Понятия биоценоз, биогеоценоз, экосистема

 

На одной территории обитают популяции разных видов живых организмов. Они вступают в различные взаимоотношения как положительные, так и отрицательные, формируя биотические факторы среды.

Биоценоз (от греч. «bios» — жизнь, «koinos» — общий) — совокупность популяций разных видов, обитающих на определенной территории.

Термин «биоценоз» предложил немецкий зоолог К. Мёбиус (1877). Он изучал комплексы донных животных, образующих так называемые устричные банки. Мёбиус подчеркнул взаимосвязь всех компонентов биоценоза, их зависимость от одних и тех же абиотических факторов, свойственных данному местообитанию, и роль естественного отбора в формировании состава биоценоза. Термин «биоценоз» получил распространение в научной литературе главным образом на немецком и русском языках. В англоязычных странах используется термин «сообщество» (community). Растительный компонент биоценоза называют фитоценозом, животный — зооценозом, микробный — микробоценозом.

Биогеоценоз – это конкретный однородный участок земной поверхности, на котором взаимодействуют живое и косное вещества биосферы, объединенные обменом веществ и энергии в единый природный комплекс. Термин ввел российский ученый В.Н. Сукачев в 1942 году.

Биогеоценоз состоит из следующих компонентов:

1.Фитоценоз – растительные сообщества (растительность, флора).

2. Зооценоз – животный мир (животные, фауна).

3. Микробоценоз – микроорганизмы.

4. Эдафотоп – почва с подпочвенными слоями горных пород (грунтом) и почвенно-грунтовыми водами.

5. Климатоп – атмосфера с содержащимися в ней кислородом, углекислым газом, влагой, осадками.

Первые три компонента биогеоценоза образуют в результате взаимодействия биологическое единство – биоценоз. Последние два компонента биогеоценоза образуют косное единство – экотоп.

 

 

                                          

 

 

В последнее время в научной литературе все чаще вместо термина “биогеоценоз” употребляют термин “экосистема”. Действительно, они очень близки, однако не являются синонимами. Термин “экосистема” (экологическая система) был предложен английским ученым-ботаником А.Тенсли в 1935 году.

Экосистема – это сообщество живых организмов и среда их обитания, которые функционируют совместно и связаны между собой взаимным обменом веществ и энергии.

Определения экосистемы и биогеоценоза очень похожи. Но экосистема – понятие более широкое. Границы экосистемы, в отличие от границ биогеоценоза, определяются только содержанием исследуемого сообщества живых организмов и среды его обитания (капля воды, кочка на болоте, подушка лишайника на стволе дерева, аквариум с рыбками, озеро, степь, лес, река, океан, континент, биосфера в целом). Если для биогеоценоза обязательно наличие всех структурных компонентов, то экосистема может не иметь в своем составе, например, фитоценоза и даже зооценоза: такой экосистемой, биоценоз которой состоит только из микробоценоза, служит сообщество микроорганизмов, разлагающих гниющее в лесу дерево или труп животного.

 «Экосистема» и «биогеоценоз» — понятия близкие, но не синонимы. Биогеоценоз — это экосистема в границах фитоценоза. Экосистема — понятие более общее. Каждый биогеоценоз — это экосистема, но не каждая экосистема — биогеоценоз. Единая экосистема нашей планеты называется биосферой. Биосфера — экосистема высшего порядка.

 

Структура экосистем. С точки зрения трофической структуры экосистему можно разделить на два яруса — автотрофный и гетеротрофный.

1. Верхний автотрофный ярус, или «зеленый пояс», включающий растения или их части, содержащие хлорофилл, где преобладают фиксация энергии света, использование простых неорганических соединений и накопление сложных органических соединений.

2. Нижний гетеротрофный ярус, или «коричневый пояс» почв и осадков, разлагающихся веществ, корней и т.д., в котором преобладают использование, трансформация и разложение сложных соединений.

С биологической точки зрения, в составе экосистемы удобно выделить следующие компоненты:

1) неорганические вещества (CO₂, Н₂О, N₂, О₂, минеральные соли и др.), включающиеся в круговороты,

2) органические вещества (белки, углеводы, липиды, гумусовые вещества и др.), связывающие биотическую и абиотическую части,

3) воздушную, водную и субстратную среду, включающую абиотические факторы,

4) продуцентов,

5) макроконсументов,

6) микроконсументов.

Таким образом, как правило, в любой экосистеме можно выделить три функциональные группы организмов: продуцентов, консументов и редуцентов. В экосистемах, образованных только микроорганизмами, консументы отсутствуют. В каждую группу входит множество популяций разных видов, населяющих экосистему.

В экосистеме пищевые и энергетические связи идут в направлении: продуценты ® консументы ® редуценты.

Динамика экосистем

Изменения в сообществах могут быть циклическими и поступательными.

Циклические изменения — периодические изменения в биоценозе (суточные, сезонные, многолетние), при которых биоценоз возвращается к исходному состоянию.

Суточные циклы связаны с изменением освещенности, температуры, влажности и других экологических факторов в течение суток и наиболее резко выражены в условиях континентального климата. Суточные ритмы проявляются в изменении состояния и активности живых организмов в течение суток. Например, чередование световой и темновой фаз фотосинтеза у растений, сна и бодрствования у животных.

Сезонная цикличность связана с изменением экологических факторов в течение года и наиболее сильно выражена в высоких широтах, где велик контраст зимы и лета. Сезонная изменчивость проявляется не только в изменении состояния и активности, но и количественного соотношения отдельных видов. На определенный период многие виды выключаются из жизни сообщества, впадая в спячку, оцепенение, перекочевывая или улетая в другие районы.

Многолетняя изменчивость связана с флуктуациями климата или другими внешними факторами (степень разлива рек), либо с внутренними причинами (особенности жизненного цикла растений-эдификаторов, повторения массового размножения животных).

Поступательные изменения — изменения в биоценозе, в конечном счете приводящие к смене этого сообщества другим. Сукцессия (от лат. successio — преемственность) — последовательная смена биоценозов (экосистем), выраженная в изменении видового состава и структуры сообщества. Последовательный ряд сменяющих друг друга в сукцессии сообществ называется сукцессионной серией. К сукцессиям относятся опустынивание степей, зарастание озер и образование болот и др.

В зависимости от причин, вызвавших смену биоценоза, сукцессии делят на природные и антропогенные, аутогенные и аллогенные.

Природные сукцессии происходят под действием естественных причин, не связанных с деятельностью человека. Антропогенные сукцессии обусловлены деятельностью человека.

Аутогенные сукцессии (самопорождающиеся) возникают вследствие внутренних причин (изменения среды под действием сообщества). Аллогенные сукцессии (порожденные извне) вызваны внешними причинами (например, изменение климата).

Типы сукцессий:

1. Первичные сукцессии развиваются на субстрате, не занятом живыми организмами (на скалах, обрывах, сыпучих песках, в новых водоемах и т.п.).   2. Вторичные сукцессии происходят на месте уже существующих биоценозов после их нарушения (в результате вырубки, пожара, вспашки, извержения вулкана и т.п.).

В своем развитии экосистема стремится к устойчивому состоянию. Сукцессионные изменения происходят до тех пор, пока не сформируется стабильная экосистема, производящая максимальную биомассу на единицу энергетического потока. Сообщество, находящееся в равновесии с окружающей средой, называется климаксным.

 

 

Типы экосистем:

1. Природные (естественные)

2. Искусственные

- космические

- агроэкосистемы

- урбосистемы

 

Природные экосистемы

В зависимости от природных и климатических условий можно выделить три группы и ряд типов природных экосистем (биомов) -в основе классификации для наземных экосистем лежит тип естественной (исходной) растительности, для водных экосистем — гидрологические и физические особенности:

I.Наземные экосистемы

1. Тундра: арктическая и альпийская;

2. Бореальные хвойные леса;

3. Листопадный лес умеренной зоны;

4. Степь умеренной зоны;

5. Тропические злаковники и саванна;

6. Чапарраль (районы с дождливой зимой и засушливым летом);

7. Пустыня: травянистая и кустарниковая;

8. Полувечнозеленый тропический лес (районы с выраженными влажным и сухим сезонами);

9. Вечнозеленый тропический дождевой лес.

II.Пресноводные экосистемы:

1. Лентические (стоячие воды): озера, пруды, водохранилища и др.;

2. Лотические (текучие воды): реки, ручьи, родники и др.;

3. Заболоченные угодья: болота, болотистые леса, марши (приморские луга).

III.Морские экосистемы:

1. Открытый океан (пелагическая экосистема);

2. Воды континентального шельфа (прибрежные воды);

3. Районы апвеллинга (плодородные районы с продуктивным рыболовством);

4. Эстуарии (прибрежные бухты, проливы, устья рек, лиманы, соленые марши и др.);

5. Глубоководные рифтовые зоны.

Помимо основных типов природных экосистем (биомов) различают переходные типы — экотоны. Например, лесотундра, смешанные леса умеренной зоны, лесостепь, полупустыни и др.

 

Антропогенные экосистемы

Агроэкосистемы (сельскохозяйственные экосистемы, агроценозы) — искусственные экосистемы, возникающие в результате сельскохозяйственной деятельности человека (пашни, сенокосы, пастбища). Агроэкосистемы создаются человеком для получения высокой чистой продукции автотрофов (урожая). В них, так же, как в естественных сообществах, имеются продуценты (культурные растения и сорняки), консументы (насекомые, птицы, мыши и т.д.) и редуценты (грибы и бактерии). Обязательным звеном пищевых цепей в агроэкосистемах является человек.

Отличия агроценозов от естественных биоценозов:

· незначительное видовое разнообразие (агроценоз состоит из небольшого числа видов, имеющих высокую численность);

· короткие цепи питания;

· неполный круговорот веществ (часть питательных элементов выносится с урожаем);

· источником энергии является не только Солнце, но и деятельность человека (мелиорация, орошение, применение удобрений);

· искусственный отбор (действие естественного отбора ослаблено, отбор осуществляет человек);

· отсутствие саморегуляции (регуляцию осуществляет человек) и др.

Таким образом, агроценозы являются неустойчивыми системами и способны существовать только при поддержке человека.

Урбосистемы (урбанистические системы) — искусственные системы (экосистемы), возникающие в результате развития городов, и представляющие собой средоточие населения, жилых зданий, промышленных, бытовых, культурных объектов и т.д. В их составе можно выделить следующие территории: промышленные зоны, где сосредоточены промышленные объекты различных отраслей хозяйства и являющиеся основными источниками загрязнения окружающей среды; селитебные зоны (жилые или спальные районы) с жилыми домами, административными зданиями, объектами быта, культуры и т.п.; рекреационные зоны, предназначенные для отдыха людей (лесопарки, базы отдыха и т.п.); транспортные системы и сооружения, пронизывающие всю городскую систему (автомобильные и железные дороги, метрополитен, заправочные станции, гаражи, аэродромы и т.п.). Существование урбоэкосистем поддерживается за счет агроэкосистем и энергии горючих ископаемых и атомной промышленности.