Урок Получить доступ за 75 баллов Экосистема: биоценоз, биогеоценоз, агроценоз

Любой природный, нарушенный или созданный человеком кусочек поверхности земли заселен живыми организмами, которые тесно связаны между собой и с окружающей их средой обитания.

Биологические виды встречаются от Северного до Южного полюса: в высокогорных озерах и на глубоководных впадинах, в самых различных температурных и климатических условиях.

Отдельный однородный по условиям участок неживой природы (суши или водоёма) называется биотоп.

Каждый биотоп заселяется видами со сходными потребностями в условиях среды.

Биоценоз (от греч. bios- жизнь и koinos- общий) или сообщество организмов– это исторически сложившаяся совокупность обитающих на определенной территории взаимосвязанных популяций всех видов живых организмов.

Биоценозы возникают из готовых элементов: популяций видов или целых комплексов видов.

Отдельные части биоценоза взаимозаменяемы, т.е. в пределах сходных экологических ниш один вид может вытеснить другой без негативных последствий для системы в целом.

Сообщество существует благодаря равновесию между видами, которые имеют противоположные интересы: хищники-жертвы, паразиты-хозяева.

Биоценозы строятся путём количественной регуляции одних видов другими.

Выделяют 4 компонента биоценозов по видовому составу:

•          фитоценоз- растительное сообщество

•          зооценоз- совокупность популяций животных

•          микоценоз- сообщество различных видов грибов

•          микробоценоз- совокупность популяций микроорганизмов (бактерий, протистов)

Размер биоценоза определяется условиями его абиотической среды, т.е. биотопом, при этом принципиальных структурных различий между биоценозами разного масштаба нет.

Мелкие биоценозы (кочка на болоте, трухлявый пень в лесу) входят в состав более крупных биоценозов (болото, лес).

Между биоценозами одного масштаба не бывает чётких границ, они постепенно переходят друг в друга. Переходная полоса между смежными сообществами называется экотоном.

Биоценозы могут быть как естественными, т.е. сформированными сами по себе (озеро, степь, пустыня), так и искусственными (антропоценозы), т.е. созданными при участии человека (аквариум, пруд, парк).

Выделяют следующие структуры сообществ:

•  пространственную- распределение организмов внутри биоценоза

•  видовую- видовое разнообразие сообщества

•  трофическую- пищевая структура сообщества

•  экологическую- соотношение групп организмов, занимающих разные экологические ниши

Пространственная структура биоценоза включает в себя распределение организмов по вертикальным ярусам (ярусность), а также горизонтальную неоднородность сообщества (мозаичность).

Различают подземную и надземную ярусность фитоценозов и зооценозов.

Надземная ярусность фитоценоза- результат длительного и сложного процесса межвидовой конкуренции растений, приспособившихся произрастать совместно, используя горизонты надземной среды с различной интенсивностью света.

Благодаря ей фитоценоз образуют виды, различные по своей экологии и имеющие различные жизненные формы (дерево, кустарник, трава, мох и т. д.).

Наиболее ярко выражена надземная ярусность в лесах умеренного пояса, где растениям необходимо было приспособиться максимально интенсивно использовать солнечную энергию.

Подземная ярусность фитоценоза- это вертикальное распределение корневых систем растений.

Например, в степях выделяются три подземных яруса: верхний с корнями однолетних растений, клубнями и луковицами, средний- с корнями злаков (ковыль, типчак и др.) и глубокий- со стержнекорневыми системами растений.

Наличие подземной ярусности фитоценоза обеспечивает наиболее продуктивное использование почвенной влаги.

Для зооценоза тоже характерна ярусность, но она не так ярко выражена и не так четко привязана к горизонтам, как у фитоценоза.

Животные могут менять ярусное положение в течение дня, года, жизни, проводя в том или ином ярусе более продолжительное время, чем в других.

С определенными глубинами почвы связаны ее различные беспозвоночные обитатели, однако строгой приуроченности к подземным ярусам у них нет.

Мозаичность– это горизонтальное распределение организмов в биоценозе. Она связана с неоднородностями микрорельефа, деятельностью животных и человека.

Так по соседству на одной лесной поляне растут липа и дуб, а на них расселяются характерные для данных растений виды животных.

Видовая структура биоценоза характеризуется видовым разнообразием сообщества, численностью каждого вида и плотностью популяций.

Различают богатые и бедные видами биоценозы. Видовое многообразие разных биоценозов сравнивают по видовому богатству с одинаковой площади.

Существует зависимость, выраженная таким образом: чем лучше условия среды и чем дольше существует данный биоценоз, тем его видовой состав будет богаче, а численность каждого вида ниже; чем хуже условия среды, тем меньше видовое разнообразие, при этом численность каждого вида выше.

Биоценозы, созданные человеком (сады, огороды), беднее видами, чем сходные с ними природные системы (лесные, степные, луговые). Однообразие и видовую бедность антропоценозов человек поддерживает специальной сложной системой технических мер.

Если вид преобладает по численности в сообществе, то его называют доминирующим или доминантным.

Нередко доминантами являются наиболее заметные организмы сообщества, например, деревья. Но в некоторых биоценозах доминантами могут быть и микроскопические цианобактерии и небольшие круглые черви нематоды.

Если доминанты определяют характер сообщества, то их называют видами-эдификаторами.

Эдификаторы создают своей жизнедеятельностью среду предопределяющую развитие других организмов.

Трофическая структура биоценоза- это пищевые взаимоотношения видов в сообществе, в ходе которых особи одной популяции получают пищу за счёт особей другой популяции.

Трофическая структура биоценоза представляет собой различные цепи питания, которые, объединяясь в сложную систему, образуют трофические сети.

Благодаря трофическим сетям осуществляется круговорот веществ и передача энергии внутри экосистем, о которых будет рассказано ниже.

Экологическая структура- это соотношение видов сообщества, которые имеют разные адаптации к факторам среды, типам питания, обладают различными размерами и внешним видом.

Разнообразие и распространение организмов определенных экологических групп внутри сообщества зависит от условий среды этого биоценоза.

Так, в болотах распространены виды, приспособленные к жизни в воде, а в пустынях, наоборот, виды, приспособленные к засушливому климату.

Стабильность биоценоза поддерживается за счёт разнообразных связей между организмами.

Связи возникают с целью удовлетворения определённых потребностей одних организмов за счёт других.

В зависимости от характера потребностей выделяют четыре типа связей между организмами: трофические, топические, форические, фабрические.

• Трофические связи- получение пищи одними организмами за счёт других организмов. Это может быть как поедание одних особей другими, так и употребление в пищу отмерших органических остатков или продуктов жизнедеятельности других организмов

• Топические связи возникают, когда одни организмы влияют на среду обитания других или создают для них места для обитания. Например, белки устраивают убежища в дуплах лиственных деревьев, рыбки укрываются от хищников в кораллах, лишайники обитают на коре деревьев

• Форические связи в биоценозе возникают, когда одни организмы участвуют в расселении или распространении других. Например, птицы съедают сочные плоды растений и переносят их жёсткие семена в желудке на большие расстояния, а затем выводят с экскрементами, тем самым помогая растению расселиться

• Фабрические связи устанавливаются тогда, когда одни организмы используют мёртвые останки или выделения других организмов для строительства собственного жилища. Например, птицы строят гнёзда из опавших веток деревьев и утепляют их при помощи шерсти зверей

Биотоп и биоценоз связаны между собой круговоротом вещества и энергии, а также продуктивностью биомассы и составляют единую систему- биогеоценоз.

Каждый биогеоценоз является экологической системой (экосистемой).

Экосистема- это любая совокупность совместно обитающих организмов и условий среды, при взаимодействии которых осуществляется круговорот веществ и передача энергии.

Экологические системы бывают любого объема (от микроэкосистем (трухлявый пень) до глобальной экосистемы (биосфера)), охватывают пространства разной величины и могут создаваться человеком для ведения хозяйственной деятельности.

Биогеоценоз- это экосистема, границы которой определены растительным сообществом, т.е. фитоценозом, который предопределяет возможность существования в нем других организмов.

Биогеоценоз- саморегулирующаяся система, которая может длительно существовать во времени.

В структуре биогеоценозов выделяют 4 звена:

• абиотическое окружение- экотоп (неживая природа: свет, температура итд (климатоп)+ продукты живой природы: почва грунт (эдафотоп))
• продуценты- автотрофные организмы (зеленые растения, фотосинтезирующие и хемосинтезирующие бактерии), создающие первичную продукцию из неорганических соединений
• консументы (потребители)- гетеротрофные организмы, живущие за счет питательных веществ, созданных продуцентами (первого порядка: травоядные, второго и третьего порядков: плотоядные животные); образуют вторичную продукцию
• редуценты- организмы, разлагающие мёртвое органическое вещество до неорганических соединений (бактерии, грибы, простейшие и некоторые многоклеточные организмы, например, дождевой червь)

Основа биогеоценоза- трофические и энергетические связи.

В биогеоценозе постоянно происходит перенос вещества и энергии от продуцентов к консументам путём поедания первых вторыми. Так образуются цепи питания.

Выделяют 2 вида цепей:

• пастбищная- выедание: начинается с продуцентов (растений), далее идет к консументам первого порядка (растительноядным животным), далее к консументам второго порядка (плотоядным животным)
• детритная- разложение: начинается с детрита (растительные и животные останки, экскрименты), идет к детритофагам (микроорганизмы, мелкие животные) и далее к консументам первого и второго порядка

В биогеоценозе формируется не одна, а множество пищевых цепей, которые переплетаются и образуют пищевую (трофическую) сеть.

В трофической сети организмы- звенья одной пищевой цепи являются составными частями другой цепи, поэтому выпадение одного звена цепи не приводит к гибели всей экосистемы, так как его заменяет организм из схожей экологической ниши.

В биогеоценозе группы организмов, принадлежащих к одному типу питания, называются трофическим уровнем, т.е. каждое звено пастбищной цепи- это трофический уровень.

• первый трофический уровень составляют продуценты: автотрофные орагнизмы;
• второй трофический уровень представлен консументами первого порядка: растительноядными животными и паразитами растений;
• третий трофический уровень занимают консументы второго порядка: плотоядные животные, которые поедают растительноядных животных или являются их паразитами;
• четвертый трофический уровень образуют консументы третьего порядка- крупные плотоядные животные, которые едят особей третьего уровня или являются их паразитами

Число трофических уровней в цепи ограничено. Это связано с потерей энергии при переходе с каждого предыдущего уровня на следующий уровень. В среднем при переходе от одного трофического уровня на другой передается около 10% энергии биомассы.

Энергия, накопленная продуцентами, практически исчезает на четвертом трофическом уровне, поэтому круговорота энергии в биогеоценозе не существует, в отличие от круговорота веществ.

Имеется только однонаправленный поток энергии, связанный с ее превращением из солнечной энергии и расходованием организмами на каждом трофическом уровне.

Искусственно созданная человеком экологическая система называется агроценозом.

Агроценозы характеризуются:

• малым количеством видов
• низкой экологической устойчивостью
• высокой продуктивностью одного (нескольких) видов
• не могут существовать без поддержания человеком, т.е. не обладают саморегуляцией

Отличия агроценозов от биогеоценозов: