Структура сообществ:

1) морфологическая (от греч. morphe – форма) – набор жизненных форм, их соотношение.

Примеры жизненных форм растений – деревья, кустарники, травы. Жизненные формы у животных очень разнообразны, например, у водных организмов (по месту их обитания): планктон (от греч. planktos – блуждающий) – совокупность организмов, живущих во взвешенном состоянии и бентос (от греч. benthos – глубина) – обитатели дна.

2) пространственная – расположение различных жизненных форм в пространстве. Пример – ярусность в лесу. Пространственная структура определяется свойствами местообитания и биологическими особенностями вида. Наряду со случайным и равномерным распределением в природе наиболее часто встречается групповое распределение. Группа животных может легче защищаться от хищников, искать и добывать корм, проявлять заботу о потомстве. Пространственная структура может изменяться во времени; она зависит от сезона года.

Морфологическая и пространственная структуры – показатели разнообразия и устойчивости сообществ.

3) половая структура - определенное соотношение мужских и женских особей в популяции Генетический механизм определения пола обеспечивает расщепление потомства по полу в соотношении 1:1. В силу разной жизнеспособности мужских и женских особей это первичное соотношение полов при оплодотворении часто заметно отличается от соотношения при рождении или соотношения, характерного для половозрелых особей. Преобладание доли самок над самцами обеспечивает более интенсивный рост популяции.

4) возрастная структура - соотношение различных возрастных групп в популяциях, зависящее от продолжительности жизни, времени наступления половой зрелости, количества потомств за сезон и др. Если какая-либо возрастная группа сокращается либо увеличивается, это сказывается на общей численности популяции. Присутствие в популяции большого количества особей младших возрастных групп свидетельствует о ее благополучии. Если же в популяции преобладают старые особи, то можно предположить, что данная популяция завершает свое существование.

5) экологическая структура - отношения различных групп организмов к условиям окружающей среды. Например, разные растения одной и той же популяции зацветают неодновременно, что способствует более полному их опылению (при одновременном и кратковременном цветении насекомые могут не успеть опылить все цветки); или в случае кратковременных заморозков замерзнет лишь часть цветков, тогда другие растения дадут семена, и популяция будет существовать дальше.

6) трофическая – образование пищевых связей в сообществах.

Трофическая структура обеспечивается образованием пищевых связей в сообществах, благодаря которым осуществляется обмен веществ и энергии между организмами и окружающей средой.

Пищевая цепь – это цепь взаимосвязанных видов, где каждый последующий питается предыдущим, поставляя сырье и энергию. В цепи происходит перенос вещества и энергии от источника (растений) через ряд других организмов (животный, грибов,бактерий):

Зеленые растения à Животные à Грибы, бактерии

Разные виды организмов взаимосвязаны между собой. Пищевые связи, которые возникают между организмами, часто переплетены между собой. Поэтому, давая характеристику трофической структуре сообщества, говорят о пищевых сетях.

Пищевая сеть – это несколько пищевых цепей, переплетенных между собой. Пищевые цепи и сети – одно из условий обеспечения целостности и устойчивости сообщества. Благодаря сложности пищевых связей исключение какого-нибудь одного вида из пищевой цепи и сети почти не сказывается на сообществе. Пищу исчезнувшего вида начинают использовать другие, а питавшиеся этим видом находят новые источники пищи, образуются новые пищевые связи.

Иногда выпадение одного из звена не приводит к возникновению новых пищевых связей и восстановлению целостности и устойчивости сообщества. В этом случае возникают необратимые изменения, которые могут привести к гибели сообщества.

В пищевой цепи организмы занимают разное положение: одни – это растения, могут фиксировать энергию света и использовать неорганические вещества для синтеза органических соединений. Эти организмы являются автотрофами. Другие организмы питаются готовыми органическими веществами – это гетеротрофы. К ним относятся все животные, грибы, многие бактерии.

Растения являются производителями органических веществ, они называются продуцентами. Все остальные организмы – гетеротрофы, подразделяются на две группы: консументы - потребители готовых органических веществ,

редуценты – разрушители органических веществ.

Консументы, в основном, - животные растительноядные и плотоядные. Редуценты – грибы, бактерии, разлагающие органические соединения до неорганических веществ, которые могут использоваться растениями.

Зеленые растения (автотрофы, продуценты) à Животные (гетеротрофы, консументы)

↓ ↓

Грибы, бактерии (гетеротрофы, редуценты)

Таким образом, функциональные группы сообщества и экосистемы – это продуценты, консументы и редуценты.

В пищевях цепях, как правило, несколько консументов, поэтому в зависимости от их положения в цепи, они называются следующим образом, растительноядные животные - консументы первого порядка, плотоядные – консументы второго порядка и т.д.

конс. 1 пор. конс. 2 пор. конс. 3 пор. конс. 4 пор.

Фитопланктон → зоопланктон → личинки насекомых → рыбы → щука

В пищевой цепи происходит поток вещества и энергии от одной группы организмов к другой.

световая энергия орг. в-ва, энергия

Растения (продуценты) Животные (консументы)

орг. в-ва, энергия

Грибы, бактерии (р е д у ц е н т ы)

Положение организмов в пищевой цепи характеризуется его удаленностью от основного источника поступающей в сообщество или экосистему энергии. Различные группы организмов занимают в пищевой цепи разные положения – трофические уровни. Автотрофы занимают первый трофический уровень, гетеротрофы - все последующие: растительноядные – второй, плотоядные – третий и т.д.

1 тр. ур. 2 тр. ур. 3 тр. ур.

Растения → насекомые–листоеды → птицы

Между продуцентами, консументами и редуцентами существует теснейшая взаимосвязь, обеспечивающая их совместное существование в экосистеме. Органические вещества, производимые растениями, и запасенная в них энергия передается по цепям питания. Вещество и энергия претерпевают изменения. Вещества, синтезируемые растениями, используется как строительный материал для растительноядных организмов, которые являются источником питательных веществ для плотоядных. После отмирания организмов органические вещества разрушаются редуцентами до неорганических, которые вновь могут усваиваться растениями. Таким образом, в пищевых цепях осуществляется поток веществ, которые могут включаться и в круговорот.

Энергия используется только один раз. Первичным источником энергии для круговорота веществ в экосистемах служит солнечный свет. Энергия перемещается по пищевой цепи с одного уровня на другой. Часть энергии в процессе жизнедеятельности организмов экосистемы рассеивается в виде тепла, тратится на работу, которую осуществляет организм. На другой трофический уровень переходит не вся энергия, а лишь около 10% энергии предыдущего уровня.

Количество передаваемых на каждый следующий трофический уровень веществ и энергии изображают в виде экологической пирамиды: чем выше уровень, тем ниже численность и общая биомасса составляющих ее организмов.

Такие пирамиды называются пирамидами численности и биомассы.

Согласно правилу пирамиды 1 т растений кормит 100 кг травоядных животных – консументов 1 порядка, 10 кг – консументов 2 порядка и 1 кг – 3 порядка. Количество особей на каждом трофическом уровне также составляет пирамиду. Экологическая пирамида имеет вид треугольника с широким основанием, суживающимся кверху:

Консументы 3 порядка

Консументы 2 порядка

Консументы 1 порядка

Продуценты

Важным параметром экосистемы является способность к созданию новой биомассы – продуктивность. Скорость прироста биомассы называется продукцией. Различают первичную и вторичную продукцию. Первичная продукция – скорость образования органического вещества продуцентами. Вторичная продукция – скорость образования биомассы консументами.

Продукция

↓ ↓

первичная вторичная

↓ ↓

создается продуцентами создается консументами

(растительными организмами) (животными организмами)

Экосистема (биогеоценоз) – это сообщества живых организмов вместе со средой обитания, объединенные обменом веществ и энергии в единый комплекс. Теория экосистем разработана в начале 1940-х годов акад. В.И. Сукачевым (в его работах использовался термин «биогеоценоз»). Примеры экосистемы – водоем (пруд, озеро, река), лес (дубрава, бор) и др. В экосистеме осуществляются связи между различными видами организмов и с окружающей их средой обитания через вещество и энергию.

Разнообразие экосистем.

Экосистема пресного водоема.

Наиболее благоприятные условия в прибрежной зоне для жизнедеятельности организмов – вода прогревается и освещается солнцем, насыщена кислородом.

Морфологическая структура:

Растения – многочисленные высшие растения (камыш, рогоз, водяной хвощ, желтые кубышки и белые кувшинки, ряска), водоросли.

Животные – на поверхности воды хищные клопы-водомерки, жучки-вертячки (вращаются кругами); в толще воды – рыбы и многочисленные насекомые: крупный хищник клоп – гладыш, водяной скорпион, хищные личинки стрекоз и др.; простейшие организмы, на растениях моллюски – прудовики, на дне – двустворчатые моллюски.

На дне темно-зеленые скопления образуют мхи, донный ил заселяют плоские черви – планарии, кольчатые черви – трубочники и пиявки.

Пищевые связи очень разнообразны, трофическая структура водоема достаточно сложна:

Высшие растения, многоклеточные водоросли  личинки насекомых, брюхоногие моллюски (катушки, прудовики), растительноядные рыбы (карась).

Одноклеточные водоросли (фитопланктон)  простейшие (жгутиковые, инфузории, раковинные амебы), низшие ракооборазные (дафнии, циклопы), двустворчатые моллюски, личинки насекомых (поденки, ручейники).

Рачки, черви, личинки насекомых  рыбы, лягушки, тритоны.

Растительноядные рыбы (карась)  окунь  щука.

Рыбы, моллюски, насекомые и их личинки  бобры, выдры, выхухоль.

Органические остатки  бактерии, жгутиковые, грибы.

Экосистема листопадного леса.

Условия: суточные колебания температур сглаживаются наличием растительности и повышенной влажностью; осадков над лесом выпадает больше, чем над полем, но часть осадков при небольшом дожде не достигает почвы и испаряется с листьев деревьев.

Морфологическая структура листопадного леса – несколько тысяч животных и более ста видов растений.

Лесная растительность конкурирует за свет, растения образуют ярусы. В верхнем ярусе – светолюбивые растения: дуб, береза, ясень, липа, осина. Ниже – менее светолюбивые: клен, яблоня, груша. Следующий ярус – кустарники: калина, лещина, кустарнички – брусника. Самый нижний ярус – травы и мхи.

В почве норные грызуны – мыши, полевки, землеройки. Нижний ярус леса – лисы, медведи, барсуки, а верхнем ярусе – белки, рыси, бурундучки. Птицы гнездятся в разных ярусах – на ветвях, в дуплах деревьев, в кустарниках и траве.

Первичные консументы – зайцы, мышевидные грызуны, бобры, птицы, лоси, олени, косули, насекомые и их личинки (гусеницы) листоеды и короеды, клещи.

Вторичные консументы – хищники, наружные паразиты (насекомые, клещи) и внутренние (бактерии, плоские и круглые черви).

Органические остатки  насекомые и их личинки (жуки-мертвоеды, кожееды, личинки падальных мух), дождевые черви, клещи, грибы, бактерии.

Клубеньковые бактерии усваивают азот воздуха, сожительствуют с акацией, ольхой, облепихой (симбиоз).