Устойчивость и смена экосистем

7.3 Разнообразие экосистем (биогеоценозов). Саморазвитие и смена экосистем

Видеоурок 1: Смена биоценозов. Сукцессии

Видеоурок 2: Антропогенные изменения почвы

Лекция: Разнообразие экосистем (биогеоценозов). Саморазвитие и смена экосистем

Классификации экосистем

Существуют различные классификации экосистем. Их различают по:

• географическому положению – океанские, сухопутные, речные, горные;
• размеру – крупные, средние, малые;
• источнику энергии – обычные (продуценты – зеленые растения), нестандартные (продуценты – хемотрофные бактерии, обитающие у подводных вулканов);
• происхождению и многим другим факторам.

По происхождению экосистемы традиционно разделяют на:

1) Естественные. К ним относятся исторически сложившиеся формации, в которых круговорот вещества и энергии происходит с минимальным участием человека или вовсе без него.

2) Искусственные (антропогенные). Это биогеоценозы, созданные человеком и могущие существовать только при его активном участии.

Они в свою очередь подразделяются на:

• Техноэкосистемы – их появление спровоцировано промышленной деятельностью. Это могут быть карьерные разработки, мусорные полигоны, пруды-отстойники;
• Агроэкосистемы – возникли как результат сельскохозяйственной деятельности;
• Урбаноэкосистемы – возникают в результате создания человеческих поселений.

Естественные экосистемы, также, могут подразделяться на:

• Наземные. К ним относятся – тропические леса, пустыни травянистые и песчаные, саванны, степи, хвойные и листопадные леса, тундра и другие.
• Водные. Их примерами могут быть – озеро, река, болото, пелагические (океанские), эстуарные (место впадения реки, пролив, бухта), рифтовые глубоководные.

Созданные человеком агроэкосистемы состоят из тех же компонентов, что и естественные, но имеют ряд отличий:

• круговорот в них незамкнутый, так как часть вещества и энергии изымается человеком в виде урожая. Для естественных экосистем свойственна тенденция включать в круговорот максимально возможное количество энергии;
• короткими пищевыми цепями, в связи с управлением человеком. Лишние виды животных организмов уничтожаются и удаляются, равно как и нежелательные растения;
• невысокой устойчивостью, большой степенью зависимости от человека;
• преобладанием одного или небольшого количества видов.

Если человек не поддерживает искусственно существование агроэкосистемы, она возвращается к естественному состоянию – полностью или видоизменившись.

Устойчивость экосистемы

Существуют определенные механизмы, обеспечивающие функционирование экосистем. Одной из важнейших характеристик экосистемы является ее устойчивость.

Этот параметр зависит от различных факторов:

• видового разнообразия и способности видов замещать друг друга;
• функциональности механизмов саморегуляции и способности, при внешнем воздействии возвращаться если не в первоначальное, то близкое к нему состояние;
• достаточной интенсивности круговорота веществ и энергии.

Если ранее рассматривалась в качестве основной гипотеза об устойчивости экосистемы при ее максимальном видовом разнообразии, то сейчас она не является основной, так как в некоторых случаях устойчивость например, луговой экосистемы средней полосы РФ выше, чем Большого Барьерного Рифа Австралии, характеризующегося на редкость богатым биоразнообразием. В некоторых случаях наоборот, сложность пищевых взаимоотношений может спровоцировать дисбаланс в экосистеме с последующим ее изменением. Но биоразнообразие влияет на возможность выживания каждого конкретного вида, формирование новых сообществ.

Антропогенная деятельность

Антропогенная деятельность служит причиной изменения многих локальных и глобальной экосистемы. Расчеты исследователей показывают, что почти 24% продукции биосферы человек отбирается для собственного использования.

Это обусловлено тем, что около трети свободного ото льда пространства поверхности планеты занято под сельское хозяйство, еще несколько процентов суши – под поселения и карьерные разработки.

Это обуславливает сокращение количества энергии доступной для других видов, затрагивает глобальные циклы круговорота вещества, в том числе углеродный и водный.

Предыдущий урок
Следующий урок

Формирование, развитие и смена экосистемы

Формирование экосистем

Экосистемы формируются под воздействием биотических и абиотических факторов. Абиотические факторы: 2 абиотических фактора среды (температура и количество осадков) определяют размещение на земной поверхности основных наземных популяций. Влага – основной фактор определяющий разделение экосистем на лесные, степные и пустынные.

Это происходит следующим образом: годовая сумма осадков ниже 1000 мм соответствует стрессовой зоне для многих видов деревьев, а предел устойчивости для них составляет около 750 мм в год. В тоже самое время у злаков предел устойчивости ниже 250 мм в год, а кактусы способны произрастать при 50-100 мм в год.

Соответственно в местах с количеством осадков более 750 мм в год развиваются леса, от 250-750 мм – степи, в других случаях пустыни.

Температура также важна для определения характера экосистемы, однако ее роль меньше в сравнении с осадками.

При количестве осадков 750 мм в год температура лишь определяет какой именно лес будет формироваться в регионе.

От температуры зависит скорость испарения воды: чем теплее, тем быстрее теряется выпавшая влага, поэтому в жарких регионах пустыни сменяются лесами при большей сумме осадков, чем надо.

Действие других абиотических факторов (рельеф, ветер, тип почв) происходит опоследовательно через температуру и влажность. В ряде случаев в качестве лимитирующего факторов выступает не только температура и осадки, но и другие абиотические факторы. Например: высокую засоленность берега море выдерживают не многие виды растений.

В роли лимитирующего фактора нередко выступают и биотические факторы, те путем воздействия одних видов на другие.

Так при годовой сумме осадков выше 750 мм в год условие для развития злаков весьма благоприятны, однако такая же влажность способствует и росту деревьев затемняющих злаки, что приводит к гибели последних.

Таким образом, фактор препятствующий развитию злаков на территории является биотическим, а именно конкуренцией растений может так же ограничиваться грибами – паразитами и животными.

Физические барьеры – море, горные хребты, пустыни.

Именно их наличие объясняет тот факт, что экосистемы, развивающиеся на разных континентах, на далеких от них островах в сходных абиотических условиях могут сильно отличаться по своему видовому составу.

Необходимо отметить, что не один из факторов не действует в одиночку. Например, засуха может привести к гибели птиц, а это вызовет рост насекомых, повлечет за собой массовое поражение растений, которые служат пищей других консументов.

Существование экосистемы поддерживается очень тонким взаимодействием лимитирующих факторов, влияющих на все виды организмов. Нельзя изменит какой-либо фактор не затронув существование всех элементов экосистемы. Следовательно, изменение любого (биотического или абиотического) фактора должно неизбежно приводить в действие цепную реакцию с далеко идущими последствиями.

Принцип функционирования экосистемы

1) Продуценты, консументы, детритофаги взаимодействуют друг с другом, поглощают и выделяют различные вещества.

Органика и кислород образуемые продуцентами – как раз, то что нужно консументам для питания и дыхания, а выделяемый консументами углекислый газ и минеральные вещества – то, что нужно продуцентам.

Именно здесь виден основной принцип функционирования экосистемы: получение ресурсов и избавление от отходов происходит в рамках круговорота всех веществ.

2) Поток энергии в экосистемах полностью соответствует началу термодинамики. Можно говорить о системах превращения энергии из одной формы в другую, а именно энергии солнца в энергию фотосинтеза, а ее в другие формы по мере прохождения цепи.

На каждом уровне часть потенциальной энергии высвобождаясь позволяет организму осуществлять жизненные функции, те работать и параллельно теряется в виде тепла. Таким образом речь идет о потоке энергии через экосистему.

Это есть 2 принципа: экосистема живет за счет не загрязняющей среду и практически вечной солнечной энергии, количество которой относительно постоянно и избыточно.

3) Снижение биомассы с ростом трофического уровня. Любую популяцию живых организмов можно рассматривать как биомассу, которую каждый год увеличивается за счет разложения организмов и за счет роста и одновременно сокращается за счет их естественной гибели и потребления консументами.

Если она на постоянном уровне, как это бывает в стабильной экосистеме, значит, фитофаги съедают за год не больше того, что производят продуценты. Если они могут съедать больше популяция продуцентов в конце концов исчезнет. Во-вторых, существует доля, потребляемая консументами, которая не усваивается и возвращается в экосистему в виде экскрементов.

Если при этом учесть, что большая часть переваренной пищи расходуется на выработку энергии, становится понятным, почему общая масса продуцентов во много раз больше чем у травоядных животных. Тоже самое объясняется при переходе с одного трофического уровня на другой.

Это объясняет 3й основной принцип устойчивости и функция: чем больше масса популяции, тем ниже должен быть заполняемый ею трофический уровень.

Устойчивость экосистемы

Основой равновесия является равновесие популяций.

Популяцией называется группа особей скрещивающихся друг с другом и таким образом размножающихся. Стабильность популяции означает, что рождаемость в ней уравновешивается смертью.

Другим фактором ведущим к росту популяции является способность животных мигрировать, а семян рассеиваться в подходящем для жизни месте на новых территориях.

Наличие у популяций защитных механизмов – следующий фактор и устойчивость их к неблагоприятным условиям среды и болезням.

Совокупность всех этих факторов называется биотическим потенциалом. При благоприятных условиях среды биотический потенциал достаточен для стремительного увеличения численности популяции, так называемый популяционный взрыв. В естественных условиях такое бывает редко.

Обычно один или несколько абиотических факторов (температура, кислотность, влажность) или биотических (присутствие хищников, нехватки пищи), становится лимитирующим. Сочетание таких лимитирующих факторов называется сопротивление среды.

Таким образом, изменение популяции какого-либо вида – результат нарушения равновесия между биотическим потенциалом и сопротивлением среды.

Устойчивость экосистем в целом, определяется равновесием биотического потенциала и сопротивления среды Равновесие в природных системах поддерживается в пределах некоторого диапазона, те фактор сопротивления среды зависит от плотности популяции. Если плотность растет, сопротивление среды усиливается, в связи с этим увеличивается смертность и рост численности прекращается или даже сменяется ее спадом, и наоборот.

Рассмотрим на примере хищник – жертва. Когда численность жертвы невысокая, пищи и удобных укрытий достаточно, численность популяции начинает расти, не смотря на присутствие хищника. С ростом популяции жертвы улучшаются условия для хищника и его численность растет.

Вскоре популяция жертвы начинает испытывать сопротивление среды (нехватка пищи, множество хищников) и их численность начинает уменьшаться. Выживают только сильные особи жертвы. Шансы их поймать у хищников снижаются.

Они испытывают недостаток пищи и численность хищников уменьшается, начинается рост популяции жертвы и процесс продолжается и тд. Тоже самое в равновесии продуцент – фитофаг.

Воздействие человека на природу нередко приводит к вымиранию популяции, тк сила воздействия не зависит от их плотности. Разрушение человеком экосистем, изменение мест обитания, загрязнение среды и чрезмерная эксплуатация ресурсов одинаково влияют на популяцию как с низкой так и с высокой плотностью.

Например. В Австралию в 1980-х годах завезли кроликов для спортивной охоты. После дождей выросло много травы, что вызвало рост популяции кроликов, которые и уничтожили всю траву и посевы. Местных хищников для кроликов нет.

Изменение экосистем

Естественные экосистемы существуют длительное время и обладают определенной стабильностью, но любая экосистема испытывает медленное, но постоянное изменение во времени. Постоянно происходит вытеснение одних видов другими – субцессия.

Первичная субцессия – процесс развития и смены экосистемы на незаселенных ранее участках. Пример: замена озерной экосистемы лесом.

Так ручьи и реки впадая в водоем приносят частицы почвы, которые оседают на дно, когда донные отложения оказываются близки к поверхности воды, появляются кувшинки, корни которых хорошо скрепляют наносы.

Наконец наносов становиться столько, что он обнажается из под воды, что он становится доступным для заселения деревьями и травами – наземная экосистема постепенно заменяет озерную. Постепенно озеро полностью зарастает лесом.

Вторичная субцессия – процесс восстановления экосистемы, когда-то существовавшей на этой территории. Например, если поле на месте вырубленного здесь леса перестать обрабатывать, то обычно за несколько стадий здесь вновь сформируется лесная экосистема типичная для данного района.

Как для первичной, так и для вторичной субсцессии необходимы семена и споры растений, а так же животные которые могут заселить экосистему. Для вторичной субсцессии необходимо чтобы с самого начала был плодородный слой почвы.

Если он уничтожен, то субсцессия пойдет по пути первичной. Субсцессия завершается стадией когда все виды экосистемы размножаясь сохраняют относительную численность и дальнейшей смены ее состава не происходит.

Такое равновесное состояние называют климаксом, а экосистему климаксовой.

В различных абиотических условиях формируются различные климаксовые экосистемы. В жарком климате – пустыни и тд. Насколько быстро меняются экосистемы (за годы или 1000-летия) зависит от степени сдвига равновесия.

При субсцессиях изменение происходит медленно и постепенно, однако возможны и внезапные резкие изменения, вызывающие популяционный взрыв некоторых видов за счет гибели большинства других. В таких случаях говорят об экологическом нарушении.

Оно возможно, например при вторжении в экосистему новых видов (про кроликов, сброс в воду нечистот – вызывает бурный рост водорослей). Наконец изменения могут быть столь резкими, что не один компонент экосистемы не сохраняется – говорит о ее гибели.

На освобождающимся месте в последствии могут поселится другие виды, которые способны выдержать новые условия, они начинают новую субсцессию. Важно отметить, если не считать извержения вулканов, землетрясения, то все изменения экосистем протекают постепенно по типу субсцессии. Тогда как вмешательство человека бывает резким, приводящим к гибели экосистемы.

Экосистемы человека

Формирование и развитие

Первобытные люди жили мелкими племенами охотников – собирателей, охотясь на животных и собирая различную пищу, и покидали территорию по мере истощения пищи. Такие охотники-собиратели ничем не отличались от других всеядных консументов естественных экосистем. Однако примерно 10000 лет назад произошло важное событие – появилось сельское хозяйство.

Люди стали создавать свою собственную экосистему, отличную от естественной. У человека появилась возможность обеспечивать себя пищей, человек научился производит продовольствие, бороться с хищниками, строить жилище. Таким образом избавление от природных лимитирующих факторов (пища, вода, хищники) позволило человеческой экосистеме вырасти и распространятся по всей земле.

Этот процесс продолжается до сих пор.

Сейчас наша экосистема находится на стадии быстрого роста, но мы не в состоянии изменить закон лимитирующих факторов и избежать его воздействия. Когда запасы воды, почвы истощаться, неизбежно возникнут социальные войны, голод, разрушение цивилизации. Земля снова станет необитаема.

Каковы причины устойчивости и смены биогеоценозов?

Экосистемы обладают устойчивостью, то есть способностью к длительному существованию. Устойчивость сообщества определяется рядом факторов. К ним относят разнообразие видов и число пищевых звеньев.

Чем больше видов в сообществе, тем разнообразнее пищевые звенья, тем больше возможностей сохранения равновесия в экосистеме.

Это объясняется тем, что при резком увеличении численности какого-либо вида у хищников изменяется характер питания, они начинают питаться преимущественно особями наиболее многочисленного вида жертвы и ограничивают его численность.

Таким образом в экосистеме устанавливается равновесие между соотношением численности особей разных видов. Чем меньше в сообществе видов с разнообразными способами питания, чем короче пищевые цепи, тем больше возможностей для разрушения сообщества, поскольку выпадение одного из звеньев в пищевой цепи может привести к исчезновению других звеньев.

Важный признак совершенства экосистем — степень замкнутости оборота веществ. Это означает, что необходимые организмам вещества включены в круговорот и используются многократно. Примерами экосистем с высокой степенью замкнутости оборота служат широколиственный лес, луговая степь.

В экосистеме подушки лишайников степень замкнутости оборота незначительна, так как большая часть продуктов распада выносится за пределы лишайника — вымывается потоками дождя, осыпается со ствола, животные мигрируют в другие места обитания.

К этому типу экосистем относятся и проточные водоемы: вынос веществ за пределы экосистемы настолько велик, что устойчивость поддерживается в основном за счет притока такого же количества веществ извне.

Один из признаков устойчивости экосистемы — тип внутреннего круговорота веществ, который определяется источниками и характером поступления веществ в экосистемы.

По этому признаку все экосистемы делят на три группы: независимые — расположенные на водоразделах; зависимые — расположенные на склонах и подпитываемые веществами поверхностных и грунтовых вод, стекающих по склонам; подчиненные — расположенные в понижениях рельефа и использующие вещества, которые сюда относятся. И наконец, экосистема тем совершеннее, чем интенсивнее в ней скорость оборота веществ. Она велика в широколиственных лесах и степях, где благоприятное сочетание тепла и влаги обеспечивает высокую активность растений, животных и микроорганизмов. Здесь синтез органических веществ и распад органических остатков происходят быстро.

Устойчивость любой экосистемы относительн 1000 а, в ней постоянно происходят изменения. Можно выделить два типа изменений: циклические и поступательные.

К циклическим изменениям относят суточные, сезонные и многолетние.

Суточные и сезонные изменения обусловлены периодическими изменениями в неживой природе, а многолетние зависят от изменения климатических условий или связаны с особенностями жизненного цикла организмов.

Так, во многих местах количество осадков резко колеблется по годам, засушливые годы чередуются с влажными. Это приводит к колебаниям численности видов растений, имеющих приспособления к жизни либо в засушливых, либо в увлажненных условиях.

Поступательные изменения приводят к смене одного сообщества другим. Различают внешние и внутренние причины смены сообществ.

К внешним, естественным факторам, вызывающим смену сообществ, относят, например, постепенное иссушение почв или их заболачивание. К внешним причинам относят и действие антропоеенно-го фактора, например вытаптыва-ние растительного покрова в лесу, в парковых зонах больших городов, загрязнение водоемов отходами производства.

Внутренние причины, смены сообществ возникают в результате процессов, происходящих в сообществе. Закономерный процесс изменения сообществ в результате взаимодействия организмов между собой и с окружающей их абиотической средой называют сукцессией (от лат. successio — преемственность, наследование). Иначе говоря, сукцессия — это процесс саморазвития сообществ.

В ходе сукцессии малоустойчивые экосистемы сменяются более устойчивыми. Происходит это так. Живые организмы в процессе жизнедеятельности изменяют окружающую среду, поглощая из нее определенные вещества и насыщая ее продуктами своей жизнедеятельности. Среда изменяется, становится менее пригодной для жизни особей обитающих здесь видов, но благоприятной для жизни других видов.

В результате одни виды заменяются другими.

Конечный этап сукцессии — формирование устойчивого равновесия экосистемы, которое называют климаксом (от греч. климакс — лестница).

В ходе сукцессии в экосистеме увеличивается число видов, образуются разветвленные цепи питания, формируется ярусность и мозаичность, снижаются темпы роста биомассы.

В климаксовом сообществе почти весь годовой прирост растительности расходуется в цепях питания, поэтому чистая продукция экосистемы приближается к нулю.

Знание причин смены экосистем имеет большое значение для практической деятельности человека. В сообществах, находящихся на начальных стадиях сукцессии, изъятие избытка чистой продукции не приводит к их разрушению. Вмешательство же в климаксовое сообщество, где вся энергия используется наиболее полно, вызывает нарушение равновесия в нем.

Так, сплошная рубка леса на больших площадях приводит не тоько к полному разрушению лесного сообщества, но и к изменению почвенного покрова, который формировался в течение тысячелетий. На месте лесов возникают более примитивные сообщества — болота, пустоши. Надо помнить о том, что любую разрушенную экосистему очень трудно, а иногда и невозможно восстановить.

Для восстановления крупной экосистемы естественным путем требуются столетия.

7.3. Разнообразие экосистем (биогеоценозов). Саморазвитие и смена экосистем. Выявление причин устойчивости и смены экосистем. Стадии развития экосистемы. Сукцессия. Изменения в экосистемах под влиянием деятельности человека. Агроэкосистемы, основные отлич

Биогеоценоз относительно устойчив во времени и способен к саморегуляции и саморазвитию в случае однонаправленных изменений биотопа. Смена биоценозов называется . Сукцессия проявляется в виде появления и исчезновения видов в определенном местообитании.

Примером сукцессии может служить зарастание озера, смена его видового состава. Замена видового состава экологического сообщества является одним из существенных признаков сукцессии.

В ходе сукцессии простые сообщества могут заменяться сообществами с более сложной структурой и разнообразным видовым составом.

Агроэкосистемы, основные отличия от природных экосистем. Искусственные биоценозы, созданные людьми, занимающимся сельским хозяйством, называются . Они включают те же компоненты среды, что и естественные биогеоценозы, обладают большой продуктивностью, но не обладают способностью к саморегуляции и устойчивости, т.к.

зависят от внимания к ним человека. В агроценозе (например, ржаного поля) складываются те же пищевые цепи, что и в природной экосистеме: продуценты (рожь и сорняки), консументы (насекомые, птицы, полевки, лисы) и редуценты (бактерии, грибы). Обязательным звеном этой пищевой цепи является человек.

Агроценозы, помимо солнечной энергии, получают дополнительную энергию, которую затратил человек на производство удобрений, химических средств против сорняков, вредителей и болезней, на орошение или осушение земель и т.д. Без такой дополнительной затраты энергии длительное существование агроценозов практически невозможно.

В агроценозах действует преимущественно искусственный отбор, направленный человеком, прежде всего, на максимальное повышение урожайности сельскохозяйственных культур. В агроэкосистемах резко снижено видовое разнообразие живых организмов.

На полях обычно культивируют один или несколько видов (сортов) растений, что приводит к значительному обеднению видового состава животных, грибов, бактерий.

Таким образом, по сравнению с естественными биогеоценозами агроценозы имеют ограниченный видовой состав растений и животных, не способны к самообновлению и саморегулированию, подвержены угрозе гибели в результате массового размножения вредителей или возбудителей болезней и требуют неустанной деятельности человека по их поддержанию.

ПРИМЕРЫ ЗАДАНИЙ

Часть А

А1. Быстрее всего к сукцессии биогеоценоза может привести

1) распространение в нем инфекций

2) повышенное количество осадков

3) распространение инфекционных заболеваний

4) хозяйственная деятельность человека

А2. Обычно первыми поселяются на скалах

1) грибы 3) травы

2) лишайники 4) кустарнички

А3. Планктон – это сообщество организмов:

2) парящих в толще воды

3) малоподвижных донных

А4. Найдите неверное утверждение.

Условие длительного существования экосистемы:

1) способность организмов к размножению

2) приток энергии извне

3) наличие более чем одного вида

4) постоянная регуляция численности видов человеком

А5. Свойство экосистемы сохраняться при внешних воздействиях, называют:

А6. Стабильность экосистемы повышается, если в ней:

1) сокращается численность хищников и паразитов

2) уменьшается число видов редуцентов

3) увеличивается число видов растений, животных, грибов и бактерий

4) исчезают все растения

А7. Наиболее устойчивая экосистема:

2) фруктовый сад

4) культурное пастбище

А8. Основная причина неустойчивости экосистем:

1) несбалансированность круговорота веществ

2) саморазвитие экосистем

3) постоянный состав сообщества

4) колебания численности популяций

А9. Укажите неверное утверждение. Изменение видового состава деревьев в лесной экосистеме определяется:

1) изменениями среды, вызываемыми членами сообщества

2) сменой климатических условий

3) эволюцией членов сообществ

4) сезонными изменениями в природе

А10. В ходе длительного развития и смены экосистемы число видов живых организмов, входящих в нее,

1) постепенно уменьшается

2) постепенно растет

3) остается неизменным

4) бывает по-разному

А11. Найдите неверное утверждение. В зрелой экосистеме

1) популяции видов хорошо воспроизводятся и не замещаются другими видами

2) видовой состав сообщества продолжает изменяться

3) сообщество хорошо приспособлено к окружающим условиям

4) сообщество обладает способностью к саморегуляции

А12. Целенаправленно созданное человеком сообщество называют:

А13. Укажите неверное утверждение. Оставленный человеком агроценоз гибнет, т.к.

1) усиливается конкуренция между культурными растениями

2) культурные растения вытесняются сорняками

3) он не может существовать без удобрений и ухода

4) он не выдерживает конкуренции с природными биоценозами

А14. Найдите неверное утверждение. Признаки, характеризующие агроценозы

1) большее разнообразие видов, более сложная сеть взаимосвязей

2) получение дополнительной энергии наряду с солнечной

3) неспособность к длительному самостоятельному существованию

4) ослабление процессов саморегуляции

Часть В

В1. Выберите признаки агроценоза

1) не поддерживают свое существование

2) состоят из малого числа видов

3) повышают плодородие почвы

4) получают дополнительную энергию

5) саморегулируемые системы

6) отсутствует естественный отбор

В2. Найдите соответствие между природной и искусственной экосистемами и их признаками.

ВЗ. Найдите правильную последовательность событий при заселении растительностью скальных пород:

2) накипные лишайники

3) мхи и кустистые лишайники

4) травянистые растения

Часть С

С1. Как скажется на биоценозе леса замещение соболя куницами?

Смена экосистем

Наблюдая за каким-либо биогеоценозом в течение ряда лет, можно заметить, что он не остается неизменным. В нем меняются условия жизни, появляются новые виды, подчас обладающими сильными средообразующими свойствами, что сказывается на взаимоотношениях видов, входящих в экосистему, и на ее структуре.

Такие постоянно происходящие процессы оказывают различное влияние на устойчивость экосистем. Одни изменения непродолжительны, и сообщество легко восстанавливает свою стабильность, другие приводят к существенным изменениям общей структуры биогеоценоза, замене господствующих видов.

При этом изменяется строение и особенности взаимоотношений между организмами.

В результате биогеоценоз становится качественно отличным от того, что он представлял собой раньше: с новым типом круговорота веществ, иной направленностью потока энергии, новым составом видов, с особым ритмом их развития и с иной продуктивностью.

Явление, при котором один биогеоценоз со временем заменяется качественно другим, называют сменой экосисты (биогеоценоза) или сукцессией (от лат. successio – «преемственность»).

Смена экосистемы — это закономерно направленный процесс качественного изменения биогеоценоза в результате взаимодействия живых организмов между собой и окружающей их абиотической средой.

Зарождаются биогеоценозы обычно за счет того, что из соседних территорий на какую-то поверхность начинают вселяться новые виды (первыми — обычно растения), для которых имеющиеся на ней условия среды являются благоприятными.

Если среди внедрившихся оказываются виды, обладающие сильными средообразующими свойствами, то спустя некоторое время они изменят первоначальные условия среды, создав новый биотоп. Так происходит с каждым новым поселенцем. Этот процесс может произойти на голом абиотическом субстрате или на территории уже сложившегося биогеоценоза.

В том и другом случае зарождение нового природного сообщества и его последующая смена происходят за счет внедрения из окружающей среды новых для биогеоценоза видов.

Схема развития устойчивого многовидового природного сообщества на месте брошенной пашни путем смены неустойчивых сообществ. Значками обозначены разные виды растений

Смена экосистем на нашей планете происходит постоянно и всюду, но с разной скоростью и по разным причинам.

Очень быстро, например, протекает смена на молодых залежах, брошенных пашнях, вырубках, гарях. Более медленно эти процессы происходят в хорошо сложившихся, устойчивых (коренных) экосистемах: дубравах, ельниках, ковыльных, злаково-полынных степях, тропических лесах, лишайниковых тундрах и некоторых пустынях.

Само появление коренных биогеоценозов в живом покрове планеты — результат многочисленных последовательно идущих смен.

Смена экосистемы — многолетний процесс

В процессе смены экосистемы с помощью конкурентных отношений между видами постепенно формируется устойчивый комплекс популяций различных видов, способных к совместному существованию, который соответствует конкретным абиотическим условиям данной территории.

Таким путем возникший биогеоценоз уже обладает достаточной степенью устойчивости, способностью к самоподдержанию в течение относительно длительного времени.

Экосистема, характеризующаяся устойчивым стабильным состоянием, большим разнообразием видов, находящаяся в равновесии с окружающей средой, способная поддерживать саму себя долгое время и самовозобновляться, называется коренной, или конечной.

Обычно такой устойчивый (коренной) биогеоценоз образуется в результате целого ряда последовательно идущих смен как завершение поступательного процесса.

Эту цепь сменяющихся биогеоценозов называют сукцессионным рядом или серией биогеоценозов. В них каждая конкретная выраженная экосистема является определенной стадией формирования конечного (коренного) сообщества.

В этой серии биогеоценозов есть начальные, промежуточные (временные) и конечные.

Начальные, или пионерные, сообщества обычно представляют собой случайное сочетание растительных видов, возникающее на оголенных территориях.

Здесь еще нет хорошо выраженного биотопа, ярусности, сложившихся биотических связей и круговорота веществ между компонентами.

Однако присутствующие здесь виды уже создают условия для вселения новых видов, способных жить в таких условиях. Пионерные сообщества существуют недолго, поэтому их относят к временным.

В отличие от конечных временные экосистемы не могут долго находиться в состоянии устойчивого равновесия и поэтому быстро заменяются другими.

Обычно это связано с тем, что средообразующая деятельность основных видов такой экосистемы производит настолько глубокие изменения в биотопе, что жизнь их самих и многих сопутствующих им видов становится невозможной.

В то же время здесь появляются условия для внедрения новых видов, в том числе обладающих сильными средообразующими свойствами. Часто такие виды оказываются ведущими компонентами другого, нового биогеоценоза, который со временем заменяет предыдущий.

Временные биогеоценозы характеризуются неполнотой биологического круговорота и небольшой продолжительностью существования, поэтому и называются временными.

Примером формирования устойчивой коренной экосистемы путем последовательно сменяющихся стадий может служить образование торфяного болота при постепенном зарастании озера или появление елового леса на брошенных землях в северных зонах нашей страны.

При этом возникающие здесь травянистые и мелколиственные лесные биогеоценозы (березняки или осинники с их особыми растениями, животными, бактериями и грибами) оказываются промежуточными, временными биогеоценозами, а еловый — конечным, коренным.

Развитие лесного биогеоценоза на брошенной пашне

Процесс формирования елового леса как коренной экосистемы занимает не менее 80-120 лет. Иногда в силу особых почвенно-климатических условий эта смена затягивается на более длительный срок, надолго задерживая появление ценного в биологическом и хозяйственном отношении елового леса.

Смена экосистем, представленная здесь, была вызвана естественными причинами, скрытыми внутри самих биогеоценозов. Внедрение новых видов явилось закономерным итогом развития самого предыдущего сообщества.

Поэтому сукцессию (последовательный ряд идущих друг за другом смен) нередко называют саморазвитием биогеоценоза. Этот процесс длится многие годы и завершается появлением коренного сообщества, соответствующего конкретным почвенно-климатическим условиям.

Смены, совершающиеся под влиянием естественных причин, скрытых внутри самих биогеоценозов, называют сукцессионными.

Типы смен экосистем

Очень часто смены экосистем в природе происходят внезапно и по причинам, чуждым биогеоценозу. Например, при удалении его основных компонентов (вырубка леса, пожар, распашка, выпас скота) или под влиянием затопления, заливания вулканической лавой, или в результате вселения новых видов из других географических районов.

Здесь фактор, вызывающий смену, необычен, чужд биогеоценозу. При такой ситуации происходят быстрые и резкие изменения всей структуры экосистемы, вплоть до ее разрушения. Это может происходить как под влиянием естественных сил (стихийно), так и в результате природопользовательской деятельности человека.

Смены, совершающиеся внезапно, по причинам, чуждым экосистеме, В.Н. Сукачев называл катастрофическими.

При катастрофической смене фактор, вызывающий смену, никак не связан с предшествующим ходом развития самого биогеоценоза и дает несвойственные ему направления в развитии, часто оканчивающиеся разрушением всех биогеоценотических связей, почв, деградацией или гибелью экосистемы.

Но с прекращением действия катастрофического фактора, внезапно разрушившего биогеоценоз, на этой территории начинается иная, новая, линия развития живого покрова, идущая по типу сукцессионной смены.
Различают два типа сукцессионных смен — первичные и вторичные сукцессии.

Первичные сукцессии начинаются на пустых, лишенных жизни местах — на голых скалах, песчаных наносах рек, в искусственных водоемах — прудах, на остывшей лаве и пр.

Поселяющиеся здесь виды своим существованием необратимо изменяют условия среды обитания (создают почву, особый микроклимат).

Один вид вытесняет другой (как на конвейере), и спустя какое-то время образуется устойчивое многовидовое сообщество.

Вторичные сукцессии идут на территории, где были нарушены установившиеся связи между популяциями в уже сложившихся сообществах. Такие смены чаще называют восстановительными.

Примером может служить восстановление коренного лесного биогеоценоза после пожара или вырубок.

Вторичные смены идут значительно быстрее первичных, так как в нарушенном местообитании может сохраниться почва или часть прежнего населения (семена, корневища, обгоревшие деревья, обитатели почвы и пр.).

Изучение смен биогеоценозов показывает, что они находятся в постоянном развитии и что даже хорошо сложившееся коренное сообщество, хотя и довольно медленно, но изменяется. Такие сукцессии охватывают очень длительные периоды времени, поэтому их называют вековыми сменами экосистем.

Они происходят в связи с изменением климата на планете, рельефа и других свойств поверхности Земли. Вековые смены начинаются не с заселения незанятых жизнью местообитаний, а с перестройки внутренних связей уже сложившихся и функционирующих экосистем.

Этот процесс сопровождается эволюцией самих видов, появлением среди них более адаптированных к новым условиям. Вековые смены отражают историю развития биосферы.

Развитие и смена живого покрова на нашей планете, многообразие видов и экосистем тесно связаны с вековыми сменами, идущими на Земле с момента появления на ней живого вещества и биосферы.

Совокупность многообразных естественных и культурных биогеоценозов образует целостный биогеоценотический покров Земли, то есть биосферу, а отдельная экосистема представляет ее элементарную структурную единицу.

Естественные биогеоценозы все чаще уступают свою территорию (путем катастрофических смен) культурным, особенно агробиоценозам (агроэкосистемам). Поэтому уже значительная доля (более 10 %) глобальных функций биогеоценозов (поддержание газового состава и гидротермического режима атмосферы, качество почв, создание первичной продукции и др.

) выполняется в биосфере агроэкосистемами. Пропорционально этой доле возрастает и мера ответственности человека за судьбу биосферы.

Смена биогеоценоза – сукцессии

Смена биогеоценоза – сукцессии

Наблюдая за каким-либо биогеоценозом в течение ряда лет, можно заметить, что он не остается неизменным. В нем меняются условия жизни, появляются новые виды, подчас обладающие сильными средообразующими свойствами, что сказывается на взаимоотношениях видов, входящих в биогеоценоз, и на его структуре.

Такие постоянно происходящие процессы имеют различное значение для существования в биогеоценозах. Одни изменения непродолжительны, и сообщество легко восстанавливает свою стабильность, другие приводят к поступательным и существенным изменениям общей структуры биогеоценоза, замене господствующих видов.

При этом изменяются строение и особенности взаимоотношений между организмами.

В результате биогеоценоз становится качественно отличным от первоначального, с новым типом круговорота веществ, иной направленностью потока энергии, новым составом видов, с особым ритмом их развития и с иной продуктивностью всей экосистемы.

Явление, при котором один биогеоценоз заменяется со временем другим, называют сменой 6иогеоценоза или сукцессией (лат. successio – преемственность).

Смена биогеоценоза (сукцессия) – это закономерно направленный процесс его качественного изменения в результате взаимодействия живых организмов между собой и окружающей их абиотической средой.

Смены биогеоценозов на нашей планете происходят постоянно и всюду, но с разной скоростью и по разным причинам. Очень быстро, например, сукцессии осуществляются на молодых залежах, брошенных пашнях, вырубках, в горах.

Более медленно эти процессы идут в сложившихся биогеоценозах, таких, как дубравы, ельники, ковыльные, злаково-полынные степи и некоторые пустынные, и появившихся в живом покрове планеты в результате многочисленных смен.

Смена биогеоценоза – это процесс, совершающийся на протяжении многих лет.

В череде смен с помощью конкурентных взаимодействий видов происходит постепенное формирование более устойчивых комплексов популяций различных видов, соответствующих конкретным абиотическим условиям среды и способных к совместному сосуществованию на данной территории.

Таким путем возникший биогеоценоз уже обладает достаточной степенью устойчивости, способностью самоподдерживаться относительно длительное время.

Биогеоценоз, характеризующийся устойчивым стабильным состоянием и большим разнообразием видов, находящийся в равновесии с окружающей средой и способный поддерживать самого себя долгое время, называют коренным, конечным или климаксовым (греч. klimax – высшая точка, кульминация).

Обычно такой устойчивый (коренной) биогеоценоз образуется в результате ряда последовательно идущих смен, как “конец”, как завершение поступательного процесса.

Цепь сменяющихся биогеоценозов называют сукцессионным рядом или серией биогеоценозов. Причем каждый конкретно выраженный биогеоценоз является определенной стадией в формировании конечного (коренного) сообщества.

В этой серии биогеоценозов конечным предшествуют начальные (пионерные) и промежуточные (временные).

В отличие от конечных временные биогеоценозы не могут долго находиться в состоянии устойчивого равновесия и потому быстро заменяются другими. Обычно это связано с тем, что средообразующая деятельность основных видов такого биогеоценоза производит настолько глубокие изменения в биотопе, что жизнь их самих и многих сопутствующих им видов становится невозможной.

В то же время здесь появляются условия для внедрения новых видов, в том числе обладающих сильными средообразующими свойствами. Часто такие виды оказываются основными компонентами другого, нового биогеоценоза, который со временем и заменит предыдущий. Временные биогеоценозы характеризуются неполнотой биологического круговорота и небольшой продолжительностью существования.

Примером формирования устойчивого коренного биогеоценоза путем последовательно сменяющихся стадий может служить образование торфяного болота при постепенном зарастании озера или появление елового леса на брошенных землях в северных зонах нашей страны. При этом возникающие здесь травянистые и мелколиственные лесные биогеоценозы (березняки или осинники) оказываются промежуточными, временными биогеоценозами, а еловый – конечным, коренным.

Процесс формирования елового леса как коренного сообщества занимает не менее 100 – 120 лет. Иногда в силу особых почвенно-климатических условий эта смена затягивается на более длительный срок, надолго задерживая появление ценного в биологическом и хозяйственном отношении елового леса.

Смена биогеоценозов вызвана причинами, скрытыми внутри самих биогеоценозов. Внедрение новых видов оказалось закономерным итогом развития предыдущего сообщества. Поэтому сукцессионный ряд (т.е.

последовательно идущие друг за другом смены) нередко называют саморазвитием биогеоценоза. Этот процесс длится многие годы и завершается появлением коренного сообщества, соответствующего конкретным почвенно-климатическим условиям.

Смены, совершающиеся под влиянием причин, скрытых внутри самих биогеоценозов, называют сукцессионными.

Однако очень часто смены биогеоценозов в природе происходят внезапно и по причинам, чуждым биогеоценозу: при удалении его основных компонентов (вырубка леса, пожар, распашка, выпас скота), под влиянием затопления, заливания вулканической лавой, в результате вселения новых видов из других географических районов.

Здесь фактор, вызывающий смену, необычен, чужд биогеоценозу, поэтому происходят резкие и быстрые изменения всей структуры биогеоценоза, вплоть до его разрушения. Такие резкие смены могут вызываться не только природными катаклизмами (стихийно), но и природопользовательской деятельностью человека.

Смены, совершающиеся внезапно, по причинам, чуждым биогеоценозу, называют катастрофическими.

При катастрофической смене фактор, вызывающий смену, никак не связан с предшествующим ходом развития самого биогеоценоза и дает не свойственные ему направления в развитии, часто оканчивающиеся разрушением всех биогеоценотических связей, почв, деградацией или гибелью экосистемы. Но с прекращением действия катастрофического фактора, внезапно разрушившего биогеоценоз, на этой территории начинается иная, новая линия развития живого покрова, идущая по типу сукцессионной смены.

Различают два типа сукцессионных смен: первичные и вторичные сукцессии.

Первичные сукцессии начинаются на пустых, лишенных жизни местах: на голых скалах, песчаных наносах рек, в искусственных водоемах (прудах), на остывшей лаве и т.п.

Поселяющиеся здесь виды своим существованием необратимо изменяют условия среды обитания (создают почву, особый микроклимат) и, как в эстафете, вытесняя друг друга в процессе ряда смен, образуют спустя какое-то время устойчивое многовидовое сообщество.

Вторичные сукцессии идут на территории, где были нарушены установившиеся связи между популяциями в уже сложившихся сообществах. Такие смены чаще называют восстановительными.

Примером может служить восстановление коренного лесного биогеоценоза после пожара или вырубок.

Вторичные смены идут значительно быстрее первичных, так как в нарушенном местообитании может сохраниться почва или часть прежнего населения (семена, корневища, обгоревшие деревья, почвенное население и пр.).

Изучение смен биогеоценозов показывает, что они находятся в постоянном развитии и что даже хорошо сложившееся коренное сообщество хотя и довольно медленно, но изменяется. Такие сукцессии охватывают очень длительные периоды времени, поэтому их называют вековыми сменами экосистем.

Они происходят в связи с изменением климата на планете, рельефа и других свойств поверхности Земли. Вековые смены начинаются не с заселения не занятых жизнью местообитаний, а с перестройки внутренних связей уже сложившихся и функционирующих биогеоценозов.

Вам будет интересно  Самоуважение: что это такое в психологии и в чем оно проявляется? Как развить это чувство?

Этот процесс сопровождается и эволюцией самих видов, появлением среди них более адаптированных к новым условиям.

Вековые смены экосистем отражают историю развития биосферы.

2.2 Смена экосистем под влиянием деятельности человека

Смена сообществ под влиянием деятельности человека. Если смена сообществ под влиянием жизнедеятельности самих организмов – постепенный и длительный процесс, охватывающий период в десятки, сотни и даже тысячи лет, то смена сообществ (лежащая в основе смены экосистем), вызванная деятельностью человека, происходит быстро, в течение нескольких лет.

Быстрое (скачкообразное) развитие экосистем часто сопровождается сокращением их видового разнообразия, замедлением процессов саморегуляции и устойчивости. В результате в таких экосистемах формируются сообщества упрощенного типа, с бедной видовой структурой.

Например, разнотравные степи человек превращает в пашни, пойменные луга оказываются залитыми водохранилищами. Так, распашка целинных земель во второй половине ХХ века привела к уничтожению естественных степных экосистем в Казахстане и на юге России.

В результате исчезли многие виды насекомых, млекопитающих, различные виды трав.

Большую нагрузку испытывают пригородные леса из-за массового посещения их людьми. Вследствие вытаптывания травостоя наземные органы растений травмируются, почва уплотняется, повреждается подрост. В результате лес изреживается, осветляется. Тенелюбивые и теневыносливые травы сменяются на светолюбивые, характерные для луговых экосистем.

Перевыпас скота изменяет луговые и степные экосистемы: широко распространяются те травы, которые не поедаются животными (полынь, чертополох), снижается обилие кормовых злаков. Многие растения не успевают зацвести и дать семена. В результате уменьшается видовое разнообразие экосистемы, упрощаются ее структура, пищевые сети.

Водоемы также испытывают на себе антропогенное воздействие. Если в них попадают сточные воды, удобрения с полей, бытовые отходы, то кислород, растворенный в воде, тратится на их окисление.

В результате снижается видовое разнообразие, различные водные растения (сальвиния плавающая, горец земноводный) заменяются ряской, водоросли – синезелеными, возникает “цветение воды”.

Ценные промысловые рыбы сменяются малоценными, исчезают моллюски, многие виды насекомых. Богатая водная экосистема превращается в экосистему загнивающего водоема.

Известно немало случаев, когда человек нарушал видовую структуру экосистемы в результате внесения в него новых видов. Так, в начале XIX в. в Австралию из Америки был завезен кактус опунция для создания колючих изгородей на пастбищах.

Он размножился настолько, что стал формировать облик многих сообществ, вытесняя привычные виды растений, привел к смене целого ряда экосистем. К середине ХХ в. Австралия могла превратиться в континент из сплошных колючих зарослей, однако этого не случилось благодаря завезенной на материк бабочке кактусовой огневке, гусеницы которой поедают опунцию.

После того, как численность кактуса удалось отрегулировать с помощью гусениц, нарушенные экосистемы постепенно восстановились.

Если воздействие человека, вызвавшее смену сообществ, прекращается, то, как правило, начинается естественный процесс самовосстановления экосистемы. Ведущую роль в нём продолжают играть растения.

Так, на пастбищах после прекращения выпаса появляются высокорослые травы, в лесу – типичные лесные растения, озеро очищается от засилия одноклеточных водорослей и синезеленых, в нем вновь появляются рыбы, моллюски, ракообразные.

Если же видовая и трофическая структуры экосистемы упрощены настолько, что процесс ее самовосстановления уже не может происходить, то человек вновь вынужден вмешиваться в это природное сообщество, но теперь с благими целями: на пастбищах высевают травы, в лесу сажают новые деревья, водоемы очищают и запускают туда молодь рыб.

Интересен опыт, применяемый в Ставропольском крае: на уже непродуктивные пастбища завозят сено, разбрасывая его по поверхности. Сено содержит семена всего комплекса видов растений степной экосистемы. Через три – четыре года этот участок становится уже близким к естественной степи.

Экосистема способна к самовосстановлению лишь при частичных нарушениях. Поэтому влияние хозяйственной деятельности человека не должно превышать того порога, после которого экосистема не может осуществлять процессы саморегуляции.

Для этого воздействие человека на экосистемы нормируют: определяют, сколько скота можно содержать на 1 га пастбища, сколько отдыхающих могут посещать пригородный лесопарк, соизмерять общее количество сточных вод с тем, какое может обезвредить сама водная экосистема.

Биогеоценоз: понятие

• Отличие от экосистемы
• Виды биогеоценоза
  • Естественный
  • Искусственный
• Компоненты
  • Биоценоз
  • Биотоп
• Структура
  • Видовая
  • Пространственная
  • Экологическая
  • Трофическая
• Характерные свойства
• Примеры в природе
  • Лиственный лес
  • Пруд

Природные популяции не существуют обособленно. Во время взаимодействия с другими видами они образуют высокоорганизованные системы.

Биогеоценоз — система организмов и факторов неживой природы, которые сосуществуют на одной местности.

Учение о биогеоценозе было разработано в 1940-х годах российским ученым В.Н. Сукачёвым.

Отличие от экосистемы

В 1935 году английский эколог А. Тенсли ввел понятие «экосистема». Ученый предположил, что биотические (органические) и абиотические (неорганические) факторы взаимодействуют друг с другом на равноправных условиях.

Экосистема (от гр. oikos — «жилище» и systema — «объединение») — любая совокупность живых организмов и среды их обитания, которые объединены общим обменом веществ и энергии.

Понятия «экосистема» и «биогеоценоз» схожи, но не тождественны. Экосистема — более широкое определение. Биогеоценоз имеет территориальные рамки, ограничивающиеся определенным типом растительного мира (фитоценозом). Экосистема представлена как естественными, так и искусственными комплексами.

Любой биогеоценоз является экосистемой. Но не каждая экосистема — это биогеоценоз.

Биогеоценозы не существуют вечно. Они сменяют друг друга из-за изменений климатических условий, под влиянием человека, в процессе эволюции.

Виды биогеоценоза

Биогеоценоз разделяется на 2 вида:

• естественный;
• искусственный.

Естественный

Характеризуется отсутствием влияния деятельности человека. В нем действуют саморегуляционные механизмы, обусловленные структурой сообщества и окружающей его средой. Вмешательство человека нарушает эти механизмы и становится причиной вымирания некоторых видов животных и растений.

Естественная экосистема бывает:

• речной;
• лесной;
• горной;
• степной;
• луговой.

Искусственный

Образуется в местах, созданных руками человека для восполнения личных или общественных потребностей. Условия в таких комплексах устанавливаются человеком. Искусственный вид делится на:

1. Агробиоценозы — совокупности организмов, которые формируются на земельных участках, используемых людьми для сельскохозяйственных нужд (посадки, посевы культурных растений). Растительный мир такого биогеоценоза ограничен одним видом, выращиваемым человеком, и несколькими сорными. Среди животного мира наблюдаются лишь те виды, которые могут питаться этими растениями и существовать в условиях агробиоценоза. Система напрямую зависит от человеческой деятельности (применение удобрений, обработка почвы, полив). Биогеоценоз без влияния человека саморазрушается. Культурные растения более капризны, чем дикие.
2. Городской — разновидность антропогенных экосистем. Видовой состав растительного мира определяется человеком. Особенности городского биогеоценоза обусловлены условиями среды, которые присущи городам. Это изменения влажности воздуха, почвенного состава, освещенности, направления ветров.

Компоненты

Биогеоценоз состоит из двух компонентов: биоценоз и биотоп.

Находясь в равновесии, они обеспечивают устойчивое существование биогеоценоза. Живые, растительные организмы и окружающая их среда плотно взаимодействуют и зависят друг от друга.

Биоценоз

Биоценоз — совокупность растительных и животных организмов и микроорганизмов, обитающих на общем участке.

Термин ввел немецкий биолог К. Мёбиус в 1877 году. Комплекс организмов биоценоза формируется путем борьбы за выживание. Выделяют 3 группы организмов:

1. Продуценты — организмы, способные самостоятельно питаться, воспроизводя из простых неорганических сложные органические вещества. Данный вид делится на 2 группы:

• фотосинтезирующие вырабатывают органические соединения из углекислого газа, воды, минералов с помощью солнечной энергии (водоросли, зеленые растения, определенные бактерии);
• хемосинтезирующие синтезируют органические вещества с помощью энергии, которая выделяется при окислении аммиака, железа или сероводорода (глубоководные недра Мирового океана).

Часть произведенных соединений употребляется продуцентами, другая часть используется как источник питания консументами.

2. Консументами называются организмы, питающиеся соединениями, которые производят другие виды организмов (животные, микроорганизмы, насекомоядные растения). Они подразделяются на:

• консументы 1 порядка— организмы, потребляющие произведенную продуцентами первичную продукцию (фитофаги — травоядные животные);
• консументы 2 порядка— животные-хищники (зоофаги);
• консументы 3 порядка— животные, питающиеся за счет других организмов (паразиты, сверхпаразиты).

3. Редуценты (деструкторы) — организмы, превращающие мертвые органические соединения в неорганические. К таким организмам относятся бактерии, грибы.

Биоценоз состоит из:

• фитоценоз — совокупность растений;
• зооценоз — животный мир;
• микоценоз — сообщество грибов;
• микробоценоз — совокупность микроорганизмов.

Главным звеном в экосистеме являются растения, так как все остальные организмы экологической цепочки потребляют органические вещества, производимые растениями. Исчезнет растительный мир — прекратит свое существование и биогеоценоз.

Биотоп

Биотоп — зона земной поверхности, занимаемая определенным биоценозом, имеющая однородные условия для существования.

Биотоп является жизненным пространством для развития биоценоза. Компонентами, составляющими биотоп, считаются:

1. Климатоп— воздушная часть среды, характеризующаяся атмосферным составом, уровнем освещенности, влажности и тепловым режимом.
2. Эдафотоп— почвенная составляющая.
3. Гидротоп— часть биотопа, определяющая влажность.

Структура

На состав экосистем влияют различные факторы. Исследователи разработали несколько структур:

1. Видовая.
2. Пространственная.
3. Экологическая
4. Трофическая.

Видовая

Отражает многообразие входящих в биогеоценоз видов и соотношение внутри него численности популяций. Внутри биогеоценоза происходит естественный отбор, остаются те виды, которые наиболее приспособлены к экологическим или климатическим условиям среды.

Выделяют бедные и богатые экосистемы. В условиях ледников, тундры или пустыни организмам сложно приспосабливаться к суровым условиям, поэтому видовой состав таких зон беден. В тропических лесах, наоборот, есть все условия для обилия видового разнообразия.

Виды, преобладающие по численности на определенной территории, называются доминантами. Среди них есть виды, которые играют особую роль благодаря способности образовывать среду для сообщества. Их называют эдификаторами. В наземных биогеоценозах к ним относятся растения. В лесах — дуб и ель, в болотной местности — осока и сфагновый мох.

Пространственная

Ориентируется на фитоценоз, который в пространстве разделяется по вертикали и горизонтали на структурные элементы (ценоэлементы). К таким элементам относятся:

• ярусы (вертикальное разделение фитоценоза);
• микрогруппировки (горизонтальное разделение фитоценоза).

На распределение растений вертикально влияет количество света и различный режим влажности на разных от земной поверхности уровнях. Нижние уровни сформированы растениями, менее требовательными к световым условиям.

Животные тоже ориентируются на растительные ярусы. Некоторые птицы строят гнезда на земле — фазаны, тетерева; некоторые — в кустарниках (дрозды, снегири).

Экологическая

Среди растений проявляется в соотношении групп:

• гигрофитов (растения, предпочитающие влажную почву);
• мезофитов (растения, не любящие переизбыток влаги);
• ксерофитов (растения, предпочитающие обитать в сухих местах).

В животном мире это:

• гигрофилы;
• мезофилы;
• ксерофилы.

Многообразие какой-либо из сообщностей создает высокую плотность, повышает продуктивность и дает четкие понятия об особенностях конкретного вида биотопа.

Трофическая

Трофическая (пищевая) структура формирует цепи питания.

Цепью питания называют перенос энергии от источника через несколько организмов.

Суть термина состоит в том, что все живые организмы служат источниками питания для других. В каждой такой цепи обычно 5-6 звеньев.

Характерные свойства

К свойствам биогеоценоза относятся:

1. Целостность. Излишки или неусвоенные питательные вещества остаются в окружающей среде и попадают в круговорот веществ, который имеет цикличный характер.
2. Устойчивость. Устоявшийся, сформированный биогеоценоз готов к катаклизмам внешней среды.
3. Саморегуляция. Биогеоценоз регулирует видовую численность, необходимую для поддержания пищевых целей.
4. Самовоспроизводство. Данное свойство состоит в способности к размножению и воспроизведению видовой популяции.
5. Изменение. Явления, обусловленные сменой поры года, оказывают влияние на численность организмов.

Примеры в природе

В природе существует очень много видов биогеоценоза. Рассмотрим некоторые из них.

Лиственный лес

Лиственный лес — это сложная экосистема. Лес состоит из таких основных видов растений, как дубы, липы, буки, осины, березы, рябины, клены (видовая структура). Можно выделить несколько ярусов: древесный (низкий, высокий), ярус мха, кустарниковый и травяной (пространственная структура). Растения верхних ярусов — светолюбивы, они более терпимы к изменениям влажности или температуры, чем нижние. Мхи, кустарники и травянистые растения приспособлены к существованию в тени листвы деревьев. Почва устелена подстилкой, которая формируется из опавших листьев, прелой травы, веточек.

Фауна лесных биогеоценозов характеризуется богатым видовым составом. Здесь присутствуют грызуны, хищники (лисы, барсуки, медведи, волки), насекомоядные. Травоядные представлены оленями, лосями и косулями. На деревьях обитают белки, бурундуки. Птицы распределяются по ярусам. Птичьи гнезда можно встретить не только в кроне деревьев, но и в дуплах, кустарниках, на стволах, на земле. В лесном биогеоценозе велика численность насекомых, чьей пищей являются листья (гусеницы) или кора деревьев (короеды). Верхние почвенные слои и подстилку населяют позвоночные (черви, клещи, личинки), бактерии и грибы.

Пруд выступает как биогеоценоз, в котором среда обитания организмов — вода. На небольшой глубине растительный мир представлен плавающими, крупного размера, или укореняющимися организмами (кувшинки и камыш). Плавающие мелкие растения располагаются по всей поверхности пруда. Когда численность такого фитопланктона растет, вода окрашивается в зеленый цвет («цветет»). Растения водоема — пища для головастиков, ракообразных, личинок и рыб. Хищные рыбы и насекомые питаются более мелкими организмами. Грибы, жгутиковые и бактерии относятся к организмам, которые разлагают органические соединения. Наибольшее их скопление наблюдается на дне пруда, так как там большая концентрация останков рыб и растений.

Приведенные примеры биогеоценоза отличаются друг от друга видовым составом. Это обусловлено кардинально различной средой обитания. Однако населяющие группы растений — одного типа.

Продуценты: мхи, травы, деревья, кустарники; водоросли, плавающие растения.

Консументы: насекомые, птицы, звери; земноводные, ракообразные, насекомые, хищные рыбы.

Редуценты: водные и наземные виды бактерий и грибов.

Лиственный лес и пруд являются естественными биогеоценозами.

https://facenewss.ru/bez-rubriki/ystoichivost-i-smena-ekosistem
https://wiki.fenix.help/biologiya/biogeocenoz