Билет № 17

1. Экосистемы. Структура экосистемы. Пищевые связи в экосистемах.

Учение о биогеоценозах разработано В.Н. Сукачевым. Термин «экосистема» введен в употребление английским геоботаником А. Тенсли в 1935 г., термин «биогеоценоз» — академиком В.Н. Су­качевым в 1942 г. В биогеоценозе обязательно наличие в качестве основного звена растительного сообщества (фитоценоз), обеспечи­вающего потенциальную бессмертность биогеоценоза за счет энер­гии, вырабатываемой растениями. Экосистемы могут не содержать фитоценоз.

Сравнительная характеристика экосистемы и биогеоценоза. «Биогеоценоз» и «экосистема» — понятия сходные, но не тожде­ственные. Понятие «экосистема» не имеет ранга и размерности, поэтому оно применимо как к простым, искусственным (аквари­ум, водохранилище), так и к сложным естественным комплексам организмов со средой их обитания — биогеоценозам. Биогеоценоз отличается от экосистемы определенностью объема. Если экосистема может охватить пространство любой протяженности от кап­ли прудовой воды до биосферы, то биогеоценоз — это экосистема, границы которой определены характером растительного покрова, т.е. определенным фитоценозом. Биогеоценоз представляет собой территориально минимальную ячейку, «клеточку» или «кирпичик» биосферы. Биогеоценоз — это минимальная по протяженности и иерархическому уровню экосистема, отличающаяся относительной однородностью, не состоящей из других экосистем.

Биотоп (экотоп) — участок земной поверхности суши или во­доема, с однородными условиями обитания: почвой (эдафотоп), климатом (климатоп), водным режимом (гидротоп), занимаемый биоценозом.

Основные свойства экосистем:

1. способность осуществлять круговорот веществ и энергии;

2. способность противостоять внешним воздействиям (устой­чивость, стабильность, саморегуляция);

3) способность производить биологическую продукцию. Выделяют экосистемы различного ранга.

• Микроэкосистемы (водоем, ствол дерева, аквариум, лужа, капля воды с живыми организмами, осуществляющими кругово­рот веществ и энергии, нора млекопитающего с ее обитателями, включая паразитов и сожителей).

• Мезоэкосистемы (лес, пруд, река).

• Макроэкосистемы (океан, континент, природная зона).

• Глобальная экосистема (биосфера в целом). Возможно создание искусственных, упрощенных экосистем. Формирование любого сообщества осуществляется за счет меж­ видовых связей, определяющих его структуру.

Структура сообщества (биоценоза):

1. Видовая структура — разнообразие видов, соотношение их численности и биомассы. Различают бедные (например, в Аркти­ке, пустыне, тундре) и богатые видами (влажные тропические леса, пойменные луга, дубравы) биоценозы. Доминантные виды — виды, преобладающие в биоценозе (например, ель, дуб — в лесах, ковыль — в степях, сфагновый мох — на болотах). Также в биоце­нозах представлены малочисленные и редкие формы.

Закон Эшби: чем выше видовое разнообразие, тем более ста­билен, устойчив биоценоз.

2. Пространственная (морфологическая) структура опреде­ляется фитоценозом, для которого характерно ярусное распреде­ление.

Вертикальная зональность — ярусное распределение растенн по вертикали, обусловленное их требованием к количеству свет; Верхний ярус представлен светолюбивыми растениями, нижний -тенелюбивыми и теневыносливыми. Ярусы (обычно 5-6) особен но хорошо заметны в лесах умеренного пояса.

1-й ярус — дуб, липа, вяз; 2-й ярус — рябина, яблоня, груша 3-й ярус — подлесок, образованный кустарниками (лещина, круши на); 4-й ярус — высокие травы (крапива); 5-й ярус — низкие травы (осока); 6-й ярус — мхи, лишайники.

Животные также приурочены к определенному растительно­му ярусу. Например, фазаны, тетерева гнездятся только на земле, дрозды, снегири — в кустарнике, зяблики, щеглы.— в кронах де­ревьев.

Подземная ярусность определяется корневой системой, где су­щественную роль играют условия аэрации, минеральное питание, водоснабжение.

Горизонтальная ярусность представлена горизонтальным на­правлением распределения различных биоценозов всех природных зон (тундра, леса, степи, луга, пустыни, полупустыни). Горизон­тальная ярусность определяется условиями среды обитания (осве­щенность, температура, почвенный состав и т. д.), а также раз­множением, ростом растений.

3. Трофическая структура — связи между компонентами эко­системы, возникающие прежде всего на основе пищевых отноше­ний и способов получения энергии.

При трофических связях один вид является местом для посе­ления другого (например, деревья — для гнездования птиц, посе­ления мхов, лишайников, водорослей), способствует перемеще­нию другого вида (млекопитающие переносят клещей, блох, семе­на растений), использует другой вид для строительства жилища, гнезд, убежищ (бобр строит плотины), использует другой вид как источник питания.

Таким образом, в каждом природном участке с более или ме­нее однородными условиями существования представлены свои комплексы взаимосвязанных видов, питающимися друг другом и образующими самоподдерживающуюся систему, в которой осуще­ствляется круговорот веществ и энергии. Органические компонен­ты таких устойчивых систем — биоценозов — неразрывно связаны с неорганическими (почвой, влагой, атмосферой), образуя вместе с ними устойчивую экосистему — биогеоценоз. Трофическая струк­тура биогеоценоза представлена трофическими цепями и сетями.