Характеристика урбанизированной экосистемы (на примере Фестивального микрорайона города Краснодара).

4.1. Трофическая структура.

Основой любой экосистемы являются пищевые взаимоотношения видов.

Пищевые взаимоотношения в экосистеме выражаются с помощью трофических

уровней и трофических цепей. Каждая цепь состоит из отдельных звеньев.

Все цепи взаимосвязаны и взаимозависимы. В чистом виде цепи питания в

природе не встречаются, поскольку одни и те же виды могут быть

одновременно в разных звеньях разных цепей. Пищевая цепь –

представляет собой перенос энергии от ее источника через ряд

организмов путем поедания одних другими. Выделяются 2 вида цепей:

1. Пастбищная цепь – начинается с зеленого растения и тянется к

пасущимся растительноядным животным и хищникам.

2. Детритные цепи – перенос энергии от мертвого органического

вещества к микроорганизмам, а затем к детритофагам и их

хищникам.

В структуре изучаемой экосистемы могут быть выделены наиболее

показательные трофические цепи:

Рис. 7 Пастбищная цепь:

|Семена |Сизый |Кошка |

|злаковых |голубь | |

|Слива |Тли |Божья |

| | |коровка |

Детритные цепи:

|Растительные |Дождевой |Большая |

|остатки |червь |синица |

|Растительные |Многоножка |Черный |

|остатки | |стриж |

Трофические цепи в совокупности своей, объединяясь могут

образовывать трофические сети, позволяющие «дублировать» потоки

вещества и энергии по большому числу параллельных трофических цепей.

Трофическая сеть данной экосистемы представлена несколькими основными

трофическими цепями:

Рис. 8

Мыши

Дождевые черви

Семена злаков Хищники

Растительные

(птицы,

остатки

млекопитающие)

Птицы

Плодовые

Человек

деревья

Таким образом, чем многочисленнее и разнообразнее будет видовой

состав флоры, тем больше вероятность нормального функционирования

экосистемы при «выпадании» одного или нескольких трофических звеньев.

Трофическая структура данной экосистемы достаточно устойчива для

урбоэкосистемы, но для природной экосистемы такая трофическая

структура была бы неудовлетворительна.

4.2. Жизненные формы растений и животных.

4.2.1. Жизненные формы растений.

Широкое применение в экологических и фитоценотических исследованиях

находит классификация жизненных форм, разработанная датским ботаником

К. Раункиером (1934). В основу ее положена идея, что сходные типы

приспособлений растений к среде - это прежде всего сходные способы

перенесения наиболее трудных условий. Действительно, благоприятные

условия в целом благоприятны для всех растений (за исключением случаев

резкого сдвига экологических оптимумов в особых условиях) и не требуют

особых приспособлений. Адаптивные же изменения связаны главным образом

с преодолением условий, лежащих за пределами оптимальных. В областях с

сезонной периодичностью климата такие трудные для растений условия

наступают в основном в осенне-зимний сезон, а в аридных областях - еще

и в период летних засух. Отсюда основное сходство приспособлений

растений к среде должно заключаться в сходстве способов перенесения

неблагоприятного периода года. К. Раункиер для классификации жизненных

форм растений выбрал только один признак, но имеющий большое

приспособительное значение:положение почек или верхушек побегов в

течение неблагоприятного времени года по отношению к поверхности почвы

и снегового покрова. Этот признак, на первый взгляд, является частным,

имеет глубокий биологический смысл (защита меристем, предназначенных

для продолжения роста, обеспечивает непрерывное существование особи в

условиях резко переменной среды) и широкое экологическое содержание,

вследствие того, что речь идет о приспособлении не к одному какому-

либо фактору, а ко всему комплексу факторов среды. Выбранный К.

Раункиером признак, таким образом, оказался коррелятивно связанным с

целым рядом других, в том числе и чисто физиономических, а

классификация стала универсальной.

Все растения К. Раункиер подразделил на пять типов жизненных форм:

1 - фанерофиты (тополь), 2 - хамефиты (черника), 3 - гемикриптофиты

(лютик, одуванчик, злаки), 4 - геофиты (ветреница, тюльпан), 5 -

терофиты (семя фасоли).

I. Фанерофиты (Ph) - почки возобновления, открытые или закрытые,

расположены высоко над поверхностью почвы (выше 30 см).

II. Хамефиты (Ch) - почки возобновления у поверхности почвы или не

выше 20-30 см.

III. Гемикриптофиты (НК) - почки возобновления у поверхности почвы

или в самом поверхностном слое ее, часто покрытом подстилкой.

IV. Криптофиты (К) - почки возобновления скрыты в почве (геофиты)

или под водой (гелофиты и гидрофиты).

V. Терофиты (Th) - возобновление после неблагоприятного времени

года только семенами.

Всего на изучаемой экосистеме было систематизировано 94 вида

растений, из 24 семейств, из которых 14 видов – это фанерофиты

(14,9%), 4 – хамефиты (4,6%), 44 вида – гемикриптофиты (46,8%), 3 вида

– криптофиты (3,2%) и 33 вида – терофиты (35,1%). По этим данным можно

построить следующий график соотношения жизненных форм растений по

Раункиеру на изучаемой экосистеме: Рис. 9

Таким образом, на изучаемой экосистеме преобладают гемикриптофиты и

терофиты. Терофиты представлены однолетними травами, а гемикриптофиты

– многолетними травами. Среди терофитов (33 вида) преобладают следущие

семейства: Астровые – 5 видов, Бобовые – 5 видов, Пасленовые – 4 вида,

Мятликовые – 4 вида.

Среди гемикриптофитов (44 вида) преобладают следующие семейства:

Астровые – 6 видов, Губоцветные – 6 видов, Бобовые – 4 вида и

Мятликовые – 4 вида.

Таким образом, на изучаемой экосистеме наблюдается разнообразие

жизненных форм растений, что свидетельствует о разнообразии видового

состава растительности, приемлемого для урбанизированной экосистемы.

4.2.2. Жизненные формы животных.

Классификация жизненных форм животных, так же как и растений,

отличается значительным разнообразием и зависит от принципов,

положенных в их основу .

Основные группы жизненных форм животных (по Д. Н. Кашкарову.

1945):

I. Плавающие формы.

1. Чисто водные;

2. Полуводные.

II. Роющие формы:

1. Абсолютные землерои (всю жизнь проводящие под землей).

2. Относительные землерои (выходящие на поверхность).

III. Наземные формы

1. Не делающие нор;

2. Делающие норы;

3. Животные скал.

IV. Древесные лазающие формы

а) не сходящие с деревьев;

б) лишь лазающие по деревьям.

V. Воздушные формы

а) добывающие пищу в воздухе;

б) высматривающие пищу с воздуха.

Всего на изучаемой экосистеме было систематизировано 16 видов

животных из 7 отрядов.

7 видов – это наземные животные, из которых 4 вида не делающих

норы (ящерица прыткая, собака, кошка, еж обыкновенный), а 3 вида –

делающих (мышь полевая, мышь домашняя, серая крыса).

1 вид - древесные лазающие формы (обыкновенная белка).

8 видов – воздушные формы, из которых 3 вида добывающих пищу в

воздухе (городская ласточка, большая синица, домовой воробей) и 5

видов высматривающих пищу с воздуха (сизый голубь, черный стриж,

ворон, серая ворона, грач).

Соотношение жизненных форм животных можно представить следующим

графиком: Рис. 10

Таким образом, на изучаемой экосистеме были встречены только

наземные, древесные лазающие и воздушные формы животных. Плавающих и

роющих форм не было обнаружено. Разнообразие жизненных форм на

изучаемой системе мало, из-за влияния неблагоприятных факторов

урбанизированной территории (шум, замусоривание, вытаптывание и т.д.).

4.3. Взаимосвязи и взаимоотношения.

В основе функционирования любой экосистемы лежат трофические связи,

благодаря которым в экосистеме осуществляется биологический круговорот

веществ и поток энергии, но и формируется ряд взаимоотношений, которые

определяют своеобразную структуру сообществ, их видовой состав и

влияют на видовой состав любой экосистемы.

Взаимосвязи в экосистемах могут быть 4 видов:

1. Трофические;

2. Топические;

3. Форические;

4. Фабрические.

Для изучаемой экосистемы характерны все эти взаимосвязи.

Трофические связи или пищевые связи являются базовыми в экосистемах

и на их основе формируются межвидовые и внутривидовые взаимоотношения.

Примерами могут служить связи рассмотренные в пункте 4.1. «Трофическая

структура». Например:

|Семена |Сизый |Кошка |

|злаковых |голубь | |

Топические связи, то есть использование одного вида другим в

качестве субстрата или как место проживания, в изучаемой экосистеме

существуют между птицами и деревьями, на которых они гнездятся (сороки

на тополях); между млекопитающими и деревьями (белка в дупле дерева);

между деревьями иобитающими на них эпифитными лишайниками.

Форические связи – один вид использует другой для расселения. В

изучаемой экосистеме ярко выражены между репейником обыкновенным и

собаками. Плоды репейника цепляются за шерсть собак и переносятся ими

на различные расстояния. Так происходит расселение репейника

обыкновенного.

Фабрические связи – одни организмы используют другие для создания

различных сооружений. Они выражаются в использовании для

строительства:

1. Частей тела других организмов;

2. Их выделений;

3. Иногда целых живых особей (строительство гнезд).

Фабрические связи данной экосистемы прослеживаются между полевой

мышью и злаками, так как мыши используют стебли злаков для

строительства гнезд в норках, также некоторые птицы (воробьи) ,которые

используют шерсть животных для постройки гнезд.

В данной экосистеме имеются все типы взаимоотношений между видами:

Мутуализм – это система взаимоотношений 2 видов, при котором

формируются тесные функциональные взаимоотношения выгодные для обоих.

На изучаемой экосистеме мутуалистические взаимоотношения характерны

между бобовыми и бактериями рода Risobium или для для гриба и

водоросли в симбиотическом организме – лишайнике.

Комменсализм – один вид получает от другого выгоду, не принося ни

пользы, ни вреда другому. Подразделяется на несколько типов:

1. Нахлебничество – одни виды поедают остатки, оставленные другими

(человек и собаки, питающиеся отбросами на мусорных местах);

2. Сотрапезничество – потребление различных веществ из одного и

того же ресурса (почвенные бактерии сапрофиты перерабатывают

органику, при этом выделяются различные соли, используемые

высшими растениями).

Протокооперация – проявляются во взаимоотношениях муравьев и тли,

так как муравьи потребляют выделения тли, а тля – заботу и уход от

муравьев.

Нейтрализм — тип отношений между видами, при котором они не

формируют сколько-нибудь значимых форм прямых взаимодействий. Виды,

характеризующиеся таким типом взаимоотношений, не оказывают друг на

друга заметного биологического воздействия (божья коровка и мыши).

Паразитизм – один вид наносит ущерб другому и не может существовать

без него. В животном мире экосистемы выражен ярко: блохи паразитируют

на собаках и кошках (эктопаразитизм). В растительном мире характерный

галопаразит – повилика европейская, паразитирует практически на всех

видах растений.

Аменсализм – выражается в подавлении одним видом другого, что

характерно для растительности. Например: высокие деревья с густой

кроной затемняют растительность, растущую под ними, сами же

отрицательного воздействия со стороны затемняемой растительности не

испытывают (орех грецкий и трава под ним).

Хищничество – проявляется во взаимоотношениях типа хищник-жертва

(божья коровка поедает тлю, паук поедает пчел и бабочек, ворона

поедает дождевых червей).

Антибиоз – одна популяция вырабатывает вещества вреднодействующие

на популяцию другого вида (проявляется во взаимоотношениях гриба

пеницилина и некоторых бактерий, когда пеницилин подавляет рост

некоторых бактерий, выделяя губительные для них вещества).

Конкуренция – это такое взаимоотношение между особями, которое

вызвано сходными потребностями в ограниченном ресурсе. Подразделяется

на прямую (драки между бродячими собаками за еду особенно в зимний

период), и косвенную (вытеснение злаково-разнотравного сообщества

кустарниковым по краям оврага).

В целом изучаемая экосистема вполне разнообразна по видам и числу

связей, что является положительным критерием ее оценки.

4.4. Экологические ниши.

Экологической нишей называют положение вида, которое он занимает

в общей системе биоценоза, комплекс его биоценотических связей и

требований к абиотическим факторам среды. Экологическая ниша

отображает участие вида в биоценозе. При этом имеется в виду не

территориальное его размещение, а функциональное проявление организма

в сообществе. По выражению Ч. Элтона (1934), экологическая ниша - «это

место в живом окружении, отношение вида к пище и к врагам». Концепция

экологической ниши оказалась весьма плодотворной для понимания законов

совместной жизни видов. Помимо Ч. Элтона над ее развитием работали

многие экологи, среди них Д. Гриннелл, Г. Хатчин-сон, Ю. Одум и др.

Существование вида в сообществе определяется сочетанием и

действием многих факторов, но в определении принадлежности организмов

к той или иной нише исходит из характера питания этих организмов, из

их способности добывать или поставлять пищу. Так, зеленое растение,

принимая участие в сложении биоценоза, обеспечивает существование

целому ряду экологических ниш. Это могут быть ниши, охватывающие

организмы, питающиеся тканями корней или тканями листьев, цветками,

плодами, выделениями корней и т. д.

Каждая из этих ниш включает в себя разнородные по видовому

составу группы организмов. Так, в экологическую группу корнеедов

входят и нематоды, и личинки некоторых жуков (щелкуна, майского

хруща), а в нишу сосущих соки растения - клопы, тли. Экологическая

ниша «стеблееды» или «стволоеды» охватывает большую группу животных,

среди которых особенно многочисленны насекомые (древоточцы,

древесинники, короеды, усачи и др.). Следует отметить, что среди них

имеются и такие, которые питаются только древесиной живых растений или

только корой - те и другие принадлежат к разным экологическим нишам.

Специализация видов в отношении пищевых ресурсов уменьшает

конкуренцию, увеличивает стабильность структуры сообщества. Существуют

различные типы разделения ресурсов:

1. Специализация морфологии и поведения в соответствии с родом

пищи, например, клюв у птиц может быть приспособлен для ловли

насекомых, долбления отверствий, раскалывания орехов, разрывания мяса

и др.

2. Вертикальное разделение, например, между обитателями полога и

лесной подстилки.

3. Горизонтальное разделение, например, между обитателями

различных микроместообитаний. Каждый из этих типов или их комбинация

приводит к разделению организмов на группы, менее конкурирующих между

собой, так как каждая из них занимает свою нишу. Например, существует

разделение птиц на экологические группы, основанное на месте их

питания: воздух, листва, ствол, почва.

Примером экологических ниш на изучаемой экосистеме могут служить 2

вида мышей: мышь полевая и мышь домашняя.

Мышь полевая обитает преимущественно в земле, вырывая себе норки и

запасая в них на зиму семена злаковых. Служит пищей хищным птицам и

некоторым наземным хищникам.

Мышь домашняя обитает в домах в непосредственной близости с

человеком или вблизи дома. Кормится преимущественно остатками пищи

человека, является распространителем опасных заболеваний. Может

служить пищей и для хищных птиц, и для различных хищных животных.

Таким образом можно сказать, что эти 2 вида мышей занимают 2

отдельные экологические ниши, разделившись в процессе конкуренции по

типу местообитания и пищевому ресурсу.

В растительном покрове данной экосистемы примером экологической

ниши могут быть 2 вида злаков: ячмень заячий и жесткоколосница

твердая. Оба вида являются членами сегетального сообщества. Эти виды

имеют сходное морфологическое строение основных структур (корень,

стебель, колос и др.), но корневая система ячменя заячего проникает в

почву гораздо глубже, чем у жесткоколосницы твердой, тогда как ее

корневая система расположена в верхнем слое почвы 3-4см. Таким

образом, занимая одинаковое местообитание и имея сходные потребности в

пищевом ресурсе, оба вида занимают разные экологические ниши, что

позволяет обоим видам избегать жесткой конкуренции и успешно

развиваться.

4.5. Консорции.

Консорции представляют собой открытые системы, ядром которой

является либо одна особь, либо популяция. На изучаемой экосистеме

можно выделить следующую консорцию, основанную на эволюционном

подходе:

Рис. 11 кошка

Синица большая

Концентр 3

Дождевой

Червь Концентр2

Концентр 1

Различные

Хищные паразиты

Ядро Зерноядные птицы

млекопитающие

Консорции

Злаковые мышь

кошка Блохи

Ядро консорции представляет популяция злаковых, то есть выступает

как детерминант. Мышь здесь выступает биотрофом первого концентра

(поедает семена злаков). Сапротрофом первого концентра выступает

дождевой червь (используют энергию отмерших органов растения). Второй

концентр представлен хищниками, которые в свою очередь поедают членов

первого концентра. Третий концентр представлен как хищниками (кошка),

так и паразитами хищников концентра 2. Число концентров в данном

случае ограничено, в следствии искусственного происхождения экосистемы

и деятельности человека.

5. Сезонное развитие экосистемы.

Изучаемая экосистема расположена в умеренной зоне. Здесь четко

прослеживается смена сезонов года, что обуславливает ритмичность

развития растительного и животного мира.

Состояние и активность различных организмов в системах периодически

изменяются, что оказывает определенное влияние на различные аспекты

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6