Какой принцип положен ю одумом в основу выделения четырех
Обновлено: 17.05.2024
Принадлежность к семье ученых оказала большое влияние на развитие мировоззрения Ю. Одума, в частности, он оказался уже изначально подготовлен к восприятию целостного, системного подхода к любым объектам исследования. В связи со спецификой научных подходов, он долго колебался в выборе университета, на базе которого планировал заниматься исследованиями. Так, он отклонил Мичиганский и Корнелльский университеты, и остановил свой выбор на Иллинойском университете в Урбана-Шампейн. Здесь Ю. Одум учился на зоолога у известного американского эколога предшествующего поколения – В. Шелфорда, под руководством которого впоследствии защитил докторскую диссертацию.
С 1940 года работал в университете Джорджии. Здесь он добился включения в учебный план экологии в качестве самостоятельного учебного предмета.
Умер Ю. Одум 10 августа 2002 года в г. Афины, штата Джорджия (США). В 2007 году Институт экологии, созданный Одумом при Университете Джорджии, был преобразован в Школу Одума по экологии
Основные труды
Научные достижения
Благодаря научным работам Ю. Одума, произошел качественный сдвиг в понимании многими учеными экологической проблематики. Поэтому их интересы в значительной мере сдвинулись из области аутэкологии в область синэкологии. Таким образом, экология, ранее в основном осуществлявшая изучение адаптаций живого в основном к абиотическим факторам внешней среды и на организменном уровне организации, в основном оказалась направлена на исследование экологических закономерностей функционирования более высокого уровня организации живого – ландшафтно-ценотичного (распространенный синоним – биогеоценотического), или экосистемного.
Экосистемоцентричная концепция Ю. Одума предполагает примат экосистемы над отдельным видом, что предполагает равноценность и равные права на существование для всех видов – растений, животных и человека. Это послужило важной предпосылкой изменения общественного сознания, его экологизации. Открытие в экологии явления эмерджентности служит научной основной решения многих глобальных и локальных экологических проблем, с которыми столкнулось человечество.
Концепция экологической ниши
Ю. Одум в своей основной работе привел интересное и наглядное сравнение экологической ниши вида с его профессией в экосистеме, а местообитания – с адресом. Тем самым он четко разграничил эти понятия, которые ранее большинством экологов считались весьма близкими, если не тождественными, и положил начало созданию функциональной концепции экологической ниши.
Перевод с 3-го английского издания
Под редакцией и с предисловием
д-ра биол. наук Н. П. НАУМОВА
О Г Л А В Л Е Н И Е
Предисловие к русскому изданию
ОСНОВНЫЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ И КОНЦЕПЦИИ 9
ГЛАВА 1. ПРЕДМЕТ ЭКОЛОГИИ 9
1. Экология - ее отношение к другим наукам и значение
для человеческой цивилизации 9
2. Подразделения экологии 13
ГЛАВА 2. ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ СИСТЕМА. ПРИНЦИПЫ И КОНЦЕПЦИИ 16
1. Концепция экосистемы 16
2. Биологический контроль химической среды 34
3. Продуцирования и разложение в природе 36
4. Гомеостаз экосистемы 48
ГЛАВА 3. ЭНЕРГИЯ В ЭКОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ. ПРИНЦИПЫ И
1. Обзор фундаментальных концепций, связанных с энергией 52
2. Энергетические характеристики среды 56
3. Концепция продуктивности 59
4. Пищевые цепи, пищевые сети и трофические уровни 85
5. Метаболизм и размеры особей 102
6. Трофическая структура и экологические пирамиды 105
7. Энергетика экосистемы (резюме) 111
ГЛАВА 4. БИОГЕОХИМИЧЕСКИЕ КРУГОВОРОТЫ. ПРИНЦИПЫ И КОНЦЕПЦИИ 114
1. Структура и основные типы биогеохимических
2. Количественное изучение биогеохимических круговоротов 122
3. Осадочный цикл 130
4. Круговорот второстепенных элементов 132
5. Круговорот органических питательных веществ 133
6. Круговорот питательных веществ в тропиках 134
7. Пути возвращения веществ в круговорот 136
ГЛАВА 5. ЛИМИТИРУЮЩИЕ ФАКТОРЫ 139
1. "Закон" минимума Либиха 139
2. "Закон" толерантности Шелфорда 140
3. Обобщенная концепция лимитирующих факторов 145
4. Условия существования как регулирующие факторы 151
6. Экологические индикаторы 179
ГЛАВА 6. ОРГАНИЗАЦИЯ НА УРОВНЕ СООБЩЕСТВА. ПРИНЦИПЫ
И КОНЦЕПЦИИ 181
1. Концепция биотического сообщества 181
2. Классификация элементов сообщества и концепция
экологического доминирования 185
3. Анализ сообщества 187
4. Видовое разнообразие в сообществах 191
5. Структурный тип сообщества 199
6. Экотоны и концепция краевого (приграничного) эффекта 203
7. Палеэкология: структура сообщества в прошлые века 205
ГЛАВА 7. ОРГАНИЗАЦИЯ НА ПОПУЛЯЦИОННОМ УРОВНЕ. ОБЩИЕ
ПРЕДСТАВЛЕНИЯ И ПОНЯТИЯ 209
1. Свойства популяционной группы 209
2. Плотность популяции и показатели относительной
3. Динамика популяций. Общие соображения 215
4. Рождаемость 217
5. Смертность 221
7. Потенциальная скорость естественного роста популяций 231
8. Типы роста популяций и представление о емкости
9. Флуктуации численности популяций и так называемые
"циклические" осцилляции 243
10. Регуляция численности популяций и представление о
зависящей и не зависящей от плотности регуляции 252
11. Характер расселения особей 258
12. Поток энергии в популяции, или биоэнергетика 262
13. Структура популяции; характер распределения
(дисперсии) организмов в пространстве 265
14. Структура популяции агрегация и принцип Олли 268
15. Структура популяции. Изоляция и территориальность 271
16. Типы взаимодействия между двумя видами 273
17. Отрицательные взаимодействия, межвидовая конкуренция 276
19. Положительные взаимодействия: комменсализм,
кооперация, мутуализм 296
ГЛАВА 8. ВИД И ИНДИВИДУУМ В ЭКОСИСТЕМЕ 303
1. Понятие местообитания и экологической ниши 303
2. Экологические эквиваленты 309
3. Смещение признаков: симпатрия и аллопатрия 310
4. Естественный отбор: аллопатрическое и симпатрическое
5. Искусственный отбор. Одомашнивание 314
6. Биологические часы 317
7. Основные типы поведения 319
8. Регуляторное и компенсаторное поведение 322
9. групповое поведение 323
ГЛАВА 9. РАЗВИТИЕ И ЭВОЛЮЦИЯ ЭКОСИСТЕМЫ 324
1. Стратегия развития экосистемы 324
2. Концепция климакса 340
3. Применимость теории развития экосистемы к экологии
4. Эволюция экосистемы 350
5. Сопряженная эволюция 354
6. Групповой отбор 355
ГЛАВА 10. СИСТЕМНАЯ ЭКОЛОГИЯ. СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД И
МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ В ЭКОЛОГИИ 358
1. Природа математических моделей 358
2. Цели построения моделей 360
3. Анатомия математических моделей 361
4. Основные математические средства построения модели 363
5. Анализ свойств модели 367
6. Методы построения моделей 370
ЧАСТНАЯ ЭКОЛОГИЯ [ЛАНДШАФТНЫЙ ПОДХОД] 380
ГЛАВА 11. ЭКОЛОГИЯ ПРЕСНЫХ ВОД 382
1. Пресноводная среда: типы и лимитирующие факторы 382
2. Экологическая классификация пресноводных организмов 388
3. Пресноводная биота (флора и фаунв) 390
4. Сообщества стоячих водоемов 391
7. Лотические сообщества (сообщества проточных водоемов) 409
8. Продольная зональность в реках 415
9. Источники 416
ГЛАВА 12. ЭКОЛОГИЯ МОРЯ 416
2. Морская биота
Название : Экология - Том 1.
Автор : Юджин Одум.
Книга известного американского учёного представляет собой теоретическое руководство по экологии. На русском языке выходит в двух томах. Является переработанным и сокращенным автором изданием опубликованных ранее "Основ экологии" (Москва, Мир, 1975).
Первый том охватывает главы, в которых в свете новейших достижений рассматриваются концепции и классификации экосистем, их возникновение и эволюция, энергетическая характеристика, а также связь экологических тенденций развития с развитием человеческого общества.
На хребте Псехако (Красная поляна, Сочи)
Растения синтезируют 100 миллиардов тонн органических веществ в год.
Большая часть биосферы получает ежедневно около 3000-4000 ккал/м 2 , или 1,1 — 1,5 млн. ккал/м 2 в год.
Мы, разумные существа, не должны забывать, что наша цивилизация — лишь одно из замечательных явлений природы, зависящих от постоянного притока концентрированной энергии светового излучения. Экология, по сути дела, изучает связь между светом и экологическими системами, а также способы превращения энергии внутри системы.
Природа стремится увеличить валовую, а человек — чистую продукцию растений.
Каждому человеку требуется около 10_6 ккал в год.
Широкая публика, да и многие специалисты введены в заблуждение неполным учётом расходов на сельское хозяйство. Не учитывается стоимость энергетических затрат, не учитываеnся, во что обходится обществу загрязнение окружающей среды, неизбежно сопровождающее массовое использование машин, удобрений, пестицидов, гербицидов и других сильнодействующих химикалий.
По-настоящему пригодны для сельского хозяйства лишь 24% суши. Только эта площадь годится для интенсивного ведения хозяйства. Орошение обширных засушливых земель и использование океанов потребовали бы крупных капиталовложений и имели бы значительные отдалённые последствия для глобального равновесия погоды и атмосферы, причём некоторые из этих последствий могут быть весьма опасными.
Принцип биологического накопления
Пример накопления ДДТ в пищевой цепи (Вудвелл, Верстер и Айзексон), 1967 (частей на миллон)
Вода — 0,00005
Планктон — 0,04
Хибогнатус — 0,23
Ципринодон — 0,94
Щука (хищник) — 1,33
Рыба-игла (хищник) — 2,07
Цапля — 3,57 (питается мелкими животными)
Крачка — 3,91 (питается мелкими животными)
Серебристая чайка (падальщик) — 6,00
Скопа, яйцо — 13,8
Крохаль (утка, питающаяся рыбой) — 22,8
Баклан (питается более крупной рыбой) — 26,4
Причины загрязнения вод и способы борьбы с ними не удаётся обнаружить если смотреть лишь на воду; наши водные ресурсы страдают из-за плохого хозяйствования на всей площади водосбора, который и должен рассматриваться в качестве хозяйственной единицы.
Предполагают, что плотины, препятствующие ходу лососей в реки на нерест, приводят к сокращению численности не только лосося, но и непроходной рыбы, дичи и даже к уменьшению продукции древесины в некоторых северных областях Запада США. Когда лососи нерестятся и гибнут в глубине материка, они оставляют там запас ценных питательных веществ, возвращённый из моря.
Экосистемы северных и тропических лесов содержат примерно одинаковое количество органического углерода, но в северном лесу больше половины этого количества находится в подстилке и почве, а в тропическом более трёх четвертей углерода содержится в растительности.
Это перекликается с мыслями Джареда Даймонда, изложенными в книге .
По сравнению с океаном и сушей пресные воды занимают небольшую часть поверхности Земли, но их значение для человека поистине огромно. Объясняется это рядом причин. Во-первых, пресноводные водоёмы — самый удобный и дешёвый источник воды для бытовых и промышленных нужд. (Мы можем и в будущем, вероятно, будем получать большую часть пресной воды из морской, но стоимость такой воды чрезвычайно высока, если учесть расход энергии и возрастающее при этом засоление среды) Во-вторых, пресные воды — это узкое место планетарного гидрологического цикла. И наконец, в-третьих, пресноводные экосистемы представляют собой самые удобные и дешёвые системы по переработке отходов. Человек настолько злоупотреблял использованием этого природного средства, что теперь уже стала очевидной необходимость прилагать значительные усилия для немедленного уменьшения возникшего стресса. В противном случает вода станет основным лимитирующим фактором для человека как биологического вида!
Одна лишь технология не в силах разрешить дилемму роста населения и загрязнения среды; необходимо привести также в действие моральные, правовые и экономические ограничения, порождаемые глубоким и полным осознанием общественностью того факта, что человек и ландшафт составляют единое целое.
К сожалению, в глазах широкой публике специалист по охране природы нередко выглядит некой антиобщественной личностью, которая всегда выступает против любых начинаний. На самом же деле он выступает только против бесплановых начинаний, которые нарушают равным образом и экологические, и человеческие законы.
3. Объединение видов в единую систему происходит тогда, когда выполняются, по крайней мере, два принципа:
1. Виды или их популяции, как минимум, должны
обитать на одной территории. Т.е. ареалы
видовых популяций должны перекрываться
Ситуации: слева 1 сообщество, справа – 2 сообщества
2. Виды должны взаимодействовать друг с другом
и в той или иной степени зависеть друг от друга. Т.е
должны возникать между ними всевозможные
связи, как с положительным, так и отрицательным
знаком. Если эти связи отсутствуют, то это уже не
система видов, а агрегация несвязанных друг с
другом видов. Например – биота (флора и фауна) –
т.е. совокупность видов определенной территории.
вид В
вид А
вид С
Вывод: когда между видами имеются
пространственные и межвидовые или
функциональные
взаимодействия,
то
имеет смысл говорить об экологической
системе видов.
6. Два подхода к классификации экологических систем
Функциональный: сообщество
экосистема биом биосфера
Пространственный: биоценоз
биогеоценоз биохора биосфера
7. Сообщество
– совокупность совместно обитающих
организмов разных видов,
представляющих собой определенное
экологическое единство
(фитопланктон, почвенная биота,
сообщество мелких млекопитающих,
луговые или лесные сообщества)
8. Биоценоз
– совокупность
животных, растений,
грибов и
микроорганизмов,
совместно населяющих
участок суши или
водоема. В связи с этим
обычно выделяют
основные структурные
компоненты:
зооценозы,
фитоценозы,
микробоценозы.
9. Биогеоценоз
– однородный участок земной поверхности с
определенным составом живых и неживых
компонентов, объединенных обменом веществ и
энергии в единый природный комплекс. Этот
термин введен ботаником и лесоводом
Владимиром Николаевичем Сукачевым,1940 г.
Включает несколько обязательных структурных
компонентов. Абиотическая его часть включает:
атмосферу, почву, материнскую породу, воду.
Биотическая часть – это многовидовые
комплексы животных, растительности и
микроорганизмов.
Основная черта биогеоценозов – их четкая
пространственная локализация
10. Основные признаки, по которым узнают биогеоценоз и проводят его границы на местности:
1. Должен быть однородный участок
местности, где отсутствуют заметные
геоморфологические, микроклиматические и
почвенно-геохимические границы;
2. Наличие однородного по видовому
составу, строению и свойствам фитоценозу.
Вывод: Т.е. в сути своей по площади
биогеоценоз = фитоценозу.
11. Схема биогеоценоза по В.Н. Сукачеву
БИОТОП = климатоп + эдафотоп
БИОЦЕНОЗ = микробоценоз + фитоценоз + зооценоз
МИКРООРГАНИЗМЫ
ЖИВОТНЫЕ
(микробоценоз)
(зооценоз)
РАСТИТЕЛЬНОСТ
Ь (фитоценоз)
БИОГЕОЦЕНОЗ = биотоп + биоценоз
13. Биотоп
место обитания популяций и групп
видов в границах биогеоценоза,
однородное по физическим и
химическим характеристикам
14. Биохора
– крупное пространственное объединение
биотопов, расположенных в однотипных
климатических условиях и
характеризующихся специфическим
составом живого населения. Биохора,
выступает синонимом ландшафтной зоны:
тропические, аридные, семиаридные,
гумидные, семигумидные, бореальные,
арктические.
15. Биом
– совокупность различных групп организмов
и среды их обитания в определенной
климатической зоне. Например, выделяют
крупные группы биомов как наземные и
водные (включающие пресноводные и
морские биомы). В основе классификации
наземных биомов лежит определенный тип
растительности, в основе классификации
водных биомов лежат гидрологические и
физические особенности
16. Экосистема -
Следствие № 1: границы экосистем будут
определяться
уже
не
пространственной
неоднородностью условий, а тем границами между
более или менее самостоятельными круговоротами
вещества и энергии. В связи с этим размеры
экосистем могут быть от капли до планеты, вплоть
до искусственных сооружений (подводная лодка,
космический корабль).
Следствие
№
2:
живые
организмы
рассматриваются не как сообщества животных,
растений
или
микроорганизмов,
а
как
функциональные группы с вполне определенной
ролью по созданию этих круговоротов. В связи с
этим выделяют автотрофов, гетеротрофов. Роль
автотрофов в системе – связать рассеянную
энергию
и
неорганические
вещества
в
концентрированном
виде
(органика),
роль
гетеротрофов - переработать живую органику,
вернуть в систему переработанное вещество.
Следствие № 3: экосистема состоит из трех
главных компонентов: сообщество, поток
энергии, круговорот веществ.
Следствие № 4: экосистемы относятся к
разряду открытых систем. Для того, чтобы
возник круговорот веществ требуется
постоянный приток энергии из вне (в виде
солнечной энергии или энергии химических
связей). Эту энергию преобразуется
автотрофами и, в итоге, запускает весь
экосистемный механизм в действие.
19. Схема экосистемы по Ю. Одуму.
20. Структура сообщества
21. Видовая структура
Исследования различных сообществ
привели к одному формированию одной
важной аксиоме: в природе не встречаются
двух одинаковых по своей видовой
структуре сообществ
Сообщества различаются друг от друга по
количеству видов, по их таксономическому
составу, по соотношению обилия видов. Эти
признаки характеризуют видовую структуру
сообществ.
22. Рассматриваем два сообщества с одинаковым количеством и одинаковым составом видов. Видовое богатство будет одинаковым.
1-е сообщество
А1, Б1, В1, Г1, Д1
2-е сообщество
А2, Б2, В2, Г2, Д2
А1 = 20, Б1 = 20,
В1 =20, Г1 = , Д1 = 20
А2 = 96, Б2 = 1, В2 = 1,
Г2 = 1, Д2 = 1
В сообществах численность даже
одних и тех же видов может быть
разная, что определяет уникальность
видовой структуры каждого
сообщества. В любом сообществе
можно проранжировать виды – от
наиболее многочисленных до
малочисленных или редких.
Такую градацию видов по обилию
называют иерархической
структурой сообщества или
структурой доминирования
25. В экологии сообществ чаще всего по обилию выделяют следующие группы видов:
1. Весьма
многочисленные виды – или
доминанты, или фоновые виды, или
содоминанты;
2. Многочисленные виды (или субдоминанты),
обилие которых несколько уступает
численности доминантов;
3. Обычные виды – численность, которых
отличается средними значениями;
4. Редкие или немногочисленные виды –
численность этих видов низкая;
5. Очень редкие или случайные – встречаются
крайне редко или периодически
26. Для описания фитоценологических работах применяют шкалу Друде:
Soc. (socialis) – растение встречается
повсеместно, образует фон
Cop. (copiosus) – господствует как и выше,
но не дает фона.
Sp. (sparsus) – растение встречается
широко, по роль в сложении травостоя
невелика
Sol. (solitarius) – растение встречается в
малом количестве или единично
27. Моно- и полидоминантные сообщества
В монодоминатных сообществах иерархическая
структура простая: имеется один выраженный
доминант, а численность других видов значительно
уступает численности доминанта. Среди
подчиненных видов довольно уверенно выделяются
только очень редкие виды. Как правило, видовое
богатство таких сообществ низкое.
В полидоминантных сообществах иерархическая
структура включает все категории видов: имеется
несколько многочисленных видов примерно с
одинаковым уровнем численности – или
содоминантов, имеются несколько субдоминантов и
очень много видов, которые дают непрерывный ряд
от обычных до редких. Видовое богатство таких
сообществ довольно высокое
28. Типы видового разнообразия
Для того, что разграничить видовое разнообразия в
разного типа местах обитания, например, в
биотопе, разнообразия набора биотопов, или
разнообразие в крупных биогеографических
образований (биомы, ландшафтно-географические
зоны, континенты) выделяют несколько типов
разнообразия:
α – разнообразие. Это разнообразие внутри
местообитания или внутри сообщества
β – разнообразие. Это разнообразие между в
группе местообитаний, например, служит для
оценки видового разнообразия в местности
γ – разнообразие. Это разнообразие в обширных
регионах: биомы, биохоры, континенты.
29. Меры измерения видового разнообразия
Информационно-статистические индексы.
Построены на представлении о том, что степень
сложности о видовой структуре сообщества можно
измерять как информацию, заключенную в
показателях видового богатства и выравненности
видов по обилию. Шенноном был предложен индекс
разнообразия. Считается, что чем выше индекс
Шеннона, тем более разнообразна система.
H’ = - pi log(ln)pi
pi – доля вида в сообществе
30. Меры измерения видового разнообразия
Меры доминирования. В этой группе
индексов особое внимание уделяется
обилию видов в сообществе. Разработан
Симпсоном.
D = pi2,
Стремится к 1 если разнообразие
уменьшается
Обычно применяют обратный индекс 1/D,
который показывает максимум
разнообразия, если значение D будет равно
количеству видов в сообществе.
Непрерывная череда разных сообществ в
пространстве вдоль какого-либо средового
градиента называется континуум
сообществ.
Примером может служить расположение
растительных сообществ по высоте в наших
условиях – лесостепь черневая тайга
темнохвойная тайга тундра. Ряд от
ксерофитных до гигрофитных сообществ
вдоль градиента увлажнения.
32. Экотонное сообщество
Здесь наблюдается:
- увеличение видового богатства за счет
перекрывание ареалов видов двух
пограничных сообществ;
- численность ряда видов становиться
высокой, т.к. для многих видов необходим
комплекс условий характерный как для
одного биотопа, так и для другого;
- появляются виды, так называемые
экотонные виды, которые не обитают в
соседних биотопах.
Читайте также: