6. Биогеоценотический покров города

6.1. Структурно функциональная организация биогеоценоза

Биогеоценотический слой города и его пригородной урбанизированной зоны (а ее радиус в зависимости от величины города достигает от нескольких десятков километров для средних городов до нескольких сотен для больших городов и городских агломераций) состоит из тысяч элементарного биогеоценоза, который легко распознать и выделить за их растительным компонентом. Однако для лучшего понимания необходимости выделения, картографирования и, в конце концов, управление этим биогеоценозом, следует хорошо знать их структурно функциональную организацию. А потому необходимо обратиться к современному определению биогеоценоза.

Биогеоценоз (от греч. "биос" - жизнь, "гео" - земля, "ойкос" - группировка) - взаимообусловленный комплекс живых и неживых компонентов, связанных между собой обменом вещества и энергии.

Биогеоценоз считают одной из самых сложных естественных систем, к живым компонентам которого принадлежат автотрофные организмы (фотосинтезирующие зеленые растения и хемосинтезирующие микроорганизмы) и гетеротрофные организмы (животные, грибы, много бактерий, вирусы). К блоку неживых компонентов принадлежат солнечная энергия и первичные материалы (газы, вода, минеральное вещество). Биогеоценоз может формироваться на любом участке земной поверхности - суходольной или водный. Биогеоценоз бывает лесные, луговые, степные, болотные, скальные и тому подобное. Участки земной поверхности, занятые культурными растениями, являют собой культурные биогеоценозы. В зависимости от наименования созданного человеком фитоценоза - это агробиогеоценозы, аквабиогеоценоз (декоративные водоемы с растениями), помологоценозы (фруктовые и декоративные сады), пратоценозы (пастбища, декоративные газоны и луга).

В структуре любого биогеоценоза можно выделить четыре функциональных блока:

Блок І - абиотический (весь комплекс факторов неживой природы, откуда биоценоз (живые организмы) черпают средства для существования и куда выделяют продукты обменa).

Блок II - автотрофный (от грецк. "автос" - сам, "троф" - еда), который обеспечивает органическим веществом (а следовательно, и энергией) остальные организмы. Его еще называют блоком продуцентов, поскольку он, а точнее, его фототрофные растения, фото- и хемосинтезирующие бактерии, ассимилируют солнечную энергию, продуцируют первичную продукцию, с которой и начинаются цепи питания представителей следующих блоков.

Блок III - гетеротрофный (от греч. "гетерос" - другой, "трофи" - еда) - комплекс гетеротрофных организмов, или консументов, которые живут за счет питательных веществ, созданных первичными продуцентами. К консументам принадлежат животные и безхлорофильные растения.

Блок IV - деструктивный, или редуцентов - комплекс организмов, которые раскладывают органические вещества к минеральному состоянию: грибы, бактерии, самые простые, а также организмы, которые питаются мертвым органическим веществом.

Структура связей ланок биогеоценоза, в котором на протяжении длительной эволюции состоялись глубокие адаптации организмов друг к другу и к неживой среде, характеризуется стабильностью, которая в условиях городов постоянно нарушается или же уже нарушенная (стадии дегенерации).

Сложной и многогранной является жизнь биоценоза и его растительного и животного компонентов, а также редуцентов. Самой разнообразной за трофическими категориями является группа консументов, среди которых выделяют такие: биофаги (организмы, которые питаются живым органическим веществом) и сапрофаг (организмы, которые питаются мертвым органическим веществом). Среди биофагов чрезвычайно распространены потребители первичной продукции (консументы первого порядка) - фитофаг (растениееды) и хищники (вторичные и третичные консументы).

Все без исключения организмы и их группировки выполняют в биогеоценозе какую-то конкретную функцию - творца первичной или вторичной продукции или разрушителя мертвых остатков. Одни организмы находятся в начале энергетической цепи, другие - посередине, а еще другие - в конце этого непрерывного круговорота вещества и энергии. Понятно, что в условиях городского биогеоценоза эти процессы происходят отдельно от естественных. Многих из них следует отнести к неполночленных, поскольку в них в значительной мере изменены (если не совсем устранены) отдельные блоки (например, консументов-фитофагов в условиях постоянного скашивания газона).

Для решения вопроса о том, принадлежит тот или другой антропогенный биогеоценоз (или экосистема) к биогеоценотическому слою или его нельзя считать составной частью последнего, необходимо, указывает М.А.Голубець (1982), найти те признаки и экстремальные показатели структурно функциональной организации, без которых биогеоценоз нельзя считать биотической системой. Важной же чертой биогеоценоза является наличие основных показателей, которые характеризуют группировку как единственное целое:

а) трофическая структура;

б) скорость фиксации энергии и потек энергии;

в) экологическая эффективность;

г) стойкость системы;

д) биомногообразие;

е) распределение относительно значимости видов;

ё) стадии существования и тому подобное

Важное значение в условиях антропогенных девастаций имеет, по мнению автора, "запас органических веществ, которые остались от предыдущих организмов, которые существовали на данной территории, или же каналов поступления органических веществ из другого биогеоценоза".

Как уже отмечалось, в основу существования и функционирования биогеоценоза как целостных систем положены более-менее тесные связки между структурными компонентами, которые оказываются в переносе энергии и веществ как внутри системы (внутренние процессы), так и между системой и внешней средой. Гомеостаз биогеоценоза предопределен исключительно процессами, связанными с поступлением, трансформацией и использованием энергии.

Невзирая на сложность взаимодействия процессов, которые происходят в биогеоценозе, метод синтеза дает возможность выделить в пределах исследуемых биоценотических систем отдельные подсистемы высшего и более низкого уровней, а следовательно, дифференцировать биогеоценоз за уровнем структурно функциональной организации.

Дифференциация, или прогноз, биогеоценоза как системы осуществляется путем использования метода "черного ящика", где выходные даны тесно связанные с изменением входных данных. Схема "черного ящика" являет собой биогеоценоз, который состоит из трех взаимодействующих подсистем, или процессов:

а) первичная продукция;

б) потребление живого органического вещества;

в) потребление неживого органического вещества.

Как видим из рисунка, интенсивность процессов зависит не только от входных данных или входных переменных, но и от переменных состояния, от уровня нагромождения в системе разной биомассы и неживого органического вещества. Следует обратить внимание на стрелки, которые указывают на механизмы обратной связи. Например, деятельность травоядных снижает установленную величину переменной, биомассу, а следовательно, степень накопления первичной продукции. Дифференциация биогеоценоза по состоянию автотрофного блока дает возможность распределить их на большие группы, которые отличаются как своей производительностью, так и физиономичностью (лесные, садовые, кустарниковые, луговые).

Существенное значение имеет определение пределов внутри биогеоценотического покрова. Группировки редко имеют четкие пределы, подчеркивает Е.Пианка, и почти незаметно переходят друг в друга. Однако если считать экосистему "открытой", а не "закрытой" и принимать во внимание, что через нее перебегает непрерывный поток вещества, энергии и организмов, это затруднение можно частично устранить и тем самым сделать понятие группировки более полезным.

Вопросы объема биогеоценоза как элементарного участка земной поверхности (биоценотического слоя), критериев определения его пространства и временных границ рассматривали много авторов (Тимофеев-Ресовский, 1961; Дилис, 1968; Рисин, 1980 и ин). По их мнению, с решением этой проблемы связан вопрос о критериях систематизации и классификации биогеоценоза.