Биогеоценоз

Что такое биогеоценоз?

Биогеоценоз — это экологическая система (экосистема), границы которой определены растительным сообществом. Совокупность биогеоценозов земного шара образует глобальную систему, биосферу. Примерами биогеоценозов являются дубрава, луг, ельник, березовая роща и др. Пространственная структура экосистемы определяется ярусным расположением растительности. Сверху вниз над землей выделяют пологовый (древесный), кустарниковый, травяной и надпочвенный (приземный) ярусы. В почве также идет разделение на уровни, образованные корнями растений разных видов. Такая пространственная организация позволяет растениям эффективно использовать свет и другие ресурсы, а животным — занимать разные экологические ниши и ослаблять конкуренцию между близкими видами.

Обязательные компоненты экосистемы

Какие обязательные компоненты включает любая экосистема?

В любой экосистеме можно выделить два основных структурных компонента — биотоп и биоценоз. Биотоп — это комплекс факторов неживой природы, которые в сумме формируют определенные климатические, географические, почвенные и другие параметры экосистемы. Биоценоз — это совокупность всех живых организмов (популяций) экосистемы. Он разделяется на зооценоз (сообщество животных), фитоценоз (сообщество растений) и микробоценоз (сообщество микроорганизмов).

Типы отношений организмов в биоценозе

В каких отношениях находятся друг с другом обитатели биоценозов? Охарактеризуйте эти связи.

С точки зрения экологической структуры в экосистеме можно выделить три группы особей.

1. Продуценты, или производители, — автотрофы, синтезирующие органические вещества из неорганических. Их биомасса — это первичная продукция экосистемы, которая служит пищей и источником энергии для всех остальных организмов сообщества. Автотрофами являются растения, фотосинтезирующие и хемосинтезирующие прокариоты.

2. Консументы или потребители, — гетеротрофные организмы, использующие первичную биомассу или биомассу других консументов для собственной жизнедеятельности. Консументами являются многие животные, паразитические бактерии, хищные растения.

3. Редуценты, или разлагатели, — организмы, перерабатывающие мертвое органическое вещество (детрит) до минеральных соединений. Редуценты — это дождевые черви, многоножки, термиты, грибы, бактерии.

Таким образом, продуценты используют неорганические соединения, создавая первичную продукцию. Далее часть консументов (растительноядные животные) используют первичную продукцию, создавая вторичную биомассу, которая используется другими консументами (хищники, паразиты). После смерти продуценты и консументы разлагаются редуцентами до минеральных соединений, которые вновь используются продуцентами. Видовой состав дубравы очень разнообразен, что обеспечивает ее стабильность как экосистемы. Растения дубравы образуют четко разделенные ярусы. В верхнем древесном «этаже» расположены крупные многолетние дубы и липы. Второй ярус составляют низкорослые и менее светолюбивые груша, клен, яблоня. Далее следует кустарниковая растительность: лещина, бересклет, калина, боярышник, бузина. Травянистый ярус состоит из кустарничков, всходов деревьев, папоротников и различных трав (медуница, хохлатка, ветреница, иван-да-марья и т. д.). Приземный ярус представлен мхами, низкими травами; здесь также обитают лишайники и грибы.

Животный мир дубравы не менее разнообразен. Членистоногие населяют все ее уровни. Из позвоночных в верхних ярусах мы встретим много птиц — сороку, зяблика, дроздов, синиц, ночных и дневных хищников. В кустарниках обитают зарянка, мухоловка-пеструшка, пеночки, славки, крапивник. В травянистом слое живут мыши, землеройки, ежи. Некоторые животные, например серая белка, способны перемещаться почти по всем ярусам.

В подстилке преобладают редуценты: дождевые черви, мокрицы, личинки мух, жуки- навозники и мертвоеды, клещи, нематоды. В почве обитают различные животные, роющие землю (например, кроты).

Пищевая цепь

Что такое пищевая цепь (цепь питания) и что лежит в ее основе?

Каждый организм, участвующий в круговороте веществ и энергии, находится на определенном пищевом (трофическом) уровне, образуя пищевое (трофическое) звено. Пищевая цепь — это соединение нескольких трофических звеньев. Выделяют несколько трофических уровней:

• первый уровень — автотрофы-продуценты (в основном зеленые растения);
• второй уровень — растительноядные животные (консументы 1-го порядка) и растения- паразиты;
• третий уровень — плотоядные животные, питающиеся травоядными (консументы 2-го порядка), и паразиты травоядных;
• четвертый уровень — крупные плотоядные животные (консументы 3-го порядка, или, иначе, хищники 2-го порядка); к этому же уровню относятся паразиты консументов 2-го порядка;
• особый трофический уровень составляют редуценты, которые потребляют мертвое органическое вещество.

Устойчивость экосистемы

Чем определяется устойчивость экосистемы?

В реальных экосистемах сосуществуют многие трофические цепи. Они сложным образом переплетаются, поскольку каждый биологический вид (популяция) может использовать разные источники пищи и сам является поставщиком органических веществ для многих видов. В результате возникают так называемые трофические (пищевые) сети, которые и определяют устойчивость экосистемы. Действительно, если цепь изолирована, то после исчезновения одного из звеньев все последующие трофические уровни тоже исчезнут (волки, питающиеся только оленями, после истребления оленей вымрут). Если же возможны разветвления и переплетения цепей, то просто произойдет переключение на другие источники пищи (волки могут питаться оленями, зайцами и грызунами, следовательно, в случае вымирания оленей они станут охотиться на мелкую добычу).

Пастбищные пищевые цепи

Составьте пищевую цепь, начинающуюся от растений.

Трофические цепи, которые начинаются от растений, называют пастбищными пищевыми цепями. Приведем в качестве примера цепь, характерную для сообщества луга: луговые растения → кузнечик → бурозубка → полевой лунь. Еще один пример — пищевая цепь пресного водоема: фитопланктон (одноклеточные водоросли) → зоопланктон (дафнии, циклопы) → мелкие рыбы (уклейки, плотва) → крупные рыбы (окуни, щуки).

Примеры детритных пищевых цепей

Приведите примеры детритных пищевых цепей.

Термин детрит образован от латинского слова detritus — «истертый». Им обозначают мертвое органическое вещество, обычно существующее в виде мелких (в том числе, микроскопических) частиц. Детрит образуется из погибших растений и животных или их выделений и служит источником энергии для детритных пищевых цепей. Приведем примеры: листовой опад → дождевой червь → певчий дрозд → ястреб-перепелятник; озерный детрит → мотыль (личинка комара-звонца) → колюшка → зимородок.

Экологическая пирамида

Объясните, что такое экологическая пирамида.

Если анализировать, как изменяется биомасса при переходе от более низкого трофического уровня экосистемы к более высокому, то заметно, что она быстро уменьшается. Суммарная масса растений оказывается больше, чем биомасса всех травоядных животных, масса которых, в свою очередь, превышает массу всех крупных хищников. Данное явление называют экологической пирамидой (пирамидой биомассы). Оно обусловлено тем, что на каждом очередном трофическом уровне организмы используют для построения тела лишь 5–15% энергии пищи. Остальное расходуется на обеспечение жизнедеятельности, движение и просто рассеивается в виде тепла либо не усваивается. В результате пищевая цепь не может быть слишком длинной (обычно не более 4–5 звеньев). Кроме пирамиды биомассы различают пирамиды численности и пирамиды энергии.

Значение видового разнообразия

Какое значение для устойчивости экосистемы имеет ее видовое разнообразие?

Видовое разнообразие является определяющим фактором, обеспечивающим стабильность экосистемы. Чем разнообразнее пищевые цепи и сложнее их переплетение, тем устойчивее биоценоз. Действительно, в сложных цепях с большим видовым разнообразием экологические возможности разных видов дополняют и компенсируют друг друга. В результате даже при значительном изменении условий окружающей среды сложная система сохраняет свою целостность. Наиболее опасно (с точки зрения нарушения устойчивости) для экосистемы уменьшение биомассы продуцентов, а также повреждения на уровне таких элементов биотопа, как почва, вода, воздух.