Функциональная и экологическая структура биоценоза

Биоценоз, биотоп, экосистема

Функциональная и экологическая структура биоценоза

Совокупность на определенном пространстве земной поверхности однородных природных явлений (атмосферы, почвы, климатических условий, растительного, животного мира), объединенных обменом веществ и энергии в единый природный комплекс называют биогеоценозом. В состав биогеоценоза входят биотоп и биоценоз.

Под биоценозом понимают устойчивую систему совместно существующей биоты (автотрофных и гетеротрофных организмов). Таким образом, биоценоз — это конкретная совокупность живых организмов на определенном пространстве суши или акватории. Это пространство с конкретными условиями произрастания и является биотопом.

  • Биотоп — однородное по абиотическим факторам пространство среды, занятый биоценозом (то есть место жизни видов, организмов).
  • Биоценоз — это конкретная совокупность живых организмов на определенном пространстве суши или акватории.

Чем экосистема отличается от биогеоценоза

Необходимость введения понятия биогеоценоз вызвана тем, что экологическая система не имеет пространственной привязки (экосистемой может быть и корова с микроорганизмами, паразитирующими на ее теле). Биогеоценоз — это всегда определенный отдельный участок биосферы.

С этой точки зрения биогеоценоз можно рассматривать как частный случай, или один из видов экосистемы, который имеет четкую территориальную привязку. Следовательно, ограниченность определенной территорией и является основным отличием биогеоценоза от экосистемы.

Понятие «биоценоз» — условное, поскольку вне среды существования организмы жить не могут, но им удобно пользоваться в процессе изучения экологических связей между организмами.

Часто экосистему отождествляют с биогеоценозом. И.Дедю считает, что категории экосистема и биогеноценоз совпадают на уровне растительной совокупности и различаются только выше и ниже этого уровня.

Группировка и неживая среда функционируют вместе как экологическая система (экосистема). Группировке соответствует термин биоценоз, а экосистеме — биогеоценоз. Таким образом накладываются не только два термина — экосистема (предложен А.

Тенсли) и биогеоценоз (предложен В.М.Сукачовым), но и два несколько разных подхода. Экосистемой, например, может быть, по широкой трактовке многих ученых, и океан, и капля воды. В представлении же В.М.

Сукачова, биогеоценоз — это экосистема в пределах конкретного фитоценоза.

Биоценоз, определение

С экологической точки зрения критериями выделения биоценозов и экосистем является видовой состав флоры и фауны, временная продолжительность системы и пространственных границ. Группировку можно назвать биоценозом только тогда, когда она соответствует следующим критериям:

1. Имеет характерный видовой состав. Существует две характерные группы видов:

  • доминантные виды, которые создают внешний вид биоценоза ( сосновый, ковыльный, сфагновый, вересковый), причем каждый из них имеет свою особую, неповторимую внешность;
  • субдоминантным виды, которые хоть и не выделяются так явственно, как первая группа, но своим присутствием отражают условия произрастания. Характерные виды указывают на эти специфические условия среды, хотя часто не является видами-доминантами. Например, когда мы вспоминаем о барвинке, то видим дубраву, в которой доминирует дуб.

2. Имеет необходимый набор видов. Биоценоз является системой, в рамках которой реализуется оборот материи и энергии, который осуществляется между компонентами биоценоза и среды.

Поэтому биоценозом может называться только такая система, которая содержит все элементы, необходимые для реализации обращения материи, — прежде всего продуценты, консументы, редуценты. Все группы организмов обеспечивают то, что мы называем полночленностью биоценоза.

Отсутствие отдельных членов в той или иной системе не дает права называть ее биоценозом, а лишь частью биоценоза, или неполночленным биоценозом.

3. Характеризуется определенной длительностью во времени. Биоценоз с его видовым составом является системой стойкой и долговечной, однако его жители имеют разную продолжительность жизни.

Например, у микробов она длится минуты, в мелких беспозвоночных — дни, у крупных — годы, а лесные деревья живут сотни лет.

Отдельные биоценозы тропических лесов отличаются геологической историей, тогда как на местах пожарищ или эвтрофных озер (неглубокие, до 10 — 15м, равнинные озера с высокой биологической продуктивностью) развиваются вполне юные биоценозы.

4. Имеет свою территорию и границы. Пространство, на котором функционирует отдельный биоценоз, отличается однородностью и особенностью условий биотопа.

Малые биоценозы могут существовать на нескольких квадратных метрах (источник с его особым животным и растительным миром), тогда как дубравы Черного леса, например, протянулись на сотни квадратных километров с востока к западу.

Главным в определении границы биоценоза является полночленность и реализация обращения материи.

Границы биоценоза

Выделить границы между двумя биоценозами несложно, если их абиотические и биотические факторы заметно отличаются (озеро и река, лес и поле, болото и луга летней поймы). Однако и в пределах этих биоценозов, если внимательнее их исследовать, можно увидеть мелкие полночленные образования.

Чаще всего пределы биоценоза определяются с учетом характерных жизненных форм (деревья, кустарники, лесные, луговые или степные травы), то есть членением фитоценоза.

Сложность в изучении биоценозов заключается в том, что животные организмы могут мигрировать в соседние фитоценозы и поэтому нельзя утверждать, что определенной растительной группировке обязательно соответствует какая-то одна группировка животных.

Одна растительная группировка может служить кормовой базой для нескольких видов консументов, и наоборот, один вид животных может кормиться в нескольких разнотипных растительных группировках. Поэтому изучение биоценозов требует глубоких исследований не только флоры и фауны, но и функционирование отдельных факторов биоценотической системы. В течение последних десятилетий все чаще употребляется термин «агроценоз».

Структура биоценоза

Структура биоценоза в пределах экосистемы может подразделяться на следующие виды.

1. Видовая структура:

  • Фитоценоз;
  • Зооценоз;
  • Микроценоз.

Видовое разнообразие является одним из основных показателей структуры биоценоза.

2. Пространственная структура. Видовые популяции в составе экосистем (или экосистем) располагаются как по плоскости (горизонтально), так и по вертикали. Благодаря этому система всегда занимает трехмерный пространство.

Например, лесные фитоценозы вертикально структурированные по ярусности:

  • Первый ярус — грунтовая, лиственная подстилка, лишайники, водоросли.
  • Второй ярус — низкорослые травы, мхи.
  • Третий ярус — высокорослые травы.
  • Четвертый ярус — кусты.
  • Пятый ярус — среднерослые деревья.
  • Шестой ярус — высокорослые деревья.

Горизонтальная структура обусловлена ​​мозаичностью и связана с неравномерным распределением популяций по плоскости.

Пространственная структура обусловливает возникновение топических связей между организмами, — это борьба за место поселения и хранилища.

С другой стороны, топические связи положительно влияют на формирование более полночленных биоценозов (например, кроны деревьев перехватывают большую часть солнечной энергии, формируя при этом температурный и водный режим для других растений биоценоза).

3. Трофическая структура. Трофическая структура предусматривает распределение организмов на продуцентов, консументов и редуцентов, которые в конкретных экосистемах формируются за счет популяций многих видов.

Организмы входящие в состав биоценоза

Продуценты (автотрофы, производители) — это организмы, которые создают (продуцируют) органическое вещество из неорганического (воды, углекислого газа и минеральных солей) за счет солнечной энергии в процессе фотосинтеза.

Образованная глюкоза (виноградный сахар), является исходным веществом для других органических соединений. Эти соединения растения используют для поддержания обмена веществ и для построения субстанции собственного тела (фитомассы).

При этом энергия теряется при дыхании и отдаче тепла. Лишь незначительная часть светоизлучения — лучистой энергии превращается в химическую энергию.

Продуценты способны самостоятельно создавать и обеспечивать себя органическим веществом и выполняют роль накопителей органического вещества. К продуцентам принадлежат зеленые растения.

Консументы (гетеротрофы) — это организмы, получающие энергию за счет питания автотрофами или другими консументами.

Они зависят от автотрофов, поскольку для питания нуждаются в богатых энергией веществах, чтобы из них строить субстанцию ​​своего тела (зоомаса).

Гетеротрофы используют энергию химических связей органических веществ, которая была аккумулирована автотрофами. Часть энергии теряется через дыхание. Консументы различают по порядкам:

  • Консументы 1-го порядка — это растительноядные животные, например растительноядные насекомые.
  • Консументы 2-го порядка — поедают консументов 1-го порядка (хищники), например ящерицы, лягушки, насекомоядные птицы и тому подобное.
  • Консументы 3-го порядка — могут питаться консументами 2-го порядка. Часто ими являются хищные звери, птицы.

Редуценты — это микроорганизмы, разлагающие органическое вещество продуцентов и консументов до простых соединений — воды, углекислого газа, минеральных солей, замыкая таким образом круговорот веществ в биосфере; это — микроорганизмы (бактерии и грибы), которые являются гетеротрофными деструкторами. Их деятельность поддерживают в экосистеме много маленьких беспозвоночных животных (равноногие ракообразные, клещи, личинки насекомых):

  • Сапрофаги питаются мертвой органической субстанцией;
  • Копрофаги поедают животные экскременты, при этом бактерии и грибы, которые на них поселяются, составляют важную часть питания;
  • Некрофаги — питающееся мертвечиной, падалью.

Работа деструкторов заканчивает круговорот веществ образованием СО2, NН4, Н2S, СН4, Н2 и ионов, таких как РО43-, С1, Na+, K+, Са2+ и др.

Продуценты и деструкторы сами создают короткий круговорот. В длинном круговороте между ними находятся консументы.

Пищевые цепи биоценоза

Цепь питания (трофическая цепь) — взаимоотношения между организмами во время переноса энергии пищи от ее источника (зеленого растения) через ряд организмов (путем поедания) на более высокие трофические уровни;

или:

— ряды взаимосвязанных видов, в которых каждый предыдущий является объектом питания следующего, также называют цепями питания.

Различают цепи питания различных типов. Тип цепи зависит от начального звена. Начальным звеном в цепях питания могут быть растения, мертвые растения, остатки или помет животных. Например:

  • растения — тли — мелкие насекомоядные птицы — хищные птицы;
  • растения — зайцы — лисы — волки.

В данных случаях ряды начинаются с растений. К другому типу рядов питания принадлежат ряды, начинающиеся с помета животных с неиспользованными запасами веществ:

  • коровий помет — личинки мух — насекомоядные птицы — хищники.

Примером цепей питания, которые начинаются с растительных остатков, могут быть:

  • растительный перегной — дождевые черви — кроты.

Каждая из звеньев цепи питания может использовать только 5-15% энергии пищи для построения вещества своего тела. Вследствие неизбежной потери энергии количество создаваемого органического вещества в каждом следующем звене уменьшается.

Таким образом, каждая цепь потребления содержит, как правило, не более 4-5 звеньев, так как вследствие потери энергии общая биомасса каждого следующего звена примерно в 10 раз меньше предыдущей.

Эта закономерность называется правилом экологической пирамиды.

Экологическая пирамида бывает трех типов:

  1. пирамида чисел — показывает численность отдельных организмов на каждом уровне, причем общее число особей, участвующих в цепях питания, с каждым звеном уменьшается;
  2. пирамида биомассы — количественное соотношение органического вещества; при этом суммарная масса растений оказывается больше, чем биомасса всех травоядных организмов, масса которых, в свою очередь, превышает массу всех хищников;
  3. пирамида энергии (продукции) — количество энергии в продуктах каждого уровня, причем на каждом последующем трофическом уровне количество биомассы, образующейся в единицу времени, больше, чем на следующем.

Основа в пирамидах чисел и биомассы может быть меньше, чем следующие уровни (в зависимости от соотношения размеров продуцентов и консументов). Пирамида энергии всегда сужается к верху.

Все три правила пирамид — продукции, биомассы и чисел — выражают в итоге энергетическое отношение в экосистемах. Первые два правила оказываются в группировках с определенной трофической структурой, последнее (пирамида продукции) имеет универсальный характер.

Знание законов продуктивности экосистем и а количественный учет потока энергии имеют большое практическое значение:

  1. первичная продукция агроценозов и природных группировок — основной источник питания для человечества;
  2.  полученная за счет сельскохозяйственных животных вторичная продукция не менее важна, так как содержит животные белки.

Эффективность трофических цепей оценивается величиной биомассы экосистемы и ее биологической продуктивностью. Умение точно рассчитать поток энергии и масштабы продукции экосистем позволяет получить наибольший выход продукции, необходимой человеку.

Источник: https://www.polnaja-jenciklopedija.ru/biologiya/biotsenoz-biotop-ekosistema.html

13. Структура биоценозов. Видовая структура биоценоза. Видовое разнообразие. Индексы видового разнообразия. Экологическая структура. Понятие экологической ниши. Фундаментальная и реализованная ниша

Функциональная и экологическая структура биоценоза

Различаютвидовую, экологическую и пространственнуюструктуру биоценоза.

Видоваяструктура биоценоза— качественный и количественный составвидов, входящих в биоценоз.

Каждыйконкретный биоценоз характеризуетсяопределенным видовым составом. По числувидов, входящих в биоценоз, выделяютбогатые и бедные сообщества. В составебиосферы к богатым биоценозам относятбиоценозы тропических и широколиственныхлесов, низинных болот, пойменных лугов,саванн, рек, коралловых рифов.

Натерритории нашей страны к даннойкатегории причисляют биоценозы пойменныхдубрав, низинных болот, пойменных лугов,рек и озер. Бедным видовым составомотличаются биоценозы арктических иантарктических пустынь, тундр,субтропических и тропических пустынь,высокогорий и глубоководные морскиесообщества.

В Беларуси бедными повидовому составу выступают биоценозыручьев и родников, суходольных лугов иверховых болот.

Однивиды биоценоза могут быть представленызначительным числом особей, другие,наоборот, могут быть очень малочисленными.Для установления структуры доминированияопределяют классы обилия. Наряду сдругими шкалами чаще всего классы обилиявыделяют в соответствии со шкалойРенконена [22].

Обилие— это количество особей вида либо всегосообщества, приходящееся на единицуплощади или объема.

Распределениепо классам (категориям) обилия поРенконену имеет следующий вид:

 доминанты— виды с обилием выше 5%;

 субдоминанты— виды с обилием от 2 до 5%;

 рецеденты— виды с обилием от 1 до 2%;

 субрецеденты— редкие виды, с обилием ниже 1%.

Виды,относящиеся к двум последним категориям,часто называются редкими.

Видовое(таксономическое) разнообразиетого или иного сообщества являетсяпоказателем его экологического состояния.

Известно, что в благоприятных условияхформируются богатые по числу видов(таксонов) биоценозы, которые отличаютсяполидоминантностью (poli –много), то есть высокими показателямичисленности и биомассы могутхарактеризоваться сразу 5–6 и болеевидов.

Пример благоприятных условий –большинство южных водоёмов, тамодновременно или сменяя друг друга втечение года, доминируют нескольковидов, или очень чистые речки, в которыхчисленность и биомасса бентофауны могутбыть невысоки, но равномерно распределенымежду видами.

Всообществах, обитающих в экстремальныхусловиях, как правило, снижается видовое(таксономическое) разнообразие, и онистановятся монодоминантными, то естьвысокую численность и биомассу имеет1, в крайнем случае, 2 вида.

Примерамиэкосистем, развивающихся в экстремальныхусловиях, могут служить экосистемыводоёмов в приполярных районах, гденизкие температуры позволяют обитатьлишь немногим видам; или сильнозагрязнённые участки водоёма, гдеограничивающим фактором служит нетемпература, а количество загрязняющеговещества.

В таких условиях происходитизменение структуры донных сообществ,которое может быть выражено индексамивидового разнообразия. Приведём примерырасчёта двух из них.

1. ИндексШеннона (H) широкоиспользуется для оценки видовогоразнообразия сообществ:  и

где ni и bi –общая численность и биомаса вида, 

N и B –общая численность и биомасса сообщества.

Такимобразом, и–доля особейi–говида в численности и биомассе сообщества.Для простоты расчёта индекса Шеннонаиспользуют вспомогательные таблицы,которые можно найти в литературе.Достоинством индекса H являетсяего комплексность, он учитывает количествовидов (видовую плотность) и их выравненность.Мы имеем возможность дать оценку видовогоразнообразия каждого ценоза в отдельности.

2. Индексвыравненности Бергера-Паркера (d)более прост для вычисления: ,гдеN –общая численность сообщества, nimax –численность самого обильного вида.Увеличение индекса показывает увеличениеразнообразия и снижение степенидоминирования одного вида, то естьсостояние сообщества улучшается.

Экологическаяструктура биоценоза— набор экологических группировокорганизмов, составляющих то или иноесообщество.

Экологическиегруппировки в биоценозе чаще всегоопределяются на основе битопической(пространственной) приуроченности итрофической специализации организмов.Так, среди животных по биотопическойприуроченности выделяются:

 гидробионты— обитатели воды (пиявки, водные жуки,личинки стрекоз, рыбы);

 геобионты— обитатели грунта, в том числе и почвы(дождевые черви, крот);

 герпетобионты— организмы, обитающие на поверхностиземли (жуки-жужелицы, кузнечики,виноградная улитка, прыткая и живородящаяящерицы), и другие экологическиегруппировки.

Экологическиегруппировки могут определяться поотношению к одному или несколькимфакторам. Например, среди наземныхрастений по отношению к свету выделяютсятри группы:

 светолюбивыевиды (гелиофиты), обитающие на хорошоосвещенных местах, не переносящиезатенения (береза, пижма обыкновенная,василек синий);

 тенелюбивыевиды (сциофиты), обитающие в условияхнедостатка света, не переносящие сильногоосвещения (кислица, ландыш майский,сныть обыкновенная);

 теневыносливыевиды (факультативные гелиофиты), обитающиепри хорошем освещении, но способныепереносить и затенение (ель, лещина).

Поотношению к влажности растения наземныхбиоценозов делятся на: гигрофитов,мезофитов и ксерофитов.

Гигрофиты— виды, обитающие во влажных местах, непереносящие дефицита влаги. К нимотносятся мхи рода Sphagnum, многиепапоротники, калужница (Caltha palustris) и др.

Мезофиты— растения, произрастающие в условияхумеренной влажности, способные переноситькак небольшое переувлажнение, так инезначительный дефицит влаги. К этойгруппе относятся многие высшие растениянашей флоры: береза повислая (Betulapendula), липа сердцелистная (Tilia cordata),одуванчик лекарственный (Taraxacum officinale),ежа сборная (Dactylis glomerata) и др.

Ксерофиты— виды, приуроченные к сухим местообитаниям.Такие растения отличаются высокойзасухоустойчивостью и не способныпереносить переувлажнение. К нимотносятся полынь горькая (Artemisiaabsinthium), цикорий обыкновенный (Cichoriumintybus) и др.

Принадлежностьтого или иного вида организма к какой-либоэкологической группировке зависит отего экологической ниши в биоценозе.

Экологическаяниша— «профессия» вида, т. е. функция, которуювид выполняет в биоценозе (экосистеме).

Нельзяпутать понятия «экологическая ниша» и«местообитание». Последнее обозначает«адрес» вида, т. е. место, где он живет.

Сформулировать«профессию» вида одним или несколькимисловами невозможно. Например, куницалесная (Martes martes) основное время своейжизни, как и белка, проводит на деревьях.Однако деревья — это местообитаниеэтих видов, но не их экологическая ниша.

Чтобы охарактеризовать экологическуюнишу вида, необходимо знать его способыдобычи пищи, передвижения, фенологическиеособенности (суточную и сезоннуюприуроченность), трофические связи (чемон питается, и кто его поедает) и другиеэкологические связи с различнымиорганизмами, входящими в биоценоз.Куница — это древесно-наземный хищник,охотящийся на птиц и мелких млекопитающих.Белка — в основном растительноядноеживотное, питающееся на земле и надеревьях и использующее в пищу семенаи плоды различных растений, грибы иочень редко насекомых, яйца птиц и т. д.

Каждыйвид в сообществе занимает своюэкологическую нишу. Это позволяет имослабить или свести к нулю межвидовуюконкуренцию за необходимые ресурсы. Вслучае, если в биоценозе встречаютсядва вида, занимающие одинаковые илиблизкие экологические ниши, между нимивозникает межвидовая конкуренция.

Разныевиды могут занимать одинаковыеэкологические ниши в разных биоценозах,не конкурируя друг с другом.

Например,канадская выдра (Lutra canadensis) в СевернойАмерике и обыкновенная выдра (Lutra lutra) вЕвразии, сумчатый крот (Notoryctes typhlops) вАвстралии и крот обыкновенный (Talpaeuropaea) в Европе.

Эти виды ведут практическиодинаковый образ жизни, обладают сходнымтипом питания, т. е. в различных биоценозахони выполняют одинаковую функцию исоответственно занимают одинаковуюэкологическую нишу.

Д.Хатчинсон предложил различать дваварианта ниши – фундаментальную иреализованную.

Фундаментальнаяниша– это ниша, которую вид может занять приотсутствии конкуренции. Она обусловленагенетически.

Реализованнаяниша– это часть фундаментальной ниши, которуюзанимает вид при наличии конкуренции.Она обусловлена генетически и экологически.

Классическимипримерами, показывающими различияфундаментальной и реализованной ниш,являются опыты Х. Элленберга по удобрениюестественных лугов и искусственныхчистых посевов тех видов, которые слагаютэти луговые сообщества (Работнов, 1998).

При внесении минеральных удобрений налуга лесной зоны, которые сформировалисьпосле расчистки леса на бедных подзолистыхпочвах, из травостоя выпадают типичныедля таких лугов олиготрофные мелкиеузколистные злаки – полевица тонкая идушистый колосок, а разрастаютсяэвтрофные крупные широколистные злаки- ежа сборная, коротконожка перистая,овсяница луговая и пырей ползучий,бывшие ранее второстепенными видами снебольшой долей количественного участияв травостое. Однако и полевица, и душистыйколосок в искусственном чистом посевеположительно отзываются на удобрения,внесенные в тех же дозах, и их урожайностьувеличивается в 2-4 раза.

Причиныэтого феномена заключаются в том, чтоолиготрофные виды при отсутствииконкуренции хорошо растут и в условияхбогатого минерального питания. Однаков этих условиях при наличии конкуренцииони вытесняются эвтрофными злаками.

Тоесть фундаментальная ниша олиготрофныхзлаков охватывает и бедные, и богатыепочвы, а реализованная – только бедные,на которых они, вследствие биологическихи экологических особенностей(патиентности), проявляют высокуюконкурентную способность.

Потакой же причине степные злаки – ковылии типчаки – в чистом посеве при поливедают урожай выше, чем на сухом степномчерноземе. Их реализованная нишаохватывает только условия засушливойстепной зоны, где выжить им помогаютчерты ксерофитов.

Источник: https://studfile.net/preview/6878205/page:13/

Биоценоз; состав и функциональная структура

Функциональная и экологическая структура биоценоза

Биоценоз — это исторически сложившаяся группировка растений, животных, грибов и микроорганизмов, населяющих относительно однородное жизненное пространство (участок суши или водоема) (рис. 2.1).

Итак, каждый биоценоз состоит из определенной совокупности живых организмов, относящихся к разным видам. Но мы знаем, что особи одного вида объединяются в природные системы, которые называются популяциями. Поэтому биоценоз может быть определен также и как совокупность популяций всех видов живых организмов, заселяющих общие места обитания.

В состав биоценоза входят совокупность растений на определенной территории — фитоценоз (от греч. phyton — растение), совокупность животных, проживающих в пределах фитоценоза, — зооценоз (от греч.

zoon — животное), микробоценоз — совокупность микроорганизмов, населяющих почву, и микоценоз (от греч. mykes — гриб) — совокупность грибов.

Примерами биоценозов являются лиственный, еловый, сосновый или смешанный лес, луг, болото и т.д.

Каждый биоценоз развивается в пределах однородного пространства, которое характеризуется определенным сочетанием абиотических факторов, таких как количество приходящей солнечной радиации, температура, влажность, химический и механический состав почвы, ее кислотность, рельеф местности и др.

Такое однородное пространство (часть абиотической среды), занимаемое биоценозом, называется биотоп. Это может быть какой-либо участок суши или водоема, берег моря или склон горы. Биотоп — это неорганическая среда, которая является необходимым условием существования биоценоза.

Между биоценозом и биотопом существует тесное взаимодействие.

Видовая структура биоценоза.Каждый биоценоз можно описать, основываясь на совокупности составляющих его видов. Видовое разнообразие различных биоценозов разное, что обусловлено их разным географическим положением. Установлено: оно уменьшается по направлению от тропиков в сторону высоких широт, что объясняется ухудшением условий жизни организмов.

Например, во влажных тропических лесах Малайзии на 1 га леса можно насчитать до 200 видов древесных пород.

Биоценоз соснового леса в условиях Беларуси может включать максимум до десяти видов деревьев на 1 га, а на севере таежной области на такой же площади присутствует 2—5 видов.

Наиболее бедными биоценозами по набору видов являются альпийские и арктические пустыни, самыми богатыми — тропические леса.

Если какой-либо вид растения (или животного) количественно преобладает в сообществе (имеет большую биомассу, продуктивность или численность), то такой вид называется доминантным,или доминирующим.

Доминантные виды есть в любом биоценозе. В дубраве это могучие дубы. Используя основную долю солнечной энергии и наращивая наибольшую биомассу, они затеняют почву, ослабляют движение воздуха и создают особые условия для жизни других обитателей леса.

Однако кроме дубов в дубраве проживает большое количество других организмов. Например, дождевые черви, живущие здесь, улучшают физические и химические свойства почвы, пропуская через пищеварительную систему частицы отмерших растений и опавших листьев.

Дуб и червь вносят свой особый вклад в жизнедеятельность биоценоза, однако роль дуба здесь определяющая, поскольку вся жизнь дубового леса обусловливается этой древесной породой и связанными с ней растениями.

Поэтому именно дуб является доминирующим видом в таком лесу.

Пространственная структура биоценоза.Виды распределяются в пространстве в соответствии с их потребностями и условиями местообитания. Такое распределение в пространстве видов, составляющих биоценоз, называется пространственной структурой биоценоза.Различают вертикальную и горизонтальную структуру биоценоза.

Вертикальная структура биоценоза образована отдельными его элементами, особыми слоями, которые называются ярусами.

Ярус — совместно произрастающие группы видов растении, различающиеся по высоте и положению в биоценозе ассимилирующих органов (листья, стебли, подземные органы — клубни, корневища, луковицы и т.п.).

Как правило, разные ярусы образованы разными жизненными формами (деревьями, кустарниками, кустарничками, травами, мхами). Наиболее четко ярусность выражена в лесных биоценозах (рис. 2.3).

Так, первый ярус здесь обычно формируют самые большие деревья с высоко расположенной листвой, которая хорошо освещается солнцем. Неиспользованный свет может поглощаться деревьями поменьше, образующими второй, подпологовый, ярус. Около 10 % солнечной радиации перехватывается ярусом подлеска, который образуют различные кустарники, и только от 1 до 5 % — растениями травяного покрова (травяно-кустарничковый ярус).

Формы биологических отношений в сообществах

Основу возникновения и существования биоценозов представляют отношения организмов, их связи, в которые они вступают друг с другом, населяя один и тот же биотоп (местообитание биоценоза, от латинского bios – жизнь, top – место). Эти связи определяют основное условие жизни в сообществе, возможность добывания пищи и завоевывания нового пространства.

Живые организмы поселяются друг с другом не случайно, а образуют определенные сообщества, приспособленные к совместному обитанию. По направленности действия на организм все воздействия подразделяются на позитивные, негативные и нейтральные.

Позитивные отношения.

Симбиоз – сожительство (от греческого sym – вместе, bios – жизнь) – форма взаимоотношений, при которых оба партнера или один из них извлекает пользу от другого. Есть несколько форм симбиоза:

Кооперация. Общеизвестное сожительство раков-отшельников с мягкими коралловыми полипами-актиниями. Рак поселяется в пустой раковине моллюска и возит ее на себе вместе с полипом. Такое сожительство взаимовыгодно: перемещаясь по дну, рак увеличивает пространство, используемое актинией для ловли добычи, часть которой падает на дно и поедается раком.

Известна интересная форма симбиотических отношений тропических акаций и живущих на них муравьёв. Будучи очень агрессивными, муравьи нападают на любых насекомых и животных, появляющихся на дереве, которое они считают своей собственностью.

Акация же даёт убежище муравьям в своих полых колючках, а также образует для них на листьях специальные белковые тельца, служащие своеобразной прикормкой. Специалисты, изучавшие поведение живущих на акациях муравьёв, стали подозревать, что эти так называемые защитники создают для приютивших их растений проблемы, набрасываясь на пчёл, мух и других опылителей.

Но затем выяснилось, что полностью распустившиеся и готовые к опылению цветки вырабатывают специальное вещество, отпугивающее муравьёв, но не действующее на насекомых-опылителей.

Мутуализм. (от латинского mutuus – взаимный). Форма взаимовыгодных отношений видов – от временного, необязательного контакта до симбиоза – неразделимой полезной связи двух видов. Лишайники – это сожительство гриба и водоросли.

В лишайнике гифы гриба, оплетая клетки и нити водорослей, образуют специальные всасывающие отростки, проникающие в клетки. Через них гриб получает продукты фотосинтеза, образованные водорослями. Водоросль же из гиф гриба извлекает воду и минеральные соли.

Всего в природе насчитывается более 20000 видов симбиотических организмов. Кишечные симбионты участвуют в переработке грубых растительных кормов у многих жвачных животных.

Менее обязательны, но чрезвычайно существенны мутуалистические отношения, например, между сибирской кедровой сосной и птицами – кедровкой, поползнем и кукшей, которые , питаясь семенами сосны и запасая корма, способствуют самовозобновлению кедровников.

Комменсализм, нахлебничество (от латинского com – вместе, mensa – трапеза). Одна из форм симбиоза- взаимоотношения, при которых один вид получает пользу от сожительства, а другому это безразлично. Это одностороннее использование одного вида другим без принесения ему вреда.

Таковы, например, взаимоотношения львов и гиен, подбирающих остатки недоеденной львами добычи.

Рыбы-лоцманы сопровождают акул, дельфинов, двигаясь вместе с ними в слое воды, примыкающей непосредственно к поверхности тела этих животных, и не затрачивая поэтому усилий на такую большую скорость и питаясь остатками пищи, экскрементами и паразитами сопровождаемых животных.

В гнездах птиц, норах грызунов обитает огромное количество членистоногих, использующих микроклимат жилищ и находящих там пищу за счет разлагающихся остатков или других видов сожителей. Многие виды вне нор не встречаются совсем. Отношения типа комменсализма очень важны в природе, способствуя более тесному сожительству видов, более полному освоению среды и использованию пищевых ресурсов.

Квартирантство. Для некоторых организмов тела животных других видов или их местообитания (постройки) служат убежищами. Мальки рыб прячутся под зонтиками крупных медуз. В гнездах птиц, норах грызунов живут членистоногие.

Растения также используют другие виды как места обитания: эпитафы (водоросли, мхи, лишайники).Древесные растения служат им местом прикрепления.

Питаются же эпитафы за счет отмирающих тканей, выделений хозяина и за счет фотосинтеза.

Негативные отношения.

Антибиотическая форма взаимоотношений, при которой обе взаимодействующие популяции или одна из них испытывают отрицательное влияние. Отношения хищник – жертва, паразит – хозяин – это прямые пищевые связи, по существу к этому типу экологических взаимодействий можно отнести все варианты пищевых связей.

Хищничество. Одна из самых распространенных форм, имеющих большое значение в саморегуляции биоценозов. Хищниками называют животных (а также некоторые растения), питающихся другими животными, которых они ловят и умерщвляют.

Но когда говорят о связях типа “хищник – жертва”, то имеют в виду не только таких классических хищников, как лев или волк, и их классических жертв вроде антилопы гну или зайца.

Взаимоотношения большой синицы с насекомыми, которыми она выкармливает своих птенцов, плотвы – с дафниями, которых она поедает, а дафний – с микроскопическими планктонными водорослями также относят к категории “хищник – жертва”. Объекты охоты хищников разнообразны. Например, лисы поедают плоды; медведи собирают ягоды и любят мед лесных пчел.

Естественный отбор, действующий в популяции хищников, увеличивает эффективность средств поиска и ловли добычи, вырабатывают сложное поведение, например, согласованные действия стаи волков при охоте на оленей. Жертвы в процессе отбора тоже совершенствуют средства защиты и избегания хищников.

Паразитизм. Организмы могут использовать другие виды не только как место обитания, но и как постоянный источник питания. По существу паразитический характер имеют связи насекомых-вредителей с растениями. Известно несколько десятков тысяч видов паразитических форм, из них около 500 – паразиты человека, поэтому изучение паразитов необходимо для предупреждения и лечения заболеваний.

24. Экосистема и биогеоценоз: определения, сходство, различия.

Экосистема– сов-ть популяций разл.видов рас, жив, микробов, взаимодействующих между собой и ОС таким образом, что эта совокупность сохраняется неопределенно долгое время. Примеры: лес, луг, озеро. Биогеоценоз не является полным синонимом экосистемы.

По определению Сукачева Биогеоценоз – это совокупность однородных пр.элементов(раст, жив,мо) на определенном участке пов-ти земли. Контур биоценоза устанавливается по границе фитоценоза. Т. о.

экосистема – понятие более широкое, так как биогеоценоз – это только наземное образование с определенными границами. Экосистема – это любая совокупность организмов и среды их обитания, это и муравейник, и биосфера. Биоценоз является частным случаем экосистемы.

Основной функцией экосистем и биогеоценозов является поддержание в устойчивом состоянии биогенного круговорота. Эта функция основана на пищевых взаимодействиях, встроенных в четко упорядоченные зависимости.

Типы экосистем

Экосистема – это совокупность живых организмов, взаимодействующих друг с другом и с окружающей средой посредством обмена веществом, энергией, информацией и сохранения устойчивости в течении длительного времени.

Типы: Микроэкосистема (ствол гниющего дерева), Мезоэкосистема (лес, пруд, озеро)

Макроэкосистема (континент, океан),Глобальная экосистема (биосфера)

Одум выделял: наземные природные системы (биомы) и водные природные системы (пресные и морские)

Биом – крупная региональная природная система, характеризующаяся определенными видами растительности или характером ландшафта (саванна, чапараль, смешанные широколиственные леса и т.д.).



Источник: https://infopedia.su/3x7ce5.html

Экологическая структура биоценоза

Функциональная и экологическая структура биоценоза

Пространственная структура биоценоза

Видовая структура биоценоза

Видовая структура биоценоза – число видов, образующих данный биоценоз и соотношение их численности или массы. Она определяется видовым разнообразием и количественным соотношением числа видов или их массы. Видовое разнообразие делится на:

· α-разнообразие (разнообразие видов в данном местообитании);

· β-разнообразие (сумма всех видов всех местообитаний в данном районе).

Переходные зоны между сообществами – экотоны – обычно отличаются большим видовым разнообразием, так как содержат в себе элементы всех этих сообществ (это явление называется краевой эффект).

Среди видов в сообществе выделяют доминантные виды (преобладающие по численности), а среди них – виды-эдификаторы (имеют средообразующие свойства, например, в еловом лесу – ель).

Пространственная структура биоценоза – распределение организмов разных видов в пространстве. Пространственная структура образуется, прежде всего, растительностью.

По вертикали – это ярусность, по горизонтали – мозаичность. Верхний ярус – древесные породы, затем кустарники, травянистые растения и наземный моховой покров. Возможны несколько древесных ярусов или ярус подлеска.

Мозаичность определяется неравномерным распределением популяций отдельных видов по площади.

В пределах биоценозов выделяют консорции – группировки растений и животных, связанных друг с другом тесными функциональными взаимоотношениями (консорция лиственного дерева, включающая в себя растения, насекомых, птиц, с ним так или иначе связанных).

Парцеллы – элементарные структурные звенья биоценоза в горизонтальном расчленении (парцелла лесного «окна», парцелла берез в хвойном лесу); синузии – элементарные структурные звенья в вертикальном расчленении (обычно совпадают с ярусом; синузия трав, синузия кустарников).

Экологическая структура биоценоза – соотношение организмов различных экологических групп.

Совокупность диапазонов всех факторов среды, в пределах которых возможно существование вида в биоценозе, называется экологическая ниша.

В общем, можно определить экологическую нишу как место вида в природе, подразумевая под понятием «место» не только физическое пространство, но именно совокупность условий местообитания, как то: потенциальная роль организма в сообществе, его место в трофических цепях, его место относительно факторов среды.

Наличие определенной экологической ниши позволяет виду избежать жесткой конкуренции и иметь свой способ усвоения вещества и энергии в биоценозе.

При этом у видов эволюционно возникает комплекс приспособлений, обеспечивающих успешное выживание и воспроизведение вида в данных условиях, в данной экологической нише – жизненная форма. Неродственные виды могут выглядеть сходным образом и принадлежать одной жизненной форме, если занимают одинаковые экологические ниши (например, дельфин и тунец).

Классификацию жизненных форм растений разработал датчанин К. Раункиер:

· фанерофиты – точка возобновления побегов после неблагоприятных условий (зимы, засухи) выше 30 см над землей (деревья);

· хамефиты – точка возобновления побегов невысоко или у самой земли (кустарники);

· гемикриптофиты – точка возобновления побегов на почве (одуванчик);

· криптофиты – точка возобновления побегов в почве или под водой (лотос, тюльпан, картофель);

· терофиты – возобновление идет только семенами (томат).

Согласно принципу Гаузе два вида не могут существовать в одной и той же местности, если их экологические потребности идентичны.

Такие виды называются экологическими эквивалентами и обычно занимают одинаковые ниши в различных географических областях (американская норка была успешно акклиматизирована в Евразии и в природных сообществах постепенно вытесняет менее крупную европейскую норку).

Экологические группы животных также как и виды имеют специфические черты морфологии и биологии. Так, птицы открытых пространств хорошо бегают, водоплавающие имеют перепонки на лапах, а птицы леса имеют короткие крылья и, как правило, насекомоядные.

Экологическая структура включает многочисленные формы межвидовых взаимоотношений в биоценозах. Ограничимся лишь кратким описанием основных:

· нейтрализм – сожительство двух видов, индифферентных друг к другу, на одной территории (белка и лось);

· протокооперация – взаимовыгодное, но не обязательное сосуществование организмов (рак-отшельник и актиния: рак передвигает актинию на новые кормовые территории, актиния защищает его щупальцами);

· мутуализм – взаимовыгодное сосуществование, когда один или оба партнера не выживают друг без друга (облигатный симбиоз) Например, термиты и бактерии, разрушающие целлюлозу в кишечнике термитов;

· комменсализм – один получает пользу, а другому присутствие первого безразлично:

квартирантство (слизней, питающихся мухоморами, не едят птицы, тропические рыбки прячутся в щупальцах актинии);

нахлебничество (гиена доедает за львами остатки трапезы);

· хищничество – один организм использует другой в качестве пищи (частный случай – каннибализм – поедание себе подобных);

· паразитизм – один организм длительное время использует другой в качестве среды обитания и источника пищи;

· конкуренция – организмы соперничают друг с другом за одни и те же ресурсы внешней среды;

· аменсализм – один организм подавляет жизнедеятельность другого, не страдая при этом (растущая ель создает обильную тень и тем самым подавляет травяную растительность в непосредственной близости). Частный случай – антибиоз – один организм выделяет продукты жизнедеятельности, подавляющие развитие другого (гриб-пеницилл и бактерии).

Источник: https://studopedia.su/6_28559_ekologicheskaya-struktura-biotsenoza.html

Book for ucheba
Добавить комментарий