Wspólnota (biocenoza) jest żywym składnikiem systemu. Badanie relacji zwierząt z innymi składnikami planu lekcji biocenozy (klasa 7) na temat W jaki sposób składniki biocenozy są ze sobą połączone
od siebie w rozmiarze c) mają wspólną powierzchnię d) zamieszkują różne kondygnacje
Wybierz jedno poprawne stwierdzenie z czterech podanych.
.jeden. Prawidłowo zaprojektowany łańcuch pokarmowy:
a) zgniły kikut - miodowy muchomor - mysz - wąż - jastrząb;
b) mysz - zgniły kikut - miodowy muchomor - wąż - jastrząb;
c) jastrząb - wąż - mysz - zgniły kikut - miodowy agar;
d) muchomor miodowy - zgniły kikut - mysz - wąż - jastrząb.
2. Graficzne przedstawienie relacji między producentami, konsumentami i reduktorami w biocenozie, wyrażonych w jednostkach masy, liczby osobników lub energii:
a) zasilanie;
b) sieć zasilająca;
c) piramida ekologiczna;
d) kolumna ekologiczna.
3. Efektywne wykorzystanie energii słonecznej przez rośliny leśne uzyskuje się dzięki:
a) duża liczba aparatów szparkowych w skórze liści;
b) obecność włosków na powierzchni liści
c) wielopoziomowy układ roślin;
d) kwitnienie roślin przed powstaniem liści.
4. Wszystkie zależności żywieniowe między organizmami w biocenozach
a) zasilanie;
b) sieć zasilająca;
c) piramida ekologiczna;
d) kolumna ekologiczna.
5. Należy wziąć pod uwagę czynniki środowiskowe:
a) czynniki powodujące zmiany w genotypie organizmów żywych;
b) czynniki, które powodują, że organizmy przystosowują się do zmieniającego się środowiska;
c) wszelkie czynniki działające na organizm;
d) elementy środowiska, które pozwalają organizmowi przetrwać w walce o byt.
6. Temperatura powietrza, wilgotność powietrza, światło słoneczne to: a) czynniki abiotyczne;
b) abiotyczne czynniki ulgi c) biotyczne czynniki;
d) czynniki antropogeniczne.
7. Las sosnowy, bór świerkowy, łąka, bagno – przykłady: a) biocenoz; b) biogeocenozy; c) agrocenozy; d) biomy.
8. Konsumentami drugiego rzędu są: a) chomik, b) jaszczurka; c) konik polny; d) nornica.
9. Przenoszenie materii i energii z jednego typu organizmu na inny nazywa się: a) piramidą liczb; b) łańcuch pokarmowy c) piramida energetyczna; d) piramida ekologiczna.
10. Konsumentami pierwszego rzędu są: a) wilk, b) szakal; c) ryś; d) nornica.
II. Wybierz trzy poprawne stwierdzenia z sześciu oferowanych.
1. Czynniki regulujące liczebność gatunków w biocenozach: a) zmiana ilości pokarmu; b) zmiana liczebności drapieżników c) polowanie komercyjne; d) choroby zakaźne e) łowienie na przynętę; f) budowa domu wiejskiego
.2. Biocenozy obejmują: a) łąkę; b) sad jabłkowy; c) jezioro d) las sosnowy; e) pole pszenicy; e) park.
3. Agrocenozy obejmują: a) łąkę; b) sad jabłkowy; c) jezioro d) las sosnowy; e) pole pszenicy; e) park.
III. Wybierz mecze. Napisz numery zdań odpowiadające danym pojęciom.
1. Składniki biocenozy A) Dekompozytory: ____________________________ B) Producenci ___________________________ C) Konsumenci I rzędu: __________________ E) Konsumenci II rzędu: _________________ 1) organizmy roślinożerne; 2) organizmy mięsożerne, 3) rośliny zielone; 4) organizmy niszczące związki organiczne
.2. Czynniki środowiskowe: A) Biotyczne: ____________________________ B) Abiotyczne: ___________________________ 1) lekkie; 2) temperatura; 3) teren; 4) rośliny; 5) zwierzęta; 6) człowiek.IV. Przeczytaj tekst. Posługując się poniższymi słowami w celach informacyjnych (lista słów jest zbędna), wstaw brakujące terminy (możliwe są zmiany zakończeń).1. Warunki środowiskowe, które wpływają na żywe organizmy biocenoz, nazywane są czynnikami __________. Są trzy rodzaje: _________ - wpływ przyrody nieożywionej, _________ - interakcje z innymi organizmami, ___________ - powstały w wyniku działalności człowieka. Te ostatnie mogą być czynnikami bezpośrednimi i ____________ a) środowiskowymi; b) optymalny; c) biotyczny; d) biotyczny; e) ograniczające f) antropogeniczne; h) okresowe; g) pośrednie; i) bezterminowy Liczby słów: ____________________________.2. Funkcjonalne grupy organizmów w biocenozie to: _________ lub producenci; ____________ lub konsumenci; ___________ lub niszczyciele a) producenci; b) pasożyty; c) rozkładniki; d) konsumenci; e) saprofity. Numery słów: ____________________________.
w ciele kręgowców znajdują się kości, które nie mają powierzchni stawowych. dlaczego mogą być potrzebne? Daj przykłady. 3. Niektóre rośliny okrytozalążkowe kwitną rzadziej niż przeciętna długość życia jednego osobnika. Jak to wyjaśnić i jakie może być biologiczne znaczenie tego? 4. W wielu ekosystemach istnieją organizmy, których żaden odkrywca (ani w ogóle ludzie) nigdy nie widział. Jednak w niektórych przypadkach można udowodnić istnienie takich organizmów. Zaproponuj sposoby dowodu. 5. Dlaczego może być potrzebna spontaniczna śmierć zdrowych komórek roślinnych? 6. Co może się stać z organizmami żyjącymi w tej części zbiornika soli, która jest na zawsze oddzielona od głównego zbiornika?
1. podać przykład specjacji geograficznej 2. ze specjacją ekologiczną, w przeciwieństwie do geograficznej, nowym gatunkiempowstaje...
3. Makroewolucja kończy się wraz z powstaniem nowego ..
4. Podobieństwo zarodków ssaków dowodzi...
5. Podaj przykłady specjalizacji ekologicznych.
Pilna pomoc 1. Różne żywe organizmy produkują różną liczbę potomstwa. Daj przykłady.......2. Każdy żywy organizm rodzi więcej dzieci, niż jest w stanie przeżyć. Przyczynami śmierci organizmów są --- ......,.......,
3. Wszystkie żywe organizmy muszą radzić sobie z niekorzystnymi warunkami życia. Podaj przykłady niekorzystnych warunków - dla roślin -.........., dla zwierząt - ........., dla ludzi - ...........
4. Wszystko, co otacza żywy organizm, nazywa się ...... , .... .
5 . W twoim eksperymencie z nasionami, te, które rozwinęły się pod .....
warunki. Reszta zmarła.
7. Rośliny tworzą substancje organiczne z substancji nieorganicznych.
Aby to zrobić, potrzebują ......
8. Życie człowieka i zwierząt zależy od roślin, ponieważ ........ .
9. Życie roślin zależy od ludzi i zwierząt. Na przykład - ......... .
10. Człowiek powinien wiedzieć, że wszystkie żywe organizmy na Ziemi są ze sobą połączone. Niszcząc jednych, powoduje śmierć innych, narażając własne życie. Podaj przykłady wpływu człowieka na organizmy żywe w Twojej okolicy: a) pozytywny, Twoim zdaniem, wpływ. b) negatywny wpływ.
PODSTAWY EKOLOGII OGÓLNEJ
1.1. STRUKTURA NOWOCZESNEJ EKOLOGII
Wszystkie nauki ekologiczne można usystematyzować albo według przedmiotów badań, albo według stosowanych przez nie metod.
1. W zależności od wielkości obiektów studiów wyróżnia się następujące obszary:
Autoekologia (greckie autos - sama) - dział ekologii, który bada relacje pojedynczego organizmu (sztucznie wyizolowanego organizmu) ze środowiskiem;
Demekologia (gr. demos - ludzie) - bada populację i jej środowisko;
Eidekologia (gr. eidos - obraz) - ekologia gatunku;
Synekologia (gr. syn – razem) – uważa wspólnoty za integralne systemy;
Ekologia krajobrazu – bada zdolność organizmów do istnienia w różnych środowiskach geograficznych;
Megaekologia lub ekologia globalna to nauka o biosferze Ziemi i pozycji w niej człowieka.
2. Zgodnie ze stosunkiem do przedmiotu badań wyróżnione zostaną następujące działy ekologii:
Ekologia mikroorganizmów;
Ekologia grzybów;
ekologia roślin;
Ekolodzy zwierząt;
Ekologia społeczna – uwzględnia interakcję człowieka i społeczeństwa ludzkiego ze środowiskiem;
Ekologia człowieka - obejmuje badanie interakcji społeczeństwa ludzkiego z naturą, ekologię osobowości człowieka i ekologię populacji ludzkich, w tym doktrynę grup etnicznych;
Ekologia przemysłowa lub inżynierska - uwzględnia wzajemny wpływ przemysłu i transportu na przyrodę;
Ekologia rolnictwa – bada sposoby pozyskiwania produktów rolnych bez wyczerpywania zasobów naturalnych;
Ekologia medyczna – zajmuje się badaniem chorób człowieka związanych z zanieczyszczeniem środowiska oraz sposobami ich zapobiegania i leczenia.
3. W zależności od środowisk i komponentów wyróżnia się następujące dyscypliny:
Ekologia gruntów;
Ekologia mórz;
Ekologia rzek;
ekologia pustyni;
Ekologia lasu – zajmuje się badaniem sposobów wykorzystania zasobów leśnych przy ich ciągłej odnowie;
ekologia góralska;
Ekologia miejska (łac. urbanus - urban) - ekologia urbanistyki;
4. Zgodnie z zastosowanymi metodami wyróżnia się następujące stosowane nauki o środowisku:
Ekologia matematyczna - tworzy modele matematyczne do przewidywania stanu i zachowania populacji i społeczności w przypadku zmiany warunków środowiskowych;
Ekologia chemiczna - opracowuje metody analizy zanieczyszczeń i sposoby ograniczania szkód spowodowanych zanieczyszczeniami chemicznymi;
Ekologia gospodarcza - tworzy ekonomiczne mechanizmy racjonalnego wykorzystania zasobów naturalnych;
Ekologia prawna - ma na celu opracowanie systemu praw ochrony środowiska.
1.2.POZIOM ORGANIZACJI MATERII ŻYCIA
Aby uzyskać holistyczne spojrzenie na ekologię, aby zrozumieć rolę, jaką odgrywa ona wśród nauk zajmujących się badaniem organizmów żywych, konieczne jest zapoznanie się z koncepcją poziomów organizacji materii żywej i hierarchią systemów biologicznych (ryc. 1).
Biosystemy to systemy, w których komponenty biotyczne (wszystkie organizmy żywe) na różnych poziomach organizacji oddziałują w sposób uporządkowany z otaczającym środowiskiem biotycznym, tj. składniki abiotyczne (energia i materia).
Rys.1. Hierarchia poziomów organizacji materii żywej:
Molekularny - objawia się takimi procesami jak przemiana materii i energii, przekazywanie informacji dziedzicznych;
Komórkowy - komórka jest główną jednostką strukturalną i funkcjonalną całego życia na planecie Ziemia;
Organizm - organizm (łac. organizo - układam, nadaję smukły wygląd) jest używany zarówno w sensie wąskim - jednostka, jednostka, „istota żywa”, jak iw szerokim, najogólniejszym - kompleksowo zorganizowana całość . To jest prawdziwy nośnik życia, charakteryzujący się wszystkimi jego znakami;
Specyficzne dla populacji - populacja (łac. populus - ludzie), zgodnie z definicją akademika S.S. Schwartza, to elementarne zgrupowanie organizmów określonego gatunku, które ma wszystkie niezbędne warunki, aby utrzymać swoją populację przez nieskończenie długi czas w sposób ciągły zmieniające się warunki. Termin „populacja” został wprowadzony przez V. Iogazena w 1903 roku. Populacja to specyficzna forma bytowania gatunku w przyrodzie. Gatunek biologiczny to zbiór osobników o wspólnych cechach, zdolnych do swobodnego krzyżowania się ze sobą i wydawania płodnego potomstwa, zajmujący określony obszar (obszar łac. – powierzchnia, przestrzeń) i oddzielony od innych gatunków poprzez niekrzyżowanie w warunkach naturalnych . Pojęcie gatunku jako głównej jednostki strukturalnej i klasyfikacyjnej w systemie organizmów żywych wprowadził K. Linneusz, który w 1735 r. opublikował swoją pracę „Systemy przyrody”;
Biocenotyczny - biocenoza (gr. bios - życie, koinos - ogólnie) - zbiór organizmów różnych gatunków io różnej złożoności organizacji ze wszystkimi czynnikami konkretnego siedliska. Termin „biocenoza” został zaproponowany przez K. Möbiusa w 1877 roku. Siedlisko biocenozy nazywa się biotopem. Biotop (gr. bios – życie, topos – miejsce) to przestrzeń o jednorodnych warunkach (rzeźba, klimat), zamieszkana przez pewną biocenozę. Każda biocenoza jest nierozerwalnie związana z biotopem, tworząc z nim stabilny biologiczny makrosystem jeszcze wyższej rangi - biogeocenozę. Termin „biogeocenoza” zaproponował w 1940 r. Władimir Nikołajewicz Sukaczew. Według V. N. Sukaczewa biogeocenoza to zbiór jednorodnych zjawisk przyrodniczych na znanym obszarze powierzchni ziemi: atmosfera, skały, warunki hydrologiczne, roślinność, dzika przyroda, mikroorganizmy i gleba. Tak więc pojęcie biocenozy jest używane w odniesieniu tylko do ekosystemów lądowych, których granice wyznaczają granice fitocenozy (roślinności). Biogeocenoza to szczególny przypadek dużego ekosystemu;
Biosfera (gr. bios - życie, spharia - kula) - globalny ekosystem całego globu, skorupa Ziemi, składający się z ogółu wszystkich żywych organizmów (bioty), substancji, ich składników i ich siedliska. Biosfera to obszar dystrybucji życia na Ziemi, który obejmuje dolną część atmosfery, całą hydrosferę i górną część litosfery. Termin „biosfera” został wprowadzony przez austriackiego geologa E. Suessa i w 1873 r. Główne postanowienia doktryny biosfery zostały opublikowane przez V. I. Vernadsky'ego w 1926 r. W swojej pracy, która nazywa się „Biosfera”, V. I. Vernadsky rozwija idea ewolucji powierzchni globu jako integralnego procesu interakcji materii nieożywionej lub „obojętnej” z materią żywą.
1.4. GŁÓWNE KRYTERIA WIDOKU
Według różnych szacunków łączna liczba gatunków biologicznych na Ziemi waha się od 1,5 do 3 milionów.Do tej pory opisano około 0,5 miliona gatunków roślin i około 1,5 miliona gatunków zwierząt. Człowiek jest jednym z gatunków biologicznych znanych dziś na Ziemi.
Ewolucyjną stabilność gatunku zapewnia istnienie w obrębie gatunku genetycznie zróżnicowanych populacji. Gatunki różnią się od siebie na wiele sposobów.
Kryteria gatunkowe to cechy i właściwości charakterystyczne dla gatunku. Istnieją kryteria morfologiczne, genetyczne, fizjologiczne, geograficzne i ekologiczne gatunku. Aby ustalić przynależność osobników do jednego gatunku, nie wystarczy zastosować jedno kryterium. Dopiero zastosowanie zestawu kryteriów z wzajemnym potwierdzeniem różnych cech i właściwości osobników w ich całości charakteryzuje gatunek.
Kryterium morfologiczne opiera się na podobieństwie budowy zewnętrznej i wewnętrznej osobników tego samego gatunku. Jednak osobniki w obrębie gatunku są czasami tak zmienne, że nie zawsze jest możliwe określenie gatunku wyłącznie na podstawie kryteriów morfologicznych. Ponadto istnieją gatunki, które są podobne morfologicznie, ale osobniki takich gatunków nie krzyżują się ze sobą - są to gatunki bliźniacze.
Kryterium genetyczne to zestaw chromosomów charakterystycznych dla każdego gatunku, ściśle określona liczba, wielkość i kształt. Jest to główna cecha gatunku. Osobniki różnych gatunków z różnymi zestawami chromosomów nie mogą się krzyżować. Jednak w naturze zdarzają się przypadki, gdy osobniki różnych gatunków krzyżują się i dają płodne potomstwo.
Kryterium fizjologicznym jest podobieństwo wszystkich procesów życiowych u osobników tego samego gatunku, przede wszystkim podobieństwo procesów rozrodczych.
Kryterium geograficzne to pewien obszar (terytorium, obszar wodny) zajmowany przez gatunek w przyrodzie.
Kryterium ekologiczne to zbiór czynników środowiskowych, w których istnieje gatunek.
1.5. LUDNOŚĆ I RODZAJE INTERAKCJI CHARAKTERYSTYKA DLA IT
W życiu każdej żywej istoty ważną rolę odgrywają relacje z przedstawicielami własnego gatunku. Te zależności realizują się w populacjach.
Istnieją następujące typy populacji:
Populacja elementarna (lokalna) to grupa osobników tego samego gatunku zajmująca niewielką powierzchnię jednorodnego siedliska kwadratu.
Populacja ekologiczna - zbiór populacji elementarnych. Zasadniczo są to grupy wewnątrzgatunkowe, ograniczone do określonych ekosystemów.
Populacje geograficzne - zbiór populacji ekologicznych zamieszkujących terytorium o jednorodnych geograficznie warunkach egzystencji.
Relacje w populacjach są interakcjami wewnątrzgatunkowymi. Z natury tych interakcji populacje różnych gatunków są niezwykle zróżnicowane. W populacjach istnieją wszystkie rodzaje relacji nieodłącznie związanych z żywymi organizmami, ale najczęstsze są wzajemnie korzystne i konkurencyjne relacje. U niektórych gatunków osobniki żyją samotnie, spotykając się tylko w celu rozmnażania. Inni tworzą tymczasowe lub stałe rodziny. Niektóre w obrębie populacji łączą się w duże grupy: stada, stada, kolonie. Inne tworzą skupiska w niesprzyjających okresach, wspólnie przeżywając zimę lub suszę. Populacja ma cechy, które charakteryzują grupę jako całość, a nie poszczególne jednostki w grupie. Takimi cechami są struktura, liczebność i gęstość zaludnienia. Struktura populacji to stosunek ilościowy osobników różnej płci, wieku, wielkości, genotypów itp. W związku z tym rozróżnia się płeć, wiek, wielkość, strukturę genetyczną i inne struktury populacji.
Struktura populacji zależy od różnych przyczyn. Na przykład struktura wiekowa populacji zależy od dwóch czynników:
Z cech cyklu życia gatunku;
od warunków zewnętrznych.
Istnieją gatunki o bardzo prostej strukturze wiekowej populacji, które składają się z przedstawicieli niemal w tym samym wieku (rośliny jednoroczne, szarańcza). Złożone struktury wiekowe populacji powstają, gdy są w nich reprezentowane wszystkie grupy wiekowe (stado małp, stado słoni).
Niekorzystne warunki zewnętrzne mogą zmienić skład wiekowy populacji na skutek śmierci najsłabszych osobników, ale najbardziej stabilne grupy wiekowe przetrwają, a następnie odbudowują strukturę populacji. Struktura przestrzenna populacji jest zdeterminowana charakterem rozmieszczenia osobników w przestrzeni i zależy zarówno od cech środowiska, jak i od zachowania samego gatunku. Każda populacja ma tendencję do rozpraszania się. Osadnictwo trwa, dopóki populacja nie natknie się na jakąkolwiek barierę. Głównymi parametrami populacji są jej liczebność i zagęszczenie.
Liczebność populacji to całkowita liczba osobników na danym obszarze lub w danej objętości. Poziom populacji gwarantujący jej ochronę zależy od konkretnego gatunku.
Gęstość zaludnienia to liczba osobników na jednostkę powierzchni lub objętości. Im wyższa liczba, tym większa zdolność adaptacyjna organizmów tej populacji. Liczebność populacji nigdy nie jest stała i zależy od stosunku intensywności reprodukcji (płodności) do śmiertelności, tj. liczba osób, które zmarły w danym okresie. Gęstość zaludnienia jest również zmienna, w zależności od liczebności. Wraz ze wzrostem liczebności gęstość nie wzrasta tylko wtedy, gdy możliwe jest rozszerzenie zasięgu populacji. W naturze wielkość każdej populacji jest niezwykle dynamiczna.
Populacja reguluje swoją liczebność i dostosowuje się do zmieniających się warunków środowiskowych, aktualizując i zastępując osobniki. Jednostki pojawiają się w populacji poprzez narodziny i imigrację, a znikają w wyniku śmierci i emigracji.
Na liczebność populacji wpływa również skład wiekowy, całkowita długość życia osobników, okres dojrzewania oraz długość okresu lęgowego.
Dla populacji każdego gatunku istnieją górne i dolne granice zagęszczenia, powyżej których nie może się wydostać. Te limity zasobów nazywane są zdolnością środowiskową dla określonych populacji. W warunkach naturalnych, ze względu na zdolność do samoregulacji, liczebność populacji zwykle oscyluje wokół pewnego poziomu odpowiadającego pojemności środowiska.
BIOCENOZA I ZWIĄZKI CHARAKTERYSTYCZNE DLA IT
Biocenozy nie są przypadkowymi zbiorami różnych organizmów. W podobnych warunkach naturalnych i przy podobnym składzie fauny i flory powstają podobne, regularnie powtarzające się biocenozy. Biocenozy mają specyficzną i przestrzenną strukturę.
Struktura gatunkowa biocenozy oznacza liczbę gatunków w danej biocenozie. Różnorodność gatunków odzwierciedla różnorodność warunków siedliskowych. Gatunki, które dominują w społeczności pod względem liczebności, nazywane są dominantami. Gatunki dominujące wyznaczają główne powiązania w biocenozie, tworzą jej podstawową strukturę i wygląd. Zwykle biocenozy lądowe są nazywane według gatunków dominujących (brzozowy las, świerkowy las, stepowy step). Część gatunków masowych to gatunki, bez których inne gatunki nie mogą istnieć. Nazywa się ich edyfikatorami (środowisko-formatorami), ich usunięcie doprowadzi do całkowitego zniszczenia społeczności. Zazwyczaj dominujący gatunek jest także edyktatorem. Najbardziej zróżnicowane w biocenozach są rzadkie i nieliczne gatunki. Nieliczne gatunki stanowią rezerwat biocenozy. Ich przewaga jest gwarancją zrównoważonego rozwoju. W najbogatszych biocenozach zasadniczo wszystkie gatunki są nieliczne, ale im mniejsza różnorodność, tym więcej dominantów.
O strukturze przestrzennej biocenozy decydują właściwości atmosfery, skały gleby i jej wód. W toku długiej transformacji ewolucyjnej, dostosowując się do określonych warunków, organizmy żywe umieszcza się w biocenozach w taki sposób, aby praktycznie nie kolidowały ze sobą. Podstawą tej dystrybucji jest roślinność. Rośliny tworzą warstwy w biocenozach, układając liście pod sobą zgodnie z formą wzrostu i kochaniem światła.
Każdy poziom rozwija swój własny system relacji, więc poziom można uznać za jednostkę strukturalną biocenozy.
Oprócz warstwowania w strukturze przestrzennej biocenozy obserwuje się mozaikowość - poziomą zmianę roślinności świata zwierząt.
Sąsiednie biocenozy zwykle stopniowo przechodzą jedna w drugą, nie da się między nimi wytyczyć wyraźnej granicy. W strefie przygranicznej przeplatają się typowe warunki sąsiednich biocenoz, niektóre gatunki roślin i zwierząt zanikają, a inne pojawiają się. Gatunki, które zaadaptowały się w strefie przygranicznej, nazywane są ekotonami. Bogactwo roślin przyciąga tu różnorodne zwierzęta, dzięki czemu strefa przygraniczna jest bardziej zróżnicowana i bogata gatunkowo niż każda z sąsiednich biocenoz. Zjawisko to nazywane jest efektem krawędzi i jest często wykorzystywane do tworzenia parków, w których chce się przywrócić różnorodność gatunkową.
Struktura gatunkowa biocenozy, przestrzenne rozmieszczenie gatunków w biotopie, jest determinowana głównie przez relacje między gatunkami i funkcjonalną rolę gatunku w zbiorowisku.
NISZA EKOLOGICZNA
Aby określić rolę, jaką dany gatunek odgrywa w ekosystemie, J. Grinnell wprowadził pojęcie „niszy ekologicznej”. Nisza ekologiczna to zbiór wszystkich parametrów środowiskowych, w ramach których gatunek może istnieć w przyrodzie, jego pozycja w przestrzeni i jego funkcjonalna rola w ekosystemie. Y. Odum w przenośni przedstawił niszę ekologiczną jako zawód, „zawód” organizmu w biocenozie, a jego siedlisko jest „adresem” gatunku, w którym żyje. Aby zbadać organizm, trzeba znać nie tylko jego adres, ale także zawód. G. E. Hutchinson określił ilościowo niszę ekologiczną. Jego zdaniem niszę należy określić, biorąc pod uwagę wszystkie fizyczne, chemiczne i biotyczne czynniki środowiskowe, do których gatunek musi być przystosowany. G. E. Hutchinson wyróżnia dwa rodzaje niszy ekologicznej: fundamentalną i zrealizowaną. Nisza ekologiczna, wyznaczona jedynie przez cechy fizjologiczne organizmów, nazywana jest fundamentalną (potencjalną), a ta, w której gatunek faktycznie występuje w przyrodzie, nazywana jest urzeczywistnioną. Ta ostatnia to ta część potencjalnej niszy, którą ten gatunek jest w stanie obronić w konkurencji. Gatunki współistnieją w tym samym ekosystemie jako część biocenozy w przypadkach, gdy różnią się wymaganiami ekologicznymi, a tym samym osłabiają konkurencję między sobą. Dwa gatunki w jednej biocenozie nie mogą zajmować tej samej niszy ekologicznej. Często nawet blisko spokrewnione gatunki, żyjące obok siebie w tej samej biocenozie, zajmują różne nisze ekologiczne. Prowadzi to do zmniejszenia napięcia konkurencyjnego między nimi. Ponadto ten sam gatunek może zajmować różne nisze ekologiczne w różnych okresach swojego rozwoju.
biocenoza ekosystem natura człowiek
BIOCENOZA (grecki bios - życie, coenosis - ogólnie) to historycznie ustalony stabilny zestaw populacji roślin, zwierząt, grzybów i mikroorganizmów przystosowanych do współżycia w jednorodnym obszarze terytorium lub obszaru wodnego.
Termin „biocenoza” został zaproponowany przez niemieckiego biologa K. Möbiusa (1877). Biocenoza to zespół organizmów biogeocenozy, który powstaje w wyniku walki o byt, doboru naturalnego i innych czynników ewolucji.
Według udziału w cyklu biogennym substancji w biocenozie wyróżnia się trzy grupy organizmów: producentów, konsumentów i rozkładających się.
Producenci (producenci) to organizmy autotroficzne (samodzielne) zdolne do wytwarzania (syntetyzowania) złożonych substancji organicznych z prostych związków nieorganicznych.
Istnieją dwa rodzaje takich organizmów: fotosyntetyczne i chemosyntetyczne.
Organizmy fotosyntetyczne syntetyzują związki organiczne z CO2, H2O i minerałów za pomocą energii słonecznej. Organizmy te obejmują rośliny zielone, glony i niektóre bakterie.
Organizmy chemosyntetyczne przeprowadzają syntezę związków organicznych dzięki energii uzyskanej z utleniania amoniaku, siarkowodoru, żelaza itp. Chemosynteza odbywa się w warunkach podziemnych, w głębokowodnych strefach Oceanu Światowego. W porównaniu z fotosyntezą odgrywa znikomą rolę w pierwotnej produkcji substancji organicznych, choć rola tego procesu w cyklu pierwiastków chemicznych w biosferze jest dość duża.
Całkowita ilość biomasy materii organicznej syntetyzowanej przez producentów to produkcja pierwotna brutto. Część syntetyzowanej biomasy w procesie życia roślin jest przeznaczana na własne potrzeby. Reszta nazywana jest czystą produkcją pierwotną, która służy jako źródło pożywienia dla organizmów następnego poziomu troficznego (trofeum greckie - żywność, żywienie) - konsumentów.
Konsumenci to organizmy heterotroficzne (gr. heteros-inne), czyli organizmy, które jako źródło pożywienia wykorzystują substancje organiczne wytwarzane przez inne organizmy (zwierzęta, znaczna część mikroorganizmów, rośliny owadożerne).
Konsumenci tworzą kilka poziomów troficznych (nie więcej niż 3-4):
Konsumenci pierwszego rzędu - organizmy będące bezpośrednimi konsumentami podstawowych produktów ekologicznych. Na ogół są to zwierzęta roślinożerne (fitofagi). Część pożywienia, którego używają do zapewnienia procesów życiowych. Pozostała żywność jest przekształcana w nowe substancje organiczne, zwane produkcją wtórną netto.
Konsumenci drugiego rzędu to zwierzęta o żywieniu mięsożernym (zoofagi). Z reguły do tej grupy zalicza się wszystkie drapieżniki, niezależnie od tego, czy ofiara jest fitofagiem, czy zoofagą. Zoofagi charakteryzują się specyficznymi przystosowaniami do karmienia. W wielu zoofagach aparat gębowy jest przystosowany do chwytania i trzymania pokarmu, a czasem do niszczenia osłony ochronnej. W niektórych przypadkach sposób pozyskiwania żywności jest niezwykle nietypowy. Na przykład drapieżne mięczaki niszczą skorupy ofiar za pomocą kwasów mineralnych wytwarzanych przez specjalne gruczoły.
Reduktory (łac. Reducentis - powracające, przywracające) lub destruktory - organizmy rozkładające martwą materię organiczną i zamieniające ją w substancje nieorganiczne. Do rozkładających należą bakterie, grzyby, pierwotniaki, czyli m.in. mikroorganizmy glebowe heterotroficzne. Wspomniane substancje nieorganiczne mogą ponownie być włączone przez rośliny w cykl substancji, tym samym go zamykając.
Biocenoza to dialektycznie rozwijająca się jedność, która zmienia się w wyniku działania jej składowych składników, w wyniku czego następuje naturalna zmiana i zmiana biocenozy (sukcesji), co może prowadzić do przywrócenia mocno zaburzonych biocenoz (np. lasy po pożarze itp.).
Biocenoza charakteryzuje się podziałem na mniejsze jednostki podrzędne - merocenozy, czyli naturalnie ukształtowane kompleksy, które zależą od biocenozy jako całości (np. zespół mieszkańców gnijących pniaków dębu w lesie dębowym). Jeśli źródłem energii biocenozy nie są autotrofy, ale zwierzęta (na przykład nietoperze w biocenozie jaskiniowej), to takie biocenozy zależą od dopływu energii z zewnątrz i są gorsze, reprezentując w istocie merocenozy. W biocenozie można wyróżnić inne podrzędne grupy organizmów, na przykład zatoki. Biocenoza charakteryzuje się również podziałem na pionowe grupy organizmów (poziomy biocenozy). W cyklu rocznym w biocenozie zmienia się liczebność, etapy rozwoju i aktywność poszczególnych gatunków, tworzą się regularne sezonowe aspekty biocenozy.
Składnikami biocenozy są fitocenoza (stabilne zbiorowisko roślin), zoocenoza (zespół powiązanych ze sobą gatunków zwierząt), mykocenoza (zgrupowanie grzybów) i mikrobiocenoza (zgrupowanie mikroorganizmów).
Biocenoza jest systemem otwartym i nie zajmuje jasno określonych obszarów. Często różne biocenozy są tak splecione, że zasadniczo niemożliwe jest określenie ich granic.
Skale biocenotycznych zgrupowań organizmów (biocenoz) są różne - od zbiorowisk na pniu drzewa, w dole lub na bagiennej kępie (tzw. mikrozbiorowiska) po populacje lasu dębowego, sosnowego lub świerkowego, łąki, jeziora , bagno lub staw. Nie ma zasadniczej różnicy między biocenozami o różnych skalach, ponieważ małe zbiorowiska są integralną częścią większych, które charakteryzują się wzrostem złożoności i proporcją związków pośrednich między gatunkami.
Istnieją biocenozy nasycone i nienasycone.
W nasyconej biocenozie wszystkie nisze ekologiczne są zajęte, a wprowadzenie nowego gatunku jest niemożliwe bez zniszczenia lub późniejszego wysiedlenia c.-l. składnik biocenozy.
Biocenozy nienasycone charakteryzują się możliwością wprowadzenia do nich nowych gatunków bez niszczenia innych składników.
Można wyróżnić biocenozy pierwotne, które wykształciły się bez wpływu człowieka (stepy dziewicze, lasy dziewicze) i wtórne, zmienione przez działalność człowieka (lasy, które wyrosły na terenach spłaszczonych, populacja zbiorników wodnych).
Szczególną kategorię reprezentują agrobiocenozy, w których kompleksy głównych składników biocenozy są świadomie regulowane przez człowieka. Istnieje cała gama przejść między pierwotną biocenozą a agrobiocenozą. Badanie biocenozy jest ważne dla racjonalnego zagospodarowania gruntów i przestrzeni wodnych, ponieważ tylko prawidłowe zrozumienie procesów regulacyjnych w biocenozie pozwala na wycofanie części produkcji biocenozy bez jej zakłócania i niszczenia.
Kawałek powierzchni ziemi (ląd lub woda) o jednorodnych warunkach życia, zajmowany przez tę lub inną biocenozę, nazywany jest biotopem (gr. bios - życie, topos - miejsce).
Każda biocenoza odpowiada strefie z jednorodnymi abiotycznymi czynnikami środowiskowymi, zwanej biotopem (gr. topos - miejsce). Biotop to naturalna, dość jednorodna przestrzeń życiowa biocenozy. W skład biotopu wchodzą klimatotop, edafotop i hydrotop, które charakteryzują jednorodne warunki klimatyczne, glebowo-glebowe, warunki wilgotnościowe i pH środowiska (ryc. 1).
Podsystem „biotop – biocenoza” znajduje się w dynamicznej równowadze, zapewniając tym samym stabilność systemu wyższego poziomu – biogeocenozy.
Ścisła interakcja między biocenozą a biotopem opiera się na ciągłej wymianie energii, materii i informacji.
Pod względem przestrzennym biotop odpowiada biocenozie. Granice biocenozy wyznacza fitocenoza, która ma łatwo rozpoznawalne cechy. Na przykład bory sosnowe łatwo odróżnić od borów świerkowych, torfowisk wysokich od nizin itp. Ponadto fitocenoza jest głównym składnikiem strukturalnym każdej biocenozy, ponieważ determinuje skład gatunkowy cenoz zoo-, myko- i mikrobiologicznych.
Zdolność do przystosowania się członków biocenozy do wspólnego życia wyraża się w pewnym podobieństwie ich wymagań wobec najważniejszych abiotycznych warunków środowiskowych (oświetlenie, charakter gleby i wilgotności powietrza, warunki termiczne itp.) oraz w regularnych relacjach między nimi. inny. Komunikacja między organizmami jest niezbędna do ich odżywiania, rozmnażania, przesiedlania, ochrony itp. Zawiera jednak również pewne zagrożenie, a nawet niebezpieczeństwo dla istnienia tej lub innej osoby. Biotyczne czynniki środowiska z jednej strony osłabiają organizm, z drugiej stanowią podstawę doboru naturalnego, najważniejszego czynnika specjacji.
Biocenoza (z greckiego bios - życie, koinos - ogólnie) to zorganizowana grupa połączonych populacji roślin, zwierząt, grzybów i mikroorganizmów żyjących razem w tych samych warunkach środowiskowych.
Koncepcja „biocenozy” została zaproponowana w 1877 r. przez niemieckiego zoologa K. Möbiusa. Moebius, badając słoje z ostrygami, doszedł do wniosku, że każdy z nich jest wspólnotą żywych istot, których wszyscy członkowie są w bliskim związku. Biocenoza jest produktem doboru naturalnego. Jego przetrwanie, stabilne istnienie w czasie i przestrzeni zależy od charakteru interakcji populacji składowych i jest możliwe tylko przy obowiązkowym otrzymaniu energii promieniowania Słońca z zewnątrz.
Każda biocenoza ma określoną strukturę, skład gatunkowy i terytorium; charakteryzuje się pewną organizacją relacji żywieniowych i określonym typem metabolizmu
Ale żadna biocenoza nie może rozwijać się sama, poza i niezależnie od środowiska. W rezultacie w przyrodzie powstają pewne kompleksy, agregaty żywych i nieożywionych składników. Złożone interakcje ich poszczególnych części wspierane są w oparciu o wszechstronne wzajemne dopasowanie.
Przestrzeń o mniej lub bardziej jednorodnych warunkach, zamieszkiwana przez taką lub inną społeczność organizmów (biocenozę), nazywamy biotopem.
Innymi słowy biotop to miejsce bytowania, siedlisko, biocenoza. Dlatego biocenozę można uznać za historycznie ustalony zespół organizmów, charakterystyczny dla danego biotopu.
Każda biocenoza tworzy jedność dialektyczną z biotopem, biologicznym makrosystemem jeszcze wyższej rangi - biogeocenozą. Termin „biogeocenoza” zaproponował w 1940 r. VN Sukachev. Jest on praktycznie identyczny z szeroko stosowanym za granicą terminem „ekosystem”, który zaproponował w 1935 r. A. Tensley. Istnieje opinia, że pojęcie „biogeocenoza” w znacznie większym stopniu odzwierciedla cechy strukturalne badanego makrosystemu, podczas gdy pojęcie „ekosystemu” obejmuje przede wszystkim jego funkcjonalną istotę. W rzeczywistości nie ma różnicy między tymi terminami. Niewątpliwie VN Sukachev, formułując pojęcie „biogeocenozy”, połączył w nim nie tylko strukturalne, ale także funkcjonalne znaczenie makrosystemu. Według WN Sukaczewa: biogeocenoza- to jest zbiór jednorodnych zjawisk naturalnych na znanym obszarze powierzchni Ziemi- atmosfera, skały, warunki hydrologiczne, roślinność, fauna, świat mikroorganizmów i gleb. Zestaw ten wyróżnia się specyfiką oddziaływań wchodzących w jego skład składowych, ich szczególną strukturą oraz pewnym rodzajem wymiany materii i energii między sobą oraz z innymi zjawiskami naturalnymi.
Biogeocenozy mogą mieć różne rozmiary. Ponadto są bardzo złożone – czasem trudno jest uwzględnić wszystkie elementy, wszystkie zawarte w nich linki. Są to np. takie zgrupowania przyrodnicze jak las, jezioro, łąka itp. Przykładem stosunkowo prostej i wyraźnej biogeocenozy może być mały zbiornik wodny, oczko wodne. Jej nieożywione składniki to woda, rozpuszczone w niej substancje (tlen, dwutlenek węgla, sole, związki organiczne) oraz gleba - dno zbiornika, które zawiera również dużą ilość różnych substancji. Żywe składniki zbiornika dzielą się na producentów produktów pierwotnych - producentów (rośliny zielone), konsumentów - konsumentów (pierwotnych - roślinożerców, wtórnych - mięsożerców itp.) oraz rozkładających - destruktorów (mikroorganizmy), które rozkładają związki organiczne na nieorganiczne. Każda biogeocenoza, niezależnie od jej wielkości i złożoności, składa się z tych głównych ogniw: producentów, konsumentów, niszczycieli i składników przyrody nieożywionej, a także wielu innych ogniw. Powstają między nimi połączenia różnych porządków - równoległe i przecinające się, splątane i splecione itp.
Ogólnie rzecz biorąc, biogeocenoza reprezentuje wewnętrzną sprzeczną dialektyczną jedność, która jest w ciągłym ruchu i zmianach. „Biogeocenoza nie jest sumą biocenozy i środowiska”, zauważa N.V. Dylis, „ale holistycznym i jakościowo izolowanym zjawiskiem natury, działającym i rozwijającym się zgodnie z własnymi prawami, którego podstawą jest metabolizm jej składników”.
Żywe składniki biogeocenozy, czyli zrównoważone zbiorowiska zwierzęce i roślinne (biocenozy), są najwyższą formą bytowania organizmów. Charakteryzują się stosunkowo stabilnym składem fauny i flory oraz posiadają typowy zestaw organizmów żywych, które zachowują swoje główne cechy w czasie i przestrzeni. Stabilność biogeocenoz wspiera samoregulacja, to znaczy wszystkie elementy systemu istnieją razem, nigdy do końca nie niszcząc się nawzajem, a jedynie ograniczając liczbę osobników każdego gatunku do pewnej granicy. Dlatego historycznie rozwinęły się takie relacje między gatunkami zwierząt, roślin i mikroorganizmów, które zapewniają rozwój i utrzymują ich rozmnażanie na określonym poziomie. Przeludnienie jednego z nich może powstać z jakiegoś powodu jako wybuch masowej reprodukcji, a następnie ustalony stosunek między gatunkami zostaje czasowo zaburzony.
Aby uprościć badanie biocenozy, można je warunkowo podzielić na osobne składniki: fitocenoza - roślinność, zoocenoza - dzika przyroda, mikrobiocenoza - mikroorganizmy. Ale taka fragmentacja prowadzi do sztucznego i właściwie nieprawidłowego oddzielenia od jednego naturalnego kompleksu grup, które nie mogą istnieć niezależnie. W żadnym środowisku nie może istnieć dynamiczny system, który składałby się wyłącznie z roślin lub tylko ze zwierząt. Biocenozę, fitocenozę i zoocenozę należy traktować jako jednostki biologiczne różnego typu i stopnia zaawansowania. Ten pogląd obiektywnie odzwierciedla rzeczywistą sytuację we współczesnej ekologii.
W warunkach postępu naukowo-technicznego działalność człowieka przekształca naturalne biogeocenozy (lasy, stepy). Zastępuje się je siewem i sadzeniem roślin uprawnych. W ten sposób powstają specjalne wtórne agrobiogeocenozy, czyli agrocenozy, których liczba na Ziemi stale rośnie. Agrocenozy to nie tylko pola uprawne, ale także zadrzewienia, pastwiska, sztucznie regenerowane lasy na polanach i pożarach, stawy i zbiorniki, kanały i osuszone bagna. Agrobiocenozy w swojej strukturze charakteryzują się niewielką liczbą gatunków, ale dużą liczebnością. Chociaż istnieje wiele specyficznych cech w strukturze i energii biocenoz naturalnych i sztucznych, nie ma między nimi wyraźnych różnic. W naturalnej biogeocenozie stosunek ilościowy osobników różnych gatunków jest wzajemnie zależny, ponieważ ma mechanizmy regulujące ten stosunek. W efekcie w takich biogeocenozach ustala się stan stabilny, z zachowaniem najkorzystniejszych proporcji ilościowych jej składników składowych. W sztucznych agrocenozach takich mechanizmów nie ma, tam człowiek całkowicie zadbał o uporządkowanie relacji między gatunkami. Dużo uwagi poświęca się badaniu struktury i dynamiki agrocenoz, ponieważ w przewidywalnej przyszłości praktycznie nie będzie pierwotnych, naturalnych biogeocenoz.
- Troficzna struktura biocenozy
Główna funkcja biocenoz – utrzymanie obiegu substancji w biosferze – opiera się na relacjach żywieniowych gatunków. To na tej podstawie substancje organiczne syntetyzowane przez organizmy autotroficzne ulegają licznym przemianom chemicznym i ostatecznie wracają do środowiska w postaci nieorganicznych produktów odpadowych, które ponownie biorą udział w cyklu. Dlatego przy całej różnorodności gatunków, które tworzą różne społeczności, każda biocenoza koniecznie obejmuje przedstawicieli wszystkich trzech głównych ekologicznych grup organizmów - producenci, konsumenci i rozkładający się . Pełność struktury troficznej biocenoz jest aksjomatem biocenologii.
Grupy organizmów i ich relacje w biocenozach
Według udziału w cyklu biogennym substancji w biocenozach wyróżnia się trzy grupy organizmów:
1) Producenci(producenci) - organizmy autotroficzne, które tworzą substancje organiczne z nieorganicznych. Głównymi producentami we wszystkich biocenozach są rośliny zielone. Działalność producentów warunkuje początkową akumulację substancji organicznych w biocenozie;
KonsumenciIzamówienie.
Ten poziom troficzny tworzą bezpośredni konsumenci produkcji podstawowej. W najbardziej typowych przypadkach, gdy te ostatnie tworzą fotoautotrofy, są to zwierzęta roślinożerne. (fitofagi). Gatunki i formy ekologiczne reprezentujące ten poziom są bardzo zróżnicowane i przystosowane do żywienia różnymi rodzajami pokarmu roślinnego. Ze względu na to, że rośliny są zwykle przyczepione do podłoża, a ich tkanki są często bardzo silne, wiele fitofagów wykształciło aparat gębowy typu gryzącego i różne przystosowania do mielenia i mielenia pokarmu. Są to układy dentystyczne typu gryzienia i mielenia u różnych ssaków roślinożernych, muskularny żołądek ptaków, który jest szczególnie dobrze wyrażony u roślinożernych i tak dalej. rzeczownik Połączenie tych struktur determinuje możliwość mielenia stałego pokarmu. Aparat do gryzienia ust jest charakterystyczny dla wielu owadów itp.
Niektóre zwierzęta są przystosowane do żywienia się sokiem roślinnym lub nektarem kwiatowym. Karma ta jest bogata w wysokokaloryczne, łatwo przyswajalne substancje. Aparat ustny gatunków żerujących w ten sposób ułożony jest w formie rurki, za pomocą której wchłaniany jest płynny pokarm.
Adaptacje do odżywiania przez rośliny występują również na poziomie fizjologicznym. Są one szczególnie widoczne u zwierząt żywiących się grubymi tkankami wegetatywnych części roślin, które zawierają dużą ilość błonnika. Enzymy celulolityczne nie są wytwarzane w organizmie większości zwierząt, a rozkład błonnika jest dokonywany przez bakterie symbiotyczne (i niektóre pierwotniaki przewodu pokarmowego).
Konsumenci częściowo wykorzystują żywność do zapewnienia procesów życiowych („koszty oddychania”), a częściowo budują na jej bazie własny organizm, przeprowadzając tym samym pierwszy, fundamentalny etap przemian materii organicznej syntetyzowanej przez producentów. Proces tworzenia i akumulacji biomasy na poziomie konsumenta oznaczono jako , produkty wtórne.
KonsumenciIIzamówienie.
Ten poziom łączy zwierzęta z mięsożernym rodzajem pożywienia. (zoofagi). Zwykle w tej grupie brane są pod uwagę wszystkie drapieżniki, ponieważ ich specyficzne cechy praktycznie nie zależą od tego, czy ofiarą jest fitofag, czy mięsożerca. Ale ściśle mówiąc, tylko drapieżniki, które żywią się zwierzętami roślinożernymi, a zatem stanowią drugi etap transformacji materii organicznej w łańcuchach pokarmowych, powinny być uważane za konsumentów drugiego rzędu. Substancje chemiczne tworzące tkanki organizmu zwierzęcego są dość jednorodne, więc transformacja podczas przechodzenia z jednego poziomu konsumentów na inny nie jest tak fundamentalna, jak transformacja tkanek roślinnych w zwierzęta.
Przy bardziej ostrożnym podejściu poziom konsumentów drugiego rzędu należy podzielić na podpoziomy zgodnie z kierunkiem przepływu materii i energii. Na przykład w łańcuchu troficznym „zboża – koniki polne – żaby – węże – orły”, żaby, węże i orły stanowią kolejne podpoziomy konsumentów drugiego rzędu.
Zoofagi charakteryzują się specyficznymi adaptacjami do charakteru ich diety. Na przykład ich aparaty gębowe są często przystosowane do chwytania i trzymania żywej zdobyczy. Podczas karmienia zwierząt, które mają gęste osłony ochronne, opracowywane są adaptacje do ich niszczenia.
Na poziomie fizjologicznym adaptacje zoofagów wyrażają się przede wszystkim w specyfice działania enzymów „dostrojonych” do trawienia pokarmu pochodzenia zwierzęcego.
KonsumenciIIIzamówienie.
W biocenozach najważniejsze są relacje troficzne. Na podstawie tych połączeń organizmów w każdej biocenozie wyróżnia się tzw. łańcuchy pokarmowe, które powstają w wyniku złożonych relacji żywieniowych między organizmami roślinnymi i zwierzęcymi. Łańcuchy pokarmowe łączą bezpośrednio lub pośrednio dużą grupę organizmów w jeden kompleks, połączony relacjami: żywność – konsument. Łańcuch pokarmowy zwykle składa się z kilku ogniw. Organizmy następnego ogniwa zjadają organizmy poprzedniego ogniwa, a tym samym dokonuje się łańcuchowy transfer energii i materii, który leży u podstaw cyklu substancji w przyrodzie. Przy każdym transferze z łącza do łącza duża część (do 80 - 90%) energii potencjalnej jest tracona, rozpraszając się w postaci ciepła. Z tego powodu liczba ogniw (gatunków) w łańcuchu pokarmowym jest ograniczona i zwykle nie przekracza 4-5.
Schematyczny diagram łańcucha pokarmowego pokazano na ryc. 2.
Tutaj łańcuch pokarmowy opiera się na gatunkach - producentach - organizmach autotroficznych, głównie roślinach zielonych, które syntetyzują materię organiczną (budują swoje ciała z wody, soli nieorganicznych i dwutlenku węgla, przyswajając energię promieniowania słonecznego), a także siarki, wodoru i inne bakterie, które wykorzystują materię organiczną do syntezy substancji utleniania energetycznego substancji chemicznych. Kolejne ogniwa w łańcuchu pokarmowym zajmują gatunki konsumpcyjne – organizmy heterotroficzne, które zużywają materię organiczną. Podstawowymi konsumentami są zwierzęta roślinożerne, które żywią się trawą, nasionami, owocami, podziemnymi częściami roślin – korzeniami, bulwami, cebulami, a nawet drewnem (niektóre owady). Konsumenci wtórni to mięsożercy. Mięsożercy z kolei dzielą się na dwie grupy: żywiące się masowo małą zdobyczą i aktywne drapieżniki, często atakujące zdobycz większą niż sam drapieżnik. Jednocześnie zarówno zwierzęta roślinożerne, jak i mięsożerne mają dietę mieszaną. Na przykład, nawet przy obfitości ssaków i ptaków, kuny i szable również jedzą owoce, nasiona i orzeszki pinii, a zwierzęta roślinożerne spożywają pewną ilość pokarmu zwierzęcego, pozyskując w ten sposób niezbędne aminokwasy pochodzenia zwierzęcego, których potrzebują. Począwszy od poziomu producenta, istnieją dwa nowe sposoby wykorzystania energii. Po pierwsze, używają go zwierzęta roślinożerne (fitofagi), które zjadają bezpośrednio żywe tkanki roślin; po drugie, konsumują saprofagi w postaci już martwych tkanek (np. podczas rozkładu ściółki leśnej). Organizmy zwane saprofagami, głównie grzyby i bakterie, pozyskują niezbędną energię poprzez rozkład martwej materii organicznej. Zgodnie z tym istnieją dwa rodzaje łańcuchów pokarmowych: łańcuchy jedzenia i łańcuchy rozkładu, ryc. 3.
Należy podkreślić, że łańcuchy pokarmowe rozkładu są nie mniej ważne niż łańcuchy wypasu. Na lądzie łańcuchy te zaczynają się od martwej materii organicznej (liście, kora, gałęzie), w wodzie - martwe glony, kał i inne pozostałości organiczne. Pozostałości organiczne mogą być całkowicie skonsumowane przez bakterie, grzyby i małe zwierzęta - saprofagi; w tym przypadku uwalniany jest gaz i ciepło.
Każda biocenoza ma zwykle kilka łańcuchów pokarmowych, które w większości przypadków są trudne do splotu.
Ilościowa charakterystyka biocenozy: biomasa, produktywność biologiczna.
Biomasa oraz produktywność biocenozy
Ilość żywej materii wszystkich grup organizmów roślinnych i zwierzęcych nazywana jest biomasą. Tempo produkcji biomasy charakteryzuje produktywność biocenozy. Wyróżnia się produktywność pierwotną – biomasę roślinną utworzoną w jednostce czasu podczas fotosyntezy oraz wtórną – biomasę wytwarzaną przez zwierzęta (konsumentów), które konsumują produkty pierwotne. Produkcja wtórna powstaje w wyniku wykorzystywania przez organizmy heterotroficzne energii zmagazynowanej przez autotrofy.
Produktywność jest zwykle wyrażana w jednostkach masy na rok w postaci suchej masy na jednostkę powierzchni lub objętości, która różni się znacznie w różnych zbiorowiskach roślinnych. Na przykład 1 hektar lasu sosnowego produkuje 6,5 tony biomasy rocznie, a plantacja trzciny cukrowej - 34-78 t. Ogólnie rzecz biorąc, pierwotna produktywność lasów na świecie jest najwyższa w porównaniu z innymi formacjami. Biocenoza jest historycznie ustalonym zespołem organizmów i jest częścią bardziej ogólnego kompleksu naturalnego - ekosystemu.
Zasada piramid ekologicznych.
Wszystkie gatunki tworzące łańcuch pokarmowy żywią się materią organiczną stworzoną przez rośliny zielone. Jednocześnie istnieje ważna prawidłowość związana z efektywnością wykorzystania i konwersji energii w procesie żywienia. Jego istota jest następująca.
Tylko około 0,1% energii otrzymanej od Słońca jest wiązane w procesie fotosyntezy. Jednak dzięki tej energii można zsyntetyzować kilka tysięcy gramów suchej masy organicznej na 1 m2 rocznie. Ponad połowa energii związanej z fotosyntezą jest natychmiast zużywana w procesie oddychania samych roślin. Pozostała część jest przenoszona przez szereg organizmów wzdłuż łańcuchów pokarmowych. Ale kiedy zwierzęta jedzą rośliny, większość energii zawartej w pożywieniu jest zużywana na różne procesy życiowe, zamieniając się w ciepło i rozpraszając. Tylko 5 - 20% energii pokarmowej przechodzi do nowo zbudowanej substancji ciała zwierzęcia. Ilość materii roślinnej, która służy jako podstawa łańcucha pokarmowego jest zawsze kilkakrotnie większa niż całkowita masa zwierząt roślinożernych, a masa każdego z kolejnych ogniw łańcucha pokarmowego również maleje. Ta bardzo ważna zasada nazywa się zasada piramidy ekologicznej. Piramida ekologiczna, czyli łańcuch pokarmowy: zboża - koniki polne - żaby - węże - orzeł pokazano na ryc. 6.
Wysokość piramidy odpowiada długości łańcucha pokarmowego.
Przejście biomasy z niższego poziomu troficznego do wyższego wiąże się z utratą materii i energii. Uważa się, że średnio tylko około 10% biomasy i związanej z nią energii przechodzi z każdego poziomu na następny. Z tego powodu całkowita biomasa, produkcja i energia, a często także liczba osobników stopniowo maleją w miarę wchodzenia na poziomy troficzne. Prawidłowość tę sformułował jako regułę Ch.Elton (1927). piramidy ekologiczne (ryc. 4) i działa jako główny ogranicznik długości łańcuchów pokarmowych.