Биогеоценоз

     Биогеоценоз.  

     Биогеоценоз  — это устойчивое сообщество  растений, животных и микроорганизмов,  находящихся в постоянном взаимодействии  с компонентами атмосферы, гидросферы  и литосферы. В это сообщество  поступают энергия Солнца, минеральные  вещества почвы и газы атмосферы,  вода, а выделяются из него  теплота, кислород, диоксид углерода, продукты жизнедеятельности организмов. Основные функции биогеоценоза  — аккумуляция и перераспределение  энергии и круговорот веществ. Биогеоценоз — целостная саморегулирующаяся и самоподдерживающаяся система. Он включает следующие обязательные компоненты: неорганические (угле род, азот, диоксид углерода, вода, минеральные соли) и органические вещества (белки, углеводы, липиды и др.); автотрофные организмы — продуценты органических веществ; гетеротрофные организмы — потребители готовых органических веществ растительного — консументы (потребители первого порядка) и животного (потребители второго и следующих порядков) происхождения. К гетеротрофным организмам относятся разрушители — редуценты, или деструкторы, которые разлагают остатки мертвых растений и oживотных, превращая их в простые минеральные соединения. 

      Говоря  о биоценозах, рассматривают только  взаимосвязанные живые организмы,  обитающие в данной местности.  Биоценозы характеризуются видовым  разнообразием, т.е. числом видов  живых организмов, образующих его;  плотностью популяций, т.е. числом  особей данного вида, отнесенного  к единице площади или к  единице объема (для водных и  почвенных организмов); биомассой  — общим количеством животного  органического вещества, выраженного  в единицах массы. 

      Биомасса  образуется в результате связывания  солнечной энергии. Эффективность,  с которой растения ассимилируют  солнечную энергию, в разных  биоценозах неодинакова. Суммарная  продукция фотосинтеза называется  первичной продукцией. Растительная  биомасса используется потребителями  первого порядка — растительноядными  животными — в качестве источника  энергии и материала для создания  биомассы; причем используется чрезвычайно  избирательно (рис.17.7), что понижает  интенсивность межвидовой борьбы  за существование и способствует  сохранению природных ресурсов. Растительноядные животные в  свою очередь служат источником  энергии и материала для потребителей  второго порядка — хищников  и т.д. На рис.17.8 приведены сравнительные  данные по продуктивности различных  биогеоценозов. Наибольшее количество  биомассы образуется в тропиках  и в умеренной зоне, очень мало  — в тундре и океане. 

      Организмы,  входящие в состав биогеоценозов,  испытывают влияние неживой природы  — абиотических факторов, а также  со стороны живой природы —   биотических воздействий. 

     Биоценозы  представляют собой — целостные,  саморегулирующиеся биологические системы, в состав которых входят живые организмы, обитающие на одной территории. 

      Энергия  солнечного света ассимилируется  растениями, которые впоследствии  используются животными в качестве  пищи. 

     Пищевые  связи.  

     Каждый  вид использует лишь часть  содержащейся в органическом  веществе энергии. Непригодные  для данного вида, но еще богатые  энергией вещества используют  другие организмы. Таким образом,  в процессе эволюции в биогеоценозах  сложились цепи взаимосвязанных  видов, последовательно извлекающих  материалы и энергию из исходного  пищевого вещества. Такие связи  между особями видов называются  пищевыми. 

      Примеры  пищевых цепей можно видеть  всюду. Самый простой пример: травоядные  животные поедают растения, а  выделениями животных и их  трупами питаются различные навозные  и трупо-ядные насекомые и гнилостные бактерии. Но в естественной обстановке цепи состоят из большего числа звеньев, так как в них включаются плотоядные животные — хищники и паразиты. Органические остатки образуются в результате жизнедеятельности всех членов цепи || . 

      Биогеоценозы  очень сложны. В них всегда  имеется много параллельных и  сложно переплетенных цепей питания,  а общее число видов часто  измеряется-сотнями и даже тысячами. Почти всегда разные виды питаются несколькими разными объектами и сами служат пищей нескольким членам экосистемы. В результате получается сложная сеть пищевых связей. 

     Потери  энергии в цепях питания 

     Все  виды, образующие пищевую цепь, существуют  за счет органического вещества, созданного зелеными растениями. При этом действует важная  за кономерность, связанная с эффективностью использования и превращения энергии в процессе питания. Сущность ее заключается в следующем. 

      Суммарно  лишь около 1% лучистой энергии  Солнца, падающей на растение, превращается  в потенциальную энергию химических  связей синтезированных органических  веществ и может быть использовано  в дальнейшем гетеротрофными  организмами при питании. Когда  животное поедает растение, большая  часть энергии, содержащейся в  пище, расходуется на различные  процессы жизнедеятельности, превращаясь при этом в тепло и рассеиваясь. Только 5-20% энергии пищи переходит во вновь построенное вещество тела животного. Если хищник поедает травоядное животное, то снова теряется большая часть заключенной в пище энергии. Вследствие таких больших потерь полезной энергии пищевые цепи не могут быть очень длинными: обычно они состоят не более чем из 3-5 звеньев (пищевых уровней). 

     Всегда  количество растительного вещества, служащего основой цепи питания,  в несколько раз больше, чем  общая масса растительноядных  животных, а масса каждого из  последующих звеньев пищевой  цепи также уменьшается НН o Эту очень важную закономерность называют правилом экологической пирамиды. 

     Водоем  и дубрава как примеры биогеоценозов 

     1.Биогеоценоз  пресного водоема.  

     Любой  природный водоем, например озеро  или пруд, с его растительным  и животным населением представляет  собой отдельный биогеоценоз.  Эта природная система, как  и другие биогеоценозы, обладает  способностью к саморегуляции и непрерывному самовозобновлению. 

      Растения  и животные, населяющие водоем, распределяются  в нем неравномерно. Каждый вид  обитает в тех условиях, к которым  приспособлен. Наиболее разнообразные  и благоприятные для жизни  условия создаются в прибрежной  зоне. Здесь вода теплее, так как  прогревается солнечными лучами. Она достаточно насыщена кислородом. Обилие света, проникающего до  дна, обеспечивает развитие многих  высших растений. Многочисленны  и мелкие водоросли. В прибрежной  зоне живут и большинство животных. Одни приспособлены к жизни  на водных растениях, другие  активно плавают в толще воды (рыбы, хищные жуки-плавунцы и  водяные клопы). Многие водятся на дне (перловицы, беззубки, личинки некоторых насекомых — ручейников, стрекоз, поденок,,ряд червей и т. п.). Даже поверхностная пленка воды служит местом обитания специально приспособленных к ней видов. В тихих заводях можно видеть бегающих по поверхности воды хищных клопов-водомерок и быстро плавающих кругами жуков-вертячек. Обилие пищи и другие благоприятные условия привлекают в прибрежную зону рыб. 

      В  глубоких придонных участках  водоема, куда слабо проникает  солнечный свет, жизнь беднее  и однообразнее. Фотосинте-зирующие растения здесь не могут существовать. Нижние слои воды вследствие слабого перемешивания остаются холодными. Здесь вода содержит мало кислорода. 

      Особые  условия создаются и в толще,  воды открытых участков водоема.  Она заселена массой мельчайших  растительных и животных организмов, которые сосредоточены в верхних,  более прогреваемых и хорошо освещаемых слоях воды. Здесь развиваются различные микроскопические водоросли; водорослями и бактериями питаются многочисленные простейшие — инфузории, а также коловратки и ракообразные. Весь этот комплекс мелких взвешенных в воде организмов называют планктоном. В круговороте веществ и в жизни водоема планктону принадлежит очень важная роль. 

     2.Пищевые  связи и устойчивость биогеоценоза  пруда.  

     Рассмотрим, за счет чего существует и  как поддерживается система обитателей  водоема. Цепи питания состоят  из нескольких последовательных  звеньев. Например, растительными  остатками и развивающимися на  них бактериями питаются простейшие, которых поедают мелкие рачки.  Рачки, в свою очередь, служат  пищей рыбам, а последних могут поедать хищные рыбы. Почти все виды питаются не одним типом пищи, а используют разные пищевые объекты. Пищевые цепи сложно переплетены. Отсюда следует важный общий вывод: если какой-нибудь член биогеоценоза выпадает, то система не нарушается, так как используются другие источники пищи. Чем больше видовое разнообразие, тем система устойчивее. 

      Первичным  источником энергии в водном  биогеоценозе, как и в большинстве  экологических систем, служит солнечный  свет, благодаря которому растения  синтезируют органическое вещество. Очевидно, биомасса всех существующих  в водоеме животных полностью  зависит от биологической продуктивности  растений. 

      Часто  причиной низкой продуктивности  естественных водоемов бывает  недостаток минеральных веществ  (в особенности азота и фосфора), необходимых для роста автотрофных  растений, или неблагоприятная кислотность  воды. Внесение минеральных удобрений,  а в случае кислой среды  известкование водоемов способствуют  размножению растительного планктона,  которым/ питаются животные, служащие  кормом для рыб. Таким путем  повышают продуктивность рыбохозяйственных прудов. 

     3.Биогеоценоз  широколиственного леса.  

     Среди наземных биогеоценозов одним из наиболее сложных является широколиственный лес, например дубрава. Дубрава — совершенная и устойчивая экологическая система, способная при неизменных внешних условиях существовать веками. Биогеоценоз дубравы составляют более сотни видов растении и несколько тысяч видов животных. 

      Растения  дубравы. В наземных биогеоценозах  основную биологическую продукцию  создают высшие растения. В лесу  это преимущественно многолетние  древесные породы Щ . 

      Характерная  черта лиственного леса заключается  в видовом разнообразии растительности. Между растениями происходит  усиленная конкуренция за основные  жизненные условия: про* странство, свет, воду с растворенными в ней минеральными веществами. В результате длительного естественного отбора у растений дубравы выработались приспособления, позволяющие разным видам существовать совместно. Это ярко проявляется в характерной для дубравы ярусности. 

      Верхний  ярус образуют наиболее светолюбивые  древесные породы: дуб, ясень', липа. Ниже располагаются сопутствующие им менее светолюбивые деревья: клен, яблоня, груша и др. Еще ниже расположен ярус подлеска, образованный различными кустарниками: лещиной, бересклетом, крушиной, калиной и т. п. 

      Наконец,  на почве произрастает ярус  травянистых растений. Чем ниже  ярус, тем более теневыносливы  образующие его растения. 

      Ярусность выражена также в расположении корневых систем. Деревья верхних ярусов обладают наиболее глубокой корневой системой и могут использовать воду и минеральные вещества из глубинных слоев почвы. 

      Дубрава  характеризуется высокой биологической  продуктивностью. Вследствие ее  сложной многоярусности общая площадь листьев растений, произрастающих на каждом гектаре, достигает 

      4-6 га. Такой мощный фотосинтезирующий  аппарат улавливает и трансформирует  в потенциальную энергию органического  вещества около 1 % годового притока  солнечной радиации. Последняя в средних широтах составляет около 3,8- 107 кДж/га. Почти половина синтезированного вещества расходуется самими растениями в процессе дыхания. Чистая продукция в виде прироста органического вещества в надземных частях растений составляет 

      5-6 т/га за год. К этому следует  добавить 3-4 т/га ежегодного прироста  подземных частей. Таким образом,  продукция дубрав достигает, почти  10 т/га в год. 

      Цепи  питания в дубравах. Богатство  и разнообразие растений, производящих  громадное количество органического  вещества, которое может быть  использовано в качестве пищи, становятся причиной развития  в дубравах многочисленных потребителей  из мира животных, от простейших  до высших позвоночных —   птиц и млекопитающих. 

      Среди  млекопитающих пищевую цепь, например, составляют растительноядные мышевидные  грызуны и зайцы, а также  копытные, за счет которых существуют  хищники: ласка, горностай, куница, лиса, волк. Все виды позвоночных  служат средой обитания и источником  питания для различных наружных  паразитов, преимущественно насекомых  и клещей, а также внутренних  паразитов: плоских и круглых  червей, простейших, бактерий. 

      Пищевые  цепи в лесу переплетены в  очень сложную пищевую сеть, поэтому  выпадение какого-нибудь одного  вида животных обычно не нарушает  существенно всю систему. Значение  разных групп животных в биогеоценозе  неодинаково. Исчезновение, например, в большинстве наших дубрав  всех крупных раститель-ноядных копытных: зубров, оленей, косуль, лосей — слабо отразилось бы на общей экосистеме, так как их численность, а следовательно, биомасса никогда не была большой и не играла существенной роли в общем круговороте веществ. Но если бы исчезли растительноядные насекомые, то последствия были бы очень серьезными, так как насекомые выполняют важную в биогеоценозе функцию опылителей, участвуют в разрушении опада и служат основой существования многих последующих звеньев пищевых цепей.