Загальна екологія поняття про біоценозі, екосистемі і біогеоценозах; трофічна структура біоценозів

Лекція 8. Біоценози, екосистеми, їх структура і функціонування

8.1. Поняття про біоценозі, екосистемі і біогеоценозах; трофічна структура біоценозів

Послідовний розвиток ідеї комплексного розгляду природних об'єктів в їх взаємозв'язку призвело до поступового переходу від поняття біоценозу до понять про екосистему і біогеоценозах. У 1935 р англійський ботанік, еколог А. Тенслі запропонував термін екосистема. Існують різні варіанти визначення екосистеми. Так, під екосистемою розуміють єдиний природний (природно-антропогенний) комплекс, утворений живими організмами і середовищем їхнього життя. Дається визначення екосистеми як сукупності організмів і неорганічних компонентів, в якій здійснюється круговорот речовин, у ньому беруть участь продуценти, консументи і редуценти. Екосистему визначають і як будь-яку сукупність спільно мешкають живих організмів і умов їх існування (місце існування), об'єднану в єдине функціональне ціле. Поняття екосистеми можна застосувати до об'єктів різного ступеня складності і різного розміру. Це може бути частинка грунту і крапля води, купина на болоті і саме болото, калюжа, озеро і океан, луг, ліс, Земля в цілому. Термін екосистема застосовують до таких дрібних за масштабом об'єктів як акваріум і до великих географічних одиницям як екосистеми Нарочанскій озер, Чорного моря. Прикладом екосистеми може служити і тропічний ліс в певному місці, в конкретний момент часу, населений тисячами видів рослин, тварин, грибів і мікроорганізмів, що живуть разом і пов'язаних багатьма відбуваються між ними взаємодіями.

Малюнок 8.1. - Структура біогеоценозу

Він, як природний об'єкт, має зв'язок з певною ділянкою земної поверхні, його складові компоненти (частини) - живі тіла (рослини, тварини, гриби, мікроорганізми), відсталі (наприклад, гірська порода), біокосні (грунт) обмінюються речовиною і енергією.

Між екосистемою і биогеоценозом є деякі відмінності. Біогеоценоз прив'язаний до конкретної ділянки поверхні Землі. У визначенні екосистеми цієї вимоги немає. Біогеоценоз в даному разі більш конкретне поняття, тоді як екосистема - більш абстрактне, загальне, безранговое, має ознаку безрозмірності, їй не властиво територіальне обмеження. Екосистемою може бути і ділянку суші або водоймища, прибережна дюна або невеликий ставок і вся біосфера в цілому. Термін біогеоценоз використовують для наземних об'єктів, оскільки маркером біогеоценозу є фітоценоз, в межах якого він виділяється (наприклад, біогеоценоз луки, хвойного лісу, широколистяні ліси і т. Д.). Термін же екосистема більш універсальний.

В біоценозі, як ланці екосистеми (біогеоценозу), за способом харчування виділяють два найважливіших компонента. Автотрофний компонент (з грец. «Трофей» - харчування, автотрофний означає «самостійно харчується») включає організми, які, використовуючи сонячну енергію або енергію окислення неорганічних (але відновлених) з'єднань, самостійно синтезують органічну речовину своїх клітин (біомасу) з мінеральних речовин ( вуглекислого газу, сполук азоту, фосфору та ін.).

Це новостворене органічна речовина в екології називають первинною продукцією. Організми, що синтезують органічну речовину, називають первинними продуцентами. До первинних продуцентів належать зелені рослини, фотосинтезуючі прокаріотні мікроорганізми, а також хемосинтезирующие бактерії, які використовують виділену енергію при деяких хімічних реакціях (без участі сонячного світла). За рахунок фотосинтезу утворюється 98%, за рахунок хемосинтезу - тільки 2% первинного органічної речовини. Автотрофний компонент біоценозу є основний постачальник органічної речовини і пов'язаної у ньому енергії в біогеоценози та екосистеми.

Гетеротрофний компонент біоценозу (гетеротрофних означає «живиться іншими» або «живиться іншими») включає організми, які харчуються готовими органічними речовинами, необхідну для життя енергію отримують з їжею за рахунок розкладання, розщеплення органічної речовини, спочатку створеного в ході процесів фото- і хемосинтезу. Гетеротрофні організми в процесі росту утворюють вторинну продукцію, так як для її побудови необхідно вже готове органічна речовина. Гетеротрофні організми з екологічної точки зору поділяються на дві великі групи. До першої відносяться консументи, до другої - редуценти. Гетеротрофи - це організми, які на відміну від продуцентів не створюють, а споживають готове органічна речовина. Консументами є тварини, паразитичні і комахоїдні рослини.

Редуценти - це гетеротрофні організми, які харчуються мертвою органічною речовиною і в ході своєї життєдіяльності розкладають його до неорганічних залишків. За допомогою редуцентов прискорюється процес мінералізації - розпад органічних сполук до вуглекислоти, води і мінеральних компонентів з аніонів та катіонів. Завдяки цьому процесу найважливіші біогенні елементи, що містяться в тих, хто гине організмах і тканинах, рослинному опаде, знову повертаються в біологічний круговорот і багаторазово використовуються в обміні речовин живих організмів.

Слід зазначити, що продуценти, консументи, редуценти виділяються по їх місцю і ролі в ланцюгах харчування (рисунок 8.2).

У площині актуальною зараз проблеми «людина і біосфера» слід відзначити два моменти. По-перше, вказане функціональне підрозділ всіх живих організмів підкреслює той факт, що в природі абсолютно всі організми можна розглядати як ланки безперервного біогеохімічного або екологічного конвеєра, передають один одному (іноді через посередників у вигляді біокосних тел) атоми елементів, що складають організми, в тому числі і організм людини. Це ще раз доводить, що немає «зайвих» чи «непотрібних» видів і організмів. По-друге, всі три функціонально-екологічні групи організмів життєво необхідні людині для його нормального існування. Так, продуценти забезпечують його органічною речовиною, в тому числі їжею. Гетеротрофи (макроконсументи) - джерело білкової їжі.

Малюнок 8.2 - Функціональна структура екосистеми,

потоки речовини (суцільна лінія) і енергії (пунктирна лінія)

(По В. Е. Соколову, І. А. Шилову, 1989)

Редуценти (мікроконсументи) потрібні не тільки тому, що забезпечують існування перших двох груп організмів. Крім того, саме редуценти переробляють і ліквідують величезну кількість відходів життєдіяльності людини і пов'язаних з ним домашніх тварин, яких утворюється мільярди тонн на рік. Саме редуценти - основа дії очисних споруд (активний мул). При сучасному зростанні народонаселення (демографічний вибух) і концентрації його на урбанізованої території видалення і переробка відходів життєдіяльності людини і домашніх тварин можуть ставати лімітуючим фактором, оскільки транспортування і переробку відходів здійснювати складно.