Біотичні фактори - це сукупність впливів життєдіяльності одних організмів на життєдіяльність інших, а також на неживу природу.
1. Нейтрализм - жодна популяція не впливає на іншу.
2. Конкуренція - це використання ресурсів (їжі, води, світла, простору) одним організмом, який тим самим зменшує доступність цього ресурсу для іншого організму.
Конкуренція буває внутрішньовидова і міжвидова. Якщо чисельність популяції невелика, то внутрішньовидова конкуренція виражена слабо і ресурси є в достатку. При високій щільності популяції інтенсивна внутрішньовидова конкуренція знижує наявність ресурсів до рівня, що стримує подальше зростання, тим самим регулюється чисельність популяції.
Міжвидова конкуренція - взаємодія між популяціями, яке несприятливо позначається на їх зростанні і виживання. При завезенні в Британію з Північної Америки каролінський білки зменшилася чисельність звичайної білки, тому що каролинская білка виявилася більш конкурентоспроможною.
Конкуренція буває пряма і непряма.
Пряма - це внутрішньовидова конкуренція, пов'язана з боротьбою за місце проживання, зокрема захист індивідуальних ділянок у птахів або тварин, що виражається в прямих зіткненнях. При нестачі ресурсів можливо поїдання тварин особин свого виду (вовки, рисі, хижі клопи, павуки, щури, щука, окунь і т.д.)
3. Паразитизм - один організм (паразит) живе за рахунок харчування тканинами або соками іншого організму (хазяїна), тісно пов'язаний у своєму життєвому циклі. Паразитів розрізняють за місцем проживання:
• перебувають на поверхні господаря. Блохи, воші, кліщі - тварини. Попелиця, борошниста роса - рослини. У паразита є спеціальні пристосування (гачки, присоски і т.п.)
• всередині господаря. Віруси, бактерії, примітивні гриби - рослини. Глисти - тварини. Висока плодючість. Чи не призводять до загибелі господаря, але пригнічують процеси життєдіяльності.
4. Хижацтво - поїдання одного організму (жертви) іншим організмом (хижаком).
Хижаки можуть поїдати травоїдних тварин, і також слабких хижаків. Хижаки мають широкий спектр харчування, легко переключаються з одного видобутку на іншу більш доступну.
Хижаки часто нападають на слабкі жертви. Норка знищує хворих і старих ондатр, а на дорослих особин не нападає.
Підтримується екологічну рівновагу між популяціями жертва-хижак.
5. Симбіоз - співжиття двох організмів різних видів при якому організми приносять один одному користь. За ступенем партнерства симбіоз буває:
- Комменсализм - один організм живиться за рахунок іншого, не завдаючи йому шкоди. Рак - актинія. Актинія прикріплюється до раковини, захищаючи його від ворогів, і харчується залишками їжі.
- Мутуалізм - обидва організму отримують користь, при цьому вони не можуть існувати одне без одного. Лишайник - гриб + водорість. Гриб захищає водорість, а водорість годує його.
У природних умовах один вид не приведе до знищення іншого виду.
Екологічна система (біогеоценоз) - це спільнота організмів з навколишнім їх абіотичним середовищем (грунтом, атмосферою і т. П.).
Кораловий риф - один із прикладів екосистеми.
Існують п'ять основних підходів в екології.
- популяционная екологія (вивчення динаміки чисельності популяцій і її зв'язку з зовнішніми факторами);
- сінекологія (вивчення природних спільнот);
- вивчення екосистем (зокрема, кругообігу речовин і енергії в природі);
- еволюційна екологія (реконструкція стародавніх природних співтовариств і прогнозування змін в спільнотах), а також історична екологія (вивчення змін, пов'язаних з діяльністю людини).
В екологічну систему входять абіотичні (тобто неживі) і біотичні компоненти. Іноді абіотичні компоненти біогеоценозу називають біотопом. а біотичні - біоценозом. Грунт, що відноситься до абіотичних компонентів, нерідко розглядають як окрему структурну одиницю екосистеми.
Біотопи об'єднуються в біохорій. а останні - в біоцикли. Так, біотопи кам'янистих, глинистих і піщаних пустель об'єднують в биохор пустель; біохорій пустель, лісів і степів об'єднуються в біоцикл суші. Три біоцикла: суша, море і внутрішні водойми - утворюють біосферу.
Одним з найважливіших екологічних понять є потік енергії. Енергія приходить в екологічні системи в кінцевому рахунку від Сонця; при цьому автотрофи використовують безпосередньо сонячне світло, а гетеротрофи отримують від автотрофів вже перетворену енергію у вигляді поживних речовин. За рік квадратного метра земної поверхні (і рослинами на ньому) поглинається близько 5 х 10 9 Дж тепла. Велика частина енергії відразу відбивається назад в атмосферу, частина засвоюється організмами і переходить в інші форми. При цьому якась частка енергії також переизлучается в атмосферу у вигляді тепла.
Біологічна продуктивність екосистем
Продуктивність екосистеми - це накопичення екосистемою органічної речовини в процесі її життєдіяльності. Продуктивність екосистеми вимірюється кількістю органічної речовини, створюваного за одиницю часу на одиницю площі.
Розрізняють різні рівні продукування, на яких створюється первинна і вторинна продукція. Органічна маса, створювана продуцентами в одиницю часу, називається первинною продукцією. а приріст за одиницю часу маси консументів - вторинною продукцією.
Первинна продукція підрозділяється на два рівні - валову і чисту продукцію. Валова первинна продукція - це загальна маса валового органічного речовини, створювана рослиною в одиницю часу при даній швидкості фотосинтезу, включаючи і витрати на дихання.
Рослини витрачають на дихання від 40 до 70% валової продукції. Найменше її витрачають планктонні водорості - близько 40% від всієї використаної енергії. Та частина валової продукції, яка не витрачена «на подих», називається чистою первинною продукцією, вона являє собою величину приросту рослин і саме ця продукція споживається консументами і редуцентами.
Вторинна продукція не ділиться вже на валову і чисту, так як консументи і редуценти, тобто всі гетеротрофи, збільшують свою масу за рахунок первинної продукції, тобто використовують раніше створену продукцію.
Розраховують вторинну продукцію окремо для кожного трофічного рівня, так як вона формується за рахунок енергії, що надходить з попереднього рівня.
Всі живі компоненти екосистеми - продуценти, консументи і редуценти - складають загальну біомасу (жива вага) спільноти в цілому або його окремих частин, тих чи інших груп організмів. Біомасу зазвичай висловлюють через сирої та сухої вага, але можна висловлювати і в енергетичних одиницях - в калоріях, джоулях і т.п. що дозволяє виявити зв'язок між величиною енергії, що надходить і, наприклад, середній біомасою.
За величиною біологічної продуктивності екосистеми поділяють на 4 класи:
1. екосистеми дуже високої продуктивності -> 2 кг / м2 0 в рік (тропічні ліси, коралові рифи);
2. екосистеми високої продуктивності - 1-2 кг / м2 на рік (липово-дубові ліси, прибережні зарості рогозу або очерету на озерах, посіви кукурудзи і багаторічних трав при зрошенні та внесенні високих доз добрив);
3. екосистеми помірної продуктивності - 0,25-1 кг / м2 на рік (соснові та березові ліси, сіножаті і степи, зарослі водоростями озера);
4. екосистеми низької продуктивності - <0,25 кг/м2 в год (пустыни, тундра, горные степи, большая часть морских экосистем). Средняя биологическая продуктивность экосистем на планете равна 0,3 кг/м2 в год.
Потік енергії в екосистемі. У функціонуючої природній екосистемі не існує відходів. Всі організми, живі або мертві, потенційно є їжею для інших організмів: гусениця їсть листя, дрізд харчується гусеницями, яструб здатний з'їсти дрозда. Коли рослини, гусінь, дрізд і яструб гинуть, вони в свою чергу переробляються редуцентамі.
Харчова ланцюг - послідовність організмів, в якій кожен з них з'їдає або розкладає інший. Харчові ланцюги - це також рух поживних речовин від продуцентів, консументів (травоїдних, м'ясоїдних і всеїдних) до редуцентам і назад до продуцентів.
Всі організми, які користуються одним типом їжі, належать до одного трофічного рівня (від грецького слова trophos - «харчуються»).
Організми природних екосистем залучені в складну мережу багатьох пов'язаних між собою харчових ланцюгів. Така мережа називається харчової мережею.
Рух енергії в екосистемах відбувається за допомогою двох пов'язаних типів харчових мереж:
пасовиську і детритной.
У пасовиську харчової мережі живі рослини з'їдаються фитофагами, а самі фітофаги є їжею для хижаків і паразитів.
У детритной харчової мережі відходи життєдіяльності і мертві організми розкладаються детритофагами і деструкторами до простих неорганічних сполук, які знову використовуються рослинами.
Піраміди енергетичних потоків.
З кожним переходом з одного трофічного рівня в інший в межах харчового ланцюга або мережі відбувається робота і в навколишнє середовище виділяється теплова енергія, а кількість енергії високої якості, використовуваної організмами наступного трофічного рівня, знижується.
Правило 10%: при переході з одного трофічного рівня на інший 90% енергії втрачається, і
10% передається на наступний рівень.
Чим довше харчова ланцюг, тим більше втрачається корисної енергії. Тому довжина харчового ланцюга зазвичай не перевищує 4 - 5 ланок.
Піраміди численностей і біомас.
Ми можемо зібрати всі зразки організмів в екосистемі і підрахувати чисельність всіх видів, виявлених на кожному трофічному рівні. Така інформація необхідна для створення піраміди численностей для екосистем.
Мал. 5 Узагальнені піраміди численностей в екосистемах.
Суха вага всіх органічних речовин, що містяться в організмах екосистеми, називається біомасою. Кожен трофічний рівень харчового ланцюга або мережі містить певну кількість біомаси. Її можна обчислити, якщо зібрати всі живі організми з різних довільно обраних ділянок. Зібрані екземпляри необхідно розсортувати по трофічних рівнів, висушити і зважити. Отримані дані в подальшому використовуються для побудови піраміди біомас для певної екосистеми.
Мал. 6 Узагальнені піраміди біомас в екосистемах. Розмір кожного шару пропорційний сухій масі на квадратний метр всіх організмів на даному трофічному рівні.
Чистий первинна продуктивність рослин.
Швидкість, з якою рослини екосистеми виробляють корисну хімічну енергію або біомасу, називається чистої первинної продуктивністю.
Чистий первинна продуктивність = швидкість, з якою рослини - швидкість, з якою рослини
виробляють хімічну енер витрачають хімічну енер
гію в процесі фотосинтезу гію в процесі дихання
Кругообіг речовин в екосистемі.
I. Кругообіг вуглецю
Мал. 7 Спрощена діаграма частини вуглецевого циклу, що показує круговорот речовини (зафарбовані стрілки) і односпрямований потік енергії (незафарбовані стрілки) в процесах фотосинтезу і аеробного дихання.
Вуглець є основним «будівельним матеріалом» молекул вуглеводів, жирів, білків, нуклеїнових кислот (таких як ДНК і РНК) та інших важливих для життя органічних сполук.
Втручання людини в кругообіг вуглецю різко зростає, особливо починаючи з 1950-х років, через швидке зростання населення і використання ресурсів, і відбувається воно в основному двома способами:
- Зведення лісів та іншої рослинності без достатніх лісовідновлювальних робіт, в зв'язку
з чим зменшується загальна кількість рослинності, здатної поглинати СО2.
- Спалювання углеродосодержащих викопних видів палива і деревини. Утворений при
цьому вуглекислий газ потрапляє в атмосферу.
II. Кругообіг азоту.
Мал. 8 Спрощена діаграма кругообігу азоту.
3. азотофиксирующие бактерії і синьо-зелені водорості
Втручання людини в кругообіг азоту полягає в наступному:
- Спалювання деревини або викопного палива (NO). Оксид азоту потім з'єднується в атмосфері
з киснем і утворює діоксид азоту (NO2), який при взаємодії з водяною парою
може утворювати азотну кислоту (HNO3).
- Виробництво азотних добрив і їх широке застосування.
- Збільшення кількості нітрат-іонів і іонів амонію у водних екосистемах при попаданні в
них забруднених стоків з тваринницьких ферм, змитих з полів азотних добрив, а також
очищених і неочищених комунально-побутових каналізаційних стоків.
III. Кругообіг фосфору.
Мал. 9 Спрощена діаграма кругообігу фосфору.
1. розробка надр
2. розробка надр
3. стік і ерозія
5. вилуговування і ерозія
8. відходи і розкладання
9. птахи, що харчуються рибою.
Втручання людини в кругообіг фосфору зводиться в основному до двох варіантів:
- Видобуток великих кількостей фосфатних руд для виробництв мінеральних добрив і
- Збільшення надлишку фосфат-іонів у водних екосистемах при попаданні в них забруднених
стоків з тваринницьких ферм, змитих з полів фосфатних добрив, а також
очищених і неочищених комунально-побутових стоків.
V. Кругообіг води.
Кругообіг води або гідрологічний цикл, в процесі якого відбувається накопичення, очищення та перерозподіл планетарного запасу води.
Людина втручається в кругообіг води двома способами:
1. Забір великих кількостей прісної води з річок, озер і водоносних горизонтів. У густозаселених або інтенсивно зрошуваних районах водозабір привів до виснаження запасів грунтових вод або до вторгнення солоної океанічної води в підземні водоносні горизонти.
2. Зведення рослинного покриву суші в інтересах розвитку сільського господарства, при видобутку корисних копалин, будівництві доріг, автостоянок, житла та інших видах діяльності. Це призводить до зменшення просочування поверхневих вод під землю, що скорочує поповнення запасів грунтових вод, збільшує ризик повеней і підвищує інтенсивність поверхневого стоку, тим самим, посилюючи ерозію грунтів.
Поняття про динаміку екосистем. Екосистеми піддаються безперервним змінам. Одні види поступово відмирають або витісняються, поступаючись місцем іншим. Усередині екосистем постійно протікають процеси руйнування і новоутворення. Наприклад, старі дерева відмирають, падають і перегниває, а спочивають поруч до пори до часу в грунті насіння проростає, даючи новий цикл розвитку життя.
Поступові процеси зміни екосистем можуть носити інший характер в разі катастрофічних впливів на них. Якщо руйнування біоценозу викликано, наприклад, ураганом, пожежею або рубкою лісу, то відновлення вихідного біоценозу відбувається повільно.