Природные комплексы, в которых полностью сформировалась растительность, и которые могут существовать сами по себе, без вмешательства человека, а если человек или что-то другое, нарушит их, то они будут восстанавливаться, причем по определенным законам. Такие природные комплексы и есть биогеоценозы. Самые сложные и важные природные биогеоценозы – лесные. Ни в одном природном комплексе, ни в одном типе растительности эти взаимосвязи не выражены так резко и так многогранно, как в лесу.
Биогеоценоз - это совокупность на известном протяжении земной поверхности однородных природных явлений (атмосферы, горной породы, растительности, животного мира и мира микроорганизмов, почвы и гидрологических условий), имеющая особую специфику взаимодействий этих слагающих ее компонентов и определенный тип обмена веществ и энергией: между собой и с другими явлениями природы и представляющая собой внутреннее противоречивое единство, находящееся в постоянном движении и развитии …".
В этом определении отражаются все сути биогеоценоза, черты и особенности, присущие только ему:
Биогеоценоз должен быть однородным по всем параметрам: живого и неживого вещества: растительности, животному миру, почвенному населению, рельефу, почвообразующей породе, свойствам почвы, глубине и режимам грунтовых вод;
Каждому биогеоценозу присуще наличие особого, только ему присущего типа обмена веществ и энергии,
Всем компонентам биогеоценоза свойственно единство жизни и ее среды, т.е. особенности и закономерности жизнедеятельности биогеоценоза определяются средой его обитания, таким образом, биогеоценоз представляет собой географическое понятие.
Кроме того, каждый конкретный биогеоценоз должен:
Быть однородным по своей истории;
Быть достаточно долговременным сложившимся образованием;
Ясно отличаться по растительности от соседних биогеоценозов и эти отличия должны быть закономерными и экологически объяснимыми.
Примеры биогеоценозов:
Дубняк разнотравный на подножье делювиального склона южной экспозиции на горной буро-лесной среднесуглинистой почве;
Луг злаковый в лощине на суглинистых оторфованных почвах,
Луг разнотравный на высокой пойме реки на пойменной дерново-глееватой среднесуглинистой почве,
Лиственничник лишайниковый на Al-Fe-гумусово-подзолистых почвах,
Лес смешанный широколиственный с лиановой растительностью на северном склоне на бурых лесных почвах и др.
Биогеоценоз – это вся совокупность видов и вся совокупность компонентов неживой природы, определяющих существование данной экосистемы с учетом неизбежного антропогенного воздействия".
Область знаний о биогеоценозах называется биогеоценологией. Чтобы управлять природными процессами, надо знать закономерности, которым они подчинены. Эти закономерности изучает ряд наук: метеорология, климатология, геология, почвоведение, гидрология, различные отделы ботаники и зоологии, микробиология и др. Биогеоценология же обобщает, синтезирует результаты перечисленных наук под определенным углом зрения, обращая основное внимание на взаимодействия компонентов биогеоценозов между собой и вскрывая общие закономерности, управляющие этими взаимодействиями.
2.Определение биогеоценоза
"Биогеоценоз – это участок земной поверхности, на котором в тесном взаимодействии развиваются: однородная по составу и производительности растительность, однородный комплекс животных и микроорганизмов, однородная по физико-химическому составу почва; поддерживается однородная газовая и климатическая ситуация, устанавливается одинаковый материально-энергетический обмен между всеми составляющими биогеоценоза" (В.Н. Сукачев).
3. Компонентный состав биогеоценоза
Составные части биогеоценоза – материальные тела (компоненты биогеоценоза). Их делят на 2 группы:
1.Живые (биотические, биоценоз)
2.Косные (абиотическое вещество, сырье) – экотоп, биотоп.
К ним относят углекислый газ, воду, кислород и др.
Биотические компоненты биогеоценоза:
1.Продуценты
2.Консументы
3.Редуценты (детритоядные, деструкторы органических веществ).
Продуценты – организмы, продуцирующие (синтезирующие) органические вещества из неорганических (зеленые растения).
Консументы – организмы, потребляющие готовые органические вещества. Первичные консументы – травоядные. Вторичные консументы – плотоядные.
Редуценты – организмы, разлагающие органические вещества до конечных продуктов распада (бактерии гниения и брожения).
В биогеоценозе устанавливается экологический гомеостаз – динамическое равновесие между всеми компонентами биогеоценоза.
Периодически происходит экологическая сукцессия - закономерная смена сообществ в биогеоценозе.
Существует несколько классификаций биогеоценозов.
I.1. Сухопутные,Пресноводные,2. Водные,Морские
II.По географической зоне:
1.Лесные,2.Болотные,3.Степные, 4.Луговые,5.Тундровые и т.д.
III.Лобачев в 1978 г. выделил биогеоценозы:
1)Природные 2)Сельские (агроценозы)
3)Урбаноценозы (городские, промышленные)
4.Границы между биогеоценозами.
Конфигурация и границы биогеоценоза определяются, по Сукачеву, границами, .свойственного ему фитоценоза, как автотрофной базы его, физиономически более отчетливо, чем другие компоненты, выражающие его в пространстве.
Горизонтальные границы между биогеоценозами, как и между растительными сообществами, по утверждению Ж. Леме (1976), бывают резкими, особенно в условиях вмешательства человека, но они могут быть и расплывчатыми, как бы размазанными в случае взаимопроникновения компонентов соседствующих биогеоценозов.
Б. А Быков (1970г) различает следующие типы границ между растительными сообществами и, следовательно, между биогеоценозами
а) резкие границы наблюдаются при резком различии в смежных ценозах экологических условий или при наличии доминантов, обладающих мощными средообразующими свойствами;
б) мозаичные границы в отличие от резких характеризуются включением в переходную полосу смежных ценозов их отдельных фрагментов, образующих своего рода комплексность;
в) каемчатые границы - когда в полосе контакта смежных ценозов развивается узкая кайма ценоза, отличающегося от обоих из них;
г) диффузные границы между смежными ценозами характеризуются постепенной пространственной сменой видового состава в зоне контакта при переходе одного в другой
Вертикальные границы биогеоценоза, как и горизонтальные, определяются по размещению живой растительной биомассы фитоценоза в пространстве – верхняя граница определяется максимальной высотой надземных органов растений - фототрофов - над поверхностью почвы, нижняя-максимальной глубиной проникновения корневой системы в почву.
При этом в древесно-кустарниковых биогеоценозах вертикальные границы, как пишет Т. А. Работнов (1974а), не изменяются в течение вегетационного периода, в травяных же биогеоценозах (луговых, степных и т. п.) они варьируют по сезонам, так как происходит то нарастание травостоя, то снижение его, то полное отчуждение на сенокосах и пастбищах,. лишь нижние границы их не подвергаются сезонным изменениям.
Автотрофная сукцессия. Последовательная закономерная смена биоценозов. Первичная сукцессия. Умение управлять процессами саморазвития и самовосстановления экосистем. Степень разлива рек. Взаимосвязи клевера лугового в агроценозе. Факторы стабилизации экосистем. Причина неустойчивости экосистем. Видовой состав климаксных экосистем. Антропогенные воздействия. Саморазвитие экосистем. Видовой состав. Лесной пожар.
«Части экосистемы» - Экосистема, ее состав и тип. Антропогенная экологическая система. Биомасса популяции. Энергия рассевается. Вторичная сукцессия. Виды экосистемы. Пространственная структура. Ярусность - это явление вертикального расслоения биоценозов. Экосистема = биоценноз + биотоп. Структура экосистем. Каждая экосистема обладает определенной продуктивностью. Типы экологических систем. Гомеостаз и сукцессия экологической системы.
«Состояние экосистем» - Перспективные ответные меры. Поощрение технологий. Трудности. Выгоды и потери. Примеры изменений в политике и подходах. Изменения непосредственных движущих сил. Существенный ущерб. Изменения экосистем. Состояние обеспечивающих услуг. Отрезок времени. Непосредственные движущие силы. Убыль национального богатства. Критическое состояние в засушливых районах. Услуги экосистем. Биогенная нагрузка. Последствия изменения экосистем.
«Сукцессия» - Вторичная сукцессия. Изменение количества биомассы в экосистеме. Продолжительность сукцессии. Зрелое сообщество и молодое сообщество. Саморазвитие экосистемы. Первичная сукцессия. Что произойдёт с сообществом при постепенном зарастании озера. Важно осознавать последствия экологических нарушений. Цель. [Электронный ресурс]. Вторичная сукцессия – развивается на месте ранее существовавшего сообщества.
«Природные экосистемы» - Пирамида биомассы. Пищевая сеть экосистемы водоема. Продуценты. Пищевая сеть экосистемы смешанного леса. Накопление загрязняющих веществ в пищевых цепях. Основные типы природных экосистем и биом. Поток энергии в экосистемах. Зональность экосистем. Биогеоценоз. Природные системы. Понятие об экосистемах. Экосистемы. Пищевая сеть экосистемы луга. Правило 10%. Основные биомы суши. Пищевые цепи и трофические уровни.
«Изменение экосистем» - Листья испаряют много влаги. Непроточное озеро. Биологические термины. Изучение новой темы. Выберите три верных ответа. Закрепление изученного материала. Абиотические факторы. Закономерности взаимоотношений живых организмов. Клубеньковые бактерии. Установление последовательности процессов. Экосистемы. Вид взаимоотношения. Взаимодействие бобовых растений. Изменения в экосистемах. Сопоставление биологических обьектов.
Понятие о биогеоценозе ввел в научный обиход в 1942 году академик Владимир Николаевич Сукачёв (1880-1967). Согласно его представлениям, биогеоценоз - это совокупность на известном протяжении земной поверхности однородных природных явлений ( , горной породы, растительности, животного мира и мира микроорганизмов, почвы и гидрологических условий), имеющая специфику взаимодействия этих слагающих ее компонентов и определенный тип обмена веществом и энергией их между собой и другими явлениями природы.
Биогеоценоз - открытая биокосная (т. е. состоящая из живого и неживого вещества) система, основным источником внешней для которой является энергия солнечного излучения. Эта система состоит из двух основных блоков. Первый блок, экотоп, объединяет все факторы неживой природы (абиотической среды). Эту косную часть системы образуют аэротоп - совокупность факторов надземной среды (тепло, свет, влажность и т. д.) и эдафотоп - совокупность физических и химических свойств почвенно-грунтовой среды. Второй блок, биоценоз, представляет собой совокупность всех видов организмов. В функциональном отношении биоценоз состоит из автотрофов - организмов, способных на основе использования энергии солнечных лучей создавать органическое вещество из неорганического, и гетеротрофов - организмов, использующих в качестве источника вещества и энергии созданное автотрофами органическое вещество.
Очень важную функциональную группу составляют диазотрофы - прокариотические организмы-азотфиксаторы. Они определяют достаточную автономность большинства природных биогеоценозов в обеспечении растений доступными соединениями азота. Сюда относятся как автотрофные, так и гетеротрофные бактерии, цианобактерии и актиномицеты.
В литературе, особенно зарубежной, вместо термина биогеоценоз или наряду с ним, используют понятие , предложенное английским геоботаником Артуром Тэнсли и немецким гидробиологом Вольтереком. Экосистема и биогеоценоз по существу представления идентичные. Однако экосистема понимается как безразмерное образование. Как экосистему, например, рассматривают гниющий пень в лесу, отдельные деревья, лесной фитоценоз, в котором эти деревья и пень расположены; лесной массив, в который входит ряд фитоценозов; лесную зону и т. д. Биогеоценоз же всегда понимают как хорологическую (топографическую) единицу, имеющую определенные границы, очерченные границами входящего в его состав фитоценоза. «Биогеоценоз - это экосистема в границах фитоценоза» - афоризм одного из единомышленников В. Н. Сукачёва. Экосистема - более широкое понятие, чем биогеоценоз. Экосистемой может быть не только биогеоценоз, но и зависимые от биогеоценозов биокосные системы, в которых организмы представлены лишь гетеротрофами, а также такие созданные человеком биокосные системы, как зернохранилище, аквариум, корабль с населяющими его организмами и др.
Консорции как структурно-функциональные единицы биоценозов
Представление о консорциях в современном понимании их как структурно-функциональных биоценозов было сформировано в начале 50-х годов XX в. отечественными учеными - зоологом Владимиром Николаевичем Беклемишевым и геоботаником Леонтием Григорьевичем Раменским.
Консорции популяций некоторых видов растений могут состоять из многих десятков или даже сотен видов растений, животных, грибов и прокариот. В составе только первых трех концентров в консорции березы бородавчатой (Betula verrucosa) известно более 900 видов организмов.
Общая характеристика природных сообществ и их структуры
Основной единицей природных сообществ является биоценоз. Биоценоз - сообщество растений, животных, грибов и других организмов, населяющих одну и ту же территорию, взаимно связанных в цепи питания и оказывающих друг на друга определенное влияние.
Биоценоз состоит из растительного сообщества и организмов, сопутствующих этому сообществу.
Растительное сообщество - совокупность растений, произрастающих на данной территории, составляющих основу конкретного биоценоза.
Растительное сообщество образовано автотрофными фотосинтезирующими организмами, которые являются источником питания для гетеротрофных организмов (фитофагов и детритофагов).
Исходя из экологической роли, организмы, образующие биоценоз, разделяют на продуценты, консументы, редуценты и детритофаги различных порядков.
С понятием «биоценоз» тесно связано понятие «биогеоценоз». Существование организма невозможно без среды его обитания, поэтому на состав флоры и фауны данного сообщества организмов большое влияние оказывает субстрат (его состав), климат, особенности рельефа данной конкретной местности и т. д. Все это делает необходимым введение понятия «биогеоценоз».
Биогеоценоз - устойчивая саморегулирующаяся экологическая система, находящаяся на данной конкретной территории , в которой органические компоненты тесно и неразрывно связаны с неорганическими.
Биогеоценозы многообразны, они определенным образом взаимосвязаны друг с другом, могут быть устойчивыми длительное время, однако под влиянием изменяющихся внешних условий или в результате деятельности человека могут изменяться, погибать, заменяться на другие сообщества организмов.
Биогеоценоз состоит из двух составных частей: биоты и биотопа.
Биотоп - относительно однородное по абиотическим факторам пространство, занятое биогеоценозом (биотой) (иногда под биотопом понимают местообитание вида или отдельной его популяции).
Биота - совокупность различных организмов, населяющих данную территорию и входящую в состав данного биогеоценоза. Она образована двумя группами организмов, отличающихся по способу питания - автотрофами и гетеротрофами.
Автотрофными организмами (автотрофами) называют такие организмы, которые способны усваивать энергию, поступающую извне в виде отдельных порций (квантов) с помощью хлорофилла или других веществ, при этом данные организмы синтезируют органические вещества из неорганических соединений.
Среди автотрофов различают фототрофы и хемотрофы: к первым относят растения, ко вторым - хемосинтезирующие бактерии, например серобактера.
Гетеротрофными организмами (гетеротрофами) называют организмы, которые питаются готовыми органическими веществами, при этом последние являются и источником энергии (она выделяется при их окислении), и источником химических соединений для синтеза собственных органических веществ.
Поверхность Земли населена живыми существами неравномерно. Однородные участки воды или суши, которые заселенны живыми существами, называют биотопами (или местами жизни). В определенных биотопах на основе биотических взаимоотношений создаются сообщества животных и растительных организмов – биоценозы. Биоценозом (cообществом) называют исторически сложившуюся совокупность растительных и животных организмов, которые населяют определенную территорию или акваторию (биотоп), связанные взаимно и влияющие друг на друга. В биоценозе живые существа окружает неорганическая среда, которая воздействует на них через абиотические факторы. Таким образом образуется биогеоценоз или экосистема (экологическая система) – устойчивая динамическая система, которая образована сообществом организмов биоценоза и окружающими их объектами неживой природы. Благодаря существованию таких стабильных экосистем, где происходит круговорот веществ, поддерживается жизнь на нашей Земле. Обычно, границы биогеоценоза и границы растительного сообщества, составляющего его основу, совпадают. Биогеоценоз функционирует как целостная саморегулирующаяся и самовоспроизводящаяся система.
В состав биогеоценоза входит несколько компонентов:
- неорганические вещества , включаемые в круговорот (вода, минеральные соли, соединения углерода и азота, кислород и т.п.);
- климатические факторы (влажность, свет, температура и т.п.);
- органические вещества (липиды, белки, углеводы и т.д.);
- продуценты – автотрофные организмы. Как правило, это растения, которые синтезируют органические вещества из неорганических;
- консументы – гетеротрофные организмы, потребители готовых органических веществ. В основном, это травоядные и плотоядные животные;
- редуценты (деструкторы) – гетеротрофные организмы, которые разлагают остатки мертвых животных и растений до простых минеральных соединений. Как правило, к ним относятся бактерии, грибы и беспозвоночные.
В действующих биогеоценозах идет постоянный круговорот веществ, который осуществляется благодаря наличию пищевых взаимоотношений между организмами. Таким образом образуются пищевые цепи или цепи питания. В цепях питания энергия, заключенная в пище, передается от организмов – производителей органического вещества к его потребителям.
Количество звеньев в цепях питания может быть различным, как правило, от 3 до 5. Но минимальная цепь питания, обычно, состоит из трех звеньев. Первым звеном являются зеленые растения (продуценты), которые синтезируют органические вещества из энергии солнечного света в процессе фотосинтеза. Лишь только 0,1-1% энергии солнечного света, поступающей на землю, запасается в процессе фотосинтеза. Вторым звеном цепи питания являются растительноядные животные-консументы (первичные потребители), питающиеся растениями. Энергия, потребляемая ими, большей частью тратится на обеспечение жизнедеятельности (до 90%) и лишь около 10% идет на увеличение массы тела и рост. Хищники (вторичные потребители), которые поедают травоядных животных, также используют не более 10% полученной с пищей энергии на построение своего тела. Таким образом, на каждой ступени цепи питания примерно 90% энергии теряется. В следствии этого цепи питания не могут быть очень длинными.
Это означает, что первичных потребителей (насекомых или травоядных животных) не может быть больше (по численности или массе), чем растений-производителей органического вещества, соответственно, вторичных потребителей (насекомоядных птиц или хищных животных) не может быть больше, чем первичных потребителей. Данную закономерность назвали правилами экологической пирамиды . Как правило различают пирамиды биомассы и пирамиды численности. Пирамиды могут быть прямыми или перевернутыми. К примеру, на одном и том же дереве может проживать и питаться огромное количество насекомых (Данный пример — перевернутая пирамида численности). Перевернутая пирамида биомассы распространена для водных экосистем, где первичные продуценты (фитопланктон) хотя и очень быстро делятся, но также быстро и поедаются их потребителями – зоопланктонными ракообразными, имеющих более крупные размеры, но и более длительный цикл воспроизводства.
В любой цепи питания существует последнее звено, которым данная цепь заканчивается. Это организмы-редуценты (разрушители или деструкторы). Они разлагают трупы, экскременты животных, а также отмирающие части растений. Т.е. благодаря этим организмам органические остатки разлагаются до простых минеральных соединений, которые снова возвращаются в круговорот веществ и являются необходимым питанием для растений.
Биогеоценозы являются достаточно устойчивыми образованиям благодаря тому, что большинство их членов используют не какой-то один, а несколько источников питания. Следовательно, если по каким-то причинам один из членов биогеоценоза выпадает из этого сообщества, нарушений в системе не происходит. Обычно, биогеоценоз тем устойчивее, чем больше видовое разнообразие в нем. Структура биогеоценозов формируется в процессе эволюции, и каждый вид в нем занимает свое определенное место или экологическую нишу. То обстоятельство, что многие виды исторически совместно развивались на одной территории, привело приспособленности их друг к другу, к использованию только части пищевых ресурсов и ограниченной территории. Подбная взаимная приспособленность — необходимое условие устойчивости биогеоценоза.
При изменении климатических либо каких-то других условий (это может быть вырубка леса, осушение болот, лесной пожар и т.п.) может произойти закономерное изменение биогеоценоза . На месте старого биоценоза возникнет новый, который более приспособлен к изменившимся условиям, у него может быть совсем другой состав растительного и животного сообщества. Процесс смены биогеоценозов называют сукцессией . Сукцессия — направленная и непрерывная последовательность появления и исчезновения популяций разных видов животных и растений в данном биотопе. К примеру, после вырубки леса или пожарища на этом месте сначала появляются травы и мелкие кустарники, они сменяются быстрорастущими лиственными деревьями (береза, тополь), которые, в свою очередь, постепенно вытесняются хвойными (сосна, ель). Таким образом появляется темнохвойная тайга.
Данный биотоп на каждом этапе населен определенными видами животных, консументов и редуцентов. Смена биогеоценозов происходит от менее устойчивых к более устойчивым. Обычно, чем более полный круговорот веществ в биогеоценозе, тем более он будет устойчивым. К особому виду биогеоценозов можно отнести агроценозы — экосистемы, искусственно созданные человеком. Они необходимы для получения сельскохозяйственной продукции. Помимо культурных растений в агроценозах растут различные сорняки, кроме того в их составе есть также бактерии, грибы, водоросли, животные. К агроценозам относятся пастбища, поля, лесопосадки, парки, сады. По сравнению с естественными биогеоценозами агроценозы имеют более высокую продуктивность, которая обеспечивается интенсивными технологиями, удобрениями, мелиорацией, выращиванием высокопродуктивных сортов. Т.е. на поддержание агроценозов человек тратит (прямо и косвенно) значительное количество энергии. Если человек прекращает свою деятельность по поддержанию агроценоза, искусственное растительное сообщество быстро заменяется природным. Поля зарастают сперва кустарником и мелколесьем, а затем и лесом. Таким образом, агроценозы обладают слабой устойчивостью и не способны к саморегуляции.
Примерные .
Биогеоценоз
Биогеоценоз. Параллельно с развитием понятия "экосистема" в первой половине 20 в. в экологии сформировалось учение о биогеоценозах. Термин биогеоценоз (от греч. bios - жизнь, ge - земля, koinos - общий) предложил советский ученый Владимир Николаевич Сукачёв (1880--1967).
Биогеоценоз - это совокупность растений, животных, грибов и микроорганизмов, почвы и атмосферы на однородном участке суши, которые объединены обменом веществ и энергии в единый природный комплекс. Важной особенностью биогеоценоза является то, что он связан с определенным участком земной поверхности. Биогеоценоз - это один из вариантов наземной экосистемы.
Структура биогеоценоза. Биогеоценоз включает живую часть, или биоценоз - совокупность живых организмов, и неживую, абиотическую часть, которую слагают климатические факторы данной территории, почва и условия увлажнения (биотоп).
Биогеоценоз и экосистема - понятия сходные, но не одинаковые. Каждый биогеоценоз является экосистемой. Но не каждая экосистема соответствует биогеоценозу.
В чем отличие биогеоценоза от экосистемы?
В чем отличие биогеоценоза от экосистемы? Прежде всего, любой биогеоценоз выделяется только на суше. На море, в океане и вообще в водной среде биогеоценозы не выделяются. Биогеоценоз имеет конкретные границы. Они определяются границами растительного сообщества - фитоценоза. Образно говоря, биогеоценоз существует только в рамках фитоценоза. Там, где нет фитоценоза, нет и биогеоценоза. Понятия "экосистема" и "биогеоценоз" тождественны только для таких природных образований, как лес, луг, болото, поле. Лесной биогеоценоз = лесная экосистема; луговой биогеоценоз = луговая экосистема и т.п. Для природных образований, меньших или больших по объему, нежели фитоценоз, либо там, где фитоценоз выделить нельзя, применяется только понятие "экосистема". Например, кочка на болоте - экосистема, но не биогеоценоз. Текущий ручей - экосистема, но не биогеоценоз. Точно так же только экосистемами являются море, тундра, влажный тропический лес и т.п. В тундре, тропическом лесу можно выделить не один фитоценоз, а множество. Это совокупность фитоценозов, представляющих более крупное образование, нежели биогеоценоз.
Экосистема может быть пространственно и мельче, и крупнее биогеоценоза. Таким образом, экосистема - образование более общее, безранговое.
Биогеоценоз же ограничен границами растительного сообщества - фитоценоза и обозначает конкретный природный объект, занимающий определенное пространство на суше и отделенный пространственными границами от таких же объектов.
Живые организмы и факторы окружающей среды неразрывно связаны друг с другом и образуют в совокупности единое целое, которое называется экосистемой. Организмы в экосистемах вступают в различные территориальные и пищевые взаимоотношения, что определяет структуру и целостность экосистем. Экосистема суши, ограниченная рамками фитоценоза, называется биогеоценозом.
