Структура биоценоза включает

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.

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;

· консументы –гетеротрофные организмы, питающиеся органическим веществом, накопленным продуцентами (все животные, часть микроорганизмов, паразитические и насекомоядные растения). Различают консументы первого порядка (питающиеся растительной пищей), второго, третьего и т.д. порядков (питающиеся животной пищей);

· 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)

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.

Первый трофический уровень занимают автотрофы (продуценты, растения), второй — растительноядные животные (консументы первого порядка), третий – хищники, питающиеся растительноядными животными (консументы второго порядка) и паразиты первичных консументов, и вторичные хищники (консументы третьего порядка) и паразиты вторичных консументов образуют четвертый трофический уровень. До 10% съеденной биомассы переходит на следующий трофический уровень, а 90% проходят по детритной цепи питания (опад, трупы и экскременты животных). Редуценты переводят мертвое органическое вещество в гумус – сложное органическое соединение, в образовании которого участвует все живое сообщество. 95% гумуса накапливается, а 5% минерализуется.

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

Биоценоз — это исторически сложившаяся совокупность людей, животных, растений, грибов и микроорганизмов, населяющих относительно однородное жизненное пространство (определённый участок суши или акватории), связанных между собой, а также окружающей их средой. Биоценозы возникли на основе биогенного круговорота и обеспечивают его в конкретных природных условиях [1] . Биоценоз — это динамическая, способная к саморегулированию система, компоненты которой (продуценты, консументы, редуценты) взаимосвязаны. Один из основных объектов исследования экологии.

Наиболее важными количественными показателями биоценозов являются биоразнообразие (совокупное количество видов в нём) и биомасса (совокупная масса всех видов живых организмов данного биоценоза).

Биоразнообразие отвечает за равновесное состояние экосистемы, а следовательно, — за её 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.

Термин (нем. Biocönose ) введён Карлом Мёбиусом в книге 1877 года « Die Auster und die Austernwirthschaft » для описания всех организмов, что заселяют определённую территорию (биотоп), и их взаимоотношений [2] .

Виды структур биоценоза: видовая, пространственная (вертикальная (ярусность) и горизонтальная (мозаичность) организация биоценоза) и трофическая.

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.

Для биотопов характерно определённое видовое многообразие — совокупность популяций, входящих в его состав. Количество видов зависит от продолжительности существования, стойкости климата, производительности типа биоценоза (пустыня, тропический лес).

Различается количество особей разных видов и т. п. Наиболее многочисленные виды биотопов называют доминантными. При изучении больших биотопов определить всё видовое многообразие невозможно. Для изучения определяют количество видов с определённой территории (площади) — видовое богатство. Видовое многообразие разных биоценозов сравнивают по видовому богатству с одинаковой площади.

Видовая структура даёт представление о качественном составе биоценоза. При существовании двух видов вместе в однородной среде при постоянных условиях происходит полное вытеснение одного из них другим. Возникают конкурентные взаимоотношения. На основе подобных наблюдений был сформулирован принцип конкурентного исключения, или принцип Гаузе.

Деятельность человека сильно сокращает разнообразие в природных сообществах, что требует прогнозов и предвидений её последствий, а также действенных мер поддержания природных систем.

Содержание

Пространственная структура [ править | править код ]

Пространственная структура биоценоза может быть характеризована вертикальной ярусностью. Вертикальная ярусность у растений определяется тем, как высоко над землёй то или иное растение выносит свои фотосинтезирующие части (теневыносливое растение или светолюбивое):

• Древесный ярус
• Кустарниковый ярус
• Кустарничково-травяной ярус
• Мохово-лишайниковый ярус

Вертикальную ярусность у животных можно рассмотреть на примере насекомых (возможна также ярусность птиц, например, один и тот же вид птиц может проживать на разных ярусах одного растения):

• Геобии (обитатели почв)
• Герпетобии (обитатели поверхностного слоя)
• Бриобии (обитатели мхов)
• Филлобии (обитатели травостоя)
• Аэробии (обитатели более высоких ярусов)

Горизонтальная структурированность сообщества (мозаичность, неоднородность) может быть вызвана рядом факторов:

• Абиогенная мозаичность (факторами (растительными организмами, в частности — эдификаторами-лишайниками)
• Эолово-фитогенная (мозаичность вызванная как абиотическими факторами, так и фитогенными)
• Биогенная (мозаичность, вызванная в первую очередь роющими животными)

Экологическая структура [ править | править код ]

Характеризуется соотношением видов, которые имеют разные адаптации к факторам среды, типам питания, размерам, внешнему виду. Биоценоз — это соотношение видов, занимающих определённые экологические ниши.

1. Естественные (река, озеро, луг и т.д)
2. Искусственные (пруд, сад, и т. д.)

Характеристика показателей биоценоза [ править | править код ]

1. Размеры биоценозов разные — от мелких (кочка на болоте, пруд) до очень больших (биоценоз леса, луга, ковыльной степи).
2. Размеры биоценоза определяются условиями абиотической среды. Однородное пространство (часть абиотической среды), занимаемое биоценозом, называется биотопом.
3. Биоценозы не имеют чётких границ, они постепенно переходят друг в друга. Переходная полоса между смежными сообществами называется экотоном.

Связи популяций в биоценозах [ править | править код ]

Структура биоценоза поддерживается во времени и пространстве за счёт разнообразных связей между популяциями. Связи возникают с целью удовлетворения определённых потребностей одной популяции за счёт другой. В зависимости от характера потребностей выделяют четыре типа связей между популяциями: трофические, топические, форические, фабрические.

Трофические связи (от греч. τρόφή «пища») — особи одной популяции получают пищу за счёт особей другой популяции. Это может происходить путём поедания особей, питания отмершими органическими остатками или продуктами жизнедеятельности особей другого вида.

Топические связи (от греч. τόπος «место») — особи одной популяции используют особей другой популяции в качестве местообитания или испытывают их влияние на свою среду обитания. Например, птицы используют деревья и кустарники как места для гнездования, мальки рыб находят укрытие под зонтиком медузы, эпифиты и лианы используют стволы деревьев как субстрат и т. д.

Форические связи (от греч. φοράει «ношение») — особи одной популяции участвуют в расселении (распространении) особей другой популяции. Например, птицы, питаясь ягодами брусники, черники, рябины, боярышника, распространяют семена этих растений вместе с экскрементами.

Фабрические связи (от лат. fabrico «изготовлять») — особи одной популяции используют выделения или мёртвые части тела особей другой популяции в качестве материала для строительства гнёзд, нор, убежищ и др. Например, бобры сооружают бобровые хатки из стволов и ветвей деревьев.

f

Природное сообщество — биоценоз — имеет видовую, экологическую и пространственную структуры.

Видовая структура— один из важнейших признаков би­оценоза. Ее главными показателями являются видовой сос­тав — число видов и численность популяции — количест­венное соотношение особей.

Каждый конкретный биоценоз характеризуется опреде­ленным видовым составом. При этом одни виды биоценоза могут быть представлены многочисленными популяциями, а другие — малочисленными. Число видов в составе биоце­ноза, приходящихся на единицу площади, называется его видовой насыщенностью. Виды, преобладающие в биоцено­зе, называются доминантами(от лат. dominantie — господ­ствующий). Например, в еловых лесах среди деревьев доми­нирует ель, в травяном покрове — кислица или зеленые мхи, а среди птиц — королек или зарянка.

Наряду с доминантами в биоценозах выделяют виды-эдификаторы(от лат. aedificator — строитель). Эдификато-ры — это строители биоценоза, т. е. виды, сильно изменяю­щие среду и тем создающие определенные условия для жиз­ни других видов данного биоценоза. Обычно вид-доминант одновременно является и эдификатором. Например, ель в еловом лесу наряду с доминантностью обладает высокими эдификаторными свойствами. Это выражается в ее способ­ности сильно затенять почву, создавать кислую среду сво­ими корневыми выделениями и образовывать подзолис­тые почвы. Вследствие высоких эдификаторных свойств ели под ее пологом могут жить только теневыносливые и тенелюбивые виды растений. Под пологом елового леса доминантой может быть черника, но она не является эди­фикатором. В сосновых лесах эдификатором является сос­на. Но, по сравнению с елью, она более слабый эдификатор, т. к. сосновый лес относительно светлый и редкостволь-ный. На сфагновых торфяниках эдификаторами являют­ся сфагновые мхи, в дубраве — дуб, в ковыльной степи — ковыль и т.д.

По общему числу видов и их соотношению судят о видо­вом разнообразии биоценоза. Видовое разнообразие — признак экологического разнообразия: чем больше видов, тем больше экологических ниш в данном сообществе.

Экологическая структура биоценоза— это соотношение экологических групп организмов, выполняющих в сообще­стве в каждой экологической нише определенные функ­ции. Каждый биоценоз слагается из определенных эколо­гических групп организмов. Например, в сухих аридных условиях доминируют склерофиты и суккуленты, а на ув­лажненных территориях — гигрофиты.

Экологическую структуру биоценоза отражает также соот­ношение групп организмов, объединяемых сходным типом питания. Например, в лесах преобладают сапрофаги, в сте­пях — фитофаги, в глубинах Мирового океана — хищники и детритофаги. Биоценозы со сходной экологической структу­рой могут иметь разный видовой состав, так как в них одни и те же экологические ниши могут быть заняты сходными по экологии, но не родственными видами. Такие виды выполня­ют одни и те же функции в сходных биоценозах и называют­ся викарирующими или замещающими. К примеру, викари-рующими видами являются сайгаки в степях Казахстана, ан­тилопы в саваннах Африки, бизоны в прериях Америки, кен- Г УРУ в саваннах Австралии. Они занимают сходные экологи­ческие ниши и выполняют одни и те же функции.

Пространственная структуравыражается в горизон­тальном и вертикальном расчленении фитоценоза на от­дельные элементы, каждый из которых играет свою роль в накоплении и преобразовании вещества и энергии. По вер­тикали растительное сообщество разделяется на ярусы — горизонтальные слои, толщи, в которых располагаются надземные и подземные части растений определенных жиз­ненных форм. Ярусность особенно четко выражена в лес­ных фитоценозах, где выделяют до шести ярусов:

I ярус — деревья первой величины (ель, сосна, береза, липа, клен, дуб);

II ярус — деревья второй величины (рябина, черемуха, ива);

III ярус — кустарники (лещина, шиповник, бересклет, жимолость);

IV ярус — кустарнички и высокие травы (багульник, ве­реск, голубика, иван-чай);

V ярус — мелкие травы (кислица, осока, копытень евро­пейский и др.); *

VI ярус — мхи, напочвенные лишайники, печеночники. Малоярусные сообщества (луг, степь, болото) имеют по

два—три яруса. Ярусно располагаются и подземные части растений. Корни у деревьев проникают глубже, чем у кус­тарников, ближе к поверхности располагаются корни тра­вянистых растений, а непосредственно на ней — ризоиды мхов. При этом в поверхностных слоях почвы корней зна­чительно больше, чем в глубинных.

Благодаря ярусности различные растения, особенно их органы питания (листья), располагаются на разной высоте и поэтому легко уживаются в сообществе. Таким образом, ярусы определяют сложение и структуру фитоценоза. Если их мало, то растительное сообщество называют простым, если много — сложным.

Растения каждого яруса и обусловленный ими микро­климат создают определенную среду для животных и ми­кроорганизмов. Например, в почвенном ярусе леса обитают бактерии, грибы, насекомые, клещи, черви. Более высокие ярусы занимают растительноядные насекомые, птицы, млекопитающие. При этом птицы обитают в строго опреде­ленном ярусе, особенно в период гнездования. Так, к ви­дам, гнездящимся только на земле, относятся куриные, ов­сянки, тетерева. В кустарниковом ярусе обитают певчие дрозды, славки, снегири, а в кронах деревьев — зяблики, корольки, щеглы, хищные птицы и другие.

Животное население биоценоза (зооценоз), будучи приу­рочено к растениям, также распределяется по ярусам. На­пример, среди насекомых выделяют следующие группы:

— геобий — обитатели почвы;

— герпетобий — насекомые наземного поверхностного слоя;

— бриобий — обитатели мохового яруса;

— филлобий — обитатели травостоя;

— аэробий — обитатели более высоких ярусов.

В водных сообществах вертикальная ярусная структура в первую очередь обусловлена внешними условиями, а именно световым и температурным режимами. Например, в водном сообществе выделяют следующие ярусы:

— укореняющиеся растения с плавающими листьями;

Среди организмов имеются и внеярусные, например, ли­аны, различные эпифиты, паразиты, многие животные, свободно переходящие из одного яруса в другой. Особенно много таких организмов во влажных тропических лесах, структура которых очень сложна.

Виды животных и растений разных ярусов различают по их отношению к условиям среды. Так, растения каждого нижележащего яруса более теневыносливы, чем располо женные над ними. Виды различных ярусов в биоценозе на­ходятся в тесных взаимоотношениях и взаимозависимости. Растения нижних ярусов положительно влияют на живот­ное население как в количественном, так и в качественном соотношениях.

Ярус можно рассматривать как структурную единицу биоценоза, отличающуюся от других частей его определен­ными экологическими условиями, набором растений, жи­вотных и микроорганизмов. В каждом ярусе складывается своя система взаимоотношений составляющих его компо­нентов.

Вертикальное распределение организмов в биоценозе обусловливает и определенную структуру в горизонталь­ном направлении.

Горизонтальная структура биоценозов выражена их мо-заичностъю и реализуется в виде неравномерного распре­деления популяций отдельных видов по площади. Это опре­деляется, с одной стороны, неодинаковостью почвенно-грунтовых условий и микроклимата, а с другой — взаимо­отношениями отдельных особей как внутри популяции, так и между собой. На этой основе формируются разного ро­да микрогруппировки, в которых видовые популяции свя­заны между собой более тесными функциональными отно­шениями, чем с остальной частью биоценоза.

К таким микрогруппировкам относятся консорции, си-нузии, парцеллы. Консорция (от лат. consortium — соучас­тие) — функциональная единица биоценоза, включающая самостоятельно существующее зеленое растение и все орга­низмы, связанные с ним трофическими, топическими, фо-рическими и фабрическими отношениями. Самостоятельно существующее автотрофное растение является центром консорции, или детерминантой, по отношению к которой связанные с ней виды именуются консортами. Консортами могут быть паразиты-растения, грибы, эпифиты, лианы, птицы, насекомые, животные-фитофаги. Например, дерево липа является центром консорции или детерминантой, а ее консортами могут быть: личинки хруща — потребители корней; микориза на корнях; жук-короед; жук-листоед; гу­сеница шелкопряда, питающаяся листвой дерева; пчела — опылитель цветков; гнездо дрозда; лось — потребитель ве­точного корма; лесная мышь — потребитель семян и дру­гие. Среди консорции выделяют несколько типов: индиви-

дуальные (одного растения), ценопопуляционные (популя­ции вида в растительном сообществе), региональные и ви­довые.

Синузии (от греч. synusia — совместное пребывание, со­общество) — пространственно и экологически разграничен­ные части фитоценоза, состоящие из видов растений одной или нескольких экологически близких жизненных форм. Если ярус — морфологическое понятие, то синузия — эко­логическое. Она может совпадать с ярусом и может состав­лять только часть его. В ярусе может быть несколько сину-зий. В синузиях отражена мозаика экологических факто­ров формирования растительного сообщества: сосна зани­мает сухие песчаные почвы, ель — более влажные супесча­ные и суглинистые, береза и осина — вырубки и т.д. Напри­мер, в полынно-солянковой пустыне можно выделить сину­зии ранневесенних эфемеров и синузии летне-осенних по­лукустарников (полыни, солянки); в сосновом лесу — сину­зии брусники и черники.

Парцеллы — это структурные части горизонтального расчленения биоценоза, отличающиеся составом, структу­рой, свойствами компонентов, спецификой их связей и ма­териально-энергетического обмена. Парацеллярные, т. е. элементарные, группировки выделяются не только в попу­ляциях растений, но и в популяциях животных в отличие от синузии и яруса, рассматриваемых обычно как понятия ботаники.

Пространственная структура сообщества является пока­зателем имеющегося в данном местообитании разнообразия экологических ниш, богатства и полноты использования сообществом ресурсов среды, а также показателем относи­тельной устойчивости сообщества.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском: