¿De qué depende la estabilidad de la biogeocenosis? Se determina la estabilidad de la biogeocenosis. Razones de la sostenibilidad y el cambio de los ecosistemas

Instrucciones

Las poblaciones de organismos vivos no viven aisladas, sino que interactúan con poblaciones de otras especies. Juntos forman sistemas de rango superior: comunidades bióticas o ecosistemas que se desarrollan según sus propias leyes. Los elementos que componen un ecosistema (organismos vivos y el medio ambiente: aire, suelo, agua, etc.) interactúan continuamente entre sí.

La conexión entre los organismos vivos y la naturaleza inanimada se realiza mediante el intercambio de materia y energía. Las plantas y los animales necesitan constantemente tanto energía como materia, y las reciben del medio ambiente. Al mismo tiempo, los nutrientes, que sufren una serie de transformaciones, regresan constantemente al medio ambiente (si esto no sucediera, las reservas pronto se agotarían y cesaría la vida en la Tierra). Como resultado, surge una circulación estable de sustancias en la comunidad, en la que los organismos vivos desempeñan un papel clave.

La diversidad de especies nos permite juzgar la composición de la comunidad y la duración de su existencia. Normalmente, cuanto más tiempo ha pasado desde la formación de un ecosistema, mayor es su riqueza de especies, y esto puede considerarse un indicador de su sostenibilidad y bienestar. Incluso si un cambio en las condiciones de vida bajo la influencia del cambio climático u otros factores conduce a la extinción de una especie, esta pérdida será compensada por otras especies cercanas a ella en su especialización ecológica.

Con cambios a gran escala en las condiciones de vida en un determinado territorio, algunas comunidades son reemplazadas gradualmente por otras. Por ejemplo, si dejas de cultivar un campo cultivable en el sitio de un bosque que alguna vez fue talado, después de un tiempo volverá a aparecer un bosque en este lugar. A esto se le llama sucesión ecológica natural o continuidad. Este proceso está controlado por el propio ecosistema y no depende de su ubicación geográfica ni de las especies que habitan en la comunidad.

El consumo total de energía utilizado para mantener la vida de la comunidad puede ser menor que el aumento de la biomasa de los productores o mayor que este aumento. En el primer caso habrá una acumulación de materia orgánica en el ecosistema, en el segundo -. En ambos casos, la apariencia de la comunidad cambiará: algunas especies pueden extinguirse, pero aparecerán otras. Esto sucederá hasta que el ecosistema alcance un estado de equilibrio. Ésta es la esencia de la sucesión ecológica.

Entonces, durante la sucesión, las especies de plantas y animales cambian continuamente, aumenta la riqueza de especies de la comunidad, aumenta la biomasa de materia orgánica y disminuye la tasa de crecimiento de la biomasa. La duración de la sucesión está determinada por la estructura del ecosistema, las características climáticas y otros factores, incluidos los aleatorios, como incendios, sequías, inundaciones, etc.

La base de la estabilidad del BGC radica en los mecanismos de autorregulación de sus poblaciones constituyentes, que se han desarrollado sobre la base de relaciones materiales y energéticas con el entorno regional circundante. Cada población establece en su entorno biocenótico el nivel óptimo de su población en todos los sexos y grupos de edad. Sobre esta base, se forman las relaciones cuantitativas material-energética más óptimas entre la población y la biogeocenosis. La relación e interacción de todas las poblaciones entre sí y con el hábitat es una condición para el desarrollo de la especie y la existencia sostenible del BGC como sistema (Ejemplo: sistema de población-biogeocenosis).

Estabilidad de la biogeocenosis.–ésta es su certeza cualitativa- como célula elemental de la biogeosfera. Un BGC estable tiene una relativa constancia de estructura y la capacidad de intercambiar materia y energía con los BGC vecinos. Existe una interacción evolutivamente establecida de factores que se esfuerzan por mantener un estado relativamente estable en un momento dado. Este estado se llama homeostasis de BGC.

Dinámica de la biogeocenosis. Todas las biogeocenosis, a pesar de su relativa estabilidad y estabilidad, experimentan mayores o menores cambios en su estructura y metabolismo, lo que conduce a cambios cualitativos y cuantitativos. Según V.N. Sukachev (1964), pueden ser cíclicos (periódicos): diarios, estacionales, perennes, etc. y sucesional. La dinámica es la variabilidad del BGC, resultante de la acumulación de cambios cuantitativos en su composición, estructura y organización funcional.

Los cambios cíclicos son reversibles y no cambian la especificidad cualitativa de una biogeocenosis determinada. Por el contrario, los cambios sucesionales son procesos de sustitución cualitativa de unas biogeocenosis por otras. Estos cambios pueden ser de dos categorías:

La segunda categoría es la biogeocenogénesis: el proceso de formación de biogeocenosis, su cambio en el tiempo y el desarrollo de la cubierta biogeocenótica en un territorio en particular (Sukachev). Incluye dos etapas interrelacionadas: 1.- singénesis, 2.- endogénesis.

Singénesis Es el proceso de formación de biogeocenosis en zonas de la Tierra desprovistas de vida. Según F. Clements (1936), la singénesis pasa por tres etapas: migración, ecesis, competencia, según V.N. Sukachev, sólo dos: migración y ecesis. Al mismo tiempo, según V.N. Sukachev, en cada etapa de asentamiento se producen etapas de migración y ecesis.

Por ejemplo, el plan de I. V. Stebaev se refiere a la formación de BGC en rocas duras.

Después del terremoto se produjo un desplome de rocas. Como resultado del colapso, se formaron extensas pendientes en forma de lugares rocosos de roca sólida, completamente desprovistos de vegetación.

Los primeros en poblar estos placeres son los líquenes crustosos y foliosos. Con ellos también se asienta la microflora heterótrofa. En esta etapa de ocupación de la roca dura existen diferentes etapas tanto de migración como de ecesis.

La fase de migración se caracteriza por un aumento en la diversidad de especies; el cenocomplejo se ubica en un patrón de mosaico.

Durante la fase de ecesis, manchas separadas de líquenes se fusionan en una alfombra continua y aumenta el número de especies que lo acompañan: ácaros oribátidos, colémbolos y otros insectos inferiores.

Luego viene la etapa de desarrollo de los musgos litófilos. En esta etapa, la colonización por musgos también se produce en dos fases: migración y ecesis. De manera similar a estas etapas, se produce el reemplazo de musgos litófilos por musgos de hipnum verdes, así como el reemplazo de musgos de hipnum por plantas vasculares superiores. En cada etapa, ocurren ambas etapas de singénesis-migración y ecesis. En las dos últimas etapas, este hábitat está habitado por insectos superiores y lombrices de tierra, así como por grupos de depredadores asociados tróficamente a ellos,

Durante el desarrollo de estas etapas se produce una destrucción creciente de la superficie de la roca y aumenta el espesor del sustrato suelto. La tierra fina se enriquece con humus y minerales y poco a poco se convierte en suelo. Se forman cubiertas de suelo delgadas y poco desarrolladas.

Con el desarrollo del suelo se vuelve más compleja la organización estructural y funcional de la capa BGC, su diferenciación según los elementos de la estructura morfológica y trófica y, en última instancia, la formación de un sistema biogeocenótico.

La singénesis ocurre de manera diferente en sustratos sueltos. No existe una etapa de comunidades primitivas de líquenes y musgos asociadas con la descomposición biológica de las rocas y la formación de una capa de suelo primitiva. El proceso de singénesis de principio a fin se produce sobre la base de las plantas vasculares superiores y los correspondientes representantes de la población animal y microbiana que las acompañan. B. A. Bykov (1970) presentó un interesante esquema de singénesis. Hay tres etapas en este esquema:

1. Procenosis - colonia. La colonización del espacio por especies iniciales de plantas vasculares superiores, normalmente pertenecientes al mismo ecobiomorfo. Los asentamientos vegetales están separados, no hay interacciones ni influencias mutuas entre ellos y el impacto sobre el medio ambiente es débil.

2. Procenosis - agrupación. Las comunidades de plantas se están formando con la ayuda de varias poblaciones que interactúan y pertenecen a uno o dos ecobiomorfos. El hábitat está experimentando cambios notables.

3. Hipercenosis. Se forman fitocenotipos: dominantes, subdominantes, especies acompañantes. La diversidad de poblaciones y especies está creciendo, se está formando la estructura y apariencia de la fitocenosis.

Este proceso termina con la formación de una comunidad relativamente estable, que tiene su composición característica de componentes vivos e inertes, organización estructural y funcional y un sistema complejo de diversas conexiones y mecanismos de autorregulación.

A.P. Shennikov (1964) dio un esquema de singénesis expresado de manera más simple.

1. Agrupación ecotópica de plantas de composición separada.

2. Fitocenosis abierta de composición de matorral separado.

3. Fitocenosis cerrada en relación con la estructura difusa. Es prácticamente el mismo esquema que el de Bykov, pero con un nombre diferente.

La biogeocenosis es una biocenosis que se considera en interacción con factores abióticos que la influyen y, a su vez, cambian bajo su influencia. Biocenosis es sinónimo de comunidad, y el concepto de ecosistema también es cercano a ella.

Un ecosistema es un grupo de organismos de diferentes especies interconectados por el ciclo de sustancias.

Toda biogeocenosis es un ecosistema, pero no todo ecosistema es una biogeocenosis. Para caracterizar la biogeocenosis se utilizan dos conceptos similares: biotopo y ecotopo (factores de naturaleza inanimada: clima, suelo). Un biotopo es el territorio ocupado por una biogeocenosis. Un ecotopo es un biotopo influenciado por organismos de otras biogeocenosis.

Propiedades de la biogeocenosis.

sistema natural, históricamente establecido

un sistema capaz de autorregularse y mantener su composición en un cierto nivel constante

caracterizado por la circulación de sustancias

un sistema abierto para la entrada y salida de energía, cuya principal fuente es el Sol

Principales indicadores de biogeocenosis.

Composición de especies: el número de especies que viven en una biogeocenosis.

La diversidad de especies es el número de especies que viven en una biogeocenosis por unidad de área o volumen.

En la mayoría de los casos, la composición y diversidad de especies no coinciden cuantitativamente y la diversidad de especies depende directamente del área de estudio.

La biomasa es el número de organismos de una biogeocenosis, expresado en unidades de masa. Muy a menudo, la biomasa se divide en:

productores de biomasa

biomasa de consumidores

biomasa de descomponedores

Mecanismos de estabilidad de las biogeocenosis.

Una de las propiedades de las biogeocenosis es la capacidad de autorregularse, es decir, de mantener su composición en un determinado nivel estable. Esto se consigue gracias a la circulación estable de sustancias y energía. La estabilidad del ciclo en sí está garantizada por varios mecanismos:

suficiencia de espacio habitable, es decir, un volumen o área que proporciona a un organismo todos los recursos que necesita.

Riqueza de la composición de especies. Cuanto más rico es, más estable es la cadena alimentaria y, en consecuencia, la circulación de sustancias.

una variedad de interacciones entre especies que también mantienen la fuerza de las relaciones tróficas.

propiedades formadoras del medio ambiente de las especies, es decir, la participación de las especies en la síntesis u oxidación de sustancias.

dirección del impacto antropogénico.

Así, los mecanismos aseguran la existencia de biogeocenosis inmutables, que se denominan estables. Una biogeocenosis estable que existe durante mucho tiempo se llama clímax. Hay pocas biogeocenosis estables en la naturaleza, las estables son más comunes: biogeocenosis cambiantes, pero capaces, gracias a la autorregulación, de volver a su posición inicial original.

Energía o productividad de la biogeocenosis.

El concepto de cadena trófica.

Síntesis de materia orgánica primaria.

Según la segunda ley de la termodinámica, todos los tipos de energía finalmente se convierten en calor y se disipan. La materia orgánica primaria la forman principalmente las plantas verdes durante el proceso de fotosíntesis, esta reacción va en contra del gradiente termodinámico. La energía se acumula en la materia orgánica debido a la conversión de la energía de los fotones en energía de enlaces químicos. Las plantas almacenan energía 20,9 x 10 22 kJ por año. Al mismo tiempo, la síntesis de materia orgánica la pueden realizar bacterias.

cadena trófica- se forma en biogeocenosis durante la transferencia secuencial de materia y energía equivalente de un organismo a otro. Porque Las plantas construyen su organismo sin intermediarios, se les llama autótrofos, y debido a que También crean materia orgánica primaria, también se les llama productores.

Esquema de una cadena alimentaria simple en biogeocenosis.

Los organismos que no son capaces de construir su sustancia a partir de componentes minerales se ven obligados a utilizar para ello lo creado por los autótrofos, se denominan heterótrofos o consumidores. Hay consumidores de primer, segundo orden, etc. Cadenas tróficas cortas: avispa-liebre-zorro. La compleja relación entre los eslabones comunes de diferentes cadenas tróficas forma una red trófica.

Durante el proceso de alimentación aparecen productos de desecho en todas las etapas de la red trófica, que son parcial o totalmente reemplazados por descomponedores. Se trata de bacterias, hongos, protozoos, pequeños invertebrados, etc., que, en el proceso de su actividad vital, descomponen los restos orgánicos de todos los niveles tróficos en sustancias minerales.

En un sistema ecológico hay un flujo continuo de energía de un nivel de alimento a otro. En cada etapa, parte de la energía se disipa (pierde) y se compensa con su suministro del Sol. La productividad de un ecosistema está determinada por una determinada unidad de tiempo (la tasa de formación de biomasa).

Hay productividad primaria (productividad de los productores) y secundaria (productividad de los consumidores).

La productividad primaria no supera el 0,5%, la productividad secundaria es mucho menor. Al transferir energía de un enlace a otro, se pierde hasta el 99%.

Para que una biogeocenosis o ecosistema natural se encuentre en estado de biostato es sumamente importante:

1. Equilibrio de flujos de materia y energía y procesos metabólicos entre el organismo y el medio ambiente.

2. La presencia de un ciclo biótico asegurado por mecanismos de retroalimentación.

3. La presencia de diversidad de especies en los ecosistemas y, como consecuencia, la estabilidad de los ecosistemas está determinada por el número de conexiones entre especies de la pirámide trófica.

Sistema ecológico

La esencia de los conceptos ecosistema, biogeocenosis.

En biología se utilizan tres conceptos que tienen un significado similar:

1. Biogeocenosis(Griego “bios” - vida, “geo” - tierra, “tsenos” - general) - una unidad elemental estructural y funcional de la biosfera. Es un sistema ecológico estable y autorregulado en el que los componentes orgánicos (animales, plantas) están indisolublemente ligados a los inorgánicos (agua, suelo). Por ejemplo, un lago, un bosque de pinos, un valle montañoso (Fig. 8.1). La doctrina de la biogeocenosis fue desarrollada por el académico Vladimir Sukachev (Fig. 8.10) en 1940.
2. Biogeocenosis - biocenosis, que se considera en interacción con factores abióticos que influyen en él y, a su vez, cambian bajo su influencia. Biocenosis tiene un sinónimo comunidad, el concepto también le es cercano ecosistema.
3. Ecosistema- un grupo de organismos de diferentes especies interconectados por el ciclo de sustancias.

Toda biogeocenosis es un ecosistema, pero no todo ecosistema es una biogeocenosis. Para caracterizar la biogeocenosis se utilizan dos conceptos similares: biotopo Y ecotop (factores de naturaleza inanimada: clima, suelo). Biotopo- este es el territorio ocupado por una biogeocenosis. ecotop es un biotopo que está influenciado por organismos de otras biogeocenosis. El ecotopo también consta de clima (climatopo) en todas sus diversas manifestaciones y el medio geológico (suelos y suelos), denominado edafotope. Edafotópe- Aquí es donde la biocenosis busca sus medios de existencia y donde libera productos de desecho.

Propiedades de la biogeocenosis:

• sistema natural, históricamente establecido;
• un sistema capaz de autorregularse y mantener su composición en un cierto nivel constante;
• caracterizado por la circulación de sustancias;
• un sistema abierto de entrada y salida de energía, cuya principal fuente es el Sol.

Fig. 8.1 Biocenosis del bosque tropical

Fig. 8.1a Biocenosis del estanque

Principales indicadores de biogeocenosis:

• Composición de especies- el número de especies que viven en la biogeocenosis.
• Diversidad de especies- el número de especies que viven en una biogeocenosis por unidad de área o volumen.

En la mayoría de los casos, la composición y diversidad de especies no coinciden cuantitativamente y la diversidad de especies depende directamente del área de estudio.

• Biomasa- el número de organismos de la biogeocenosis, expresado en unidades de masa. Muy a menudo, la biomasa se divide en (Fig. 8.2):

· biomasa de productores;

biomasa de consumidores;

biomasa de descomponedores

Fig. 8.2 El concepto de consumidores y productores.

Mecanismos de estabilidad de las biogeocenosis.

Una de las propiedades de las biogeocenosis es la capacidad de autorregularse, es decir, de mantener su composición en un determinado nivel estable. Esto se consigue gracias a la circulación estable de sustancias y energía. La estabilidad del ciclo en sí está garantizada por varios mecanismos:

• suficiencia de espacio habitable, es decir, un volumen o área que proporciona a un organismo todos los recursos que necesita.
• Riqueza de la composición de especies. Cuanto más rico es, más estable es la cadena alimentaria y, en consecuencia, la circulación de sustancias.
• una variedad de interacciones entre especies que también mantienen la fuerza de las relaciones tróficas.
• propiedades formadoras del medio ambiente de las especies, es decir, la participación de las especies en la síntesis u oxidación de sustancias.
• dirección del impacto antropogénico.

Así, los mecanismos aseguran la existencia de biogeocenosis inmutables, que se denominan estables. Una biogeocenosis estable que existe durante mucho tiempo se llama culminante. Hay pocas biogeocenosis estables en la naturaleza, las estables son más comunes: biogeocenosis cambiantes, pero capaces, gracias a la autorregulación, de volver a su posición inicial original.