урок 49 в 9 классе. Конспект по теме Биоценозы. Биогеоценозы. Экосистемы и их компоненты

• Название: Конспект по теме Биоценозы. Биогеоценозы. Экосистемы и их компоненты
• Дата: 05.03.2023
• Размер: 2.01 Mb.
• Имя файла: урок 49 в 9 классе.docx
• Тип: Конспект; #969899

КОНСПЕКТ ПО ТЕМЕ

«Биоценозы. Биогеоценозы. Экосистемы и их компоненты»

Понятие о биоценозе и его границах.

Каждый организм живет в окружении множества дру­гих организмов, вступая с ними в самые разнообразные отношения как с отрицательными, так и с положительны­ми для себя последствиями, и в конечном счете не может существовать без этого живого окружения.

Многообразные живые организмы встречаются на Земле не в любом сочетании, а образуют определенные сожи­тельства, или сообщества, в которые входят виды, при­способленные к совместному обитанию.

Группировки совместно обитающих и взаимно связанных организмов называют биоценозами (от греч. биос — жизнь, ценоз — общий).

Примерами биоценозов служат совокупность всех живых организмов участка леса, ручья, пруда. Термин «биоценоз» предложил К. Мебиус (1877).

Совокупность растений, входящих в биоценоз, назы­вается фитоценозом (от греч. фитон — растение и ценоз), а совокупность животных — зооценозом (от греч. зоон — животное и ценоз).



Границы биоценозов совпадают с границами распрос­транения относительно однородной растительности (рас­тительных ассоциаций). Например, биоценоз ельника-кисличника, биоценоз суходольного луга, ковыльной сте­пи, пшеничного поля и т. д. При этом имеется в виду вся совокупность живых существ — растений, животных, мик­роорганизмов, приспособленных к совместному обита­нию на данной территории.

В водной среде различают биоценозы, соответствую­щие экологическим подразделениям частей водоемов, на­пример биоценозы прибрежных галечных, песчаных или илистых грунтов и т. п.

1. 
   Видовая структура биоценоза.
   

Структура любой системы — это закономерности в соотношении и связях ее частей. Структура биоценоза многопланова, и при ее изучении выделяют несколько аспектов. Остановимся на их характеристике.
Под видовой структурой биоценозапонимают разнооб­разие в нем видов и соотношение их численности или массы. По видовому составу различают бедные и богатые сообщества.
Видовое богатство сообщества зависит от нескольких причин:

• от степени благоприятности абиотических факторов среды (в пустынях, тундрах — мало видов, а в тро­пических лесах, в коралловых рифах — много);

• от длительности существования биоценоза (в моло­дых сообществах насчитывается меньше видов, чем в зрелых, в созданных человеком видов меньше, чем в природных);

• от разнообразия среды обитания.
Однако даже самые обедненные видами сообщества включают, по крайней мере, несколько десятков видов организмов, принадлежащих разным систематическим группам. Богатые видами природные сообщества включа­ют тысячи и даже десятки тысяч видов, объединяемых сложной системой разнообразных взаимосвязей.

Остановимся на количественном соотношении видов в сообществах. Соотношение количества видов часто опре­деляет внешний облик биоценоза.

Виды, преобладающие по численности, являются доми­нантами сообщества(доминантные виды). Например, в еловых лесах среди деревьев доминирует ель, в травяном покрове — кислица, в птичьем населении — королек и т. д. Доминанты господствуют в сообществе и составляют его «видовое ядро». Однако не все доминантные виды оди­наково влияют на биоценоз. Среди них выделяются те, которые своей жизнедеятельностью в наибольшей степени создают среду для всего сообщества и без которых суще­ствование большинства других видов невозможно. Такие виды называют эдификаторами (строителями). Удаление вида-эдификатора из биоценоза вызывает изменение физи­ческой среды, в первую очередь микроклимата биотопа.

Так, эдификатором в еловых лесах выступает ель, в сосно­вых — сосна, в степях — дерновинные злаки (ковыль, типчак и др.).

Кроме относительно небольшого числа видов-доминантов, в состав биоценоза входит обычно множество ма­лочисленных и даже редких форм. Малочисленные виды создают видовое богатство, увеличивая разнообразие биоценотических связей, служат резервом для пополнения и замещения доминантов, то есть придают биоценозу ус­тойчивость и надежность функционирования.

Таким образом, разнообразие биоценоза тесно связа­но с его устойчивостью, чем выше видовое разнообразие, тем стабильнее биоценоз.

2. 
   Пространственная структура биоценоза.
   

Пространственная структурабиоценоза определяется прежде всего сложением его растительной части — фито­ценоза, распределением наземной и подземной массы ра­стений.

При совместном обитании растений, разных по высо­те, фитоценоз часто приобретает четкое ярусное сложение: ассимилирующие надземные органы растений и подзем­ные их части располагаются в несколько слоев, по-разно­му используя и изменяя среду.

Ярусность особенно хорошо заметна в лесах умерен­ного пояса. Например, в еловых лесах выделяется 5—6 ярусов, столько же их насчитывается в широколиствен­ном лесу. Ярусность позволяет растениям более полно использовать световой поток: под пологом высоких рас­тений могут существовать теневыносливые, вплоть до те­нелюбивых, перехватывая даже слабый солнечный свет.

Подземная ярусность фитоценозов связана с разной глубиной укоренения растений. В лесах нередко можно наблюдать до шести подземных ярусов. Животные также преимущественно приурочены к тому или иному ярусу растительности.

В горизонтальном направлении сообщества представля­ют собой мозаичную структуру.

Мозаичность обусловлена:

• неоднородностью микрорельефа;

• неоднородностью почв;

• средообразующим влиянием растений и их биоло­гическими особенностями;

• следствием деятельности животных или человека.

Мозаичность, как и ярусность, динамична: происходит смена одних микрогруппировок другими, разрастание или сокращение их в размерах.

3. 
   Экологическая структура биоценоза.
   

Экологическая структура биоценоза выражает опреде­ленное соотношение экологических групп организмов.

Биоценозы со сходной экологической структурой мо­гут иметь разный видовой состав, так как в них одни и те же экологические ниши могут быть заняты сходными по экологии, но далеко не родственными видами. Такие виды, выполняющие одни и те же функции в сходных биоцено­зах, называют викарирующшш. Явление экологического викариата широко распространено в природе. Например, одну и ту же эконишу занимают куница в европейской части и соболь в азиатской части тайги, бизоны в прериях Северной Америки, антилопы в саваннах Африки и кула­ны в Азии и т. д.

Конкретный вид для биоценоза в известной мере слу­чайное явление. Но экологическая структура биоцено­зов, складывающихся в определенных климатических и ландшафтных условиях, строго закономерна. Экологи­ческую структуру биоценоза отражает соотношение сапрофагов и фитофагов, гигрофитов, мезофитов и ксерофи­тов и т.д.

4. 
   Отношения организмов в биоценозах.
   

Основу возникновения и существования биоценозов представляют отношения организмов, их связи, в которые они вступают друг с другом. По классификации В. Н. Беклемишева, межвидовые отношения по тому зна­чению, которое они могут иметь для занятия видов в биоценозе определенной экониши, подразделяются на четыре типа.
• трофические— возникают, когда один вид питается дру­гим: либо живыми особями, либо их мертвыми остан­ками, либо продуктами жизнедеятельности.

• топические — характеризуют любое физическое или хи­мическое изменение условий обитания одного вида в результате жизнедеятельности другого (создание одним видом среды для другого, создание субстрата, на кото ром поселяются представители других видов и др.).

• форические— это участие одного вида в распространении другого. В роли транспортировщиков выступают чаще всего животные (перенос животными семян, спор, пыльцы растений).

• фабрические— это такой тип биоценотических отношений, в которые вступает вид, использующий для своих сооружении (фабрикации) продукты выделения, либо мертвые остатки, либо даже живых особей другого вида (птицы для строительства гнезд используют ветви деревьев, шерсть, траву и т. п.).

5. 
   Понятие об экологических системах.
   

Сообщества организмов связаны с неорганической сре­дой теснейшими материально-энергетичес-

кими связями. Растения могут существовать только за счет постоянного поступления в них углекислого газа, воды, кислорода, минеральных солей. Гетеротрофы живут за счет автотрофов, но нуждаются в поступлении таких неорганических соединений, как кислород и вода. Запасов неорганических соединений в любом местообитании хватило бы ненадол­го, если бы эти запасы не возобновлялись. Возврат био­генных элементов в среду происходит как в течение жизни организмов, так и после их смерти. Таким образом, сооб­щество образует с неорганической природой определен­ную систему, в которой поток атомов, вызываемый жиз­недеятельностью организмов, имеет тенденцию замыкать­ся в круговорот.

Любую совокупность организмов и неорганических компонентов, в которой может осуществляться кругово­рот веществ, называют экологической системой.

Термин был предложен в 1935 году английским экологом А. Тенсли, который подчеркивал, что при таком подходе неоргани­ческие и органические факторы выступают как равноправ­ные компоненты и мы не можем отделить организмы от конкретной окружающей их среды.

Экосистема — понятие безранговое, широкое, гибкое, относящееся к системам любой размеренности: от капли прудовой воды или пня со всем комплексом населяющих организмов, аквариума с растениями и животными до луга, леса, Мирового океана и биосферы.

Примером экологической системы является биогеоценоз.

6. 
   Учение о биогеоценозах.
   

Автором учения о биогеоценозах является академик В. Н. Сукачев (1942).

Биогеоценоз (от греч. биос — жизнь, гео — земля и ценоз — совместно) — это однородный участок земной поверхности с определенным составом живых компонен­тов (биоценоз) и факторов неживой природы, динамично взаимодействующих друг с другом путем обмена веществ и энергии.

«Экосистема» и «биогеоценоз» — близкие по сути по­нятия. Но если «экосистема» — понятие, приложимое для обозначения систем любого ранга, обеспечивающих кру­говорот, то «биогеоценоз» — понятие территориальное, относимое к определенным участкам суши, которые заня­ты определенными единицами растительного покрова — фитоценозами.

Компоненты экосистемы.

С точки зрения структуры удобно выделить четыре ком­понента экосистемы.

Абиотические вещества(запас неорганических молекул в усвояемой форме) — основные элементы и составные части среды.

Продуценты— автотрофные организмы, способные строить свои тела за счет неорганических соединений (в ос­новном зеленые растения).

Консументы — это гетеротрофные организмы, потреб­ляющие органическое вещество продуцентов или других консумеитов и трансформирующие его в новые формы (главным образом животные).

Редуценты — организмы, живущие за счет мертвого вещества, переводя его вновь в неорганические соедине­ния (в основном гнилостные бактерии и грибы).

7. 
   Круговорот веществ в экосистемах.
   

Для поддержания круговорота веществ в системе необ­ходимы эти четыре компонента (хотя в принципе круго­ворот атомов может поддерживаться в системе и без про­межуточного звена - консументов, за счет деятельности двух других групп организмов). Схема круговорота ве­ществ в экосистеме приведена на рисунке.

8. 
   Поток энергии и цепи питания.
   

Поддержание жизнедеятельности организмов и круго­ворот веществ в экосистемах возможны только за счет постоянного притока энергии. В конечном итоге вся жизнь на Земле существует за счет энергии солнечно­го излучения, которая переводится фотосинтезирующими организ­мами в химические свя­зи органических соеди­нений. Гетеротрофы получают энергию с пищей. Все живые орга­низмы являются объек­тами питания других, то есть связаны между собой энергетическими отношениями. Пище­вые связи в сообще­ствах — это механизмы передачи энергии от од­ного организма к дру­гому. В каждом сооб­ществе трофические связи переплетены сложную сеть.

Таким образом, трофические сети в биогеоценозах очень сложные и создается впечатление, что энергия в них может долго мигрировать от одного организма к другому. На самом деле путь каждой конкретной порции энергии, на­копленной зелеными растениями, короток. Она может пере­даваться не более чем через 4—6 звеньев ряда, состоящего из последовательно питающихся друг другом организмов.

Цепи взаимосвязанных видов, последовательно извле­кающих материалы и энергию из исходного пищевого вещества, называются пищевыми (трофическими) цепями



При составлении пищевых цепей необходимо соблюдать несколько правил:

• пищевые цепи короткие;

• пищевые цепи замкнутые;

• на первом трофическом уровне в цепи располагает­ся продуцент или мертвое органическое вещество.
Место каждого звена в цепи питания называют трофи­ческим уровнем. Первый уровень представлен чаще всего продуцентами, второй — растительноядными консументами, третий — плотоядными консументами, четвертый — плотоядными, потребляющими других плотоядных.

Чтобы ответить на вопрос о причинах небольшой дли­ны пищевых цепей, нужно рассмотреть поток энергии в цепях питания.

Энергетический баланс консументов складывается из трат на рост, трат на дыхание и энергии неусвоенной пищи в виде экскрементов. Траты на дыхание во много раз больше энергетических затрат на увеличение массы само­го организма, то есть основная часть потребляемой с пищей энергии идет у животного на поддержание их жизнедеятельности и лишь сравнительно небольшая — на построение тела, рост и размножение. Иными словами, большая часть энергии при переходе из одного звена пищевой цепи в другое теряется, так как к следующему потребителю может поступать лишь та энергия, которая заключается в массе поедаемого организма. По грубым подсчетам, эти потери составляют около 90 % при каждом акте передачи энергии через трофическую цепь.

Таким образом, запас энергии, накопленный зелеными растениями, в цепях питания стремительно иссякает. По­этому пищевая цепь обычно включает всего 4—5 звеньев. Потерянная в цепях питания энергия может быть вос­полнена только поступлением новых ее порций. Поэтому в экосистемах не может быть круговорота энергии, ана­логичного круговороту веществ. Экосистема функциони­рует только за счет направленного потока энергии, посто­янного поступления ее извне в виде солнечного излучения или готовых органических веществ.

9. 
   Цепи выедания и детритные цепи разложения.
   

Трофические цепи, которые начинаются с фотосиптезирующих организмов, называются цепями выедания, или пастбищными, или цепями потребления.
Цепи, которые начинаются с отмерших остатков расте­ний, трупов и экскрементов животных, называются детритными цепями разложения.



Таким образом, поток энергии, входящий в экосисте­му, разбивается далее как бы на два основных русла, поступая к консументам через живые ткани растений или запасы мертвого органического вещества, источником которого также является фотосинтез.

В разных типах экосистем мощность потоков энергии через цепи выедания и разложения различна. Так, в вод­ных экосистемах основной поток энергии проходит через цепи выедания, а в сухопутных — через детритные цепи разложения.

10. 
    Биологическая продуктивность экосистем.
    

Продуктивность сообщества определяется скоростью, с которой продуценты экосистемы фиксируют солнечную энергию в ходе фотосинтеза.

Органическая масса, создава­емая растениями за единицу времени, называется первич­ной продукцией сообщества.

Прирост за единицу времени массы консументов называется вторичной продукцией со­общества.

Количество живого материала на различных трофичес­ких уровнях носит название урожая в поле(термин оди­наково применимый к растениям и животным). Урожай в поле может быть выражен:

1) количеством организмов на единицу площади;

2) количеством биомассы.

Биомасса — суммарная масса организмов данной груп­пы или всего сообщества в целом.

Биомасса сообщества с уравновешенным круговоротом веществ остается от­носительно постоянной, так как практически вся первич­ная продукция тратится в цепях питания.

11. 
    Правила экологических пирамид.
    

Всем сообществам свойственны определенные количе­ственные соотношения первичной и вторичной продук­ции, биомассы растений и животных и т. д. Эти законо­мерности получили название правил экологических пира­мид.



Правило пирамиды продукции.

На каждом предыдущем трофическом уровне количество биомассы, создаваемой за единицу времени, больше, чем на последующем. Гра­фически это правило выражается в виде пирамид, суживающихся кверху и образованных поставленными друг на друга прямоугольниками равной высоты, длина которых соответствует масштабам продукции на соответствующих трофических уровнях. Пирамида продукции отражает за­коны расходования энергии в цепях питания.
Правило пирамиды биомасс.

Суммарная масса растений ока­зывается больше, чем биомасса всех фитофа­гов и травоядных, а масса тех, в свою оче­редь, превышает мас­су всех хищников. Для океана правило пирамиды биомасс не действительно, так как она имеет переверну­тый вид — на выс­ших трофических уровнях преобладает тенденция к накопле­нию биомассы.
Правило пирамиды чисел.

Общее число особей, участву­ющих в цепях питания, с каждым звеном уменьшается. Это связано с тем, что хищники, как правило, крупнее своих жертв, и для поддержания биомассы одного хищ­ника нужно несколько или много жертв.

Все три правила пирамид выражают в конечном итоге энергетические отношения в экосистемах, и если первые два проявляются в сообществах с определенной трофичес­кой структурой, то пирамида продукции имеет универ­сальный характер.

Знание законов продуктивности экосистем, возможность количественного учета потока энергии имеют важное прак­тическое значение. Первичная продукция агроценозов яв­ляется основным источником пищи для человечества. Не менее важна и вторичная продукция, получаемая за счет сельскохозяйственных животных.