse de l'environnement des ressources naturelles est la seule voie possible pour la survie de l'humanité. Il est impossible d'assurer la survie sans le développement de la science écologique. Il vous permet de comprendre de quelle manière vous devez construire des relations avec la nature dans différents domaines de l'activité humaine.

De plus, au cours de nombreux siècles, différents peuples ont accumulé une grande expérience dans une attitude inépuisable et attentive à l'environnement naturel lors de l'utilisation de ses richesses. Cette expérience a été largement oubliée et rejetée par l'avancée du NTR, mais maintenant elle attire à nouveau l'attention. Cela donne l'espoir que l'humanité moderne est armée de connaissances scientifiques. La principale difficulté réside dans le fait que pour prévenir les catastrophes environnementales mondiales et assurer l'utilisation rationnelle de la nature, l'activité coordonnée de nombreux groupes humains, de tous les États du monde et des individus est nécessaire.

Elle nécessite une restructuration de la conscience de chacun, le rejet des anciennes formes d'exploitation de la nature, un souci constant pour celle-ci, le passage aux nouvelles technologies dans l'industrie et l'agriculture. Tout cela est impossible sans de gros investissements, une conscience environnementale générale et une connaissance approfondie de tous les domaines d'interaction avec l'environnement naturel.

L'éducation universelle à l'environnement devient l'une des principales exigences de l'époque.

Par conséquent, les générations présentes et futures seront confrontées à une intense lutte consciente pour les activités coordonnées des personnes afin de préserver la biosphère, pour la restructuration de l'industrie et de l'agriculture sur une base écologique, pour l'introduction d'une nouvelle législation, de nouvelles normes morales, la formation de une culture écologique au nom du développement et de la prospérité de l'humanité sur Terre. .

1. Quelles formes d'activité humaine violent les lois fondamentales de la durabilité de la nature ?

3. Comment chacun doit-il se comporter dans la nature pour maintenir la stabilité de l'écosystème ?

Travail de laboratoire n° 7 (voir Annexe, p. 234).

Il existe quatre environnements de vie qualitativement différents sur Terre. Tous sont habités par des êtres vivants qui ont une certaine capacité d'adaptation à vivre dans leur environnement. Les facteurs environnementaux environnementaux contrôlent la vie des organismes.

Les organismes dans leur existence dépendent les uns des autres, notamment en ce qui concerne la nutrition, la reproduction et le placement dans les biotopes. Les espèces entrent généralement dans les biocénoses sous forme de populations. L'unité d'une biocénose avec un biotope forme un système naturel, que l'on appelle une biogéocénose ou un écosystème. Une propriété caractéristique d'un système écologique est le cycle biologique des flux de substances et d'énergie.

La totalité des écosystèmes aquatiques et terrestres (biogéocénoses) est une biosphère - un écosystème global et terrestre. Sa durabilité dépend en grande partie des activités de gestion rationnelle de la nature de l'homme, de sa culture écologique, de la conscience de sa responsabilité pour le développement ultérieur de la vie sur Terre et la prospérité de l'humanité.

Testez-vous 1. Quel est le rôle de la matière vivante dans l'évolution de la biosphère ?

2. Selon quelles lois s'effectue l'auto-développement des biogéocénoses ?

3. Quel rôle joue la circulation des substances dans la biogéocénose ?

4. Pourquoi la biogéocénose et la biosphère sont-elles appelées un écosystème ?

5. Nommez les principaux groupes de facteurs environnementaux.

6. Décrire les différences entre les concepts de "population", "nombre", "densité de population".

7. Pourquoi y a-t-il un changement de biogéocénoses ?

Problèmes de discussion 1. Quelles devraient être les actions humaines pour augmenter la productivité des écosystèmes naturels et artificiels ?

2. Expliquez ce qu'est une production respectueuse de l'environnement, des produits respectueux de l'environnement.

3. Que suggéreriez-vous de faire pour réduire la pollution de l'air ?

Concepts de base de l'Environnement de la vie. facteurs environnementaux. Biocénose. Biogéocénose. Biosphère.

Écosystème. Circulation biologique des substances. Chaîne alimentaire. Nombre.

Densité. Modification des biogéocénoses. Écologie.

Conclusion Vous avez donc terminé le cours "Fondamentaux de biologie générale". Vous avez vu que le cours couvre un large éventail de questions dans différents domaines non seulement de la biologie, mais également des sciences connexes - géographie, physique, chimie. Cela suggère que la vie en tant que phénomène naturel est très complexe et nécessite une divulgation multilatérale de ses propriétés.

L'émergence de la vie sur Terre, le développement d'une grande variété d'espèces, la disparition d'un certain nombre de grands groupes d'êtres vivants dans l'histoire de la planète - ces événements et d'autres n'ont pas encore été complètement élucidés dans la science de la biologie. Les problèmes causés par les troubles écologiques de l'environnement nécessitent également une solution urgente :

forte réduction des ressources biologiques induite par l'homme, déclin rapide de la diversité biologique, destruction des habitats de nombreuses espèces, etc.

Vous devez également participer à la résolution de ces problèmes. Et pour cela, vous devez bien connaître les lois de la vie de la nature, ses possibilités et ses tendances.

20ième siècle car la biologie en tant que science était extrêmement fructueuse. De nombreuses lois essentielles de la vie sont révélées. Les principaux mécanismes du processus d'évolution, la transmission de l'hérédité et de la reproduction, la photosynthèse et la respiration, l'existence de la biosphère ont été identifiés. Des découvertes uniques ont été faites sur la structure et les propriétés de la cellule, la structure et les propriétés des acides nucléiques ont été déterminées, les fondements moléculaires de la vie ont été révélés, l'origine de l'homme à partir des animaux a été prouvée et les étapes de l'anthropogenèse ont été été établie. Des théories fondamentales ont été élaborées : sur les centres d'origine des espèces cultivées, sur l'origine de la vie sur Terre, sur les biogéocénoses, les écosystèmes et les biosystèmes, les niveaux structuraux d'organisation de la matière vivante, leur fonctionnement, leur structure et leur développement, et sur de nombreux autres phénomènes du vivant. .

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Auto-développement des écosystèmes - successions

Dans la nature, il existe des écosystèmes stables et instables. Les chênaies, les steppes d'herbe à plumes et les forêts d'épicéas de la taïga de conifères sombres sont des exemples d'écosystèmes durables à long terme. Les friches, les prairies humides, les eaux peu profondes, si elles sont livrées à elles-mêmes, changent rapidement. Ils sont progressivement envahis par une autre végétation, habités par d'autres animaux et se transforment en écosystèmes d'un type différent. Une forêt pousse à l'emplacement d'un marécage, une steppe est restaurée sur des terres arables abandonnées, etc.

La principale raison de l'instabilité des écosystèmes est le déséquilibre du cycle des substances.

Si dans les biocénoses l'activité de certaines espèces ne compense pas l'activité des autres, alors les conditions environnementales changeront inévitablement. Les populations modifient l'environnement dans une direction défavorable pour elles-mêmes et sont chassées par d'autres espèces pour lesquelles de nouvelles conditions sont écologiquement plus bénéfiques. Ce processus se poursuit jusqu'à ce qu'une communauté équilibrée soit formée, capable de maintenir l'équilibre des substances dans l'écosystème.

De cette façon dans la nature, les écosystèmes se développent d'un état instable à un état stable. Ce processus est appelé Succession . Par exemple, la prolifération des petits lacs remonte à une ou plusieurs générations de personnes. En raison du manque d'oxygène dans les couches inférieures, les organismes en décomposition ne sont pas en mesure d'assurer la décomposition complète des plantes mourantes. Des dépôts tourbeux se forment, le lac devient peu profond, envahi par les bords et se transforme en marécage. Elle est remplacée par une prairie humide, une prairie par des arbustes, puis par une forêt.

Le botaniste américain F. Clements au début du siècle a d'abord développé théorie de la succession . Il a constaté que les communautés initialement instables qui apparaissent dans différentes conditions - sur les rochers, le sable, les bas-fonds, dans les habitats secs et humides, diffèrent considérablement dans la composition des espèces. Puis, au fur et à mesure de leur développement, ils comprennent tous un nombre croissant d'espèces communes, et au final ces changements aboutissent souvent à la formation d'un même type de biocénose stable. Par exemple, des forêts de chênes peuvent apparaître sur le site d'un ancien réservoir, sur le site de sables nus et sur des terres arables abandonnées.

Selon Clements, chaque type de climat correspond à son principal type de communauté durable.

La succession débute sur tout terrain mis à nu pour une raison quelconque : éboulis, bas-fonds, sables meubles, rochers dénudés, amas rocheux créés par l'homme, etc. Elle passe par plusieurs étapes régulières.

Au premier stade, la zone exposée est peuplée d'organismes des habitats environnants qui arrivent accidentellement ici: graines, spores, insectes volants et rampants, rongeurs, oiseaux, etc. Tous ne sont pas capables de s'enraciner à cet endroit, et beaucoup meurent ou quittent le sien. Au deuxième stade, les espèces habituées commencent à se développer et à modifier leur habitat sans interférer les unes avec les autres.

Au troisième stade, lorsque le site est pleinement développé, les relations concurrentielles s'aggravent. Étant donné que les espèces modifient l'environnement dans une direction défavorable pour elles-mêmes, certaines d'entre elles sont expulsées et de nouvelles apparaissent. Par exemple, les graines de mauvaises herbes qui ont été les premières à développer ce territoire ne peuvent plus germer dans une zone gazonnée. Ils disparaissent. Le processus de changement progressif dans la composition des espèces peut durer assez longtemps.

Au stade final, enfin, une composition permanente de la communauté est établie, lorsque les espèces sont réparties entre des niches écologiques sans interférer les unes avec les autres, reliées par des chaînes alimentaires et des relations mutuellement bénéfiques, et réalisent de manière coordonnée le cycle des substances. Les liens réglementaires sont forts dans une telle biocénose, et elle peut soutenir l'écosystème indéfiniment jusqu'à ce que des forces extérieures le sortent de cet état.

Ainsi, l'auto-développement des écosystèmes s'effectue à travers la relation entre les espèces et leur impact sur l'environnement, c'est-à-dire à travers les changements réguliers des biocénoses.

L'évolution des biocénoses dans les successions va toujours de l'état le moins stable au plus stable. Le rythme de ces changements ralentit progressivement. Le ralentissement est l'une des principales caractéristiques de la succession. S'approchant d'un état stable, ils peuvent persister longtemps à des stades distincts. Un réservoir peu profond envahit plus rapidement que par la suite la forêt de bouleaux à cet endroit est remplacée par du chêne.

Le développement et l'auto-récupération des communautés avec des changements d'espèces se produisent dans la nature à des échelles très différentes. Ces processus peuvent être observés, par exemple, dans les éjections de moles. Leur prolifération passe par des étapes successives et prend plusieurs années. Le processus de restauration de la communauté est plus long sur les affleurements formés dans les forêts à la suite de chutes de vieux arbres, qui tombent souvent du vent. Ces zones reviennent à leur état antérieur en termes de végétation et de population animale après des décennies. Plus l'échelle des perturbations et des changements dans l'équilibre de la nature est grande, plus les processus de rétablissement prennent du temps. Les grandes coupures et les conflagrations nécessitent 100 à 200 ans pour restaurer une communauté durable.

Les stades instables lors du changement de biocénoses sont appelés immature communautés, durable - mature .

Les bouleaux sont les premiers des arbres à s'installer dans les clairières, lieux de feux, jachères, prés abandonnés. La forêt de bouleaux est une forêt à vie courte. Son développement se poursuit pendant environ 100 à 150 ans et est remplacé par un type de végétation zonal caractéristique - par exemple, une forêt de feuillus ou une forêt d'épicéas.

Des changements dirigés dans les biocénoses commencent également s'il y a des perturbations partielles dans un écosystème déjà formé. Ils conduisent à sa restauration, c'est pourquoi on les appelle changements de récupération ou successions secondaires .

Par exemple, après un incendie dans une forêt d'épicéas, l'épicéa ne peut pas se régénérer immédiatement, car ses semis ne peuvent pas résister à la concurrence des herbes légères et à croissance rapide : épilobe (saule), roseau, etc. Les graminées sont remplacées par le framboisier. des fourrés et des sous-bois d'arbres à feuilles caduques qui aiment la lumière, et seulement sous leur canopée à l'ombre, de jeunes arbres de Noël commencent à pousser. Chacune de ces étapes de développement est plus longue et plus stable que la précédente. Le processus de restauration des forêts d'épinettes prend plusieurs décennies dans la nature.

Le développement des biocénoses au cours de la succession se caractérise par un certain nombre de schémas généraux :

• augmentation progressive de la diversité des espèces,
• changement d'espèce dominante,
• complication des chaînes alimentaires,
• une augmentation de la proportion d'espèces à cycle de développement long dans les communautés,
• renforcer les liens mutuellement bénéfiques dans les biocénoses, etc.

La biomasse totale et la production de plantes augmentent progressivement, mais l'échelle d'utilisation de ces produits dans les chaînes alimentaires augmente également. Tout cela conduit à un ralentissement du rythme des changements et à la mise en place d'écosystèmes stables.

Dans les communautés matures et stables, tout ce que les plantes poussent est utilisé par les hétérotrophes - c'est la principale raison de la stabilisation des écosystèmes. Si une personne prélève des produits de tels écosystèmes (par exemple, du bois de forêts matures), elle les viole inévitablement.

Aux premiers stades du développement des biocénoses, jusqu'à ce que les chaînes alimentaires se soient développées, un excès de production végétale est créé dans les écosystèmes, et ces biocénoses sont bénéfiques pour l'homme.

Des changements rapides dans les communautés se produisent dans les accumulations de débris végétaux en décomposition, de carcasses et de déjections animales. Ces communautés vivent des réserves énergétiques stockées dans la matière organique morte. Le changement d'espèces se poursuit jusqu'à épuisement complet de ces réserves. démontré de tels changements dans des tubes à essai avec infusion de foin.

Des changements rapides dans les communautés se produisent toujours dans des accumulations de débris végétaux en décomposition, de cadavres d'animaux et de fumier. Ces communautés vivent des réserves énergétiques stockées dans la matière organique morte. Les changements d'espèces se poursuivent jusqu'à épuisement complet de ces réserves.

G. F. Gause a démontré de tels changements dans des tubes à essai avec infusion de foin. Il y apporta quelques gouttes d'eau d'un réservoir naturel contenant divers représentants de la faune aquatique. Les animaux ont commencé à se multiplier activement et un processus de développement d'une communauté très instable a commencé, dans lequel différentes espèces dominaient constamment. Au début, les petits flagellés incolores prédominaient, ils ont été remplacés par des ciliés-colpodes ressemblant à des haricots, puis des ciliés-chaussures sont apparus dans la masse, après eux - des suvoys ressemblant à des fleurs et des ciliés rampants, enfin - des rotifères multicellulaires, de petits crustacés et autres espèce. La communauté est devenue de plus en plus diversifiée, mais progressivement le nombre de toutes les espèces a diminué en raison de l'épuisement de l'infusion de foin.

L'activité humaine entraîne constamment des changements dans diverses biocénoses - à la suite de la déforestation, du drainage et de l'arrosage des terres, du développement des tourbières, de la pose de routes, etc. Des perturbations partielles ou profondes des écosystèmes sont causées par des processus naturels de leur auto-guérison .

Cependant, les possibilités naturelles ne sont pas illimitées. L'auto-guérison des biocénoses est souvent inhibée par diverses causes externes. Par exemple, les crues annuelles des rivières perturbent en permanence la formation de biocénoses stables sur leurs rives, et ici les communautés existent dans un état constamment immature. De même, le labour constant des champs empêche la restauration de la végétation naturelle dans la zone. Les friches peuvent ne pas être peuplées de plantes ou d'animaux pendant des décennies si un facteur s'écarte fortement de la norme, par exemple, des roches retournées hautement toxiques, une densité de sol élevée ou une humidité insuffisante.

La raison des changements dirigés dans les communautés de la nature n'est peut-être pas leur développement personnel, mais un impact à long terme sur elles de facteurs destructeurs, tels que la pollution des plans d'eau, le piétinement des forêts et l'augmentation du pâturage. En même temps, les communautés vont en quelque sorte à l'envers, du complexe au simple, et leur dégradation progressive se produit. Par exemple, sur les pâturages steppiques aux sols sablonneux, des touffes de graminées vivaces - stipe et fétuque - sont brisées par les sabots du bétail puis disparaissent presque. Les mauvaises herbes bisannuelles et annuelles se développent. Ensuite, ils sont remplacés par des espèces caractéristiques des sables meubles et légèrement envahis: roseau, carex sableux, etc., et au dernier stade de la destruction de la communauté, les sables nus n'apparaissent qu'avec des plantes individuelles.

Une autre raison de la violation des capacités de restauration des biocénoses est la diminution de la diversité des espèces dans l'environnement. S'il n'y a pas de source de graines végétales ou d'espèces animales qui jouent un rôle important dans les étapes respectives du développement de la communauté, l'écosystème reste à un stade moins stable.

Par exemple, lors de la coupe à blanc de forêts d'épicéas sur de grandes surfaces, elles envahissent avec le temps des espèces à petites feuilles de faible valeur et persistent longtemps dans cet état, car il n'y a nulle part où obtenir des graines d'épinette.

La capacité de gérer les processus d'auto-développement et d'auto-récupération des écosystèmes est une tâche très importante de l'activité économique moderne, lorsqu'une personne met en mouvement constant toute la couverture vivante de la planète. En supprimant les facteurs limitants, en fournissant les semences végétales appropriées et en instillant les espèces animales nécessaires, il est possible d'accélérer la formation de communautés stables ou, au contraire, de retarder les processus au stade de développement dont nous avons besoin.

Dans la nature, il y a des stables et des instables écosystèmes. Les chênaies, les steppes d'herbe à plumes et les forêts d'épicéas de la taïga de conifères sombres sont des exemples d'écosystèmes durables à long terme. Les friches, les prairies humides, les eaux peu profondes, si elles sont livrées à elles-mêmes, changent rapidement. Ils sont progressivement envahis par une autre végétation, habités par d'autres animaux et se transforment en écosystèmes d'un type différent. Une forêt pousse à l'emplacement d'un marécage, une steppe est restaurée sur des terres arables abandonnées, etc.

La principale raison de l'instabilité des écosystèmes est le déséquilibre du cycle des substances.

Si dans biocénoses l'activité de certaines espèces ne compense pas l'activité des autres, alors les conditions environnementales changeront inévitablement. Populations modifient l'environnement dans une direction défavorable pour eux-mêmes et sont chassés par d'autres espèces pour lesquelles les nouvelles conditions sont plus bénéfiques pour l'environnement. Ce processus se poursuit jusqu'à ce qu'un équilibre communauté, qui est capable de maintenir l'équilibre des substances dans l'écosystème.

Donc ça se passe dans la nature développement de l'écosystème d'un état instable à un état stable. Ce processus est appelé Succession. Par exemple, la prolifération des petits lacs peut être retracée sur une ou plusieurs générations de personnes (Fig. 1). En raison du manque d'oxygène dans les couches inférieures, les organismes en décomposition ne sont pas en mesure d'assurer la décomposition complète des plantes mourantes. Des dépôts tourbeux se forment, le lac devient peu profond, envahi par les bords et se transforme en marécage. Elle est remplacée par une prairie humide, une prairie par des arbustes, puis par une forêt.

Riz. un. Changement de communautés lors de la prolifération d'un réservoir

Succession commence sur tout terrain mis à nu pour une raison quelconque : éboulis, bas-fonds, sables meubles, rochers dénudés, amas rocheux créés par l'homme, etc. Il passe par plusieurs étapes naturelles.

Au premier stade, la zone exposée est peuplée d'organismes qui y pénètrent accidentellement depuis les zones environnantes. habitats: graines, spores, insectes volants et rampants, rongeurs sédentaires, oiseaux, etc. Tous ne sont pas capables de s'enraciner à cet endroit, et beaucoup meurent ou le quittent. Au deuxième stade, les espèces habituées commencent à se développer et à changer habitat sans interférer les uns avec les autres.

Au troisième stade, lorsque le site est pleinement développé, les relations concurrentielles s'aggravent. Étant donné que les espèces modifient l'environnement dans une direction défavorable pour elles-mêmes, certaines d'entre elles sont expulsées et de nouvelles apparaissent. Par exemple, les graines de mauvaises herbes qui ont été les premières à développer ce territoire ne peuvent plus germer dans une zone gazonnée. Ils disparaissent. Le processus de changement progressif dans la composition des espèces peut durer assez longtemps.

Au dernier stade, enfin, membre permanent de la communauté, quand les espèces sont triées niches écologiques sans interférer les uns avec les autres, connectés chaînes alimentaires et des relations mutuellement bénéfiques et assurer de manière cohérente la circulation des substances. Les liens réglementaires sont forts dans une telle biocénose, et elle peut soutenir l'écosystème indéfiniment jusqu'à ce que des forces extérieures le sortent de cet état.

Ainsi, l'auto-développement des écosystèmes s'effectue à travers la relation entre les espèces et leur impact sur l'environnement, c'est-à-dire à travers les changements réguliers des biocénoses.

L'évolution des biocénoses dans les successions va toujours de l'état le moins stable au plus stable. Le rythme de ces changements ralentit progressivement. Le ralentissement est l'une des principales caractéristiques de la succession. S'approchant d'un état stable, ils peuvent persister longtemps à des stades distincts. Un réservoir peu profond envahit plus rapidement que par la suite la forêt de bouleaux à cet endroit est remplacée par du chêne.

Les stades instables lors du changement de biocénoses sont appelés communautés immatures, stable - mature.

Des changements dirigés dans les biocénoses commencent également s'il y a des perturbations partielles dans un écosystème déjà formé. Ils conduisent à sa restauration, c'est pourquoi on les appelle quarts de récupération ou successions secondaires.

Par exemple, après un incendie dans une forêt d'épicéas, l'épicéa ne peut pas se régénérer immédiatement, car ses semis ne peuvent pas résister à la concurrence des herbes légères et à croissance rapide : épilobe (saule), roseau, etc. Les graminées sont remplacées par le framboisier. des fourrés et des sous-bois d'arbres à feuilles caduques qui aiment la lumière, et seulement sous leur canopée à l'ombre, de jeunes arbres de Noël commencent à pousser. Chacune de ces étapes de développement est plus longue et plus stable que la précédente. Le processus de restauration des forêts d'épinettes prend plusieurs décennies dans la nature.

Le développement des biocénoses au cours de la succession est caractérisé par un certain nombre de schémas généraux : une augmentation progressive de la diversité des espèces, un changement des espèces dominantes, la complication des chaînes alimentaires, une augmentation de la proportion d'espèces à long cycle de développement dans les communautés, une augmentation dans des relations mutuellement bénéfiques dans les biocénoses, etc.

Augmentez progressivement le total biomasse et produits végétaux, mais l'utilisation de ces produits dans chaînes alimentaires. Tout cela conduit à un ralentissement du rythme des changements et à la mise en place d'écosystèmes stables.

Dans les communautés matures et résilientes, tout ce que poussent les plantes est utilisé hétérotrophes C'est la principale raison de la stabilisation des écosystèmes. Si une personne prélève des produits de tels écosystèmes (par exemple, du bois de forêts matures), elle les viole inévitablement.

Aux premiers stades du développement des biocénoses, jusqu'à ce que les chaînes alimentaires se soient développées, un excès de production végétale est créé dans les écosystèmes, et ces biocénoses sont bénéfiques pour l'homme.

Des changements rapides dans les communautés se produisent dans les accumulations de débris végétaux en décomposition, de carcasses et de déjections animales. Ces communautés vivent des réserves énergétiques stockées dans la matière organique morte. Le changement d'espèces se poursuit jusqu'à épuisement complet de ces réserves. G. F. Gause a démontré de tels changements dans des tubes à essai avec infusion de foin.

L'activité humaine entraîne constamment des changements dans diverses biocénoses - du fait de l'exploitation forestière, du drainage et de l'arrosage des terres, du développement des tourbières, de la pose de routes, etc. Des perturbations partielles ou profondes des écosystèmes provoquent des processus naturels d'auto-guérison.

Cependant, les possibilités naturelles ne sont pas illimitées. Auto-guérison des biocénoses

souvent entravé par diverses causes externes. Par exemple, les crues annuelles des rivières perturbent en permanence la formation de biocénoses stables sur leurs rives, et ici les communautés existent dans un état constamment immature. De même, le labour constant des champs empêche la restauration de la végétation naturelle dans la zone. Les friches peuvent ne pas être habitées par des plantes ou des animaux pendant des décennies si un facteur s'écarte fortement de la norme, par exemple, fortement toxique roches inversées, densité élevée du sol ou humidité insuffisante.

Une autre raison de la violation des capacités de restauration des biocénoses est la diminution de la diversité des espèces dans l'environnement. S'il n'y a pas de source de graines végétales ou d'espèces animales qui jouent un rôle important dans les étapes respectives du développement de la communauté, l'écosystème reste à un stade moins stable.

Par exemple, lors de la coupe à blanc de forêts d'épicéas sur de grandes surfaces, elles envahissent avec le temps des espèces à petites feuilles de faible valeur et persistent longtemps dans cet état, car il n'y a nulle part où obtenir des graines d'épinette.

La capacité de gérer les processus d'auto-développement et d'auto-récupération des écosystèmes est une tâche très importante de l'activité économique moderne, lorsqu'une personne met en mouvement constant toute la couverture vivante de la planète. Décoller des facteurs limitants En fournissant les semences végétales appropriées et en instillant les espèces animales nécessaires, il est possible d'accélérer la formation de communautés stables ou, au contraire, de retarder les processus au stade de développement dont nous avons besoin.

Informations similaires.

("bio-") et composants non vivants ("geo-") sur une certaine zone de la surface de la terre. La doctrine de la biogéocénose et le terme lui-même ont été créés par un éminent botaniste russe V.N. Soukatchev.

Il y a beaucoup d'écosystèmes sur Terre. La propriété essentielle de chacun d'eux est circulation des substances et des flux d'énergie. En raison du rôle important des organismes vivants, le cycle des substances dans les écosystèmes est souvent appelé cycle biologique

porte des substances.

Le cycle biologique des substances est la principale condition d'existence d'un écosystème.

La circulation des substances dans la biogéocénose est réalisée en raison de la présence de quatre composants intégraux (Fig. 82): 1) composant abiotique(fourniture de nutriments et d'énergie solaire); 2) producteurs (création de matière organique) ; 3) consommateurs (consommer de la matière organique) ; 4) décomposeurs (décomposition de la matière organique morte).

Organismes qui décomposent les restes morts de plantes, d'animaux et d'autres représentants du monde vivant en composés minéraux (dioxyde de carbone, eau et sels minéraux). Les décomposeurs sont principalement des bactéries, ainsi que des champignons et certains animaux (protozoaires). L'activité conjointe de ces groupes d'organismes, aux fonctions écologiques différentes, est le moteur du cycle biologique des substances dans la biogéocénose.

Les biogéocénoses (écosystèmes) ne sont stables que si les quatre composants qui les composent supportent assez bien la circulation des substances.

La circulation des substances est entretenue dans les biogéocénoses (écosystèmes) par un apport constant de plus en plus de nouvelles portions d'énergie. Bien que, selon la loi de conservation de l'énergie, elle ne disparaisse pas sans laisser de trace, mais ne fasse que passer d'une forme à une autre, il ne peut y avoir de cycle énergétique dans les écosystèmes. Consacrée à l'activité vitale des organismes, l'énergie qu'ils assimilent se transforme progressivement en une forme thermique et se dissipe dans l'espace environnant. Ainsi, l'activité d'un écosystème s'apparente à la rotation circulaire d'une roue de moulin (circulation de substances) dans un courant d'eau à écoulement rapide (flux d'énergie).

La même portion de matière et l'énergie qu'elle contient ne peuvent pas être transmises indéfiniment à travers un réseau alimentaire complexe qui relie les organismes dans une biogéocénose. En fait, le réseau trophique consiste en un entrelacement de courtes chaînes alimentaires (trophiques) - une série successive d'organismes se nourrissant les uns des autres, dans laquelle il est possible de retracer la dépense de la portion initiale d'énergie. Chaque lien de la série est appelé niveau trophique.

Prenons par exemple une chaîne alimentaire courte : chou (premier niveau trophique) - chèvre (deuxième niveau trophique) - loup (troisième niveau). D'un point de vue écologique, le chou est un producteur, une chèvre est un consommateur de premier ordre en tant qu'herbivore, et un loup prédateur est un consommateur de second ordre. Suivons comment l'énergie solaire liée à une tête de chou est dépensée dans ce circuit, sachant que seule une faible proportion de la nourriture digérée par l'animal va à la croissance de l'organisme, c'est-à-dire

déposée dans son corps. Le reste est dépensé pour maintenir le métabolisme, assurer la reproduction, et une partie est retirée du corps comme non digérée.

On estime qu'en moyenne, environ 10% de l'énergie absorbée va à la croissance. Par conséquent, même moins d'un dixième de l'énergie contenue dans une tête de chou sera retenue dans le corps d'une chèvre, puisqu'une partie de la substance du chou n'est pas absorbée. Quand une chèvre est mangée par un loup, alors pas plus d'un pour cent de l'énergie qui était dans une tête de chou ira augmenter son corps.

Dans chaque maillon suivant de la chaîne alimentaire, la quantité d'énergie retenue diminue d'environ 10 fois, et déjà après 4-5 maillons, elle se dessèche presque complètement. Cette soi-disant "règle des dix pour cent" écologique a une grande signification pratique. Il vous permet de comprendre comment les produits sont consommés dans l'écosystème - la matière organique créée par les plantes pendant un certain temps. Il faut 10 fois plus d'énergie solaire pour créer 1 kg de masse d'animaux herbivores que pour 1 kg de masse de plantes.

La production de carnivores coûte donc 100 fois plus cher.

Le transfert de matière organique et d'énergie à travers les chaînes alimentaires est soumis à la "règle des dix pour cent".

La "règle des dix pour cent" peut être exprimée graphiquement sous la forme de la soi-disant pyramides écologiques. Ils affichent : le nombre d'individus inclus dans la chaîne alimentaire (pyramide des âges), biomasse (masse totale d'organismes) d'un écosystème (pyramide de la biomasse),énergie mise en circulation (pyramide de l'énergie). L'échelon inférieur correspond au premier niveau trophique, et chaque échelon suivant est 10 fois plus petit que le précédent (Fig. 83).

La société humaine vit de la production primaire et secondaire de plantes et d'animaux. Les produits animaux coûtent plus cher à la nature et aux hommes que les produits végétaux. Par conséquent, le problème de la faim pour la population de différents pays commence principalement par un manque de produits secondaires - les protéines animales nécessaires à l'alimentation humaine.

Même dans les biogéocénoses (écosystèmes) les plus stables de la Terre, la circulation des substances n'est pas fermée. Une partie de la substance est emportée par les vents et les courants, emportée dans

dépressions de relief, migre avec le ruissellement de surface et les eaux souterraines. En conséquence, tous les écosystèmes terrestres et océaniques sont connectés en un seul écosystème mondial - la biosphère. Parmi les nombreux cycles liés les uns aux autres, le cycle biologique global des substances de la biosphère, qui s'est établi sur plusieurs millions d'années, se forme, soutenant la stabilité de la vie sur la planète.

La doctrine de la biosphère a été créée par V.I. Vernadski. Il caractérise la biosphère non seulement comme une aire de répartition de la vie sur Terre, mais aussi comme une partie de la planète, complètement transformée par la vie. Selon Vernadsky, les cycles des éléments biogéniques les plus importants de la biosphère sont créés par des organismes. Grâce à eux, les substances chimiques des coquilles terrestres passent alternativement de la nature inanimée à la matière vivante, et de nouveau de la matière vivante à la nature inanimée.

Par conséquent, la biosphère est aussi appelée écosystème mondial. Le cycle biologique a commencé dès l'apparition des premiers organismes (coacervats ou protobiontes) et se poursuit depuis des milliards d'années. C'est ainsi que la vie et l'existence de la biosphère sont maintenues (Fig. 84).

La biosphère en tant qu'écosystème global est un produit naturel de l'évolution de la planète Terre. En même temps, la biosphère est l'arène principale de la vie humaine et de l'activité économique. Dans sa manifestation globale, la biosphère agit comme un écosystème géant qui accumule l'énergie du Soleil à l'aide des plantes et la transforme en systèmes vivants, assurant la continuité et la diversité de la vie sur notre planète.

1. Comment les concepts de « biocénose », « écosystème » et « biogéocénose » s'articulent-ils ?

2. Quelle est la principale condition d'existence

écosystèmes ?

3*. Pense.

La même espèce peut-elle entrer dans des chaînes alimentaires différentes ?

Pourquoi l'homme élève-t-il principalement des animaux herbivores ?

Pourquoi un réseau alimentaire n'a-t-il ni fin ni début, contrairement aux chaînes alimentaires ?

§ 58 Développement et évolution des biogéocénoses

Les biogéocénoses avec une circulation équilibrée des substances peuvent exister indéfiniment jusqu'à ce que des forces extérieures les déséquilibrent. Et en effet, la taïga de conifères sombres, les steppes d'herbe à plumes, les forêts de chênes feuillus ont occupé leurs places pendant des milliers d'années après la dernière glaciation, et seule l'activité humaine au cours du siècle dernier a considérablement modifié ces paysages.

Dans le même temps, il existe dans la nature de nombreuses biogéocénoses instables qui changent de direction même sans aucune interférence extérieure. Les lacs peu profonds deviennent peu profonds et envahis par la végétation, des fourrés d'arbustes apparaissent bientôt à la place d'une prairie humide, les lichens sur les rochers sont progressivement remplacés par des mousses, puis par des herbes, et une fine couche de sol se forme sous eux. Ce sont tous des exemples d'écosystèmes instables dont les communautés changent rapidement la composition des espèces.

Le développement de la biogéocénose ne se fait pas de la même manière que le développement de l'organisme. La croissance et la complication d'un organisme sont déterminées par son hérédité, c'est-à-dire par les gènes déposés dans le zygote. Les biogéocénoses surviennent selon un principe différent. Ils se forment sur la base d'une sélection aléatoire (spontanée) d'espèces disponibles dans le milieu et capables d'exister dans des conditions données. La composition des espèces qui se présente de cette manière n'existe pas depuis longtemps, mais change. Le processus de changement se poursuit jusqu'à l'établissement d'une communauté capable de maintenir un cycle équilibré. Ce processus d'auto-développement d'un écosystème est appelé Succession écologique(lat. successio - "continuité") (Fig. 85).

Les successions peuvent être primaires et secondaires, c'est-à-dire restauratrices.

Les successions primaires commencent par le peuplement des zones exposées du territoire - talus, bas-fonds, roches nues, sables meubles ou décharges créées par l'homme. Ces zones sans vie sont d'abord occupées par des espèces capables de se propager rapidement.

Leurs graines et leurs spores sont transportées par le vent et l'eau, les insectes volent, les petits rongeurs s'y précipitent et certains d'entre eux prennent racine dans cette zone. Les communautés qui se forment à partir de ces espèces aléatoires sont appelées communautés pionnières. En règle générale, ils sont instables et leurs espèces, ayant réussi à modifier partiellement l'environnement, sont bientôt chassées par de nouveaux envahisseurs.

Au stade pionnier, la communauté n'est pas équilibrée. Il n'est pas encore formé

chaînes alimentaires complexes, toutes les niches écologiques ne sont pas occupées, les produits végétaux ne sont pas pleinement utilisés par les consommateurs, se décomposent et s'accumulent dans l'écosystème. Les nouvelles espèces qui se sont installées ici modifient également l'environnement, le rendant inadapté à elles-mêmes, et sont donc rapidement chassées par les concurrents. En conséquence, il y a un autre remplacement qualitatif d'une biogéocénose par une autre, c'est-à-dire qu'il y a modification des biogéocénoses. Les systèmes pionniers qui surgissent à ce stade sont aussi appelés immatures.

Le changement de biogéocénose est le remplacement d'une biogéocénose par une autre, qualitativement différente de la précédente.

La circulation des substances dans les biogéocénoses matures est équilibrée.

Les successions secondaires, ou restauratrices, débutent après une perturbation partielle des écosystèmes. De telles violations se produisent, par exemple, après un incendie de forêt, la déforestation, le labour de terres vierges. Dans ces cas, tous les éléments de l'écosystème ne sont pas détruits, le sol formé par les organismes vivants reste, les graines, les rhizomes, les spores sont préservés et certaines espèces animales survivent. Les successions restauratrices se déroulent un peu différemment des successions primaires, mais elles conduisent également à la formation de biogéocénoses stables et matures.

Le temps des successions primaires dans la nature est calculé en centaines d'années, les successions secondaires se produisent un peu plus rapidement. Par exemple, les forêts d'épicéas de la partie européenne de la Russie se rétablissent après une exploitation forestière de 60 à 80 ans, passant par les stades de communautés temporaires.

Fourrés arbustifs et forêts à petites feuilles.

Parallèlement aux successions à grande échelle et à long terme, de nombreuses successions à petite échelle et à court terme ont lieu dans la nature. Envahis par la végétation, passant également par une série d'étapes, sont les éjections terrestres de taupes, les blocages d'arbres dans la forêt, les écureuils terrestres dans les steppes, les fonds de mares asséchées, d'étangs, etc. Avec la végétation, à la fois l'animal et le microbien la population de la communauté change dans ces zones. Ces petites successions se produisent constamment dans de grandes biogéocénoses stables, y restaurant des perturbations locales et maintenant l'intégrité et la stabilité des écosystèmes.

Les successions écologiques sont des mécanismes de développement, d'auto-entretien et de restauration des écosystèmes naturels.

Comprendre les lois de la succession écologique est important pour de nombreux aspects de l'activité humaine. Il faut savoir qu'une biogéocénose ne peut pas être à la fois très stable et accumuler un excès de production primaire en même temps. Lors de la création d'écosystèmes artificiels (champs, vergers et vergers), il faut comprendre qu'ils sont extrêmement

instables et nécessitent un soutien humain constant : labours, fertilisation, semis, arrosage, etc. Cette instabilité se manifeste par des invasions de ravageurs, et par des attaques de mauvaises herbes, et par l'érosion des sols, et par l'épuisement des composés minéraux. Si l'année suivante le champ n'est pas semé à nouveau, il se transforme rapidement par succession en friche, puis en prairie ou en bosquet.

La gestion de la succession est l'un des principaux moyens d'une coopération écologiquement compétente avec la nature. Pour ne pas compromettre sa stabilité et obtenir une production primaire, les hommes doivent organiser les paysages de manière à ce qu'ils incluent à la fois des écosystèmes matures et immatures. L'ancien slogan "Transformons la Terre entière en un jardin fleuri!" échec de l'examen environnemental. Le jardin est un écosystème pionnier et instable, et l'humanité n'a pas la force de lutter contre la nature. Jardins, champs doivent alterner dans le paysage avec forêts, bosquets, engazonnements, réservoirs et autres types de biogéocénoses naturelles, apportant toute la diversité sur laquelle se construit la stabilité du milieu naturel dans la biosphère.

1. Comment les successions se manifestent-elles dans la nature ?

2*. Quelles sont les raisons de l'auto-développement des communautés ?

3*. Pense.

La nature sera-t-elle appauvrie ou enrichie si nous supposons que toutes les communautés instables sont remplacées par des communautés durables ?

Comment les communautés immatures sont-elles bénéfiques pour une personne ?

§ 59 Lois fondamentales de la durabilité de la faune

Les gens doivent comprendre les fondements de la durabilité des populations, des communautés et des écosystèmes afin de proportionner leurs activités aux lois de la nature. Citons quelques-uns des modèles écologiques les plus importants pour maintenir la durabilité : cyclicité, rétroaction négative, diversité biologique des espèces.

La cyclicité (grec kyklos - «circulation»), c'est-à-dire l'utilisation répétée de nutriments, sous-tend le cycle biologique, dont dépend la stabilité de l'écosystème (biogéocénose) (Fig. 86).

L'hydrogène, l'oxygène, le carbone, l'azote, le phosphore et d'autres éléments biogéniques effectuent des migrations constantes et multiples dans la biosphère entre les corps des organismes et l'environnement physique. La chair des êtres vivants comprend désormais des atomes qui ont été dans la composition des corps des anciens stégocéphales, dinosaures, premiers oiseaux et mammouths.

L'utilisation cyclique de substances limitées les rend pratiquement inépuisables. C'est sur cela que repose l'éternité. Sinon, elle

aurait disparu sur Terre, ayant épuisé toutes les ressources disponibles.

retours négatifs est que les écarts par rapport à l'état normal du système provoquent de tels changements qui commencent à contrecarrer ces écarts. Il en résulte une régulation, c'est-à-dire le retour du système à sa norme antérieure.

L'auto-entretien de tous les biosystèmes complexes est basé sur une rétroaction négative.

Chez certaines espèces, des épidémies de reproduction massive se produisent même dans les communautés naturelles. Habituellement, la densité de leurs populations est contrôlée par de nombreux

consommateurs, mais après des hivers rigoureux ou des étés secs, certains des ennemis meurent, ce qui entraîne une flambée du nombre d'individus de l'espèce. Par exemple, les papillons du ver à soie de Sibérie dans les forêts de la taïga ont au moins 60 types de consommateurs. Quelques petits

V biodiversité des espèces réside le mécanisme le plus puissant de stabilité des écosystèmes (biogéocénose). La nature vivante est soumise au principe de diversité, puisque sur Terre il n'y a pas deux espèces ou communautés absolument identiques, mais aussi des individus. Sur la base de la variabilité des individus, la sélection naturelle opère, et sur la base de la diversité des espèces, les communautés et les écosystèmes se forment.

La diversité des espèces a permis à la vie de maîtriser tous les "coins" de la biosphère, d'exister à toutes les latitudes géographiques, sous tous les types de climat, dans les profondeurs des océans et l'épaisseur des sols.

Le cycle biologique des substances nécessite la participation d'espèces aux fonctions directement opposées. Il est évident qu'à l'aube de l'émergence de la vie, il y avait une variété d'organismes primaires, sinon le cycle biologique n'aurait pas pu se produire.

La diversité des espèces leur permet de former des communautés, d'occuper toutes les niches écologiques et ainsi d'utiliser au mieux les ressources environnementales. Dans les biogéocénoses, on l'a vu, une sorte de « division du travail » se crée entre les espèces, leur complémentarité mutuelle, et cela stabilise la biogéocénose.

outre complémentarité la biodiversité fournit interchangeabilité espèces dans les écosystèmes. Les espèces individuelles peuvent être remplacées par leurs concurrentes sans affecter la santé globale de l'écosystème. La perte de certaines espèces de la communauté peut également passer presque sans laisser de trace, si cela ne concerne pas les principaux formateurs de l'environnement. Les niches écologiques d'espèces proches en besoins pouvant partiellement se recouvrir, la disparition de l'une d'entre elles n'est pas dangereuse pour la biogéocénose. Ses fonctions peuvent revêtir plusieurs types à la fois selon la règle de la libération compétitive. Mais cela est possible s'il existe une grande variété d'espèces dans l'écosystème.

Les processus les plus importants dans les écosystèmes ont plusieurs supports, c'est-à-dire que l'activité de différentes espèces peut conduire à un résultat similaire.

Par exemple, dans une fonction aussi importante que la décomposition de la matière organique morte, de nombreux groupes d'organismes avec une grande diversité d'espèces participent simultanément : bactéries, champignons, protozoaires, ronds et annélides, arthropodes. Les vers de terre dans la plupart des types de sols jouent un rôle essentiel dans ces processus. Mais au Canada, les vers de terre sont absents sur la majeure partie de son territoire, et néanmoins, des écosystèmes s'y forment, semblables en apparence et en nature de cycles à ceux européens.

La diversité biologique des espèces est une condition nécessaire à l'écoulement des successions primaires et restauratrices. L'une des raisons de l'inhibition du processus de succession dans de vastes espaces perturbés par l'homme est la faible diversité des espèces dans les territoires adjacents, le manque de graines des espèces végétales souhaitées et des animaux qui les accompagnent - pollinisateurs, décomposeurs, etc. Sans diversité des espèces, il n'y a pas de changement dans les communautés vers des écosystèmes durables (biogéocénoses).

La stabilité de la nature repose donc sur des lois bien définies de composition et de dynamique des systèmes naturels, que les gens n'ont pas le droit d'ignorer, car cela se retourne contre leur propre bien-être.

1. Nommez les principales lois de la stabilité des écosystèmes.

2. Expliquer la valeur de la biodiversité

dans la biogéocénose.

3*. Pense.

Pourquoi les éléments chimiques participent-ils à plusieurs reprises au cycle biologique, mais cela ne se produit pas avec l'énergie ?

Une personne dans l'industrie utilise-t-elle le principe de cyclicité, courant dans la nature ?

Comment la rétroaction négative soutient-elle la résilience des écosystèmes ?

§ 60 Utilisation rationnelle de la nature et sa protection

Pendant de nombreux siècles, l'humanité a traité la nature comme une source presque inépuisable de bien-être. Labourer plus de terres, abattre plus d'arbres, extraire plus de charbon et de minerai, construire plus de routes et d'usines était considéré comme la principale direction du développement progressif et de la prospérité.

Déjà dans l'Antiquité, avec le début de l'agriculture et de l'élevage, l'activité humaine a entraîné une modification de grands écosystèmes et la dévastation de vastes zones.

Ainsi, les forêts ont été réduites dans la Grèce antique et en Asie Mineure, les territoires désertiques ont été considérablement étendus en raison du surpâturage et le nombre d'ongulés gibier a fortement chuté. Des catastrophes écologiques causées par la violation des liens naturels se sont produites à plusieurs reprises dans différentes régions de la Terre. Des tempêtes de poussière causées par le labour de vastes étendues ont soulevé et emporté des couches de sol fertile aux États-Unis, en Ukraine et au Kazakhstan. À cause de la déforestation, les rivières navigables sont devenues peu profondes. Dans les zones de climat sec, un arrosage excessif a provoqué la salinisation des sols. Dans les régions steppiques, des ravins se sont étendus, emportant des terres fertiles aux gens. Les lacs et les rivières pollués se sont transformés en réservoirs d'eaux usées.

Au milieu du XXe siècle, il est déjà devenu évident que les perturbations environnementales causées par impact anthropique, ont non seulement une signification locale, mais planétaire. La question s'est posée des limites de la capacité écologique de la planète pour l'existence de l'humanité.

La croissance démographique et la nature technogénique de l'utilisation de la nature ont conduit à la menace de violations de l'environnement affectant non seulement les États et les pays individuels, mais aussi la biosphère dans son ensemble. Les cycles planétaires de la circulation des substances changent. En conséquence, l'humanité a été confrontée à un certain nombre de problèmes environnementaux mondiaux causés par l'impact anthropique sur l'environnement. Citons-en quelques-uns.

Épuisement des ressources naturelles. Les ressources aux dépens desquelles vit l'humanité se divisent en deux catégories : renouvelables (sols, végétation, faune) et non renouvelables (réserves de minerais et d'énergies fossiles). Les ressources renouvelables sont capables de récupération, mais, bien sûr, si leur consommation ne dépasse pas les limites critiques. La consommation intensive a entraîné une diminution notable des ressources.

Parmi les ressources renouvelables, les sols, les forêts et le gibier ont beaucoup souffert. La superficie couverte par les forêts diminue rapidement sur la planète, actuellement de 2 % par an. L'homme a déjà réduit les 2/3 des forêts naturelles. Nous assistons à la destruction de forêts tropicales humides uniques en Amérique du Sud et en Afrique. Ils peuvent complètement disparaître en 2 à 3 décennies, ainsi que leur monde animal le plus riche. La taïga sibérienne, sous le mode de fonctionnement actuel, peut également être minée dans les 40 à 50 prochaines années. Les stocks de poissons dans les rivières et les océans ont chuté. Les populations de morues, de saumons, d'esturgeons, de nombreux harengs et de baleines ont décliné. Les pertes de sol dues à la salinisation et à l'érosion - la destruction et l'enlèvement de la couche fertile par l'eau et le vent - ont pris des proportions énormes. Les deux résultent d'une technologie agricole inappropriée. Des dizaines de millions d'hectares des terres naturelles les plus précieuses sont perdues chaque année.

Pollution environnementale. V En raison de la production industrielle, une énorme quantité de substances nocives pénètre dans l'atmosphère, l'eau et le sol sous forme de déchets, dont l'accumulation menace la vie de la plupart des espèces, y compris les humains.

Une source puissante de pollution est l'agriculture moderne, qui sature les sols avec des quantités excessives d'engrais et de poisons pour lutter contre les ravageurs.

Diminution de la diversité biologique. Par la faute de l'homme, la diversité des espèces animales et végétales est actuellement en train de diminuer de manière catastrophique. Certaines espèces ont disparu par suite d'extermination directe (tour sauvage des pigeons voyageurs, maritime la vache de Stelleret etc.). Les changements brusques de l'environnement naturel et la destruction des habitats se sont avérés beaucoup plus dangereux.À cause de cette mort menace les 2/3 des espèces existantes. Or le rythme d'appauvrissement anthropique de la nature est tel que plusieurs espèces animales et végétales disparaissent quotidiennement. Dans l'histoire de la Terre, les processus d'extinction des espèces ont été équilibrés par les processus de spéciation.

À l'heure actuelle, le rythme de l'évolution s'est avéré incomparable avec l'influence destructrice de l'homme sur la diversité des espèces de la planète.

Les changements provoqués par l'activité humaine dans la biosphère menacent, en premier lieu, l'humanité elle-même. La faune en général est une force si puissante qu'elle se remet des cataclysmes les plus graves sur Terre. Mais en même temps, ses formes changent, l'état des écosystèmes change. Les espèces qui ne peuvent pas s'adapter à cela meurent. L'humanité est également adaptée à un certain état de la biosphère - la composition de l'air, de l'eau, du sol, de la végétation, du régime climatique, de la disponibilité des ressources. Changer la qualité de l'environnement conduira l'humanité à la mort.

L'homme, contrairement aux autres espèces, a un esprit et est capable de restructurer consciemment ses activités.

À notre époque, les menaces environnementales mondiales ont commencé à être reconnues par la société. L'utilisation rationnelle et respectueuse de l'environnement des ressources naturelles est la seule voie possible pour la survie de l'humanité. Il est impossible d'assurer la survie sans le développement de la science écologique. Il vous permet de comprendre de quelle manière vous devez construire des relations avec la nature dans différents domaines de l'activité humaine.