Паркът е един от видовете изкуствена биоценоза. Характеристики на изкуствена биоценоза

В природата всички живи организми са в постоянна връзка помежду си. Как се нарича? Биоценозата е установена съвкупност от микроорганизми, гъби, растения и животни, която исторически се е формирала в относително хомогенно жизнено пространство. Освен това всички тези живи организми са свързани не само помежду си, но и с околната среда. Биоценозата може да съществува както на сушата, така и във водата.

Произход на термина

Понятието е използвано за първи път от известния немски ботаник и зоолог Карл Мьобиус през 1877 г. Той го използва, за да опише съвкупността и взаимоотношенията на организмите, обитаващи определена област, която се нарича биотоп. Биоценозата е един от основните обекти на изследване на съвременната екология.

Същността на взаимоотношенията

Биоценозата е връзка, възникнала на базата на биогенен цикъл. Именно той го осигурява в конкретни условия. Каква е структурата на биоценозата? Тази динамична и саморегулираща се система се състои от следните взаимосвързани компоненти:

Производители (афтотрофи), които са производители на органични вещества от неорганични. Някои бактерии и растения в процеса на фотосинтеза преобразуват слънчевата енергия и синтезират органична материя, която се консумира от живите организми, наречени хетеротрофи (консументи, разлагащи). Производителите улавят въглероден диоксид от атмосферата, който се отделя от други организми, и произвеждат кислород.
Консуматори, които са основните консуматори на органични вещества. Тревопасните се хранят с растителна храна, която от своя страна се превръща в храна за месоядните хищници. Поради процеса на смилане, потребителите извършват първичното смилане на органичната материя. Това е началният етап от неговото разпадане.
Разлагачи, окончателно разлагащи органични вещества. Те изхвърлят отпадъци и трупове на производители и потребители. Разложители са бактерии и гъбички. Резултатът от тяхната жизнена дейност са минерални вещества, които отново се консумират от производителите.

Така е възможно да се проследят всички връзки в биоценозата.

Основни понятия

Всички членове на общността на живите организми обикновено се наричат определени термини, произлизащи от гръцки думи:

съвкупността от растения в определен район, - фитоценоза;
всички видове животни, обитаващи една и съща територия - зооценоза;
всички микроорганизми, живеещи в биоценозата - микробиоценоза;
гъбична общност - микоценоза.

Количествени показатели

Най-важните количествени показатели на биоценозите:

биомаса, която е общата маса на всички живи организми в конкретни природни условия;
биоразнообразие, което е общият брой на видовете в биоценозата.

Биотоп и биоценоза

В научната литература често се използват термини като "биотоп", "биоценоза". Какво означават те и как се различават един от друг? Всъщност съвкупността от живи организми, включени в определена екологична система, обикновено се нарича биотична общност. Биоценозата има същото определение. Това е набор от популации от живи организми, живеещи в определен географски район. Отличава се от другите по редица химични (почва, вода) и физични (слънчева експозиция, надморска височина, размер на площта) показатели. Част от абиотичната среда, заета от биоценоза, се нарича биотоп. И двете понятия се използват за описание на съобщества от живи организми. С други думи, биотоп и биоценоза са практически едно и също нещо.

Структура

Има няколко вида структури на биоценозата. Всички те го характеризират по различни критерии. Те включват:

Пространствената структура на биоценозата, която е разделена на 2 вида: хоризонтална (мозайка) и вертикална (диференцирана). Той характеризира условията на живот на живите организми в конкретни природни условия.
Видовата структура на биоценозата, която е отговорна за определено разнообразие на биотопа. Това е съвкупност от всички популации, които са част от него.
Трофична структура на биоценозата.

Мозайка и пластове

Пространствената структура на биоценозата се определя от разположението на живите организми от различни видове един спрямо друг в хоризонтална и вертикална посока. Наслояването осигурява най-пълното използване на околната среда и равномерно разпределение на видовете по вертикала. Благодарение на това се постига максималната им производителност. И така, във всяка гора се разграничават следните нива:

земята (мъхове, лишеи);
тревиста;
храстовиден;
дървесни, включително дървета от първа и втора величина.

Съответното разположение на животните е насложено върху подреждането. Поради вертикалната структура на биоценозата растенията най-пълно използват светлинния поток. Така в горните нива растат светлолюбиви дървета, а в долните растат дървета, устойчиви на сянка. В почвата се разграничават и различни хоризонти в зависимост от степента на наситеност с корени.

Под въздействието на растителността биоценозата на гората създава своя собствена микросреда. При него се наблюдава не само повишаване на температурата, но и промяна в газовия състав на въздуха. Такива трансформации на микросредата благоприятстват формирането и наслояването на фауната, включително насекоми, животни и птици.

Пространствената структура на биоценозата също има мозаечен строеж. Този термин се отнася до хоризонталната променливост на флората и фауната. Мозаечността по площ зависи от видовото разнообразие и тяхното количествено съотношение. Също така се влияе от почвените и ландшафтни условия. Често човек създава изкуствена мозайка, изсичайки гори, пресушавайки блата и т.н. Поради това на тези територии се образуват нови общности.

Мозайката е присъща на почти всички фитоценози. В тях се разграничават следните структурни звена:

Консорциуми, които са колекция от видове, обединени от топични и трофични връзки и зависими от ядрото на това групиране (централен член). Най-често основата му е растение, а компонентите му са микроорганизми, насекоми, животни.
Синузии, които са група видове във фитоценоза, принадлежащи към близки форми на живот.
Парцели, представляващи структурната част на хоризонталния участък на биоценозата, която се отличава от другите си компоненти по своя състав и свойства.

Пространствена структура на общността

Добър пример за разбиране на вертикалното наслояване в живите същества са насекомите. Сред тях има такива представители:

почвени обитатели - геобиас;
обитатели на повърхностния слой на земята - херпетобия;
бриобия, живееща в мъхове;
разположени в тревата на филобиите;
живеещи на дървета и храсти aerobia.

Хоризонталната структура се причинява от редица различни причини:

абиогенна мозайка, която включва фактори от нежива природа, като органични и неорганични вещества, климат;
фитогенни, свързани с растежа на растителните организми;
еолово-фитогенен, който представлява мозайка от абиотични и фитогенни фактори;
биогенни, свързани предимно с животни, които могат да копаят земята.

Видова структура на биоценозата

Броят на видовете в биотопа пряко зависи от стабилността на климата, времето на съществуване и продуктивността на биоценозата. Така например в тропическа гора такава структура ще бъде много по-широка, отколкото в пустинята. Всички биотопи се различават един от друг по броя на видовете, които ги обитават. Най-многобройните биогеоценози се наричат доминиращи. В някои от тях е просто невъзможно да се определи точният брой на живите същества. По правило учените определят броя на различните видове, концентрирани в определена област. Този показател характеризира видовото богатство на биотопа.

Тази структура позволява да се определи качественият състав на биоценозата. При сравняване на територии от една и съща площ се определя видовото богатство на биотопа. В науката съществува така нареченият принцип на Гаузе (конкурентно изключване). В съответствие с него се смята, че ако в хомогенна среда има 2 вида подобни живи организми заедно, тогава когато постоянни условияединият от тях постепенно ще замени другия. В същото време те имат конкурентни отношения.

Видовата структура на биоценозата включва 2 понятия: "богатство" и "разнообразие". Те са малко по-различни един от друг. По този начин видовото богатство е общият набор от видове, живеещи в общност. Изразява се чрез списък на всички представители на различни групи живи организми. Видовото разнообразие е показател, който характеризира не само състава на биоценозата, но и количествените отношения между нейните представители.

Учените разграничават бедни и богати биотопи. Тези видове биоценози се различават помежду си по броя на представителите на общностите. Важна роля за това играе възрастта на биотопа. По този начин младите общности, които започнаха да се формират сравнително наскоро, включват малък набор от видове. Всяка година броят на живите същества в него може да се увеличи. Най-бедни са създадените от човека биотопи (градини, овощни градини, ниви).

Трофична структура

Взаимодействието на различни организми, които имат свое специфично място в цикъла на биологичните вещества, се нарича трофична структура на биоценозата. Състои се от следните компоненти:

Характеристики на биоценозите

Популациите и биоценозите са обект на внимателно проучване. По този начин учените са установили, че повечето водни и почти всички сухоземни биотопи съдържат микроорганизми, растения и животни. Те установяват следната особеност: колкото по-голяма е разликата в две съседни биоценози, толкова по-разнородни са условията на техните граници. Установено е също, че изобилието на определена група организми в даден биотоп до голяма степен зависи от техния размер. С други думи, колкото по-малък е индивидът, толкова по-голямо е изобилието на този вид. Установено е също, че групи от живи същества с различни размери живеят в биотоп в различни мащаби на времето и пространството. И така, жизненият цикъл на някои едноклетъчни организми протича в рамките на един час, а на голямо животно - в рамките на десетилетия.

Брой видове

Във всеки биотоп се разграничава група от основни видове, най-многобройни във всеки размерен клас. Именно връзките между тях са определящи за нормалния живот на биоценозата. Тези видове, които преобладават по численост и продуктивност, се считат за доминиращи в тази общност. Те го доминират и са ядрото на този биотоп. Пример за това е тревната синя трева, която заема максималната площ на пасище. Тя е основният продуцент на тази общност. В най-богатите биоценози почти винаги всички видове живи организми са малко на брой. Така че дори в тропиците рядко се срещат няколко еднакви дървета в една малка област. Тъй като такива биотопи се отличават с висока стабилност, огнища на масово размножаване на някои представители на флората или фауната в тях са редки.

Всички видове общности съставляват нейното биоразнообразие. Биотопът има определени принципи. Като правило се състои от няколко основни вида, характеризиращи се с високо изобилие и голям бройредки видове, характеризиращи се с малък брой представители. Това биоразнообразие е в основата на равновесното състояние на дадена екосистема и нейната устойчивост. Благодарение на него в биотопа възниква затворен цикъл на биогени ( хранителни вещества).

Изкуствени биоценози

Биотопите се образуват не само естествено. В живота си хората отдавна са се научили да създават общности със свойства, които са полезни за нас. Примери за създадена от човека биоценоза:

изкуствени канали, резервоари, езера;
пасища и ниви за култури;
пресушени блата;
възобновяеми градини, паркове и горички;
полезащитни горски насаждения.

Обитаващи сравнително хомогенно жизнено пространство (определено парче земя или водна площ) и свързани помежду си и с околната среда. Биоценозите са възникнали на основата на биогенен цикъли го осигуряват в специфични природни условия. Биоценозата е динамична система, способна да се саморегулира, чиито компоненти (производители, потребители, разлагащи) са взаимосвързани. Един от основните обекти на изследване на екологията. Най-важните количествени показатели на биоценозите са биоразнообразие(общият брой на видовете в нея) и биомасата (общата маса на всички видове живи организми в дадена биоценоза).

Видове биоценози: 1) Естествени (река, езеро, ливада и др.) 2) Изкуствени (езерце, градина и др.)

Има 2 вида (типа) биоценоза: естествена и изкуствена ( вижте слайд 3). Опитайте се да определите каква е разликата между тези биоценози. Дай примери.

Естествена биоценоза е този, създаден от природата. Например езеро, гора.

Изкуствена биоценоза е този, създаден от човека. Например градина, зеленчукова градина.

Естествени биоценози.

Съставът на обитателите във всяка от тях не е случаен, той зависи от условията на дадената територия и е съобразен с тях. Биоценозите могат да бъдат богати на видове и бедни, например: в тундрата има беден видов състав, а в тропически гори- богат.

Колкото по-голям е броят на видовете, толкова по-устойчива е биоценозата на различни интервенции.

Устойчивостта на биоценозите се определя и от тяхната наслоеност – пространствена и времева.

Какво мислите, че означават тези термини?

Нива - етажи.

Пространствен - разположен в пространството (тройно измерение).

Темпорален - разположен във времето (промени във времето)

Пространственото наслояване е характерно както за животните, така и за растенията. Всяко ниво се управлява от индивиди от неговия собствен вид, но това не пречи на различни животни да бъдат в други нива. Основните етапи от живота на животните обаче протичат в определени нива. Например птичите гнезда са разположени в някои нива, докато търсенето на храна може да се случи в други.

Временното наслояване възниква във връзка с хранителните навици, изграждането на гнезда и къщи и размножаването. Например, времето на пристигането на птиците зависи от наличието на храна. Освен това при продължително студено време птиците дълго време не започват да строят гнезда и да снасят яйца.

В естествените биоценози видовият състав се запазва дълго време и между различните видове се установяват определени взаимоотношения. Организмите се разграничават като производители, консументи и разлагащи. Опитайте се да дефинирате понятието "производители"

Производители - тези, които произвеждат (произвеждат) нещо.

Какви организми смятате, че могат да бъдат производители?

Растения, защото те произвеждат кислород и органична материя.

Растенията, които произвеждат органични вещества от неорганични вещества, се наричат производители.

Ако производителите са организми, които произвеждат вещество, тогава кои са консуматорите?

Консуматорите са тези организми, които консумират дадено вещество.

Тревопасните животни, които създават органични вещества, но от животински произход, се наричат потребители на реда.

И така, разбрахме кои са производителите и потребителите. Помислете и кажете кои са разлагащите и каква роля трябва да играят?

Разлагащите са организми, които обработват останките от мъртви животни и растения.

Разложителите са организми, които се хранят с останки от мъртви растения и животни. Те включват бактерии, гъбички и някои животни като червеи.

В естествената биоценоза се извършва саморегулация на броя на индивидите от всяка група.

Какви характеристики смятате, че ще има изкуствената биоценоза?

Там ще вирее само това, което човек е посадил, ще живеят само няколко вида животни.

Изкуствени биоценози

Селското стопанство е довело до унищожаването на естествените и създаването на изкуствени биоценози (агробиоценози). Култивирането на растения от един и същи вид на големи площи, например картофи, пшеница, доведе до рязко намаляване на връзките между видовете. Агробиоценозата не е много стабилна, т.к няма подреждане (както времево, така и пространствено).

Културните растения формират специфичен състав на обитателите на животинския свят с преобладаване на растителноядни видове, предимно вредители. Всички индивиди се характеризират с добра адаптивност към бързата промяна на растителността, всеядни.

За да се бори с тях, човек използва различни методи, използва пестициди, като същевременно замърсява околната среда, унищожавайки заедно с вредните и полезни животни. За поддържане на стабилността на изкуствените биоценози са необходими големи финансови разходи.

Например, помислете за биоценозата на резервоар .

Производителите тук са всички видове растения, които в повечето случаи са разположени в горните слоеве. Микроскопичните водорасли образуват фитопланктон.

Консуматорите от първи ред са микроскопични животни, образуващи зоопланктон, които се хранят с фитопланктон и пряко зависят от неговото развитие.

Консуматори от втори ред - риби, които се хранят с ракообразни и насекоми.

Консуматорите от втори ред са хищни риби.

Консуматорите могат да живеят на различни дълбочини, включително дъното.

Остатъците от жизнената дейност на всички организми потъват на дъното и стават храна за разлагащите ги, разграждайки ги до неорганични вещества.

В процеса на ежедневието не всеки човек забелязва взаимодействието си с различни хора.Бързайки на работа, малко вероятно е някой, освен може би професионален еколог или биолог, да обърне специално внимание на факта, че е пресякъл площад или парк. Е, мина и мина, какво от това? Но това вече е биоценоза. Всеки от нас може да си спомни примери за такова неволно, но постоянно взаимодействие с екосистемите, ако само се замислим. Ще се опитаме да разгледаме по-подробно въпроса какво представляват биоценозите, какво представляват и от какво зависят.

Какво е биоценоза?

Най-вероятно малко хора си спомнят, че са изучавали биоценози в училище. 7 клас, когато тази тема се преподава по биология, е останал далеч в миналото и се помнят съвсем различни събития. Припомнете си какво е биоценоза. Тази дума е образувана от сливането на две латински думи: "bios" - живот и "cenosis" - общ. Този термин означава съвкупност от микроорганизми, гъби, растения и животни, живеещи на една и съща територия, взаимосвързани и взаимодействащи помежду си.

Всяка биологична общност включва следните компоненти на биоценозата:

микроорганизми (микробиоценоза);
растителност (фитоценоза);
животни (зооценоза).

Всеки от тези компоненти играе важна роля и може да бъде представен от индивиди от различни видове. Все пак трябва да се отбележи, че фитоценозата е водещият компонент, който определя микробиоценозата и зооценозата.

Кога се появи тази концепция?

Концепцията за "биоценоза" е предложена от немския хидробиолог Мьобиус в края на 19 век, когато той изучава местообитанията на стридите в Северно море. По време на изследването той установи, че тези животни могат да живеят само в строго определени условия, характеризиращи се с дълбочина, скорост на течението, соленост и температура на водата. Освен това Мьобиус отбеляза, че строго определени видове морски растения и животни живеят на една и съща територия заедно със стридите. Въз основа на получените данни през 1937 г. ученият въвежда понятието, което разглеждаме, за да обозначи асоциацията на групи от живи организми, живеещи и съжителстващи на една и съща територия, поради историческо развитиевидове и дълго Съвременната концепция за "биоценоза" биологията и екологията тълкуват малко по-различно.

Класификация

Днес има няколко признака, според които биоценозата може да бъде класифицирана. Примери за класификация въз основа на размер:

макробиоценоза (море, планини, океани);
мезобиоценоза (блато, гора, поле);
микробиоценоза (цвете, стар пън, лист).

Също така, биоценозите могат да бъдат класифицирани в зависимост от местообитанието. Следните три вида са признати за основни:

морски;
сладководни;
земята.

Всяка от тях може да бъде разделена на подчинени, по-малки и локални групи. По този начин морските биоценози могат да бъдат подразделени на бентосни, пелагични, шелфови и други. Сладководните биологични общности са речни, блатни и езерни. Сухоземните биоценози включват крайбрежни и вътрешни, планински и равнинни подтипове.

Най-простата класификация на биологичните общности е разделянето им на естествени и изкуствени биоценози. Сред първите има първични, образувани без човешко влияние, както и вторични, които са претърпели промяна поради влиянието на природни стихии или дейността на човешката цивилизация. Нека разгледаме по-отблизо техните характеристики.

Естествени биологични общности

Естествените биоценози са сдружения на живи същества, създадени от самата природа. Такива общности са природни системи, които се формират, развиват и функционират според свои собствени специални закони. Германският еколог В. Тишлер идентифицира следните характеристики, които характеризират такива образувания:

1. Общностите възникват от готови елементи, които могат да действат като представители определени видове, както и цели комплекси.

2. Отделни части от общността могат да бъдат заменими. Така един вид може да бъде изместен и напълно заменен от друг, който има сходни изисквания към условията на съществуване, без негативни последици за цялата система.

3. Поради факта, че интересите към биоценозата различни видовеса противоположни, тогава цялата надорганизмова система се основава и съществува благодарение на балансирането на сили, насочени противоположно.

Освен това в биологичните общности има едификатори, тоест животински или растителни видове, които създават необходимите условияза живота на други същества. Така например в степните биоценози перушината е най-мощният едификатор.

За да се оцени ролята на даден вид в структурата на биологичната общност, се използват показатели, базирани на количествено отчитане, като изобилие, честота на срещане, индекс на разнообразие на Шанън и наситеност на видовете.

Биоценоза (от гръцки bios - живот, koinos - общ) е организирана група от взаимосвързани популации от растения, животни, гъби и микроорганизми, живеещи заедно в еднакви условия на околната среда.

Концепцията за "биоценоза" е предложена през 1877 г. от немския зоолог К. Мьобиус. Мьобиус, изучавайки буркани със стриди, стигна до извода, че всеки от тях е общност от живи същества, всички членове на която са в тясна връзка. Биоценозата е продукт на естествения подбор. Неговото оцеляване, стабилно съществуване във времето и пространството зависи от естеството на взаимодействието на съставните популации и е възможно само при задължително получаване на лъчистата енергия на Слънцето отвън.

Всяка биоценоза има определена структура, видов състав и територия; характеризира се с определена организация на хранителните отношения и определен тип метаболизъм

Но нито една биоценоза не може да се развие сама, извън и независимо от околната среда. В резултат на това в природата се образуват определени комплекси, съвкупности от живи и неживи компоненти. Сложните взаимодействия на отделните им части се поддържат на базата на многостранна взаимна годност.

Пространство с повече или по-малко хомогенни условия, обитавано от едно или друго съобщество от организми (биоценоза), се нарича биотоп.

С други думи, биотопът е място на съществуване, местообитание, биоценоза. Следователно биоценозата може да се разглежда като исторически установен комплекс от организми, характерен за определен биотоп.

Всяка биоценоза образува диалектическо единство с биотоп, биологична макросистема от още по-висок ранг - биогеоценоза. Терминът "биогеоценоза" е предложен през 1940 г. от В. Н. Сукачев. Той е практически идентичен с термина "екосистема", широко използван в чужбина, който беше предложен през 1935 г. от А. Тенсли. Има мнение, че терминът "биогеоценоза" в много по-голяма степен отразява структурните характеристики на изследваната макросистема, докато понятието "екосистема" включва преди всичко нейната функционална същност. Всъщност няма разлика между тези термини. Несъмнено В. Н. Сукачев, формулирайки понятието "биогеоценоза", комбинира в него не само структурното, но и функционалното значение на макросистемата. Според В. Н. Сукачев, биогеоценоза- това е съвкупност от хомогенни природни явления върху известна площ от земната повърхност- атмосфера, скали, хидрологични условия, растителност, фауна, света на микроорганизмите и почвата.Тази съвкупност се отличава със спецификата на взаимодействията на нейните компоненти, тяхната специална структура и определен тип обмен на материя и енергия между тях и с други природни явления.

Биогеоценозите могат да бъдат с различни размери. Освен това те са много сложни – понякога е трудно да се отчетат всички елементи, всички връзки в тях. Това са например такива природни групировки като гора, езеро, поляна и др. Пример за сравнително проста и ясна биогеоценоза може да бъде малък резервоар, езерце. Неговите неживи компоненти включват вода, вещества, разтворени в нея (кислород, въглероден диоксид, соли, органични съединения) и почва - дъното на резервоар, който също съдържа голям брой различни вещества. Живите компоненти на резервоара се разделят на производители на първични продукти - продуценти (зелени растения), потребители - консументи (първични - тревопасни животни, вторични - месоядни и др.) и разлагащи - деструктори (микроорганизми), които разграждат органичните съединения до неорганични . Всяка биогеоценоза, независимо от нейния размер и сложност, се състои от следните основни връзки: производители, потребители, разрушители и компоненти на неживата природа, както и много други връзки. Между тях възникват връзки от различен порядък - успоредни и пресичащи се, заплетени и преплетени и т.н.

Като цяло биогеоценозата представлява вътрешно противоречиво диалектическо единство, което е в постоянно движение и промяна. „Биогеоценозата не е сбор от биоценоза и околна среда“, посочва Н. В. Дилис, „а холистичен и качествено изолиран феномен на природата, действащ и развиващ се според собствените си закони, в основата на които е метаболизмът на неговите компоненти.“

Живите компоненти на биогеоценозата, т.е. балансираните животински и растителни общности (биоценози), са най-висшата форма на съществуване на организмите. Те се характеризират с относително стабилен състав на фауната и флората и имат типичен набор от живи организми, които запазват основните си характеристики във времето и пространството. Стабилността на биогеоценозите се поддържа от саморегулация, тоест всички елементи на системата съществуват заедно, като никога не се унищожават напълно, а само ограничават броя на индивидите от всеки вид до определена граница. Ето защо исторически са се развили такива взаимоотношения между видовете животни, растения и микроорганизми, които осигуряват развитието и поддържат възпроизводството им на определено ниво. Свръхпопулацията на един от тях може да възникне по някаква причина като избухване на масово размножаване и тогава установеното съотношение между видовете временно се нарушава.

За да се опрости изучаването на биоценозата, тя може условно да се раздели на отделни компоненти: фитоценоза - растителност, зооценоза - дива природа, микробиоценоза - микроорганизми. Но такова раздробяване води до изкуствено и всъщност неправилно отделяне от един естествен естествен комплекс от групи, които не могат да съществуват самостоятелно. В нито едно местообитание не може да има динамична система, която да се състои само от растения или само от животни. Биоценозата, фитоценозата и зооценозата трябва да се разглеждат като биологични единици от различни видове и етапи. Този възглед обективно отразява реалната ситуация в съвременната екология.

В условията на научно-технически прогрес човешката дейност трансформира естествените биогеоценози (гори, степи). Те се заменят с култури и насаждения култивирани растения. Така се образуват специални вторични агробиогеоценози, или агроценози, чийто брой на Земята непрекъснато нараства. Агроценозите са не само селскостопански полета, но и защитени пояси, пасища, изкуствено възстановени гори в сечища и пожарища, езера и резервоари, канали и пресушени блата. Агробиоценозите в структурата си се характеризират с малък брой видове, но голямо изобилие. Въпреки че има много специфични особености в структурата и енергията на естествените и изкуствените биоценози, между тях няма резки различия. В естествената биогеоценоза количественото съотношение на индивиди от различни видове е взаимно зависимо, тъй като има механизми, които регулират това съотношение. В резултат на това в такива биогеоценози се установява стабилно състояние, поддържащо най-благоприятните количествени пропорции на съставните му компоненти. В изкуствените агроценози няма такива механизми, там човек напълно се е погрижил за рационализирането на връзката между видовете. Много внимание се обръща на изучаването на структурата и динамиката на агроценозите, тъй като в обозримо бъдеще практически няма да има първични, естествени биогеоценози.

Трофична структура на биоценозата

Основната функция на биоценозите - поддържането на циркулацията на веществата в биосферата - се основава на хранителните взаимоотношения на видовете. Именно на тази основа органичните вещества, синтезирани от автотрофни организми, претърпяват множество химични трансформации и в крайна сметка се връщат в околната среда под формата на неорганични отпадъчни продукти, които отново се включват в цикъла. Следователно, с цялото разнообразие от видове, които съставляват различни общности, всяка биоценоза задължително включва представители на трите основни екологични групи организми - производители, потребители и разлагащи . Пълнотата на трофичната структура на биоценозите е аксиома на биоценологията.

Групи организми и взаимоотношенията им в биоценозите

Според участието в биогенния кръговрат на веществата в биоценозите се разграничават три групи организми:

1) Производители(производители) - автотрофни организми, които създават органични вещества от неорганични. Основните производители във всички биоценози са зелените растения. Дейността на производителите определя първоначалното натрупване на органични вещества в биоценозата;

Потребителиазпоръчка.

Това трофично ниво се състои от директни потребители на първичната продукция. В най-типичните случаи, когато последният е създаден от фотоавтотрофи, това са тревопасни животни. (фитофаги).Видовете и екологичните форми, представляващи това ниво, са много разнообразни и адаптирани към храненето. различни видоверастителна храна. Поради факта, че растенията обикновено са прикрепени към субстрата и техните тъкани често са много силни, много фитофаги са развили устен апарат за гризане и различни адаптации за смилане и смилане на храна. Това са зъбните системи от типа гризане и смилане при различни тревопасни бозайници, мускулестият стомах на птиците, който е особено добре изразен при зърноядните и др. н. Комбинацията от тези структури определя възможността за смилане на твърда храна. Гризащият устен апарат е характерен за много насекоми и др.

Някои животни са приспособени да се хранят с растителен сок или цветен нектар. Тази храна е богата на висококалорични, лесно смилаеми вещества. Устният апарат на видовете, които се хранят по този начин, е устроен под формата на тръба, с помощта на която се усвоява течна храна.

Адаптациите към храненето на растенията се откриват и на физиологично ниво. Те са особено изразени при животни, които се хранят с грубите тъкани на вегетативните части на растенията, които съдържат голямо количество фибри. Целулолитичните ензими не се произвеждат в тялото на повечето животни, а разграждането на фибрите се извършва от симбиотични бактерии (и някои протозои на чревния тракт).

Потребителите отчасти използват храната за поддържане на жизнените процеси („разходите за дишане“) и отчасти изграждат собственото си тяло на нейна основа, като по този начин извършват първия, основен етап от трансформацията на органичната материя, синтезирана от производителите. Процесът на създаване и натрупване на биомаса на потребителско ниво се означава като , вторични продукти.

ПотребителиIIпоръчка.

Това ниво съчетава животни с месояден тип храна. (зоофаги).Обикновено всички хищници се считат за тази група, тъй като техните специфични характеристики практически не зависят от това дали плячката е фитофаг или хищник. Но строго погледнато, само хищници, които се хранят с тревопасни животни и съответно представляват втория етап от трансформацията на органичната материя в хранителните вериги, трябва да се считат за потребители от втори ред. Химикалите, които изграждат тъканите на животинския организъм, са доста хомогенни, така че трансформацията по време на прехода от едно ниво на консуматори към друго не е толкова фундаментална, колкото трансформацията на растителни тъкани в животински.

При по-внимателен подход нивото на потребителите от втория ред трябва да се раздели на поднива според посоката на потока на материята и енергията. Например в трофичната верига "зърнени култури - скакалци - жаби - змии - орли" жабите, змиите и орлите съставляват последователни поднива на консументи от втори ред.

Зоофагите се характеризират със специфичните си адаптации към естеството на диетата си. Например, устата им често е адаптирана за хващане и задържане на жива плячка. При хранене на животни, които имат плътни защитни покрития, се развиват адаптации за тяхното унищожаване.

На физиологично ниво адаптациите на зоофагите се изразяват предимно в спецификата на действието на ензимите, "настроени" за смилането на храна от животински произход.

ПотребителиIIIпоръчка.

Най-важните в биоценозите са трофичните връзки. Въз основа на тези връзки на организмите във всяка биоценоза се разграничават така наречените хранителни вериги, които възникват в резултат на сложни хранителни взаимоотношения между растителни и животински организми. Хранителните вериги обединяват пряко или непряко голяма група организми в единен комплекс, свързан помежду си чрез взаимоотношения: храна - потребител. Хранителната верига обикновено се състои от няколко звена. Организмите от следващата връзка изяждат организмите от предишната връзка и по този начин се осъществява верижният трансфер на енергия и материя, който е в основата на цикъла на веществата в природата. При всяко прехвърляне от връзка към връзка, голяма част (до 80 - 90%) от потенциалната енергия се губи, разсейвайки се под формата на топлина. Поради тази причина броят на звената (видовете) в хранителната верига е ограничен и обикновено не надвишава 4-5.

Схематична диаграма на хранителната верига е показана на фиг. 2.

Тук хранителната верига се основава на видове - производители - автотрофни организми, главно зелени растения, които синтезират органична материя (изграждат телата си от вода, неорганични соли и въглероден диоксид, усвоявайки енергията на слънчевата радиация), както и сяра, водород и други бактерии, които използват органична материя за синтез на вещества енергийно окисление на химикали. Следващите връзки в хранителната верига са заети от потребителски видове - хетеротрофни организми, които консумират органична материя. Основните консументи са тревопасни животни, които се хранят с трева, семена, плодове, подземни части на растения - корени, грудки, луковици и дори дървесина (някои насекоми). Вторичните потребители включват месоядни животни. Хищниците от своя страна се делят на две групи: хранещи се с масова дребна плячка и активни хищници, често атакуващи плячка, по-голяма от самия хищник. В същото време както тревопасните, така и месоядните имат смесена диета. Например, дори при изобилие от бозайници и птици, куниците и самурите също ядат плодове, семена и кедрови ядки, а тревопасните животни консумират известно количество животинска храна, като по този начин получават необходимите им незаменими аминокиселини от животински произход. Започвайки от ниво производител, има два нови начина за използване на енергия. Първо, използва се от тревопасни животни (фитофаги), които ядат директно живите тъкани на растенията; второ, те консумират сапрофаги под формата на вече мъртви тъкани (например по време на разлагането на горската постеля). Организми, наречени сапрофаги, главно гъби и бактерии, получават необходимата енергия чрез разлагане на мъртва органична материя. В съответствие с това има два вида хранителни вериги: веригите на хранене и веригите на разлагане, фиг. 3.

Трябва да се подчертае, че хранителните вериги на разлагане са не по-малко важни от веригите на паша. На сушата тези вериги започват с мъртва органична материя (листа, кора, клони), във водата - мъртви водорасли, фекална материя и други органични остатъци. Органичните остатъци могат да бъдат напълно консумирани от бактерии, гъби и малки животни - сапрофаги; в този случай се отделят газ и топлина.

Всяка биоценоза обикновено има няколко хранителни вериги, които в повечето случаи трудно се преплитат.

Количествени характеристики на биоценозата: биомаса, биологична продуктивност.

биомасаи продуктивност на биоценозата

Количеството жива материя на всички групи растителни и животински организми се нарича биомаса. Скоростта на производство на биомаса се характеризира с продуктивността на биоценозата. Има първична продуктивност - растителна биомаса, образувана за единица време по време на фотосинтезата, и вторична - биомаса, произведена от животни (консументи), които консумират първични продукти. Вторичното производство се формира в резултат на използването от хетеротрофните организми на енергията, съхранявана от автотрофите.

Производителността обикновено се изразява като маса на година като сухо вещество на единица площ или обем, което варира значително в различните растителни съобщества. Например 1 хектар борова гора произвежда 6,5 тона биомаса годишно, а плантация от захарна тръстика – 34-78 т. Като цяло първичната продуктивност на горите в света е най-висока в сравнение с други формации. Биоценозата е исторически установен комплекс от организми и е част от по-общ природен комплекс - екосистема.

Правилото на екологичните пирамиди.

Всички видове, които съставляват хранителната верига, се издържат от органичната материя, създадена от зелените растения. В същото време има важна закономерност, свързана с ефективността на използването и преобразуването на енергията в процеса на хранене. Същността му е следната.

Само около 0,1% от енергията, получена от Слънцето, се свързва в процеса на фотосинтеза. Но благодарение на тази енергия могат да се синтезират няколко хиляди грама сухо органично вещество на 1 m 2 годишно. Повече от половината енергия, свързана с фотосинтезата, веднага се изразходва в процеса на дишане на самите растения. Другата част от него се пренася чрез редица организми по хранителните вериги. Но когато животните ядат растения, по-голямата част от енергията, съдържаща се в храната, се изразходва за различни жизнени процеси, като същевременно се превръща в топлина и се разсейва. Само 5 - 20% от хранителната енергия преминава в новоизграденото вещество на тялото на животното. Количеството растителна материя, което служи като основа на хранителната верига, винаги е няколко пъти по-голямо от общата маса на тревопасните животни, а масата на всяка от следващите връзки в хранителната верига също намалява. Това много важно правило се нарича правило на екологичната пирамида. Екологичната пирамида, която е хранителна верига: зърнени култури - скакалци - жаби - змии - орел е показана на фиг. 6.

Височината на пирамидата съответства на дължината на хранителната верига.

Преходът на биомасата от подлежащото трофично ниво към горното е свързано със загуба на материя и енергия. Средно се смята, че само около 10% от биомасата и свързаната с нея енергия преминават от всяко ниво на следващото. Поради това общата биомаса, производството и енергията, а често и броят на индивидите прогресивно намаляват с изкачването на трофичните нива. Тази закономерност е формулирана от Ч. Елтън (Ch. Elton, 1927) като правило екологични пирамиди (фиг. 4) и действа като основен ограничител за дължината на хранителните вериги.

Съвкупността от живи същества, включени в екологичната система, се нарича биотична общност или биоценоза. Следователно, биоценоза- съвкупност от популации на всички видове живи организми, обитаващи определен географски район, който се различава от другите съседни райони по отношение на химичен съставпочви, води, както и редица физически показатели (надморска височина, слънчева радиация и др.). Това се отнася за съвкупността от живи същества - растения, животни, микроорганизми, пригодени за съжителство на дадена територия. Понятието "биоценоза" е едно от най-важните в екологията, тъй като от него следва, че живите същества образуват комплекс организирани системиизвън които не могат да съществуват устойчиво. Основната функция на общността е да осигури баланс в екосистемата, основан на затворен цикъл на веществата.

Съставът на биоценозите може да включва хиляди видове различни организми. Но не всички от тях са еднакво значими. Премахването на някои от тях от общността не оказва забележим ефект върху тях, докато отстраняването на други води до значителни промени.

Някои видове биоценози могат да бъдат представени от множество популации, докато други са малки. Мащабите на биоценотичните групи от организми са много различни - от съобщества от възглавници от лишеи върху стволове на дървета или разлагащ се пън до популация на цели пейзажи: гори, степи, пустини и др.

Организацията на живота на биоценотично ниво е подчинена на йерархия. С увеличаване на мащаба на общностите, тяхната сложност и делът на косвените, непреки връзки между видовете се увеличават.

Естествените асоциации на живите същества имат свои собствени закони на функциониране и развитие, т.е. са природни системи.

По този начин, бидейки, подобно на организмите, структурни единици на живата природа, биоценозите, въпреки това, се формират и поддържат своята стабилност въз основа на други принципи. Те са системи от т.нар тип рамка- без специални управляващи и координиращи центрове, а също така са изградени върху множество и сложни вътрешни връзки.

Най-важните характеристики на системите, свързани с неорганизмово ниво на организация на живота, например според класификацията на немски еколог В. Тишлер, са следните:

Съобществата винаги възникват, съставени са от готови части (представители на различни видове или цели комплекси от видове), които присъстват в околната среда. По този начин техният произход се различава от образуването на отделен организъм, което се случва чрез постепенното обособяване на най-простото първоначално състояние.
Частите на Общността са взаимозаменяеми. Частите (органите) на всеки организъм са уникални.
Ако целият организъм поддържа постоянна координация, последователността на дейността на неговите органи, клетки и тъкани, тогава надорганизмовата система съществува главно благодарение на балансирането на противоположно насочени сили.
Съобществата се основават на количественото регулиране на изобилието на едни видове от други.
Максималните размери на един организъм са ограничени от вътрешната му наследствена програма. Размерите на надорганизмовите системи се определят от външни причини.

В рамките на фитоценозата всеки вид се държи относително независимо. От гледна точка на приемствеността, видовете се срещат заедно не защото са се приспособили един към друг, а защото са се приспособили към общо местообитание. Всяка промяна в условията на местообитанията води до промени в състава на общността.

Многостранен и при изучаването му се разграничават различни аспекти.

Видова и пространствена структура на биоценозата

Има концепции за "видово богатство" и "видово разнообразие" на биоценозите. Видово богатство- общ набор от общностни видове, който се изразява чрез списък от представители на различни групи организми. Видово разнообразие- индикатор, който отразява не само качествения състав на биоценозата, но и количествените отношения на видовете.

Има бедни и богати на видове биоценози. Видовият състав на биоценозите в допълнение зависи от продължителността на тяхното съществуване, историята на всяка биоценоза. Младите, току-що възникващи общности обикновено включват по-малък набор от видове, отколкото отдавна установените, зрели. Биоценозите, създадени от човека (поля, градини, овощни градини), също са по-бедни на видове от естествените системи, подобни на тях (гора, степ, ливада). Монотонността и видовата бедност на агроценозите се поддържа от специална комплексна система от агротехнически мерки.

Почти всички сухоземни и повечето водни биоценози включват в състава си както растения, така и животни. Колкото по-силни са разликите между два съседни биотопа, толкова по-разнородни са условията на техните граници и толкова по-силен е граничният ефект. населениена една или друга група организми в биоценозите силно зависи от техния размер. Колкото по-малки са индивидите на видовете, толкова по-голямо е тяхното изобилие в биотопите.

Групи организми с различни размери живеят в биоценоза в различни мащаби на пространството и времето. Например, жизнени циклиедноклетъчните могат да възникнат в рамките на един час, а жизнените цикли на големите растения и животни се простират с десетилетия.

Естествено, във всички биоценози числено преобладават най-малките форми - бактерии и други микроорганизми. Във всяко съобщество е възможно да се отдели група от основни, най-многобройни видове във всеки размерен клас, взаимоотношенията между които са определящи за функционирането на биоценозата като цяло. Видовете, които преобладават по изобилие (продуктивност) са доминатори на общността.Доминантите доминират в общността и съставляват "видовото ядро" на всяка биоценоза.

Например, при изследване на пасище е установено, че максималната площ в него е заета от растение - синя трева, а сред животните, пасящи там, най-вече са крави. Това означава, че синята трева доминира сред производителите, а кравите доминират сред потребителите.

В най-богатите биоценози почти всички видове са малобройни. В тропическите гори рядко се срещат няколко дървета от един и същи вид едно до друго. В такива съобщества не възникват огнища на масово размножаване на отделни видове, биоценозите са много стабилни.

Съвкупността от всички типове общности го прави биоразнообразие.Обикновено общността включва няколко основни вида с голямо изобилие и много редки видове с ниско изобилие.

Биологичното разнообразие е отговорно за равновесното състояние на екосистемата и, следователно, за нейната стабилност. Затворен цикъл на хранителни вещества (биогени) възниква само поради биологичното разнообразие. Веществата, които не се усвояват от едни организми, се усвояват от други, така че изходът на биогени от екосистемата е малък и постоянното им присъствие осигурява баланса на екосистемата.

Човешката дейност значително намалява разнообразието в природните общности, което изисква прогнози и предвиждане на последствията от нея, както и ефективни мерки за поддържане на природните системи.

Областта на абиотичната среда, която биоценозата заема, се нарича биотоп.

Пространствената структура на земната биоценоза се състои от нейната растителна част - фитоценоза, разпределението на наземните и подземните растителни маси. Животните също са предимно ограничени в един или друг слой растителност (фиг. 1).

Ориз. 1. Разпределение на копитни животни по нива на хранене (De la Fuente, 1972): 1 - жираф; 2 - антилопа геренук; 3 - дик-дик антилопа; 4 - носорог; 5 - слон; 6 - зебра; 7 - giu; 8 - газела на Грант; 9 - бубал от антилопа