ЭКОСИСТЕМА КАК СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ЕДИНИЦА БИОСФЕРЫ

Цель: Изучить основные понятия биогеоценоза, его пищевую структуру и типы биотических отношений.

План:

1. Понятие о биоценозе, биогеоценозе и экосистеме:

2. Структура биогеоценоза.

1. Понятие о биоценозе, биогеоценозе и экосистеме

В природе популяции разных видов интегрируются в макросистемы более высокого ранга  - сообщества или биоценозы. Понятие «биоценоз» было предложено в 1877 г. нем. зоологом  К. Мебиусом. Биоценоз – это организованная группа популяций растений, животных и микроорганизмов, живущих вместе в одних и тех же условиях среды (био – жизнь, ценоз - общий). Биоценоз является продуктом естественного отбора. Приспособленность членов биоценоза к совместной жизни выражается в сходстве требований к важнейшим абиотическим условиям среды и закономерных отношениях друг с другом. В результате в природе складываются определенные комплексы, совокупности живых и неживых компонентов. Каждый биоценоз как бы формирует свое место обитания. Пространство с более или менее однородными условиями, заселенное тем или другим сообществом организмов (биоценозом), называется биотопом. Биоценоз совместно с биотопом образует единую экологическую макросистему – биогеоценоз. Термин предложил в 1940 г В.Н. Сукачев. За рубежом более широко распространен термин «экосистема», предложенный в 1935 г. А. Тенсли.    

По В.Н. Сукачеву, биогеоценоз – это совокупность на известном протяжении земной поверхности однородных природных явлений – атмосферы, горных пород, гидрологических условий, растительности, животного мира, мира микроорганизмов и почвы.

         Для упрощения изучения биогеоценоза его условно можно разделить на: фитоценоз (растительный мир), зооценоз (животный мир), микробиоценоз, но эти группировки самостоятельно, отдельно друг от друга существовать не могут. Человек сильно влияет на природу. Создавая искусственные биогеоценозы – агробиоценозы (лесопосадки, с/х поля, парки, поле - и лесозащитные полосы).

Отличительные особенности природных биогеоценозов и агробиоценозов:

Природный биогеоценоз

Агробиоценоз

Образованы в результате естественного отбора

Созданы человеком

Разнообразный видовой состав

Немногочисленный видовой состав, но высокая их численность

Развит процесс саморегуляции

Регулируется человеком

        

В биогеоценозах между различными видами возникают определенные связи. То положение вида, которое он занимает в общей системе биоценоза, комплекс его биоценотических связей и требований к абиотическим факторам среды называют экологической нишей вида. Данное понятие ввел И. Гринелл. Под экологической нишей понимают образ жизни и, прежде всего, способ питания организма. По образному выражению Ю. Одума, термин «экологическая ниша» относится к роли, которую играет организм в экосистеме, иначе говоря, местообитание – это его «адрес», тогда как ниша – это «профессия» организма.

Любые межвидовые взаимоотношения приводят к динамике численности организмов в биоценозах. Исследования таких отношений всегда привлекали ученых -   экологов.    Наибольшего    признания    получили    работы    А.    Лотки    и    В.    Вольтерра,    изучающих взаимоотношения хищник - жертва и паразит - хозяин. Они установили, что во взаимоотношениях действует динамическая саморегулирующаяся система, где волна подъема численности паразита следует за волной подъема численности хозяина. В результате своих наблюдений В. Вольтерра сформулировал три закона:

Закон периодического цикла: колебания численности двух видов являются периодическими и зависят от коэффициента роста популяции хищника и жертвы и исходной относительной численности.

Закон сохранения средних величин: средняя численность популяции обоих видов остается постоянной, независимо от первоначальной численности до тех пор, пока скорости увеличения и уменьшения популяций, а так же интенсивность хищничества постоянны.

Закон нарушения средних величин: если уничтожать особей обоих видов в одинаковой степени, то средняя численность популяции жертвы будет расти, а хищника - падать.

Динамика экосистем

Одной из характерных особенностей биоценозов является его постоянная динамика. Все многообразные изменения, происходящие в сообществе можно отнести к двум основным типам: циклические и поступательные.

Циклические изменения сообществ отражают суточную, сезонную и многолетнюю периодичность внешних условий и проявления эндогенных ритмов организмов.

Сезонные ритмы сообществ наиболее отчетливо выражены в климатических зонах и областях с контрастными условиями лета и зимы.

Нормальным явлением в жизни любого биоценоза является многолетняя изменчивость. Она зависит от изменения по годам метеорологических условий или других внешних факторов, действующих на сообщество (разливы рек, засухи и т.д.).

Поступательные изменения в сообществе приводят к конечном итоге к смене одного сообщества другим, с иным набором господствующих видов. Причиной подобных смен могут быть внешние факторы, длительное время действующие в одном направлении, например, иссушение болот, выпас скота и др. возникающие при этом смены одного биоценоза другим называют экзогенетическими. Если при этом упрощается структура сообщества, обедняется ее состав, снижается продуктивность, то подобные смены называют дигрессионными или дигрессиями.

Эндогенные смены возникают в результате процессов, происходящих внутри самого сообщества. Закономерный направленный процесс изменения сообществ в результате взаимодействия живых организмов между собой и окружающей их абиотической средой называют сукцессией.

В основе сукцессии лежит неполнота биологического круговорота в данном ценозе. При длительном существовании популяции они меняют свое окружение в неблагоприятную сторону и в результате оказываются вытесненными популяциями других более приспособленных к данным условиям видов. Последовательный ряд постепенно и закономерно сменяющих друг друга в сукцессии сообществ называется сукцессионной серией.

Различают сукцессии первичные и вторичные. Сукцессия, которая начинается на абсолютно лишенным жизни месте, называется первичной. При первичных сукцессиях скорость изменения сообществ невелика. К типичным первичным сукцессиям можно отнести зарождение жизни послеледниковый период.

Если сообщество развивалось на месте, где ранее существовал хорошо развитый биоценоз, то сукцессия будет вторичной. В таких местах обычно сохраняются богатые жизненные ресурсы. Поэтому вторичные сукцессии приводят к образованию климаксного (заключительной, завершающей фазы развития) состояния гораздо быстрее, чем первичные. Вторичные сукцессии обусловлены последствиями пожаров, наводнений, распашки степей, вырубки лесов, осушения болот.

Процесс сукцессии, по Ф. Клементсу, состоит из нескольких этапов: 1) возникновения незанятого жизнью участка; 2) миграции на него различных организмов или их зачатков; 3) приживание их на данном участке; 4) конкуренция их между собой и вытеснение отдельных видов; 5) преобразование живыми организмами местообитания, постепенной стабилизации условий и отношений. Экологическая сукцессия является результатом изменений, которые вносятся в среду обитания самими сообществами. Это закономерный, направленный процесс. Он заканчивается образованием климаксного биоценоза, характеризующегося максимальной величиной биомассы и наибольшим разнообразием слагающих его видов. Климаксный биоценоз находится в состоянии гомеостаза.

Общие закономерности сукцессии, согласно Ю.Одуму. сводятся к следующему. В направлении сукцессии от первичных стадий к климаксу, или от юных к стареющим сообществам, изменяется видовая и органическая структура, а также миграция энергии - метаболизм сообщества.

Ю.Одум указывает, что наибольшее значение в перечисленных закономерностях имеют 4 аспекта.

1.видовой состав растений и животных в процессе сукцессии непрерывно меняется (доминанты постепенно утрачивают свое первоначальное значение, идет смена доминанта).

2.биомасса органического вещества увеличивается по ходу сукцессии (происходит накопление разлагающегося органического вещества).

3. видовое разнообразие имеет тенденцию увеличиваться по ходу сукцессии.

4.снижение чистой продукции сообщества и соответственное повышение интенсивности дыхания - самые важные явления сукцессии. В стабильных климаксных биоценозах валовая первичная продукция обычно полностью расходуется на автотрофное и гетеротрофное дыхание и чистой продукции сообщества в конце года очень мало или совсем не остается.

Важнейшей особенностью любого биоценоза является способность к саморегулированию, т.е. удерживанию основных параметров во времени и в пространстве. Относительная стабильность биоценоза обеспечивает устойчивый круговорот веществ и поток энергии. В развитом биоценозе возникает некоторое равновесие между создаваемой и потребляемой продукцией.

Наиболее стабильны биоценозы, достигшие климаксного состояния. При этом стабильность биоценоза прямо зависит от его сложности. Чем больше видовое разнообразие, тем стабильнее биоценоз.

По-иному проявляется стабильность агробиоценозов. Относительная устойчивость, стабильность агробиоценозов поддерживается человеком.

В целом естественные биоценозы, как правило, более стабильны и обладают большим видовым разнообразием, чем агробиоценозы.

2. Структура биогеоценоза

Биоценоз,   являясь   биологической   системой,   обладает   определенной   структурой.   Структура – это закономерности в соотношении и связях ее частей. Выделяют различные аспекты структуры биоценоза.

Видовая структура биоценоза

Под видовой структурой биоценоза понимают разнообразие в нем видов и соотношении их численности или массы. Различают бедные и богатые видами биоценозы. Но независимо от этого каждый конкретный биоценоз характеризуется строго определенным видовым составом. При этом одни виды имеют многочисленные популяции, а другие многочисленные и встречаются так часто, что определяют внешний облик биоценоза, например ковыль в ковыльной степи, сосна в сосновом бору. Виды, преобладающие по численности, являются доминантными, или доминантами сообщества. Они занимают ведущее, господствующее положение в биоценозе и составляют его «видовое ядро». Обычно наземные биоценозы называют по доминирующим видам: сосновый бор, лиственничный лес, сфагновое болото и т.д. Не все доминантные виды одинаково влияют на биоценоз. Среди них выделяют те, которые своей жизнедеятельностью в большей степени создают среду для всего сообщества и без которых существование большинства других видов невозможно. Такие виды называют эдификаторами (с лат. - строители). Рассмотрим эдификаторную роль ели и сосны. Ель в таежной зоне образует густые, сильно затемненные леса. Под пологом ее могут расти только растения приспособившиеся жить в условиях сильного затенения, повышенной влажности воздуха, кислых оподзоленных почвах, то же самое касается и животных. Следовательно, ель выступает как мощный эдификатор.

В сосновых лесах эдификатором является сосна. Но по сравнению с елью она более слабый эдификатор. Поскольку сосновый лес сравнительно светлый и редкоствольный, его видовой состав растений и животных богаче и разнообразнее.

В биоценозах есть виды, живущие за счет вида доминанта, их называют предоминантами. Это могут быть насекомые и животные, кормящиеся на дубе в дубовом лесу.

Кроме относительно небольшого числа видов - доминантов, в состав биоценоза входит множество малочисленных и даже редких форм. Редкие и малочисленные виды также очень важны для жизни биоценоза. Они создают его видовое богатство, увеличивают разнообразие биоценотических связей и служат резервом для пополнения и замещения доминантов, т.е. придают биоценозу устойчивость и обеспечивают надежность его функционирования в разных условиях. Чем больше в резерве таких второстепенных видов в сообществе, тем больше вероятность того, что среди них найдутся такие, которые смогут выполнить роль доминантов при любых изменениях среды.

Разнообразие биоценоза тесно связано с его устойчивостью: чем выше видовое разнообразие, тем стабильнее биоценоз. Для оценки роли отдельного вида в видовой структуре биоценоза используют разные показатели, основанные на количественном учете. Обилие вида - число особей данного вида на единицу площади или объема занимаемого пространства, например, число птиц, гнездящихся на 1 км2 степного участка. Частота встречаемости характеризует равномерность или неравномерность распределения вида в биоценозе, рассчитывается как %-е отношение числа проб или учетных площадок, где встречается вид. К общему числу таких проб или площадок Численность и встречаемость вида не связаны прямой зависимостью. Вид может быть многочисленным, но с низкой встречаемостью или малочисленным, но встречающийся довольно часто. Степень доминирования - показатель, отражающий отношение числа особей данного вида к общему числу всех особей рассматриваемой группировки, например, из 200 птиц на данной территории 80 составляют зяблики. Степень доминирования зябликов составляет 40%.


Ұқсас жұмыстар

Қазастан Республикасының өсімдіктері
Құқық социологиясының пәні мен әдістемесі
Газет мақалалары тақырыптарының синтаксистік құрылымы
Қазақ тіліндегі белгілілік функционалды-семантикалық категориясы
Әңгімелеу мәтінінің тілдік-стилистикалық сипаттары
«Әлеуметтану» пәні бойынша дәріс сабақтарының контактілік мәліметтері контактілік дәріс сабақтары
Заң мәтіндерінің қазақ тіл білімі тұрғысынан зерттелуін қарастыру
ЖОҒАРЫ ОҚУ ОРЫНДАРЫНДА ПСИХОЛОГИЯЛЫҚ ҚЫЗМЕТТІ ҰЙЫМДАСТЫРУ
Биогеохимияның негізгі концепциялары т уралы
Фразеологизмдердің жергілікті тіл ерекшеліктеріне қатысы