15. Понятие о природном сообществе, биогеоценозе и экосистеме

В природе все организмы взаимодействуют между собой, образуя различные сообщества. В каждое природное сообщество входит множество живых организмов. Среди них есть представители всех царств живого мира - растений, животные, грибы, бактерии. То, какие организмы обитают в конкретных условиях среды, какие сообщества они формируют, зависит от условий неживой природы (климата, местности и др.), то есть зависит от абиогенной среды.

Природное сообщество, которое сложилось на определенной территории, представляющее собой совокупность живых организмов и абиогенной среды называется биогеоценозом. Биогеоценоз также является биосистемой как организм, однако иного, более высокого уровня. Если в организме взаимодействуют различные органы и системы органов, то в биогеоценозе — различные виды живых организмов. У каждого вида в биогеоценозе есть свои функции, поэтому нарушение видового состава может приводить к гибели биогеоценозов.

В биогеоценозе выделяют четыре звена:

1. Неорганические вещества и энергия солнца.

2. Автотрофы — это растения. Они запасают солнечную энергию, синтезируя органические вещества из неорганических.

3. Гетеротрофы — это животные и грибы. Они потребляют готовые органические вещества и используют накопленную в них энергию.

4. Сапрофиты — это бактерии, грибы и животные. Они тоже гетеротрофы, но питаются остатками организмов или мертвыми организмами. Они разлагают органические вещества до неорганических. Таким образом завершают круговорот веществ и поток энергии.

Отличительным признаком природных сообществ является именно поток энергии и круговорот веществ.

Понятие экосистемы почти идентично понятию биогеоценоза. Однако считается, что оно более узкое, обращенное внутрь биогеоценоза. Когда говорят об экосистеме, то подразумевают взаимодействие между отдельными организмами или организмами и абиогенной средой. Рассматривают взаимодействия внутри биогеоценоза. Когда же говорят о биогеоценозе, то обращают внимание на его взаимодействие с другими биогеоценозами.

Растения играют в экосистемах существенную роль. Можно сказать, они формируют экосистему. Они не только синтезируют органические вещества, но и определяют внешний вид, условия среды обитания, определяют видовой состав других организмов.

Так по преобладающим растениям именуют различные биогеоценозы, определяют их границы. Совокупность растений биогеоценоза называют растительным сообществом, или фитоценозом.

Примеры лесных растительных сообществ: еловый лес, дубрава, смешанный лес, сосновый бор, березняк. Это не значит, например, что в дубраве растут только дубы, однако именно они определяют остальной видовой состав биогеоценоза.

Видовой состав любого биогеоценоза формируется не случайно, а постепенно в течение многих лет. В результате в экосистеме собираются организмы, которые могут жить друг с другом, использовать друг друга, обуславливать существование друг друга. Человек должен помнить об этом, так как разрушить систему легко, а на воссоздание потребуются годы.

ТРОФИЧЕСКАЯ ЦЕПЬ (пищевая цепь, цепь питания), взаимоотношения между организмами, через которые в экосистеме происходит трансформация вещества и энергии; группы особей (бактерии, грибы, растения и животные), связанные друг с другом отношением пища - потребитель.

В трофической цепи при переносе потенциальной энергии от звена к звену большая её часть (до 80-90%) теряется в виде теплоты. Поэтому число звеньев (видов) в трофической цепи обычно не превышает 4-5 и, очевидно, чем длиннее трофическая цепь, тем меньше продукция её последнего звена по отношению к продукции начального. В состав пищи каждого вида входит обычно не один, а несколько или много видов, каждый из которых в свою очередь может служить пищей нескольким видам. Поэтому трофические взаимоотношения видов в природе точнее передаются термином трофическая сеть (или паутина). Однако представление о трофической цепи сохраняет своё значение, когда оказывается возможным разнести всех членов сообщества по отдельным звеньям цепи - трофическим уровням.

Существует 2 основных типа трофических цепей - пастбищные и детритные.

В пастбищной трофической цепи (цепь выедания) основу составляют автотрофные организмы, затем идут потребляющие их растительноядные животные (например, зоопланктон, питающийся фитопланктоном), потом хищники (консументы) 1-го порядка (например, рыбы, потребляющие зоопланктон), хищники 2-го порядка (например, судак, питающийся другими рыбами). Особенно длинны трофические цепи в океане, где многие виды (например, тунцы) занимают место консументов 4-го порядка.

В детритных трофических цепях (цепи разложения), наиболее распространенных в лесах, большая часть продукции растений не потребляется непосредственно растительноядными животными, а отмирает, подвергаясь затем разложению сапротрофными организмами и минерализации. Таким образом, детритные трофические цепи начинаются от детрита, идут к микроорганизмам, которые им питаются, а затем к детритофагам и к их потребителям - хищникам. В водных экосистемах (особенно в эвтрофных водоемах и на больших глубинах океана) значит, часть продукции растений и животных также поступает в детритные трофические цепи

Продуценты (также автотрофные организмы, автотрофы)— организмы, способные синтезировать органические вещества из неорганических. В основном, зелёные растения (синтезируют органические вещества из неорганических в процессе фотосинтеза), однако некоторые виды бактерий-хемотрофов способны на чисто химический синтез органики и без солнечного света. Являются первым звеном пищевой цепи

Консументы — организмы, неспособные синтезировать органические вещества из неорганических. Потребляют органические вещества в готовом виде (1-го порядка — растительноядные, 2-го и больших порядков — плотоядные и хищники; всеядные животные). Являются вторым, третьим и далее звеньями пищевой цепи.

Редуценты (также деструкторы, сапротрофы, сапрофиты) — организмы, разрушающие остатки мёртвых растений и животных (черви, мокрицы, раки, сомы, грифы) и превращающие их в неорганические соединения (бактерии, грибы).

Удаленность организмов от продуцентов одинакова. Они характеризуются определенной формой организации и утилизации энергии. Организмы разных трофических цепей, получающие пищу через равное число звеньев в трофической цепи, находятся на одном трофическом уровне. На каждом трофическом уровне потребленная пища ассимилируется не полностью, т. к. значительная ее часть теряется, тратится на обмен. Поэтому продукция организмов каждого последующего трофического уровня всегда меньше (в среднем в 10 раз) предыдущего. Соотношение различных трофических уровней можно графически изобразить в виде экологической пирамиды.

Трофический уровень — это совокупность организмов, занимающих определенное положение в общей цепи питания. К одному трофическому уровню принадлежат организмы, получающие свою энергию от Солнца через одинаковое число ступеней.

Так, зеленые растения занимают первый трофический уровень (уровень продуцентов), травоядные животные — второй (уровень первичных консу-ментов), первичные хищники, поедающие травоядных, — третий (уровень вторичных консументов), а вторичные хищники — четвертый (уровень третичных консументов). Трофических уровней может быть и больше, когда учитываются паразиты, живущие на консументах предыдущих уровней.

Такая последовательность и соподчиненность связанных в форме трофических уровней групп организмов представляет собой поток вещества и энергии в экосистеме, основу ее организации.

16. Онтогенезом называется индивидуальное развитие организма от оплодотворения до смерти. Термин был впервые введенЭ. Геккелем в 1866 году. В ходе онтогенеза происходит процесс реализации генетической информации, унаследованной от родителей.

У многоклеточных животных онтогенез делится на два периода:

• эмбриональный – от образования зиготы до рождения или выхода из яйцевых оболочек;

• постэмбриональный – от выхода из яйцевых оболочек или рождения до смерти организма.

В эмбриональном периоде выделяют три основных этапа: дробление, гаструляцию и первичный органогенез.

Дробление – ряд последовательных митотических делений оплодотворённого или инициированного к развитию яйца. Дробление представляет собой первый период эмбрионального развития, который присутствует в онтогенезе всех многоклеточных животных и приводит к образованию зародыша: бластулы (однослойный полый шар из клеток) или, гораздо реже – морулы (шарообразная масса клеток без полости внутри). При этом масса зародыша и его объем не меняются, то есть они остаются такими же, как у зиготы, а яйцо разделяется на все более мелкие клетки – бластомеры. После каждого деления дробления ядерно-плазменное отношение меняется: объем цитоплазмы, приходящийся на клетку, уменьшается. Процесс протекает до тех пор, пока этот показатель не достигнет значений, характерных для соматических клеток.

Тип дробления зависит от количества желтка и его расположения в яйце. Если желтка мало и он равномерно распределён в цитоплазме (изолецитальные яйца: иглокожие, плоские черви, млекопитающие), то дробление протекает по типу полного равномерного: бластомеры одинаковы по размерам, дробится все яйцо. Если желток распределён неравномерно (телолецитальные яйца: амфибии), то дробление протекает по типу полного неравномерного: бластомеры – разной величины, те, которые содержат желток – крупнее, яйцо дробится целиком. При неполном дроблении желтка в яйцах настолько много, что борозды дробления не могут разделить его целиком. Дробление яйца, у которого дробится только сконцентрированная на анимальном полюсе «шапочка» цитоплазмы, где находится ядро зиготы, называется неполным дискоидальным (телолецитальные яйца: пресмыкающиеся, птицы). При неполном поверхностном дроблении в глубине желтка происходят первые синхронные ядерные деления, не сопровождающиеся образованием межклеточных границ. Ядра, окружённые небольшим количеством цитоплазмы, равномерно распределяются в желтке. Когда их становится достаточно много, они мигрируют в цитоплазму, где затем после образования межклеточных границ возникает бластодерма (центролецитальные яйца: насекомые).

Гаструляция – процесс разделения зародыша на зародышевые листки. В ходе гаструляции клетки зародыша практически не растут, происходит активное передвижение клеточных масс (морфогенетические движения); двухслойный зародыш (гаструла) образуется путем впячивания участка бластулы, обрастания одного слоя другим или путем выселения клеток. Из наружного слоя клеток, эктодермы впоследствии закладывается эпителий кожных покровов, ротовой и анальной полостей, а также нервная трубка и зачатки органов чувств. Из внутреннего слоя, энтодермы, образуется эпителиальная выстилка пищеварительного тракта, органов дыхания, а также железистый эпителий пищеварительных желез (поджелудочной, слюнных, печени).

Первичный органогенез – процесс образования комплекса осевых органов. В разных группах животных этот процесс характеризуется своими особенностями. Например, у хордовых на этом этапе происходит закладка нервной трубки (процесс нейруляции, стадия носит название нейрулы), хорды и кишечной трубки. При этом образуется (преимущественно путем миграции, выселения клеток из экто- и энтодермы) третий зародышевый листок – мезодерма. Из мезодермы развиваются соединительная и мышечная ткани (а также эпителиальная выстилка кровеносной системы – эндотелий), и большинство систем органов: скелет, мускулатура, кровеносная система, соединительно-тканные и мышечные слои пищеварительного тракта, органов выделения, размножения и др.