Факторами устойчивости биогеоценоза являются. Большая энциклопедия нефти и газа

В любом ограниченном пространстве обычно обитает множество видов, между которыми установились постоянные и сложные взаимоотношения. Иными словами, различные виды организмов, существующие в определенном пространстве с комплексом физико-химических условий, образуют сложную систему, более или менее длительно сохраняющуюся в природе. В экологии их называют экосистемами (А. Тенсли, 1935 г.) или биогеоценозами (В. Н. Сукачев, 1940 г.).

Биогеоценоз - это исторически сложившееся сообщество организмов разных видов (биоценоз), тесно связанных между собой и с окружающей их неживой природой (биотоп) обменом веществ и энергии (рис. 1 и 2).

Рис.1. Основные компоненты экосистемы. Светлыми стрелками показан поток энергии, черными - круговорот питательных веществ

Рис. 2. Потоки энергии, идущие от Солнца через зеленые растения к животным

Биогеоценоз пространственно ограничен и относительно однороден как по видовому составу живых существ, так и по комплексу абиотических факторов.

Постоянное поступление солнечной энергии определяет его существование в качестве целостной системы.

Ведущая активная роль в процессах взаимодействия компонентов экосистемы принадлежит живым существам, т. е. биоценозу. Функционально они здесь подразделяются на три группы - продуцентов, консументов и редуцентов , находящихся в тесном взаимодействии друг с другом и с неживой природой (биотопом) и объединенных пищевыми связями.

Продуценты составляют группу автотрофных организмов, которые, потребляя минеральные вещества из биотопа и энергию солнечного света, создают первичные органические вещества . К этой группе относятся растения и некоторые бактерии.

Редуценты - это организмы, разлагающие остатки отмирающих организмов, расщепляющие органические вещества до неорганических и возвращающие тем самым в биотоп минеральные вещества, которые были «изъяты» продуцентами. Например, таковы некоторые виды бактерий и одноклеточных грибов.

Рис. 3. Небольшой пресноводный пруд как пример экосистемы: 1 - основные минеральные и органические соединения; 2 - растения, имеющие корни, и фитопланктон - производители; 3 - зоопланктон и донные формы (травоядные), первичные потребители; 4 - плотоядные, вторичные потребители; 5 - вторичные плотоядные, третичные потребители; 6 - бактерии и грибы, разрушители

Так происходит круговорот веществ в биогеоценозе (см. рис.1), постоянство которого служит залогом длительного существования экосистемы, несмотря на ограниченный запас минеральных веществ в ней.

Рис. 4. Схема пищевых связей между организмами лугового биогеоценоза

Каждый естественный природный биогеоценоз представляет собой систему, которая сложилась в течение многих тысяч и миллионов лет. Все ее элементы «притерты» друг к другу, что обеспечивает устойчивость к изменениям окружающей среды. Однако «прочность» экологических систем не беспредельна: резкие и глубокие изменения природных условий, сокращение численности тех или иных видов организмов (например, в результате неограниченного вылова промысловых видов) могут нарушить равновесие в биогеоценозе и привести к его разрушению.

На территориях нашей планеты, используемых человеком в сельскохозяйственных целях (посевы, посадки культурных растений), складываются особые сообщества организмов - агробиоценозы . В отличие от естественных биогеоценозов, продуценты (растения) здесь представлены одним видом выращиваемой человеком культуры, а также некоторым количеством видов сорных растений. Растительный покров определяет видовой состав растительноядных животных (насекомых, птиц, грызунов и т. п.), способных питаться этими растениями и пребывать в условиях их культивирования. Данные условия определяют существование и других видов растений, животных, грибов и микроорганизмов.

Агробиоценоз зависит от деятельности человека (механическая обработка почвы, внесение удобрений, обработка ядохимикатами, орошение и т. д.) и характеризуется слабой устойчивостью - без вмешательства людей он разрушится очень быстро. Отчасти это вызвано тем, что культурные растения гораздо более прихотливы, чем дикорастущие, и не выдержат конкуренции с ними.

Особый интерес представляют еще одного рода антропогенные экосистемы - городские биогеоценозы, например парки. Так же как и для агробиоценозов, основные экологические факторы в них антропогенные. Человек определяет видовой состав растений в посадках, постоянно осуществляет их обработку и уход. В городах наиболее сильно выражены изменения внешней среды - повышение температуры (на 2–7 °С), особенности атмосферного и почвенного состава, своеобразный режим освещенности, влажности, действия ветров. Все это и формирует городские биогеоценозы.

Биологическая часть биогеоценоза представлена микроорга-низмами, растениями и животными и называется биоценозом . Биоценоз состоит из растений (фитоценоз), животных (зооценоз) и мик-роорганизмов (микробиоценоз).

Популяции различных видов, обитающие в одном общем ареале, составляют экологическое сообщество . Живые организмы , находясь под воздействием других организмов и неживой природы , в свою очередь, оказывают на них влияние.

Экотоп

Абиотическая часть биогеоцено-за — это часть суши или водного бассейна с определёнными климатическими условиями. Называется она экотопом . Экотопы представлены атмосферными (климатотоп ) и почвенными (эдафотоп ) факторами (рис. 66).

Основные характеризующие показатели биогеоценоза:

видовое многообразие;
плотность особей каждого вида;
биомасса (общее количество органического вещества в биогеоценозе).

Устойчивость

Так как жизненные процессы в биогеоценозе обеспечиваются энергией, поступающей извне, он рассматривается как открытая, саморегулирующаяся система, которая находится в состоянии равновесия.

Саморегуляция

Одна из наиболее важных особенностей биогеоценоза — само-регуляция. Саморегуляция — это способность естественной системы восстанавливать свои свойства после воздействия на неё каких-либо природных или антропогенных факторов. Ярким примером саморегуляции служит биогеоценоз в широколиственном лесу. Здесь проявляется конкуренция растений за жизненное пространство, за свет и воду. В биогеоценозах такого типа наблюдается явление ярусности, т. е. расположение сообщества растений в несколько рядов по вертикали.

Круговорот ве-ществ

Стабильность биогеоценоза обеспечивается круговоротом ве-ществ (постоянным переходом веществ из неживой природы в живую, а из живой в неживую). Источником энергии при этом является Солн-це, энергия которого в процессе круговорота превращается в энергию химических связей веществ, а затем в механическую и тепловую.

Сезонные изменения

В биогео-ценозах любого типа наблюдаются изменения, связанные с климатическими ритмами. Так, в результате понижения температуры, сокращения длительности светового дня и изменения влажности осенью многие растения сбрасывают листву. В их запасающих органах накапливаются питательные вещества, на деревьях формируются пробки. В цитоплазме их клеток начинает уменьшаться содержание воды. Животные также активно готовятся к зиме: птицы улетают на юг, у млекопитающих начинается линька, они запасают пищу на зиму. Материал с сайта

Смена биогеоценозов

В биогеоценозе в результате возникновения пищевых связей между видами энергия переходит от одного трофического уровня к другому. При этом биомасса и количество энергии постепенно уменьшаются.

Биогеоценоз – это понятие, объединяющее три основы: «bios» (жизнь), «geo» (земля) и «koinos» (общее). Исходя из этого, пол словом «биогеоценоз» понимается конкретная развивающаяся система, в которой постоянно взаимодействуют живые организмы и предметы неживой природы. Они являются звеньями одной пищевой цепи и объединяются одними энергетическим потоками. Это касается, прежде всего, места соприкосновения живой и неживой природы. Впервые о биогеоценозе заговорил В.Н. Сукачев, известный советский ученый и мыслитель. В 1940 году он расшифровал это понятие в одной из своих статей, и этот термин стал широко использоваться в отечественной науке.

Биогеоценоз и экосистема

Понятие «биогеоценоз» - это термин, который используется только российскими учеными и их коллегами их стран СНГ. На западе существует аналог термина, автором которого является англичанин-ботаник А. Тенсли. Он ввел в научный оборот слово «экосистема» в 1935 году и к началу 1940-х оно уже стало общепринятым и обсуждаемым. Вместе с тем, понятие «экосистема» имеет более широкое значение, нежели «биогеоценоз». В какой-то мере можно говорить о том, что биогеоценоз является классом экосистемы. Итак, что же такое экосистема? Это соединение всех типов организмов и их среды обитания в одну единую систему, которая находится в балансе и гармонии, живет и развивается по собственным законам и принципам. При этом, экосистема в отличие от биогеоценоза не ограничена участком земли. Поэтому биогеоценоз – это часть экосистемы, но не наоборот. Экосистема может содержать сразу несколько видов биогеоценоза. Допустим, в экосистему пояса входит биогеоценоз материка и биогеоценоз океана.

Структура биогеоценоза

Структура биогеоценоза – это очень обширное понятие, которое лишено определенных показателей. Это объясняется тем, что его основу составляют самые разные организмы, популяции, предметы окружающего мира, которые можно словно разделить на биотические (живые организмы) и абиотические (окружающая среда) составляющие.

Абиотическая часть также состоит из нескольких групп:

неорганические соединения и вещества (кислород, водород, азот, вода, сероводород, углекислый газ);
органические соединения, которые служат пищей для организмов биотической группы;
климат и микроклимат, который определяет условия жизни для всех систем, которые в нем находятся.

Выясните с помощью рисунков 213 и 214, какие поступательные изменения происходят при формировании биогеоценоза на первично свободной территории и территории ранее существовавшего биогеоценоза.

Биогеоценоз как открытая биологическая система существует на определенной территории и способен выдерживать изменения, вносимые в него различными компонентами. Сложившийся биогеоценоз отличает целостность, самовоспроизводство, устойчивость, саморегуляция, способность к изменениям и развитию.

Рис. 209. Целостность биоценоза

Основные свойства биогеоценозов. Целостность биогеоценоза обеспечивается потоками энергии и вещества, связывающими организмы друг с другом и средой их обитания. Солнечная энергия и неорганические вещества среды, аккумулируемые автотрофными организмами, используются в процессе жизнедеятельности всего живого компонента биогеоценоза по цепям и сетям питания. Пища, неусвоенная животными и удаленная во внешнюю среду, мертвые растительные, животные и другие органические остатки минерализуются в процессе жизнедеятельности редуцентов и возвращаются в круговорот веществ, непрерывно происходящий в биогеоценозе. Углекислый газ, затрачиваемый на образование органических веществ зелеными растениями, фотосинтезирующими и хемосинтези-рующими бактериями, возвращается в окружающую среду при дыхании организмов (рис. 209). Атмосферный кислород, используемый организмами при дыхании, восполняется в биогеоценозе благодаря процессу фотосинтеза.

Самовоспроизводство биогеоценоза связано со способностью его организмов к размножению, наличием пищевых ресурсов, необходимых для их роста и развития, а также воссозданием организмами среды обитания.

Устойчивость биогеоценоза - это его способность к длительному существованию, сохранению во времени своей структуры и функциональных свойств при воздействии внешних факторов. Она также проявляется в способности биогеоценоза возвращаться в исходное (или близкое к нему) состояние после воздействия факторов среды, выводящих его из сложившегося равновесия.

Саморегуляция - свойство биогеоценоза поддерживать определенное соотношение организмов во всех сложившихся в нем цепях питания. Саморегуляция основана на принципе обратной связи: колебания растительной биомассы влияют на численность травоядных животных, а их численность зависит от числа хищников (рис. 210).

Рис. 210. Саморегуляция биогеоценоза основана на принципе обратной связи. Численность каждого вида уравновешивается численностью других видов, связанных с ними пищевыми связями

Изменения в биогеоценозах. В любом биогеоценозе происходят изменения. Одни из них циклические, другие - поступательные.

К циклическим (регулярно повторяющимся) изменениям относят суточные, сезонные и многолетние. Суточные изменения связаны с закономерными периодическими сменами дня и ночи, а сезонные - со сменой времен года. В течение суток у растений по-разному проходят фотосинтез и испарение воды; у животных меняется поведение: одни из них более активны днем, другие - в сумерки, а третьи - ночью.

Сезонные изменения проявляются в осеннем листопаде у многих деревьев и кустарников, отмирании к зиме надземных органов у многолетних трав, отлете и прилете перелетных птиц, гнездостроении, весенней и осенней линьке, выведении потомства птицами и млекопитающими.

С приходом весны видовой, а затем и численный состав организмов биогеоценоза восстанавливается (рис. 211). Большое влияние на ход регулярных сезонных явлений оказывают различные отклонения в погодных условиях, например, затяжная холодная или теплая весна, жаркое и сухое или холодное и дождливое лето.

Рис. 211. Сезонные изменения в биогеоценозе лиственного леса

Смена биогеоценозов. Процесс поступательных изменений и развития биогеоценоза в направлении повышения его устойчивости обычно называют сукцессией (от лат. сукцессио - преемственность, наследование). Она может происходить на первично свободной территории, или на территории, где раньше существовал какой-либо биогеоценоз.

Формирование нового биогеоценоза на первично свободной суше (участки, освобождаемые при таянии ледника, отступлении моря или высыхании озера, голые скалы, сыпучие пески), не затронутой почвообразованием, начинается с поселения лишайников (рис. 212).

Рис. 212. Накипные лишайники на скалах - пионеры растительности

Образование почвы может происходить в результате разрушения поверхности материнской породы лишайниками. Отмирающие лишайники обогащают образующуюся почву органическими остатками. Впоследствии на тонком разлагающемся под действием бактерий слое остатков лишайников и минеральной пыли начинают появляться мхи. Одновременно с лишайниками и мхами осваиваемую территорию заселяют мелкие насекомые, пауки и другие беспозвоночные животные. По мере дальнейшего формирования почвы, накопления в ней органических остатков становится возможным прорастание занесенных ветром семян растений (однолетних и многолетних трав), увеличение видового состава и численности почвенных беспозвоночных, растительноядных насекомых, моллюсков, мелких грызунов. С накоплением гумуса и с повышением влажности почвы постепенно формируются луга, степи или леса, заселяемые различными позвоночными животными. При отсутствии нарушений сукцессия завершается возникновением нового более устойчивого биогеоценоза, находящегося в относительном равновесии со средой (рис. 213).

Рис. 213. Формирование биогеоценоза на первично свободной территории

Чаще всего сукцессии происходят на месте ранее существовавших биогеоценозов после нанесенных им повреждений (последствия бури, урагана, пожара, вырубки леса, выпаса скота). Сначала территорию путем заноса семян заселяют однолетние светолюбивые растения, а затем многолетние травы (рис. 214). С течением времени в этом местообитании появляются кустарники, а затем, лиственные деревья, постепенно вытесняемые елью. По мере заселения территории растениями складывается и видовой состав животных данного местообитания. Восстановление биогеоценоза елового леса после вырубки занимает более ста лет. Сформировавшийся биогеоценоз оказывается устойчивым. Происходящие в нем процессы поддерживают его длительное существование на определенной территории без видимых изменений.

Рис. 214. Восстановление биогеоценоза - зарастание еловым лесом вырубки

Итак, развитие и смена биогеоценозов - одна из основных причин их многообразия в природе. В процессе исторического развития человек постепенно преобразовывал природу для своих нужд. Это привело к частичной замене естественных биогеоценозов на нашей планете искусственными агробиоценозами.

Упражнения по пройденному материалу

Какими свойствами обладают биогеоценозы?
В чем проявляется целостность биогеоценоза?
Что понимают под самовоспроизводством и устойчивостью биогеоценоза?
В чем проявляется саморегуляция биогеоценоза?
Какие циклические изменения происходят в биогеоценозах?
Какой процесс в развитии биогеоценоза называют сукцессией?
Как происходит восстановление биогеоценоза елового леса после пожара или вырубки елей?

Понятие биогеоценоза впервые появилось в работах советского биолога В. Сукачёва в 1942 году. Под этим термином сегодня подразумевается система, расположенная на определенной части пространства и включающая все живые организмы, обитающие в этой местности, и совокупность факторов неживой природы, влияющих на их существование. Части живой и неживой природы связывает постоянный круговорот энергетического обмена и обмена веществ, благодаря чему система получает способность к саморегуляции.

Одной из основных отличительных черт сложившегося биогеоценоза является его однородность по видам живых существ и присутствующим абиотическим факторам. Энергетическая составляющая, как правило, опирается на получение , ее поглощение и преобразование.

Составляющие биогеоценоза

Определяющая роль в существовании биогеоценоза принадлежит живым организмам, которые в биологии подразделяют на три основных вида:

— продуценты – живые организмы, потребляющие питательные вещества для своей жизнедеятельности непосредственно из неживой природы. К ним относится большинство видов растений и некоторые виды бактерий;

С помощью этих трех компонентов осуществляется круговорот питательных веществ и энергии биогеоценоза. Продуценты поглощают неорганические вещества из почвы и солнечную энергию, благодаря чему имеют возможность строить свои клетки и наращивать объем органических веществ. Консументы активно поедают продуцентов и друг друга, включая произведенные ими органические вещества в свой биохимический и энергетический обмен. Функция редуцентов состоит в том, чтобы разлагать органику, остающуюся после отмирания живых организмов и тем самым возвращать питательные минеральные вещества обратно в почву.

Структура биогеоценозов

Различные биогеоценозы образуются в неодинаковых условиях по степени дневной освещенности, климатическим условиям, составу почвы и т.д. Неудивительно, что их видовой состав, количество биомассы и количество межвидовых связей совершенно различны в разных экосистемах. Ученые рассматривают пространственную, видовую, трофическую и экологическую структурированность биогеоценоза.

Видовая структура – это разнообразие видов, входящих в биогеоценоз, и соотношение биомассы или численности всех составляющих его популяций. Биогеоценозы могут быть богатыми по видовому составу, если условия биотопа благоприятны для большинства видов живых существ, или бедными – живущими в не слишком благоприятных условиях (в пустынях, тундре и пр.).

Пространственная структура определяется, прежде всего, растительными составляющими биогеоценоза, которые чаще всего структурированы по вертикали. В каждом из растительных ярусов складывается свой состав растительных и животных обитателей, а также насекомых и микроорганизмов.

Экологическая структура биогеоценоза – это совокупность экологических групп живых существ, соотношение которых изменяется в зависимости от преобладающих абиотических факторов.

Трофическая структура – это количество и состав пищевых цепочек, образуемых совокупностью проживающих в биогеоценозе видов живых существ.

Как правило, биогеоценоз складывается в течение многих сотен, а иногда и тысяч лет. Время от времени в его состав вводятся новые компоненты, которые либо занимают свое место в его структурах, либо постепенно удаляются благодаря существующей системе саморегуляции.