основи биогеоценологии
Биогеоценология - наука, що досліджує будову і функціонування біогеоценозів - складних природних комплексів живих істот, які перебувають у взаємній залежності від неорганічного середовища і взаємодіючих з нею матеріально-енергетичними зв'язками.
Ідея про взаємозв'язок і єдність всіх явищ і предметів на земній поверхні, тобто про природні комплекси, розвивалася в нашій країні і за кордоном паралельно з тією лише різницею, що у нас вона називалася "вченням про біогеоценозах", а в інших країнах - "вченням про екосистему". Однак поняття "біогеоценоз" та "екосистема" хоч і подібні, але не тотожні.
У 1934 р англійський ботанік А.Тенслі запропонував термін екологічна система, або екосистема, для позначення історично сформованого єдності рослин, тварин і мікроорганізмів (біоценозу) і неживої середовища їх проживання (біотоп). На його думку, ця система є величиною безрозмірною, починаючи від краплі води, акваріума, водойми до глобальної екосистеми - планета Земля.
Трохи пізніше (1942) засновник биогеоценологии, український вчений В.Н.Сукачев [показати] ввів поняття "біогеоценоз", яке від екосистеми відрізняється визначеністю своїх кордонів. Межі задаються фитоценозами - рослинними співтовариствами, що мають легко розпізнаються риси. Наприклад, соснові ліси легко відрізнити від ялинових, верхове болото - від низинного і т. Д. Крім того, фітоценоз є головним структурним компонентом будь-якого біоценозу, оскільки визначає видовий склад зоо, міко-та микробоценозов.
Сукачов Сміла Миколайович (1880-1967) - радянський ботанік, географ і лісознавців, один з основоположників биогеоценологии, творець геоботанической школи в СРСР, акад. АН СРСР, Герой Соціалістичної Праці. Наукові праці присвячені теорії і методів фітоценології, лісознавства, болотознавству, історії рослинності, захисного лісорозведення.
Таким чином:- поняття "екосистема" не має рангу і розмірності, тому воно може бути застосовано як до простих природним (мурашник) і штучним (акваріум), так і до складних природним комплексам організмів з їх середовищем проживання (планета Земля)
- поняття "біогеоценоз" має певний обсяг, межі якого обумовлені характером рослинного покриву, тобто визначені фітоценозів (луг, ялиновий ліс, болото)
В даний час багатьма вченими між биогеоценозом і екосистемою ставиться знак рівності. Однак варто розуміти, що будь-який біогеоценоз є екосистемою, але не всяка екосистема є біогеоценоз.
Біогеосфери - глобальна екосистема представлена сукупністю всіх біогеоценозів (екосистем) нашої планети.
Біогеоценоз (екосистема) - функціональна система, що включає в себе співтовариства живих істот, рослинного покриву і середовище їх проживання. Біогеоценози можуть сформуватися на будь-якій ділянці земної поверхні, сухопутному і водному. Біогеоценози можуть бути степовими, болотними, луговими і т. Д.
Б І О Г Е Про Ц Е Н Про З
Біоценоз - співтовариства живих істот і рослинного покриву. На Землі розрізняють три основних групи: Стіна наземне, прісноводне і морське. Масштаби біоценозів можуть бути різні: від спільнот на стовбурі дерева або в норі (мікросообщества) до населення ділянки лісу, луки, озера. Принципової різниці між биоценозами різних масштабів немає оскільки дрібні співтовариства є складовою частиною більш великих, для яких характерне зростання складності і частки непрямих зв'язків між видами.
Населення біоценозу пристосоване до спільного життя. Пристосованість виражається в певній схожості їх вимог до найважливіших абіотичних умов середовища (освітленість, характер зволоження грунту і повітря, тепловий режим і т. Д.) І в закономірних відносинах один з одним. Зв'язок між організмами необхідна для здійснення їх харчування, розмноження, розселення, захисту і т. Д. Однак в ній криється і певна загроза і навіть небезпеку для існування того чи іншого індивідуума. Біотичні фактори середовища, з одного боку, послаблюють організм, з іншого - становлять основу природного добору - найважливішого чинника видоутворення.
Біотоп (грец. Bios - життя, topos - місце) - ділянка земної поверхні (суші або водойми) з однорідними умовами проживання, яку він обіймав тим чи іншим біоценозом. Біотоп, як місце проживання (умови середовища), видозмінюється живими мікроорганізмами, як ми видозмінює своє житло.
Екотоп - первинний комплекс факторів фізико-географічного середовища без участі живих істот.
Для існування біогеоценозу необхідне постійне надходження енергії, тому що в межах кожного біоценозу здійснюється безперервний круговорот речовин, а приплив енергії Сонця живить цей циклічний процес і компенсує неминучу втрату енергії із системи у вигляді теплового випромінювання.
Таким чином, біогеоценоз - це однорідний ділянка земної поверхні з певним складом живих організмів (біоценоз) і певними умовами середовища проживання (біотоп), які об'єднані обміном речовин і енергії в єдиний природний комплекс. Ці комплекси часто називають екологічними системами (екосистемами).
Функціональна організація екологічних систем
Кожен живий організм в екосистемі або сукупність організмів екосистеми в процесі своєї життєдіяльності виконує певну біологічну функцію використовуючи енергію, що міститься в органічній речовині, яке організм споживає з навколишнього середовища на свої потреби. Цей процес приймає дуже складні форми, тому що кожен живий організм використовує лише частина міститься в органічній речовині енергії, доводячи його розпад до певної стадії. Таким чином, в біогеоценозах функції живих організмів розподілені між собою і об'єднані в єдиний ланцюг, де одні організми починають будь-який процес, інші є проміжною ланкою або завершують цей процес.
На підставі такого об'єднання в структурі біогеоценозу виділяють чотири ланки:- Абиотическое оточення - комплекс факторів неживої природи, з якої біоценоз черпає засоби життя і куди виділяє продукти обміну.
- Продуценти (просвітників) - фотосинтезуючі організми - автотрофи (від грец. Autos - сам і trophe - годуватися, харчуватися), що забезпечують органічною речовиною і енергією все живе населення екосистеми. Зелені рослини дають початок всім харчовим зв'язків в екосистемі.
Основним джерелом енергії для зелених рослин є сонячне випромінювання. Поглинаючи енергію Сонця, фотосинтезуючі організми (зелені рослини, ціанобактерії, деякі Найпростіші і бактерії) перетворять її в процесі фотосинтезу (з використанням вуглекислого газу, води і розчинених в ній неорганічних сполук) в хімічну енергію органічних речовин.
Ці речовини є джерелом енергії не тільки для самих зелених рослин, а й для інших організмів, складають екосистему. Зворотний процес вивільнення енергії, укладений в органічних речовинах, відбувається в процесі дихання. Продукти дихання - вуглекислий газ і вода - можуть знову використовуватися зеленими рослинами. Таким чином, речовини в екосистемі включаються в нескінченний круговорот.
До консументам можна віднести і групу бесхлорофильное рослин (рослини-паразити), які, прісасиваясь до коріння своїх побратимів, в буквальному сенсі тягнуть з них соки. Такими рослинами ялвются Петров хрест, польова вовчок, повитиця.
- енергетичну, яка виражається в запасанні енергії у формі хімічних зв'язків первинного органічної речовини (її виконують організми-продуценти);
- перерозподілу і перенесення енергії їжі (її виконують консументи);
- розкладання редуцентамі органічної речовини до простих мінеральних сполук, які знову використовуються організмами-продуцентами.
Взаємодіючи між собою продуценти, консументи і редуценти утворюють харчовий ланцюг. в якій здійснюється перенесення речовини і енергії. Перенесення речовин в харчовому ланцюгу лежить в основі кругообігу речовин в природі. На відміну від них енергія, укладена в їжі, не робить кругообігу, а поступово перетворюється в теплову енергію, яка йде за межі екосистеми. Тому постійний приплив енергії ззовні є необхідною умовою тривалого існування екосистеми.
Ланки харчового ланцюга представляють собою трофічні рівні - сукупності організмів, що виступають для кожного наступного рівня в якості їжі.
У кожному ланцюзі харчування існує важлива закономірність, обумовлена ефективністю використання і перетворення енергії в процесі харчування. Кожен наступний трофічний рівень здатний використовувати лише 10% енергії біомаси і перетворити її у новозбудоване речовина свого тіла. Інша енергія перетворюється в тепло і розсіюється або (найчастіше) просто не засвоюється. Таким чином, внаслідок неминучої втрати енергії кількість що утворюється органічної речовини на кожному наступному харчовому рівні різко зменшується. В середньому коефіцієнт корисної дії кожної ланки не перевищує 10%. Тому типова ланцюг харчування складається не більше ніж з чотирьох - шести взаємно пов'язаних харчових рівнів.
Зазвичай ланцюг харчування (на суші) складається з 3-4 ланок: дерево -> гусениці -> синиці -> яструб. У водному середовищі харчові ланцюги завжди довше, ніж в наземних умовах: фітопланктон (дрібні рослини) -> зоопланктон (мелчайшіе тварини в товщі води) -> дрібні риби -> хижі риби -> людина -> бактерії.
В біогеоценозах зазвичай формується кілька харчових ланцюгів, які не ізольовані одна від одної, а тісно переплітаються, утворюючи харчову або трофічну (від грец. Trophe - харчування) мережу (рис.5 - натиснути на картинку для збільшення), структуру якої зазвичай зображують у вигляді екологічних пірамід.
У природних умовах паралельно існують безперешкодно і вищі і нижчі форми організації живої матерії (бактерії, віруси, земноводні, ссавці, квіткові рослини). Можливість існування нізкоорганізованних форм обумовлюється тим, що вони займають середу або споживають продукти, непотрібні іншим (наприклад, бактерії використовують органічні залишки, які вже непридатні для споживання іншими організмами). Отже, середовище розділена на сфери впливу, своєрідні "екологічні ніші".
Екологічна ніша - місце в біогеоценозах, яке займає вид, що не конкуруючи з іншими видами за джерело енергії. Іншими словами, це сукупність необхідних для виду умов середовища при відсутності якого б то не було протидії іншого виду даного біотопу.
Екологічна ніша характеризує ступінь біологічної спеціалізації даного організму (популяції), в тому числі в мережі живлення. Наприклад, червоні і в більшій мірі діатомові водорості займають недоступні іншим водоростям глибини моря завдяки особливостям пігментного складу і тому здатні поглинати здатний проникати на великі глибини зелено-блакитне світло, непридатний для інших рослин.
Організми, які ведуть подібний спосіб життя, як правило, не живуть в одних і тих же місцях внаслідок міжвидової конкуренції. Тому ніші зайняті переважно одним видом. Якщо ж різні види живуть в одних умовах, то вони або харчуються різною їжею, або активні в різні періоди доби. Кожен з цих видів використовує тільки частину енергії, яка міститься в доступному йому органічній речовині, здійснюючи його розпад до певної стадії. Непридатні для даного виду, але ще багаті енергією залишки використовуються іншими організмами (ланками ланцюга).
Приклади ланцюгів харчування можна бачити на кожному кроці: листя рослин поїдаються гусеницями, гусениць поїдають птахи, птахів поїдають лисиці або куниці, на них паразитують кліщі і блохи, в кишковому тракті останніх є бактерії, одноклітинні, а покидьками цих тварин і їх трупами живляться різні трупоядних комахи, після яких остаточну мінералізацію здійснюють мікроорганізми.
Біогеоценози формуються протягом тривалої еволюції, в процесі якої відбувається пристосування організмів до середовища проживання і один до одного. Кожен живий організм в результаті своєї життєдіяльності змінює середовище навколо себе, вилучаючи з неї частину речовин і виділяючи в неї продукти свого метаболізму. Тому тривале існування популяції на одному місці змінює середу її проживання таким чином, що вона стає малопридатною для одних видів і придатною для інших. Внаслідок цього на новому місці розвивається інший, більш пристосований до нових умов біоценоз. Тому з плином часу відбувається розвиток біоценозу, зміна його видової структури і протікають в ньому процесів.