§ 56. Популяции животных и экосистемы

ПОПУЛЯЦИЯ ЖИВОТНЫХ И ВНУТРИВИДОВЫЕ ОТНОШЕНИЯ

В природе отдельные особи любого вида животных никогда не живут изолированно. Они объединены в устойчивые группировки — популяции.

Популяция (от лат. populus — народ) — это совокупность особей одного вида, длительное время населяющих определенную территорию (часть ареала) и относительно изолированных от соседних групп того же вида. Популяция является надорганизменной живой системой и элементарной единицей эволюции: именно в ней возникают, закрепляются и отбираются наследственные адаптации.

Пространственная изоляция популяций:

Степень обособленности популяций зависит от ландшафтных преград. Например, популяции речного окуня в соседних замкнутых озерах полностью изолированы друг от друга и способны обмениваться генами только в годы катастрофических весенних паводков. У перелетных птиц популяции обособляются по районам гнездовий, хотя на зимовках в Африке или Азии птицы из разных регионов могут временно смешиваться в единые стаи.

Внутривидовые взаимодействия и формы общежития:

• Одиночный образ жизни: особи встречаются исключительно на короткий срок спаривания, ведя обособленную охоту и яростно защищая кормовой участок (жужелицы, пауки-крестовики, соболя, тигры);
• Семейный образ жизни: родители длительное время совместно опекают, выкармливают и обучают выводок детенышей (пары волков, лисиц, бобров, деревенских ласточек);
• Групповой образ жизни: объединение особей в высокоорганизованные сообщества:
  • Стада: крупные копытные (антилопы гну, северные олени, зебры), где совместное движение защищает молодняк от хищников;
  • Стаи: волки (коллективная загонная охота), перелетные птицы (аэродинамическое построение клином);
  • Колонии: птичьи базары чаек, кайр, колонии пингвинов и береговых ласточек для безопасного выведения птенцов.

ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СТРУКТУРА ЭКОСИСТЕМЫ

Экосистема (от греч. oikos — дом и systema — соединение) — это совокупность всех живых организмов разных видов, населяющих единую территорию, и среды их обитания, связанных между собой круговоротом веществ и потоком энергии.

Любая устойчивая природная экосистема (лес, луг, озеро) включает три обязательные функциональные группы:

1. Организмы-производители (продуценты): автотрофные зеленые растения. Улавливая лучистую энергию Солнца, в процессе фотосинтеза они производят первичные органические соединения (глюкозу, крахмал) из углекислого газа и воды;
2. Организмы-потребители (консументы): гетеротрофные животные, питающиеся готовыми органическими веществами:
   • Консументы I порядка: растительноядные животные (косули, зайцы, гусеницы бабочек, дафнии);
   • Консументы II и более высоких порядков: хищники, паразиты и насекомоядные (волки, ястребы, насекомоядные птицы, щуки);
3. Организмы-разрушители (редуценты): почвенные бактерии, микроскопические шляпочные и плесневые грибы, а также мелкие детритофаги (дождевые черви, личинки мух, мокрицы). Они разлагают мертвые растительные остатки, опавшую листву и трупы животных до простых минеральных соединений (воды, солей, углекислого газа), возвращая их в почву.

ПИЩЕВЫЕ ЦЕПИ, КРУГОВОРОТ ВЕЩЕСТВ И ПОТОК ЭНЕРГИИ

Передача вещества и заключенной в нем энергии от одного трофического уровня к другому осуществляется по цепям питания (трофическим цепям):

1. Цепи выедания (пастбищные цепи):

• Начинаются с зеленых живых растений (продуцентов):
  • Пример на суше: клевер (продуцент) → гусеница бабочки (консумент I) → жаба (консумент II) → уж (консумент III) → ёж или ястреб (консумент IV);
  • Пример в воде: одноклеточные водоросли (фитопланктон) → дафнии (зоопланктон) → плотва → щука → скопа;
• Пастбищные цепи преобладают в водных биоценозах, луговых степях и саваннах.

2. Цепи разложения (детритные цепи):

• Начинаются с отмершей органики (листового опада, гниющей древесины, навоза, падали — детрита):
  • Пример: листовой опад дубравы → дождевой червь → крот;
  • Пример: гниющая древесина → плесневые грибы → почвенные клещи → бактерии;
• Детритные цепи имеют главенствующее значение в лесных экосистемах, перерабатывая до 90% всей биомассы сообщества.

Круговорот веществ и однонаправленный поток энергии:

• Химические элементы (углерод, азот, фосфор, водород) благодаря непрерывной работе продуцентов, консументов и редуцентов совершают в экосистеме бесконечный замкнутый биологический круговорот веществ;
• В отличие от вещества, энергия солнечного света не совершает круговорота: она входит в экосистему через фотосинтез, передается по пищевой цепи и на каждом ее звене безвозвратно рассеивается организмами в виде тепла при дыхании и движении (правило 10% экологической пирамиды). Поэтому любая экосистема может существовать только при постоянном притоке солнечной энергии извне.