Биоценоз — это исторически сложившаяся совокупность людей, животных, растений, грибов и микроорганизмов, населяющих относительно однородное жизненное пространство (определённый участок суши или акватории), связанных между собой, а также окружающей их средой. Биоценозы возникли на основе биогенного круговорота и обеспечивают его в конкретных природных условиях [1] . Биоценоз — это динамическая, способная к саморегулированию система, компоненты которой (продуценты, консументы, редуценты) взаимосвязаны. Один из основных объектов исследования экологии.
Наиболее важными количественными показателями биоценозов являются биоразнообразие (совокупное количество видов в нём) и биомасса (совокупная масса всех видов живых организмов данного биоценоза).
Биоразнообразие отвечает за равновесное состояние экосистемы, а следовательно, — за её устойчивость. Замкнутый круговорот питательных веществ (биогенов) происходит только благодаря биологическому разнообразию. Вещества, не усваиваемые одними организмами, усваиваются другими, поэтому выход из экосистемы биогенов мал, а их неизменное присутствие обеспечивает равновесие экосистемы.
Термин (нем. Biocönose ) введён Карлом Мёбиусом в книге 1877 года « Die Auster und die Austernwirthschaft » для описания всех организмов, что заселяют определённую территорию (биотоп), и их взаимоотношений [2] .
Виды структур биоценоза: видовая, пространственная (вертикальная (ярусность) и горизонтальная (мозаичность) организация биоценоза) и трофическая.
Группы организмов разных размеров живут в биоценозе в разных масштабах пространства и времени. Например, жизненные циклы одноклеточных могут протекать в пределах часа, а жизненные циклы крупных растений и животных растянуты на десятки лет.
Для биотопов характерно определённое видовое многообразие — совокупность популяций, входящих в его состав. Количество видов зависит от продолжительности существования, стойкости климата, производительности типа биоценоза (пустыня, тропический лес).
Различается количество особей разных видов и т. п. Наиболее многочисленные виды биотопов называют доминантными. При изучении больших биотопов определить всё видовое многообразие невозможно. Для изучения определяют количество видов с определённой территории (площади) — видовое богатство. Видовое многообразие разных биоценозов сравнивают по видовому богатству с одинаковой площади.
Видовая структура даёт представление о качественном составе биоценоза. При существовании двух видов вместе в однородной среде при постоянных условиях происходит полное вытеснение одного из них другим. Возникают конкурентные взаимоотношения. На основе подобных наблюдений был сформулирован принцип конкурентного исключения, или принцип Гаузе.
Деятельность человека сильно сокращает разнообразие в природных сообществах, что требует прогнозов и предвидений её последствий, а также действенных мер поддержания природных систем.
Содержание
Пространственная структура [ править | править код ]
Пространственная структура биоценоза может быть характеризована вертикальной ярусностью. Вертикальная ярусность у растений определяется тем, как высоко над землёй то или иное растение выносит свои фотосинтезирующие части (теневыносливое растение или светолюбивое):
- Древесный ярус
- Кустарниковый ярус
- Кустарничково-травяной ярус
- Мохово-лишайниковый ярус
Вертикальную ярусность у животных можно рассмотреть на примере насекомых (возможна также ярусность птиц, например, один и тот же вид птиц может проживать на разных ярусах одного растения):
- Геобии (обитатели почв)
- Герпетобии (обитатели поверхностного слоя)
- Бриобии (обитатели мхов)
- Филлобии (обитатели травостоя)
- Аэробии (обитатели более высоких ярусов)
Горизонтальная структурированность сообщества (мозаичность, неоднородность) может быть вызвана рядом факторов:
- Абиогенная мозаичность (факторами (растительными организмами, в частности — эдификаторами-лишайниками)
- Эолово-фитогенная (мозаичность вызванная как абиотическими факторами, так и фитогенными)
- Биогенная (мозаичность, вызванная в первую очередь роющими животными)
Экологическая структура [ править | править код ]
Характеризуется соотношением видов, которые имеют разные адаптации к факторам среды, типам питания, размерам, внешнему виду. Биоценоз — это соотношение видов, занимающих определённые экологические ниши.
- Естественные (река, озеро, луг и т.д)
- Искусственные (пруд, сад, и т. д.)
Характеристика показателей биоценоза [ править | править код ]
- Размеры биоценозов разные — от мелких (кочка на болоте, пруд) до очень больших (биоценоз леса, луга, ковыльной степи).
- Размеры биоценоза определяются условиями абиотической среды. Однородное пространство (часть абиотической среды), занимаемое биоценозом, называется биотопом.
- Биоценозы не имеют чётких границ, они постепенно переходят друг в друга. Переходная полоса между смежными сообществами называется экотоном.
Связи популяций в биоценозах [ править | править код ]
Структура биоценоза поддерживается во времени и пространстве за счёт разнообразных связей между популяциями. Связи возникают с целью удовлетворения определённых потребностей одной популяции за счёт другой. В зависимости от характера потребностей выделяют четыре типа связей между популяциями: трофические, топические, форические, фабрические.
Трофические связи (от греч. τρόφή «пища») — особи одной популяции получают пищу за счёт особей другой популяции. Это может происходить путём поедания особей, питания отмершими органическими остатками или продуктами жизнедеятельности особей другого вида.
Топические связи (от греч. τόπος «место») — особи одной популяции используют особей другой популяции в качестве местообитания или испытывают их влияние на свою среду обитания. Например, птицы используют деревья и кустарники как места для гнездования, мальки рыб находят укрытие под зонтиком медузы, эпифиты и лианы используют стволы деревьев как субстрат и т. д.
Форические связи (от греч. φοράει «ношение») — особи одной популяции участвуют в расселении (распространении) особей другой популяции. Например, птицы, питаясь ягодами брусники, черники, рябины, боярышника, распространяют семена этих растений вместе с экскрементами.
Фабрические связи (от лат. fabrico «изготовлять») — особи одной популяции используют выделения или мёртвые части тела особей другой популяции в качестве материала для строительства гнёзд, нор, убежищ и др. Например, бобры сооружают бобровые хатки из стволов и ветвей деревьев.
(от Био. и греч. koinós — общий)
совокупность растений, животных, микроорганизмов, населяющих участок суши или водоёма и характеризующихся определёнными отношениями как между собой, так и с абиотическими факторами (См. Абиотические факторы) среды (см. Биотоп).
Термин «Б.» был предложен немецким биологом К. Мебиусом (1877). Б. — комплекс организмов Биогеоценоза, формирующийся в результате борьбы за существование, естественного отбора и других факторов эволюции. По участию в биогенном круговороте веществ в Б. различают три группы организмов. 1) Продуценты (производители) — Автотрофные организмы, создающие органические вещества из неорганических; основные продуценты во всех Б. — зелёные растения (см. Фотосинтез). Деятельность продуцентов определяет исходное накопление органических веществ в Б. (см. Биомасса, Биологическая продуктивность). 2) Консументы (потребители) — Гетеротрофные организмы, питающиеся за счёт автотрофных. Консументы 1-го порядка — растительноядные животные, а также паразитические бактерии, грибы и другие бесхлорофильные растения, развивающиеся за счёт живых растений. Консументы 2-го порядка — хищники и паразиты растительноядных организмов. Бывают консументы 3-го и 4-го порядков (сверхпаразиты, суперпаразиты и т.п.), но всего в цепях питания (См. Цепи питания) не более 5 звеньев. На каждом последующем трофическом уровне количество биомассы резко снижается. Деятельность консументов способствует превращениям и перемещениям органических веществ в Б., частичной их минерализации, а также рассеянию энергии, накопленной продуцентами. 3) Редуценты (восстановители) — животные, питающиеся разлагающимися остатками организмов (Сапрофаги), и особенно непаразитирующие гетеротрофные микроорганизмы — способствуют минерализации органических веществ, их переходу в усвояемое продуцентами состояние.
Взаимосвязи организмов в Б. многообразны. Кроме трофических связей, определяющих цепи питания (иногда очень своеобразные — см. Паразитизм, Симбиоз), существуют связи, основанные на том, что одни организмы становятся субстратом для других (топические связи), создают необходимый микроклимат и т.п. Часто можно проследить в Б. группы видов, связанные с определённым видом и целиком зависящие от последнего (консорции (См. Консорций)).
Для Б. характерно разделение на более мелкие подчинённые единицы — мероценозы, т.е. закономерно слагающиеся комплексы, зависящие от Б. в целом (например, комплекс обитателей гниющих дубовых пней в дубраве). Если энергетическим источником Б. служат не автотрофы, а животные (например, летучие мыши в Б. пещер), то такие Б. зависят от притока энергии извне и являются неполноценными, представляя в сущности мероценозы. В Б. можно выделить и другие подчинённые группировки организмов, например синузии (См. Синузия). Для Б. также характерно разделение на группировки организмов по вертикали (ярусы Б.). В годовом цикле в Б. изменяются численность, стадии развития и активность отдельных видов, создаются закономерные сезонные аспекты Б.
Б. — диалектически развивающееся единство, меняющееся в результате деятельности входящих в него компонентов, вследствие чего происходят закономерные изменение и смена Б. (сукцессии (См. Сукцессия)), которые могут приводить к восстановлению резко нарушенных Б. (например, леса после пожара и т.п.). Различают насыщенные и ненасыщенные Б. В насыщенном Б. все экологические ниши (см. Ниша экологическая) заняты и вселение нового вида невозможно без уничтожения или последующего вытеснения какого-либо компонента Б. Ненасыщенные Б. характеризуются возможностью вселения в них новых видов без уничтожения других компонентов. Можно различать первичные Б., сложившиеся без воздействия человека (целинная степь, девственный лес), и вторичные, измененные деятельностью человека (леса, выросшие на месте сведённых, население водохранилищ). Особую категорию представляют Агробиоценозы, где комплексы основных компонентов Б. сознательно регулируются человеком. Между первичными Б. и агробиоценозами имеется вся гамма переходов. Изучение Б. важно для рационального освоения земель и водных пространств, т.к. только правильное понимание регулятивных процессов в Б. позволяет человеку изымать часть продукции Б. без его нарушения и уничтожения.
Лит.: Кашкаров Д. Н., Основы экологии животных, 2 изд., Л., 1945; Беклемишев В. Н., О классификации биоценологических (симфизиологических) связей, «Бюлл. Московского общества испытателей природы», 1951, т. 56, в. 5; Гиляров М. С., Вид, популяция и биоценоз, «Зоологический журнал», 1954, т. 33, в. 4; Арнольди К. В. и Л. В., О биоценозе, там же, 1963, т. 42, в. 2; Наумов Н. П., Экология животных, 2 изд., М., 1963; Основы лесной биогеоценологии, под ред. В. Н. Сукачева и Н. В. Дылиса, М., 1964; Макфедьен Э., Экология животных, пер. с англ., М., 1965; Одум Е., Экология, М., 1968; Дювиньо П. и Танг М., Биосфера и место в ней человека, пер. с франц., М., 1968; Tischler W., Synökologie der Landtiere, Stuttg., 1955; Balogh J.. Lebensgemeinschaften der Landtiere, Bdpst — B., 1958; Kormondy Е. J., Readings in ecology, L., 1965.
Этимология и возникновение понятий
Понятие о биоценозе включает в себя такие термины, как экология: биология, экосистема, биоценоз, биотоп, биогеоценоз. Что все эти термины обозначают? Оказывается, все это не так сложно. Надо только перевести эти слова с греческого языка.
К созданию и развитию этих наук приложились ученые разных стран и национальностей, а общим и удобным для общения они выбрали греческий язык.
Продолжил развитие науки Карл Август Мебиус и в 1877 году ввел термин «биоценоз» для описания живых организмов, заселяющих определенную территорию. С введением термина биоценоз, биотоп получил свое определение. Его впервые обозначил тот же Эрнст Генрих Геккель, а развил и ввел в 1908 году профессор Берлинского зоологического музея Ф. Даль.
Термин биоценоз нашел свое применение в литературе на русском и немецком языках. В англоязычных странах применяется понятие «сообщество», что не совсем одно и то же.
В 1942 году профессор Сукачев разработал учение о биогеоценозе. Биогеоценоз и биоценозпо сути обозначают одно и то же, однако, термин мало употребим в мировой научной литературе, но иногда встречается в немецкоязычных изданиях.
Определение терминов
Теперь назовем, что обозначают вышеперечисленные термины.
Что же такое биоценоз в биологии? Дадим первоеопределение. Биоценоз – это все животные, растения и микроорганизмы, существующие на протяжении длительного периода времени, на определенном пространстве и под воздействием окружающей природной среды.
Под определенным относительно однородным пространством понимают биотоп. То есть участок суши, моря или внутреннего водоема с устойчивым воздействием окружающей среды и климатическими условиями. Эти факторы определяют видовой состав обитающего на нем животного, растительного мира и микроорганизмов.
Таким образом, экосистема, биоценоз и биотоп есть понятия, где каждое последующее есть составная и неотъемлемая часть предыдущего.
Картинки биоценоза, как нельзя лучше характеризуют данные понятия.
Разделение биоценоза по виду и насыщенности
По своей структуре биоценоз можно разделить на: видовой, пространственный или вертикальный и мозаичный или горизонтальный.
Прежде всего, видовой, характеризует количественное многообразие видов живых организмов, в нем обитающих, и их общую массу. Другими словами, биоразнообразие и биомасса.
Разнообразие видов животных и птиц, рыб и моллюсков, растений и микроорганизмов, а также их количество, говорит о богатстве его или бедности. Это зависит также от времени, когда он сформировался.
Видовое разнообразие или богатство уменьшается по мере приближения к полюсам Земли. Самая богатая флора и фауна около экватора.
Биоценозы, созданные человеком, несравнимо беднее природных и требуют постоянных дополнительных мероприятий по их поддержанию. То есть существуют естественные и искусственные биоценозы.
Можно провести различие по масштабу биоценоза или площади, которую он занимает. Это может быть лес или отдельное дерево, даже пень, маленький луг или целая пустыня, небольшое озеро или океан.
В конкретно взятый «биоценоз» включают не только живые организмы, постоянно в нем существующие, но и те, которые находятся некоторое, даже непродолжительное время. Например, перелетные птицы, рыбы, заходящие на нерест, насекомые, размножающиеся в воде и так далее.
Можно привести характерные для биоценоза примеры.
На одном гектаре земли в дождевых лесах Амазонки может расти до 400 деревьев более 90 видов. В то время как в умеренном поясе европейского континента их будет не более 10, а в тайге и того меньше – до 5.
Также обстоит дело и с животным миром. На Аляске видов животных и птиц в разы меньше чем в Панаме Колумбии.
Разделение по пространственному фактору
Первому присуща ярусность, то есть насколько высоко над землей место обитания живых организмов. Для растительности его подразделяют: на древесный, кустарниковый, травяной и мохово-лишайниковый. Для насекомых ярусы распределяются также как для обитателей почвы: поверхностный слой земли, мхи, травостой и высокий ярус. Для животных и птиц ярусность не столь четко разграничена. В горизонтальной плоскости он имеет характер неоднородности и напоминает мозаику.
Размеры биоценоза и его обусловленность
От чего зависят размеры биоценоза. Может представляться, что эти размеры можно выбрать произвольно. Но не стоит забывать, что он характеризуется устойчивостью и саморегуляцией. Это говорит о существовании замкнутой биологической цепочки, которая начинается с синтеза органического вещества из неорганического, и этим же заканчивается.
Другими словами, растение синтезирует органическое вещество из солнечной энергии и почвенных минералов. Их поедают животные. Травоядных – съедают хищники, а все погибшее перерабатывают черви и бактерии. Вновь образовывая неорганические соединения. Цепь замкнулась.
Такое поедание один живых организмов другими называется трофическая цепь.
Но здесь включается один посторонний фактор – абиотический. Слово вновь греческого происхождения. Приставка «а» в нем несет характер отрицания. То есть небиологический фактор или, точнее, комплекс факторов и условий неорганической среды, влияющий на живой организм. Это солнечный свет, температура, ветер, воздух, осадки и давление.
Некоторые из них можно уточнить. Например: продолжительность светового дня и интенсивность солнечной радиации, зараженность почвы или воды химическими или отравляющими веществами, засухи или пылевые бури, подводные глубины или атмосферная разреженность высокогорий, аномально высокие или низкие температуры.
Такая абиотическая среда лежит в основе создания однородного пространства – биотопа, которое занимает биоценоз. И, тем не менее, четких границ между ними нет, и они переходят один в другой. На таких пограничных зонах разнообразие и плотность живых организмов значительно больше. Эффект этот называется краевым.
Совокупность абиотических факторов, в которых обитает конкретный биологический вид, называется экологическая ниша.
Стабильность и способность к приспосабливанию
Его стабильность можно проиллюстрировать тем, что даже в самых богатых из них, все виды малочисленны. Это касается и флоры и фауны.
Наше понятие о биоценозе складывается на основании его характеристики по различным факторам: пространственному, временному, качественному, количественному, географическому и источнику возникновения. Но неизменно одно – он устойчив, способен с саморегуляции и самовосстановлению.
Одно только «но», если не вмешается человек. Нужны примеры? Пожалуйста. Аграрный и городской биоценоз. Они созданы человеком искусственно, исходя лишь из его потребностей. Для успешного выращивания выбранных и несвойственных этой природной зоне, видов растений, почвы подвергаются механической обработке, вносятся удобрения и ядохимикаты, применяется искусственное орошение. Если эти мероприятия перестанут проводиться, то самостоятельно он существовать не сможет и погибнет.
Посмотрите видео: БИОЦЕНОЗ КАК СООБЩЕСТВО ЖИВЫХ ОРГАНИЗМОВ.