ÖKOLOOGILISED SÜSTEEMID LOENG 3. PÕHIMÕISTED Ökosüsteem ehk ökoloogiline süsteem on organismide koosluse ja selle keskkonna vastastikku seotud tervik, - презентация

1 ÖKOLOOGILISED SÜSTEEMID LOENG 3

2 PÕHIMÕISTED Ökosüsteem ehk ökoloogiline süsteem on organismide koosluse ja selle keskkonna vastastikku seotud tervik, mis hõlmab teatud piirkonna kõikide elusolendite populatsioone ning lisaks nende füüsikalist ja keemilist keskkonda

3 BIOTSÖNOOS + ÖKOTOOP = ÖKOSÜSTEEM Biotsönoos (elukooslus) - ökosüsteemi elusosa, mille moodustavad eri tüüpi organismide populatsioonid. Ökotoop – ökosüsteemi elukeskkond, mille moodustavad ökosüsteemi territoorium ja seal valitsevad abiootilised ökoloogilised tegurid

4 ÖKOSÜSTEEM Isereguleeruv tervik, milles biotsünoos ja ökotoop on omavahel seotud energiavoo, toitumisahelate, aineringete ja produktsiooniprotsesside kaudu Ökosüsteemis on elusorganismid ja neid ümbritsev keskkond seotud põhjus- tagajärg seostega

5 ÖKOSÜSTEEMI KOMPONENDID ABIOOTILISED: ATMOSFÄÄR HÜDROSFÄÄR LITOSFÄÄR JA PEDOSFÄÄR ANORGAANILISED AINED JA KEEMILISED ELEMENDID SURNUD ORGAANILINE AINE BIOOTILISED: ZOOTSÖNOOS (LOOMAKOOSLUS) FITOTSÖNOOS (TAIMEKOOSLUS) MIKROOBITSÖNOOS (BAKTERKOOSLUS) MÜKOTSÖNOOS (SEENEKOOSLUS)

6 ÖKOSÜSTEEMI KOMPONENDID ÖKOSÜSTEEMI BIOOTILISED KOMPONENDID PRODUTSENDID EHK AUTOTROOFID FOTOAUTOTROOFIDHEMOAUTOTROOFID REDUTSENDID EHK DESTRUENDID KONSUMENDID EHK HETEROTROOFID FAGOTROOFIDSAPROTROOFID

7 ÖKOSÜSTEEMI STRUKTUUR ÖKOSÜSTEEMI STRUKTUUR RUUMILINE ÜLEMINE RINNE AUTOTROOFID ALUMINE RINNE HETEROTROOFID LIIGILINETROOFILINE PRODUTSENDIDKONSUMENDIDREDUTSENDID

8 MAISMAA ÖKOSÜSTEEMI RUUMILINE STRUKTUUR Ülemine, autotroofne rinne, Maa roheline vöönd. Siin kulgevad protsessid, mille käigus anorgaanilistest ainetest tekivad orgaanilised ained (fotosüntees) Alumine, heterotroofne rinne, Maa pruun vöönd. Siin toimuvad protsessid, mille käigus surnud orgaaniline aine laguneb anorgaanilisteks aineteks

9 VEEÖKOSÜSTEEMI RUUMILINE STRUKTUUR Autotroofne rinne – fütoplankton ehk taimhõljum, koosneb vees hõljuvatest taimedest ja teistest autotroofsetest organismidest, näiteks, Vetikatest. Ookeani fütoplanktooni produktsioon on keskmiselt 500 mlrd tonni orgaanilist ainet aastas. Nekton ehk ujum on suuremad veeorganismid, kes suudavad vees aktiivselt liikuda ja läbida pikki vahemaid (näiteks kalad) Bentos ehk põhjaelustik on veekogude põhjas elavate organismide kogum (näiteks merekarbid, meritähed jt)

10 ÖKOSÜSTEEMI LIIGILINE STRUKTUUR Näitab bioloogilist mitmekesisust ehk biodiversiteeti (liikide paljusust) Liigirikad ökosüsteemid: troopiline vihmamets, korallriff; küpsed kooslused Liigivaesed ökosüsteemid: tundra, Antarktika, kõrb, stepp, antropogeensed ökosüsteemid (viljapõllud, puuviljaaed, linn); noored kooslused

11 ÖKOSÜSTEEMI TROOFILINE STRUKTUUR

12 ÖKOSÜSTEEMI OMADUSED (1) 1. Autotroofsete ja heterotroofsete protsesside vastastikune toime Autotroofsed protsessid– orgaaniliste ainete süntees anorgaanilistest ainetest Heterotroofsed protsessid – orgaaniliste ainete lagunemine anorgaanilisteks aineteks V1 nCO2 + mH2O Cn(H2O)m + nO2 V2 V1 – autotroofsete protsesside kiirus V2 – heterotroofsete protsesside kiirus Tänapäeval V1V2 Perioodil kui V1>>V2, tekkisid fossiilkütused

13 ÖKOSÜSTEEMI OMADUSED (2) 2. Ökosüsteemide iseregulatsioon On tagatud sisemehhanismidega

14 ÖKOSÜSTEEMI OMADUSED (3) Homöostaas – süsteemide omadus säilitada neis toimuvate protsesside tasakaalu ning vältida süsteemi põhiomaduste liigset hälbimist. Loomade populatsiooni homöostaasi reguleerib juurdepääs toiduressurssidele

15 ÖKOSÜSTEEMI OMADUSED (4) STABIILSUS Resistentsus on ökosüsteemi vastupidavus,vastupanuvõimekeskkonnateguritele Elastsus on ökosüsteemi võime pärast häiringut taastada oma häiringueelne seisund

16 ÖKOSÜSTEEMI OMADUSED (5) Ökosüsteemi stabiilsus sõltub bioloogilisest mitmekesisusest, siseaineringetest, aineringete kiirusest

17 ÖKOSÜSTEEMIDE ARENG Ökosüsteemides toimuvad muutused – tsüklilised ja edasiarenevad. Tsüklilised muutused on seotud aastavahetustega Edasiarenevad muutused e. suktsessioon viivad koosluste lõppasmeni ehk kliimakseni Suktsessioon on erinevate koosluste vahetumine ajas samas kohas. Suktsessiooni kestus on tuhanded ja miljonid aastad

18 SUKTSESSIOON PRIMAARNE Algab täiesti uuel maa- alal. Näiteks, merest paljustunud maapinnale kujuneb alguses rannaniit, järgneb põõsastik, siis ranna-lehtpuumets ning kuuse- või männimets SEKUNDAARNE Algab kohas, kus kliimaks on hävinud või hävitatud. Näiteks, raiesmike või põlendike metsastumine

19 SUKTSESSIOON SUKTSESSIOONI ARENGURIDA

20 SUKTSESSIOON SUKTSESSIOONI ARENGURIDA

21 Populatsiooniökoloogia ja koosluseökoloogia Ökoloogia harud, mis uurivad organismide omavahelisi suhteid. Populatsiooni moodustavad teatud piirkonnas ühtaegu elavad sama liigi isendid. Populatsioon on omavahel vabalt ristuvate isendite kogum, mis on teistest samasugustest kogumitest sel määral eraldunud, et nad võivad geneetiliselt lahkneda. Looduses on populatsioone sageli raske eristada.

22 Populatsioonide kirjeldamisel uuritakse: Demograafilisi tunnuseid 1. soolist jaotumist 2. sündivust 3. suremust 4.vanuselist struktuuri Ruumilisi tunnuseid 1. levikut 2. tihedust 3. rännet 4. laienemist

23 Biootiline potentsiaal Peaaegu kõikidel populatsioonidel on võime suureneda nii, et Maa kattuks populatsiooni isendite järglastega, kui seda mingid välised tegurid ei tõkestaks. Võimet suureneda nimetatakse biootiliseks potentsiaaliks..

24 Populatsiooni kasv

25 Kuni keskkonnatingimused populatsiooni kasvu piirama ei hakka, toimub see eksponentsiaalselt Bakterid poolduvad iga 20 minuti tagant. See tähendab – 40 minutit peale kasvupinnasesse sattumist on baktereid tunni pärast isendit.

26 Mõne aja pärast hakkavad juurdekasvu piirama ruumi- või toidupuudus ja vaenlased. Populatsiooni tihedus jääb püsima tasemele, kus sündivus on tasakaalus suremusega. Reaalse populatsiooni tihedus kõigub tasakaalulise tiheduse ümber. Kui populatsiooni kasv on alguses väga kiire, siis võib sellele järgneda populatsiooni tugev kahanemine või väljasuremine.

27 Suurimat populatsiooni tihedust, mida keskkond suudab kanda, nimetatakse biotoobi kandevõimeks. Populatsiooni alguses kiirenevat, siis aeglustuvat ja kandevõime tasandil lakkavat kasvu kirjeldab logistiline kasvukõver.

28 Lisaks sündivusele sõltub populatsiooni kasvukiirus veel sugupõlve kestusest ja suguküpsuseast. Näiteks inimene – naise fertiilne iga: Kui naine sünnitab esimese lapse 13 aastaselt ning peres oleks 3,5 last, siis on kasvukiirus sama kui naine oleks 20 ning tal oleks keskmiselt 4,5 last. Sama kasvukiiruse annab 25 aastaselt esmakordne sünnitus ja 6 last. Seega oleks rahvaarvu kasvu pidurdamiseks lisaks sündivuse kontrollile vaja ka abiellumisiga edasi nihutada.

29 Ühte kooslusesse kuuluvate eri populatsioonide isendite arvukust mõjutavad: liigisisene ja liikidevaheline konkurents Sümbioos (mutualism) kisklus ja parasiitlus. Inimeste mõjust populatsioonide vastastikustele suhetele teatakse siiani üsna vähe. Ökoloogiline konkurents tekib seal, kus konkurendid kasutavad üht toitu või eluruumi ja mõjutavad seetõttu üksteise elutingimusi.

30 Konkurentsiga on tihedalt seotud ökoloogilise nišši mõiste. Oma nišis leiab populatsioon kõik püsimiseks tarvilikud keskkonnavarud. Mida sarnasemad on eri populatsioonide keskkonna kasutamise tavad, seda kergemini tekib nende populatsioonide vahel konkurents juhul, kui mingi ühiselt kasutatav ressurss muutub piiratuks. Kaks liiki saavad samas keskkonnas elada vaid siis, kui nende ökoloogilised nišid teineteisest piisavalt erinevad.

31 Mutualism: Eri liikidesse kuuluvate isendite vaheline vastastikku kasulik seos Mõlema liigi isendid kasvavad teineteise läheduses paremini ja annavad rohkem järglasi. See on looduses väga tavaline ja laialt levinud vastasmõjutüüp.

32 Kisklus Kui üks organism on teisele toiduks, kusjuures saak on ründehetkel elus, siis on tegemist kisklusega. Nii laia kiskluse definitsiooni alla kuulub ka parasiitlus. Kisklust klassifitseeritakse tihti toiteallika järgi: Lihasööjaid nimetatakse karnivoorideks taimtoidulisi herbivoorideks segatoidulisi omnivoorideks.

33 Läbi kisklus- suhte liigub energia ühelt troofiliselt tasemelt teisele, mis paneb aluse keerukate hierarhiliste toitumisvõrgusti ke tekkele ning on ökosüsteemi kontseptsiooni aluseks.

34 Kiskja ja saagi omavaheline sõltuvus

35 Kõige lihtsam ökosüsteem koosneb produtsendist, tarbijast ning lagundajast. Süsteemi saabuva energia abil loob produtsent anorgaanilisest ainest orgaanilist, mida omakorda tarbivad tarbija ja lagundaja. Viimane vabastab orgaanilisest ainest anorgaanilise, mida produtsent saab taas kasutada. Ökosüsteemi areng liigub suletud aineringe suunas.

36 Ökosüsteem on koosluste ja sellega seotud keskkonna vastastikku seotud tervik, mis hõlmab teatud piirkonna kõikide elusolendite populatsioonid ja lisaks nende füüsikalise ja keemilise keskkonna Ökosüsteemis on organismid üksteisega seotud toitumissuhete (aine- ja energiaülekanne) kaudu ning koos keskkonnatingimuste kompleksiga moodustavad nad isereguleeruva areneva terviku.

37 Isereguleeruva arenemisprotsessi käigus kujuneb ökosüsteemis välja ökoloogiline tasakaal. seisund, kus: erinevate liikide konkurents ressursside pärast on minimaalne, koosluste struktuur on maksimaalselt liigestunud, aastane bioproduktsioon on ligikaudu võrdne väljalangeva biomassiga.

38 ПОПУЛЯЦИЯ КАК ЭЛЕМЕНТ ЭКОСИСТЕМЫ Популяция – совокупность разновозрастных особей одного вида, объединенных общностью происхождения, ареалом обитания, территории, легко скрещивающихся Популяция есть форма существования биологических видов Главная функция популяции - воспроизводство новых поколений вида в условиях конкретной экосистемы

39 ВНУТРЕННИЕ ВЗАИМООТНОШЕНИЯ В ПОПУЯЦИИ Составляющие популяцию организмы: совместно участвуют в размножении конкурируют друг с другом за ресурсы поедают друг друга вместе обороняются от хищников вместе охотятся и т. д

40 ДЕМОГРАФИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ Численность популяции Плотность Рождаемость Смертность Прирост особей (кривая роста) Выживаемость и др

41 ДЕМОГРАФИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ Численность популяции – число особей данного вида на территории ее обитания Количество медведей в Эстонии, количество лосей в лесу, количество гнезд утки на одном острове Определяется прямым подсчетом, мечением, через плотность популяции

42 ДЕМОГРАФИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ Плотность популяции – число особей или биомасса популяции, приходящееся на единицу жизненного пространства 500 деревьев на 1 га леса, 200 кг рыбы на 1 га поверхности водоема, 5 млн бактерий в 1 куб. м воды

43 ДЕМОГРАФИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ Рождаемость – способность популяции к увеличению численности Абсолютная рождаемость – число новых особей, появившихся за определенный промежуток времени (час, сутки, месяц, год) Удельная рождаемость – число вновь появившихся особей в единицу времени на одну особь в популяции

44 ДЕМОГРАФИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ Смертность – гибель особей в популяции Абсолютная смертность – число особей, погибших за единицу времени Удельная смертность – число смертей в единицу времени на одну особь в популяции

45 ДЕМОГРАФИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ Экспоненциальная кривая, J-образная кривая Логистическая кривая, S-образная кривая Куполообразная кривая

46 ДЕМОГРАФИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ

47 ДЕМОГРАФИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ Выживаемость – это средняя для популяции вероятность сохранения особей каждого поколения за определенный промежуток времени А –кривая дрозофилы Б – кривая гидры В – кривая устрицы

48 СТРУКТУРА ПОПУЛЯЦИИ Возрастная структура – показывает соотношение особей разного возраста в популяции Сексуальная (половая) структура – показывает соотношение полов в популяции Пространственная структура или дисперсия – показывает характер распределения организмов в пространстве

49 СТРУКТУРА ПОПУЛЯЦИИ Возрастные пирамиды: Развивающаяся (растущая) Стабильная Вымирающая Экологические возрастные группы: Пререпродуктивная Реподуктивная Пострепродуктивная

50 ЖИЗНЕННЫЕ СТРАТЕГИИ r-стратегия или r-отбор Высокая плодовитость Ранняя половозрелость Короткий жизненный цикл Нестабильная численность популяции Высокая смертность в раннем возрасте Способность пережить неблагоприятное время в покоящейся стадии Способность быстро распространяться на новые места обитания К-стратегия или К-отбор Низкая плодовитость Поздняя половозрелость Длинный жизненный цикл Стабильная численность популяции Повышение вероятности выживания каждого потомка Повышение конкурентоспособности

51 ОТНОШЕНИЯ МЕЖДУ ПОПУЛЯЦИЯМИ Тип взаимодействий 12 Характер взаимодействий Нейтрализм00Ни одна популяция не влияет на другую Конкуренция--Взаимное подавление обеих популяций Аменсализм-0Популяция 2 подавляет популяцию 1, но сама не испытывает отрицательного воздействия Паразитизм+-Популяция паразита 1 использует популяцию хозяина 2 как источник пищи или как место своего обитания Хищничество+-Популяция хищника 1 питаются особями популяции 2, которых они ловят и умерщвляют

52 ОТНОШЕНИЯ МЕЖДУ ПОПУЛЯЦИЯМИ Тип взаимодействий 12 Характер взаимодействий Комменсализм+0Популяция 1 (комменсал) получает пользу от объединения с популяцией 2, популяции 2 это объединение безразлично Протокооперация++Взаимодействие благоприятно для обоих видов, но необязательно Мутуализм (симбиоз) ++Взаимодействие благоприятно для обоих видов и обязательно

53 ОТНОШЕНИЯ МЕЖДУ ПОПУЛЯЦИЯМИ Симбиоз. Слева направо: мурена и креветка, муравьи и тли

54 ОТНОШЕНИЯ МЕЖДУ ПОПУЛЯЦИЯМИ Примеры комменсализма. Слева направо: рыба-клоун и актиния, цапли и буйвол

55 ОТНОШЕНИЯ МЕЖДУ ПОПУЛЯЦИЯМИ Паразитические формы сосуществования. Слева направо: вьющиеся лианы, платяная вошь

56 ОТНОШЕНИЯ МЕЖДУ ПОПУЛЯЦИЯМИ Хищничество

57 ОТНОШЕНИЯ МЕЖДУ ПОПУЛЯЦИЯМИ Мутуализм. Слева направо – лишайники (симбиоз водоросли и гриба), люцерна (симбиоз между азотфиксирующими бактериями и бобовыми растениями

58 ОТНОШЕНИЯ МЕЖДУ ПОПУЛЯЦИЯМИ Аменсализм. Сине-зеленые водоросли, вызывая цветение воды, отравляют водную фауну

59 Благодарю за внимание