Введение

экологический синантропный растение

В условиях увеличения техногенных нагрузок санитарно-гигиеническая роль покрытых растительностью пространств города является мощным средством нейтрализации вредных последствий техногенного загрязнения для городского населения. Природные, озелененные территории, а также акватории, влияют на микроклиматические характеристики городской среды, в том числе задерживают десятки тонн пыли, концентрируют в листьях тяжелые металлы, участвуют в формировании температурно-влажностных режимов, химического состава воздуха: биотрансформируют и рассеивают сотни тысячи тонн загрязняющих веществ, обогащают воздух кислородом. Они оказывают воздействие на скорость движения воздушных потоков, уровень инсоляции поверхностей на уровне земли, зданий и сооружений, а также снижают шумовую нагрузку от автомобилей и других источников.

Во флоре любого города можно различить виды, сформировавшиеся в процессе долгой эволюции в данном регионе - местные (аборигенные) и виды аллохтонные, т.е. попавшие на данную территорию из других областей земного шара. Если это произошло сравнительно недавно, то такие виды именуют адвентивными, или пришлыми, новопоселенцами, пришельцами. Соотношение аборигенных (местных) и адвентивных (заносных) видов в городах складывается с явным преимуществом в пользу последних. Действительно, большинство автохтонных видов растений изгоняется из флоры уже при закладке городов - при вырубке лесов, расчистке территорий для поселения и т.п. Впоследствии им трудно вернуться в города - слишком уж отличаются городские условия от привычных для местной флоры. Адвентивные же виды вливаются в города широкими потоками, поскольку именно здесь сосредоточены пересечения основных путей антропохорного распространения растений.

Растительность на улицах городов (главным образом, древесная) обычно рассматривается, с точки зрения улучшения городской среды для человека как в гигиеническом отношении, так и в эстетическом. Чтобы успешно выращивать растения в городе и в полной мере использовать их полезные свойства, необходимо хорошо знать характерные для них условия обитания.

Специфика условий обитания растений в городе

На урбанизированной территории среда обитания растений существенно отличается от естественной. Важнейшие для растений особенности городской среды:

* сильное загрязнение воздуха в городах;

* образование специфического «городского ветра»;

* некоторое понижение интенсивности солнечной радиации в городе;

* изменение светового режима растений из-за ночного освещения;

* повышение средней температуры воздуха, образование своеобразного «купола тепла» над городом;

* ослабление заморозков и удлинение периода с положительными температурами;

* понижение абсолютной и относительной влажности воздуха, что, вероятно, является следствием возникновения «купола тепла»;

* преобразование городских почв, которые перемешаны, перекрыты «культурным слоем», уплотнены, иссушены, обогащены солями и тяжелыми металлами, гербицидами, пестицидами, имеют повышенную кислотность и т.д.;

* изменение термического и динамического режимов грунтовых и поверхностных вод;

* формирование «антропогенного рельефа» (здания, сооружения), в результате чего изменяются количественные характеристики ряда других экологических факторов и даже создаются специфические места обитания растений;

* усиление интенсивности электромагнитных полей, вибрация и действия некоторых других физических факторов;

* непосредственное воздействие человека на состав и состояние растительности.

Формирование флоры и растительности городских территорий происходит преимущественно стихийно. Однако познание механизмов и закономерностей городского флорогенеза может быть использовано для планомерного формирования, а соответственно и улучшения городской среды.

В составе городской флоры (урбанофлоры) можно выделить две группы:

* естественная флора - развивается по закономерностям естественного отбора, не подвергается воздействию человека или испытывает стихийное, непреднамеренное воздействие; представители этой группы обитают в сохранившихся в городской черте природных сообществах, а также в различных типах синантропных (созданных или измененных в результате деятельности человека) местообитаний;

искусственная флора - моделируется человеком и подвергается искусственному отбору (флора культивируемых растении, которые в состоянии нормально развиваться лишь при вмешательстве человека).

«Естественные» городские флоры (ЕГФ) являются в настоящее время предметом многочисленных исследований- Их изучение позволяет выявить ряд специфических особенностей.

Одна из важнейших характеристик ЕГФ - это показатель видового богатства. Абсолютное значение этого показателя в значительной степени зависит от места расположения города, его возраста и размеров занимаемой им территории. Для Казани, например, это 1003 вида, для Ижевска - 1099, для Вятки (Кирова) 899 видов и т.д. Интересно, что сопоставление показателей богатства ЕГФ с флорами соответствующих по площади природных территорий свидетельствует о том, что городские флоры оказываются богаче, чем расчетные величины, полученные с помощью математического аппарата и с учетом ботанико-географических закономерностей (Илъминских 1984, 1993). Рост флористического богатства городских территорий

имеет несколько причин. 1) Положение старинных городов по отношению к физикогеографическим районам, как правило, оказывается пограничным (т.е. на стыке 2, 3, а иногда и большего числа растительных, почвенных, климатических и других зон). Это объективно определялось необходимостью удобного расположения городов для осуществления двух важнейших функций - оборонной и торгово-ремесленной. Эта пограничная область, называемая экотоном, представляет собой мозаику условий, соответствующих контактирующим зонам, поэтому биоразнообразие здесь будет значительно выше, чем в каждой отдельной зоне. Классическим примером является Царицын-Волгоград, который создавался и сейчас расположен на стыке нескольких физико-географических районов и фитохорий.

2) Важное значение в формировании флоры урбанизированных территорий имеет деятельность человека, которая приводит не только к разрушению естественных экосистем, но и к созданию новых типов местообитаний, ранее в данной местности не встречавшихся. Такие местообитания, а также формирующиеся в этих условиях флора и растительность называются синантропными (от «syn» - вместе, «anthropos» - человек).

Синантропная растительность - это вторичные типы растительности, представляющие собой созданные человеком сообщества или различные стадии восстановительных сукцессий, связанных с деятельностью человека.

К синантропной растительности относятся следующие варианты растительных сообществ:

* Пасквалъная растительность (от лат. «pascularis» - пастбище) растительность пастбищ и интенсивно вытаптываемых

участков. Виды-нидикаторы таких сообществ: мелколепестник канадский, горец птичий, подорожник большой и др.

* Сегетальная растительность (от лат. «segetalis» - растущий среди хлебов) - совокупность популяций видов сегетальных сорняков. В условиях города эти растения являются обычными обитателями цветочных клумб, палисадников и других участков, занятых зелеными насаждениями. Сегетальные сообщества в значительной степени автономны от культуры за счет банка семян и банка вегетативных зачатков.

По типу жизненной стратегии сегетальные виды являются, как правило, ложными эксплерентами. Они отличаются высокой семенной продуктивностью, а часто также и интенсивным вегетативным размножением, но обладают слабой конкурентной способностью и не дифференцируют ниш. Ложные эксплеренты, в отличие от истинных, не являются растениями-бродягами, заселяющими нарушенные местообитания, а сохраняются в почве в виде банка семян и под разными культурами меняют лишь количественное соотношение, иногда при отсутствии конкуренции они дают вспышку численности. Характерные виды: ширицы (запрокинутая, жминдовидная, белая), белена черная, дурман, портулак огородный, куриное просо, щетинники, виды кислиц и др.

* Рудеральная растительность (от лат. «rudus» - щебень растительный мусор) - сообщества регулярно или периодически нарушаемых местообитаний, как правило, антропического происхождения (свалки, городские пустыри, заброшенные строительные площадки и т.д.). Традиционно к рудеральной растительности относят сообщества первых стадий сукцессии с доминированием представителей сем. Маревые, Сложноцветные, Крестоцветные, некоторых злаков. Для рудеральной растительности характерно преобладание видов с широкими экологическими амплитудами (эвритопы) и большими ареалами, охватывающими несколько континентов (виды-космополиты, или убиквисты). В современном городском ландшафте рудеральная растительность играет немаловажную роль, открывая процессы самовосстановления растительности, предотвращая развитие эрозии. В составе рудеральной растительности немало ценных лекарственных растений и медоносов, а также видов, обеспечивающих высокую численность насекомых-энтомофагов (синеголовники, цикорий, чертополох курчавый, пустырник пятилопастной, латук татарский и др.). Характерные виды: циклахена дурнишниколистная, дурнишники, многочисленные виды родов марь и лебеда, молокан татарский и др.

3) Процессы вымирания некоторых таксонов, связанные с антропическим нарушением их мест обитаний, компенсируются иммиграцией. Среди адвентивных растений наших городов преобладают виды американского происхождения (около трети видов), значительная часть видов происходит из Средиземноморья, Южной Европы, Малой Азии, Ирана, Индии (Бурда, 1991).

Доля растений-иммигрантов (адвентивных растений) в составе урбанофлор постоянно растет и может достигать нескольких десятков процентов, а темпы и масштабы адвентизации нередко значительно превышают скорость исчезновения местных видов.

Прибыль таксонов значительно преобладает над убылью, и, следовательно, разнообразие городской флоры повышается. За 50-70 лет произошло обновление видового состава городских флор на 40-50%. Состав же вымирающих и иммигрирующих видов в разных городах различен, и сходство городских флор в результате этих процессов не увеличивается.

Адвентивные растения не только становятся конкурентами местных растений в использовании ресурсов среды, но и влияют на микроэволюцию растений на урбанизированной территории. Растения-пришельцы скрещиваются с аборигенными видами, образуя гибриды с доминированием, как правило, признаков пришельцев. Классическим стал пример таких взаимоотношений адвентивного вида: ива ломкая с местным видом ива белая, который привел к появлению широко распространившихся гибридных форм.

4) Важным фактором повышения богатства городских и в Целом антропогенезированных флор являются микро- и макроэволюционные изменения. В техногенных ландшафтах, характеризующихся загрязнением воздуха, аномальным составом почв и другими признаками, идет сильное прямое воздействие на генетический аппарат растений, что приводит к появлению многочисленных терат (морфологических уклонений). Современная эволюционная теория рассматривает тераты как перспективные макромутации, основанные на аномальном росте, агрегациях и срастаниях органов. Очевидно, что макромутантам гораздо легче выжить в нарушенных человеком местообитаниях в условиях пониженной конкуренции или при отсутствии таковой. Известна даже гипотеза о том, что вся история покрытосеменных растений началась именно с макромутантов, выживавших в составе пионерной растительности.

5) Очень мощным фактором «городского» флорогенеза в настоящее время стала интродукция. Точнее, в последнее время сделались очевидными последствия интродукционных мероприятий, начавшиеся подчас во времена весьма отдаленные. Многие экзотические растения, превосходящие по декоративным качествам или другим хозяйственным признакам местные виды, размножены ныне в большом количестве и обширном ассортименте. «Освоившись» на грядках интродукционных питомников или в цветочных клумбах, эти растения со временем выходят за пределы окультуренных земель и распространяются по разным типам нарушенных местообитаний. Некоторые интродуцированные растения существут в этих условиях в подавленном состоянии в течение многих поколений, пока, наконец, вырабатываются формы, адаптированные к условиям данной области. После этого может последовать скачкообразное вторжение интродуцента в местную флору с вытеснением ряда ее видов. Становится очевидным, что виды-интродуценты могут становиться опасными сорняками. В условиях города Волгограда так ведут себя некоторые активно вводимые в культуру деревья и кустарники американского происхождения; клен американский, ясень ланцетный, аморфа кустарниковая, а также вяз мелколистный, являющийся уроженцем Восточной Азии.

В целом в формировании ЕГФ можно выделить следующие основные закономерности:

1. Городские флоры по мере своего преобразования приобретают все более выраженные термоксерические черты в ущерб своим зональным особенностям. Флоры городов насыщаются видами более южных регионов, это как бы соответствует их перемещению по широте на 5-10 градусов в южном направления (на 50-100 км), что вполне соответствует термоксерическому характеру городской среды.

2. Возрастает число видов цветковых растений, падает - споровых и голосеменных. Увеличивается число видов в термоксерофильных семействах (Бобовые, Маревые, Гречишные) и уменьшается в термофобных (Осоковые, Гвоздичные, Норичниковые, Лютиковые, Розовые, Ивовые).

3. Увеличивается значение в составе флоры 10 наиболее

богатых видами семейств, т.е. большая часть видов городской флоры относится к меньшему числу семейств, чем зональная. Эта особенность является показателем ухудшения качества среды.

4. Возрастание роли адвентивных растений происходит в основном за счет выходцев с американского континента, Восточной Азии, Средиземноморья и более континентальных районов Евразии, значительно меньше доля растений космополитных и европейских ареалов.

5. Происходит уменьшение позиций гемикриптофитов, хамефитов и гигрофитов, а усиление - терофитов и фанерофитов.

6. Энтомофильные виды уменьшают свою роль за счет усиления позиций авто- и анемофильных видов.

Суммарным результатом всех флорогенетических процессов, происходящих в составе ЕГФ, является возникновение на месте аборигенных флористических комплексов совершенно новых образований, включающих остатки трансформированных аборигенных флор, мигрантов из других флористических областей, виды антропогенного происхождения. В своем крайнем выражении эти образования получили название антропогенных комплексов. Но чаще существуют переходные образования от аборигенных флор к антропогенным комплексам.

«Искусственные» флоры , включающие культивируемые растения, формируются в соответствии с потребностями человека и находятся под влиянием очень многих субъективных факторов, однако зональные физико-географические и специфические городские условия не могут не сказаться на составе этой группы.

Изучение «искусственных» флор города Волгограда, особенно по декоративным растениям, еще не завершено. Более или менее обстоятельные данные опубликованы лишь по дендрологической коллекции ВНИАЛМИ (Деревья и кустарники… 1984). Эта коллекция в некоторые годы достигала 600 видов и сортов.

Однако в широком городском озеленении, несмотря на имеющиеся рекомендации ученых (Рекомендации… 1987), используется значительно меньшее число видов и форм. По нашим данным, около 90 видов, среди которых 13 видов хвойных, а остальные - лиственные покрытосеменные породы. Доминируют среди цветковых древесных представители сем. Розоцветные (28 видов и 17 родов) и Бобовые (7 видов и 6 родов), включающие немало красивоцветущих растений. Однако по количеству особей одного вида в городских посадках (в том числе и в центральной части города) почти абсолютно доминирует вяз мелколнстный. Так, на бульваре по пр. В.И. Ленина почти 50% особей принадлежат этому растению, что явно свидетельствует о недостаточно продуманном городском озеленении, которое должно не только соответствовать высоким эстетическим показателям, но и полноценно выполнять свое санитарно-гигиеническое предназначение.

От понятия «среда обитания» следует отличать понятие «условия существования» - совокупность жизненно необходимых факторов среды, без которых живые организмы не могут существовать (свет, тепло, влага, воздух, почва). В отличие от них другие факторы среды хотя и оказывают существенное влияние на организмы, но не являются для них жизненно необходимыми (например, ветер, естественное и искусственное ионизирующее излучение, атмосферное электричество и др.).

Экологические факторы. Элементы окружающей среды, которые вызывают у живых организмов и их сообществ приспособительные реакции (адаптации), называются экологическими факторами.

По происхождению и характеру действия экологические факторы подразделяются на абиотические (элементы неорганической, или неживой, природы), биотические (формы воздействия живых существ друг на друга) иантропогенные (все формы деятельности человека, оказывающие влияние на живую природу).

Абиотические факторы делят на физические, или климатические (свет, температура воздуха и воды, влажность воздуха и почвы, ветер), эдафические, или почвенно-грунтовые (механический состав почв, их химические и физические свойства), топографические, или орографические (особенности рельефа местности),химические (соленость воды, газовый состав воды и воздуха, рН почвы и воды и др.).

Антропогенные (антропические) факторы - это все формы деятельности человеческого общества, изменяющие природу как среду обитания живых организмов или непосредственно влияющие на их жизнь. Выделение антропогенных факторов в отдельную группу обусловлено тем, что в настоящее время судьба растительного покрова Земли и всех ныне существующих видов организмов практически находится в руках человеческого общества.

Один и тот же фактор среды имеет разное значение в жизни совместно обитающих организмов. Например, солевой режим почвы играет первостепенную роль при минеральном питании растений, но безразличен для большинства наземных животных. Интенсивность освещения и спектральный состав света исключительно важны в жизни фототрофных растений, а в жизни гетеротрофных организмов (грибов и водных животных) свет не оказывает заметного влияния на их жизнедеятельность.

Экологические факторы действуют на организмы по-разному. Они могут выступать как раздражители, вызывающие приспособительные изменения физиологических функций; как ограничители, обусловливающие невозможность существования тех или иных организмов в данных условиях; как модификаторы, определяющие морфологические и анатомические изменения организмов.

Реакция организмов на влияние абиотических факторов. Воздействие экологических факторов на живой организм весьма многообразно. Одни факторы оказывают более сильное влияние, другие действуют слабее; одни влияют на все стороны жизни, другие - на определенный жизненный процесс. Тем не менее в характере их воздействия на организм и в ответных реакциях живых существ можно выявить ряд общих закономерностей, которые укладываются в некоторую общую схему действия экологического фактора на жизнедеятельность организма (рис. 14.1).

На рис. 14.1 по оси абсцисс отложена интенсивность (или «доза») фактора (например, температура, освещенность, концентрация солей в почвенном растворе, рН или влажность почвы и х д.), а по оси ординат - реакция организма на воздействие экологического фактора в его количественном выражении (например, интенсивность фотосинтеза, дыхания, скорость роста, продуктивность, численность особей на единицу площади и т. д.), т е. степень благотворности фактора.

Диапазон действия экологического фактора ограничен соответствующими крайними пороговыми значениями (точки минимума и максимума), при которых еще возможно существование организма. Эти точки называются нижним и верхним пределами выносливости (толерантности) живых существ по отношению к конкретному фактору среды.

Рис. 14.1. Схема действия экологического фактора на жизнедеятельность организмов: 1, 2. 3 - точки минимума, оптимума и максимума соответственно; I, II, III-зоны пессимума, нормы и оптимума соответственно.

Точка 2 на оси абсцисс, соответствующая наилучшим показателям жизнедеятельности организма, означает наиболее благоприятную для организма величину воздействующего фактора - это точка оптимума. Для большинства организмов определить оптимальное значение фактора с достаточной точностью зачастую трудно, поэтому принято говорить о зоне оптимума. Крайние участки кривой, выражающие состояние угнетения организмов при резком недостатке или избытке фактора, называют областями пессимума или стресса. Вблизи критических точек лежат сублетальные величины фактора, а за пределами зоны выживания -летальные.

Подобная закономерность реакции организмов на воздействие экологических факторов позволяет рассматривать ее как фундаментальный биологический принцип: для каждого вида растений и животных существует оптимум, зона нормальной жизнедеятельности, пессимальные зоны и пределы выносливости по отношению к каждому фактору среды.

Разные виды живых организмов заметно отличаются друг от друга как по положению оптимума, так и по пределам выносливости. Например, песцы в тундре могут переносить колебания температуры воздуха в диапазоне около 80°С (от +30 до -55°С), некоторые тепловодные рачки выдерживают изменения температуры воды в интервале не более 6°С (от 23 до 29°С), нитчатая цианобактерия осциллатория, живущая на острове Ява в воде с температурой 64°С, погибает при 68°С уже через 5-10 мин. Точно так же одни луговые травы предпочитают почвы с довольно узким диапазоном кислотности - при рН = 3,5-4,5 (например, вереск обыкновенный, белоус торчащий, щавель малый служат индикаторами кислых почв), другие хорошо растут при широком диапазоне рН - от сильнокислого до щелочного (например, сосна обыкновенная). В связи с этим организмы, для существования которых необходимы строго определенные, относительно постоянные условия среды, называют стенобионтными (греч. stenos - узкий, bion - живущий), а те, которые живут в широком диапазоне изменчивости условий среды, -эврибионтными (греч. eurys - широкий). При этом организмы одного и того же вида могут иметь узкую амплитуду по отношению к одному фак тору и широкую - к другому (например, приспособленность к узкому диапазону температур и широкому диапазону солености воды). Кроме того, одна и та же доза фактора может быть оптимальной для одного вида, пессимальной для другого и выходить за пределы выносливости для третьего.

Способность организмов адаптироваться к определенному диапазону изменчивости факторов среды называютэкологической пластичностью. Эта особенность является одним из важнейших свойств всего живого: регулируя свою жизнедеятельность в соответствии с изменениями условий среды, организмы приобретают возможность выживать и оставлять потомство. Значит, эврибионтные организмы явлются эколог ически наиболее пластичными, что обеспечивает их широкое распространение, а стенобионтные, напротив, отличаются слабой экологической пластичностью и, как следствие, обычно имеют ограниченные ареалы распространения.

Взаимодействие экологических факторов. Ограничивающий фактор. Экологические факторы воздействуют на живой организм совместно и одновременно. При этом действие одного фактора зависит от того, с какой силой и в каком сочетании действуют одновременно другие факторы. Эта закономерность получила названиевзаимодействие факторов. Например, жару или мороз легче переносить при сухом, а не при влажном воздухе. Скорость испарения воды листьями растений (транспирация) значительно выше, если температура воздуха высокая, а погода ветреная.

В некоторых случаях недостаток одного фактора частично компенсируется усилением другого. Явление частичной взаимозаменяемости действия экологических факторов называется эффектом компенсации. Например, увядание растений можно приостановить как увеличением количества влаги в почве, так и снижением температуры воздуха, уменьшающего транспирацию; в пустынях недостаток осадков в определенной мере восполняется повышенной относительной влажностью воздуха в ночное время; в Арктике продолжительный световой день летом компенсирует недостаток тепла.

Вместе с тем ни один из необходимых организму экологических факторов не может быть полностью заменен другим. Отсутствие света делает жизнь растений невозможной, несмотря на самые благоприятные сочетания других условий. Поэтому если значение хотя бы одного из жизненно необходимых экологических факторов приближается к критической величине или выходит за ее пределы (ниже минимума или выше максимума), то, несмотря на оптимальное сочетание остальных условий, особям грозит гибель. Такие факторы называютсяограничивающими (лимитирующими).

Природа ограничивающих факторов может быть различной. Например, угнетение травянистых растений под пологом буковых лесов, где при оптимальном тепловом режиме, повышенном содержании углекислого газа, богатых почвах возможности развития трав ограничиваются недостатком света. Изменить такой результат можно только воздействием на ограничивающий фактор.

Ограничивающие факторы среды определяют географический ареал вида. Так, продвижение вида на север может лимитироваться недостатком тепла, а в районы пустынь и сухих степей - недостатком влаги или слишком высокими температурами. Фактором, ограничивающим распространение организмов, могут служить и биотические отношения, например занятость территории более сильным конкурентом или недостаток опылителей для цветковых растений.

Выявление ограничивающих факторов и устранение их действия, т. е. оптимизация среды обитания живых организмов, составляет важную практическую цель в повышении урожайности сельскохозяйственных культур и продуктивности домашних животных.

Популяции . Структура и свойства популяций

Показатели структуры популяций. Как первая надорганизмен-ная биологическая система, популяция обладает определенной структурой и свойствами. Структуру популяции отражают такие ее показатели, как численность и распределение особей в пространстве, соотношение групп по полу и возрасту, их морфологические, поведенческие и другие особенности.

Численность - общее количество особей в популяции. Эта величина характеризуется широким диапазоном изменчивости, однако она не может быть ниже некоторых пределов. Сокращение численности по сравнению с этими пределами может привести к вымиранию популяции. Полагают", что если численность популяции меньше нескольких сотен особей, то любые случайные причины (пожар, наводнение, засуха, обильные снегопады, сильные морозы и т. д.) могут сократить ее настолько, что оставшиеся особи не смогут встречаться и оставить потомство. Рождаемость перестанет покрывать естественную убыль, и оставшиеся особи в течение сравнительно короткого времени вымрут.

Плотность - число особей на единицу площади или объема. При увеличении численности плотность популяции, как правило, возрастает; она остается прежней лишь в случае ее расселения и расширения ареала. У некоторых животных плотность популяции регулируется сложными поведенческими и физиологическими механизмами.

Пространственная структура популяции характеризуется особенностями размещения особей на занимаемой территории. Она определяется свойствами местообитания и биологическими особенностями вида. Наряду сослучайным и равномерным распределением в природе наиболее часто встречается групповое распределение. Группа животных, прилагая совместные усилия, может легче защищаться от хищников, искать и добывать корм. Жизнь в семьях, стадах, колониях, гаремах приводит также к групповому распределению особей. Пространственная структура может изменяться во времени; она зависит от сезона года, от численности популяции, возрастной и половой структуры и т. д.

Половая структура отражает определенное соотношение мужских и женских особей в популяции. Генетический механизм определения пола обеспечивает расщепление потомства по полу в соотношении 1: 1. В силу разной жизнеспособности мужских и женских особей это первичное соотношение полов при оплодотворении часто заметно отличается от вторичного (при рождении - у млекопитающих) и тем более от третичного, характерного для половозрелых особей. Например, в популяциях человека вторичное соотношение полов составляет 100 девочек/106 мальчиков; к 16-18 годам это соотношение выравнивается и становится равным 1:1, к 50 годам- 100 женщин/85 мужчин, а к 80 годам соотношение по полу становится 2:1 (100 женщин/ 50 мужчин).

Изменение половой структуры популяции отражается на ее роли в экосистеме, так как самцы и самки многих видов отличаются друг от друга по характеру питания, ритму жизни, поведению и др. Так, самки некоторых видов комаров, клещей и мошек являются кровососущими, в то время как самцы питаются соком растений или нектаром. Преобладание доли самок над самцами обеспечивает более интенсивный рост популяции.

Возрастная структура отражает соотношение различных возрастных групп в популяциях, зависящее от продолжительности жизни, времени наступления половой зрелости, числа потомков в помете, количества потомств за сезон и др. Если какая-либо возрастная группа сокращается либо увеличивается, это сказывается на общей численности популяции. Например, массовое истребление крупных половозрелых особей в результате промысла приводит к резкому снижению численности популяции вследствие слабого пополнения ее молодыми особями. Поэтому присутствие в популяции большого количества особей младших возрастных групп свидетельствует о ее благополучии. Если же в популяции преобладают старые особи, можно со всей определенностью сказать, что данная популяция завершает свое существование.

Экологическая структура свидетельствует об отношении различных групп организмов к условиям окружающей среды. Например, особи одной популяции растений различаются рядом признаков: по размерам, количеству побегов, цветков, плодов, семян и т. п. Кроме того, разные особи этой же популяции зацветают неодновременно, что способствует более полному их опылению (при одновременном и кратковременном цветении насекомые могут не успеть опылить все цветки). У такой популяции меньший риск остаться без семян, например в случае кратковременных заморозков (замерзнет лишь часть цветков).

Динамика популяций. Теоретически любая популяция способна к неограниченному росту численности, если ее не лимитируют факторы внешней среды (ограниченность ресурсов, болезни, хищники и т. п.). В таком гипотетическом случае скорость роста популяции будет зависеть только от величины биотического потенциала, свойственного каждому конкретному виду. Биотический потенциал отражает теоретически возможное число потомков от одной пары (или одной особи) за определенный промежуток времени, например за весь жизненный цикл или за год.

У разных видов величина биотического потенциала резко различается. Например, у крупных млекопитающих даже при самых благоприятных условиях численность может возрастать лишь в 1,05-1,1 раза за год. У многих насекомых и ракообразных (тли, дафнии) численность за год увеличивается в 10 10 -10 30 раз, а у бактерий еще больше. Однако в этих случаях в идеальных условиях численность любой популяции за определенное время будет расти в геометрической прогрессии (рис. 14.2). Рост численности с постоянной скоростью называетсяэкспоненциальным ростом. Кривая, отражающая на графике подобный рост популяции, быстро увеличивает крутизну и уходит в бесконечность.

Рис. 14.2. Экспоненциальная (теоретическая) (а) и логистическая (реальная) (б) кривые роста популяций.

В природных условиях экспоненциальный рост популяций наблюдается крайне редко. Например, он был отмечен для популяции кролика, завезенного а Австралию, где для него имелись неограниченные пищевые и пространственные ресурсы при отсутствии сдерживающего влияния хищников. Такой тип роста наблюдается также при вспышках численности саранчи, непарного шелкопряда и других насекомых. Однако периоды экспоненциального роста обычно кратко временны.

При увеличении плотности популяции обычно наблюдается замедление роста численности, поскольку популяция оказывается в условиях с ограниченными ресурсами. Например, животным при высокой плотности популяции может не хватать пищи, а растения начинают затенять друг друга или им недостает влаги. Тип роста популяции при ограниченных ресурсах, характеризующийся снижением скорости по мере увеличения плотности популяции, называется логистическим (см. рис, 14.2).

Общие изменения численности популяции определяются такими процессами, как рождаемость, смертность и миграция особей.

Рождаемость характеризует частоту появления новых особей в популяции. Средняя величина рождаемости каждого вида определилась исторически как приспособление для восполнения убыли популяции. Различают абсолютную и удельную рождаемость.

Абсолютная рождаемость - количество особей, родившихся (вылупившихся, отпочковавшихся и т. д.) в популяции за единицу времени. Удельная рождаемость - количество особей, родившихся в популяции за единицу времени в расчете на одну особь. Показатель удельной рождаемости позволяет сравнивать скорость рождаемости в популяциях с разной численностью.

Величина рождаемости тем выше, чем больше доля особей, принимающих участие в размножении, чем выше плодовитость, чем чаще следуют друг за другом репродуктивные циклы. Обычно рождаемость в каждой популяции уравновешена характерной для нее смертностью.

На численность популяций существенное влияние оказывает также миграция особей.

Миграции - закономерные перемещения животных между существенно различными, пространственно разобщенными средами обитания. Подобные переселения вызываются изменением условий существования в местах обитания или изменением требований животного к этим условиям на разных стадиях развития. Массовое перемещение особей между популяциями может изменить их структуру и основные свойства (предотвратить гибель популяции, находящейся на грани вымирания, или, наоборот, привести ее к резкому сокращению). Например, массовое выселение оседлых животных (белок, кедровок, леммингов и др.) при внезапном ухудшении условий (засухи, пожары, наводнения и т. п.), перенаселении часто заканчивается их массовой гибелью.

Миграции (суточные, сезонные) позволяют организмам использовать оптимальные условия среды в таких местах, где их постоянное проживание невозможно. Они приводят к освоению новых биотопов, расширению общего ареала вида, к обмену особей между популяциями, увеличивают единство и общую устойчивость вида, способствуют успеху в борьбе за существование.

При отсутствии миграции изменение численности популяции зависит от соотношения величины рождаемости и смертности.

Если величина рождаемости выше смертности, то численность популяции будет возрастать, и, наоборот, снижаться, если смертность превысит рождаемость. Таким образом, численность популяций в природных условиях постоянно меняется, поскольку меняются условия среды обитания. Амплитуда и период этих колебаний зависят от степени изменчивости окружающей среды, а также от биологических особенностей конкретного вида.

Важная роль в регуляции численности и плотности популяции принадлежит поведенческим факторам. Например, в популяциях многих грызунов повышение в крови концентрации гормона адреналина, наблюдаемое при большой плотности популяции, вызывает агрессивность, различные гормональные расстройства (у самок может происходить рассасывание эмбриона). В результате численность грызунов снижается.

Другая форма поведения - защита индивидуального участка (территориальности) - также направлена на регулирование численности. Часто почти вся территория, занимаемая популяцией, поделена на индивидуальные участки, которые обозначаются разными способами (секретом пахучих желез, царапинами на деревьях, пением самцов птиц, мочой и т. п.). Мечение и охрана участков, не допускающие размножения на них «чужих» особей, приводит к рациональному использованию территории. Избыточная часть популяции при этом не размножается или вынуждена выселяться за пределы занятого пространства.

Существует ряд других исторически сложившихся механизмов, задерживающих рост популяций и обеспечивающих тем самым их устойчивость. К ним относятся химические взаимодействия особей (например, головастики выделяют в воду вещества, которые задерживают рост других головастиков); изменения в физиологии и поведении при увеличении плотности, что приводит к проявлению инстинктов массовой миграции; распространение заболеваний (вероятность передачи инфекций возрастает с ростом плотности популяции) и др.

Таким образом, благодаря множеству механизмов размах всех суточных, сезонных и годовых изменений численности и уровня плотности популяций, как правило, меньше теоретически возможного, соответствующего реализации всего биотического потенциала. Перенаселенность всегда неблагоприятна для любого вида, так как может привести к быстрому подрыву ресурсов среды, нехватке пищи, убежищ, пространства, что неминуемо повлечет за собой общее ослабление популяций.

Среда обитания

У этого термина существуют и другие значения, см. Среда обитания (значения).

Среда обитания - это часть природы, окружающая живые организмы и оказывающая на них прямое или косвенное воздействие. Из среды организмы получают всё необходимое для жизни и в неё же выделяют продукты обмена веществ . Среда каждого организма слагается из множества элементов неорганической и органической природы и элементов, привносимых человеком и его производственной деятельностью. При этом одни элементы могут быть частично или полностью безразличны организму, другие необходимы, а третьи оказывают отрицательное воздействие.

Нетронутая человеком среда обитания многих растений и животных

Различают естественную и искусственную (созданную человеком) среду обитания. Естественные среды обитания в основном делятся на наземно-воздушную, почвенную, водную и внутреорганизменную. Отдельные свойства и элементы среды, воздействующие на организмы, называют экологическими факторами . Все экологические факторы можно разделить на три большие группы:

• Абиотические факторы - это комплекс условий неорганической среды, влияющих на организм. (Свет, температура, ветер, воздух, давление, влажность и т. д.) Например: накопление в почве токсичных и химических элементов, пересыхание водоёмов во время засухи, увеличение продолжительности светового дня, интенсивное ультрафиолетовое излучение.
• Биотические факторы - это совокупность влияний жизнедеятельности одних организмов на другие. (Влияние растений и животных на других членов биогеоценоза) Например: разрушение почвы кабанами и кротами, уменьшение численности белок в неурожайные годы.
• Антропогенные (антропические) факторы - это все формы деятельности человеческого общества, изменяющие природу как среду обитания живых организмов или непосредственно влияющие на их жизнь. Выделение антропогенных факторов в отдельную группу обусловлено тем, что в настоящее время судьба растительного покрова Земли и всех ныне существующих видов организмов практически находится в руках человеческого общества.

Возможно также выделить следующие компоненты среды обитания: естественные тела среды обитания, гидросреду, воздушное пространство среды, антропогенные тела, поле излучений и тяготения среды.

См. также

Литература

Афанасьев В. Г. Мир живого. Системность, эволюция и управление. - М: Изд. полит. л-ры, 1986.

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Среда обитания" в других словарях:

Все тела и явления, с которыми организм находится в прямых или косвенных взаимоотношениях. Среда обитания прямо или косвенно влияет на состояние, развитие и размножение отдельных организмов и популяций. Различают абиотическую, биотическую и… … Словарь бизнес-терминов

Человека (среда обитания) совокупность объектов, явлений и факторов окружающей (природной и искусственной) среды, определяющая условия жизнедеятельности человека. (Смотри: Федеральный закон 52 ФЗ. О санитарно эпидемиологическом благополучии… … Строительный словарь

Совокупность конкретных абиотических и биотических условий, в к рых обитает данная особь, популяция или вид. (см. АБИОТИЧЕСКАЯ СРЕДА, БИОТИЧЕСКАЯ СРЕДА). .(Источник: «Биологический энциклопедический словарь.» Гл. ред. М. С. Гиляров; Редкол.: А. А … Биологический энциклопедический словарь

СРЕДА ОБИТАНИЯ - см. Окружающая среда. Экологический энциклопедический словарь. Кишинев: Главная редакция Молдавской советской энциклопедии. И.И. Дедю. 1989 … Экологический словарь

среда обитания - Участок суши или водоема, занятый организмом или его популяцией и обладающий необходимыми для их существования условиями обитания, включая живую и неживую природу. Syn.: местообитание; экотоп … Словарь по географии

- «СРЕДА ОБИТАНИЯ», СССР, Лентелефильм, 1987, цв., 75 мин. Детектив. По повести С. Высоцкого. История похищения ценных документов из исторического архива. В ролях: Петр Вельяминов (см. ВЕЛЬЯМИНОВ Петр Сергеевич), Валерий Ивченко (см. ИВЧЕНКО… … Энциклопедия кино

Комплекс всех биотических и абиотических условий, в которых живет (или жил) данный организм, популяция, биоценоз и т. д. Геологический словарь: в 2 х томах. М.: Недра. Под редакцией К. Н. Паффенгольца и др.. 1978 … Геологическая энциклопедия

Среда обитания - для человека это планета Земля с ее специфическими особенностями, в других местах он уже не обитает, а лишь может находиться. Среда обитания предоставляет человеку ВСЕ необходимое для его существования как вида: жизнедеятельности отдельной особи… … Теоретические аспекты и основы экологической проблемы: толкователь слов и идеоматических выражений

Environment среда [обитания]. Cовокупность биотических и абиотических условий, в которых обитает данный организм, популяция и т.п. (

У каждого организма, популяции, вида существует среда обитания - та часть природы, которая окружает все живое и оказывает на него какое-либо воздействие, прямое или косвенное. Именно из нее организмы берут все необходимое, чтобы существовать, в нее же и выделяют продукты своей жизнедеятельности. Условия среды обитания у разных организмов не одинаковы. Как говорят, что хорошо одному, то другому - смерть. Она состоит из множества органических и неорганических элементов, оказывающих влияние на определенный вид.

Среда обитания и условия существования

Условия существования - те факторы среды обитания, которые являются жизненно необходимыми для определенного вида организмов. Тот минимум, без которого существование невозможно. К ним можно отнести, к примеру, воздух, влагу, почву, а также свет и тепло. Это первоочередные условия. В отличие от них, есть и другие факторы, которые не являются столь жизненно необходимыми. Например, ветер или атмосферное давление. Таким образом, среда обитания и условия существования организмов - понятия различные. Первое - более общее, второе - обозначает лишь те условия, без которых живой организм или растение не может существовать.

Экологические факторы

Это все те элементы среды обитания, которые способны оказывать влияние - прямое или косвенное - на Эти факторы вызывают адаптации организмов (или приспособительные реакции). Абиотические - это влияние неорганических элементов неживой природы (состав почвы, химические ее свойства, свет, температура, влажность). Биотические факторы - формы воздействия живых организмов друг на друга. Одни виды являются пищей для других, служат для опыления и расселения, оказывают другие воздействия. Антропогенные - деятельность человека, влияющая на живую природу. Выделение данной группы связывается с тем, что в наши дни судьба всей биосферы Земли практически находится в руках человека.

Большинство вышеперечисленных факторов - условия среды обитания. Одни находятся в процессе видоизменения, другие постоянны. Их изменение зависит от времени суток, например, от похолодания и потепления. Многие факторы (одни и те же условия среды обитания) играют первостепенную роль в жизни одних организмов, а у других - выполняют второстепенную. Например, почвенный солевой режим имеет большое значение в питании минералами растений, а у животных - не так важен для той же местности.

Экология

Так называют науку, изучающую условия среды обитания организмов и их взаимосвязь с ней. Впервые термин был определен немецким биологом Геккелем в 1866. Однако активно развиваться наука стала лишь к 30 годам прошлого века.

Биосфера и ноосфера

Совокупность всех живых организмов на Земле называют биосферой. В нее входит и человек. И не только входит, но и оказывает активное влияние на саму биосферу, особенно в последние годы. Так осуществляется переход к ноосфере (по терминологии Вернадского). Ноосфера предполагает не только грубое использование природных ресурсов и науки, но и общечеловеческое сотрудничество, направленное на охрану нашего общего дома - планеты Земля.

Условия водной среды обитания

Вода считается колыбелью жизни. Многие из существующих на земле животных имели предков, обитавших в этой среде. С образованием суши некоторые виды выходили из воды и становились вначале земноводными, а затем эволюционировали в сухопутные. Водой покрыта большая часть нашей планеты. Многие организмы, живущие в ней - гидрофилы, то есть не нуждаются в какой-либо адаптации к среде обитания.

Прежде всего, одно из важнейших условий - это химический состав водной среды. В различных водоемах он разный. Например, солевой режим мелких озер - 0,001% солей. В пресных больших водоемах - до 0,05%. Морских - 3,5%. В соленых континентальных озерах уровень соли достигает более 30%. С повышением солености фауна беднеет. Известны водоемы, где отсутствуют живые организмы.

Немаловажную роль в условиях среды играет такой фактор, как содержание сероводорода. Например, в (ниже 200 метров) вообще никто не живет, кроме сероводородных бактерий. И все из-за обилия содержания этого газа в среде.

Важны также и физические свойства воды: прозрачность, давление, скорость течений. Одни животные обитают только в прозрачной воде, другим подходит и мутная. Некоторые растения живут в стоячей воде, а другие предпочитают путешествовать с течением.

Для глубоководных обитателей отсутствие света и наличие давления - наиважнейшие условия существования.

Растения

Условия среды обитания растений также определяются многими факторами: наличием освещения, температурными колебаниями. Если растение водное - условиями водной среды. Из жизненно важных - наличие в почве питательных веществ, естественный полив и орошение (для культурных растений). Многие из растений привязаны к определенным климатическим поясам. В других местностях они не способны выживать, а тем более размножаться и давать потомство. Декоративные растения, привыкшие к «тепличным» условиям, требуют искусственно созданной среды обитания. В уличных условиях они уже не могут выжить.

На земле

Для многих растений и животных актуальна почвенная среда обитания. Условия среды зависят от некоторых факторов. К ним относятся климатические зоны, смена температурного режима, химический и физический состав почвы. На земле, как и на воде, для одних хорошо одно, для других - другое. Но в целом почвенная среда обитания дает приют многим видам растений и животных, обитающих на планете.

Мы, увлеченные садоводы, очень влюбчивые создания. Открыв очередной каталог или посетив сайт питомника вдруг видим ЕГО и … «О-О-О, я ХОЧУ это растение у себя в саду!» — решаем мы. И началось… письма, звонки, заказ, трепет ожидания и предвкушение. И вот свершилось!!! Растение крепенькое, здоровенькое получено, посажено на место. Но что это? О горе мне горе, оно погибло!!! Знакомая, я думаю всем ситуация. А ведь очень часто садоводы сами губят растения, не разобравшись как за ними лучше всего ухаживать. Так давайте попробуем разобраться, в чем нуждаются наши питомцы и как помочь им надолго поселиться у нас в саду.
Растениям, так же как, и людям, нужна вода и пища. Только питаются растения двумя способами – получая элементы питания с помощью корней (корневое питание) и синтезируя вещества в своих зеленых частях с помощью энергии света (фотосинтез). В живой природе очень высокая конкуренция, и растения живет там, где успешно смогло приспособиться к местным условиям. Давайте подробнее рассмотрим и рассортируем все нужды наших зеленых любимцев.
По потребностям в воде растения можно разделить на:
Водные – погруженные в воду полностью или частично, растения увлажненных местообитаний, растения, обитающие в местах со средней обеспеченностью водой, растения, обитающие в местах с недостатком воды.

Фото 1.
По условиям корневого питания растения подразделяются на: «любителей» кислых почв, нейтральных и щелочных (кальцефилы). А также на растения с высоким уровнем потребности в питательных элементах и низким. Кроме этого есть растения с воздушным типом питания – живущие на скалах, деревьях, не касаясь земли. Есть любители органики, например, кабачки, тыквы, а есть любители тяжелой, глинистой земли (роза).
По потребностям к свету – растения гор и предгорий. У них самые высокие требования к количеству света. Их нельзя садить даже в легкой полутени. Растения переносящие частичное затенение. Растущие в легкой полутени. И самые теневыносливые, которые можно садить в глубокой тени зданий или деревьев.
Как же все это применить на практике? Давайте разберемся вместе. Можно пойти по сложному пути – смоделировать идеальные для определенного растения условия. Это самый затратный и сложный путь. Путь «садового самурая». Но я предпочитаю не менять природу, а жить и созидать в гармонии с ней. Поэтому всегда подбираю растения для определенных условий, а не наоборот. Чтобы было проще, давайте распределим места для обитания наших питомцев на зоны по сочетанию воды, света и качеству почв:
Жаркие, сухие , открытые места с бедной почвой – здесь лучше всего разместить альпийскую горку или рокарий и посадить сюда горные растения (гвоздики, камнеломки, очитки, астрагалы).
Хорошо освещенные участки с нормальным уровнем влажности и достаточно бедными почвами – подходят для большинства деревьев и кустарников. Из травянистых растений – злаки, вероники, маки, тысячелистники
Хорошо освещенные участки с нормальным уровнем влажности и достаточно богатыми почвами – на таких участках мы садим самые привередливые: розы, клематисы, пионы. Такие условия идеальны для садоводства и огородничества, их лучше всего отвести для большинства садовых и огородных культур.
Участки с легким затенением и сухой глинистой почвой – в таких условиях лучше всего себя чувствуют василистники, клопогоны. Здесь очень хорошо разместить коллекцию гейхер, если добавить в глину песок и мелкий гравий.
Участки с легким затенением и сухой бедной почвой под большими деревьями — луковичные весенние и осенние (тюльпаны, нарциссы, пролески, подснежники, безвременники).


Фото 2
Участки с легким затенением и влажной почвой – подходят для медуницы, манжетки, гортензий
Глубокая тень с бедной сухой почвой – это самые сложные для растений условия. Но и такие участки не безнадежны. Здесь можно посадить барвинки, ландыши.
Глубокая тень с влажной почвой – идеально подходит для хоста, астильб, папоротников, аквилегий. Из деревьев такие условия больше всего любит ель. Если позволяют обстоятельства, в таких местах замечательно смотрится самое «хитовое» направление садового дизайна — сад мхов .


Фото 3.
Если подвести итоги нашей беседы, то получается, что прежде чем выбрать растение для своего сада, нужно узнать откуда оно родом. И примерно обрисовать себе его природные условия обитания. При этом надо учесть, что большинство сортовых растений более капризны и требовательны, чем их природные собратья. Это и неудивительно, чтобы сильнее цвести, расти, иметь более декоративные формы, растению нужно и питаться сильнее.
Кроме всех вышеназванных условий для нашего региона еще актуальна информация о зимостойкости растений. А для тех, кто подбирает растения для городских условий – газо- и пылеустойчивость. Но это материал для отдельной статьи.