Оценка состояния видов в экосистемах

Экосистемы с богатыми экологическими условиями (большой экологической емкостью) обычно имеют разнообразный видовой состав. Но чем богаче состав видов, тем малочисленнее их популяции, и наоборот. Специфику и внешний вид экосистем определяет видовой состав. А особенности деятельности видов демонстрирует такой показатель как количественное участие вида.

Видовое разнообразие (число видов в сообществе) и количественное участие видов зависят от таких факторов как: температура, влажность и недостаток пищевых ресурсов. Наиболее бедны видами - биоценозы пустынь и высокогорий (содержат десятки и сотни видов растений и животных), а наиболее богаты - тропические леса (содержат тысячи и десятки тысяч растений и животных).

Наиболее благоприятные условия для существования множества видов характерны для переходных зон между сообществами (экотоны). Эти зоны включают представителей смежных биоценозов, и виды, не встречающиеся ни в одном из соседних биоценозов.

Виды, которые преобладают по численности, называют доминантами сообществ. А малочисленные и даже редкие виды называют второстепенными. В наиболее богатых биоценозах почти все виды малочисленны.

Как среди доминантов, так и среди второстепенных видов могут быть животные и растения, играющие ведущую роль в сложении структуры и функционирования экосистем. Такие виды называют средообразователями или эдификаторами (от лат. - строитель). Без эдификатора невозможно длительное существование экосистем. Например, к эдификаторам относятся некоторые почвенные организмы – почвообразователи, или важнейшие распространители семян растений – зоохоры (типа кедровки в кедровом лесу).

Для оценки биоразнообразия используют и такие показатели как - обилие вида (число особей данного вида на единицу площади или объема занимаемого ими пространства) и степень доминирования (процентное соотношение числа особей данного вида к общему числу всех особей рассматриваемой группировки).

В характеристике биоразнообразия учитывают и размеры организмов. При этом организмы объединяют в группировки, близкие по размерам. Например, микро-, мезо- и макрофауна и т.п.

Чем больше видовое разнообразие, тем шире возможности адаптации сообщества к меняющимся условиям. Связано это с тем, что наличие разных организмов с разными требованиями к среде повышает приспособленность сообщества в целом. Так, редкие в данный момент виды при изменившихся условиях могут оказаться в выигрышном положении и стать многочисленными, и наоборот. Таким образом, видовым разнообразием экосистемы обеспечивают себе резерв выживаемости на случай неожиданных изменений условий жизни.

Пространственная структура экосистем

Экологические условия экосистем относительно неоднородны (например, микроклимат под пологом леса существенно отличается от микроклимата полян). Поэтому в экосистемах различные местообитания заселены организмами, приспособленными к экологическим факторам разной интенсивности.

При совместном проживании и использовании общих пространственных ресурсов между организмами возникают топические связи (от греч. топос – место), которые могут быть положительными (например, заселение одного места разными видами) и отрицательными (конкуренция за места гнездования).

Организмы, распределяясь в среде, в соответствии со своими потребностями, образуют определенную пространственную структуру экосистем.

В водных экосистемах пространственная структура определяется интенсивностью таких факторов как освещенность, температура, давление и концентрация биогенных элементов в среде. В результате в водоемах возникают группы планктонных (пассивно плавающие) и нектонных (активно плавающие) организмов, живущих на различной глубине, а также группа бентосных форм (обитатели дна).

В наземных экосистемах пространственная структура в основном зависит от особенностей растительного сообщества (фитоценоза). Фитоценоз – более или менее устойчивая естественная группировка видов растений на относительно однородном участке (биотопе), находящихся в сложных функциональных отношениях между собой и условиями окружающей их среды. Он отграничен от других подобных группировок условно самостоятельным круговоротом веществ. Фитоценоз в экосистемах является основным энергетическим блоком, аккумулирующим солнечную энергию.

Пространственная структура биогеоценозов

Все присутствующие в биогеоценозе популяции, распределяясь в соответствии со своими потребностями, их жизненными формами и условиями местообитания, создают своеобразное ярусное строение. Различают ярусность в пространстве и ярусность во времени.

Ярусность в пространстве обычно определяется растениями. Животные, входя в тот или иной ярус, взаимодействуя между собой, способствуют быстрому перемещению веществ и энергии, обеспечивают опыление, распространяют семена, избавляют от вредителей.

Степень развития ярусов во многом зависит от условий биотопа и состава, входящих в него видов. В зависимости от того, к какой жизненной форме относятся доминирующие виды и каких размеров достигают их половозрелые особи, ярус может быть верхним, средним или самым нижним.

Любой ярус имеет своеобразные черты местообитания, созданные в значительной мере самими организмами. В каждом ярусе - особый световой режим, ход температур, влажности и сходные черты приспособленности к данным условиям жизни у всех обитателей.

Верхний ярус характеризуется ярким светом в течение круглого года, резкими колебаниями суточных и сезонных температур и влажности, обычно активным ветровым режимом. Поэтому растения этого яруса обычно ветроопыляемы и приспособлены к распространению семян ветром. Все организмы обладают выраженной световой структурой и чертами ксерофильности (способность переносить недостаток влаги). Для животных характерны суточные миграции в пределах крон растений (в самое жаркое время дня они перемещаются внутрь кроны, а по мере снижения жары и яркого солнечного освещения животные вновь мигрируют к периферии кроны).

Нижний ярус характеризуется практически полным отсутствием жарких солнечных лучей, ветра, повышенной влажностью. Растения, живущие здесь, являются в основном травянистыми и имеющими теневую структуру листьев, почти все они требуют достаточного количества влаги (мезофилы или гигрофилы). Светолюбивые растения представлены лишь в виде эфемеров и эфемероидов, которые успевают расцвести и опылиться в короткие сроки (например, весной до развертывания листьев растений верхних ярусов). Растения нижнего яруса обычно насекомо- или самоопыляемы, и приспособлены к распространению семян путем саморазбрасывания или с помощью муравьев и других животных (у многих на плодах есть крючки и зацепки). Среди животных многочисленны растительноядные насекомые и моллюски, питающиеся опадом листьев, ветвей и плодов, а также хищные насекомые (жужелицы), копрофаги (жуки-навозники), мертвоеды и муравьи.

Средний ярус характеризуется более мягким и ровным климатом (незначительная солнечная радиация, отсутствие сильного ветра и резких колебаний суточных и сезонных температур и влажности). Растения этого яруса обычно насекомоопыляемы, имеют мезофильную структуру и теневыносливы. Распространение семян связано с поеданием их различными животными (эндозоохория). Среди животных многочисленны насекомые (разнообразные листоеды, пчелы, осы, шмели, мухи, слепни, бабочки, пауки) птицы (плодоядные, насекомоядные, хищные), крупные животные - питающиеся веточным кормом (лось, косуля, зубр, олень), хищники (волк, рысь, куница).

Пространственная ярусность наиболее четко выражена в смешанных лесах умеренного пояса. Первый и второй ярусы занимают деревьев. Третий ярус - кустарники подлеска, четвертый – травянистые растения, пятый – мхи и лишайники, шестой – грибы и напочвенные микроорганизмы. Еще более сложны дубравы (7-8 ярусов). Самыми сложными структурами являются влажные тропические леса (более 10 ярусов). В травянистых сообществах лугов и степей растения образуют 2-3 яруса.

Ярусность во времени (сезонная изменчивость биогеоценоза) - неодновременное участие видов в жизни биогеоценоза на протяжении года или суток. Она тесно связана с годичным ритмом сезонных изменений почвенно-климатических условий.

Сохраняя относительное постоянство видового состава, биогеоценозы находятся в непрерывном изменении, динамике (суточной, сезонной и разногодичной). У одних видов (или их популяций) период активности перемежается с периодом покоя, другие активны круглый год, а третьи путем миграции из других сообществ регулярно на какой-то срок включаются в жизнь того или иного биогеоценоза (например, перелетные птицы). Поэтому в биогеоценозах можно видеть массовое участие то одного вида, то другого. В связи, с чем меняется облик сообщества и взаимосвязи его организмов. Все это позволяет живым организмам лучше использовать разнообразие условий биотопа и ресурсы биогеоценоза.

У растений ярусность во времени проявляется в виде смены аспектов. Аспект (от лат. aspectus - внешний вид, облик) - это массовое цветение какого-либо вида. У животных - в виде суточной и сезонной активности (спят ночью, а вечером или ночью становятся активными, подвижными, выходят или вылетают на охоту).

Таким образом, ярусность во времени и пространстве позволяют разместиться и функционировать большому числу разнообразных видов, способствуют снижению конкуренции и позволяют полнее использовать условия среды каждого конкретного биогеоценоза (особенно свет, тепло и пищу).