Какие биоценозы может создать человек. Биоценоз - примеры

Населяющих относительно однородное жизненное пространство (определённый участок суши или акватории), и связанных между собой и окружающей их средой. Биоценозы возникли на основе биогенного круговорота и обеспечивают его в конкретных природных условиях . Биоценоз - это динамическая, способная к саморегулированию система, компоненты которой (продуценты ,консументы , редуценты ) взаимосвязаны. Один из основных объектов исследования экологии . Наиболее важными количественными показателями биоценозов являются биоразнообразие (совокупное количество видов в нём) и биомасса (совокупная масса всех видов живых организмов данного биоценоза).

Виды биоценозов: 1) Естественные (река, озеро, луг и т.д) 2) Искусственные (пруд, сад, и т.д.)

Различают 2 вида (типа) биоценоза: естественный и искусственный (см. слайд 3 ). Попробуйте определить, в чем разница этих биоценозов. Приведите примеры.

Естественный биоценоз – это тот, который создала природа. Например, озеро, лес.

Искусственный биоценоз – это тот, который создал человек. Например, сад, огород.

Естественные биоценозы.

Состав обитателей в каждом из них не случаен, он зависит от условий данной территории и приспособлен к ним. Биоценозы могут быть богатые видами и бедные, например: в тундре бедный видовой состав, а в тропических лесах – богатый.

Чем выше численность видов, тем устойчивее биоценоз к различным вмешательствам.

Устойчивость биоценозов определяется также их ярусностью – пространственной и временной.

Как вы считаете, что обозначают эти понятия?

Ярусы – этажи.

Пространственная – располагается в пространстве (тройное измерение).

Временная – располагается во времени (меняется со временем)

Пространственная ярусность характерна и для животных, и для растений. Каждый ярус освоен особями своего вида, но это не мешает различным животным находиться и в других ярусах. Однако, основные этапы жизни животных проходят в определенных ярусах. Например, гнезда птиц расположены в одних ярусах, а поиск корма может происходить в других.

Временная ярусность происходит в связи с особенностями питания, строительством гнезд и домиков, размножением. Например, сроки прилета птиц зависят от наличия кормов. Кроме того, в случаях длительных холодов птицы долго не приступают к строительству гнезд и откладыванию яиц.

В естественных биоценозах долго сохраняется видовой состав, и между различными видами устанавливаются определенные отношения. Различают организмы продуценты, консументы и редуценты. Попробуйте дать определение понятию «продуценты»

Продуценты – те, которые что-то производят (продуцируют).

Какие организмы на ваш взгляд могли бы быть продуцентами?

Растения, т.к. они производят кислород и органические вещества.

Растения, производящие органические вещества из неорганических, называются продуцентами.

Если продуценты – организмы, производящие вещество, то тогда кто такие консументы?

Консументы – это те организмы, которые потребляют вещество.

Растительноядные животные, создающие органические вещества, но уже животного происхождения, называются консументами порядка.

Итак, мы выяснили, кто такие продуценты и консументы. Подумайте и скажите, кто такие редуценты и какую роль должны выполнять они?

Редуценты – организмы, которые перерабатывают останки погибших животных и растений.

Редуценты – организмы, питающиеся остатками умерших растений и животных. К ним относятся бактерии, грибы и некоторые животные, например, черви.

В естественном биоценозе происходит саморегулирование численности особей каждой группы.

Как вы думаете, какими особенностями будет обладать искусственный биоценоз?

Там будет расти только то, что посадил человек, будут жить только несколько видов животных.

Искусственные биоценозы

Земледелие привело к уничтожению естественных и созданию искусственных биоценозов (агробиоценозов). Выращивание на больших площадях растений одного вида, например, картофеля, пшеницы, повлекло за собой резкое сокращение связей между видами. Агробиоценоз отличается незначительной устойчивостью, т.к. отсутствует ярусность (и временная, и пространственная).

Культурные растения формируют специфичный состав обитателей животного мира с преобладанием растительноядных видов, в основном насекомых- вредителей. Все особи характеризуются хорошей приспособленностью к быстрой смене растительного покрова, всеядностью.

Для борьбы с ними человек использует различные методы, применяет ядохимикаты, загрязняя при этом среду обитания, уничтожая наряду с вредными и полезных животных. Для поддержания устойчивости искусственных биоценозов необходимы большие финансовые затраты.

Для примера рассмотрим биоценоз водоема .

Продуцентами здесь являются все виды растений, которые в большинстве случаев располагаются в верхних слоях. Микроскопические водоросли образуют фитопланктон.

Консументами I порядка являются микроскопические животные, образующие зоопланктон, которые питаются фитопланктоном и напрямую зависят от его развития.

Консументы II порядка – рыбы, питающиеся ракообразными и насекомыми.

Консументы II порядка – хищные рыбы.

Консументы могут обитать на различных глубинах, в том числе и на дне.

Остатки жизнедеятельности всех организмов опускаются на дно и становятся кормом для редуцентов, разлагающих их до неорганических веществ.

Цели и задачи урока:

Формирование у учащихся знаний:

• о биоценозе как устойчивой системе;
• о биоценозах естественных и искусственных;
• об обязательных компонентах биоценоза:
  • продуцентах;
  • консументах;
  • редуцентах.
• Знакомство учащихся с причинами устойчивости естественного биоценоза и неустойчивости искусственного.

Тип урока. Дискуссионная лекция с использованием презентации.

Оборудование. Компьютеры, проектор, CD диск «Биология», электронные тесты.

Ход урока:

I. Актуализация знаний.

Индивидуальный опрос:

1. Каковы доказательства того, что естественный отбор – ведущая причина эволюции животных?

2. Почему возникновение ареалов в природе и их виды – результат приспособленности животных?

3. Каковы закономерности размещения животных в природе?

II. Изучение нового материала.

Дети, глядя на тему урока, формулируют цели и задачи урока.

! (предполагаемый ответ):

• выяснить, что такое биоценоз;
• что значит искусственный и естественный биоценоз.

Слово учителю:

Всех нас волнует серьезный вопрос:
Что же такое биоценоз?
Эту проблему решу я, друзья, –
Это такая большая семья:
Звери и птицы, жуки, пауки,
Лес, в нем березы, осины, дубки,
Черви и мыши, воздух, земля,
Листья опавшие, может, хвоя,
Даже тропа, где грибочки ты нес,
Вот, что такое биоценоз.

Как вы думаете, исходя из прочитанного стихотворения, какое определение можно дать понятию «биоценоз»?

Биоценоз – это сообщество (совокупность) растений, животных и других организмов.

Различают 2 вида (типа) биоценоза: естественный и искусственный (см. слайд 3). Попробуйте определить, в чем разница этих биоценозов. Приведите примеры.

Естественный биоценоз – это тот, который создала природа. Например, озеро, лес.

Искусственный биоценоз – это тот, который создал человек. Например, сад, огород.

Естественные биоценозы.

Состав обитателей в каждом из них не случаен, он зависит от условий данной территории и приспособлен к ним. Биоценозы могут быть богатые видами и бедные, например: в тундре бедный видовой состав, а в тропических лесах – богатый (см. слайды 4-7)

Чем выше численность видов, тем устойчивее биоценоз к различным вмешательствам.

Устойчивость биоценозов определяется также их ярусностью – пространственной и временной (см. слайд 8).

Как вы считаете, что обозначают эти понятия?

Ярусы – этажи.

Пространственная – располагается в пространстве (тройное измерение).

Временная – располагается во времени (меняется со временем)

Пространственная ярусность (см. слайд 9) характерна и для животных, и для растений. Каждый ярус освоен особями своего вида, но это не мешает различным животным находиться и в других ярусах. Однако, основные этапы жизни животных проходят в определенных ярусах. Например, гнезда птиц расположены в одних ярусах, а поиск корма может происходить в других.

Если продуценты – организмы, производящие вещество, то тогда кто такие консументы?

! Консументы – это те организмы, которые потребляют вещество.

Растительноядные животные, создающие органические вещества, но уже животного происхождения, называются консументами I порядка (см. слайд 13).

Итак, мы выяснили, кто такие продуценты и консументы. Подумайте и скажите, кто такие редуценты и какую роль должны выполнять они?

! Редуценты – организмы, которые перерабатывают останки погибших животных и растений.

Редуценты – организмы, питающиеся остатками умерших растений и животных (см. слайд 14). К ним относятся бактерии, грибы и некоторые животные, например, черви.

В естественном биоценозе происходит саморегулирование численности особей каждой группы.

Как вы думаете, какими особенностями будет обладать искусственный биоценоз?

! Там будет расти только то, что посадил человек, будут жить только несколько видов животных.

Земледелие привело к уничтожению естественных и созданию искусственных биоценозов (агробиоценозов). Выращивание на больших площадях растений одного вида, например, картофеля, пшеницы, повлекло за собой резкое сокращение связей между видами. Агробиоценоз отличается незначительной устойчивостью, т.к. отсутствует ярусность (и временная, и пространственная).

Культурные растения формируют специфичный состав обитателей животного мира с преобладанием растительноядных видов, в основном насекомых- вредителей. Все особи характеризуются хорошей приспособленностью к быстрой смене растительного покрова, всеядностью.

Для борьбы с ними человек использует различные методы, применяет ядохимикаты, загрязняя при этом среду обитания, уничтожая наряду с вредными и полезных животных. Для поддержания устойчивости искусственных биоценозов необходимы большие финансовые затраты.

Для примера рассмотрим биоценоз водоема (см. слайд 16) .

Продуцентами здесь являются все виды растений, которые в большинстве случаев располагаются в верхних слоях. Микроскопические водоросли образуют фитопланктон.

Консументами I порядка являются микроскопические животные, образующие зоопланктон, которые питаются фитопланктоном и напрямую зависят от его развития.

Консументы II порядка – рыбы, питающиеся ракообразными и насекомыми.

Консументы II порядка – хищные рыбы.

Консументы могут обитать на различных глубинах, в том числе и на дне.

Остатки жизнедеятельности всех организмов опускаются на дно и становятся кормом для редуцентов, разлагающих их до неорганических веществ.

III . Физминутка.

Раз, два, три, четыре.
Биосемьи изучили,
Много нового узнали
И немножечко устали.
Мы глазами повращаем,
Головою покачаем.
Руки, ноги потянули,
Хорошенечко вздохнули,
Наклонились раз и два.
Не кружится голова?
Ну, коль с вами все в порядке,
Поработаем в тетрадке.

IV. Закрепление нового материала.

1. Работа в тетради (закрепление понятий «биоценоз», «естественный биоценоз», «искусственный биоценоз»).

РТ. Стр. 132, № 1, № 2.

2. Самостоятельная работа (отработка понятий).

Сильные учащиеся рассматривают биоценоз водоема (работа на листах – шаблонах).

Слабые учащиеся просматривают фильм «Муравьи» и отвечают на вопросы (работа на листах – шаблонах).

На работу дается определенное время. По истечению времени учащиеся отвечают на поставленные вопросы (комментируют показ своего материала).

3. Это интересно.

Листы (с разными сведениями) раздаются учащимся. Через 2–3 минуты предлагается зачитать 2 наиболее понравившихся факта.

Выполнение тестовых заданий в программе «Knowing». Учащиеся открывают на Рабочем столе папку «Knowing», выбирают тест «Биоценоз» и начинают тестирование.

IV . Итоги урока. Рефлексия. Д/з.

1.Итак, сегодня мы проделали большую работу. Давайте подведем итоги. Что нового вы сегодня узнали и где это может пригодиться вам в жизни?

Выслушиваются варианты ответов.

2. Домашнее задание:

Вот и ответили мы на вопрос –
«Что же такое биоценоз?»
Здесь все семьею одною живут,
Дышат, питаются, даже растут.
Все приловчились, порядок везде,
Всё по закону «Ты – мне, я – тебе»
Если вдруг с кем-то случилась беда –
Нечего плакать, такая судьба.
В целом, у каждого доля своя,
В этой системе есть где-то и я.
Теперь не возникнет, надеюсь, вопрос
«Что же такое биоценоз?»

Биоценоз (от греч. bios - жизнь, koinos - общий) - это организованная группа взаимосвязанных популяций растений, живот­ных, грибов и микроорганизмов, живущих совместно в одних и тех же условиях среды.

Понятие «биоценоз» было предложено в 1877 г. немецким зоологом К. Мебиусом. Мебиус, изучая устричные банки, пришел к выводу, что каждая из них представляет собой сообщество живых существ, все члены которого находятся в тесной взаимосвязи. Био­ценоз является продуктом естественного отбора. Выживание его, устойчивое существование во времени и пространстве зависит от характера взаимодействия составляющих популяций и возможно лишь при обязательном поступлении извне лучистой энергии Солнца.

Каждый биоценоз имеет определенную структуру, видовой состав и территорию; ему свойственны определенная организация пищевых связей и определенный тип обмена веществ

Но никакой биоценоз не может развиваться сам по себе, вне и независимо от среды. В результате в природе складываются определенные комплексы, совокупности живых и неживых компонентов. Сложные взаимодейст­вия отдельных частей их поддерживаются на основе разносторонней взаимной приспособ­ленности.

Пространство с более или менее однород­ными условиями, заселенное тем или иным сообществом организмов (биоценозом), назы­вается биотопом.

Иначе говоря, биотоп - это место сущест­вования, местообитание, биоценоза. Поэтому биоценоз можно рассматривать как историче­ски сложившийся комплекс организмов, харак­терный для какого-то конкретного биотопа.

Любой биоценоз образует с биотопом диа­лектическое единство, биологическую макроси­стему еще более высокого ранга - биогеоценоз. Термин «биогеоценоз» предложил в 1940 г. В. Н. Сукачев. Он практически тождест­вен широко распространенному за рубежом термину «экосистема», который был предло­жен в 1935 г. А. Тенсли. Существует мнение, будто термин «биогеоценоз» в значительно большей степени отражает структурные харак­теристики изучаемой макросистемы, тогда как в понятие «экосистема» вкладывается прежде всего ее функциональная сущность. Фактически между этими терминами различий нет. Несом­ненно, В. Н. Сукачев, формулируя понятие «биогеоценоз», объединял в нем не только структурную, но и функциональную значимость макросистемы. По В. Н. Сукачеву, биогео­ценоз - это совокупность на известном про­тяжении земной поверхности однородных природных явлений - атмосферы, горной породы, гидрологических условий, расти­тельности, животного мира, мира микроорга­низмов и почвы. Эта совокупность отличается спецификой взаимодействий слагающих ее ком­понентов, их особой структурой и определен­ным типом обмена веществ и энергии между собой и с другими явлениями природы.

Биогеоценозы могут быть самых различных размеров. Кроме того, они отличаются боль­шой сложностью - в них подчас трудно учесть все элементы, все звенья. Это, к примеру, такие естественные группировки, как лес, озе­ро, луг и т. д. Примером сравнительно простого и четкого биогеоценоза может служить неболь­шой водоем, пруд. К неживым компонентам его относятся вода, растворенные в ней веще­ства (кислород, углекислый газ, соли, органиче­ские соединения) и грунт - дно водоема, где также содержится большое количество разно­образных веществ. Живые компоненты водо­ема разделяются на производителей первичной продукции - продуценты (зеленые растения), потребителей - консументы (первичные - рас­тительноядные животные, вторичные - плото­ядные животные и т. д.) и разрушителей - деструкторы (микроорганизмы), которые раз­лагают органические соединения до неорганических. Любой биогеоценоз, независимо от его размеров и сложности, состоит из этих основ­ных звеньев: производителей, потребителей, разрушителей и компонентов неживой приро­ды, а также из множества других звеньев. Между ними возникают связи самых различных порядков - параллельные и перекрещивающи­еся, запутанные и переплетенные и т. д.

В целом биогеоценоз представляет внутрен­нее противоречивое диалектическое единство, находящееся в постоянном движении и измене­нии. «Биогеоценоз - не сумма биоценоза и среды, - указывает Н. В. Дылис, - а целостное и качественно обособленное явление природы, действующее и развивающееся по своим соб­ственным закономерностям, основу которых составляет метаболизм его компонентов».

Живые компоненты биогеоценоза, т. е. сба­лансированные животно-растительные сообще­ства (биоценозы), являются высшей формой существования организмов. Они характеризу­ются относительно устойчивым составом фауны и флоры и обладают типичным набором живых организмов, сохраняющих свои основные при­знаки во времени и пространстве. Устойчивость биогеоценозов поддерживается саморегуляцией, т. е. все элементы системы существуют совместно, никогда полностью не уничтожая друг друга, а только ограничивая численность особей каждого вида до какого-то предела. Именно поэтому между видами животных, рас­тений и микроорганизмов исторически сложи­лись такие взаимоотношения, которые обеспе­чивают развитие и удерживают размножение их на определенном уровне. Перенаселенность одного из них может возникнуть по какой-то причине как вспышка массового размножения, и тогда сложившееся соотношение между вида­ми временно нарушается.

Чтобы упростить изучение биоценоза, его условно можно расчленить на отдельные ком­поненты: фитоценоз - растительность, зооце­ноз - животный мир, микробоценоз - микро­организмы. Но такое дробление приводит к искусственному и фактически неправильному выделению из единого природного комплекса группировок, которые самостоятельно сущест­вовать не могут. Ни в одном местообитании не может быть динамической системы, которая состояла бы только из растений или только из животных. Биоценоз, фитоценоз и зооценоз необходимо рассматривать как биологические единства разных типов и ступеней. Такой взгляд объективно отражает реальное положение в современной экологии.

В условиях научно-технического прогресса деятельность человека преобразует природные биогеоценозы (леса, степи). На смену им при­ходят посевы и посадки культурных растений. Так формируются особые вторичные агробиогеоценозы, или агроценозы, количество кото­рых на Земле постоянно увеличивается. Агроценозами являются не только сельскохозяйственные поля, но и полезащитные лесные поло­сы, пастбища, искусственно возобновляемые леса на вырубках и пожарищах, пруды и водо­хранилища, каналы и осушенные болота. Агробиоценозы по своей структуре характеризуют­ся незначительным количеством видов, но вы­сокой их численностью. Хотя в структуре и энергетике естественных и искусственных био­ценозов есть много специфичных черт, резких различий между ними не существует. В естест­венном биогеоценозе количественное соотно­шение особей разных видов взаимно обуслов­лено, поскольку в нем действуют механизмы, регулирующие это соотношение. В результате в таких биогеоценозах устанавливается стабиль­ное состояние, поддерживающее наиболее выгодные количественные пропорции составля­ющих его компонентов. В искусственных агроценозах нет подобных механизмов, там человек полностью взял на себя заботу об упорядочи­вании взаимоотношений между видами. Изу­чению структуры и динамики агроценозов уделяется большое внимание, так как уже в обозримом будущем первичных, естественных, биогеоценозов практически не останется.

1. Трофическая структура биоценоза

Основная функция биоценозов - поддержание круговорота ве­ществ в биосфере - базируется на пищевых взаимоотношениях видов. Именно на этой основе органические вещества, синтезированные автотрофными организмами, претерпевают многократные химические трансформации и в конечном итоге возвращаются в среду в виде неорганических продуктов жизнедеятельности, вновь вовлекаемых в круговорот. Поэтому при всем многообразии видов, входящих в состав различных сообществ, каждый биоценоз с необходимостью включает представителей всех трех принципиальных экологических групп орга­низмов - продуцентов, консументов и редуцентов . Полночленность трофической структуры биоценозов - аксиома биоценологии.

Группы организмов и их взаимосвязи в биоценозах

По участию в биогенном круговороте веществ в биоценозах различают три группы организмов:

1) Продуценты (производители) - автотрофные организмы, создающие органические вещества из неорганических. Основными продуцентами во всех биоценозах являются зеленые растения. Деятельность продуцентов определяет исходное накопление органических веществ в биоценозе;

Консументы I порядка .

Этот трофический уровень составлен непосредственными потребителями первичной продукции. В наиболее типичных случаях, когда последняя создается фотоавтотрофами, это растительноядные животные (фитофаги). Виды и эколо­гические формы, представляющие этот уровень, весьма разнообразны и приспособлены к питанию разными видами растительного корма. В связи с тем, что растения обычно прикреплены к субстрату, а ткани их часто очень прочны, у многих фитофагов эволюционно сформиро­вался грызущий тип ротового аппарата и различного рода приспособ­ления к измельчению, перетиранию пищи. Это зубные системы грызущего и перетирающего типа у различных растительноядных млекопитающих, мускульный желудок птиц, особенно хорошо выра­женный у зерноядных, и.т. п. Сочетание этих структур определяет возможность перемалыва­ния твердой пищи. Грызущий ротовой аппарат свойствен многим насекомым и др.

Некоторые животные приспособлены к питанию соком растений или нектаром цветков. Эта пища богата высококалорийными, легко­усвояемыми веществами. Ротовой аппарат у питающихся таким обра­зом видов устроен в виде трубочки, с помощью которой всасывается жидкая пища.

Приспособления к питанию растениями обнаруживаются и на физиологическом уровне. Особенно выражены они у животных, пита­ющихся грубыми тканями вегетативных частей растений, содержащи­ми большое количество клетчатки. В организме большинства животных не продуцируются целлюлозолитические ферменты, а расщепление клетчатки осуществляется симбиотическими бактериями (и некоторы­ми простейшими кишечного тракта).

Консументы частично используют пищу для обеспечения жизнен­ных процессов («затраты на дыхание»), а частично строят на ее основе собственное тело, осуществляя таким образом первый, принципиаль­ный этап трансформации органического вещества, синтезированного продуцентами. Процесс создания и накопления биомассы на уровне консументов обозначается как, вторичная продукция.

Консументы II порядка .

Этот уровень объединяет животных с плотоядным типом питания (зоофаги). Обычно в этой группе рассматривают всех хищников, поскольку их специфические черты практически не зависят от того, является ли жертва фитофагом, или плотоядна. Но строго говоря, консументами II порядка следует считать только хищников, питающихся растительноядными животны­ми и соответственно представляющих второй этап трансформации органического вещества в цепях питания. Химические вещества, из которых строятся ткани животного организма, довольно однородны, поэтому трансформация при переходе с одного уровня консументов на другой не имеет столь принципиального характера, как преобразо­вание растительных тканей в животные.

При более тщательном подходе уровень консументов II порядка следует разделять на подуровни соответственно направлению потока вещества и энергии. Например, в трофической цепи «злаки - кузне­чики - лягушки - змеи - орлы» лягушки, змеи и орлы составляют последовательные подуровни консументов II порядка.

Зоофаги характеризуются своими специфическими приспособле­ниями к характеру питания. Например, их ротовой аппарат часто приспособлен к схватыванию и удержанию живой добычи. При пита­нии животными, имеющими плотные защитные покровы, развиваются приспособления для их разрушения.

На физиологическом уровне адаптации зоофагов выражаются прежде всего в специфичности действия ферментов, «настроенных» на переваривание пищи животного происхождения.

Консументы III порядка.

Наиболее важное значение в биоценозах имеют трофические связи. На основе этих связей организмов в каждом биоценозе выделяют так называемые цепи питания, возникающие как результат сложных пищевых вза­имоотношений между растительными и животными организмами. Цепи питания объединяют прямо или косвенно большую группу организмов в единый комплекс, связанных друг с другом отношениями: пища - потре­битель. Цепь питания обычно состоит из нескольких звеньев. Организмы последующего звена поедают организмы предыдущего звена, и таким образом осуществляется цепной перенос энергии и вещества, лежащий в ос­нове круговорота веществ в природе. При каждом переносе от звена к звену теряется большая часть (до 80 - 90 %) потенциальной энергии, рас­сеивающейся в виде тепла. По этой причине число звеньев (видов) в цепи питания ограничено и не превышает обычно 4-5.

Принципиальная схема пищевой цепи приведена на рис. 2.

Здесь осно­ву пищевой цепи составляют виды - продуценты - автотрофные орга­низмы, преимущественно зеленые растения, синтезирующие органичес­кое вещество (строят свое тело из воды, неорганических солей и углекис­лоты, ассимилируя энергию солнечного излучения), а также серные, во­дородные и другие бактерии, использующие для синтеза органических ве­ществ энергию окисления химических веществ. Следующие звенья цепи питания занимают виды-консументы-гетеротрофные организмы, по­требляющие органические вещества. Первичными консументами явля­ются растительноядные животные, питающиеся травой, семенами, плодами, подземными частями растений - корнями, клубнями, луковица и даже древесиной (некоторые насекомые). Ко вторичным консументам относятся плотоядные животные. Плотоядные животные в свою очередь подразделяются на две группы: питающиеся массовой мелкой добычей и активных хищников, нападающих нередко на добычу крупнее самого хищника. Вместе с тем и растительноядные и плотоядные животные имеют смешанный характер питания. Например, даже при обилии млекопитающих и птиц куницы и соболи употребляют в пищу также плоды, семена и кедровые орешки, а растительноядные животные потребляют какое-то количество животной пищи, получая таким путем необходимые им незаменимые аминокислоты животного происхождения. Начиная со звена продуцентов, имеются два новных пути использования энергии. Во-первых, она используется травоядными животными (фитофагами), которые поедают непосредственно живые ткани растений; во-вторых потребляют сапрофаги в виде уже отмерших тканей (например, при разложении лесной подстилки). Организмы, называемые сапрофагами, преимущественно грибы и бактерии получают необходимую энергию, разлогая мертвое органическое вещество. В соответствии с этим существуют два вида пищевых цепей: цепи выедания и цепи разложения, рис. 3.

Следует подчеркнуть, что пищевые цепи разложения не менее важны, чем цепи выедания. На суше эти цепи начинаются с мертвого органического вещества (листьев, коры, ветвей), в воде — отмерших водорослей, фекальных масс и других органических остатков. Органические остатки могут полностью потребляться бактериями, грибами и мелкими животными - сапрофагами; при этом выделяются угла газ и тепло.

В каждом биоценозе обычно имеется несколько цепей питания, которые в большинстве случаев сложно переплетаются.

Количественная характеристика биоценоза: биомасса, биологическая продуктивность.

Биомасса и продуктивность биоценоза

Количество живого вещества всех групп растительных и животных организмов называют биомассой. Скорость продуцирования биомассы характеризуется продуктивностью биоценоза. Различают первичную продуктивность - биомассу растений, образовавшуюся в единицу времени при фотосинтезе, и вторичную - биомассу, продуцируемую животными (консументами), потребляющими первичную продукцию. Вторичная продукция образуется в результате использования гетеротрофными организмами энергии, запасенной автотрофами.

Продуктивность обычно выражают в единицах массы за один год в пересчете на сухое вещество на единицу площади или объема, которая значительно различается в различных растительных сообществах. Например, 1 га соснового леса производит в год 6,5 т биомассы, а плантация сахарного тростника - 34-78 т. В целом первичная продуктивность лесов земного шара является наибольшей по сравнению с другими формациями. Биоценоз представляет собой исторически сложившийся комплекс организмов и является частью более общего природного комплекса - экосистемы.

Правило экологических пирамид.

Все виды, образующие пищевую цепь, существуют за счет органичес­кого вещества, созданного зелеными растениями. При этом действует важная закономерность, связанная с эффективностью использования и превращения энергии в процессе питания. Сущность ее заключается в следующем.

Всего около 0,1% энергии, получаемой от Солнца, связывается в про­цессе фотосинтеза. Однако за счет этой энергии может синтезироваться несколько тысяч граммов сухого органического вещества на 1 м 2 в год. Более половины энергии, связанной при фотосинтезе, тут же расходуется в процессе дыхания самих растений. Другая же ее часть переносится по­средством ряда организмов по пищевым цепям. Но при поедании живот­ными растений большая часть энергии, содержащейся в пище, расходует­ся на различные процессы жизне­деятельности, превращаясь при этом в тепло и рассеиваясь. Только 5 - 20% энергии пищи переходит во вновь построенное вещество тела животного. Всегда количест­во растительного вещества, служа­щего основой цепи питания в не­сколько раз больше, чем общая масса растительноядных живот­ных, а масса каждого из последую­щих звеньев пищевой цепи также уменьшается. Эту очень важную закономерность называют прави­лом экологической пирамиды . Экологическая пирамида, пред­ставляющая собой пищевую цепь: злаки - кузнечики - лягушки - змеи - орел приведена на рис. 6.

Высота пирамиды соответствует длине пищевой цепи.

Переход биомассы с нижележащего трофического уровня на вы­шележащий связан с потерями вещества и энергии. В среднем счита­ется, что лишь порядка 10 % биомассы и связанной в ней энергии переходит с каждого уровня на следующий. В силу этого суммарная биомасса, продукция и энергия, а часто и численность особей про­грессивно уменьшаются по мере восхождения по трофическим уров­ням. Эта закономерность сформулирована Ч. Элтоном (Ch. Elton, 1927) в виде правила экологических пирамид (рис. 4) и выступает как главный ограничитель длины пищевых цепей.

Всем известно, что на определённом участке земли или водоёма уживается вместе определённое количество организмов, растений и животных. Их совокупность, а так же взаимоотношение и взаимодействие между собой и с другими абиотическими факторами принято называть биоценозом. Это слово образовано путём слияния двух латинских слов «биос» — жизнь и «ценоз» — общие. Любое биологическое сообщество состоит из таких компонентов биоцеоза как:

• — зооценоз;
• — фитоценоз;
• микроорганизмы — микробиоценоз.

Следует отметить, что фитоценоз является главенствующим компонентом, определяющим зооценоз и микробиоценоз.

Происхождение понятия «биоценоз»

В конце ХІХ века немецкий учёный Карл Мёбиус изучал места проживания устриц в Северном море. В ходе изучения он установил, что эти организмы могут существовать только в конкретных условиях, которые включают глубину, скорость течения, содержание соли и температуру воды. Помимо этого он отметил, что вместе с устрицами проживают строго определённые виды морских обитателей. Так в 1877 году с выходом его книги «Устрицы и устричное хозяйство» в научной среде появился термин и понятие биоценоза.

Классификация биоценозов

Сегодня бытует ряд признаков, в соответствии с которыми классифицируют биоценоз. Если мы говорим о систематизации на основе размеров, то это будет:

• макробиоценоз, который изучает горные массивы, моря и океаны;
• мезобиоценоз — леса, болота, луга;
• микробиоценоз — отдельно взятый цветок, лист или пень.

Так же биоценозы могут классифицироваться в зависимости от среды обитания. Тогда будут выделены следующие типы:

• морские;
• пресноводные;
• наземные.

Самой простой систематизацией биологических сообществ является их деление на природные и искусственные биоценозы. К числу первых относятся первичные, образованные без влияния человека, а так же вторичные, на которые повлияли природные стихии. Ко второй группе относятся те, кто претерпел изменения вследствие антропогенных факторов. Давайте более детально остановимся на их особенностях.

Природные биоценозы

Природные биоценозы представляют собой объединения живых существ, созданные самой природой. Такие сообщества являются исторически сложившимися системами, которые создаются, развиваются и функционируют по своим особенным законам. Немецкий учёный В. Тишлер обозначил следующие характеристики подобных образований:

• Возникают биоценозы с готовых элементов, которыми могут являться как представители отдельных видов, так и целые комплексы;
• отдельные части сообщества могут быть заменены другими. Так один вид может быть вытеснен другим, без негативных последствий для всей системы;
• с учётом того, что в биоценозе интересы разных видов противоположны, то вся надорганизменная система основана и держится благодаря действию силы противодействия;
• каждое природное сообщество строится путём количественной регуляции одного вида другим;
• размеры любых надорганизменных систем зависят от внешних факторов.

Искусственные биологические системы

Искуственные биоценозы формируются, поддерживаются и регулируются человеком. Профессор Б.Г. Иоганзен ввёл в экологию определение антропоценоза, то есть умышленно созданной человеком природной системы. Это может быть парк, сквер, аквариум, террариум и т.д.

Среди рукотворных биоценозов выделяют агробиоценозы — это биосистемы, созданные для получения продовольствия. К ним причисляют:

• водохранилища;
• каналы;
• пруды;
• пастбища;
• поля;
• лесопосадки.

Типичной особенностью является тот факт, что он не в состоянии существовать длительный период времени без человеческого вмешательства.

Совокупность живых существ, входящих в экологическую систему, называется биотическим сообществом, или биоценозом. Следовательно, биоценоз — совокупность популяций всех видов живых организмов, населяющих определенную географическую территорию, отличающуюся от других соседних территорий по химическому составу почв, вод, а также по ряду физических показателей (высота над уровнем моря, величина солнечного облучения и т.д.). При этом имеется в виду вся совокупность живых существ — растений, животных, микроорганизмов, приспособленных к совместному обитанию на данной территории. Понятие «биоценоз» — одно из важнейших в экологии, поскольку из него следует, что живые существа образуют на Земле сложно организованные системы, вне которых они не могут устойчиво существовать. Основная функция сообщества заключается в обеспечении равновесия в экосистеме на основе замкнутого круговорота веществ.

В состав биоценозов могут входить тысячи видов различных организмов. Но не все они одинаково значимы. Удаление из сообщества некоторых из них не оказывает на них заметного влияния, в то время как изъятие других ведет к существенным изменениям.

Одни виды биоценоза могут быть представлены многочисленными популяциями, а другие малочисленными. Масштабы биоценотических группировок организмов очень различаются — от сообществ подушек лишайников на стволах деревьев или разлагающегося пня до населения целых ландшафтов: лесов, степей, пустынь и т.п.

Организация жизни на биоценотическом уровне подчинена иерархии. С увеличением масштабов сообществ усиливается их сложность и доля непрямых, косвенных связей между видами.

Естественные объединения живых существ имеют собственные законы функционирования и развития, т.е. представляют собой природные системы.

Таким образом, являясь, как и организмы, структурными единицами живой природы, биоценозы, тем не менее складываются и поддерживают свою устойчивость на основе иных принципов. Они представляют собой системы, так называемого каркасного типа — без особых управляющих и координирующих центров, а также строятся на многочисленных и сложных внутренних связях.

Важнейшими особенностями систем, относящихся к недорганизменному уровню организации жизни, например по классификации немецкого эколога В. Тишлера , являются следующие:

• Сообщества всегда возникают, складываются из готовых частей (представителей различных видов или целых комплексов видов), имеющихся в окружающей среде. Этим способ их возникновения отличается от формирования отдельного организма, которое происходит путем постепенного дифференцирования простейшего начального состояния.
• Части сообщества взаимозаменяемы. Части же (органы) любого организма уникальны.
• Если в целостном организме поддерживается постоянная координация, согласованность деятельности его органов, клеток и тканей, то надорганизменная система существует в основном за счет уравновешивания противоположно направленных сил.
• Сообщества основаны на количественной регуляции численности одних видов другими.
• Предельные размеры организма ограничены его внутренней наследственной программой. Размеры надорганизменных систем определяются внешними причинами.

Внутри фитоценоза каждый вид ведет себя относительно независимо. С позиций континуальности виды встречаются вместе не потому, что приспособились друг к другу, а потому, что приспособились к общей среде обитания. Любая вариация условий местообитания вызывает изменения состава сообщества.

Многоплановая, и при изучении ее выделяют различные аспекты.

Видовая и пространственная структура биоценоза

Различают понятия «видовое богатство» и «видовое разнообразие» биоценозов. Видовое богатство — общий набор видов сообщества, который выражается перечнем представителей разных групп организмов. Видовое разнообразие — показатель, отражающий не только качественный состав биоценоза, но и количественные взаимоотношения видов.

Различают бедные и богатые видами биоценозы. Видовой состав биоценозов, кроме того, зависит от длительности их существования, истории каждого биоценоза. Молодые, только формирующиеся сообщества обычно включают меньший набор видов, чем давно сложившиеся, зрелые. Биоценозы, созданные человеком (поля, сады, огороды), также беднее видами, чем сходные с ними природные системы (лесные, степные, луговые). Однообразие и видовую бедность агроценозов человек поддерживает специальной сложной системой агротехнических мер.

Почти все наземные и большинство водных биоценозов включают в свой состав и , и растения, и животных. Чем сильнее различия двух соседствующих биотопов, тем разнороднее условия на их границах и тем сильнее проявляется пограничный эффект. Численность той или иной группы организмов в биоценозах сильно зависит от их размеров. Чем мельче особи видов, тем выше их численность в биотопах.

Группы организмов разных размеров живут в биоценозе в разных масштабах пространства и времени. Например, жизненные циклы одноклеточных могут протекать в пределах часа, а жизненные циклы крупных растений и животных растянуты на десятки лет.

Естественно, что во всех биоценозах численно преобладают самые мелкие формы — бактерии и другие микроорганизмы. В каждом сообществе можно выделить группу основных, наиболее многочисленных в каждом размерном классе видов, связи между которыми являются определяющими для функционирования биоценоза в целом. Виды, преобладающие по численности (продуктивности), являются доминантами сообщества. Доминанты господствуют в сообществе и составляют «видовое ядро» любого биоценоза.

Например, при изучении пастбища установлено, что максимальную площадь в нем занимает растение — мятлик, а среди пасущихся там животных больше всего коров. Это означает, что мятлик доминирует среди продуцентов, а коровы — среди консументов.

В наиболее богатых биоценозах практически все виды малочисленны. В тропических лесах редко можно встретить рядом несколько деревьев одной породы. В таких сообществах не происходит вспышек массового размножения отдельных видов, биоценозы отличаются высокой стабильностью.

Совокупность всех видов сообщества составляет его биоразнообразие. Обычно в состав сообщества входят несколько основных видов с высокой численностью и множество редких видов с небольшой численностью.

Биоразнообразие отвечает за равновесное состояние экосистемы, а следовательно, — за ее устойчивость. Замкнутый круговорот питательных веществ (биогенов) происходит только благодаря биологическому разнообразию. Вещества, не усваиваемые одними организмами, усваиваются другими, поэтому выход из экосистемы биогенов мал, а их неизменное присутствие обеспечивает равновесие экосистемы.

Деятельность человека сильно сокращает разнообразие в природных сообществах, что требует прогнозов и предвидений ее последствий, а также действенных мер поддержания природных систем.

Участок абиотической среды, которую занимает биоценоз, называют биотопом.

Пространственная структура наземного биоценоза складывается из его растительной части — фитоценоза, распределением наземной и подземной массы растений. Животные также преимущественно приурочены к тому или иному ярусу растительности (рис. 1).

Рис. 1. Распределение копытных животных по ярусам питания (Де ла Фуэнте, 1972): 1- жираф; 2 — антилопа геренук; 3 — антилопа дик-дик; 4 — носорог; 5 — слон; 6 — зебра; 7 — гиу; 8 — газель Гранта; 9 — антилопа бубал