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.
Зооценоз – сообщество животных, входящих в конкретный биоценоз.
Фитоценоз – сообщество растений, входящих в конкретный биоценоз
Животное население – совокупность животных сообществ (зооценозов) на какой-то территории.
Входит в состав биоты.
Растительность. – совокупность растительных сообществ (фитоценозов) на какой-то территории.
Входит в состав биоты.
Сравнительный анализ начинается с изучения списков фаун (флор).
Выявляются таксоны (отряды, семейства, роды), присутствующие только в этой фауне или флоре.
Количество видов (родов), характерных для какой-то локальной фауны (флоры), служат показателем ее специфики
Выявляются доминирующие таксоны. Зная их экологические характеристики (отношение к климату, пищевую специализацию), можно судить о типе фауны (флоры).
При сравнительном анализе важно определение степени общности и различия.
Для математического выражения степени сходства используются :
С – число видов общих для обоих фаун (флор), А и В – число видов в 1 и 2 фауне (флоре соответственно.
Возраст флоры и фауны. Генезис флоры и фауны.
Возраст флоры и фауны.
В состав любой фауны входят элементы, различающиеся не только по географическому распространению, но и по возрасту.
Часть из них, как уже говорилось, сформировалась на месте, другие попали в фауну в результате расселения из первоначальных центров, но все они возникли в различные эпохи истории земного шара.
В связи с этим важно установить возраст вида или рода (т. е. время возникновения его как вида, рода и т. п.) и время включения его в состав данной фауны. Если вид относится к автохтонам, ответ на первый вопрос одновременно станет ответом и на второй. Для аллохтонных видов проблема решается по-другому.
Вид может быть очень древним по происхождению, но в состав изучаемой фауны мог войти недавно, в процессе расселения из первичного очага. Определить абсолютный возраст его удается редко и то при наличии палеонтологического материала. Для большинства же животных этого материала нет.
Зоогеографические данные также могут служить косвенными доказательствами древности или молодости вида. Допустим, какой-то вид встречается на материке и на островах близ него. Если этот вид не способен преодолеть водные рубежи, значит расселение его происходило еще до отделения острова от материка. Если к тому же имеются убедительные геологические сведения относительно материкового происхождения острова н известно время этих связей, считается, что возраст вида старше возраста острова, т. е. вид существовал до того, как произошло обособление части его ареала.
С другой стороны на материке и на острове обитают разные виды одного рода. Следовательно, можно предположить, что их общий предок существовал до нарушения связи между разделенными ныне частями родового ареала и что оба они моложе возникшей преграды, так как процесс эволюции обособил виды-потомки уже в условиях географической изоляции.
Если абсолютный возраст вида нельзя установить с полной достоверностью, то относительный возраст нередко можно определить по степени его примитивности или, наоборот, эволюционной продвинутое™. Примитивность или систематическая обособленность вида доказывает его относительную древность. Однако выяснение абсолютной или относительной древности вида еще не решает вопроса о времени включения его в состав той или иной фауны. Вид, древний по возрасту, может быть недавним вселенцем в данную фауну. При изучении истории фауны главное внимание обращается на «возраст присутствия» некоторых видов в ее составе. С известной достоверностью время включения в фауну может быть установлено по ряду экологических показателей. В частности, заслуживает рассмотрения положение вида в ландшафте.
От относительной давности пребывания их в составе данной фауны. Это прогрессивные, консервативные и реликтовые элементы.
Для прогрессивных видов фауны современные условия среды благоприятны; численность их высока, а границы ареала имеют тенденцию к расширению (признаки биологического прогресса).
К ним относятся, с одной стороны, уже упоминавшиеся прогрессивные эндемики, возникшие недавно в пределах территории, занятой фауной. Они еще не успели расселиться на большее пространство (почему и считаются эндемиками) или даже не имеют шансов на это. Примером последнего являются многочисленные высокогорные виды рода Oreomela (бескрылые альпийские жуки-листоеды), сформировавшиеся в альпийской зоне Средней Азии, где условия столь специфичны и резко отличаются от условий межгорных впадин, что возможности для расселения практически ничтожны.
К консервативной категории, как правило, относится преобладающее большинство видов любой фауны, находящихся в относительном равновесии с условиями существования. Ни признаков угасания, что выразилось бы в сокращении ареала, ни признаков экспансии — расширения ареала — консервативные элементы не проявляют. Численность их популяций колеблется около какой-то средней величины; они являются устойчивымикомпонентами основных биоценозов и хорошо приспособлены к различным местообитаниям. Несмотря на «стаж» пребывания в составе фауны, эти виды в настоящее время успешно развиваются.
Реликтами считаются виды (или роды), уже прошедшие эпоху расцвета и сократившие или сокращающие ареал. Современные условия существования не совсем соответствуют их экологическим требованиям — это основной фактор, определяющий выделение реликтовых форм. Процветание последних сегодня невозможно, о чем свидетельствует уменьшение численности их популяций и отступание от прежних границ ареалов.
Реликты могут быть и очень древними по своему абсолютному возрасту (гаттерия) и более молодыми (так называемые ледниковые реликты — заяц-беляк в Центральной Европе). Молодые реликты остаются в чуждых для них лесных формациях со времени одной из стадий четвертичного оледенения.
ЭКОЛОГИЯ СОБЩЕСТВ (СИНЭКОЛОГИЯ). ЭКОСИСТЕМЫ И БИОЦЕНОЗЫ
Понятие экосистемы
Популяции разных видов в природных условиях объединяются в системы более высокого ранга – экосистемы, биоценозы, биогеоценозы.
Термин «биоценоз» был предложен немецким зоологом К. Мебиусом и обозначает организованную группу популяций растений, животных и микроорганизмов, приспособленных к совместному обитанию в пределах определенного объема пространства.
Любой биоценоз занимает определенный участок абиотической среды. Биотоп— пространство с более или менее однородными условиями, заселенное тем или иным сообществом организмов. Экология сообществ (синэкология) — это также научный подход в экологии, в соответствии с которым прежде всего исследуют комплекс отношений и господствующие взаимосвязи в биоценозе. Синэкология занимается преимущественно биотическими экологическими факторами среды.
В пределах биоценоза различают фитоценоз— устойчивое сообщество растительных организмов, зооценоз— совокупность взаимосвязанных видов животных и микробиоценоз– сообщество микроорганизмов:
ФИТОЦЕНОЗ + ЗООЦЕНОЗ + МИКРОБИОЦЕНОЗ = БИОЦЕНОЗ.
При этом в чистом виде ни фитоценоз, ни зооценоз, ни микробиоценоз в природе не встречаются, как и биоценоз в отрыве от биотопа.
В 1935 году английский эколог А.Тенсли предложил термин «экосистема». Экология приобрела современный облик. До 1935 года в экологии остро чувствовалась нехватка базовой единицы исследования. У других оформившихся наук она существовала – у ботаники – растение, у зоологии – животное, у физики – атом, у цитологии – клетка и т.д. Отсутствие чётко определяемой единицы изучения тормозило развитие экологии в целом. И, наконец, в 1935 году такой объект появился в виде экосистемы, которая определялась как ограниченное во времени и пространстве единство, включающее не только все обитающие в нём организмы, но и физические характеристкии климата, почв, а также все взаимодействия между различными организмами и между этими организмами и физическими условиями.
Существуют разные варианты определения экосистемы. Так, под экосистемой понимают единый природный (природно-антропогенный) комплекс, образованный живыми организмами и средой их обитания. Дается определение экосистемы как совокупности организмов и неорганических компонентов, в которой осуществляется круговорот веществ, в нем участвуют продуценты, консументы и редуценты. Экосистему определяют и как любую совокупность совместно обитающих живых организмов и условий их существования (среда обитания), объединенную в единое функциональное целое. Понятие экосистемы можно применить к объектам различной степени сложности и разного размера. Это может быть частичка почвы и капля воды, кочка на болоте и само болото, лужа, озеро и океан, луг, лес, Земля в целом. Термин экосистема применяют к таким мелким по масштабу объектам как аквариум и к крупным географическим единицам как экосистемы Нарочанских озер, Черного моря. Примером экосистемы может служить и тропический лес в определенном месте, в конкретный момент времени, населенный тысячами видов растений, животных, грибов и микроорганизмов, живущих вместе и связанных многими происходящими между ними взаимодействиями.
Понятие биогеоценоза было введено в 1940 г. В. Н. Сукачевым (1880–1967 гг.). Биогеоценоз (от греч. bios – жизнь, ge – Земля и koinos – общий) – участок земной поверхности с однородными природными явлениями (атмосфера, горная порода, растительность, животный мир, микроорганизмы, почва, гидрологические условия), которые объединены обменом веществ и энергии в единый природный комплекс (В. В. Маврищев, 2002). Биогеоценоз представляет собой систему или сложившееся единство биоценоза и неживой среды обитания организмов (т.е. биогеоценоз = биоценоз + биотоп).
Он, как природный объект, имеет связь с определенным участком земной поверхности, его составные компоненты (части) – живые тела (растения, животные, грибы, микроорганизмы), косные (например, горная порода), биокосные (почва) обмениваются веществом и энергией.
Между экосистемой и биогеоценозом имеются некоторые отличия. Биогеоценоз привязан к конкретному участку поверхности Земли. В определении экосистемы этого требования нет. Биогеоценоз в известном смысле более конкретное понятие, тогда как экосистема – более абстрактное, общее, безранговое, обладает признаком безразмерности, ей не свойственно территориальное ограничение. Экосистемой может быть и участок суши или водоема, прибрежная дюна или небольшой пруд и вся биосфера в целом. Термин биогеоценоз используют для наземных объектов, поскольку маркером биогеоценоза является фитоценоз, в границах которого он выделяется (например, биогеоценоз луга, хвойного леса, широколиственного леса и т. д.). Термин же экосистема более универсален.
Типы экосистем.
Классификация экосистем довольно разнообразна. По Ю. Одуму выделяются моря – огромные, наиболее густо, но неравномерно заселенные экосистемы. Эстуарии и морские побережья – полоса разнообразных экосистем, лежащая между морями и континентами. Эта переходная зона богата жизнью. Ручьи и реки – особые экосистемы пресных проточных вод. Их биоценозы наиболее полно используются человеком. Озера и пруды – в абсолютном большинстве водоемы со стоячей пресной водой, хотя встречаются и соленые озера. Пресноводные болота характеризуются периодическими колебаниями уровня воды. Они в какой-то степени приближаются к эстуариям, поскольку обладают высоким плодородием и стабильностью. Пустыни – экосистемы, формирующиеся в районах, где за год выпадает менее 250 мм осадков, а также в областях с очень жарким климатом и нерегулярно выпадающими осадками. Тундра – экосистемы, занимающие положения между лесами и Ледовитым океаном. Тундры – это своеобразные арктические пустыни. Как и в пустыне, в них обитают специфические растения и хорошо приспособившиеся животные. Травянистые ландшафты – степные экосистемы, формирующиеся в областях, где среднее годовое количество осадков лежит в пределах от 250 до 750 мм, т. е. выше, чем в пустынях, и ниже, чем в лесах. Леса – экосистемы, занимающие важное место в биосфере по биомассе и роли в биологической регуляции на планете. Лесные экосистемы формируются в самых различных климатических зонах – от экватора до северных широт в тайге. Они обладают огромным разнообразием растений и животных, максимальной стабильностью.
Экосистемы можно классифицировать также в зависимости от величины качественного и количественного состава компонентов:
– микроэкосистема (экосистема прибрежных зарослей водных растений, упавшего дерева, пня и т. д.);
– мезоэкосистема (экосистема луга, леса, озера, болота, ржаного поля);
– макроэкосистема (экосистема суши, пустыни, океана).
Иногда в основу классификации кладут характерные признаки местообитания, например, березового или соснового леса, пойменного или суходольного луга.
Широко используется классификация по биомам. Биом – это крупная биосистема, включающая в себя множество разнообразных экосистем. Биом также определяют как крупное системно-географическое подразделение, включающее различные организмы и среду их обитания в пределах природно-климатической (ландшафтно-географической) зоны. Выделяют биомы тундры, бореальных хвойных лесов, листопадных лесов, саванн, степей умеренной зоны, пустынь, тропических лесов
ЭКОЛОГИЯ СОБЩЕСТВ (СИНЭКОЛОГИЯ). ЭКОСИСТЕМЫ И БИОЦЕНОЗЫ
Понятие экосистемы
Популяции разных видов в природных условиях объединяются в системы более высокого ранга – экосистемы, биоценозы, биогеоценозы.
Термин «биоценоз» был предложен немецким зоологом К. Мебиусом и обозначает организованную группу популяций растений, животных и микроорганизмов, приспособленных к совместному обитанию в пределах определенного объема пространства.
Любой биоценоз занимает определенный участок абиотической среды. Биотоп— пространство с более или менее однородными условиями, заселенное тем или иным сообществом организмов. Экология сообществ (синэкология) — это также научный подход в экологии, в соответствии с которым прежде всего исследуют комплекс отношений и господствующие взаимосвязи в биоценозе. Синэкология занимается преимущественно биотическими экологическими факторами среды.
В пределах биоценоза различают фитоценоз— устойчивое сообщество растительных организмов, зооценоз— совокупность взаимосвязанных видов животных и микробиоценоз– сообщество микроорганизмов:
ФИТОЦЕНОЗ + ЗООЦЕНОЗ + МИКРОБИОЦЕНОЗ = БИОЦЕНОЗ.
При этом в чистом виде ни фитоценоз, ни зооценоз, ни микробиоценоз в природе не встречаются, как и биоценоз в отрыве от биотопа.
В 1935 году английский эколог А.Тенсли предложил термин «экосистема». Экология приобрела современный облик. До 1935 года в экологии остро чувствовалась нехватка базовой единицы исследования. У других оформившихся наук она существовала – у ботаники – растение, у зоологии – животное, у физики – атом, у цитологии – клетка и т.д. Отсутствие чётко определяемой единицы изучения тормозило развитие экологии в целом. И, наконец, в 1935 году такой объект появился в виде экосистемы, которая определялась как ограниченное во времени и пространстве единство, включающее не только все обитающие в нём организмы, но и физические характеристкии климата, почв, а также все взаимодействия между различными организмами и между этими организмами и физическими условиями.
Существуют разные варианты определения экосистемы. Так, под экосистемой понимают единый природный (природно-антропогенный) комплекс, образованный живыми организмами и средой их обитания. Дается определение экосистемы как совокупности организмов и неорганических компонентов, в которой осуществляется круговорот веществ, в нем участвуют продуценты, консументы и редуценты. Экосистему определяют и как любую совокупность совместно обитающих живых организмов и условий их существования (среда обитания), объединенную в единое функциональное целое. Понятие экосистемы можно применить к объектам различной степени сложности и разного размера. Это может быть частичка почвы и капля воды, кочка на болоте и само болото, лужа, озеро и океан, луг, лес, Земля в целом. Термин экосистема применяют к таким мелким по масштабу объектам как аквариум и к крупным географическим единицам как экосистемы Нарочанских озер, Черного моря. Примером экосистемы может служить и тропический лес в определенном месте, в конкретный момент времени, населенный тысячами видов растений, животных, грибов и микроорганизмов, живущих вместе и связанных многими происходящими между ними взаимодействиями.
Понятие биогеоценоза было введено в 1940 г. В. Н. Сукачевым (1880–1967 гг.). Биогеоценоз (от греч. bios – жизнь, ge – Земля и koinos – общий) – участок земной поверхности с однородными природными явлениями (атмосфера, горная порода, растительность, животный мир, микроорганизмы, почва, гидрологические условия), которые объединены обменом веществ и энергии в единый природный комплекс (В. В. Маврищев, 2002). Биогеоценоз представляет собой систему или сложившееся единство биоценоза и неживой среды обитания организмов (т.е. биогеоценоз = биоценоз + биотоп).
Он, как природный объект, имеет связь с определенным участком земной поверхности, его составные компоненты (части) – живые тела (растения, животные, грибы, микроорганизмы), косные (например, горная порода), биокосные (почва) обмениваются веществом и энергией.
Между экосистемой и биогеоценозом имеются некоторые отличия. Биогеоценоз привязан к конкретному участку поверхности Земли. В определении экосистемы этого требования нет. Биогеоценоз в известном смысле более конкретное понятие, тогда как экосистема – более абстрактное, общее, безранговое, обладает признаком безразмерности, ей не свойственно территориальное ограничение. Экосистемой может быть и участок суши или водоема, прибрежная дюна или небольшой пруд и вся биосфера в целом. Термин биогеоценоз используют для наземных объектов, поскольку маркером биогеоценоза является фитоценоз, в границах которого он выделяется (например, биогеоценоз луга, хвойного леса, широколиственного леса и т. д.). Термин же экосистема более универсален.
Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.
Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.
Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ — конструкции, предназначенные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.