Что такое биоценоз и биотоп. Основные понятия о биогеоценозе и экологии

Понятие биоценоза. Живые организмы встречаются на Земле не в любых случайных сочетаниях, как независимые особи, а образуют закономерные комплексы (сообщества). Впервые на возможность выделения таких сообществ обратил внимание немецкий биолог Карл Август Мёбиус (1825-- 1908). В 1877 г. он предложил для обозначения комплекса живых организмов, постоянно встречающихся вместе, при наличии одинаковых условий существования, термин биоценоз (от греч. bios -- жизнь и koinos -- общий, делать что-либо общим).

Биоценоз -- это исторически сложившаяся группировка растений, животных, грибов и микроорганизмов, населяющих относительно однородное жизненное пространство (участок суши или водоема).

Итак, каждый биоценоз состоит из определенной совокупности живых организмов, относящихся к разным видам. Но мы знаем, что особи одного вида объединяются в природные системы, которые называются популяциями. Поэтому биоценоз может быть определен также и как совокупность популяций всех видов живых организмов, заселяющих общие места обитания.

В состав биоценоза входят совокупность растений на определенной территории -- фитоценоз (от греч. phyton -- растение), совокупность животных, проживающих в пределах фитоценоза, -- зооценоз (от греч. zoon -- животное), микробоценоз -- совокупность микроорганизмов, населяющих почву, и микоценоз (от греч. mykes -- гриб) -- совокупность грибов. Примерами биоценозов являются лиственный, еловый, сосновый или смешанный лес, луг, болото и т.д.

Каждый биоценоз развивается в пределах однородного пространства, которое характеризуется определенным сочетанием абиотических факторов, таких как количество приходящей солнечной радиации, температура, влажность, химический и механический состав почвы, ее кислотность, рельеф местности и др. Такое однородное пространство (часть абиотической среды), занимаемое биоценозом, называется биотоп. Это может быть какой-либо участок суши или водоема, берег моря или склон горы. Биотоп -- это неорганическая среда, которая является необходимым условием существования биоценоза. Между биоценозом и биотопом существует тесное взаимодействие.

Масштабы биоценозов могут быть различны -- от сообществ подушек лишайников на стволах деревьев, моховых кочек на болоте или разлагающегося пня до населения целых ландшафтов. Так, на суше можно выделить биоценоз суходольного (незаливаемого водой) луга, биоценоз сосняка-беломошника, биоценоз ковыльной степи, биоценоз пшеничного поля и т.д.

В водной среде биоценозы обычно выделяют в соответствии с экологическими подразделениями водоемов -- биоценоз прибрежных песчанистых или илистых грунтов, биоценоз приливной зоны моря, биоценоз крупных водных растений прибрежной зоны озера, биоценоз пресного водоема и т.д..

В конкретный биоценоз включаются не только организмы, постоянно обитающие на определенной территории, но и те, которые оказывают существенное воздействие на его жизнь, хоть и обитают в других биоценозах.

Например, многие насекомые размножаются в водоемах, где являются важным источником питания рыб и некоторых других животных. В молодом возрасте они входят в состав водного биоценоза, а во взрослом состоянии ведут наземный образ жизни, т.е. выступают как элементы сухопутных биоценозов. Зайцы могут питаться на лугу, а обитать в лесу. То же касается и многих видов лесных птиц, которые ищут себе пропитание не только в лесу, а и на прилегающих лугах или болотах.

Видовая структура биоценоза. Каждый биоценоз можно описать, основываясь на совокупности составляющих его видов. Видовое разнообразие различных биоценозов разное, что обусловлено их разным географическим положением. Установлено: оно уменьшается по направлению от тропиков в сторону высоких широт, что объясняется ухудшением условий жизни организмов.

Например, во влажных тропических лесах Малайзии на 1 га леса можно насчитать до 200 видов древесных пород. Биоценоз соснового леса в условиях Беларуси может включать максимум до десяти видов деревьев на 1 га, а на севере таежной области на такой же площади присутствует 2--5 видов. Наиболее бедными биоценозами по набору видов являются альпийские и арктические пустыни, самыми богатыми -- тропические леса.

Если какой-либо вид растения (или животного) количественно преобладает в сообществе (имеет большую биомассу, продуктивность или численность), то такой вид называется доминантным, или доминирующим.

Доминантные виды есть в любом биоценозе. В дубраве это могучие дубы. Используя основную долю солнечной энергии и наращивая наибольшую биомассу, они затеняют почву, ослабляют движение воздуха и создают особые условия для жизни других обитателей леса.

Однако кроме дубов в дубраве проживает большое количество других организмов. Например, дождевые черви, живущие здесь, улучшают физические и химические свойства почвы, пропуская через пищеварительную систему частицы отмерших растений и опавших листьев. Дуб и червь вносят свой особый вклад в жизнедеятельность биоценоза, однако роль дуба здесь определяющая, поскольку вся жизнь дубового леса обусловливается этой древесной породой и связанными с ней растениями. Поэтому именно дуб является доминирующим видом в таком лесу.

Пространственная структура биоценоза. Виды распределяются в пространстве в соответствии с их потребностями и условиями местообитания. Такое распределение в пространстве видов, составляющих биоценоз, называется пространственной структурой биоценоза. Различают вертикальную и горизонтальную структуру биоценоза.

Вертикальная структура биоценоза образована отдельными его элементами, особыми слоями, которые называются ярусами. Ярус -- совместно произрастающие группы видов растении, различающиеся по высоте и положению в биоценозе ассимилирующих органов (листья, стебли, подземные органы -- клубни, корневища, луковицы и т.п.). Как правило, разные ярусы образованы разными жизненными формами (деревьями, кустарниками, кустарничками, травами, мхами). Наиболее четко ярусность выражена в лесных биоценозах. Так, первый ярус здесь обычно формируют самые большие деревья с высоко расположенной листвой, которая хорошо освещается солнцем. Неиспользованный свет может поглощаться деревьями поменьше, образующими второй, подпологовый, ярус. Около 10 % солнечной радиации перехватывается ярусом подлеска, который образуют различные кустарники, и только от 1 до 5 % -- растениями травяного покрова (травяно-кустарничковый ярус).

Напочвенный слой мхов и лишайников формирует мохово-лишайниковый ярус. Итак, схематично в лесном биоценозе выделяется 5 ярусов.

Подобно распределению растительности разные виды животных в биоценозах также занимают определенные уровни. В почве живут почвенные черви, микроорганизмы, землеройные животные. В листовом опаде, на поверхности почвы живут различные многоножки, жужелицыклещи и другие мелкие животные. В верхнем пологе леса гнездятся птицы, причем одни могут питаться и гнездиться ниже верхнего яруса, другие -- в кустарниках, а третьи -- возле самой земли. Крупные млекопитающие обитают в нижних ярусах.

Ярусность наблюдается также в биоценозах океанов и морей. Разные виды планктона держатся на разной глубине, в зависимости от освещения, а разные виды рыб -- в зависимости от того, где они находят себе пропитание.

Живые организмы распределены в пространстве неравномерно. Обычно они составляют группировки, что является приспособительным фактором в их жизни. Такие группировки организмов определяют горизонтальную структуру биоценоза.

Расчлененность в горизонтальном направлении -- мозаичность -- свойственна практически всем биоценозам. Примеров такого распределения можно привести множество. Огромными косяками передвигаются с места на место многие виды рыб. В большие стаи собираются водоплавающие и воробьиные птицы, готовящиеся к дальним перелетам. Североамериканские олени карибу в условиях тундры образуют огромные стада. В южноамериканских тропиках группы муравьев, вооруженные могучими челюстями и жалами, выстраиваются фронтом 20-метровой ширины и идут в атаку, истребляя всех, кто замешкался и не в силах спастись бегством.

Такие же примеры можно привести и для растений: пятнистое размещение особей клевера на лугу, пятна мхов и лишайников, скопление кустарничков брусники в сосновом лесу, обширные пятна кислицы в еловом лесу, земляничные поляны на светлых опушках.

Наличие мозаичности имеет важное значение для жизни сообщества. Мозаичность позволяет более полно использовать различные типы микроместообитаний. Особям, образующим группировки, свойственна высокая выживаемость, они наиболее эффективно используют пищевые ресурсы. Это ведет к увеличению численности и разнообразию видов в биоценозе, способствует его устойчивости и жизнеспособности.

Отношения организмов в биоценозах. Особи разных видов существуют в биоценозах не изолированно; они вступают между собой в разнообразные прямые и косвенные отношения. Прямые отношения разделяют на четыре типа: трофические, топические, форические, фабрические.

Трофические отношения возникают тогда, когда один вид в биоценозе питается другим (либо мертвыми остатками особей этого вида, либо продуктами их жизнедеятельности). Божья коровка, питающаяся тлей, корова на лугу, поедающая сочную траву, волк, охотящийся на зайца, -- это все примеры прямых трофических связей между видами.

Топические отношения характеризуют изменение условий обитания одного вида в результате жизнедеятельности другого. Ель, затеняя почву, вытесняет светолюбивые виды из-под своей кроны, ракообразные поселяются на коже китов, мхи и лишайники располагаются на коре деревьев. Все эти организмы связаны друг с другом топическими связями.

Форические отношения -- участие одного вида в распространении другого. В этой роли обычно выступают животные, переносящие семена, споры, пыльцу растений. Так, обладающие цепляющимися шипами семена лопуха или череды могут захватываться шерстью крупных млекопитающих и переноситься на большие расстояния.

Фабрические отношения -- тип связей, при которых особи одного вида используют для своих сооружений продукты выделения, мертвые остатки либо даже живых особей другого вида. Например, птицы строят гнезда из сухих веточек, травы, шерсти млекопитающих и т.п. Личинки ручейников для строительства своих домиков используют кусочки корыпесчинки, обломки раковин или же сами раковины с живыми моллюсками мелких видов.

Из всех типов биотических отношений между видами в биоценозе наибольшее значение имеют топические и трофические связи, поскольку они удерживают друг возле друга организмы разных видов, объединяя их в достаточно стабильные сообщества разного масштаба.

По размеру биоценозы могут быть разными -- от мелких (кочка на болоте, муравейник, подушки лишайников на стволах деревьев, небольшой пруд) до очень больших (биоценоз леса, луга, озера, болота, ковыльной степи).

Биоценозы чаще всего не имеют четких границ. В природе они переходят друг в друга постепенно, благодаря чему невозможно определить, где кончается один биоценоз и начинается другой. Например, биоценоз сухого леса постепенно переходит в биоценоз увлажненного луга, который сменяется болотом. Визуально мы можем отграничить лесной биоценоз от лугового и болотного, но сказать четко, где проходит линия границы, мы не в состоянии. В подавляющем большинстве случаев мы будем иметь дело со своеобразной переходной полосой различной ширины и длины, потому что жесткие, резкие границы в природе -- редкое исключение. Такая переходная полоса (или зона) между смежными физиономически различимыми сообществами называется экотоном.

Исторически сложившиеся группировки совместно обитающих и взаимосвязанных организмов разных видов называются биоценозами. В состав биоценоза входят фитоценоз, зооценоз, микоценоз и микробоценоз. Каждый биоценоз характеризуется видовой и пространственной (вертикальной и горизонтальной) структурой и различными биотическими взаимоотношениями организмов.

Живые организмы делят на три группы: растения, животные и микроорганизмы.

Все растения, животные и микроорганизмы связаны между собой и не могут существовать друг без друга.

Совокупность растений, животных и микроорганизмов, которые совместно проживают в одних и тех же условиях среды, называют биоценозом (греч. биос – жизнь, койнос – общий).

Атмосфера, гидросфера и литосфера тоже взаимно связаны между собой.

Участок земной поверхности (суши или водоема) с одинаковыми условиями среды, на котором существует биоценоз, называют биотопом (греч. биос – жизнь, топос – место).

Биотоп - это место существования биоценоза, а биоценоз – это комплекс организмов, который существует в данном биотопе.

Живые организмы взаимодействуют не только друг с другом, но и с окружающей средой и образуют с ней единое целое.

Единый природный комплекс, который образован живыми организмами и средой их обитания, называют экосистемой.

Ствол погибшего дерева, лес, озеро, океан, биосфера – это примеры разных по масштабности экосистем. Как правило, большинство экосистем относится к открытым системам.

Биоценоз и биотоп обмениваются между собой и с окружающей средой веществом , энергией и информацией (сигналами ).

Совокупность биоценоза и биотопа, которая функционирует как единое целое за счет обмена веществом, энергией и информацией, называют биогеоценозом (греч. биос – жизнь, гео – земля, койнос – общий).

Биогеоценоз является наименьшей частицей биосферы, то есть биосфера состоит из множества биогеоценозов.

Любой биоценоз является экосистемой, но не каждая экосистема является биогеоценозом.

Структура биогеоценоза

Несмотря на многообразие экосистем, все они обладают структурным сходством. В каждой из них можно выделить три функциональных группы организмов, связанных между собой потоками энергии, вещества и информации: фотосинтезирующие растения - продуценты, различные уровни консументов, детритофагов и редуцентов. Они составляют биотическую структуру экосистем .

Все живые системы являются открытыми, и любая экосистема поддерживает свою жизнедеятельность благодаря энергии Солнца и способности живых компонентов эту энергию улавливать и концентрировать, а использовав - рассеивать в окружающую среду.

Из доходящей до Земли энергии Солнца 33 % отражается облаками и пылью атмосферы (это так называемое альбедо или коэффициент отражения Земли), а 67 % поглощается атмосферой, поверхностью Земли и океаном. Лишь около одного процента поглощенной энергии поддерживает существование всего живого вещества планеты, а вся остальная энергия, нагрев атмосферу, сушу и океан, рассеивается в пространстве в форме теплового (инфракрасного) излучения.

Зеленые растения улавливают энергию Солнца и превращают ее в потенциальную энергию химических связей органических веществ, создаваемых ими в ходе реакции фотосинтеза:

Кинетическая энергия солнечного излучения преобразуется в ходе этой реакции в потенциальную энергию, запасенную, например, в глюкозе С 6 Н 12 О 6 . Из глюкозы вместе с получаемыми из почвы минеральными элементами питания - биогенами - образуются все ткани растительного мира - белки, углеводы, жиры, липиды, ДНК, РНК, то есть органическое вещество планеты.

Кроме растений-фотосинтетиков продуцировать органическое вещество могут некоторые бактерии, которые используют энергию, выделяющуюся при окислении неорганических соединений, например, аммиака, железа и особенно серы. Это так называемая энергия химического синтеза, поэтому организмы называются хемосинтетиками .

Таким образом, растения и хемосинтетики создают органическое вещество из неорганических составляющих с помощью энергии окружающей среды. Их называют продуцентами или автотрофами . Высвобождение запасенной продуцентами потенциальной энергии обеспечивает существование всех остальных живых организмов на планете. Виды, потребляющие созданную продуцентами органику как источник вещества и энергии для своей жизнедеятельности, называются консументами (потребителями) или гетеротрофами .

Консументы - это самые разнообразные организмы от простейших до человека, которые подразделяются на ряд подгрупп в соответствии с различиями в источниках их питания.

Питающиеся непосредственно продуцентами растительноядные животные, или фитофаги , называются первичными консументами или консументами первого порядка. Их самих употребляют в пищу хищники, или плотоядные – консументы второго и более высоких порядков. Например, кролик, питающийся растительной пищей - это консумент первого порядка, а лиса, охотящаяся за кроликом - консумент второго порядка. Виды, употребляющие в пищу как растения, так и животных, относятся к всеядным, как например, человек, который может быть консументом первого порядка, когда ест овощи, второго порядка, когда ест говядину, или консументом третьего порядка, когда употребляет в пищу хищную рыбу.

Мертвые растительные и животные органические остатки, например опавшие листья, экскременты и трупы животных, называются детритом . Организмы, специализирующиеся на питании детритом (например, грифы, шакалы, черви, раки, термиты, муравьи и т.д.), называются детритофагами . Значительная часть детрита в экосистемах не поедается животными, а гниет и разлагается с участием грибов и бактерий, которых обычно выделяют в особую группу детритофагов и называют редуцентами . Редуценты замыкают биогеохимический круговорот веществ, разлагая органику на исходные неорганические составляющие - углекислый газ и воду, и препятствуют накоплению в экосистемах отходов.

Перенос энергии от растений - продуцентов через ряд других организмов в результате их поедания друг другом, называется пищевой или трофической цепью.

Различают два типа пищевых цепей – пастбищные (или цепи выедания), и детритные (цепи разложения). Из-за сложных взаимоотношений, в которые вовлечены все организмы природных экосистем, пищевые цепи тесно переплетаются и образуют сложные трофические сети. Чем сложнее и разветвленнее пищевая сеть, тем стабильнее поток вещества и энергии через нее, а также экосистема в целом.

Прирост биомассы в экосистеме за единицу времени называется биологической продуктивностью (продукцией). Различают первичную и вторичную продукцию сообщества. Первичная продукция – это биомасса, созданная за единицу времени продуцентами, превращающими в энергию пищи лишь около 1% энергии солнечного света. Большая часть валовой первичной продукции расходуется на дыхание и поддержание жизнедеятельности самих продуцентов, а оставшаяся часть идет на прирост биомассы, образуя так называемую чистую продукцию . Вторичная продукция – это биомасса, созданная за единицу времени консументами на разных трофических уровнях. Около 90 % полученной энергии консументы тоже расходуют на поддержание своей жизнедеятельности, так что каждому последующему трофическому уровню передается в среднем около 10% от количества энергии, поступившей на предыдущий (закон Линдемана или «правило 10%»). Поскольку в каждом звене пищевой цепи около 90% энергии теряется, длина пищевой цепи ограничивается размерами этих потерь и, как правило, не превышает 3 - 4 уровня.

Правило экологических пирамид , сформулированное Ч. Элтоном в 1927 году, отражает законы распределения количества энергии в пищевых цепях, показывая, что на каждом предыдущем трофическом уровне количество вещества (пирамида биомасс ) и энергии, аккумулированной в единицу времени (пирамида энергии ), больше, чем на последующем. Графически трофическую структуру сообщества представляют в виде пирамиды, основанием которой служит первый трофический уровень - уровень продуцентов, а последующие уровни образуют следующие этажи пирамиды. При этом высота всех блоков-этажей одинакова, а длина пропорциональна биомассе или энергии на соответствующем уровне.

Масса всех организмов в пределах экосистемы называется суммарной биомассой . Наибольшая биомасса, в среднем 45кг/м 2 , имеется во влажных тропических лесах, а в океане – в сообществах коралловых рифов (примерно 2 кг/м 2). В зрелом сообществе чистая продукция равна нулю, т.е. сколько биомассы создается продуцентами, столько же съедается и минерализуется консументами и редуцентами.

Последовательная смена сообществ на одной территории под действием экологических факторов называется сукцессией . Первичная сукцессия – развитие экосистемы на голом месте, например на возникшем в море вулканическом острове. Вторичная сукцессия – процесс восстановления нарушенного сообщества до равновесного (климаксного) состояния.

Что такое биогеоценоз? Термин состоит из трех греческих слов: «био» (жизнь), «гео» (земля) и «ценоз» (сообщество).

Биогеоценоз представляет из себя базовую единицу биосферы, которая является обособленной системой биологических организмов, связанных с неживой окружающей средой.

Биогеоценоз состоит из двух различных компонентов: биоценоз и биотоп.

Биоценоз — совокупная общность живых компонентов, которые обитают на определенном участке среды обитания (сюда входят и животные, и растения и микроорганизмы). Все компоненты биоценоза воздействуют друг на друга таким образом, чтобы обеспечивать гармоничное существование друг друга и регулировать изменяющиеся условия среды оптимальным образом.

Биоценоз подразделяется на три компонента:

1) Зооценоз — комплекс организмов животного происхождения, которые обитают как в почве, так и вне ее. Сюда относятся как позвоночные, так и беспозвоночные организмы.

2) Фитоценоз — все растения, входящие в биоценоз.

3) Микробиоценоз — грибки, бактерии и прочие микроорганизмы, населяющие почву, воздух и водные ресурсы определенного биоценоза.

Биотоп — совокупность почвенного, водного и воздушного ресурсов на определенном природном участке, объединенных в единый однородный комплекс и являющихся средой обитания для существ, населяющих данный биоценоз.

Биотоп состоит из двух компонентов:

1) Почвенные ресурсы — сочетание земельных слоев и образований, включая грунтовые воды и надгрунтовые водные образования (водоемы).

2) Атмосферные ресурсы — воздушно-газовая среда, характеризующаяся физико-химическими показателями: температура, давление, содержание влаги, наличие осадков, уровень солнечного излучения и др.

Экология и биогеоценоз — взаимосвязанные понятия. В традиционном смысле экология — наука, изучающая окружающую среду и функционирующих внутри нее процессах.

В более современном варианте, экология — забота о сохранности или восстановлении окружающей среды, ограждение ее от вредоносного воздействия человека и различных техногенных факторов. Экология природы или экология окружающей среды с каждым годом вызывает все больше внимания у экспертов.

Проблемы экологии расширяются вместе с расширением деятельности человеческой цивилизации, поэтому охрана экологии становится одной из главных задач для сохранения не только многих видов животных и растений, но и водоемов, почв и воздушной среды. А более всего в охране экологии должен быть заинтересован сам человек.

Приобретает все большее значение. В условиях экоцида планеты человеком, каждый должен иметь хотя бы общее представление о некоторых экологических понятиях. В литературе и периодике о природе часто встречается понятие биотоп. Что такое биотоп? Чем он отличается от биоценоза? Попробуем все это прояснить в данной статье.

Что такое биотоп и биоценоз?

Биотопом (от греческих слов βίος — жизнь и τόπος — место) называют часть геопространства однородного по признакам, на котором проживает определенная совокупность живых организмов (биоценоз). Таким образом, это участок с определенными абиотическими (не живыми) характеристиками, ограниченный совокупностью всего живого на нем.

Компоненты

Значение термина биотоп подразумевает определенные характеристики, которые слагаются из некоторых компонентов, а именно:

• Климатический фактор - климатоп.
• Почвенные компоненты - эдафотоп.
• Факторы геологического характера - литотоп.
• Факторы водной среды - гидротоп.

Что такое биотоп понятно, если сказать, что это не живая часть биогеоценоза, который и слагается из биотопа и биоценоза. Все факторы находятся в постоянном взаимодействии с живыми организмами биоценоза и оказывают друг на друга взаимное влияние.

Укрупнение биотопов

Объединение нескольких биотопов называют биохоры, которые в свою очередь могут быть собраны в жизненные области (биоциклы). Примерами являются суша и водные пространства, как части биосферы планеты.

Граница биотопа

Что такое граница биотопа? Это легко пояснить на примере. Березовая роща (первый биотоп), участок, который имеет четкие границы с лугом (второй). Границы принято устанавливать по видовому составу растений (фитоценозу), так как именно растения имеют обычно четко выраженную специфичность, присущую именно данной местности.

Взаимные связи внутри биотопа

Все живое и неживое в биогеоценозе тесно переплетается друг с другом множеством разнообразнейших связей. Внутри биоценоза они могут быть следующими:

• Трофическими - одни организмы или элементы живой и неживой природы служат пищей для других (лягушка - аист, бактерии - листва).
• Топическими - один организм оказывает влияние на другой или же использует его в своей жизнедеятельности (деревья - гнезда птиц).
• Форическими - один организм способствует расселению или распространению другого (семена рябины - птицы).
• Фабрическими - использование в качестве стройматериалов одним организмом части другого (бобры - плотина из деревьев).

Эти связи могут быть явными (прямыми) или же косвенными, стабильными, а также периодическими. Имеют свойство прерываться и восстанавливаться. Но они есть всегда.

Развитие экологической культуры населения - это всемирная тенденция. Понимание хрупкости окружающего нас мира и осмысление своего места в нем - важная часть устойчивого развития нашей цивилизации. Каждый из нас не может прекратить выпуск машин с двигателем внутреннего сгорания, но любой может убрать мусор после пикника на природе, не убивать безобидную змею и не приносить домой ежонка, обрекая его на гибель. Небольшой вклад каждого, и природа порадует и наших потомков блеском росы на траве и разноцветной радугой после дождя.

Биоценоз - организованная группа взаимосвязанных популяций растений, жи­вотных, грибов и микроорганизмов, живущих совместно в практически одних и тех же условиях среды и приспособленных к совместному существованию в приделах определенного объема пространства.

Сбалансированные животно-растительные сообщества (биоценозы) являются высшей формой существования организмов. Для биоценозов характерны относительно устойчивый состав фауны и флоры; они обладают типичным набором живых организмов, которые сохраняют свои основные признаки во времени и пространстве. Биоценозы, как и популяции, - это надорганизменный уровень организации жизни, но более высокого порядка.

При изучении биоценоза последний условно расчленяют на отдельные компоненты: фитоценоз - растительность, зооценоз - животный мир, микробоценоз - микроорганизмы.

Размеры биоценотических группировок весьма различны: это и небольшие сообщества (гниющий пень) и население целых ландшафтов (степей, лесов, пустынь и др.). Часто сообщества не имеют четких границ, неуловимо переходя одно в другое.

Часть экологии, которая исследует закономерности сложения сообществ и совместной жизни в них живых организмов, называется синэкологией, или биоценологией.

Биотоп - пространство с более или менее однородными условиями, которое занимает биоценоз.

Биоценоз и биотоп неразрывны друг с другом, об этом свидетельствует ряд принципов их взаимосвязи:

Принцип разнообразия : чем разнообразнее условия биотопа, тем больше видов в биоценозе.

Принцип отклонения условий : чем выше отклонения условий биотопа от нормы, тем беднее видами и специфичнее биоценоз, а численность особей отдельных составляющих его видов выше.

Принцип плавности изменения среды : чем более плавно изменяются условия среды в биотопе и чем дольше он остается неизменным, тем богаче видами биоценоз и тем более он уравновешен и стабилен. Практическое значение в том, что, чем больше и быстрее происходит преобразование природы и биотопов, тем труднее видам успеть приспособиться к этому преобразованию, а следо­вательно, биоценозы ими обедняются.

Так как биотоп есть место обитания или место существования биоценоза, он является исторически сложившимся комплексом организмов, характерным для какого-то конкретного биотопа. Из-за неразрывности биоценоза и биотопа, они вместе образуют биологическую макросистему еще более высокого ранга - биогеоценоз.

Биогеоценоз - совокупность на известном протяжении земной поверхности однородных природных явлений: атмосферы, горной породы, гидрологических условий, растительности, животного мира, микроорганизмов и почвы.

Биогеоценозу присущи специфика взаимодействий слагающих его компонентов, их особая структура и определенный тип обмена веществ и энергии между собой и с другими субъектами природной среды. Отличаясь размерами, биогеоценозы характеризуются и большой сложностью. Это и небольшой водоем, и пруд, но это и лес, озеро, луг и т.д.

Биотические связи в биоценозах

Межвидовые связи организмов, которые населяют один и тот же биотоп, закладывают основу для возникновения и существования биоценозов, определяют основные условия жизни видов в сообществе, возможности добывания пищи и т.д.

Прямые и косвенные межвидовые отношения подразделяются на четыре типа: трофические, топические, форические и фабрические.

Трофические связи возникают в том случае, когда один вид питается другим (живым организмом, его остатками либо продуктами жизнедеятельности). Здесь возможна как прямая трофическая связь (пчела собирает нектар растений), так и косвенная.

Топические связи отражают любое (физическое или химическое) изменение условий обитания одного вида вследствие жизнедеятельности другого. При этом особенно большая роль в создании или изменении среды для других организмов принадлежит растениям.

Форические связи проявляются в том, что один вид участвует в рас­пространении другого. В роли переносчиков выступают в основном животные.

Фабрические связи относятся к такому типу биоценотических отношений, в которые вступает вид, использующий для своих сооружений (фабрикаций) продукты выделения, либо мертвые остатки, либо даже живых особей другого вида.

Структура биоценозов

Под структурой биоценоза понимают достаточно четкие выраженные закономерности в соотношениях и связях его частей.

Трофическая структура биоценоза

Важнейший вид взаимоотношений между организмами в биоценозе - это пищевые связи хищника и жертвы: одни - поедающие, другие - поедаемые. При этом все организмы, живые и мертвые, являются пищей для других организмов.

Погибшие организмы становятся пищей для детритофагов (редуцентов или иначе деструкторов).

Пищевые цепи и сети

Пищевая цепь - это последовательность организмов, в которой каждый из них съедает или разлагает другой. Она представляет собой путь движущегося через живые организмы однонаправленного потока поглощенной при фотосинтезе солнечной энергии. В конечном итоге эта цепь возвращается в окружающую природную среду в виде низкоэффективной тепловой энергии. По ней также движутся питательные вещества от продуцентов к консументам и далее к редуцентам, а затем обратно к продуцентам.

Каждое звено пищевой цепи называют трофическим уровнем . Первый трофический уровень занимают автотрофы, или первичные продуценты. Организмы второго трофического уровня называются первичными консументами, третьего - вторичными консументами и т. д. Обычно бывают четыре или пять трофических уровней и редко более шести (рис. 5.1).

Существуют два главных типа пищевых цепей - пастбищные (или «выедания») и детритные (или «разложения»).

В пастбищных пищевых цепях первый трофический уровень занимают зеленые растения, второй - пастбищные животные (термин «пастбищные» охватывает все организмы, питающиеся растениями), а третий - хищники.

Детритная пищевая цепь начинается с детрита.

Концепция пищевых цепей позволяет проследить круговорот химических элементов в природе.

Экологические пирамиды

Пирамида численности

Для построения пирамиды численности подсчитывают число организмов на некоторой территории, группируя их по трофическим уровням:

Каждый уровень изображается условно в виде прямоугольника, длина или площадь которого соответствуют численному значению количества особей. Расположив эти прямоугольники в соподчиненной последовательности, получают экологическую пирамиду численности (рис. 5.3.

Рис. ___ Экологическая пирамида численности для луга, поросшего злаками: цифры - число особей

Пирамида биомасс

Экологическую пирамиду биомасс строят аналогично пирамиде численности. Она показывает количество живого вещества (биомассу - суммарную массу организмов) на каждом трофическом уровне. В пирамиде биомасс размер прямоугольников пропорционален массе живого вещества соответствующего уровня, отнесенной к единице площади или объема.

Термин «пирамида биомасс» возник в связи с тем, что в абсолютном большинстве случаев масса первичных консументов, живущих за счет продуцентов, значительно меньше массы этих продуцентов, а масса вторичных консументов значительно меньше массы первичных консументов. Биомассу деструкторов принято показывать отдельно.

Одним из следствий описанного являются «перевернутые пирамиды». Зоопланктон биоценозов озер и морей чаще всего обладает большей биомассой, чем его пища - фитопланктон, однако скорость размножения зеленых водорослей настолько велика, что в течение суток они восстанавливают всю съеденную зоопланктоном биомассу. Тем не менее в определенные периоды года (во время весеннего цветения) наблюдают обычное соотношение их биомасс (рис. 5.6).

Рис. ___. Сезонные изменения в пирамидах биомассы озера (на примере одного из озер Италии): цифры - биомасса в граммах сухого вещества, приходящегося на 1м3

Кажущихся аномалий лишены пирамиды энергий, рассматриваемые далее.

Пирамида энергий

Самым фундаментальным способом отражения связей между организмами разных трофических уровней и функциональной организации биоценозов является пирамида энергий , в которой размер прямоугольников пропорционален энергетическому эквиваленту в единицу времени, т. е. количеству энергии (на единицу площади или объема), прошедшей через определенный трофический уровень за принятый период.

К основанию пирамиды энергии можно обоснованно добавить снизу еще один прямоугольник, отражающий поступление энергии Солнца.

Пирамида энергий отражает динамику прохождения массы пищи через трофическую цепь, что принципиально отличает ее от пирамид численности и биомасс, отражающих статику системы (количество организмов в данный момент)