Почему в естественных биоценозах значительно реже чем. §53. Естественные и искусственные биоценозы. Горизонтальная структура биоценоза

Вся живая природа, окружающая нас – животные, растения, грибы и прочие живые организмы, является целым биоценозом или частью, например, регионального биоценоза или биоценоза отдельной части . Все биоценозы различны по условиям, и могут различаться видами организмов и растений.

Вконтакте

Биоценоз – это общность, совокупность живых организмов в природе определенного территориального участка. Понятие также подразумевает и условия окружающей среды. Если берется отдельная территория, то в ее пределах должны быть примерно одинаковый климат. Биоценоз может распространяться на обитателей суши, воды и .

Все организмы в биоценозе тесно связаны друг с другом. Существую пищевые связи, или с местом обитания и распространения. Некоторые популяции используют другие для построения собственных убежищ.

Также существует вертикальная и горизонтальная структура биоценоза.

Внимание! Биоценоз может быть естественным или искусственным, то есть рукотворным.

В 19 веке биология активно развивалась, как и остальные отрасли науки. Ученые продолжали описывать живые организмы. Для того, чтобы упростить задачу описания групп организмов, которые заселяют какую-либо определенную территорию, Карл Август Мебиус был первым, кто ввел термин «биоценоз». Это произошло в 1877 году.

Признаки биоценоза

Существуют следующие признаки биоценоза:

1. Между популяциями существует тесная связь.
2. Биотическая связь между всеми компонентами носит устойчивый характер.
3. Организмы приспосабливаются друг к другу и группами.
4. Наблюдается биологический круговорот на данной местности.
5. Организмы взаимодействуют друг с другом, поэтому они взаимно необходимы.

Компоненты

Компоненты биоценоза — это все живые организмы. Их делят на три большие группы:

• консументы – потребители готовых веществ (например, хищники);
• продуценты – могут производить питательные вещества самостоятельно (например, зеленые растения);
• редуценты – это те организмы, которые являются конечным звеном пищевой цепочки, то есть они разлагают омертвевшие организмы (например, грибы и бактерии).

Компоненты биоценоз

Абиотическая часть биоценоза

Абиотическая среда – это климат, погода, рельеф, ландшафт и т.д., то есть это неживая часть . На разных участках материков условия будут отличаться. Чем суровее условия, тем меньше видов на территории будет обитать. В экваториальном поясе наиболее благоприятный климат – тепло и влажно, поэтому в таких районах чаще всего встречаются эндемичные виды (многие из них можно обнаружить на материке Австралия).

Обособленный участок абиотической среды называется биотопом.

Внимание! От условий и характера абиотической среды зависит богатство видов внутри биоценоза.

Виды биоценоза

В биологии виды биоценоза классифицируются по следующим признакам.

По пространственному расположению:

• Вертикальный (ярусный);
• Горизонтальный (мозаичность).

По происхождению:

• Естественный (природный);
• Искусственный (рукотворный).

По типу связей видов внутри биоценоза:

• Трофические (пищевые цепочки);
• Фабрические (обустройство мест обитания организма с помощью омертвевших организмов);
• Топические (особи одного вида служат местом обитания или влияют на жизнь других видов);
• Форические (участие одних видов в распространении ареала обитания других).

Пространственная структура биоценоза

Естественный биоценоз

Естественный биоценоз характерен тем, что он имеет природное происхождение . В процессы, протекающие в нем, человек не вмешивается. Например: река Волга, лес, степь, луг, горы. В отличие от искусственных, естественные имеют больший масштаб.

Если человек вмешивается в естественную среду, то равновесие между видами нарушаются. Происходят необратимые процессы – вымирание и исчезновение некоторых видов растений и животных, они указаны в « ». Те виды, которые находятся на грани исчезновения занесены в «красную книгу».

Рассмотрим примеры естественного биоценоза.

Речной

Река является естественным биоценозом. В ней обитают различные животные, растения и бактерии. Виды будут различаться в зависимости от расположения реки. Если река находится на севере, то разнообразие живого мира будет скудным, а если ближе к экватору, то обилие и многообразие обитающих там видов будет богатым.

Обитатели речных биоценозов: белуга, окунь, карась, щука, стерлядь, сельдь, язь, лещ, судак, ёрш, снеток, налим, рак, жерех, карп, сазан, сом, плотва, сорожка, толстолобик, чехонь, различные пресноводные водоросли и многие другие живые организмы.

Лесной

Лес – является примером естественного вида . Лесной биоценоз богат на деревья, кустарники, траву, животных, которые обитают в воздухе, на земле и в почве. Здесь можно встретить грибы. Также в лесу обитают различные бактерии.

Представители лесного биоценоза (животный мир): волк, лисица, лось, кабан, белка, ёж, заяц, медведь, лось, синица, дятел, зяблик, кукушка, иволга, тетерев, глухарь, дрозд, сова, муравей, божья коровка, сосновый шелкопряд, кузнечик, клещ и многие другие животные.

Представители лесного биоценоза (растительный мир): береза, липа, клен, бузина, хохлатка, дуб, сосна, ель, осина, ландыш, купырь, земляника, ежевика, одуванчик, подснежник, фиалка, незабудка, медуница, орешник и многие другие растения.

Лесной биоценоз представлен такими грибами: подосиновик, подберезовик, белый гриб, поганка, мухомор, вешенка, дождевик, лисичка, масленок, опёнок, сморчок, сыроежка, шампиньон, рыжик и т.д.

Естественный и искусственный биоценоз

Искусственный биоценоз

Искусственный биоценоз отличается от естественного тем, что он создан руками человека для удовлетворения своих потребностей или целого общества. В таких системах человек сам проектирует требуемые условия. Примерами таких систем являются: сад, огород, поле, лесопосадка, пасека, аквариум, канал, пруд и т.д.

Появление искусственных сред привело к разрушению естественных биоценозов, развитию сельского хозяйства и аграрного сектора экономики.

Примеры искусственной классификации

Например, в поле, теплице, саду или огороде человек разводит культурные растения (овощные, зерновые культуры, плодоносные растения и т.д.). Для того, чтобы они не погибли, создаются определенные условия: ирригационные системы для полива, освещение. Почва насыщается недостающими элементами с помощью удобрений. Растения обрабатываются химикатами, чтобы обезопасить их от поедания вредителями и т.д.

Лесополосы высаживаются близ полей, на склонах оврагов, около железных и автомобильных дорог. Возле полей они нужны для того, чтобы уменьшить испарения , удержать снега весной, т.е. для контроля водного режима земли. Также деревья защищают семена от разнесения ветром, а почву — от эрозии.

На склонах оврагов деревья высаживают для того, чтобы предотвратить и замедлить их разрастание, так как корни будут удерживать почву.

Вдоль дорог деревья необходимы для того, чтобы предотвратить занос транспортных путей снегом, пылью, песком.

Внимание! Человек создает искусственные биоценозы для того, чтобы улучшить жизнь общества. Но чрезмерное вмешательство в природу чревато последствиями.

Горизонтальная структура биоценоза

Горизонтальная структура биоценоза отличается от ярусной тем, что обилие видов, обитающих на его территории, изменяется не по вертикали, а по горизонтали.

Например, можно рассмотреть наиболее глобальный пример. Разнообразие, обилие и богатство живого мира различается по поясам. В зоне арктических пустынь, в арктическом климатическом поясе, животный и растительный мир скуден и беден. По мере приближения к зоне тропических лесов, в тропическом климатическом поясе, численность и разнообразие видов будет увеличиваться. Так нам удалось проследить изменения количества видов внутри биоценоза, и даже изменение их строения (так как им приходится приспосабливаться к различным условиям климата). Это естественная мозаичность.

А искусственная мозаичность возникает под влиянием человека на окружающую среду. Например, вырубка лесов, засевание лугов, осушение болот и т.д. В месте, где человек не изменил условия, организмы останутся. А те места, где условия поменялись, будут населены новыми популяциями. Компоненты биоценоза также станут различаться.

Биоценоз

Понятие о биогеоценозе и экосистеме

Вывод

Подведем итоги: биоценоз имеет различные классификации в зависимости от происхождения, взаимосвязей между организмами и по расположению в пространстве. Они различаются территориальными масштабами и видами, которые обитают в их пределах. Признаки биоценоза можно классифицировать отдельно для каждого района.

>> Биоценоз и его устойчивость

§ 15. Биоценоз и его устойчивость

Вспомните
Сообщества
Ярусы
растительности

Биоценоз - сложная природная система. Весь комплекс совместно живущих и связанных друг с другом видов называют биоценозом («биос» - жизнь, «ценос» -сообщество).

Рис. 64. Биоциноз пруда

В природе биоценозы бывают разного масштаба. Это, например, биоценоз моховой кочки, разрушающегося пня, луга, пруда, болота, леса (рис. 64, 65). Существуют рукотворные биоценозы - аквариум, террариум, теплица, оранжерея. Во всех случаях мы выделяем такое сообщество организмов, в котором совместно живущие виды оказываются приспособленными к определенному комплексу абиотических условий и поддерживают свое существование через связи друг с другом. Более мелкие биоценозы являются в природе частями более крупных, как, например, все обитатели лесной поляны или ствола упавшего дерева - часть общего биоценоза леса, а прибрежные и донные биоценозы - части общего речного или озерного сообщества.

Биоценозы - не случайные собрания разных организмов. В сходных природных условиях и при близком составе фауны и флоры возникают сходные, закономерно повторяющиеся биоценозы. Мы с уверенностью можем предполагать, что в разных дубравах в полосе широколиственных лесов мы можем встретить также липу, клен, лещину, среди трав - сныть, ветреницу дубравную и другие совершенно определенные виды растений, среди животных - белку, кабана, желтогорлую мышь, синицу-лазоревку, мухоловку-пеструшку, сойку, желудевого долгоносика. В еловых лесах - другой набор видов, при этом часть из них может быть общей с другими сообществами , а часть - встречается только в ельниках.

Рис. 65. Биоциноз дубравы

Таким образом, вся живая природа состоит не только из отдельных организмов и видов, но и из разнообразных биоценозов, в которые группируются представители различных видов. Биоценозы, как и популяции , - это надорганизменный уровень организации жизни.

Общее число видов, способных ужиться в одном биоценозе, в природе очень велико. Самые богатые видами - тропические леса. Их разнообразие до сих пор не описано достаточно полно. Приблизительно считают, что на площади в квадратный километр в тропическом лесу обитает несколько сотен тысяч видов растений и животных, не считая микроорганизмов и грибов. Но и в тех природных сообществах, которые формируются в достаточно суровых условиях, например в тундрах или высокогорьях, вместе живут тысячи видов организмов.

Члены биоценоза связаны прямыми или косвенными пищевыми отношениями, создают среду обитания друг для друга и взаимно ограничивают численность . Виды приспособились к совместному обитанию в ходе длительной эволюции. В биоценозах идут процессы борьбы за существование и естественного отбора.
Любой биоценоз - это сложная природная система, которая поддерживается за счет связей между видами и имеет сложную внутреннюю структуру.

Видовая структура биоценоза . Виды, входящие в биоценоз, очень неравноценны по численности. Одни из них массовые, другие малочисленны, третьи - совсем редки. Наиболее массовые виды биоценоза называют доминантами или доминирующими видами. Например, в ель- нике-черничнике среди деревьев постоянно доминирует ель, среди наземных растений - черника, зеленые мхи, среди птиц - пеночка- теньковка, синица-гаичка, из куриных птиц - рябчик, а среди мышевидных грызунов преобладает рыжая полевка.

Массовые виды составляют основное ядро биоценоза. Ряд видов достигает высокой численности лишь периодически, временами включаясь в состав массовых. В еловых лесах это зяблики, клесты-еловики, лесные мыши. Наиболее разнообразны в биоценозах редкие и малочисленные виды.

Если построить график, отражающий долю видов с разной численностью, то для большинства биоценозов в той части шкалы, где представлены редкие виды, кривая резко уходит вверх (рис. 66). Это означает, что в устойчивом биоценозе редких видов много, а очень многочисленных - мало.

В тропическом лесу, например, так велико разнообразие деревьев, что на площади в 1 км 2 иногда с трудом можно найти несколько деревьев одного вида.

Какую же роль играют в биоценозах массовые нные виды? Виды-доминанты определяют главные связи в сообществе. Они создают его основную структуру и внешний облик.

Часть массовых видов - важные средообразователи, сильно влияющие на условия жизни для других. В еловых лесах распределение света и осадков, микроклимат, мозаика почвенных о биоценозах условий - все определяется елью. От состояния елового древостоя зависит жизнь многих наземных растений и тысяч видов животных от белок и синиц до многочисленных мелких членистоногих в лесной подстилке.

Малочисленные виды составляют как бы резерв сообщества. В существующей обстановке они не могут реализовать свои возможности размножения, но в изменившихся условиях в состоянии включиться в состав доминантов или даже занять их место. Среди множества малочисленных видов всегда найдутся такие, для которых отклонение условий от средней нормы окажется благоприятным.

Таким образом, биоценоз сохраняет свою устойчивость и не разрушается при разных погодных колебаниях и других внешних воздействиях, включая умеренные антропогенные.

Соотношение видов по численности создает видовую структуру биоценоза. Для каждого типа биоценозов она вполне закономерна.

Распределение видов в пространстве. Для биоценозов характерно также закономерное распределение видов в пространстве. Основу этого распределения формирует растительность. Растения создают в биоценозах ярусностъ, располагая друг под другом листву в соответствии со своей формой роста и светолюбием. В лесах умеренного климата может быть до 5-6 ярусов растений.

Животные также живут в отдельных ярусах растительности, но в силу своей подвижности разные виды животных могут осваивать и сразу несколько ярусов. Белки, например, строят гнезда и выводят бельчат на деревьях, а собирать орехи, грибы, ягоды могут на земле.

Для видового разнообразия биоценозов важно также, однородно или мозаично распределена растительность на территории. В лесах, где много полян и опушек, видовой состав и растений, и птиц, и насекомых намного богаче, чем в обширных однотонных насаждениях. Это явление называется опушечным эффектом и часто используется при создании парков и других искусственных лесных насаждений, где хотят восстановить видовое разнообразие.

Экологическая ниша вида. Как уже обсуждалось, виды уживаются в одном биоценозе в тех случаях, когда они расходятся по экологическим требованиям и ослабляют тем самым конкуренцию друг с другом. Таким образом, каждый вид использует ресурсы по-своему и имеет свои особенности связей с другими видами.

Положение, которое вид занимает в составе биоценоза, называется его экологической нишей. Экологическую нишу вида характеризуют и границы выносливости его по отношению к разным факторам, и характер связи с другими видами, и образ жизни, и распределение в пространстве.

Экологические ниши совместно живущих видов могут частично перекрываться, но полностью никогда не совпадают, так как при этом вступает в действие закон конкурентного исключения и один вид вытесняет другой из данного биоценоза.

Устойчивость биоценозов . Изменения, возникающие в биоценозах, по-разному связаны с их устойчивостью. Если, например, один конкурирующий вид вытеснит другой, существенных изменений в биоценозе не произойдет, особенно если этот вид не относится к числу массовых. Соответствующая экологическая ниша просто окажется занятой другим видом. Например, соболь, живущий в хвойных лесах Сибири, - многоядный хищник, питающийся мелкими грызунами, птицами, орешками кедровой сосны, ягодами и насекомыми, добывая свою пищу как на земле, так и на деревьях. Такую же роль в северных европейских лесах играет лесная куница. Поэтому, если вместо куниц в лесу будут жить соболи, лесной биоценоз сохранит все свои основные черты.

Малочисленные виды - наиболее уязвимая часть биоценоза. Их популяции часто находятся на пределе выживаемости. Поэтому они в первую очередь исчезают из сообществ при антропогенных влияниях, ухудшающих условия существования биоценоза.

Потери редких и малочисленных видов также до определенного времени не меняют существенно основных биоценотических связей. Так, еловый лес или дубрава возле большого города могут долго сохраняться и даже возобновляться несмотря на то, что из-за постоянного посещения людьми, вытаптывания, сбора плодов и цветов и т. п. из них исчезают многие виды растений, птиц, насекомых. Состав таких лесов беднеет, а устойчивость ослабевает постепенно и незаметно. Ослабленный, обедненный лесной биоценоз может разрушиться внезапно, за короткий срок из-за внешне, казалось бы, незначительных причин. Например, начинает накапливаться опад из-за недостатка или малой активности почвенных обитателей, деревья исчерпывают запасы минерального питания, ослабевают, подвергаются нападению массовых вредителей и гибнут.

Выпадение из состава биоценоза основных видов-средообразователей ведет к разрушению всей системы и смене сообществ. Такие изменения в природе часто производит человек, вырубая леса, создавая перевыпас скота в степях и на лугах или перевылов рыб в водоемах.

Внезапное разрушение прежде устойчивых сообществ - свойство всех сложных систем, у которых постепенно ослабевают внутренние связи. Знание этих закономерностей важно для создания искусственных сообществ и поддержания природных биоценозов. При восстановлении степей, лесов, посадке лесопарков стремятся создать сложную видовую и пространственную структуру сообществ, подбирая дополняющие друг друга и уживающиеся вместе виды, добиваются появления разнообразного круга малочисленных форм для стабилизации складывающегося сообщества.

Примеры и дополнительная информация

1. Название «биоценоз» ввел в науку немецкий ученый Карл Мебиус в 1877 г. Изучая, как увеличить продуктивность устричного хозяйства на отмелях Северного моря, он обнаружил, что устрицы образуют вместе с другими видами морских животных тесные сообщества, которые приурочены к определенному грунту, солености и температуре воды. В этих сообществах происходит борьба за существование и регуляция численности видов, поэтому их продуктивность имеет пределы. Отсюда следовал практический вывод: «Если желательно увеличить число животных и растений против того, что имеется в естественных сообществах, то следует защитить яйца и молодь от врагов, дать им необходимую пищу и достаточное пространство. Это имеет место при искусственном разведении устриц, в рыболовстве, в лесном, полевом и садовом хозяйстве. В них мы имеем дело с искусственными жизненными сообществами, в которых важным фактором является работа человеческой мысли и работа рук».

2. Ярусность существует не только в надземной, но и в подземной части биоценоза. Корни разных растений проникают на различную глубину. Таким образом растения частично избегают конкуренции, разделяя ресурсы. Почвенные животные также осваивают разные подземные «этажи». Среди дождевых червей, например, одни роют вертикальные норы до метра глубиной и затаскивают туда перепревающую листву. Другие не проникают глубже 20- 30 см, питаясь почвенным перегноем. Третьи вообще не встречаются в минеральных слоях, а всю жизнь проводят в слое лесного опада, перерабатывая его на месте.

3. Состав и структура биоценозов испытывают регулярные циклические изменения, связанные со сменой времен года. Зимой многолетние растения переходят в состояние глубокого покоя, а однолетники отмирают, оставляя семена. Холоднокровные животные впадают в оцепенение. Активны лишь теплокровные - птицы и млекопитающие, но часть их также впадает в спячку или мигрирует на юг. От весны к осени также закономерно меняется и растительный покров, проявляя последовательность в цветении и плодоношении разных видов, и деятельность животных, и активность микроорганизмов. На эту регулярную цикличность накладывается изменчивость погодных условий в разные годы. Холодные или жаркие, засушливые или дождливые периоды отклоняют ход численности отдельных видов, нарушая правильную цикличность. Биоценозы, таким образом, находятся в состоянии постоянной изменчивости. Их устойчивость основана на регуляторных связях, которые поддерживают примерные соотношения численностей основный видов.

4. В степях и пустынях среди млекопитающих возможны следующие группы видов со сходным образом жизни: 1) постоянные подземные обитатели, 2) роющие виды, кормящиеся на поверхности, 3) скачущие травоядные, 4) быстро бегающие травоядные, 5) быстро бегающие хищники. Эти экологические ниши млекопитающих в открытых ландшафтах разных континентов занимают разные виды, имеющие близкую жизненную форму. Таким образом, сходные типы биоценозов могут возникать на разной видовой основе.

5. Для сравнения биоценозов используют разные методы, например расчеты по формуле Жаккара:

где А- число видов данной группы в первом сообществе, В - во втором, а С - число видов, общих для обоих сообществ.

Биоценозы сравнивают попарно, сопоставляя видовой состав по систематическим группам, например спискам цветковых растений, мхов, лишайников, птиц, млекопитающих, насекомых и др. Сходство выражается в процентах. Так, если в каждом биоценозе по 10 видов данной группы и 5 из них встречается как в одном, так и другом сообществе, то видовое сходство составит 33% , а если общих видов 8 - то 66%.

Вопросы.

1. Назовите доминирующие и малочисленные виды в птичьем населении: 1) городских территорий, 2) сельских поселков.

2. Чем отличаются по набору видов растений, птиц и млекопитающих биоценозы естественной дубравы и городского парка?

3. Перечислите группы организмов, из которых можно сформировать устойчивый аквариумный биоценоз.

Задания.

1. Сравните видовой состав гнездящихся птиц на трех участках приволжской степи. Используйте формулу Жаккара.

Ковыльная степь: степной жаворонок, полевой жаворонок, малый жаворонок, каменка-плясунья, каменка-плешанка, лунь степной, орел степной. Посевы с лесополосами: степной жаворонок, полевой жаворонок, малый жаворонок, желтая трясогузка, розовый скворец, перепел, лунь полевой. Посевы без лесополос степной жаворонок, полевой жаворонок, малый жаворонок, каменка-плясунья, чибис, лунь полевой.
На каких участках сообщества более сходны между собой по составу размножающихся птиц?

2. Выберите из приведенного ниже списка млекопитающих виды, занимающие сходные экологические ниши в евразиатских и австралийских степях: кенгуру, слепыш, тушканчик, сумчатый волк, сайгак, сумчатый крот, волк, суслик, хомяк, цокор, вомбат Какие по образу жизни млекопитающие отсутствуют в австралийских степях?

Темы для дискуссий.

1. Конструируя лесополосы, парки, сады и т.п. , человек подбирает только небольшое число основных видов. В природных биоценозах видов во много раз больше. Значит ли это, что мы не можем создавать устойчивые сообщества?

3. Как можно использовать опушечный эффект при планировании сельскохозяйственных угодий?

4. При удалении какого-либо вида из биоценоза остальные занимают его место, повышают численность и выполняют его роль. Зачем тогда заботиться о сохранении видового разнообразия сообществ?

5. Существуют ли в природе неустойчивые сообщества?

К. Мебиус и Г.Ф. Морозов сформулировали правило взаимоприспособленности, согласно которому виды в биоценозе приспособлены друг к другу настолько, что их сообщество составляет внутренне противоречивое, но единое и взаимно увязанное целое. Иначе говоря, в естественных (природных) биоценозах не существует полезных и вредных птиц, полезных и вредных насекомых; там всё (и даже хищники типа волка) служит друг другу и взаимно приспособлено.

В то же время, изменения, которые по тем или иным причинам (например, вследствие изменения климатических условий) возникают в биоценозах, по-разному влияют на их устойчивость. Так, если один вид вытеснит другой, то существенных изменений в биоценозе не произойдет, особенно в том случае, когда этот вид не относится к числу массовых. Поэтому при замене одного хищника (куницы) в лесу на другого (соболя), который способен себе добывать пищу как на земле, так и на деревьях, биоценоз леса сохранит все свои основные черты.

В случае потерь редких и малочисленных видов также до определенного времени существенно не меняются основные биоценотические связи. Так, еловый лес возле города может относительно долго сохраняться и даже возобновляться несмотря на постоянное антропогенное давление и исчезновение в результате этого многих видов растений, птиц, насекомых. Тем не менее, видовой состав таких лесов постепенно беднеет, а устойчивость слабеет. Такой ослабленный, обедненный биоценоз может разрушиться незаметно, например, из-за исчерпания деревьями запасов минерального питания, а также вследствие внезапного и массового нападения вредителей. Основа устойчивости биоценозов - это их сложный видовой состав.

В тех случаях, когда из состава биоценоза выпадают основные виды - средообразователи, это ведет к разрушению всей системы и смене сообществ. Подчас такие изменения в природе производит человек, вырубая леса, чрезмерно вылавливая рыбу в водоемах и т. п.

Справедливости ради необходимо указать, что внезапное «обвальное» разрушение ранее устойчивых сообществ - это свойство, присущее всем сложным системам, у которых постепенно ослабевали внутренние связи. Выявление этих закономерностей крайне важно как для создания искусственных сообществ, так и поддержания природных биоценозов. Так, при необходимости восстановления лесов, степей, закладке лесопарков стараются создать сложную видовую и пространственную структуру сообществ, для чего подбирают дополняющие друг друга и уживающиеся вместе виды организмов.

Динамизм - это одно из основных свойств биоценозов. Многолетнее наблюдение за заброшенным полем показывает, что его последовательно завоевывают сначала многолетние травы, затем кустарник и, наконец, древесная растительность.

Любой биоценоз зависит от своего биотопа и, наоборот, всякий биотоп находится под влиянием биоценоза. Поскольку климатические, геологические и биотические факторы подвержены изменениям, развитие или динамика биоценозов оказывается просто неизбежной. Другое дело, что в каждом конкретном случае оно протекает с разной скоростью.

Влияние, которое биотоп оказывает на биоценоз, называется акцией. Проявляясь весьма разнообразно, например, через влияние климата, она способна вызвать самые разные последствия: морфологические, физиологические и экологические адаптации, сохранение или исчезновение видов, а также регуляцию их численности.

Влияние, оказываемое, в свою очередь, биоценозом на биотоп, называется реакцией. Последняя может выражаться в разрушении, созидании или изменении биотопа. Можно привести много примеров разрушительных реакций, виновниками которых являются растения. Мхи, лишайники поселяются на самых различных горных породах. Корни высших растений увеличивают образовавшиеся в этих породах расщелины и, кроме того, оказывают химическое воздействие кислыми выделениями. Многие морские беспозвоночные (моллюски, морские ежи, губки) «сверлят» скалы. Роющие животные почвы перемешивают ее до значительной глубины. При этом главную роль играют здесь земляные черви и термиты.

Напротив, созидательная реакция в наземных условиях выражается в накоплении животных (трупы) и растительных (опавшие листья) остатков, которые благодаря ряду химических изменений (бактериальное гниение) постепенно превращаются в перегной. Наконец, биоценозы преобразуют местный климат, создавая микроклимат.

Обзор различных взаимодействий между биоценозами и биотопами показывает, что главными причинами, которые вызывают развитие биоценозов, являются климатические, геологические, эдафические (почвенные) и биотические факторы.

Уровень воздействия климатических факторов можно оценить на примере тех изменений, которые произошли в Европе во время ледниковых и межледниковых периодов. Тогда, в четвертичный период, при максимальном наступлении ледника Средняя Европа представляла собой тундру с карликовыми ивами, дриадами и камнеломками, а вся флора умеренного климата была вытеснена на крайний юг. Фауна того времени включала мамонтов, волосатых носорогов, мускусных овцебыков и мелких грызунов. Потепление, которое произошло в межледниковые периоды, способствовало возвращению винограда в районы к северу от Альп, а «теплолюбивой фауне», в т.ч. древнему слону и гиппопотаму, удалось обосноваться в Европе.

Что касается геологических явлений (эрозия, образование осадочных пород, горообразование и вулканизм), они могут также сильно изменить биотоп, который, в свою очередь, вызовет значительные сдвиги в биоценозах. Имеющее место развитие почв (эдафические факторы), которое обусловлено совместным действием климата и живых организмов, влечет за собой параллельно и развитие флоры.

Биологические факторы являются самыми обычными и быстродействующими факторами. Можно указать, например, на роль бизонов, численность которых ранее составляла десятки миллионов голов, в развитии биоценозов американских прерий. Огромную роль в этом процессе играет и такой экологический фактор, как межвидовая конкуренция.

В настоящее время определяющим фактором развития биоценозов является хозяйственная, а также военная деятельность человека. Пожары, вырубка лесов, прокладка дорог, трубопроводов, запуски ракет, интродукция (сознательная или случайная) новых видов животных (особенно микроорганизмов) или растений - это всего лишь отдельные примеры вторжения человека в природу. Они способны привести к быстрой эволюции биоценозов, а иногда и к исчезновению некоторых видов организмов.

Вопрос 1. Какие признаки вы можете предложить для характеристики биогеоценоза?
Характеристика биогеоценоза:
1) видовой состав;
2) плотность популяции;
3) интенсивность воздействия абиотических и биотических факторов.

Вопрос 2. Как на жизнедеятельности организмов проявляется взаимодействие абиотических факторов среды?
По отношению к факторам среды различают виды теплолюбивые и холодоустойчивые, влаго- и сухолюбивые, приспособленные к высокой и низкой солености воды. Отклонение интенсивности одного какого либо фактора от оптимальной величины может сузить пределы выносливости к другому.
Правило Либиха
Фактор, находящийся в недостатке или избытке по сравнению с оптимальной величиной, называют ограничивающим, поскольку он делает невозможным процветание вида в данных условиях.
Например, низкая влажность делает экваториальные пустыни малонаселенными, хотя по остальным факторам (освещенность, температура, наличие микроэлементом) показатели удовлетворительны.

В опрос 3. В чем заключается негативное воздействие ионизирующего излучения на живые организмы?
Наиболее губительное действие ионизирующее излучение оказывает на более высокоразвитые и сложные организмы, причем человек отличается особой чувствительностью к воздействию. Большие дозы, получаемые организмом за короткое время (минуты, часы), называют острыми в противоположность хроническим дозам, которые организм мог бы выдержать на протяжении всего жизненного цикла. Любое превышение уровня излучения в среде над фоновым или даже естественный высокий фон может повысить частоту мутаций. У высших растений чувствительность к ионизирующему излучению прямо пропорциональна размеру клеточного ядра. У животных такой простой зависимости нет; для них наибольшее значение имеет чувствительность определенных органов и систем. Так, млекопитающие чувствительны даже к низким дозам вследствие легкой повреждаемости облучением костного мозга и эпителия кишечника. Радиоактивные вещества могут накапливаться в почве, воде, воздухе и в телах самих живых организмов. Передаваться и аккумулироваться при передаче по пищевой цепи.

Вопрос 4. Каково значение для устойчивости биоценоза его видового разнообразия?
Чем богаче видовой состав биоценоза, тем устойчивее сообщество в целом.

Вопрос 5. Что такое экологическая пирамида и каковы направления отбора на каждой ее ступени?
Правило экологической пирамиды
Масса каждого последующего звена в трофической цепи прогрессивно уменьшается.
Это происходит потому, что в каждом звене пищевой цепи при каждом переносе энергии 80-90% ее теряется, рассеиваясь в форме тепла. В среднем из 1 тыс. кг зелёных растений образуется 100 кг тела травоядных животных. Хищники могут поглотить из этого количества пищи только 10 кг своего тела. Соответственно и количество животных на каждой последующей ступени пирамиды меньше. Графически это правило нашло отражение в экологических пирамидах. Выделяют пирамиды численности, отражающие число особей на каждом этапе пищевой цепи, пирамиды биомассы, отражающие количество синтезированного на каждом уровне органического вещества, и пирамиды энергии, демонстрирующие количество энергии в пище на каждой ступени.
Вопрос 6. Назовите причины смены биоценозов?
В природе менее устойчивые биогеоценозы со временем сменяются более устойчивыми. Их смена определяется тремя факторами:
1) упорядоченным процессом развития сообщества - установлением в нем статичных взаимоотношений между видами;
2) изменением климатических условий;
3) изменением окружающей среды под влиянием жизнедеятельности организмов, составляющих сообщество.

В чем разница между искусственным и естественным биоценозом?

Естественные биоценозы – природные сообщества, а искусственные – созданы человеком.

От чего зависит устойчивость биоценоза?

Устойчивость биоценоза зависит от многообразия видов и от ярусности.

Вопросы

1. Почему есть консументы II более порядков, но нет продуцентов II порядка?

Продуценты образуют органическое вещество, потребляя энергию солнца. Значит, они все являются первыми получателями этой энергии, все относятся к первому порядку. Консументы могут получать органическое вещество поедая как травоядных, так и хищников.

2. Почему в естественных биоценозах значительно реже, чем в искусственных, наблюдаются случаи массового размножения вредителей?

Естественные биоценозы характеризуются большим многообразием видов. Искусственные биоценозы имеют один или несколько резко преобладающих вида. Этот фактор и способствует массовому размножению вредителей, которым достаточно питания.

3. Почему аквариум вместе с его обитателями можно считать искусственным биоценозом?

Состав растительного и животного мира, как и численность особей, чловек регулирует по своему усмотрению.

4. Почему уничтожение жуков-вредителей и их личинок (например, колорадских жуков) путем их ручного сбора является самым безопасным для других организмов в природе?

При применении ручного сбора жуков-вредителей и их личинок действия человека направлены конкретно на определенный вид, без какого-либо воздействия на другие организмы. При химической обработке воздействие направлено на всю площадь и на всех, находящихся на ней, организмов. При этом уничтожаются не только вредители, но и их естественные враги. Это в дальнейшем может привести к резкому росту числа самих вредителей.

5. Почему организмы-продуценты обитают в верхних слоях водоема, консументы могут обитать на различных глубинах, в том числе и на дне, а редуценты – в основном донные обитатели? Приведите примеры организмов, относящейся к каждой из этих групп?

Организмы-продуценты обитают в верхних слоях водоема, поскольку их жизнь напрямую связана с количеством солнечного света. К продуцентам водоемов относятся фитопланктон и водоросли. Консументы питаются другими организмами, поэтому могут обитать на любых глубинах. Консументы водоемов – рыбы, моллюски, насекомые и их личинки, земноводные. Редуценты концентрируются на дне водоемов, поскольку они питаются остатками растений и животных, которые оседают на глубину. Редуценты представлены бактериями, червями.

6. Почему существует такая последовательность событий: развитие ракообразных как части зоопланктона начинается после появления фитопланктона, а нерест некоторых рыб начинается только после накопления достаточного количества фитопланктона?

Фитопланктон – основной источник пищи для зоопланктона. Зоопланктоном питаются рыбы. Когда зоопланктона достаточно, начинается нерест рыб.

7. Почему в агроценозах формируется специфический состав животного населения с преобладанием насекомых-вредителей? Какие еще особенности жизнедеятельности этих насекомых-вредителей вы можете назвать?

В агроценозе живет очень много растений одного вида (монокультура), следовательно, создаются хорошие условия для консументов, питающихся этим видом. Жизнь этих насекомых напрямую зависит от вида растений, которые высадит человек. Каждые насекомые вредители питаются определенной группой растений. Растительноядные животные, перешедшие к питанию выращиваемыми культурами, находят в агробиоценозах благоприятные условия и могут сильно повреждать культивируемые растения. Иногда в агробиоценозах возникают вспышки массового размножения животных-вредителей, например клопа вредной черепашки на полях пшеницы, колорадского жука на полях картофеля, бабочки белянки капустной - на полях капусты, полевых мышей и полевок при выращивании зерновых культур. Комплексы организмов, кроме культивируемых растений, в агробиоценозах, как и в естественных биогеоценозах, формируются в результате борьбы за существование и естественного отбора. Однако человек, создавая растениям возделываемых видов благоприятные условия произрастания, подавляет организмы других видов. Например, при большой численности сорняков и насекомых-вредителей люди используют различные химические способы их уничтожения.

Задания

Докажите, что пространственная и временная ярусности повышают устойчивость биоценозов.

Устойчивость биоценозов зависит от богатства их видового состава. Чем больше пространственных ярусов можно выделить в биоценозе, тем больше существует в нем жизненных ниш. Значит, населять такой биоценоз будет большее количество видов. Животные меняют ярусное положение в течение дня, года, жизни, проводя в том или ином ярусе более продолжительное время, чем в других. С определенными глубинами почвы связаны ее различные беспозвоночные обитатели, однако строгой приуроченности к подземным ярусам у них нет. Таким образом, для животных характерна временная ярусность. Временная ярусность позволяет максимально задействовать ресурсы биоценоза, что так же повышает его устойчивость.

Приведите известные вам примеры, подтверждающие наличие временной или пространственной ярусности у животных.

Примеры пространственной ярусности: В смешанных лесах в кронах высоких деревьев обитают птицы, некоторые насекомые. Второй ярус заселен гнездящимися ниже птицами, белками. Третий ярус населяют млекопитающие леса (косули, лоси, волки, лисицы), подстилку из трав и листьев населяют черви, личинки, жуки.

Временная ярусность: сезонные перелеты птиц, время гнездовий, кладки яиц.