Биогеоценоз

Поверхность Земли населена живыми существами неравномерно. Однородные участки воды или суши, которые заселенны живыми существами, называют биотопами (или местами жизни). В определенных биотопах на основе биотических взаимоотношений создаются сообщества животных и растительных организмов – биоценозы. Биоценозом (cообществом) называют исторически сложившуюся совокупность растительных и животных организмов, которые населяют определенную территорию или акваторию (биотоп), связанные взаимно и влияющие друг на друга. В биоценозе живые существа окружает неорганическая среда, которая воздействует на них через абиотические факторы. Таким образом образуется биогеоценоз или экосистема (экологическая система) – устойчивая динамическая система, которая образована сообществом организмов биоценоза и окружающими их объектами неживой природы. Благодаря существованию таких стабильных экосистем, где происходит круговорот веществ, поддерживается жизнь на нашей Земле. Обычно, границы биогеоценоза и границы растительного сообщества, составляющего его основу, совпадают. Биогеоценоз функционирует как целостная саморегулирующаяся и самовоспроизводящаяся  система.

Наземный и водный биоценозы

В состав биогеоценоза входит несколько компонентов:

• неорганические вещества, включаемые в круговорот (вода, минеральные соли, соединения углерода и азота, кислород и т.п.);
• климатические факторы (влажность, свет, температура и т.п.);
• органические вещества (липиды, белки, углеводы и т.д.);
• продуценты – автотрофные организмы. Как правило, это растения, которые синтезируют органические вещества из неорганических;
• консументы – гетеротрофные организмы, потребители готовых органических веществ. В основном, это травоядные и плотоядные животные;
• редуценты (деструкторы) – гетеротрофные организмы, которые разлагают остатки мертвых животных и растений до простых минеральных соединений. Как правило, к ним относятся бактерии, грибы и беспозвоночные.

В действующих биогеоценозах идет постоянный круговорот веществ, который осуществляется благодаря наличию пищевых взаимоотношений между организмами. Таким образом образуются пищевые цепи или цепи питания. В цепях питания энергия, заключенная в пище, передается от организмов – производителей органического вещества к его потребителям.

Схема взаимодействия функциональных групп организмов в экосистемах

Количество звеньев в цепях питания может быть различным, как правило, от 3 до 5. Но минимальная цепь питания, обычно, состоит из трех звеньев. Первым звеном являются зеленые растения (продуценты), которые синтезируют органические вещества из энергии солнечного света в процессе фотосинтеза. Лишь только 0,1-1% энергии солнечного света, поступающей на землю, запасается в процессе фотосинтеза. Вторым звеном цепи питания являются растительноядные животные-консументы (первичные потребители), питающиеся растениями. Энергия, потребляемая ими, большей частью тратится на обеспечение жизнедеятельности (до 90%) и лишь около 10% идет на увеличение массы тела и рост. Хищники (вторичные потребители), которые поедают травоядных животных, также используют не более 10% полученной с пищей энергии на построение своего тела. Таким образом, на каждой ступени цепи питания примерно 90% энергии теряется. В следствии этого цепи питания не могут быть очень длинными.

Пищевые сети

Это означает, что первичных потребителей (насекомых или травоядных животных) не может быть больше (по численности или массе), чем растений-производителей органического вещества, соответственно, вторичных потребителей (насекомоядных птиц или хищных животных) не может быть больше, чем первичных потребителей. Данную закономерность назвали правилами экологической пирамиды. Как правило различают пирамиды биомассы и пирамиды численности. Пирамиды могут быть прямыми или перевернутыми. К примеру, на одном и том же дереве может проживать и питаться огромное количество насекомых (Данный пример — перевернутая пирамида численности). Перевернутая пирамида биомассы распространена для водных экосистем, где первичные продуценты (фитопланктон) хотя и очень быстро делятся, но также быстро и поедаются их потребителями – зоопланктонными ракообразными, имеющих более крупные размеры, но и более длительный цикл воспроизводства.

Пищевая пирамида

В любой цепи питания существует последнее звено, которым данная цепь заканчивается. Это организмы-редуценты (разрушители или деструкторы). Они разлагают трупы, экскременты животных, а также отмирающие части растений. Т.е. благодаря этим организмам органические остатки разлагаются до простых минеральных соединений, которые снова возвращаются в круговорот веществ и являются необходимым питанием для растений.

Биогеоценозы являются достаточно устойчивыми образованиям благодаря тому, что большинство их членов используют не какой-то один, а несколько источников питания. Следовательно, если по каким-то причинам один из членов биогеоценоза выпадает из этого сообщества, нарушений в системе не происходит. Обычно, биогеоценоз тем устойчивее, чем больше видовое разнообразие в нем. Структура биогеоценозов формируется в процессе эволюции, и каждый вид в нем занимает свое определенное место или экологическую нишу. То обстоятельство, что многие виды исторически совместно развивались на одной территории, привело приспособленности их друг к другу, к использованию только части пищевых ресурсов и ограниченной территории. Подбная взаимная приспособленность — необходимое условие устойчивости биогеоценоза.

При изменении климатических либо каких-то других условий (это может быть вырубка леса, осушение болот, лесной пожар и т.п.) может произойти закономерное изменение биогеоценоза. На месте старого биоценоза возникнет новый, который более приспособлен к изменившимся условиям, у него может быть совсем другой состав растительного и животного сообщества. Процесс смены биогеоценозов называют сукцессией. Сукцессия — направленная и непрерывная последовательность появления и исчезновения популяций разных видов животных и растений в данном биотопе. К примеру, после вырубки леса или пожарища на этом месте сначала появляются травы и мелкие кустарники, они сменяются быстрорастущими лиственными деревьями (береза, тополь), которые, в свою очередь, постепенно вытесняются хвойными (сосна, ель). Таким образом появляется темнохвойная тайга.

Сукцессия водоемов

Данный биотоп на каждом этапе населен определенными видами животных, консументов и редуцентов. Смена биогеоценозов происходит от менее устойчивых к более устойчивым. Обычно, чем более полный круговорот веществ в биогеоценозе, тем более он будет устойчивым. К особому виду  биогеоценозов можно отнести агроценозы — экосистемы, искусственно созданные человеком. Они необходимы для получения сельскохозяйственной продукции. Помимо культурных растений в агроценозах растут различные сорняки, кроме того в их составе есть также бактерии, грибы, водоросли, животные. К агроценозам относятся пастбища, поля, лесопосадки, парки, сады. По сравнению с естественными биогеоценозами агроценозы имеют более высокую продуктивность, которая обеспечивается интенсивными технологиями, удобрениями, мелиорацией, выращиванием высокопродуктивных сортов. Т.е. на поддержание агроценозов человек тратит (прямо и косвенно) значительное количество энергии. Если человек прекращает свою деятельность по поддержанию агроценоза, искусственное растительное сообщество быстро заменяется природным. Поля зарастают сперва кустарником и мелколесьем, а затем и лесом. Таким образом, агроценозы обладают слабой устойчивостью и не способны к саморегуляции.

Подробнее об агроценозах будет рассказано в следующей статье.

Примерные экзаменационные вопросы по теме «Основы экологии».

Перейти к оглавлению.