Тема: «природные ресурсы и их классификация».

ЛЕКЦИЯ

«Ресурсы живых существ — это по преимуществу вещества, из которых состоят их тела, энергия, вовлекаемая в процессы их жизнедеятельности, а также места, где протекают те или иные фазы их жизненных циклов» (Бигон и др., 1989г.).

Зеленое растение создается из воды, углекислого газа, кислорода, биогенных вещест­в, солнечной радиации. Неорга­нические компоненты здесь можно рассматривать как пище­вой ресурс, а свет как ресурс энергетический. Сами растения являются пищевым ресурсом травоядных животных, травоядные — ресурс для хищников, те и другие — пищевой ресурс для паразитов, а после гибели — для деструкторов.

Перераспределение вещества и энергии между консументами происходит при конкурентной борьбе за пищевые ресур­сы, что вынуждает, например, животных охранять свои места охоты. Такие места, а также территории, где организмы размножаются, проходят стадии своего развития по типу мета­морфоза и т. п., относят к ресурсам среды для определенного вида организмов, популяций и биоценозов.

Ресурсы живых существ можно разделить на незаменимые и взаимозаменяемые. Незаменимые ресурсы — это когда один не в состоянии заменить другой, который, в свою очередь, становится жестким лимитирующим фактором.

Ресурсы могут выступать лимитирующим фактором, по­скольку никто не отменял закона толерантности при использо­вании компонентов среды как ресурсов. Здесь в полной мере, в особенности относительно высших растений, действует закон независимости факторов В. Р. Вильямса, причем каждый из ресурсoв (CО₂, Н₂О, К, S, Р, N и др.) добывается независимо от других и, зачастую, своим особым способом.

При высокой ресурсной обеспеченности незаменимые ре­сурсы вызывают явление ингибирования — они становятся ток­сичными, превращаясь в лимитирующие факторы, выходящие за верхний предел толерантности к ним организмов. Например, в результате загрязнения почв создается избыток калия, кадмия и т. п. для растений, при вырубке леса — избыток света для тенелюбивых растений, и др.

Взаимозаменяемые ресурсы — это когда любой из двух ресурсов можно заменить другим, при этом они могут быть и различного качества. Взаимозаменяемые ресурсы могут быть взаимодополняющими, если при совместном потреб­лении обоих ресурсов в совокупности их требуется меньше, чем при раздельном потреблении. Например, чтобы получить однии те же калории при питании, можно съесть отдельно определенный объем риса, или, тоже отдельно, определенный объем бобов. Но если их употреблять совместно, то совмещенный объ­ем съеденного риса и бобов будет меньше при тех же калориях.

Если при совместном потребле­нии ресурсов, для поддержания жизни организмов обоих ре­сурсов расходуется больше, чем при раздельном потреблении, то такие ресурсы называются антагонистическими. Например, один ресурс содержит одно токсичное coединение, а второй — другое, то поедание обоих ресурсов не­благоприятнее сказывается на росте организмов, чем если бы они питались одним из ресурсов.

Лучистая солнечная энергия — это единственный из ресурсов, который действует в одном направлении, а остальные (вода, углекислый газ, биогенные вещества) используются многократно, вовлекаемые в биологический круговорот веществ.Важнейшее значение для популяций растений имеет рас­пределение этой энергии, где первейшую роль играет листовой полог леса или посевов полей сельхозкультур, состоящий из ярусов свето- и тенелюбивых растений. Количество солнечной энергии, которое используется растением на фотосинтез, должно быть пропорционально освещенной площади листьев. А эта площадь — величина переменная, зависящая от формы и расположения листьев, а также высоты солнца над горизонтом и интенсивности солнечного излучения.

Но даже при благоприятных условиях, при ярком солнеч­ном освещении, интенсивность фотосинтеза может не достигать максимума (Бигон и др., 1989г.). Максимальные же значе­ния эффективного использования лучистой энергии у растений составляет 3—4,5% у морских микроскопических водорослей - 1—3% в тропических лесах, 0,6—1,2% в лесах умеренного поя­са и 0,6% в посевах сельхозкультур. На таких значениях эф­фективности использования световых ресурсов и держится всяэнергетика экосистемы.

Диоксид углерода также незаменимый ресурс в фотосинте­зе, но проблем с его недостатком не возникает.

Более того, избыток СО₂ может интенсифицировать фото­синтез даже при некоторой недостаточной освещенности, например, в нижних ярусах густого леса, где его содержание несколько повышенное.

Вода — это не только компонент фотосинтеза, но и незаменимая составляющая клеточной протоплазмы. Для подавляю­щего большинства растений основной источник воды — почва. Во многих случаях вода становится лимитирующим фактором из-за ограниченных ее количеств в почве, но она может быть и лимитирующей при максимальном водонасыщении почвы. Большинство растений гибнет при подтоплении как вследст­вие отсутствия аэрации корневой системы, так и вследствие «отравления» сероводородом, выделяемом анаэробными бак­териями.

Минеральные ресурсы — это извлекаемые растением из почвы биогенные микро- и макроэлементы. Без них рост рас­тений, т. е. образование органических молекул, невозможен. Минеральные ресурсы «добываются» корневой системой расте­ний, их доступность неразрывно связана с доступностью воды, а наличие и количественный состав зависят от содержания биогенных веществ в почве.

Кислород в наземных сообществах не является пока лимитирующим ресурсом, но растворимость в воде у него значительно меньше, чем у углекислого газа, поэтому в водной сре­де кислород является лимитирующим ресурсом. Для всех су­ществ, кроме анаэробов, кислород — незаменимый ресурс.

Гидробионты, чтобы выжить в условиях лимитирующего действия кислорода, должны либо постоянно поддерживать ток воды через жабры (рыбы), либо иметь очень большую поверх­ность тела (ракообразные), либо обладать способностью к мед­ленному дыханию (личинки некоторых насекомых), либо воз­вращаться на поверхность, чтобы сделать вдох (киты, дельфины и др.).

Пищевые ресурсы — это сами организмы. Автотрофные (фото- и хемосинтезирующие) организмы становятся ресурсами для гетеротрофов, принимая участие в пищевой цепи, где каждый предшествующий потребитель превращается в пищевой ресурс для следующего потребителя.

Питательная ценность растений и животных различна. Важнейшее отличие растительной пищи в том, что растительные клетки окружены стенками, состоящими из целлюлозы, лигнина и других веществ, представляющих собой волокна, неу­свояемые многими животными — консументами. Но наличие этих стенок — основная причина высокого содержания углерода в растениях — потенциального источника больших количеств энергии.

Средства защиты есть как у растений, так и у животных. Они подразделяются на физические, химические, морфологические и поведенческие. Существует эволюционное давление одного организма на другой и эволюция каждого частично зависит от эволюции другого, что называют сопряженной эволюцией, или коэволюцией.

Сопряженной эволюции между растениями не бывает, так как они «питаются» одинаковыми атомами, не может ее быть и между деструктурами и мертвой органикой, а вот от внешних врагов у растений хорошо развита механическая защита – колючки_, шипы, скорлупа ореха др.

Наиболее уязвимы семена, когда они находятся на мате­ринском растении, но если они рассыплются — сохранность резко увеличивается. Этот способ сохранности семян широко используется в дикой природе.

Кроме описанной выше физической защиты организмы способны создавать и химическую защиту в виде ядовитых веществ,которые предохраняют их от поедания. Они могут действовать как токсиканты, или просто препятствовать пищеварению, или только отпугивать животных, особенно — насекомых.

Химические средства в ряде случаев могут не только защищать растения, а даже сделать его более привлекательным для фитофагов. Многие

насекомые-фитофаги специализируются на растениях одного или нескольких видов — тех, чью химическую защиту они преодолели. Это очень важный шаг в эво­люции растений и фитофагов — возникновение устойчивости к химическим средствам защиты растений. Такие процессы на­блюдаются и при искусственной химической защите растений от «вредных» насекомых, которая достаточно быстро теряет свою эффективность (известна адаптированность их к ДДТ и т.п)

Для животных наиболее характерны такие морфологические виды защиты, которые базируются на различного рода «обманах» (криптицизм, мимикрия и т. п.). Достаточно разнооб­разна у них поведенческая защита: прячутся в норы, «прикидываются» мертвыми, прячутся в раковины, панцири, свора­чиваются в клубок, «угрожающе» себя ведут и т. д. Но самая обычная поведенческая реакция животного — это бегство от хищника, которое приносит и наибольший успех жертве. Среди животных распространена и механическая защита: иглы у ежа, гребни и шипы у коловраток, дафний, раковина моллюска и др. Прибегают онии кхимической защите — «чернильное облако» каракатицы идр.

Растения и животные конкурируют в занимаемом ими про­странстве прежде всего за ресурсы, а не за некую площадь, где они могут размножаться. Пространство может стать и лимитирующимресурсом, если при избытке пищи оно не сможет вместить в свои геометрические размеры все организмы, которые могли бы успешно жить в этом пространстве за счет избытка его ресурсов. Например, скальная поверхность может быть настолько плотно заселена мидиями, что другим моллюскам, потенциально способным еще прокормиться на этой пло­щади, места уже не осталось.

Пищевой ресурс — «любой потребленный компонент среды, который может быть «отнят» одним организмом у другого» (Гиляров, 1990г.). Это может вызвать внут­ривидовую конкуренцию. Регулируются эти явления уже на по­пуляционном уровне и изучаются в популяционной экологии.

Дата добавления: 2015-08-09