ОтветыГос (1) / 3

№ 3. Биоценоз, экосистема, биогеоценоз

Проживающие совместно организмы вместе с абиотическими факторами среды обитания образуют целостные природные

Биоценозы. Биологический мир образован многочисленными сообществами живых существ. Еще в 1887 г. К. Мебиус на приме­ре устричной банки в Северном море показал, как в результате вза­имодействия абиотических и био­тических факторов на морском дне формируется целостная природная система, для обозначения которой он впервые ввел термин биоценоз. Это понятие быстро вошло в науч­ный обиход, так как отражало со­зревшее стремление естествоиспы­тателей рассматривать совокупно­сти организмов как целостные си­стемы.

Всякий естественный биоценоз пред­ставляет собой исторически сложившийся комплекс функционально связанных орга­низмов и является частью целостного при­родного образования - экосистемы. Он за­нимает конкретную территорию, имеет оп­ределенный видовой состав и внутреннюю пространственную структуру. Состав био­ценоза зависит от того, какие организмы встречаются в данной местности и каким из них подходят местные условия существо­вания.

Экосистемы. В основе концепции эко­системы лежит взаимозависимость физи­ческого и биологического миров. Термин экосистема вошел в употребление лишь в 1935 г. Он был предложен английским бо­таником А. Тенсли, который писал, что в экосистему входит "...не только комплекс организмов, но и весь комплекс физичес­ких факторов, образующих то, что мы на­зываем средой биома, - факторы местооби­тания в самом широком смысле. Хотя глав­ным, интересующим нас, объектом могут быть организмы, однако, когда мы пытаем­ся проникнуть в самую суть вещей, мы не можем отделить организмы от их особой среды, в сочетании с которой они образуют некую физическую систему". Биотическую и абиотическую части экосистемы связыва­ют непрерывные круговороты питательных веществ, энергию для которых дает солнеч­ная радиация (рис. 5.1).В современной трактовке экосистема рассматривается как информационно само­развивающаяся, термодинамически откры­тая совокупность биотических и абиотичес­ких элементов (Реймерс, 1990).

Биогеоценозы. В. Н. Сукачев, изучая развитие растительного покрова, пришел к выводу, что он находится во взаимосвязи и взаимодействии с другими компонентами географической оболочки - литосферой, атмосферой и гидросферой. Это взаимодей­ствие на уровне растительных сообществ (фитоценозов) протекает в рамках геогра­фических комплексов. В. Н. Сукачев в сво­их работах 1940 - 1942 гг. именовал такие комплексы геоценозами, однако учитывая ведущую и активную роль живых существ б процессах взаимодействия, в 1945 г. он предложил использовать термин биогеоце­ноз.

Биогеоценоз - участок территории, од­нородный по экологическим условиям, за­нятый одним биоценозом. В модели биоге­оценоза Сукачев выделяет два блока: экотоп и биоценоз (рис. 5.2).

Схема взаимодействий между организ­мами и средой в экосистеме или биогеоце­нозе показана на рис. 5.3. Особо выделеы функции почвы (эдафотопопа).

Несмотря на близость понятия экосистема и биогеоценоз, последний отличается тем, что имеет четкие пространственные размеры. Биогео­ценоз всегда при­урочен к опреде­ленному неболь­шому по площади участку земной поверхности, од­нородному в эко­логическом отно­шении. Экосисте­ма - понятие без­размерное. В ка­честве экосистемы можно рассматривать и грядку в тепли­це, и луг, и лес, и космический корабль, и биосферу в целом.

1. Экосистема, биоценоз, биогеоценоз и биотоп

Экосисте́ма, или экологи́ческая систе́ма— биологическая система, состоящая из сообщества живых организмов (биоценоз), среды их обитания (биотоп), системы связей, осуществляющей обмен веществом и энергией между ними. Одно из основных понятий экологии.

Экосистема — сложная (по определению сложных систем Л. Берталанфи) самоорганизующаяся, саморегулирующаяся и саморазвивающаяся система. Основной характеристикой экосистемы является наличие относительно замкнутых, стабильных в пространстве и времени потоков вещества и энергии между биотической и абиотической частями экосистемы. Из этого следует, что не всякая биологическая система может назваться экосистемой, например, Таковыми не являются аквариум или трухлявый пень. Данные биологические системы (естественные или искусственные) не являются в достаточной степени самодостаточными и саморегулируемыми (аквариум), если перестать регулировать условия и поддерживать характеристики на одном уровне, достаточно быстро она разрушится. Такие сообщества не формируют самостоятельных замкнутых циклов вещества и энергии (пень), а являются лишь частью большей системы. Такие системы следует называть сообществами более низкого ранга, или же микрокосмами. Иногда для них употребляют понятие — фация (например, в геоэкологии), но оно не способно в полной мере описать такие системы, особенно искусственного происхождения. В общем случае в разных науках понятию «фация» соответствуют различные определения: от систем субэкосистемного уровня (в ботанике, ландшафтоведении) до понятий, не связанных с экосистемой (в геологии), либо понятие, объединяющее однородные экосистемы, или почти тождественное определению экосистемы.

В соответствии с определениями между понятиями «экосистема» и «биогеоценоз» нет никакой разницы, биогеоценоз можно считать полным синонимом термина экосистема. Однако существует распространённое мнение, согласно которому биогеоценоз может служить аналогом экосистемы на самом начальном уровне, так как термин «биогеоценоз» делает бо́льший акцент на связь биоценоза с конкретным участком суши или водной среды, в то время как экосистема предполагает любой абстрактный участок. Поэтому биогеоценозы обычно считаются частным случаем экосистемы. Разными авторами в определении термина биогеоценоз перечисляются конкретные биотические и абиотические компоненты биогеоценоза, в то время как определение экосистемы носит более общий характер.

Строение экосистемы

В экосистеме можно выделить два компонента — биотический и абиотический. Биотический делится на автотрофный (организмы, получающие первичную энергию для существования из фото- и хемосинтеза или продуценты) и гетеротрофный (организмы, получающие энергию из процессов окисления органического вещества — консументы и редуценты) компоненты, формирующие трофическую структуру экосистемы.

Единственным источником энергии для существования экосистемы и поддержания в ней различных процессов являются продуценты, усваивающее энергию солнца, (тепла, химических связей) с эффективностью 0,1 — 1 %, редко 3 — 4,5 % от первоначального количества. Автотрофы представляют первый трофический уровень экосистемы. Последующие трофические уровни экосистемы формируются за счёт консументов (2-ой, 3-й, 4-й и последующие уровни) и замыкаются редуцентами, которые переводят неживое органическое вещество в минеральную форму (абиотический компонент), которая может быть усвоена автотрофным элементом

Основные компоненты экосистемы

С точки зрения структуры в экосистеме выделяют:

климатический режим, определяющий температуру, влажность, режим освещения и прочие физические характеристики среды;

неорганические вещества, включающиеся в круговорот;

органические соединения, которые связывают биотическую и абиотическую части в круговороте вещества и энергии;

продуценты — организмы, создающие первичную продукцию;

макроконсументы, или фаготрофы, — гетеротрофы, поедающие другие организмы или крупные частицы органического вещества;

микроконсументы (сапротрофы) — гетеротрофы, в основном грибы и бактерии, которые разрушают мёртвое органическое вещество, минерализуя его, тем самым возвращая в круговорот;

Последние три компонента формируют биомассу экосистемы.

С точки зрения функционирования экосистемы выделяют следующие функциональные блоки организмов (помимо автотрофов):

биофаги — организмы, поедающие других живых организмов,

сапрофаги — организмы, поедающие мёртвое органическое вещество.

Данное разделение показывает временно-функциональную связь в экосистеме, фокусируясь на разделении во времени образования органического вещества и перераспределении его внутри экосистемы (биофаги) и переработки сапрофагами. Между отмиранием органического вещества и повторным включением его составляющих в круговорот вещества в экосистеме может пройти существенный промежуток времени, например, в случае соснового бревна, 100 и более лет.

Все эти компоненты взаимосвязаны в пространстве и времени и образуют единую структурно-функциональную систему.

Экотоп

Обычно понятие экотоп определялось как местообитание организмов, характеризующееся определённым сочетанием экологических условий: почв, грунтов, микроклимата и др. Однако, в этом случае это понятие фактически почти идентично понятию климатоп.

На данный момент под экотопом в отличие от биотопа понимается определённая территория или акватория со всем набором и особенностями почв, грунтов, микроклимата и других факторов в неизменённом организмами виде. Примерами экотопа могут служить наносные грунты, новообразовавшиеся вулканические или коралловые острова, вырытые человеком карьеры и другие заново образовавшиеся территории. В этом случае климатоп является частью экотопа.

Биотоп

«Биотоп» — преобразованный биотой экотоп или, более точно, участок территории, однородный по условиям жизни для определённых видов растений или животных, или же для формирования определённого биоценоза.

Биоценоз

Биоценоз — исторически сложившаяся совокупность растений, животных, микроорганизмов, населяющих участок суши или водоёма (биотоп). Не последнюю роль в формировании биоценоза играет конкуренция и естественный отбор. Основная единица биоценоза — консорция, так как любые организмы в той или иной степени связаны с автотрофами и образуют сложную систему консортов различного порядка, причём это сеть является консортом всё большего порядка и может косвенно зависеть от всё большего числа детерминантов консорций.

Также возможно разделение биоценоза на фитоценоз и зооценоз. Фитоценоз — это совокупность растительных популяций одного сообщества, которые и формируют детерминантов консорций. Зооценоз — это совокупность популяций животных, которые и являются консортами различного порядка и служат механизмом перераспределения вещества и энергии внутри экосистемы (см. функционирование экосистем).

Биотоп и биоценоз вместе формируют биогеоценоз/экосистему.

Биогеоценоз— система, включающая сообщество живых организмов и тесно связанную с ним совокупность абиотических факторов среды в пределах определенной территории, связанные между собой круговоротом веществ и потоком энергии. Представляет собой устойчивую саморегулирующуюся экологическую систему, в которой органические компоненты (животные, растения) неразрывно связаны с неорганическими (вода, почва).

Биогеоценоз и экосистема

Близким по значению понятием является экосистема — система, состоящая из взаимосвязанных между собой сообществ организмов разных видов и среды их обитания. Экосистема — более широкое понятие, относящееся к любой подобной системе. Биогеоценоз, в свою очередь — класс экосистем, экосистема, занимающая определенный участок суши и включающая основные компоненты среды — почву, подпочву, растительный покров, приземный слой атмосферы. Не являются биогеоценозами водные экосистемы, большинство искусственных экосистем. Таким образом, каждый биогеоценоз — это экосистема, но не каждая экосистема — биогеоценоз. Для характеристики биогеоценоза используются два близких понятия: биотоп и экотоп(факторы неживой природы:климат, почва). Биотоп — это совокупность абиотических факторов в пределах территории, которую занимает биогеоценоз. Экотоп — это биотоп, на который оказывают воздействие организмы из других биогеоценозов. По содержанию экологический термин «биогеоценоз» идентичен физико-географическому термину фация.

Свойства биогеоценоза

естественная, исторически сложившаяся система

система, способная к саморегуляции и поддержанию своего состава на определенном постоянном уровне

характерен круговорот веществ

открытая система для поступления и выхода энергии, основной источник которой — Солнце

Основные показатели биогеоценоза

Видовой состав — количество видов, обитающих в биогеоценозе.

Видовое разнообразие - количество видов, обитающих в биогеоценозе на единицу площади или объема.

В большинстве случаев видовой состав и видовое разнообразие количественно не совпадают и видовое разнообразие напрямую зависит от исследуемого участка.

Биомасса — количество организмов биогеоценоза, выраженное в единицах массы. Чаще всего биомассу подразделяют на:

биомассу продуцентов

биомассу консументов

биомассу редуцентов

Продуктивность

Устойчивость

Способность к саморегуляции