что такое биоценоз в экологии
Биоценоз – характеристика, виды, организмы, примеры и значение
Биоценозом называют совокупность живых существ, которые населяют определенную территорию, отличающуюся от других по ряду показателей. Все организмы имеют одинаковые потребности в условиях окружающей среды. Жизнь биоценоза представляет собой иерархические отношения, в которых каждый из участников играет свою роль.
Видовое разнообразие биоценоза
Биологические единства формируются в процессе совместного существования организмов на протяжении долгого времени. Видовой состав каждого биоценоза уникален. Его разнообразие зависит от возраста: чем он моложе, тем меньше в нем видов организмов. Видовое разнообразие наблюдается в сложившихся и зрелых биоценозах.
Структура биоценоза
Видовая структура характеризует разнообразие и численность представителей разных групп в конкретном биологическом единстве. Различают богатые и бедные биоценозы. В любом из них есть доминанты, формирующие его внешний облик. Доминантные виды, без которых невозможно существование остальных организмов, называются эдификаторами. С их сокращением меняется сам биоценоз.
Пространственная структура
Пространственная структура характеризуется распределением растений. Ярусами называют вертикальную структуру сообщества, каждый из них обладает неповторимыми характеристиками. Древесный ярус представлен высокими деревьями. Их листва хорошо пропускает солнечные лучи, которые ловит второй ярус деревьев, подпологовый. В условиях затенения образуется ярус подлеска, представителями которого являются кустарники и низкорослые деревца. Ярус подроста представлен молодыми деревьями, которые в перспективе могут вырасти до первого яруса. Лесные травы и многолетние растения формируют травяно-кустарничковый ярус. Почву покрывает собой мохово-лишайниковй ярус. Пространственная структура растений влияет на видовой состав животных.
Экологическая структура
Экологическая структура выражена определенным соотношением экологических групп организмов, которые выполняют в биоценозе определенные функции. Количество всех живых существ зависит от неорганической среды.
Трофическая структура
Трофическая структура характеризуется пищевым взаимоотношением различных видов. Автотрофные организмы питаются органическими веществами, которые сами и создают. Гетеротрофы используют в качестве источника энергии готовые органические соединения животного и растительного происхождения.
Состав биоценоза
Биологическое единство формируется на основе взаимодействия фитоценоза, зооценоза и микробиоценоза. Фитоценоз представляет основу биоценоза, в нем протекают процессы создания и переработки органического вещества. От фитоценоза зависит облик, структура, климат и видовое разнообразие конкретного единства. В подобном единстве существуют положительные и отрицательные взаимодействия. Главным качеством фитоценоза является устойчивость во времени: он способен поддерживать собственное существования без постороннего вмешательства.
Совокупность различных видов живых существ, обитающих в одном биологическом сообществе, называют зооценозом. Ему тоже отведена важная экологическая роль. Зооценоз участвует в ускорении преобразования энергии, сохраняет структуру фитоценоза. У каждого вида животных есть определенная функция.
Под микробиоценозом подразумевают совокупность всех микроорганизмов, которые существуют в условиях одного сообщества. Сюда входят существа как растительного, так и животного происхождения.
Какие организмы входят в состав биоценоза
Фитоценоз чаще всего представлен как высшими, так и низшими растениями. Видовое богатство обуславливают климатические условия. Общее количество организмов зависит от внешних условий и возраста самого биоценоза. Все участники фитоценоза действуют друг на друга, поэтому совместная жизнь накладывает отпечаток на внешний облик единства.
Чем биоценоз отличается от агроценоза и экосистемы
Агроценоз — это система, которую создал человек для своих нужд. Видовой состав и отношения между организмами в биоценозе формируются на протяжении долгого времени. В агроценозе всегда господствует искусственный отбор. Люди создают искусственные единства для того, чтобы вырастить сельскохозяйственные культуры или животных. Биоценозы получают извне только солнечную энергию, продуктивность агроценоза всегда можно повысить за счет мелиорации, внесения удобрений.
Научная литература дает схожее объяснение терминам “биоценоз” и “экосистема”, поэтому их часто взаимозаменяют. Жизнедеятельность организмов в каждой экосистеме возможна при постоянной выработке энергии. Различают простые и сложные, искусственно созданные и природные экосистемы.
Примеры биоценоза
Возникший естественным путем луг отличается однородным рельефом. Доминирующими организмами в нем являются травы. Первый ярус представлен низкорослыми многолетниками, в том числе клевером, будрой, мышиным горошком. На втором ярусе растут злаковые культуры: мятлик, тимофеевка, тысячелистник, кострец безостый.
Большинство растений являются медоносами, поэтому на лугах летом много пчел, бабочек и шмелей. Зеленью питаются насекомые, в том числе гусеницы, кузнечики и жуки. Земноводные и пресмыкающиеся животные служат источником пищи для хищных птиц и крупных млекопитающих.
Роль биоценоза
Биологические сообщества благодаря постоянному превращению энергии обеспечивают круговорот веществ в природе. Крупные биоценозы являются источником кислорода, задерживают вредные газы и пыль. Биоценозы водоемов — это источники питьевой воды. Антропогенная деятельность приводит к разрушению естественных биологических единств. На их восстановления уходят века. Человек страдает от таких катастроф в первую очередь.
Биоценоз
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.
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.
Что такое биоценоз? Виды, структура, роль и примеры биоценоза
Что такое биоценоз?
Давайте представим себе, что есть некая крупная компания. В ней трудятся десятки человек. А еще работают компьютеры, принтеры, задействованы автомобили и другая техника. Благодаря отлаженным действиям рабочий процесс идет как по маслу. Такой же механизм существует и у природы.
Это может быть как совсем маленький участок, к примеру, гниющий пень, так и огромная степь. Продолжая аналогию, представим, что на этом предприятии вышли из строя все компьютеры. Что произойдет? — Работа встанет.
Так же и в природе – убери из сообщества какой-либо вид организмов – и оно начнет разрушаться. Ведь каждый выполняет свою задачу, и словно вкладывает кирпичик в общую стену. Количество видов, объединенных в биоценоз, называют биоразнообразием.
Появился термин биоценоз еще в 19-м веке. Один немецкий ученый пристально следил за поведением двустворчатых моллюсков. Проведя за этим занятием много времени, он понял, что беспозвоночные ведут активную социальную жизнь, у них есть сформировавшийся «круг общения»: морские звезды, планктон, кораллы.
И друг без друга им не жить. Ведь все эти «приятели» не только являются пищей друг для друга, но и способствуют нормальной жизнедеятельности. Итак, еще раз, биоценоз – это сосуществование популяций разных живых созданий.
Популяция — группа живых организмов одного вида, которые уживаются на одной территории. Это может быть стая птиц, стадо бизонов, семья волков. Между ними есть два вида взаимодействия: с выгодой для каждой из взаимодействующих сторон, и конкуренция. Однако, чаще всего, преимуществ у такого союза больше.
И, прежде всего, повышаются шансы сохранить жизнь в опасных условиях. Ведь собрат может как предупредить об опасности, так и вступить в бой с оппонентом члена своей стаи. Что же касается соперничества, то этот фактор позволяет сохранять оптимальную численность особей в объединении, предупреждая неконтролируемое размножение.
Каждая популяция не хаотична, у нее есть определенная структура. Т.е. соотношение особей в зависимости от пола, возраста, физ. силы, а также того, как распределены они по выбранному ареалу.
Стартовые показатели соотношения мужских и женских особей 1 к 1. Однако, у многих видов животных в процессе жизни эта пропорция изменяется в силу воздействующих извне фактов. Тоже самое касается человека.
Изначально мужчин должно быть больше женщин, однако, сильный пол слишком халатно относится к своему здоровью и жизни. В результате к совершеннолетию цифры становятся равными, а мужчин в зрелом возрасте гораздо меньше, чем дам.
Есть особый признак, позволяющий понять, что скопление особей относится именно к популяции, — способность сохранять свою численность, существуя на одном участке, путем только размножения (не принимая в группу новых членов). А теперь подробнее о том, что же такое компоненты биоценоза:
В случае с последними существует градация на:
1. Продуценты. Это добытчики энергии. Речь о растениях, которые благодаря своим свойствам преобразовывают лучи солнца в органические вещества. После чего такими «продуктами» способны поживиться и остальные участники сообщества.
2. Консументы. Это как раз те самые потребители, т.е. животные и насекомые. Причем, питающиеся не только растениями, но и чужой плотью. Сюда же можно спокойно отнести человека.
3. Редуценты. Не дают превратить свой ареал обитания в кладбище. Останки уже отживших свое организмов под их воздействием переходят в простейшую органику, либо неорганическое вещество. Под силу это бактериям, а также грибам.
При этом, все создания, объединившиеся в сообщество, должны хорошо себя чувствовать в условиях, предложенных биотопом (выбранной средой обитания). На этом участке земли, воды, или воздуха они должны иметь возможность питаться и размножаться. Биотоп и биоценоз вместе образуют биогеоценоз. Нельзя не упомянуть и о том, каков состав биоценоза:
Есть и определенные переходные участки (ведь границы эти нерезкие), они обозначаются термином экотоны. Примером может служить лесостепь – место встречи леса и степи. В этих зонах можно встретить компоненты из обоих соседствующих сообществ. А следовательно насыщенность их видами гораздо выше.
Скорее всего, Вы не раз слышали такое понятие, как экосистема. Однако, это далеко не то же самое, что биоценоз, который является лишь кусочком большого пазла, представляющего из себя экосистему.
У нее нет четко очерченных растениями границ, зато есть три составные части: биоценоз + биотоп + система связей между организмами (муравейник, ферма, или даже целый город, как пример). Так что биоценоз и экосистема представляют собой разные вещи.
Виды биоценоза
Рассмотрим виды биоценоза. Существует несколько принципов градации. Один из них – по размерам:
Кроме того, есть классификация, сделанная исходя из типа биоценоза: пресноводный, морской, и сухопутный наземный.
Однако, чаще всего мы слышим такие понятия, как:
Структура биоценоза
Далее расскажем о том, какой бывает структура биоценоза:
Здесь имеется в виду качественный состав сообщества, т.е. какие именно живые организмы его населяют (видовой биоценоз). Естественно, что в благоприятных для большинства существ условиях этот показатель будет намного выше, чем там, где ужиться сложно.
Скуднее всего в пустынях и промерзших зонах Арктики. С противоположной стороны – тропики и коралловые рифы со своим богатым набором обитателей. У совсем юных сообществ видов будет меньше, у зрелых же количество видов может доходить до нескольких тысяч.
Среди всех участников группы есть доминантные. Т.е. их больше всего. Это могут и животные (тот же коралловый риф) и растения (дубовая роща). Встречаются и такие объединения, в которых отсутствует какой-либо из компонентов биоценоза. Но это вовсе не значит, что сообщество не может существовать, это может быть расщелина в скале, в который образовался свой мир без растений.
На этот раз подразумевается то, в каких плоскостях находятся определенные виды. Когда речь о вертикальной системе, то деление идет на ярусы. Т.е. здесь важно на какой высоте находится объект внимания. Если рассмотреть биоценоз леса, то мох и лишайники – один ярус, трава и мелкая поросль – еще один, листва кустарников другой, верхушки низких деревьев — третий, высоких деревьев – четвертый. По мере своего взросления юные деревья занимают самую высокую позицию и могут менять структуру биоценоза.
Есть у биоценозов и подземные ярусы. Дабы не остаться без питательных веществ корневая система каждого вида растения выбирает для себя определенную глубину. В результате корни распределяют между собой слои почвы. Тоже самое происходит и в животном мире. Те же черви проделывают свои подземные ходы на разных глубинах, чтобы не пересекаться и не мешать существованию друг друга.
Тоже самое касается и животных, и птиц. Т.е. нижний ярус – убежище пресмыкающихся. Выше – пристанище насекомых и млекопитающих. Птицы же населяют самые высокие уровни. Не чуждо такое деление и обитателям водоемов. Разные виды рыб, моллюсков и других морских гадов так же перемещаются в едином пространственном ключе.
Есть еще один вид деления структуры биоценоза – горизонтальный. Идеально равномерного распределения живых существ по территории одного сообщества – не встретить. Очень часто животные биоценоза живут стаями, а мох растет грядками. Это и есть та самая горизонтальная мозаика.
Здесь речь идет о том, какую роль в одном биоценозе берет на себя каждый вид. Ведь живые организмы в разных сообществах могут быть разными, а схема их взаимодействия идентичной. Викарирующие особи – это те, что наделены сходными функциями, но выполняет их каждая в своей «семье». Так же многие источники выделяют и трофическую структуру (трофический биоценоз), основанную на пищевых цепях.
Вся система биоценоза закручена на том, что энергия (органическое вещество) циркулирует в нем, переходя от одной особи к другой. Происходит это очень просто – путем поедания хищниками других животных, или травоядными растений. Этот механизм получил название трофическая цепь (или пищевая).
Как уже говорилось в статье, начинается все с энергии небесного светила, которую всевозможные кустарники, травы, деревья перерабатывают в общедоступный «заряд». Всего же этот самый заряд проходит примерно через 4 звена. И с каждым новым этапом теряет свою силу.
Ведь получившее ее создание расходует этот заряд на жизнедеятельность, переваривание пищи, передвижение, и т.д. Так что конечному потребителю цепочки достаются ничтожно малые дозы.
Те особи, что питаются по одной и той же схеме, и являются одинаковым по счету звеном в такой цепочке, занимают один и тот же трофический уровень. Т.е. до них энергия солнца дойдет, пройдя одинаковое количество ступеней.
Схема пищевой цепи такова:
А если нагляднее, то: фитопланктон-рачки-кит. Есть и такие особи, что не брезгают не травкой, не мясом, тогда они будут входить в два трофических уровня сразу. Их роль там будет зависеть от количества поглощаемой пищи определенного вида.
Что же произойдет, если вырвать из цепи хотя бы одно звено? Давайте вникнем в тему на примере биоценоза леса (не важно это обычная сосновая роща, или поросшие лианами джунгли). Практически каждому растению нужен переносчик, т.е. насекомое, или птица, которое будет курьером его пыльцы.
Эти переносчики, в свою очередь, не смогут нормально существовать без пыльцы. А значит, когда какой-то вид, к примеру, кустарника, начнет вдруг погибать, его компаньон-переносчик поспешит покинуть сообщество.
Без еды останутся животные, потребляющие листву кустарника. Они либо вымрут, либо сменят место обитания. Тоже самое грозит и хищникам, поедающим этих травоядных. Так биоценоз просто распадется.
Пусть сообщества и стабильны, но не вечны. Потому изменение биоценоза может произойти по причине перемены окружающей температуры, влажности, насыщенности почв. Допустим, лето выдалось слишком жарким, тогда растительность может выборочно засохнуть, а животные не пережить недостатка воды. Произойдет смена биоценоза.
Свою лепту нередко вносит и человек, разрушая сложившиеся объединения.
Все эти процессы получили название сукцессия. Нередко процесс смены одного биоценоза на другой происходит плавно. Когда озеро, к примеру, превращается в заболоченный пруд. Если рассматривать искусственно созданное сообщество, то окультуренное поле без должного ухода становится поросшим сорняками.
Бывают и такие случаи, когда сообщество образуется с нуля, на пустом месте. Такое может происходить после масштабных пожаров, сильных заморозков, или извержения вулкана.
Биоценоз будет менять свой состав до тех пор, пока он не станет оптимальным для выбранного биотопа. Для разных географических регионов существуют оптимальные виды биоценозов. Чтобы создать идеальное для местности сообщество, нужно очень много времени. Но различные катаклизмы не оставляют природе шансов завершить этот процесс.
Есть определенное деление пищевых цепей на виды:
Они превращают пищу в самые простые состояния, после чего ее могут переварить корни растений. Так начинается новый круг.
Формы межвидовых связей
Взаимодействие в рамках одного биоценоза может быть разной плотности:
1. Нейтральное. Организмы входят в одно сообщество, но практически между собой не пересекаются. Скажем, это могут быть белка и далекий от нее лось. Но такие связи чаще всего можно зафиксировать лишь в многовидовых биоценозах.
2. Аменсализм. Это уже жесткая конкуренция. В этом случае особи одного вида выделяют вещества, способные повилять на уничтожение оппонента. Это могут быть яды, кислоты.
3. Хищничество. Тут очень плотная связь. Одни особи становятся обедом других.
4. Паразитизм. В такой схеме одна особь служит пристанищем для другой, более мелкой особи. Этот «сожитель» и кормится, и живет за счет своего «перевозчика». Для последнего это чаще всего проходит не бесследно, а наносит существенный вред. Однако привести к ежесекундной смерти не может.
Существуют такие типы паразитов, которым нужен постоянный «хозяин». А есть и те, кто обращается к помощи другого живого существа лишь в случае необходимости, к примеру, изменившихся природных условий, либо для кормления (комары, клещи). Поселиться паразиты могут как на поверхности тела хозяина, так и внутри него (бычий цепень).
5. Симбиоз. Ситуация, при которой довольны все, т.е. обе стороны выносят для себя пользу от взаимодействия. Либо возможен такой вариант: один организм в плюсе, а на жизнь другого такой контакт никак не влияет. Именно такой случай видим, когда акулу сопровождает особый вид рыбок, пользуясь покровительством хищника.
К тому же эти нахлебники доедают кусочки пищи, оставшиеся после трапезы морского монстра. Как и гиены, подбирающие остатки за львами. Еще один вариант такого взаимодействия – подселение.
Если брать тех же морских обитателей, то в качестве примера рыбки, живущие между колючками морских ежей. На суше это мягкотелые, заселившиеся в норы других животных.
Бывает и так, что две особи не могут прожить друг без друга. Но причина тому вовсе не романтическая. К примеру, если речь о термитах, и живущих в их кишках одноклеточных. Последние чувствуют себя там вполне комфортно, есть чем питаться, и опасностей нет.
Сами же насекомые не в состоянии переработать поступающую пищеварительную систему целлюлозу, в чем как раз и помогают их поселенцы. Получается, никто не остается в накладе.
Роль биоценоза
Во-первых, такая схема существования всего живого дает возможность эволюционировать. Ведь организмам нужно постоянно приспосабливаться под меняющиеся компоненты своего сообщества, либо искать себе новое.
К тому же роль биоценоза в том, что он поддерживает количественный баланс природных созданий, регулируя их численность. Этому способствуют пищевые связи. Ведь если исчезают естественные враги каких-либо созданий, последние начинают бесконтрольно размножаться. А это может нарушить равновесие, и привести к катастрофе.
Примеры биоценоза
Чтобы подытожить этот рассказ, давайте рассмотрим конкретные примеры биоценозов. За основу возьмем леса разных типов. Ведь именно в таких сообществах больше всего популяций, а биомасса выше средней.
Хвойный лес
Что же такое лес? Это скопление растительности на определенном участке, где доминируют высокие деревья. Чаще всего ареал обитания елей, сосен и других вечнозеленых – горные участки. Плотность заселения деревьями в таком лесу достаточно высокая. Если речь о тайге, то большим количеством видов крупной зелени она похвастать не может – максимум 5. Если же климат не так суров, то эта цифра может доходить до 10.
Давайте еще раз остановимся на тайге. Итак, до 5 видов хвойных это: ель, сосна, пихта, цуга. Благодаря своим смолистым иглам деревья переживают суровые сибирские зимы. Ведь смола служит защитой от трескучих морозов. Еще один способ «согреться» — максимально близкое расположение друг другу. А чтобы килограммы снега не обломали ветки, растут они под уклоном вниз.
С первой же оттепелью хвойные активно начинают фотосинтез, чего не могут сделать их лиственные собратья, лишенные зелени. Животный мир хвойного леса: из травоядных белки, зайцы, мыши, олени и лоси, из птиц это воробьи, рябчики. Хищников тоже немало: рысь, норка, лиса, соболь, медведь, филин, ворон.
Лиственный лес
Биоценоз водоема
Автотрофы (растения-аккумуляторы) в воде – это водоросли и прибрежные травы. С них начинается передача солнечного заряда другим живым существам. Консументами выступают рыбы, черви, моллюски, разные насекомые. В качестве редуцентов работают различные бактерии и жуки, которые не против полакомиться мертвечиной.