вопросы в пдф / вопрос 72

Вопрос№72

Экосистема и биогеоценоз: определение, сходство и различие.

Любую совокупность организмов и неорганических компонентов, в которой может осуществляться круговорот веществ, называют экосистемой. Термин был предложен в 1935 г. английским экологом А. Тенсли, который подчеркивал, что при таком подходе неорганические и органические факторы выступают как равноправные компоненты и мы не можем отделить организмы от конкретной окружающей их среды. А. Тенсли рассматривал экосистемы как основные единицы природы на поверхности Земли.

Для поддержания круговорота веществ в системе необходимо наличие запаса неорганических молекул в усвояемой форме и трех функционально различных экологических групп организмов: продуцентов, консументов и редуцентов (исключение – экосистемы, в которых отсутствуют консументы; они могут быть там, где функционируют сообщества, сформированные только из микроорганизмов).

Круговороты веществ: а)- глобальный (большой, геологический) – круговорот воды между мировым океаном и сушей; б)- малый (биологический) – круговорот веществ между растением и почвой.

В некоторых типах экосистем вынос вещества за их пределы настолько велик, что их стабильность поддерживается в основном за счет притока такого же количества вещества извне, тогда как внутренний круговорот малоэффективен (проточные водоемы, реки, ручьи, участки на крутых склонах гор). Другие экосистемы имеют значительно более полный круговорот веществ и относительно автономны (леса, луга, степи на плакорных участках, озера и т. п.). Полностью замкнутых экосистем в природе не существует.

функционально экологическое разнообразие живых существ и

организация потока извлекаемых из окружающей среды веществ в циклы – древнейшее свойство жизни.

Параллельно с развитием концепции экосистем успешно развивается учение о биогеоценозах, автором которого был академик В. Н. Сукачев

(1942).

«Биогеоценоз – это совокупность на известном протяжении земной поверхности однородных природных явлений (атмосферы, горной породы, растительности, животного мира и мира микроорганизмов, почвы и гидрологических условий), имеющих свою специфику взаимодействия этих слагаемых ее компонентов и определенный тип обмена веществами и энергией между собой и другими явлениями

природы и представляющая собой внутренне противоречивое единство, находящееся в постоянном движении, развитии» (В. Н. Сукачев, 1964). «Экосистема» и «биогеоценоз» – близкие по сути понятия, но если первое из них приложимо для обозначения систем, обеспечивающих круговорот любого ранга, то «биогеоценоз» – понятие территориальное, относимое к таким участкам суши, которые заняты определенными единицами растительного покрова – фитоценозами. Наука о биогеоценозах – биогеоценология – выросла из геоботаники и направлена на изучение функционирования экосистем в конкретных условиях ландшафта в зависимости от свойств почвы, рельефа, характера окружения биогеоценоза и составляющих его первичных компонентов – горной породы, животных, растений, микроорганизмов.

Концепция мозаично циклической организации экосистем. С этой точки зрения устойчивое существование многих видов в экосистеме достигается за счет постоянно происходящих в ней естественных нарушений местообитаний, позволяющих новым поколениям занимать вновь освободившееся пространство.

Экосистема способна сохранять устойчивость при относительной стабильности внешней среды, способна к изменениям в результате перемен во внешней среде и в самой экосистеме. Способность экосистемы к самоподдержанию и саморегулированию называется гомеостаэом.

В основе гомеостаза лежит принцип обратной связи. Обратная связь возникает, если «продукт» оказывает влияние на «датчик». В результате негативного воздействия Человека на природу ухудшается среда обитания самого Человека. Связь, уменьшающая отклонение от нормы, называется отрицательной. Положительная обратная связь увеличивает это отклонение.

Поступательные изменения в сообществе приводят, в конечном счете, к смене этого сообщества другим, с иным набором господствующих видов. Причиной подобных смен могут быть внешние по отношению к ценозу факторы, длительное время действующие в одном направлении, например возрастающее в результате мелиорации иссушение болотных почв, увеличивающееся загрязнение водоемов, усиленный выпас скота, вытаптывание лесопарков населением городов и т. п. Возникающие при этом смены одного биоценоза другим называют экзогенетическими. Если при этом усиливающееся влияние фактора приводит к постепенному упрощению структуры сообществ, обеднению их состава, снижению продуктивности, то подобные смены называют дигрессионными или дигрессиями. (Так, пастбищные дигрессии на террасовых песках Нижнего Днепра развиваются следующим образом.

При умеренном выпасе степь находится на стадии дерновинных злаков. Преобладают типчак, кипец, житняк, ковыль. При дальнейшей усиленной пастьбе возникает стадия стержнекорневых двудольных с господством чаще всего молочая, а также двулетников и однолетников. Дерновинки злаков разбиваются копытами скота, а затем почти совершенно исчезают. На третьей стадии корневищных растений появляются злаки, характерные для сыпучих и слабозаросших песков: песчаный пырей, вейник, осока песчаная. На следующей стадии возникают голые пески с отдельными зарослями псаммофитов, характерных для предыдущего этапа. Таким образом, ковыльно типчаковая степь сменяется сыпучими песками. Соответственно меняется и характер животного населения.)

Экосистема и биогеоценоз: определе-ние, сходство, и различия. Биогеоценоз - это комплекс живых су-ществ (биоценоз) и абиотической среды, в которую входит и занимаемая организмами территория Экосистема - это совокупность совмест-но обитающих организмов и абиотических факторов, функционирующая как единое целое. Биогеоценоз и экосистема понятия сход-ные, но не тождественные. Понятие экоси-стемы шире, чем понятие биогеоценоза. Эко-система может быть представлена прудом, болотом, лужей, муравейником, горным хребтом и, наконец, биосферой в целом. Био-геоценоз - это экосистема, границы которой определены растительным сообществом - фитоценозом (дубравы, степи, хвойные леса и т.д.), биогеоценоз - это частный случай экосистемы.

Совокупность всех биогеоценозов плане-ты образует глобальную экосистему, которая называется биосферой.

В любом биогеоценозе можно выделить четыре структурных звена:

1)факторы неживой природы или абио-тические факторы. Биоценоз находится в постоянном обмене веществом и энергией с неживой природой;

2)первичные продуценты. Это главным образом зеленые растения, в результате жиз-недеятельности которых образуются органи-ческие вещества, служащие источником энергии для остального населения биогеоце-ноза. К первичным продуцентам также отно-сятся фотосинтезирующие и хемосинтези-рующие бактерии;

3)консументы, или потребители - орга-низмы, которые живут за счет питательных веществ, созданных продуцентами, Консу-менты образуют вторичную продукцию эко-системы;

4)редуценты, или разлагатели - это ком-плекс организмов, разлагающих мертвое ор-ганическое вещество до минеральных соеди-нений. К ним относятся бактерии, грибы, простейшие и многие многоклеточные жи-

вотные, например, дождевые черви.

Вбиоценозе постоянно происходит пере-нос веществ и энергии, заключенной в пище, в результате поедания одних организмов или продуктов их жизнедеятельности другими организмами. Таким образом, в результате соединения отдельных звеньев образуется цепь питания, например: фитопланктон - зоо-планктон - мелкие рыбы - хищные рыбы - человек (или другое млекопитающее, птицы).

Вбиоценозе все компоненты последова-тельно распределены по трофическим уров-ням цепей питания и их взаимодействующим сочетаниям - пищевым сетям.

Первый трофический уровень эко-системы образуют автотрофы - зеленые растения, фото - и хемосинтезирующие бак-терии. Второй уровень цепи питания образуют растительноядные животные, а также паразитические высшие и низшие растения. К третьему трофическому уровню относятся плотоядные животные, которые питаются травоядными. Это хищники первого порядка - насекомоядные птицы, мелкие млекопитающие, рептилии, амфибии. Сюда же относятся и паразиты этих животных. Четвертый трофический уровень представлен более крупными плотоядными животными - хищниками второго порядка и их паразитами. Пятый трофический уровень занимают редуценты (деструкторы), потребляющие мертвое органическое вещество. К ним принадлежат беспозвоноч-ные животные - сапрофаги, растения - сапро-фаги, гетеротрофные микроорганизмы, гри-бы, простейшие.

Вбиогеоценозах одновременно сущест-вуют высшие и низшие формы живых орга-низмов: бактерии, низшие растения, грибы, различные беспозвоночные и позвоночные животные. Это, возможно потому что разные формы живых существ занимают определен-ную часть среды обитания, где конкуренция с другими организмами сводится к минимуму. Такое место в структуре биогеоценоза называется экологической нишей. Экологическая ниша характеризует биологическую специализацию данного организма или популяции, в частности, и в цепи питания.

Организмы, ведущие сходный образ жизни, живут в разных местообитаниях, поскольку между ними возникает межви-довая конкуренция. Поэтому определенная экологическая ниша занята только одним видом.

Для любой экосистемы характерны два основные показателя - продукция и биомасса. Биомасса - это суммарная масса особей сообщества организмов, произ-веденная за единицу времени и соотнесенная к единице площади или объема местообитания данного биоценоза.

Продукция - это суммарная биомасса, образованная в экосистеме за определенное время. Различают первичную продукцию, произведенную

автотрофными организмами (продуцентами), и вторичную продукцию, которую образуют гетеротрофные организмы - На уровне биогеоценоза осуществляется взаимное влияние сообщества

живых организмов и абиотической среды, что поддерживает существование экосистемы в целом живым и неживым компонентами биогеоценоза происходит непрерывный обмен органическими и неорганическими веществами: это процессы фотосинтеза, гниения, всасывания воды и минеральных веществ корнями растений и т.д. Таким образом, живые существа и среда их обитания связаны между собой потоками вещества и энергии, что и обеспечивает целостность биогеоценозов.

Целостность биогеоценозов определяет их важнейшее свойство - самовоспро-изводство. Живые организмы питаются, растут, размножаются, используя энергию и пищу, получаемую из среды обитания. В свою очередь, живые организмы в процессе жизнедеятельности воссоздают свою среду обитания.

Если в экосистеме происходят на-рушения, не затрагивающие средние характеристики среды, то принци-пиальная структура биоценоза сохраняются (например, сезонные колебания численности). При существенных на-рушениях состава биоценоза, возникают временные, неустойчивые, сменяют друг друга сообщества. Результатом этого процесса может являться восстановление исходного тапа биоценоза. При не необратимых изменениях среды происходит смена типов сообществ и формирование новой устойчивой экосистемы.

В устойчивых экосистемах происходит естественный процесс саморегуляции. Саморегуляция - это свойство экосистемы автоматически устанавливать и под-держивать на определенном уровне численность популяций, соотношение полов, рождаемость и смертность и т.д. В основе поддержания относительно стабильной численности популяции лежат трофические связи в пищевых сетях (например, хищник - жертва, паразит - хозяин и пр.).