Синэкология. Первичные и вторичные биоценозы

Синэкология ( от греч. syn — вместе) — раздел экологии, изучающий ассоциации популяций разных видов растений, животных и микроорганизмов (биоценозы), пути их формирования и их взаимодействие с окружающей средой. В отдельное научное направление синэкология выделена на Международном ботаническом конгрессе в 1910 г. Термин «синэкология» предложил швейцарский ботаник К. Шретер (1902).В естественных условиях не только отдельные особи, но и популяции не существуют изолированно от популяций других видов. Популяции разных видов формируют сообщества — биоценозы. Таким образом, биоценоз (от греч. bios — жизнь, koinos — общий) — это совокупность популяций организмов разных видов, совместно обитающих в одних и тех же условиях среды и взаимосвязанных между собой. Термин «биоценоз» был предложен в 1877 г. немецким зоологом К. Мёбиусом. Изучая устричные банки (морские отмели), К. Мёбиус пришел к выводу, что каждая из них представляет сообщество живых существ, члены которого находятся в тесной взаимосвязи.Совместное обитание особей разных видов свидетельствует о сходстве их требований к условиям среды и зависимости друг от друга.

Пространство и территорию с более или менее однородными условиями среды называют биотопом. В каждом биотопе формируется специфический биоценоз. Говоря иными словами , биотоп — это местообитание биоценоза, а состав любого биоценоза — это исторически сложившаяся взаимодействующая группа организмов, характерная для каждого биотопа.Любой биоценоз включает в себя фитоценоз — сообщество растений , зооценоз — сообщество животных и микробиоценоз — сообщество микроорганизмов. Они неразрывно связаны, так как фитоценоз поставляет для зооценоза пищу, убежища, а зооценоз способствует, опыляя растения и распространяя плодыи семена, существованию фитоценоза во времени и пространстве .По происхождению различают биоценозы: первичные — не подверженные влиянию человека (целинные участки степей, недоступные участки тайги, тропические и горные леса); вторичные — подверженные влиянию человека. К ним относится большая часть биоценозов на планете. Хозяйственная деятельность человека очень сильно изменила естественную природную среду. На огромных территориях исчезли леса, распаханы степи и луга. На этих площадях человек выращивает сельскохозяйственные растения, сообщества которых принято называть агроценозами. Агроценозы значительно продуктивнее природных ценозов, то есть в течение года в них на единицу площади создается больше органического вещества (урожай). Поэтому человек и выращивает культурные растения, обеспечивая высокую продуктивность агротехническими приемами. Но по сравнению с природными агроценозы более просты по структуре, обычно одновидовые (без учета сорняков), так как на поле выращивают, как правило, одну культуру — пшеницу, рожь, капусту. В силу этого агроценозы менее устойчивы к условиям среды, более подвержены нападению вредителей и менее устойчивы к ним. Поток света в них используется менее эффективно, так как, пройдя через листья, он попадает на почву, нагревая ее и отражаясь от нее.Устойчивость биоценозов в природных условиях поддерживается механизмами саморегуляций. Каждый вид организмов в биоценозе никогда не уничтожает другой полностью, а ограничивает его численность в определенных пределах. Перенаселение какого-то вида в биоценозе возникает по разным причинам: вспышка массового размножения (у насекомых), обильное плодоношение (у растений), низовые пожары и т.д.

Основные компоненты биоценоза

Продуценты (от лат. producens — производящий) — организмы, создающие из неорганических органические вещества. Это автотрофы по типу питания, то есть зеленые растения, способные к фотосинтезу. Используя солнечную энергию; они синтезируют органическое вещество, которое частично используется ими же, как пища, строительный материал. Значительная часть его в виде спада (листья, ветви) отмирает, попадает в почву, перегнивает и вновь в виде простых минеральных веществ используется растениями. К автотрофам относятся также фото- и хемосинтезирующие бактерии.

Консументы (от лат. consumo — потребляю), или потребители, — это животные, гетеротрофы по типу питания. В эту группу входят организмы самых разных систематических таксонов. Различают консументы первичные — растительноядные животные (коровы, овцы, олени, лоси) — и вторичные — плотоядные животные (волк, лев, тигр). Потребляя органическое вещество, первичные консументы используют его энергию для своей жизнедеятельности, выбрасывая остатки, способствуют вовлечению его в круговорот. Они же являются пищей для вторичных консументов. Таким образом, консументы реализуют часть энергии, законсервированной продуцентами, однако количество этой энергии в природных условиях невелико: едва ли десятая часть энергии, усвояемой продуцентами, используется консументами.

Редуценты (от лат. reducens — восстановители, деструкторы) — это микроорганизмы, почвенные грибы, которые, разлагая мертвое органическое вещество, переводят его в более простые неорганические соединения и вовлекают в круговорот. Благодаря именно этим организмам вещество, создаваемое продуцентами, и трупные остатки подвергаются переработке, минерализации. Чтобы представить огромную работу, которую проделывают эти организмы, достаточно вспомнить, какое количество листвы ежегодно опадает с деревьев, и которой уже не найти в июле—августе следующего года. Весь годовой опад полностью разрушается редуцентами к моменту опадения новой листвы.

Плотность редуцентов и интенсивность их деятельности зависят от внешних условий. За Полярным кругом, где короткий вегетационный период и низкие летние температуры, деятельность редуцентов ограниченна, поэтому в лиственных лесах накапливается мощный (до 1,5 м) слой неразложившейся подстилки. В средних и южных широтах подстилки в лесных биоценозах практически нет, поскольку условия для деятельности редуцентов благоприятны, и они полностью ее перерабатывают.

Вот почему нецелесообразно убирать листву в городских посадках, если она не засоряет территорию. Ведь это же органическое удобрение, которое никогда не вносится под растения в городских условиях, а наоборот, удаляется.

Все три группы организмов одинаково важны для полноценной жизнедеятельности биоценозов, и в природе между ними осуществляется постоянное взаимодействие. Тем не менее, следует отметить, что без продуцентов не было бы ни консументов, ни редуцентов. Только продуценты связывают солнечную энергию, которая и является основой существования всего живого.

Именно с учетом значимости всех организмов экосистемы ученые сейчас предлагают охранять не отдельные виды животных или растений, а целые биоценозы и ландшафты, так как сохранение всего комплекса организмов обеспечит сохранение каждого из них. Выращивание редких видов вне их природной обстановки, в питомниках и ботанических садах не является решением проблемы охраны растений и животных.

Структура биоценозов

Биоценозы характеризуются определенной структурой. Выделяют видовую, пространственную и экологическую структуру биоценоза.

Под видовой структурой биоценоза понимают разнообразие составляющих его видов и соотношение их численности или массы. Видовое разнообразие биоценоза зависит от разнородности среды обитания и возрастает на границах биотопов.Для оценки количественного соотношения видов биоценоза используют различные индексы или процентное соотношение. Виды, преобладающие по численности, являются доминантами сообщества. Доминанты господствуют в сообществе и составляют его "видовое ядро". Среди доминантов выделяют виды- эдификаторы ("строители"), оказывающие наибольшее влияние на существование сообщества (например, в сосновом лесу вид-эдификатор - сосна).Редкие и малочисленные виды также очень важны для биоценоза. Они создают его видовое богатство, увеличивают разнообразие биоценотических связей и повышают устойчивость биоценоза.Для оценки роли отдельного вида в видовой структуре биоценоза используют следующие показатели: обилие вида - число особей данного вида на единицу площади или объема занимаемого пространства; также может характеризоваться как отношение числа особей вида к общему числу особей всех видов сообщества и выражаться в процентах ;частота встречаемости - рассчитывается как процентное соотношение числа проб или учетных площадок, где встречается вид, и общего числа таких проб или площадок;

степень доминирования - показатель, отражающий отношение числа особей данного вида к общему числу всех особей сообщества; согласно общепринятой шкале Ренконена, к доминантным относят виды со степенью доминирования 5% и более, к субдоминантным - 2-5%, к рецедентным - менее 2%. Пространственная структура биоценоза характеризует распределение видов в биотопе. Вертикальное распределение определяется прежде всего сложением его растительной части - фитоценоза, в первую очередь ярусностью. Животные также преимущественно приурочены к определенному ярусу растительности. Например, среди насекомых выделяют следующие группы: 1) геобий - обитатели почвы; 2) герпетобий - обитатели наземного, поверхностного слоя; 3) филлобий - обитатели травостоя; 4) аэробий - обитатели более высоких ярусов.

Cреди птиц есть виды, гнездящиеся только на земле (тетеревиные, овсянки), другие - в кустарниковом ярусе (снегири, славки, певчие дрозды) или в кронах деревьев (зяблики, щеглы, крупные хищники).

Расчлененность биоценоза в горизонтальном направлении называется мозаичностью и определяется абиотическими и биотическими факторами. Под экологической структурой биоценоза понимают определенное соотношение экологических групп организмов. Например, соотношение экологических групп организмов по отношению к влажности - гигрофилов (гигрофитов), мезофилов (мезофитов) и ксерофилов (ксерофитов).Биоценозы со сходной экологической структурой могут иметь разный видовой состав, поскольку одни и те же экологические ниши в разных биоценозах могут быть заняты разными видами, сходными по экологии. Такие виды, выполняющие одни и те же функции в сходных типах биоценозов, называются викарирующими. Например, одну и ту же экологическую нишу занимают антилопы в саваннах Африки, дикие лошади и куланы в степях Азии.