2. Биогеоценоз (экосистема). Функциональные блоки экосистемы.
Классификация экосистем.
4. Пищевые цепи и уровни питания. Правило 10%.
Продуктивность и энергетика экосистем.
Динамика экосистем.
ПОНЯТИЕ О БИОЦЕНОЗЕ. СТРУКТУРА БИОЦЕНОЗА.
Сообщества или биоценозы – это исторически сложившаяся совокупность популяций растений (фитоценоз), животных (зооценоз) и микроорганизмов (микробоценоз), взаимодействующих между собой и населяющие относительно однородное жизненное пространство (участок суши или водоема). Этот термин был предложен в 1877г. немецким зоологом К. Мебиусом.
Структура биоценоза:
· видовая
· пространственная
· экологическая
Видовая структура биоценоза – характеризует видовое разнообразие живых организмов в сообществе.
По видовому составу биоценозы бывают:
· простые – характеризуются небольшим составом видов (поле с с/х культурой, зона тундры, зона пустыни);
· сложные - характеризуются большим разнообразием видов (лес, луг, река и т.д.);
· нестабильные – сообщество, где видовое разнообразие не постоянно;
· стабильные – сообщество, где видовой состав постоянный, неизменный.
Пространственная структура характеризует распределение видов в живом сообществе. Виды в пространстве биоценоза могут располагаться в двух плоскостях:
· по вертикали (ярусность);
· по горизонтали (мозаичность, пятнистость, синузии).
Ярус – совместно произрастающие группы видов растений, различающиеся по высоте и по положению в биоценозе ассимилирующих органов (листья, стебли, подземные органы).
Наиболее четко ярусность выражена в лесных биоценозах:
высокорослые деревья – кустарники и кустарниковые формы древесных пород (рябина, крушина, ива, и т.п.) – кустарнички (черника, брусника, клюква и т.п.)– травянистая растительность (ландыш, кислица, земляника) – мхи, лишайники.
Ярусность свойственна и подземным частям растений
Виды, занимающие различные ярусы не конкурируют между собой.
В соответствии с ярусным расположением растений, ярусно располагаются и животные. Например, в почве живут почвенные черви, микроорганизмы, землеройные животные; в листовом опаде, на поверхности почвы живут различные многоножки, жужелицы, клещи и другие мелкие животные; в верхнем пологе леса гнездятся птицы, причем разные виды птиц строят гнезда и кормятся в разных ярусах ― на земле (трясогузка), в кустарниках (малиновка, соловей), в кронах деревьев (грачи, сороки).
В каждом ярусе создаются определенные условия для жизни различных видов. Виды, занимающие в сообществе один ярус, конкурируют между собой за природное пространство и пищевые ресурсы.
Горизонтальное распределение особей вида в пространстве внутри яруса образуют различного рода узорчатость, пятнистость, мозаичность каждого вида. Например, в моховом ярусе можно выделить различные пятна мхов с доминированием одного или нескольких видов. В травяно-кустарничковом ярусе можно выделить пятна черничные, чернично-кисличные, голубично-сфагновые и т.п.
Экологическая структура биоценоза характеризует количественные и качественные соотношения видов в сообществе. В каждом сообществе выделяют 1, 2 или 3 вида, преобладающих в биоценозе. Их называют доминирующими или доминантными , а виды, живущие за счет доминантных – предоминантными . Как правило, доминирующие виды являются видами – эдификаторами , то есть видами, создающими условия для существования других видов доминирующих вида, численно преобладающие в ценозе.
БИОГЕОЦЕНОЗ (ЭКОСИСТЕМА). ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ БЛОКИ ЭКОСИСТЕМЫ.
Биоценозы функционируют в определенных условиях среды, совокупность которых называется биотопом. Биоценоз и биотоп образуют взаимосвязанное единство – биогеоценоз. Таким образом, биогеоценоз – природная система взаимосвязанных живых организмов и окружающей их абиотической среды.
Биогеоценоз – это система функционально связанных между собой популяций растений, животных, микроорганизмов и среды их обитания, характеризующаяся обменом веществ и круговоротом веществ, постоянным притоком солнечной энергии в границах сообщества.
Каждый биогеоценоз имеет следующие функциональные блоки:
· абиотическая среда – неживые компоненты природы, откуда биоценоз (живые организмы) берет все необходимое для жизни и куда выделяет продукты жизнедеятельности;
· блок продуцентов - автотрофные организмы, создающие с помощью фотосинтеза (растения, водоросли, некоторые бактерии) или хемосинтеза (ряд бактерий) органические вещества из неорганических. Основные продуценты в водных и наземных экосистемах – зеленые растения;
· редуценты – гетеротрофные организмы, питающиеся мертвым органическим веществом растений и животных и подвергающие его минерализации и возвращают продукты распада в абиотическую среду, пригодные для использования продуцентами. К редуцентам относятся главным образом бактерии и грибы, а также некоторые животные (например, дождевые черви).
КЛАССИФИКАЦИЯ ЭКОСИСТЕМ
В зависимости от происхождения и состава биогеоценозы делятся на:
· экосистемы суши (лесные, луговые, полевые и т.д.);
· экосистемы морские и океанические (морей, океанов, заливов и т.д.);
· пресноводные экосистемы (речные, озерные, болотные, экосистема искусственного водохранилища, пруда и т.д.).
По количеству затраченной энергии на существование биогеоценозы делятся на:
· естественные – существующие за счет энергии солнца (лесные, луговые, водные и т.д.);
· частично субсидированные энергией человека – поля, фермы, искусственные водоемы, сельские населенные пункты;
· искусственные экосистемы – существуют за счет больших энергетических вложений (защищенный грунт, комплексы животноводческие, города, линии искусственного разведения рыб).
4. ПИЩЕВЫЕ ЦЕПИ И УРОВНИ ПИТАНИЯ. ПРАВИЛО 10%.
Живые организмы в сообществе связаны между собой пищевыми связями.
Пищевая цепь - это перенос веществ и заключенной в них энергии от автотрофов к гетеротрофам, происходящий в результате поедания одними организмами других. Цепи могут иметь различную длину, но обычно содержат от 2 до 5 звеньев. Цепи питания могут быть: короткими (растение – корова) и простыми, длинными (растение – насекомое – лягушка – аист – лиса – беркут и т.д.) и сложными (растение – улитка – птица – хищник)
Насекомое – лягушка – аист – лиса)
Птица – хищник)
Различают два типа пищевых цепей: пастбищную и детритную.
1. Пастбищная цепь (цепь выедания ) начинается с афтотрофных фотосинтезирующих организмов (растений), например, зеленое растение → растительноядные животные.
2. Детритная цепь (цепь разложения ) начинается с отмерших остатков растений, трупов и экскрементов животных – детрита. Такие цепи питания характерны для сообществ дна глубоких озер и океанов, для леса. Например, листовая подстилка – многоножки – дрозд – ястреб.
Совокупность организмов, объединенных одним типом питания и занимающих определенное положение в пищевой цепи называют трофическим уровнем.
Отторжение органического вещества с полей 75 – 95% - при выращивании с.х. культур уменьшается содержание гумуса, т.е. снижается естественное плодородие, что ведет к нарушению естественного природного цикла.
Правило 10% - переход с одного трофического уровня на другой 10% вещества и энергии не нарушают равновесия в экосистеме.
Это правило можно рассмотреть в виде пирамиды биомассы органического вещества
Биомасса луга – 1000т.
Консументы первого порядка – 100т.
Консументы второго порядка – 10т.
Консументы третьего порядка – 1т.
Видовая структура - это количество видов, образующих биоценоз, и соотношение их численностей. Точные сведения о числе видов, входящих в тот или иной биоценоз, получить чрезвычайно трудно из-за микроорганизмов, практически не поддающихся учету.[ ...]
Видовая структура биоценозов, пространственное распределение видов в пределах биотопа, во многом определяется взаимоотношениями между видами, между популяциями.[ ...]
Биоценоз формируют межвидовые связи, обеспечивающие структуру биоценоза - численность особей, распределение их в пространстве, видовой состав и тому подобное, а также структуру пищевой сети, продуктивность и биомассу. Для оценки роли отдельного вида в видовой структуре биоценоза используют обилие вида - показатель, равный числу особей на единицу площади или объема занимаемого пространства.[ ...]
Биоценозы слагаются из определенных экологических групп организмов, выражающих экологическую структуру сообщества. Экологические группы организмов, занимая сходные экологические ниши, в разных биоценозах могут иметь разный видовой состав. Так, на увлажненных территориях доминируют гигрофиты, в сухих аридных условиях - склерофиты и суккуленты. Отражает экологическую структуру биоценоза и соответствие групп организмов, которые объединяются сходным типом питания, (рис.[ ...]
Структура биоценоза в наибольшей мере определяется видовым разнообразием. При этом в большинстве случаев, за исключением богатых биоценозов на завершающей, климаксовой стадии развития, существуют виды-доминанты и сопутствующие им виды-са-теллиты, например ковыль в ковыльной степи или ель в еловом лесу. Такие виды-доминанты, господствуя в биогеоценозе, определяют облик ландшафта и в значительной мере создают среду для всех организмов данного биогеоценоза. Их чаще бывает три-четыре среди растений и два-три среди позвоночных животных. Эти виды создают основную первичную (растения) и вторичную (животные) продукцию биогеоценоза. Однако другие, сопутствующие им виды также крайне важны для жизни биоценоза. Создавая видовое разнообразие, они увеличивают многообразие биоценотических связей, придают устойчивость экосистеме, обеспечивают надежность ее функционирования.[ ...]
Видовая структура биоценоза - число видов, образующих данный биоценоз, и соотношение их численности или массы.[ ...]
Видовая структура биоценоза характеризует разнообразие в нем видов и соотношение их численности или массы. Так, везде; где условия абиотической среды приближаются к оптимальным для жизни, возникают чрезвычайно богатые видами сообщества: тропические леса, долины рек в аридных районах и т.д. Напротив, в полярных арктических пустынях и северных тундрах при дефиците тепла, а также в безводных жарких пустынях сообщества сильно обеднены, поскольку лишь немногие виды могут приспособиться к таким неблагоприятным условиям..[ ...]
Биоценоз широколиственного леса. Среди наземных биоценозов наиболее сложным по структуре и разнообразным по видовому составу является лес. Леса занимают огромные пространства суши (около 26-30 %), это основной тип растительного покрова Земли. Они распространены на всех континентах, кроме Антарктиды. Это тропические леса Южной Америки, Африки и Азии, листопадные леса Европы и Северной Америки, тайга Сибири и Канады.[ ...]
Видовая структура биоценоза характеризуется видовым разнообразием и количественным соотношением видов, зависящих от ряда факторов. Главными лимитирующими факторами являются температура, влажность и недостаток пищевых ресурсов. Поэтому биоценозы (сообщества) экосистем высоких широт, пустынь и высокогорий наиболее бедны видами. Здесь могут выжить организмы, жизненные формы которых приспособлены к таким условиям. Богатые видами биоценозы - тропические леса, с разнообразным животным миром и где трудно найти даже два рядом стоящих дерева одного вида.[ ...]
Биоценоз - это надорганизменная система, состоящая из трех компонентов: растительности, животных и микроорганизмов. В такой системе отдельные виды, популяции и группы видов могут заменяться соответственно другими без особого ущерба для содружества, а сама система существует за счет уравновешивания сил антагонизма между видами. Стабильность сообщества определяется количественной регуляцией численности одних видов другими, а его размеры зависят от внешних причин - от величины территории с однородными абиотическими свойствами, т. е. биотопа. Функционируя в непрерывном единстве биоценоз и биотоп образуют биогеоценоз, или экосистему. Границы биоценоза совпадают с границами биотопа и, следовательно, с границами экосистемы. Биотическое сообщество (биоценоз) - это более высокий уровень организации, чем популяция, которая является его составной частью. Биоценоз обладает сложной внутренней структурой. Выделяют видовую и пространственную структуры биоценозов.[ ...]
Видовая структура водных биоценозов и физиологическое состояние отдельных видов гидробионтов может дать полезную информацию о качестве окружающей среды. Растения и животные, фильтруя воду, накапливают в своих организмах токсические вещества. Донные животные являются надежными индикаторами качества воды и состояния всей водной экосистемы. Благодаря достаточной длительности их жизненных циклов, накопление токсических веществ в телах этих животных позволяет оценить характер и степень загрязнения проточного водоема. В стоячих водах прудов или в малопроточных водоемах надежными индикаторами биологической полноценности служат также планктонные (парящие в толще воды) мелкие организмы. Фотосинтетическая активность фитопланктона является при этом одним из важных показателей. Биологическая диагностика водоемов основывается на анализе состояния всей водной экосистемы, включая основные звенья биоценоза: водных высших растений, донных животных, водорослей, планктона, рыб, амфибий, личинок водных животных, микробных комплексов.[ ...]
Различают видовую, пространственную и экологическую структуры биоценоза.[ ...]
Устойчивость биоценозов. Экологические связи создают определенную структуру биоценоза. Она определяется видовым разнообразием, возрастом биоценоза, пространственным расчленением и экологической спецификой составляющих ее организмов. В результате биоценоз приобретает целостность, устойчивость и относительную независимость развития.[ ...]
Экологическая структура биоценоза. Каждый биоценоз складывается из определенных экологических групп организмов, которые могут иметь неодинаковый видовой состав, хотя и занимают сходные экологические ниши. Так, в лесах преобладают сапрофаги, в степных зонах - фитофаги, в глубинах Мирового океана - хищники и детритоеды. Следовательно, экологическая структура биоценоза представляет его состав из экологических групп организмов, которые выполняют в сообществе определенные функции. Подчеркнем, что указанная структура биоценоза в сочетании с видовой и пространственной служит его макроскопической характеристикой, позволяющей ориентироваться в свойствах биоценоза при планировании хозяйственных мероприятий, прогнозировать последствия тех или иных антропогенных воздействий, оценивать устойчивость системы.[ ...]
Экологическая структура биоценоза в комплексе с видовой пространственной, с особенностями экологической ниши служит его макроскопической характеристикой (рис. 11.17).[ ...]
Экологическая структура - соотношение организмов разных экологических групп. Биоценозы со сходной экологической структурой могут иметь разный видовой состав. Это связано с тем, что одни и те же экологические ниши могут быть заняты сходными по экологии, но далеко не родственными видами. Такие виды называются замещающими или викарирующими.[ ...]
В состав каждого биоценоза входят следующие функциональные компоненты: продуценты, консументы I-III порядков, а также редуценты, образующие пищевые цепи разных типов (пастбищные и детритные). Такая структура экосистемы обеспечивает перенос энергии от звена (трофического уровня) к звену. В реальных условиях цепи питания могут иметь разное число звеньев, кроме того, трофические цепи могут перекрещиваться, образуя сети питания. Почти все виды животных, за исключением очень специализированных в пищевом отношении, используют не один какой-нибудь источник пищи, а несколько. Если один член биоценоза выпадает из сообщества, вся система не нарушается, так как используются другие источники питания. Чем больше видовое разнообразие в биоценозе, тем он устойчивее. Например, в цепи питания растения-заяц-лиса всего три звена. Но лиса питается не только зайцами, но и грызунами и птицами. У зайца также есть альтернативные виды корма - зеленые части растений, сухие стебли (“сено”), веточки деревьев и кустарников и т.д.[ ...]
Искусственно снижая видовое разнообразие экосистем, упрощая их структуру, поддерживая искусственные системы на стадии максимальной продуктивности, человек неизбежно должен будет взять на себя те общебиоценотические функции, которые при этом нарушаются. Только в этом случае возможно совмещение интересов человека в виде устойчивого получения высокой продуктивности с «интересами» сообщества в виде поддержания законченных циклов круговорота. В основе экологических исследований в этой области должно лежать представление об агроэкосистемах как своеобразной форме биоценозов, в которых могут бьпъ поддержаны собственные авторегуляторные механизмы, базирующиеся в первую очередь на биологическом разнообразии структурных элементов. С другой стороны, важное значение в этой проблеме имеет ее социальный аспект. В современной системе хозяйства ресурсы имеют стоимость, и нерациональное их использование экономически невыгодно. Это сгамулирует поиск экологически оправданных форм и методов ведения сельского хозяйства. Реальность «экономической регуляции» показана на примере развитых капиталистических стран. В США, например, в наше время практически создана система бездефицитного баланса питательных элементов и органики в почвах, соответствующая финальной часта замкнутого биологического круговорота. Это позволяет получать высокую продукцию без увеличения площади посевов; только за последние 10 лет здесь высвобождено для использования под многолетние травы 20 % общей площади пашни (Б.М. Миркин и др., 1992). Учитывая, что сейчас уже около трети всей площади суши занято под сельскохозяйственные угодья, это обстоятельство имеет большое значение.[ ...]
Даже самый общий анализ видовой структуры может дать достаточно много для целостной характеристики сообщества. Важно отметить, что разнообразие биоценоза тесно связано с его устойчивостью: чем выше видовое разнообразие, тем стабильнее биоценоз.[ ...]
Ярусное строение наземных биоценозов тесно связано с их функциональной активностью. Так, пастбищные пищевые цепи преобладают в надземной части биоценозов, а детритные - в подземной. В водных экосистемах крупномасштабная вертикальная структура задается в первую очередь абиотическими условиями. Определяющими факторами являются градиенты освещенности, температуры, концентрации биогенов и т. п. На значительных глубинах усиливается влияние гидростатического давления. В донных биоценозах важны состав грунтов, гидродинамика придонных течений. Особенности вертикальной структуры выражаются в видовом составе, смене доминирующих видов, показателях биомассы и продуктивности. Фотосинтезирующие водоросли преобладают в верхних, хорошо освещенных горизонтах, что формирует вертикальные потоки вещества и энергии в направлении глубоководных биоценозов, жизнь которых основывается на привнесенной органике.[ ...]
Из приведенной характеристики биоценозов ясно, что их устойчивость (гомеостаз) зависит прежде всего от изменений в структуре сообществ, от уменьшения видового разнообразия, от изменений в трофической цепи и, в известной мере, от дезорганизации регуляции биоценоза с помощью аллелохимических факторов и др.[ ...]
О значимости отдельного вида в видовой структуре биоценоза судят по нескольким показателям: обилие вида, частота встречаемости и степень доминирования. Обилие вида - число или масса особей данного вида на единицу площади или объема занимаемого им пространства. Частота встречаемости - процентное отношение числа проб или учетных площадок, где встречается вид, к общему числу проб или учетных площадок. Характеризует равномерность или неравномерность распределения вида в биоценозе. Степень доминирования - отношение числа особей данного вида к общему числу всех особей рассматриваемой группировки.[ ...]
Следует отметить, что «нишевая» структура биоценозов открывает возможность некоторой свободы в формировании сообщества: биологически сходные виды могут в известной степени замещать друг друга в разных экосистемах. Степень «жесткости» видового состава биоценозов, возможность замещения сходных ниш разными видами зависит от возраста данной экосистемы и связанного с ним становления сложных облигатных взаимосвязей между конкретными видами.[ ...]
Для оценки роли отдельного вида в видовой структуре биоценоза используют разные показатели: обилие вида, частота встречаемости, степень доминирования. Сопоставляя общие характеристики разнообразия, количественные отношения наиболее массовых видов, обилие редких форм и другие показатели, можно получить удовлетворительное представление о специфике видовой структуры биоценозов.[ ...]
Межвидовые отношения в конкретных биоценозах реализуются через сложные формы взаимодействия популяций разных видов. В основе их, как уже отмечено, лежат трофические связи, обеспечивающие осуществление биологического круговорота как генеральной функции экосистем. Но длительное сосуществование многих видов привело к тому, что на базе прямых трофических отношений сформировался комплекс связей иного рода, и в составе сложившихся экосистем эти вторичные связи имеют не менее важное биологическое значение и повышают степень «жесткости», обязательности определенной видовой структуры биоценозов.[ ...]
Сукцессия - последовательная смена биоценозов (экосистем), выраженная в изменении видового состава и структуры сообщества. Сукцессии бывают природные - происходящие под действием естественных причин, не связанных с деятельностью человека, и антропогенные - обусловленные деятельностью человека; аутогенные (самопорождающиеся) - возникающие вследствие внутренних причин (изменения среды под действием сообщества) и аллогенные (порожденные извне) - вызванные внешними причинами (например, изменение климата); первичные - развивающиеся на субстрате, не занятом живыми организмами (на скалах, обрывах, сыпучих песках, в новых водоемах и т.п.), и вторичные - развивающиеся на месте уже существующих биоценозов после их нарушения (в результате вырубки, пожара, вспашки, извержения вулкана и т.п.).[ ...]
Предметом экологии является совокупность или структура связей между организмами и средой. Главный объект изучения в экологии - экосистемы, т. е. единые природные комплексы, образованные живыми организмами и средой обитания. Кроме того, в область ее компетенции входит изучение отдельных видов организмов (орга-низменный уровень), их популяций, т. е. совокупностей особей одного вида (популяционно-видовой уровень), совокупностей популяций, т. е. биотических сообществ - биоценозов (биоценотический уровень) и биосферы в целом (биосферный уровень).[ ...]
На рис. 2.3 (в левой его части) приведены примеры видового состава лесных и водной экосистем. В сообществах разные виды размещены на разной высоте над землей или на разной глубине ниже водной поверхности, образуя вертикальную структуру биоценоза, которая называется ярусностью.[ ...]
Различные пищевые цепи, взаимно связанные в общие циклы питания, тем более многочисленны, чем богаче видовой состав биоценоза и чем больше в нем многоядных форм. Как правило, почти каждое звено в цепи питания может быть замещено близкими видами без нарушения общей структуры цепи, например, на рис. 9 замена люцерновой тли (Aphis medicaginis Koch.) бородавчатой тлей (Therioaphts ononidis KÍtnb.), которая также питается на люцерне и притом часто одновременно с ней, не изменит дальнейших звеньев цепи- Syrphus corollae F.- Р achy neuron syrphi Asm.; или замена пруса на серую кобылку (Aiolopus tergestinus Charp.), которая нередко питается" на люцерне одновременно с прусом, не изменяет дальнейших звеньев цепи - Vespa orientalis F. Sphecophaga vesparum Cm.[ ...]
Интенсивность и эффективность биологического окисления различных органических соединений зависит от многих факторов: например класса и структуры соединения, размера молекулы, наличия функциональных групп, а также от видового состава бактерий биоценоза активного ила или биопленки, длительности их адаптации и пр. Окисление веществ, существующих в природе, обычно не представляет затруднений - длительность адаптации микроорганизмов составляет несколько часов. Синтетические вещества часто окисляются с трудом, и длительность адаптации составляет более полугода. Вещества, находящиеся в коллоидном или мелкодисперсном состоянии, окисляются с меньшей скоростью, чем вещества, растворенные в воде.[ ...]
Доминирующей группой по количеству и разнообразию на всех станциях являются личинки хирономид. Он основан на смене видового состава хирономид и закономерном изменении соотношения численности личинок, принадлежащих к подсемействам Orthocladiinae, Chironominae, Tanypodinae, что происходит из-за роста уровня загрязнения. В результате обработки данных получены следующие значения индекса Балушкиной: пос. Метелево - 1,53, р-н Лесобазы - 2,40, д. Мальково - 1,92. Согласно литературным данным, значение индекса, лежащее в диапазоне 1,08-6,5, характеризует поверхностные воды как умеренно загрязненные. Таким образом, все три участка реки попадают под эту категорию. Однако пос. Метелево имеет самый маленький индекс, что характеризует его как самый чистый участок из представленных. В то же время участок в районе Лесобазы имеет самый высокий показатель хирономидного индекса, что указывает на более сильное антропогенное загрязнение в этом районе. Участок реки в районе д. Мальково лежит ниже по течению. Значение индекса здесь снижается, что, вероятно, происходит вследствие процессов самоочищения. Для более объективной оценки качества воды в данной работе были также использованы биотический индекс Вудивисса и метод Наглшмидта. В основу первого метода положена закономерность упрощения таксономической структуры биоценоза по мере повышения уровня загрязнения вод. На всех станциях значения индекса Вудивисса были равны 5. По классификатору качества вод Росгидромета полученное значение соответствует умеренно загрязненным водам (третий класс качества). Таким образом, в данном случае индекс Вудивисса и индекс Балушкиной указывают на одинаковую степень загрязнения воды. Следует отметить, что индекс Балушкиной по сравнению с индексом Вудивисса позволяет оценить не только класс качества воды, но также показывает градацию уровня загрязнености в числовом выражении. Его отличие заключается в том, что подсчитывается общее количество видов, а не групп организмов, как у Вудивисса. При этом также не требуется точного определения до вида, достаточно определить сколько видов присутствует. Метод Наглшмидта учитывает не только качественный, но и количественный состав организмов.[ ...]
Поступательные изменения в сообществе приводят к смене одного сообщества другим. Причиной подобных смен мог гут быть факторы, длительное время действующие в одном направлении, например, возрастающее в результате мелиорации иссушение болот, увеличивающееся антропогенное загрязнение водоемов, усиленный выпас скота. Возникающие при этом смены одного биоценоза другим называют экзоге-нетическими. Если при этом упрощается структура сообщества, обедняется видовой состав, снижается продуктивность, то такая смена сообщества называется дигрессией. Однако смена одного биоценоза другим может произойти в результате процессов, происходящих внутри самого сообщества, в результате взаимодействия живых организмов между собой.[ ...]
Интенсивность воздействия стоков и реакция зоопланктона в разные сезоны вегетационного периода различны. Но важно не просто зафиксировать различия этих реакций, смену руководящих комплексов и видов, а понять процесс в целом. Перестройка зоопланктона - это реакция на изменение окружающей среды. В данном случае - приспособительное свойство сообществ и экосистемы в целом. По В.А. Абакумову (1987) изменения видового состава и трофической структуры носят название экологических модификаций. Они связаны с процессами метаболизма биоценоза: утилизацией энергии и вещества, извлечением энергии и превращением экзогенных веществ в биомассу биоценоза. В условиях загрязнения окружающей среды может происходить как увеличение интенсивности метаболизма биоценоза (метаболический прогресс), так и уменьшение его интенсивности (метаболический регресс).
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Введение
1. Биоценоз - общие сведения и понятия
2. Структура биоценоза
3. Современные проблемы биоценозов и пути их решения
Заключение
Список литературы
Введение
Биоценоз - это исторически сложившаяся совокупность животных, растений, грибов и микроорганизмов, населяющих относительно однородное жизненное пространство (определённый участок суши или акватории), и связанных между собой и окружающей их средой. Понятие «биоценоз» -- одно из важнейших в экологии, поскольку из него следует, что живые существа образуют на Земле сложно организованные системы, вне которых они не могут устойчиво существовать.
Биоценоз является одним из основных объектов исследования экологии. Проблемы устойчивости биоценозов, уменьшение численности популяций, исчезновение целых видов живых организмов - остро стоящие на сегодняшний день перед человечеством проблемы. Поэтому изучение биоценозов, их структуры и условий устойчивости -- важная экологическая задача, которой уделяли и продолжают уделять большое внимание экологи всех стран мира, в том числе и российские ученые.
В этой работе я подробно остановлюсь на таких вопросах, как свойства и структура биоценоза, условия их устойчивости, а также основные современные проблемы и пути их решения. Следует отметить, что в сознании человека, не являющегося специалистом в области экологии, существует путаница в понятиях «биоценоз», «экосистема», «биогеоценоз», «биосфера», поэтому я коротко остановлюсь на вопросе сходства и различия этих понятий и их взаимосвязей. Биоценоз является одним из основных объектов исследования экологии. Изучению биоценозов уделяли и продолжают уделять большое внимание экологи всех стран мира, в том числе российские ученые. В процессе работы над рефератом я использовала учебники, написанные известными зарубежными экологами: Ю. Одум, В. Тишлер; и российскими авторами: Коробкин В.И., Передельский Л.В., а также современные электронные ресурсы, указанные в списке литературы.
1. Биоц еноз - общие сведения и понятия
Биоценоз (от греч. вЯпт -- «жизнь» и кпйньт -- «общий») -- это исторически сложившаяся совокупность животных, растений, грибов и микроорганизмов, населяющих относительно однородное жизненное пространство (определённый участок суши или акватории), и связанных между собой и окружающей их средой. Биоценозы возникли на основе биогенного круговорота и обеспечивают его в конкретных природных условиях. Биоценоз -- это динамическая, способная к саморегулированию система, компоненты которой (продуценты, консументы, редуценты) взаимосвязаны.
Наиболее важными количественными показателями биоценозов являются биоразнообразие (совокупное количество видов в нём) и биомасса (совокупная масса всех видов живых организмов данного биоценоза).
Понятие «биоценоз» -- одно из важнейших в экологии, поскольку из него следует, что живые существа образуют на Земле сложно организованные системы, вне которых они не могут устойчиво существовать. Основная функция сообщества заключается в обеспечении равновесия в экосистеме на основе замкнутого круговорота веществ.
В состав биоценозов могут входить тысячи видов различных организмов. Но не все они одинаково значимы. Удаление из сообщества некоторых из них не оказывает на них заметного влияния, в то время как изъятие других ведет к существенным изменениям.
Одни виды биоценоза могут быть представлены многочисленными популяциями, а другие малочисленными. Масштабы биоценотических группировок организмов очень различаются -- от сообществ подушек лишайников на стволах деревьев или разлагающегося пня до населения целых ландшафтов: лесов, степей, пустынь и т.п.
Организация жизни на биоценотическом уровне подчинена иерархии. С увеличением масштабов сообществ усиливается их сложность и доля непрямых, косвенных связей между видами.
Естественные объединения живых существ имеют собственные законы функционирования и развития, т.е. представляют собой природные системы.
Таким образом, являясь, как и организмы, структурными единицами живой природы, биоценозы, тем не менее складываются и поддерживают свою устойчивость на основе иных принципов. Они представляют собой системы, так называемого каркасного типа -- без особых управляющих и координирующих центров, а также строятся на многочисленных и сложных внутренних связях.
Важнейшими особенностями систем, относящихся к надорганизменному уровню организации жизни, например по классификации немецкого эколога В. Тишлера, являются следующие:
1) Сообщества всегда возникают, складываются из готовых частей (представителей различных видов или целых комплексов видов), имеющихся в окружающей среде. Этим способ их возникновения отличается от формирования отдельного организма, которое происходит путем постепенного дифференцирования простейшего начального состояния.
2) Части сообщества взаимозаменяемы. Части же (органы) любого организма уникальны.
3) Если в целостном организме поддерживается постоянная координация, согласованность деятельности его органов, клеток и тканей, то надорганизменная система существует в основном за счет уравновешивания противоположно направленных сил.
4) Сообщества основаны на количественной регуляции численности одних видов другими.
5) Предельные размеры организма ограничены его внутренней наследственной программой. Размеры надорганизменных систем определяются внешними причинами.
Однородное природное жизненное пространство (часть абиотической среды), занимаемое биоценозом, называется биотоп. Это может быть участок суши или водоема, берег моря или склон горы. Биотоп -- неорганическая среда, которая является необходимым условием существования биоценоза. Биоценоз и биотоп тесно взаимодействуют между собой.
Масштабы биоценозов могут быть различными -- от сообществ лишайников на стволах деревьев, моховых кочек на болоте или разлагающегося пня до населения целых ландшафтов. Так, на суше можно выделить биоценоз суходольного (незаливаемого водой) луга, биоценоз сосняка-беломошника, биоценоз ковыльной степи, биоценоз пшеничного поля и т.д.
Различают понятия «видовое богатство» и «видовое разнообразие» биоценозов. Видовое богатство -- общий набор видов сообщества, который выражается перечнем представителей разных групп организмов. Видовое разнообразие -- показатель, отражающий не только качественный состав биоценоза, но и количественные взаимоотношения видов.
Различают бедные и богатые видами биоценозы. Видовой состав биоценозов, кроме того, зависит от длительности их существования, истории каждого биоценоза. Молодые, только формирующиеся сообщества обычно включают меньший набор видов, чем давно сложившиеся, зрелые. Биоценозы, созданные человеком (поля, сады, огороды), также беднее видами, чем сходные с ними природные системы (лесные, степные, луговые). Однообразие и видовую бедность агроценозов человек поддерживает специальной сложной системой агротехнических мер.
Почти все наземные и большинство водных биоценозов включают в свой состав и микроорганизмы, и растения, и животных. Чем сильнее различия двух соседствующих биотопов, тем разнороднее условия на их границах и тем сильнее проявляется пограничный эффект. Численность той или иной группы организмов в биоценозах сильно зависит от их размеров. Чем мельче особи видов, тем выше их численность в биотопах.
Группы организмов разных размеров живут в биоценозе в разных масштабах пространства и времени. Например, жизненные циклы одноклеточных могут протекать в пределах часа, а жизненные циклы крупных растений и животных растянуты на десятки лет.
Естественно, что во всех биоценозах численно преобладают самые мелкие формы -- бактерии и другие микроорганизмы. В каждом сообществе можно выделить группу основных, наиболее многочисленных в каждом размерном классе видов, связи между которыми являются определяющими для функционирования биоценоза в целом. Виды, преобладающие по численности (продуктивности), являются доминантами сообщества. Доминанты господствуют в сообществе и составляют «видовое ядро» любого биоценоза.
Например, при изучении пастбища установлено, что максимальную площадь в нем занимает растение -- мятлик, а среди пасущихся там животных больше всего коров. Это означает, что мятлик доминирует среди продуцентов, а коровы -- среди консументов.
В наиболее богатых биоценозах практически все виды малочисленны. В тропических лесах редко можно встретить рядом несколько деревьев одной породы. В таких сообществах не происходит вспышек массового размножения отдельных видов, биоценозы отличаются высокой стабильностью.
Совокупность всех видов сообщества составляет его биоразнообразие. Обычно в состав сообщества входят несколько основных видов с высокой численностью и множество редких видов с небольшой численностью.
Биоразнообразие отвечает за равновесное состояние экосистемы, а следовательно, -- за ее устойчивость. Замкнутый круговорот питательных веществ (биогенов) происходит только благодаря биологическому разнообразию.
Вещества, не усваиваемые одними организмами, усваиваются другими, поэтому выход из экосистемы биогенов мал, а их неизменное присутствие обеспечивает равновесие экосистемы.
Деятельность человека сильно сокращает разнообразие в природных сообществах, что требует прогнозов и предвидений ее последствий, а также действенных мер поддержания природных систем.
1.1 Биоценоз, экосистема, биосфера
Экосистема (от др.-греч. пкпт -- жилище, местопребывание и уэуфзмб -- система) -- биологическая система, состоящая из сообщества живых организмов (биоценоз), среды их обитания (биотоп), системы связей, осуществляющей обмен веществом и энергией между ними. Таким образом биоценоз является основной составляющей частью экосистемы, ее биотическим компонентом.
В основе экологического взгляда на мир лежит представление о том, что каждое живое существо окружено множеством влияющих на него различных факторов, образующих в комплексе его место обитания -- биотоп. Следовательно, биотоп -- участок территории, однородный по условиям жизни для определенных видов растений или животных (склон оврага, городской лесопарк, небольшое озеро или часть большого, но с однородными условиями -- прибрежная часть, глубоководная часть).
Организмы, характерные для определенного биотопа, составляют жизненное сообщество, или биоценоз (животные, растения и микроорганизмы озера, луга, береговой полосы).
Биоценоз образует со своим биотопом единое целое, которое называется экологической системой (экосистемой). Примером естественных экосистем могут служить муравейник, озеро, пруд, луг, лес, город, ферма. Классическим примером искусственной экосистемы является космический корабль. биоценоз видовой пространственный трофический
Близким к понятию экосистемы является понятие биогеоценоза. Сторонники экосистемного подхода на Запкаде, в т.ч. Ю.Одум, считают эти понятия синонимами. Однако ряд российских ученых не разделяют этого мнения, видя ряд различий. Особое значение для выделения экосистем имеют трофические взаимоотношения организмов, регулирующие всю энергетику биотических сообществ и экосистемы в целом.
Попытки создания классификации экосистем земного шара предпринимались давно, однако удобной, универсальной классификации пока нет. Все дело в том, что из-за огромного разнообразия типов естественных экосистем, из-за их безранговости очень трудно найти тот единый критерий, опираясь на который, можно разрабатывать подобную классификацию.
Если отдельной экосистемой может быть и лужа, и кочка на болоте, и песчаная дюна с закрепившейся растительностью, то, естественно, подсчитать все возможные варианты кочек, луж и т.п. не представляется возможным. Поэтому экологи решили сконцентрировать внимание на крупных сочетаниях экосистем -- биомах. Биом -- крупная биосистема, которая характеризуется каким-либо доминирующим типом растительности или другой особенностью ландшафта. По мнению американского эколога Р. Уиттекера, главный тип сообщества любого континента, выделяемый по физиономическим признакам растительности, -- это и есть биом. Продвигаясь с севера планеты к экватору, можно выделить девять основных типов сухопутных биомов: тундра, тайга, биом листопадных лесов умеренной зоны, степи умеренной зоны, растительность средиземноморского тина, пустыня, биом тропических саванн и лугопастбищных земель, тропическое или колючее редколесье, биом тропических лесов.
Основными компонентами экосистем являются:
1) неживая (абиотическая) среда. Это вода, минеральные вещества, газы, а также органические вещества и гумус;
2) биотические компоненты. К ним относятся: продуценты или производители (зеленые растения), консументы, или потребители (живые существа, питающиеся продуцентами), и редуценты, или разлагатели (микроорганизмы).
Созданная организмами биомасса (вещество тел организмов) и содержащаяся в них энергия передаются другим членам экосистемы: животные поедают растения, этих животных поедают другие животные. Этот процесс называют пищевой, или трофической, цепью. В природе пищевые цепи зачастую перекрещиваются, образуя пищевую сеть. Примеры пищевых цепей: растение -- растительноядное животное -- хищник; злак -- полевая мышь -- лиса и др. и пищевая сеть показаны на рис. 1.
Рис. 1. Пищевая сеть и направление потока вещества
Биосфера -- оболочка Земли, заселённая живыми организмами, находящаяся под их воздействием и занятая продуктами их жизнедеятельности. Биосфера - это глобальная экосистема Земли. Она проникает во всю гидросферу, верхнюю часть литосферы и нижнюю часть атмосферы, то есть населяет экосферу. Биосфера представляет собой совокупность всех живых организмов. В ней обитает более 3 000 000 видов растений, животных, грибов и бактерий. Человек тоже является частью биосферы, его деятельность превосходит многие природные процессы.
Состояние равновесия в биосфере основано на взаимодействии биотических и абиотических факторов среды, которое поддерживается благодаря непрерывному обмену веществом и энергией между всеми компонентами экосистем.
В замкнутых круговоротах естественных экосистем наряду с другими обязательно участие двух факторов: наличие редуцентов и постоянное поступление солнечной энергии. В городских и искусственных экосистемах мало или совсем нет редуцентов, поэтому жидкие, твердые и газообразные отходы накапливаются, загрязняя окружающую среду.
1.3 История изучения биоценоза
В конце 70-х гг. XIX в. немецкий гидробиолог Карл Мёбиус изучал комплексы донных животных -- скопления устриц (устричные банки). Он наблюдал, что вместе с устрицами здесь встречались и такие животные, как морские звезды, иглокожие, мшанки, черви, асцидии, губки и др. Ученый сделал вывод, что эти животные живут совместно, в одном местообитании, не случайно. Они нуждаются в тех же условиях, что и устрицы. Такие группировки появляются благодаря сходным требованиям к факторам окружающей среды. Комплексы живых организмов, постоянно встречающихся вместе в различных пунктах одного и того же водного бассейна при наличии одинаковых условий существования, Мёбиус назвал биоценозами. Термин «биоценоз» (от греч. bios -- жизнь и koinos -- общий) был введен им в научную литературу в 1877 г. в книге «Die Auster und die Austernwirthschaft» для описания всех организмов, что заселяют определённую территорию (биотоп), и их взаимоотношений.
Заслуга Мёбиуса в том, что он не только установил наличие органических сообществ и предложил для них название, но и сумел раскрыть многие закономерности их формирования и развития. Тем самым были заложены основы важного направления в экологии -- биоценологии (экология сообществ).
Следует отметить, что термин «биоценоз» получил распространение в научной литературе на немецком и русском языках, а в англоязычных странах ему соответствует термин «сообщество» (community). Однако, строго говоря, термин «сообщество» не является синонимом термину «биоценоз». Если биоценоз можно назвать многовидовым сообществом, то популяция (составная часть биоценоза) -- это одновидовое сообщество.
2. Структура биоценоза
Структура биоценоза многоплановая, и при изучении ее выделяют различные аспекты. Исходя из этого структуры биоценоза подразделяются на следующие виды:
1) видовая;
2) пространственная, в свою очередь подразделяющаяся на верти-кальную (ярусность) и горизонтальную (мозаичность) организацию биоценоза;
3) трофическая.
Каждый биоценоз состоит из определенной совокупности живых организмов, относящихся к разным видам. Но известно, что особи одного вида объединяются в природные системы, которые называются популяциями. Поэтому биоценоз может быть определен также и как совокупность популяций всех видов живых организмов, заселяющих общие места обитания.
В состав биоценоза входят совокупность растений на определенной территории - фитоценоз; совокупность животных, проживающих в пределах фитоценоза, - зооценоз; микробоценоз - совокупность микроорганизмов, населяющих почву. Иногда в качестве отдельного составляющего элемента в биоценоз включают микоценоз - совокупность грибов. Примерами биоценозов являются лиственный, еловый, сосновый или смешанный лес, луг, болото и т.д.
В конкретный биоценоз включаются не только организмы, постоянно обитающие на определенной территории, но и те, которые оказывают существенное воздействие на него. Например, многие насекомые размножаются в водоемах, где служат важным источником питания рыб и некоторых других животных. В молодом возрасте они входят в состав водного биоценоза, а во взрослом состоянии ведут наземный образ жизни, т.е. выступают как элементы сухопутных биоценозов. Зайцы могут питаться на лугу, а обитать в лесу. То же касается многих видов лесных птиц, которые ищут себе пропитание не только в лесу, но и на прилегающих лугах или болотах.
2.1 Видовая структура биоценоза
Видовая структура биоценоза - это совокупность составляющих его видов. В одних биоценозах могут преобладать животные виды (например, биоценоз кораллового рифа), в других биоценозах главную роль играют растения: биоценоз пойменного луга, ковыльной степи, елового, березового, дубового леса.
Простым показателем разнообразия биоценоза является общее число видов, или видовое богатство. Если какой-либо вид растения (или животного) количественно преобладает в сообществе (имеет большую биомассу, продуктивность, численность или обилие), то такой вид называется доминантом, или доминирующим видом (от лат. dominans -- господствующий). Доминантные виды есть в любом биоценозе. Например, в ельнике ели, используя основную долю солнечной энергии, наращивают наибольшую биомассу, затеняют почву, ослабляют движение воздуха и создают массу неудобств для жизни других обитателей леса.
Количество видов (видовое разнообразие) в различных биоценозах разное и зависит от их географического положения. Самая известная закономерность изменения видового разнообразия -- его уменьшение от тропиков в сторону высоких широт. Чем ближе к экватору, тем богаче и разнообразнее флора и фауна. Это относится ко всем формам жизни, от водорослей и лишайников до цветковых растений, от насекомых до птиц и млекопитающих.
В дождевых лесах бассейна Амазонки на площади около 1 га можно насчитать до 400 деревьев более чем 90 видов. Кроме этого, многие деревья служат опорой для других растений. На ветвях и стволе каждого дерева произрастают до 80 видов эпифитных растений.
В отличие от тропиков биоценоз соснового леса в условиях умеренной зоны Европы может включать максимум 8-10 видов деревьев на 1 га, а на севере таежной области на такой же площади присутствуют 2-5 видов.
Наиболее бедными по набору видов биоценозами являются альпийские и арктические пустыни, самыми богатыми -- тропические леса. В тропических лесах Панамы обитает в три раза больше видов млекопитающих и птиц, чем на Аляске.
Биоценозы не изолированы друг от друга. Хотя визуально можно отличить одно растительное сообщество от другого, например биоценоз сухого леса от биоценоза увлажненного луга, который сменяется болотом, провести четкую границу между ними довольно затруднительно. Почти везде есть своеобразная переходная полоса различной ширины и длины, потому что жесткие, резкие границы в природе -- редкое исключение. Они характерны главным образом для сообществ, подверженных интенсивному антропогенному воздействию.
В начале 30-х гг. XX в. американский натуралист А. Леопольд провозгласил необходимость учета в деятельности охотничьего хозяйства так называемого «эффекта опушки». Под опушкой в данном случае понималась не только окраина леса, но и любая граница между двумя биоценозами, даже между двумя массивами различных сельхозкультур. По обе стороны от этой условной черты увеличивается относительное видовое разнообразие растений и животных, улучшаются кормовые и защитные условия для дичи, ослабляется фактор беспокойства, а главное -- эта зона обладает повышенной продуктивностью. Такая переходная полоса (или зона) между смежными физиономически различимыми сообществами называется экотоном.
Более или менее резкие границы между биоценозами можно наблюдать лишь в случаях резкого изменения факторов абиотической среды. Например, такие границы существуют между водными и наземными биоценозами, в местах, где происходит резкая смена минерального состава почвы и т.п. Часто количество видов в экотоне превышает их количество в каждом из граничащих биоценозов. Такая тенденция к увеличению разнообразия и плотности живых организмов на границах биоценозов и называется краевым (опушечным, граничным) эффектом. Наиболее отчетливо краевой эффект проявляется в зонах, отделяющих лес от луга (зона кустарников), лес от болота и т.д.
2.2 Пространственная структура биоценоза
Виды могут по-разному распределяться в пространстве в соответствии с их потребностями и условиями местообитания. Такое распределение видов, составляющих биоценоз, в пространстве называется пространственной структурой биоценоза. Различают его вертикальную и горизонтальную структуры.
1) Вертикальная структура биоценоза образована отдельными его элементами, особыми слоями, которые называются ярусами. Ярус - совместно произрастающие группы видов растений, различающиеся по высоте и положению в биоценозе ассимилирующих органов (листья, стебли, подземные органы -- клубни, корневища, луковицы и т.п.). Как правило, разные ярусы образованы разными жизненными формами (деревьями, кустарниками, кустарничками, травами, мхами). Наиболее четко ярусность выражена в лесных биоценозах (рис. 2).
Первый, древесный, ярус обычно состоит из высоких деревьев с высоко расположенной листвой, которая хорошо освещается солнцем. Неиспользованный свет может поглощаться деревьями, образующими второй, подпологовый, ярус.
Рис. 2. Ярусы лесного биоценоза
Ярус подлеска составляют кустарники и кустарниковые формы древесных пород, например орешник, рябина, крушина, ива, яблоня лесная и т.п. На открытых местах в нормальных экологических условиях многие кустарниковые формы таких пород, как рябина, яблоня, груша, имели бы вид деревьев первой величины. Однако под пологом леса, в условиях затенения и нехватки элементов питания, они обречены на существование в виде низкорослых, зачастую не лающих семян и плодов деревцев. По мере развития лесного биоценоза такие породы никогда не выйдут в первый ярус. Этим они отличаются от следующего яруса лесного биоценоза.
К ярусу подроста относятся молодые невысокие (от 1 до 5 м) деревца, которые в перспективе смогут выйти в первый ярус. Это так называемые лесообразующие породы -- ель, сосна, дуб, граб, береза, осина, ясень, ольха черная и др. Данные породы могут достичь первого яруса и образовать биоценозы со своим господством (лесные массивы).
Под пологом древесных и кустарниковых пород располагается травяно-кустарничковый ярус. Сюда относятся лесные травы и кустарнички: ландыш, кислица, земляника, брусника, черника, папоротники.
Напочвенный слой мхов и лишайников формирует мохово-лишайниковый ярус.
Итак, в лесном биоценозе выделяются древостой, подлесок, подрост, травяной покров и мохово-лишайниковый ярус.
Подобно распределению растительности по ярусам, в биоценозах разные виды животных также занимают определенные уровни. В почве живут почвенные черви, микроорганизмы, землеройные животные. В листовом опаде, на поверхности почвы обитают различные многоножки, жужелицы, клещи и другие мелкие животные. В верхнем пологе леса гнездятся птицы, причем одни могут питаться и гнездиться ниже верхнего яруса, другие -- в кустарниках, а третьи -- возле самой земли. Крупные млекопитающие обитают в нижних ярусах.
Ярусность присуща биоценозам океанов и морей. Разные виды планктона держатся различной глубины в зависимости от освещения. Разные виды рыб обитают на разной глубине в зависимости от того, где они находят себе пропитание.
2) Особи живых организмов распределены в пространстве неравномерно. Обычно они составляют группировки организмов, что является приспособительным фактором в их жизни. Такие группировки организмов определяют горизонтальную структуру биоценоза -- горизонтальное распределение особей, образующих различного рода узорчатость, пятнистость каждого вида.
Примеров такого распределения можно привести множество: это многочисленные стада зебр, антилоп, слонов в саванне, колонии кораллов на морском дне, косяки морских рыб, стаи перелетных птиц; заросли тростников и водных растений, скопления мхов и лишайников на почве в лесном биоценозе, пятна вереска или брусники в лесу.
К элементарным (структурным) единицам горизонтального строения растительных сообществ относятся микроценоз и микрогруппировка.
Микроценоз - наименьшая по размерам структурная единица горизонтального расчленения сообщества, в которую входят все ярусы. Почти каждое сообщество включает комплекс микросообществ или микроценозов.
Микрогруппировка - сгущение особей одного или нескольких видов в пределах яруса, внутриярусные мозаичные пятна. Например, в моховом ярусе можно выделить различные пятна мхов с доминированием одного или нескольких видов. В травяно-кустарничковом ярусе встречаются черничные, чернично-кисличные, голубично-сфагновые микрогруппировки.
Наличие мозаичности имеет важное значение для жизни сообщества. Мозаичность позволяет более полно использовать различные тины микроместообитаний. Особям, образующим группировки, свойственна высокая выживаемость, они наиболее эффективно используют пищевые ресурсы. Это ведет к увеличению и разнообразию видов в биоценозе, способствует его устойчивости и жизнеспособности.
2.3 Трофическая структура биоценоза
Взаимодействие организмов, занимающих определенное место в биологическом круговороте, называется трофической структурой биоценоза.
В биоценозе различают три группы организмов.
1. Продуценты (от лат. producens -- производящий) -- организмы, синтезирующие из неорганических веществ (главным образом воды и двуокиси углерода) все необходимые для жизни органические вещества, используя солнечную энергию (зеленые растения, цианобактерии и некоторые другие бактерии) или энергию окисления неорганических веществ (серобактерии, железобактерии и др.). Обычно под продуцентами понимают зеленые хлорофиллоносные растения (автотрофы), дающие первичную продукцию. Общий вес сухого вещества фитомассы (массы растений) оценивается в 2,42 х 1012 т. Это составляет 99 % всего живого вещества земной поверхности. И лишь 1 % приходится на долю гетеротрофных организмов. Поэтому только растительности планета Земля обязана существованию на ней жизни. Именно зеленые растения создали необходимые условия для появления и существования вначале разнообразных доисторических животных, а затем и человека. Погибая, растения аккумулировали энергию в отложениях каменного угля, торфе и лаже нефти.
Растения-продуценты дают человеку пищу, сырье для промышленности, лекарства. Они очищают воздух, задерживают пыль, смягчают температурный режим воздуха, приглушают шумы. Благодаря растительности существует то огромное разнообразие животных организмов, которыми населена Земля. Продуценты составляют первое звено в пищевой цени и лежат в основе экологических пирамид.
2. Консументы (от лат. consumo -- потребляю), или потребители, -- гетеротрофные организмы, которые питаются готовым органическим веществом. Консументы сами не могут строить органическое вещество из неорганического и получают его в готовом виде, питаясь другими организмами. В своих организмах они преобразуют органику в специфические формы белков и других веществ, а в окружающую среду выделяют образующиеся в процессе их жизнедеятельности отходы.
Кузнечик, заяц, антилопа, олень, слон, т.е. травоядные животные, -- это консументы первого порядка. Жаба, схватившая стрекозу, божья коровка, питающаяся тлей, волк, охотящийся за зайцем, -- все это консументы второго порядка. Аист, поедающий лягушку, коршун, уносящий в небо цыпленка, змея, заглатывающая ласточку, -- консументы третьего порядка.
3. Редуценты (от лат. reducens, reducentis -- возвращающий, восстанавливающий) -- организмы, разрушающие мертвое органическое вещество и превращающие его в неорганические вещества, а их, в свою очередь, усваивают другие организмы (продуценты).
Основными редуцентами являются бактерии, грибы, простейшие, т.е. находящиеся в почве гетеротрофные микроорганизмы. Если снижается их активность (например, при использовании человеком пестицидов), ухудшаются условия для продукционного процесса растений и консументов. Мертвые органические остатки, будь то древесный пень или труп какого-либо животного, не исчезают в никуда. Они подвергаются гниению. Но мертвая органика не может перегнить сама по себе. В качестве «могильщиков» выступают редуценты (деструкторы, разрушители). Они окисляют мертвые органические остатки до С0 2 , Н 2 0 и простых солей, т.е. до неорганических составляющих, которые снова могут быть вовлечены в круговорот веществ, тем самым замыкая его.
3. Современные проблемы и пути их решения
Наиболее острой проблемой биоценозов является сокращение популяций различных живых организмов вплоть до исчезновения целых видов животных, растений и микроорганизмов. Это приводит к нарушению устойчивости биоценозов и представляет угрозу для всей биосферы планеты.
Каждый вид участвует в круговоротах веществ, поддерживает динамическое равновесие в природных экосистемах. Поэтому потеря любого биологического вида крайне нежелательна для биосферы.
Утрата видов происходила в результате эволюционных процессов. Вследствие деятельности человека биологические ресурсы планеты утрачиваются гораздо быстрее. Под угрозой исчезновения находятся десятки тысяч видов растений и животных. Причинами такой ситуации являются:
1) утрата среды обитания: уничтожение лесов, осушение болот и пойменных озер, распашка степей, изменение и обмеление русла рек, сокращение площади морских лиманов, пригодных для гнездования, линьки и зимовки водоплавающих птиц, строительство дорог, урбанизация и другие изменения, происходящие в результате хозяйственной деятельности человека;
2) загрязнение окружающей среды токсичными химическими веществами и ксенобиотиками, нефтью и нефтепродуктами, солями тяжелых металлов, твердыми бытовыми отходами;
3) распространение интродуцированных видов растений и животных, активно захватывающих обширные территории и вытесняющих естественных обитателей экосистем. Непреднамеренное, случайное расселение животных усилилось с развитием транспорта;
4) беспощадная эксплуатация природных ресурсов - полезных ископаемых, почвенного плодородия, водных экосистем, перепромысел животных, птиц и гидробионтов.
Для защиты исчезающих видов необходимо принимать активные, порой срочные меры. Одним из самых эффективных методов охраны животных является создание заповедников или заказников. На территории РФ насчитывается более 150 заповедников, в которых удалось сберечь большое количество животных. Среди них амурский тигр, сайгак, горал, бухарский олень, кулан и другие. Помогают разводить исчезающие виды животных зоопарки, расположенные по всей стране.
С целью сохранения и увеличения численности редких видов, государства на всех континентах Земли принимают законы, касающиеся охраны и использования животного мира. В РФ такой закон принят еще 25 июня 1980 года. Для учета редких видов как в России, так и в других странах мира создаются так называемые Красные книги. Исчезающие виды животных всего мира нуждаются в отдельном учете, для этого создана Международная Красная книга.
Необходимо рационально использовать природные ресурсы, в том числе в сельском хозяйстве. Ограничить вырубку лесов, а также охоту и рыбалку, а на редкие и исчезающие виды полностью запретить.
Заключение
Биоценоз является одним из основных объектов исследования экологии. Биоценоз -- это совокупность популяций растений, животных и микроорганизмов. Основная функция биоценоза заключается в обеспечении равновесия в экосистеме на основе замкнутого круговорота веществ. Место, занимаемое биоценозом, называется биотоп. Виды структур биоценоза: видовая, пространственная (вертикальная (ярусность) и горизонтальная (мозаичность) организация биоценоза) и трофическая. Видовая структура биоценоза охватывает все проживающие в нем виды. Пространственная структура включает вертикальную структуру -- ярусы и горизонтальную -- микроценозы и микроассоциации. Трофическую структуру биоценоза представляют продуценты, консументы и редуценты. Перенос энергии от одного вида к другому путем их поедания называется пищевой (трофической) цепью. Место организма в цепи питания, связанное с его пищевой специализацией, носит название трофического уровня. Трофическая структура биоценоза и экосистемы обычно отображается графическими моделями в виде экологических пирамид. Различают экологические пирамиды чисел, биомасс и энергии. Скорость фиксации солнечной энергии определяет продуктивность биоценозов. Совокупность факторов среды, в пределах которых обитает вид, называется экологической нишей.
Перед человечеством сейчас остро стоит проблема исчезновения видов различных живых организмов, приводящее к нарушению устойчивости биоценозов и биосферы в целом. Для предотвращения сокращения численности популяций и исчезновения целых видов необходимо принимать срочные и активные меры: занесение исчезающих видов в Красные книги; создание заповедников и национальных парков; ограничение охоты, рыбалки и вырубки лесов; рациональное использование всех природных ресурсов.
Список литературы
1. Коробкин В.И., Передельский Л.В. Экология. - Р.-на-Дону, 2001 - 576 с.
2. Одум Ю. Экология: в 2-х т. Т. 1 - М., 1986 - 328 с.; Т. 2 - М., 1986 - 376 с.
3. Статьи из электронного ресурса «Википедия»: Биоценоз, Биосфера, Экосистема
4. Тишлер В. Сельскохозяйственная экология. - М., 1971 - 455 с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Понятие и критерии оценивания плотности популяции, основные факторы, влияющие на ее значение. Структура плотности популяции. Сущность и структура биоценоза, типы пищевых цепей. Компоненты видового разнообразия биоценоза. Экосистема и ее динамика.
краткое изложение , добавлен 24.11.2010
Изучение биосферы, как глобальной экосистемы, влияние на нее деятельности человека. Анализ видовой структуры биоценоза. Основные принципы охраны окружающей. Экологические последствия загрязнений, вызванных атомной промышленностью. Методы защиты атмосферы.
контрольная работа , добавлен 01.04.2010
Изучение теории культурного биоценоза мальтузианцев, которые утверждали, что скоро наступит такой момент, когда численность народонаселения превзойдет предельную пищевую продуктивность биосферы и во всем мире наступит голод. Закон земледелия ХХI века.
статья , добавлен 13.04.2011
Изучение биоценоза границы лесной экосистемы и агроэкосистемы как результата взаимодействия естественной и искусственной экосистем. Взаимодействие человека с окружающей средой в сельскохозяйственном производстве. Видовой состав фитоценоза и зооценоза.
доклад , добавлен 18.07.2010
Общие законы действия факторов среды на организмы. Важнейшие абиотические факторы и адаптации к ним организмов. Основные среды жизни. Понятие и структура биоценоза. Математическое моделирование в экологии. Биологическая продуктивность экосистем.
учебное пособие , добавлен 11.04.2014
Понятие "продуктивность экосистем", ее виды, классификация экосистем по продуктивности. Четыре последовательные ступени (или стадии) процесса производства органического вещества. Видовой состав и насыщенность биоценоза. Экологическая стандартизация.
контрольная работа , добавлен 27.09.2009
Понятие трофической структуры как совокупности всех пищевых зависимостей в экосистеме. Факторы активности сообщества. Типы питания живых организмов. Распределение диапазонов солнечного спектра. Схема круговорота вещества и потока энергии в экосистеме.
презентация , добавлен 08.02.2016
История развития экологии. Видовая и пространственная структура биоценоза. Природные ресурсы земли. Виды загрязнения гидросферы и биосферы отходами производства и потребления. Роль биотехнологий и государственных органов в охране окружающей среды.
контрольная работа , добавлен 02.06.2010
Ознакомление с трактовками понятия биоценоза; выявление его составных частей и основных участников. Характеристика сущности и методов управления экологическим риском, ознакомление с его антропогенными, природными и техногенными факторами возникновения.
контрольная работа , добавлен 27.04.2011
Рассмотрение принципов теории Бари Коммонера, законов минимума, необходимости, пирамиды энергии, понятия сукцессии (последовательная смена сообществ пол влиянием времени), биоценоза, толерантности, сопротивления среды, устойчивости природного сообщества.
Лекция №5
(для направления бакалавриата «Стандартизация и метрология)
Тема: «Экологические сообщества и экосистемы. Биоценоз. Биогеоценоз».
1. Понятие о биоценозе
2. Видовая структура биоценоза
3. Пространственная структура биоценоза
4. Отношения организмов в биоценозах
5. Экологические ниши
6. Экологическая структура биоценоза
7. Пограничный эффект
Понятие о биоценозе
Популяции разных видов в природных условиях объединяются в системы более высокого ранга – сообщества и биоценоз. От лат. биос – жизнь, ценоз – общий.
Термин «биоценоз» был предложен немецким зоологом К. Мебиусом.
Биоценоз – это совокупность популяций всех видов живых организмов, населяющих определенную географическую территорию, отличающуюся от других соседних территорий по химическому составу почв, вод, а также по ряду физических показателей (высота над уровне моря, величина солнечного облучения и т. д.)
В состав биоценоза входят: растительный и животный компоненты, компонент микроорганизмов.
Конкретные сообщества складываются в строго определенных условиях окружающей среды. Взаимодействуя с компонентами биоценоза такими как растения и микроорганизмы почва и грунтовые вода образуют эдафотоп , а атмосфера – климатоп.
Компоненты, относящиеся к неживой природе образуют экотоп. Относительно однородное по абиотическим факторам среды пространство, занятое биоценозом называется биотопом.
Часть экологии, которая изучает сложения сообществ и совместной жизни в них организмов называется синэкологией.
Биоценоз и биотоп оказывают друг на друга взаимное влияние, выражающееся в основном в непрерывном обмене энергией.
Мелкие сообщества входят в состав более крупных, а те в свою очередь являются частями сообществ еще больших масштабов.
Видовая структура биоценоза.
Под видовой структурой биоценоза понимают разнообразие в нем видов и соотношение их численности или массы.
Каждый конкретный биоценоз характеризуется строго определенным видовым составом.
Молодые, только формирующиеся биоценозы имеют меньший набор видов, чем давно сложившиеся.
Биоценозы, созданные человеком (сады, огороды, поля), обычно беднее видами, по сравнению со сходными с ними природными системами (лесные, луговые, степные).
Для оценки роли отдельного вида в видовой структуре биоценоза используются показатели, основанные на количественном учете. Это обилие вида, частота встречаемости вида, постоянство вида.
Обилие вида – это число особей данного вида на единицу площади или объема занимаемого пространства.
Частота встречаемости . Характеризует равномерность или неравномерность распределения вида в биоценозе. Этот показатель рассчитывается как процентное отношение числа проб, где встречается данный вид к общему числу проб.
Постоянство . Этот показатель представляет собой отношение числа проб р , содержащих данный вид помноженное на общее количество проб Р и деленное на общее количество проб. С = р. Р выраженное в %.
В зависимости от величины значения С различаютследующие категории постоянства видов:
- постоянные виды встречающиеся более чем в 50% проб
- добавочные виды встречающиеся в 25-5-% проб
- случайные виды встречающиеся менее чем в 25% проб
В биоценозе, который состоит из нескольких видов, один или два вида занимают основную площадь или объем. Эти виды называют доминантными или доминирующими. Наземные биоценозы, как правило, носят названия по доминирующим видам, например березовый лес, ковыльная степь и так далее.
Степень доминирования – это отношение числа особей данного вида к числу особей всех видов данного биоценоза.
Так, если из 200 птиц, зарегистрированных на данной территории, 100 составляют зяблики значит степень доминирования этого вида составляет 50%.
Виды, живущие за счет доминантов носят название предоминантов. Например, в сосновом бору предоминантами являются питающиеся на сосне насекомые, белки, мышевидные грызуны.
В каждом биоценозе есть виды, которые своей жизнедеятельностью создают среду для всего сообщества и без которых существование большинства других видов невозможно. Эти виды называются эдификаторами . Удаление вида эдификатора из биоценоза приводит к изменению микроклимата всего биотопа данного биоценоза.
Эдификаторами наземных биоценозов выступают определенные виды растений: в березовых лесах – береза, в сосновых – сосна
В состав биоценоза кроме относительно небольшого числа видов-доминантов входят и малочисленные виды и даже редкие формы. Между численностью видов-доминантов и общим видовым составом сообщества имеется определенная связь. Внутри биоценоза формируются тесные группировки, зависящие от растений-эдификаторов или от других элементов биоценоза, которые получили название консорции.
Консорции – это совокупность популяций организмов, жизнедеятельность которых в пределах одного биоценоза профически или топически связаны с центральным видом - ав–отрофным растением.
В роли центрального вида выступает растение –эдификатор, который определяет особенности биоценоза. Популяции осталь-ных видов консорции образуют ее ядро, за счет которого существуют виды разрушающие органическое вещество создаваемое автотрофами.
Популяции автотрофного растения на базе которого формируется консорция называется детерминаитом, а виды объединенные вокруг него называются консортами.
Консорты, связаны с детерминантом трофически то есть пищевыми связями или топически то есть находят на нем жилище или укрытие.
Например, насекомые питающиеся листьями дерева связаны с ним трофически, а птицы поедающие этих насекомых и живущие на этих деревьях связаны топтчески.
В связи с этим все консорты состоят из консортов 1,2 и так далее порядкв.
Состав консорции – это результат длительного процесса подбора видов, способных существовать в условиях местообитания детерминанта. Каждая консорция представляет собой особую структурную единицу биоценоза.
Пространственная структура биоценоза. – определяется прежде всего сложением его растительной части- фитоценоза, распределением наземной и подземной массы растений.
В ходе длительного эволюционного развития, приспосабливаясь к определенным абиотическим и биотическим условиям живые организмы нашли свое место в биоценозе. В большинстве случаев это распределение носит ярусный характер.
Ярусность – это вертикальное расслоение биоценозов на равновысокие структурные части. Особенно четко ярусность прослеживается в фитоценозах (растительных сообществах) .
Фитоценоз приобретает ярусный характер при наличии в нем растений, которые различаются по высоте. Например лес, вертикальная структура.
Растения каждого яруса создают свой микроклимат и определенную среду для обитания специфических животных, которые в каждом ярусе формируют свое сообщество. Например, такие виды птиц как куриные или тетеревиные гнездятся только на земле (в приземном ярусе), дрозды, снегири - в кустарниковом ярусе, зяблики, щеглы – в кронах деревьев и т. д.
В биоценозах вертикальное распределение организмов обуславливает и определенную структуру в горизонтальном направлении. Расчлененность биоценоза в горизонтальном направлении носит название мозаичности и свойственна практически всем фитоценозам.
Мозаичность обусловлена такими причинами как неоднородность микрорельефа, биологическими особенностями растений, пестротой почвенного плодородия, деятельностью человека (вырубка леса, добыча полезных ископаемых и пр.) влиянием животного мира (вытаптывание копытами лугов и пр.)
Межвидовые отношения в биоценозе по классификации В.Н. Беклемишева подразделяются на четыре типа: трофические, топические, форические, фабрические. И так:
1. Трофические связи – это такие связи когда один вид питается другим: либо живыми особями, либо их мертвыми остатками, либо продуктами их жизнедеятельности. При конкуренции двух видов из-за питания между ними возникает косвенная трофическая связь так как деятельность одного вида отражается на снабжении кормом другого.
2. Топические связи – это такие связи когда изменение условий обитания одного вида происходят в результате жизнедеятельности другого. Этот вид связей отличается большим разнообразием. Топические связи заключаются в создании одним видом среды для другого, в формировании субстрата на котором поселяется другой вид и т.д.
3. Форические связи – это такие связи при которых один вид принимает участие в распространении другого. Примером этого вида связей может служить перенос животными семян, спор и пыльцы растений. (зоохория), а перенос одних животных (более мелких) другими (форезия).
4. Фабрические связи – это такие связи, при которых данный вид для своих сооружений использует продукты выделения или мертвые остатки других видов.
Например, птицы употребляют для постройки своих гнезд листья траву, шерсть млекопитающих, пух и перья других видов птиц.
Для нормального развития того или иного вида условия его жизнедеятельности должны быть оптимальными. Для характеристики условий жизнедеятельности существуют два критерия: физиологический и синэкологический оптимумы.
Физиологический оптимум – это благоприятное для вида сочетание всех абиотических факторов, при котором возможны наиболее быстрые темпы роста и размножения.
Синэкологический оптимум – это биотическое окружение, при котором вид испытывает наименьшее давление со стороны врагов и конкурентов, что позволяет успешно ему размножаться.
Физиологический и синэкологический оптимумы не всегда совпадают. Примером этого несовпадения может быть массовое размножение гессенской мухи после особенно суровых зим, которые должны были бы отрицательно сказаться на численности этого вредителя. В нормальные по условиям годы гессенскую муху гначительно истребляют несколько видов ее естественных врагов. Однако из-за слабой морозостойкости враги гессенской мухи почти полностью погибают. Это дает возможность гессенской мухе восстановить свою численность.
Экологические ниши. Экологический нишей называют положение вида, которое он занимает в общей системе биоценоза. Это комплекс его биоценотических связей и требований к абиотическим факторам среды.
По определению Элтона (1934) экологическая ниша –это место в живом окружении, отношение вида к пище и врагам .
Экологическая ниша отражает участие данного вида в биоценозе. При этом имеется в виду не территориальное его размещение, а функциональное проявление организма в сообществе.
Существование вида в сообществе определяется сочетанием и действием многих факторов. При определении же принадлежности того или иного вида к той или иной нише необходимо учитывать характер питания этих организмов, способность ими добывать пищу.
Так, растения, принимая участие в сложении биоценоза обеспечивают существование целому ряду экологических ниш. Это могут быть ниши, охватывающие организмы, питающиеся тканями корней или тканями листьев, цветками, плодами и т. д.
Каждая из этих ниш включает в себя различные по видовому составу группы организмов. Так, в экологическую нишу корнеедов входят и нематоды, и личинки некоторых жуков (майского, щелкунов). А в нишу сосущих соки растения входят клопы и тли.
Таким образом, специализация видов в отношении пищевых ресурсов уменьшает конкуренцию, увеличивает стабильность структуры сообщества.
Существуют различные типы разделения ресурсов:
1. Это специализация морфологии и поведения в соответствии с родом пищи, например, клюв у птиц может быть приспособлен для ловли насекомых, долбления отверстий, раскалывания орехов и так далее.
2. Вертикальное разделение, например, между обитателями кроны дерева и лесной подстилки.
3. Горизонтальное разделение, между обитателями различных микроместообитаний. Например, существует разделение птиц на экологические группы основанное на месте их питания: это вохдух, листва, ствол, почва.
Специализация вида по питанию, использованию пространства, времени активности и другим условиям характеризуется как сужение его экологической ниши. А обратные процессы – как ее расширение.
На сужение или расширение экологической ниши вида в сообществе большое влияние оказывают конкуренты. По правилу сформулированному Гаузе два вида не уживаются в одной экологической нише.
Выход из конкуренции может быть достигнут расхождением требований к среде, изменению образа жизни, то есть разграничением экологических ниш. Только и этом случае они приобретают способность сосуществовать в одном биоценозе.
Так, например, в Европейской састи России существуют близкие виды синиц изоляция которых друг от друга обусловлена различиями в местообитании, местах кормежки и размерах добычи. Экологические различия этих видов синиц отражаются в ряде небольших деталей внешнего строения- например длины и толщины клюва.
Многочисленные отряды животных, питающиеся травой имеют в своем составе степные биоценозы. Такие как, копытные (лошади, овцы, сайгаки) и грызуны (суслики, сурки, мышевидные). Все они составляют одну функциональную группу биоценоза – травоядных животных. Однако роль этих животных в потреблении растительной массы неодинакова. Так копытные (лошади, Крупный рогатый скот) поедают главным образом высокие наиболее питательные травы, откусывая их на значительной высоте (5-7см) от поверхности. Сурки, живущие здесь же выбирают корм среди травостоя изреженного и измельченного копытами. Сурки поселяются и кормятся толлько там где нет высокого травостоя.
Более мелкие животные – суслики предпочитают собирать корм там, где сильнее нарушен травостой, Здесь они собирают то, что осталось от кормления копытных и сурков.
Между этими тремя группами травоядных животных, образующих зооценоз, наблюдается разделение функций в использовании биомассы травянистого покрова.
Отношения, сложившиеся между этими группами животных не носят конкурентного характера, а наоборот обеспечивают более высокую их численность.
Экологические ниши видов изменчивы в пространстве и во времени. Нередко в биоценозе один и тот же вид в разные периоды развития может занимать различные экологические ниши. Так головастик питается растительной пищей, а взрослая лягушка – типичное платоядное животное. Поэтому им свойственны различные экологические ниши и специфические трофические уровни.
У насекомоядных птиц зимние экологические ниши отличаются от летних. И так далее.
На экологическую нишу вида существенное влияние оказывает межвидовая и внутривидовая конкуренция.
При межвидовой конкуренции зона обитания вида может сокращаться до оптимальных границ, где он обладает преимуществом по сравнению со своими конкурентами.
Если межвидовая конкуренция сужает экологическую нишу вида, то внутривидовая конкуренция, напротив, способствует расширению экологических ниш.
При возросшей численности вида начинается использование дополнительных кормов, освоение новых местообитаний, появление новых биоценетических связей.
Экологическая структура биоценоза. Биоценозы состоят из определенных экологических групп организмов, выражающих экологическую структуру сообщества. Экологические группы организмов, занимая сходные экологические ниши, в разных биоценозах могут иметь разный видовой состав. Так, на увлажненных территориях доминируют гигрофиты (растения избыточно увлажненных местообитаний), а в засушливых условиях – ксерофиты (растения сухих местообитаний).
На экологическую структуру биоценоза существенное влияние оказывает соотношение групп организмов, которые объединяются сходным типом питания. Например, в лесах преобладают сапрофаги (животные питающиеся трупами других животных, уничтожая гниющие остатки) в степных и полупустынных зонах – фитофаги (животные питающиеся только растительной пищей).
В глубинах океана основной тип питания животных – хищничество, а в поверхностной, освещенной зоне много видов со смешанным типом питания.
Различия в экологической структуре биоценоза наиболее четко проявляются при сравнении сообществ организмов в сходных биотопах разных регионов. Так например, куница в европейской тайге и соболь – в азиатской. Эти виды занимают сходные экологические ниши и выполняют одни и те же функции. Эти виды определяют экологическую структуру сообщества и называются замещающими иливикарирующими .
Таким образом, экологическая структура биоценоза – это его состав из экологических групп организмов, выполняющих в сообществе в каждой экологической нише определенные функции.
Экологическая структура биоценоза в комплексе с видовой и пространственной, с особенностями экологической ниши служит макроскопической характеристикой биоценоза.
А макроскопическая характеристика дает возможность определить свойства того или иного биоценоза, выяснить его устойчивость в пространстве и во времени, а также предвидеть последствия изменений, вызванных влиянием антропогенных факторов.
Пограничный эффект . Важнейшим признаком структур-ной характеристики биоценозов, является наличие границ сообществ. Однако следует отметить, что эти границы редко бывают четкими.
Как правило, соседние биоценозы постепенно переходят один в другой, образуя на границе двух биоценозов переходные или пограничные зоны, отличающиеся особыми условиями.
Здесь как бы переплетаются типичные условия соседствующих биоценозов. В переходной зоне произрастают растения, характерные для обоих биоценозов. Обилие растений в пограничной зоне привлекает сюда разнообразных животных, поэтому пограничная зона чаще всего бывает более богата жизнью чем каждый из биоценозов в отдельности. То есть, при пространственном переходе одного биоценоза в другой возрастает число экологических ниш.
В этих переходных зонах возникает сгущение видов и особей, наблюдается так называемый краевой эффект.
Пример краевого эффекта..................Чистый пар - посев
Биогеоценоз . Живые организмы и их неживое окружение неразделимо связаны друг с другом, находятся в постоянном взаимодействии. Эти компоненты образуют более сложное экологическое сообщество экосистему или биогеоценоз.
Термин биогеоценоз в 1940 году предложил русский эколог Сукачев. По его определению биогеоценоз (от греческого–биос-жизнь, гео-земля, ценоз-общий) это устойчивая саморегулирующаяся экологическая система, в которой органические компоненты неразрывно связаны с неорганическими.
Основной функциональной единицей в современной экологии является экосистеиа. Термин экосистема впервые был предложен английским экологом Тэнсли в 1935 году.
По его определению экосистема – это любая совокупность организмов и неорганических компонентов в которой может осуществляться круговорот веществ.
Иными словами, совокупность специфического физико-химического окружения (биотопа) с обществом живых организмов (биоценозом) и образует экосистему.
Существует мнение, что понятие биогеоценоз в большей степени отражает структурные характеристики изучаемой макросистемы, тогда как в понятие экосистема вкладывается прежде всего ее функциональная сущность.
Фактически же между этими терминами принципиальной разницы нет. И в современном представлении биогеоценоз и экосистема являются синонимами.
Вертикальная структура широколиственного леса, может быть представлена следующей схемой:
1. Древесный ярус
2. Кустарниковый ярус
3. Травянистый ярус
4. Приземный слой
5. Подстилка
6. Пахотный слой
7. Подпочва
8. Материнская порода
Структура биоценоза и схема взаимодействия между его компонентами.
Экотоп
Атмосфера Почва-грунт
(климатоп) (эдафотоп)
Биотоп
Растительность Животные
(фитоценоз) (зооценоз)
Микроорганизмы
Биоценоз - надорганизменная система, состоящая из трех компонентов: растительности, животных и микроорганизмов. В такой системе отдельные виды, популяции и группы видов могут заменяться соответственно другими без особого ущерба для содружества, а сама система существует за счет уравновешивания сил антагонизма между видами. Стабильность сообщества определяется количественной регуляцией численности одних видов другими, а его размеры зависят от внешних причин - от величины территории с однородными абиотическими свойствами, т.е. биотопа. Функционируя в непрерывном единстве, биоценоз и биотоп образуют биогеоценоз, или экосистему. Границы биоценоза совпадают с границами биотопа и, следовательно, с границами экосистемы. Биоценоз - это более высокий уровень организации, чем популяция, которая является его составной частью. Биоценоз обладает сложной внутренней структурой. Выделяют видовую и пространственную структуры биоценозов.
Видовая структура биоценоза
Для существования сообщества важна не только величина численности организмов, но еще важное видовое разнообразие, которое является основой биологического разнообразия в живой природе. Согласно Конвенции о биологическом разнообразии Конференции ООН по окружающей среде и развитию, под биоразнообразием понимается разнообразие в рамках вида, между видами и разнообразие экосистем.
Разнообразие в рамках вида является основой стабильности в развитии популяций, разнообразие между видами и, следовательно, популяциями - основа существования биоценоза как основной части экосистемы.
Видовая структура биоценоза характеризуется видовым разнообразием и количественным соотношением видов, зависящих от ряда факторов. Главным лимитирующими факторами является температура, влажность и недостаток пищевых ресурсов. Поэтому биоценозы экосистем высоких широт, пустынь и высокогорий наиболее бедны видами. Здесь могут выжить организмы, жизненные формы которых приспособлены к таким условиям. Богатые видами биоценозы - тропические леса, с разнообразным животным миром и где трудно найти даже два рядом стоящих дерева одного вида.
Обычно бедными видами природные биоценозы считаются, если они содержат десятки и сотни видов растений и животных, богатые - это несколько тысяч и десятки тысяч видов. Богатство видового состава биоценозов определяется либо относительным, либо абсолютным числом видов и зависит от возраста сообщества: молодые, только начинающие развиваться - бедны видами по сравнению со зрелыми или климаксными сообществами.
Видовое разнообразие - это число видов в данном сообществе или регионе, т.е. имеет более конкретное содержание и является одной из важнейших как качественных, так и количественных характеристик устойчивости экосистемы. Оно взаимосвязано с разнообразием условий среды обитания. Чем больше организмов найдут в данном биотопе подходящие для себя условия по экологическим требованиям, тем больше видов в нем поселится.
Видовое разнообразие в данном местообитании называют -разнообразием, а сумму всех видов, обитающих во всех местообитаниях в пределах данного региона, -
Разнообразием. Показатели для количественной оценки видового разнообразия, индексами разнообразия обычно служит соотношение между числом видов, значениями их численности, биомассы, продуктивности и т.п., или отношение числа видов к единице площади.
Важным показателем является количественное соотношение числа видов между собой. Одно дело, когда среди ста особей содержится пять видов в соотношении 961111, и другое, если они соотносятся как 2020202020. последнее соотношение явно предпочтительнее, так как первая группировка значительно однообразнее.
Наиболее благоприятные условия для существования множества видов характерны для переходных зон между сообществами, которые называются экотонами, а тенденцию к увеличению здесь видового разнообразия называют краевым эффектом.
Экотон богат видами прежде всего потому, потому что попадают сюда из всех пограничных сообществ, но, кроме того, он может содержать и свои характерные виды, которых нет в таких сообществах. Ярким примером этого является лесная «опушка», на которой пышнее и богаче растительность, гнездится значительно больше птиц, больше насекомых и т.п., чем в глубине леса.
Виды, которые преобладают по численности, называют доминантными, или просто - доминантами данного сообщества. Но и среди есть такие, без которых другие виды существовать не могут. Их называют эдификаторами (т.е. строители). Они определяют микросреду всего сообщества и их удаление грозит полным разрушением биоценоза. Как правило, эдификаторами выступают растения - ель, сосна, кедр, ковыль и лишь изредка - животные (сурки).
«Второстепенные» виды - малочисленные и даже редкие - также очень важны в сообществе. Их преобладание - это гарантия устойчивого развития сообществ. В наиболее богатых биоценозах практически все виды малочисленны, но чем беднее видовой состав, тем больше видов доминантов. При определенных условиях могут быть «вспышки» численности отдельных доминантов.
Для оценки разнообразия используют и другие показатели,которые значительно дополняют вышеуказанные. Обилие вида - число особей данного вида на единицу площади или объема занимаемого ими пространства. Степень доминирования - отношение числа особей данного вида к общему числу всех особей рассматриваемой группировки.
Однако оценка биоразнообразия биоценоза в целом поп численности видов будет неправильной, если мы не учтем размеры организмов. Ведь в биоценоз входят бактерии, и микроорганизмы. Поэтому необходимо организмы объединять в группировки, близкие по размерам. Здесь можно подходить и с точки зрения систематики, эколоморфологической, либо вообще по размерам. Кроме того,следует иметь ввиду, что внутри биоценоза существуют еще и особые структурные объединения - консорции. Консорция - группа разновидных организмов, поселяющихся на теле или в теле особи какого-либо определенного вида - центрального члена консорции, способного создавать вокруг себя особую микросреду. Другие члены консорции могут создавать более мелкие консорции, т.е. можно выделить консорции первого, второго и третьего и т.д. порядка. Отсюда ясно, что биоценоз - это система между собой консорций.
Чаще всего центральными членами консорций являются растения. Возникают консорции на основе тесных разноплановых взаимоотношений между видами.
Пространственная структура биоценоза
Виды в биоценозе образуют и определенную пространственную структуру, особенно в его растительной части - фитоценозе. Прежде всего, четко определяется вертикальное ярусное строение в лесах умеренного и тропического поясов. Ярусность позволяет растениям более полно использовать световой поток - в верхних ярусах светолюбивые, в нижних - теневыносливые и, в самом низу, улавливают остаток света тенелюбивые растения. Ярусность выражена и в травянистых сообществах, но не столько ясно, как в лесах.
В вертикальном направлении, под воздействием растительности, изменяется микросреда, включая не только выравненность и повышение температуры, но и изменение газового состава за счет изменения направления потоков углекислого газа ночью и днем, выделения сернистых газов хемосинтезирующими бактериями и т.п. Изменения микросреды способствуют образованию и определенной ярусности фауны - от насекомых, птиц и до млекопитающих. Помимо ярусности в пространственной структуре биоценоза наблюдается мозаичность - изменение растительности и животного мира поп горизонтали. Площадная мозаичность зависит от разнообразия видов, количественного их взаимоотношения, от изменчивости ландшафтных и почвенных условий. Мозаичность может возникнуть и искусственно - в результате вырубки лесов человеком. На вырубках формируется новое сообщество.
Видовая структура биоценозов, пространственное распределение видов в пределах биотопа, во многом определяется взаимоотношениями между видами, между популяциями.
Загрузка...