Взаимосвязь организмов в сообществах

Взаимосвязь организмов в сообществах

Приведи примеры связей между организмами в природном сообществе?

Между живыми организмами в природе существует огромное количество связей и взаимоотношений. Обычно выделяют четыре вида взаимоотношений.

хищничество,

конкуренция,

симбиоз и паразитизм.

Связи между организмами также очень разнообразны. Одни употребляют других как пищу, другие используют как строительный материал для постройки гнезд и других жилищ. Есть организмы, которые переносят семена и пыльцу растений.

Представим основные типы взаимоотношений.

Хищничество

Хищничество — тип взаимоотношений между живыми организмами, когда один — хищник, а второй — жертва. Например, волк-заяц, мышь-ястреб, крокодил-антилопа, стрекоза-комар. Причем хищники питаются только живыми жертвами. Мертвые организмы их не интересуют.

Конкуренция

Конкуренция — одна из самых распространенных форм взаимоотношений между организмами в природе. Конкуренция может проходить как между абсолютно одинаковыми животными (например, между мышами за поиск пищи), так и между разными животными (ястреб и лиса за поиск себе пропитания). Конкурируют те животные, пища которых, места обитания одинаковы. Борьба может быть за пищу, за место обитания (например животные, обитающие в норах, конкурируют за то, чтобы их занять первыми), за особь противоположного пола (самку). Особенно конкуренция за самок развита у млекопитающих и у птиц.

Симбиоз и паразитизм

Симбиоз — это совместное взаимовыгодное проживание двух организмов, когда каждый из них приносит пользу своему сожителю. Так, например, в симбиозе гриба-подосиновика и дерева осины гриб отдает дереву воду и минеральные вещества, поглощаемые из почвы, а дерево отдает грибу питательные вещества, которые оно само образует в своих листьях. Дpугой пример — симбиоз рака-отшельника и актинии. Pак постоянно носит на своей раковине актинию, защищающую его своими ядовитыми щупальцами, а актиния питается остатками пищи рака.

В паразитизме польза от совместного проживания двух организмов приносится только одному. Другой же организм угнетается. Паразит полностью живет за счет питательных веществ хозяина. Пример паразитов: пиявка, прикрепляющаяся к рыбе и питающаяся за счет ее крови; круглые черви (глисты), проживающие в организме многих млекопитающих и в том числе человека.

Выбери что тебе надо.

59. Биоценозы. Структура сообществ. Видовое разнообразие

Биоценоз (от греч.βίος — «жизнь» и κοινός — «общий») — это исторически сложившаяся совокупность животных,растений,грибовимикроорганизмов, населяющих относительно однородное жизненное пространство (определённый участок суши или акватории), и связанных между собой и окружающей их средой. Биоценозы возникли на основебиогенного круговоротаи обеспечивают его в конкретных природных условиях. Биоценоз — это динамическая, способная к саморегулированию система, компоненты которой (продуценты,консументы,редуценты) взаимосвязаны. Один из основных объектов исследованияэкологии. Наиболее важными количественными показателями биоценозов являютсябиоразнообразие(совокупное количество видов в нём) ибиомасса(совокупная масса всех видов живых организмов данного биоценоза).

Термин (нем.Biocönose) введён Карлом Мёбиусомв книге1877 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.

Определяется видовым многообразием. Для биотопов характерно определенное 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 дает 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.

Пространственная структура

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 (тенелюбивое растение или светолюбивое):

Древесный ярус

Кустарниковый ярус

Кустарниково-травяной ярус

Мохово-лишайниковый ярус

Горизонтальная структурированность сообщества (мозаичность, неоднородность) может быть вызвана рядом нескольких факторов:

Абиогенная мозаичность (факторами неживой природы: органические вещества, неорганические вещества, климатические факторы)

Фитогенная (растительными организмами, в частности — эдификаторами-лишайники)

Эолово-фитогенная (мозаичность вызванная как абиотическими факторами так и фитогенными)

Биогенная (мозаичность вызванная в первую очередь роющими животными)

Экологическая структура

Характеризуется соотношением видов, которые имеют разные адаптации к факторам среды, типам питания, размерам, внешнему виду. Биоценоз — это соотношение видов, занимающих определённые экологические ниши.

Виды биоценозов:

1) Естественные (река, озеро, луг и т.д)

2) Искусственные (пруд, сад, и т.д.)

Состав и структура сообщества

Видовое разнообразие. О составе сообщества судят, прежде всего, по видовому разнообразию. Под разнообразием понимают видовое богатство сообщества. Число видов в сообществе зависит от многих факторов, например от его географического положения. Оно заметно возрастает при продвижении с севера на юг. В тропическом лесу на одном гектаре можно встретить сотню видов птиц, тогда как в лесу умеренного пояса на той же площади число их не превышает десятка. Но в обоих случаях численность особей примерно одинакова. На островах фауна обычно беднее, чем на материках, причем она тем беднее, чем меньше остров и чем более он удален от материка. Разнообразие живых организмов определяется как климатическими, так и историческими факторами. В районах с мягким устойчивым климатом, с обильными и регулярными осадками, без сильных заморозков и сезонных колебаний температур видовое богатство выше, чем в районах, находящихся в зонах сурового климата. Чем больше времени прошло с момента образования сообщества, тем выше его видовое богатство. Самую короткую историю имеют сельскохозяйственные сообщества, они создаются искусственно, время их существования измеряется несколькими месяцами. В любом сообществе, как правило, сравнительно мало видов, представленных большим числом особей или большой биомассой, и сравнительно много видов, встречающихся редко. Виды с высокой численностью играют огромную роль в жизни сообщества, особенно так называемые виды-средообразователи. В лесных экосистемах, например, к ним относятся виды преобладающих древесных растений; от них зависят условия, необходимые для выживания других видов растений и животных — трав, насекомых, птиц, зверей, мелких беспозвоночных лесной подстилки и др. В то же время редкие виды часто оказываются лучшими показателями состояния сообщества. Это связано с тем, что для поддержания жизни редких видов требуются строго определенные сочетания различных факторов (например, температуры, влажности, состава почв, определенных видов пищевых ресурсов и др.). Поддержание необходимых условий во многом зависит от нормального функционирования экосистем, поэтому исчезновение редких видов позволяет сделать вывод о том, что функционирование экосистем нарушилось. Видовое разнообразие может рассматриваться как показатель благополучия сообщества или экосистемы в целом. Его уменьшение часто указывает на неблагополучие гораздо раньше, чем изменение общего числа живых организмов. Кроме того, видовое разнообразие — признак устойчивости сообществ. В сообществах с высоким разнообразием многие виды занимают сходное положение, населяя один и тот же участок пространства, выполняя сходные функции в системе вещественно-энергетического обмена. В таком сообществе изменение условий жизни под действием, например, изменений климата или иных факторов может привести к исчезновению одного вида, однако эта потеря будет компенсироваться за счет других видов, близких к выбывшему по своей специализации. Таким образом, чем больше разнообразие, тем более устойчивым является сообщество к внезапным изменениям физических факторов или климата. Морфологическая и пространственная структура сообществ. Любые сообщества, независимо от местоположения или состава присутствующих в нем видов, обладают некоторыми признаками, которые облегчают их анализ и сопоставление друг с другом. К таким признакам относят соотношение организмов с определенными типами внешнего строения и пространственную организацию сообщества. Определенные типы внешнего строения организмов, возникшие как приспособления к условиям местообитания, называются жизненными формами. Жизненные формы у растений и животных очень разнообразны. Они выделяются по совокупности признаков строения и образа жизни. Так, наиболее распространенные жизненные формы растений — деревья, кустарники, травы. О характерных чертах растительного сообщества, например, можно судить по соотношению присутствующих здесь жизненных форм. Ведь число жизненных форм, как правило, существенно меньше числа образующих сообщество видов, а преобладание тех или иных форм характеризует общие условия жизни организмов. В засушливом климате преобладают суккуленты с мясистыми листьями или стеблями, при недостатке света в тропическом лесу — лианы, в тундрах, высокогорьях с низкой температурой, сухостью и при сильных ветрах — стланики и растения-подушки. Видовой состав лиственного и хвойного лесов различен, а по соотношению жизненных форм эти сообщества близки. Набор жизненных форм, их соотношение определяют морфологическую (от греч. morphe — форма) структуру сообщества, по которой судят о его принадлежности к тому или иному типу, например лес, луг, кустарник. Жизненные формы животных для разных систематических групп выделяют по разным признакам. У зверей одним из основных признаков для выделения жизненных форм считаются способы передвижения (ходьба, бег, прыжки, плавание, ползание, полет). Характерными чертами внешнего строения наземных прыгунов, например, являются длинные задние конечности с сильно развитой мускулатурой бедер, длинный хвост, короткая шея.. Жизненные формы водных организмов выделяют по тину их местообитаний. Обитателей водной толщи объединяют в особую жизненную форму планктон (от греч. planktos — блуждающий) — совокупность организмов, живущих во взвешенном состоянии и не способных противостоять течениям. В планктоне присутствуют как растительные (водоросли), так и животные (мелкие рачки) организмы. Обитатели дна образуют бентос (от греч. benthos — глубина). Различные жизненные формы определенным образом пространственно обособлены друг от друга. Это обособление характеризует пространственную структуру сообщества. Любое растительное сообщество, например, разделяется на ярусы — горизонтальные слои, в которых располагаются наземные или подземные части растений определенных жизненных форм. Особенно четко ярусность выражена в лесных фитоценозах, где насчитывается обычно 5—6 ярусов (рис. 61). Но и в луговых или степных сообществах также можно выделить не менее двух-трех ярусов. Животное население сообщества, «привязанное» к растениям, также распределено по ярусам. Например, микрофауна почвенных животных наиболее богата в подстилке. Разные виды птиц строят гнезда и кормятся в разных ярусах — на земле (трясогузка), в кустарниках (малиновка, соловей), в кронах деревьев (грачи, сороки). По горизонтали сообщество также расчленяется на отдельные элементы — микрогруппировки, расположение которых отражает неоднородность условий жизни. Особенно хорошо это видно в структуре наземного (напочвенного) покрова — в наличии «мозаики» из различных микрогруппировок (например, кочки или куртинки трав, светолюбивые травы в «окнах» лесных полян, теневыносливые травы под деревьями, пятна мхов или голого грунта). Морфологическая и пространственная структура сообщества является показателем разнообразия условий жизни организмов, богатства и полноты использования ими ресурсов среды. В определенной мере они характеризуют также устойчивость сообществ, т. е. их способность противостоять внешним воздействиям.

Видовое разнообразие биоценоза – совокупность видов растений и животных, образующих данный биоценоз; представлено всеми группами организмов – продуцентами, консументами и редуцентами; нарушение какого-либо звена в цепи питания вызывает нарушение биоценоза в целом (например, вырубка леса приводит к изменению видового состава насекомых, птиц, а следовательно и зверей). Видовое разнообразие – число видов в данном сообществе или в данной области. Различают альфа-разнообразие (число видов в рассматриваемом биотопе), бета-разнообразие (число видов во всех биотопах данной области) и гамма-разнообразие. Любая экосистема составлена определенным числом видов растений и животных, между которыми установлено своеобразное равновесие. Для каждой популяции отдельных видов свойственно определенное соотношение между образованием новых особей и отмиранием старых. Для системы в целом характерно периодическое появление одних видов (в результате дивергенции или заноса) и отирание других. Равновесное число видов снижается при снижении числа новых видов и при их вымирании. Рассмотрим для примера островную экосистему. Образование видов в островной системе замещается появлением видов с ближнего материка, если на острове мало видов, то скорость заселения острове новыми видами снизится, и появление новых видов резко замедлится. При наличии на острове всей видов свойственных материку, возможности появления видов из материка уже совсем не будет. По мере увеличения видов на острове скорость вымирания повышается, что связано с наличием огромного числа популяций, а так же тем, что усиление конкуренции ускоряет исключения каких-либо видов. Маленькие популяции имеют тенденцию быстрого вымирания по сравнению с крупными популяциями. На крупных островах число видов выше, чем на мелких и кривая вымирания видов на малых островах располагается выше, чем на крупных островах. Материковые популяции большинства видов, как правило, крупнее, чем островные, и поэтому скорость вымирания видов на острове выше, чем на материковой части. На материке чаще появляются и новые виды, формирующиеся в рамках определенного регионе и за счет дивергенции видов этого региона и меньше за счет прихода новых видов из других территорий. Число видов в регионе влияет на скорость видообразования. Если число видов высокое, то отмечается стабилизация в этом процессе в силу снижения экологических возможностей системы для образования новых видов. Роль выпадения видов сходна в системах морских островов и материковых системах. Равновесное число видов указывает одинаковое число исходящих и появляющихся видов. Интенсивность обновления видов в большинстве случаев превосходит изменение их разнообразия. Чем продолжительнее период развития экосистем, тем выше доля в нем эндемиков. Кроме того, ограничение пространства озера и ограничение разнообразия условий сдерживают процессы дивергенции. То есть, в озерных системах число видов относительно быстро приближается к стабильному уровню. Таксоны, достигающие большого разнообразия, быстро замещаются таксонами, эволюционирующими медленно, но обладающими более широким экологическим потенциалом, а естественно, и более конкурентоспособными. Для понимания многих процессов в глобальном плане большое значение имеет изучение регионального многообразия, зависящее сильно от специфики природно-климатических и антропогенных факторов. Проводить экологические исследования в масштабах всей биосферы – мало реально, поэтому утверждать или отрицать направленность развития видового многообразия в глобальном плане пока нереально.

Типы взаимодействия организмов в сообществах

Цель образовательная: Изучить типы взаимодействия организмов в сообществах.

Цель развивающая: формировать умения и навыки самостоятельной работы, выделять главное, анализировать, сопоставлять, устанавливать причинно-следственные связи.

Цель воспитательная: формирование у студентов интеллектуальных и исследовательских навыков. Развитие внимания при прослушивании материала.

Междисциплинарные связи: география, биология, химия.

Внутридисциплинарные связи: ботаника, зоология.

Тип урока: комбинированный.

Метод проведения: лекция-беседа, самостоятельная работа.

Требования согласно программе:

Ученик должен:

  • Иметь представления

о различных типах взаимодействия организмов.

  • Знать
  • определения : “биогеоценоз”, “аменсализм”, “нейтрализм”, “мутуализм”, “комменсализм”, “хищничество”, “паразитизм”

  • Уметь
  • объяснять различные виды взаимодействия организмов. Приводить примеры.

    ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЗАНЯТИЯ.

    А. Наглядные пособия:

    1. Открытки с изображением растений, обладающих фитонцидными и бактерицидными свойствами;
    2. Живые растения или гербарный материал полыни, пижмы, тюльпана, нарцисса, черемухи, чеснока, грецкого ореха, табака, резеды, петрова креста.
    3. Рисунки насекомоядных растений.
    4. Рисунки насекомых: саранча, колорадский жук, тля, божья коровка, бабочка-капустница, непарный шелкопряд, пчела, шмель, муравей.

    I. Проверка домашнего задания и опрос. (Приложение 1)

    Ход урока

    II. Существуют 6 видов взаимоотношений:

    1) Аменсализм – взаимоотношения, при которых один организм воздействует на другой и подавляет его жизнедеятельность, а сам не испытывает никаких отрицательных влияний со стороны подавляемого. Например, взаимоотношения ели и растений нижнего яруса. Плотная крона ели препятствует проникновению солнечных лучей под полог леса и подавляет развитие растений нижнего яруса.

    Рисунок 1.

    Сосновые. Верхний ряд, слева направо:
    сосна обыкновенная, сосна чёрная, тсуга канадская,
    кедр ливанский.
    Нижний ряд, слева направо: лиственница,
    пихта одноцветная, ель обыкновенная,
    ель колючая голубая.

    Частным случаем аменсализма является аллелопатия (антибиоз) – влияние одного организма на другой, при котором во внешнюю среду выделяются продукты жизнедеятельности одного организма, отравляя ее и делая непригодной для жизни другого. Аллелопатия распространена у растений, грибов и бактерий. Например, гриб пеницилл продуцирует вещества, подавляющие жизнедеятельность бактерий. Пеницилл (несовершенные грибы) используют для получения пенициллина. Это первый открытый в медицине антибиотик. В последнее время в понятие “аллелопатия” включают и положительное воздействие.

    Рисунок 2.

    Несовершенные грибы. Слева Verticillium alboatrum, справа Tolypocladium inflatum.

    2) Нейтрализм – сожительство двух видов на одной территории, не имеющее для них ни положительных, ни отрицательных последствий. Например, лось и белка или бурундук или бобр не оказывают друг на друга значительных воздействий.

    Рисунок 3.

    Белкообразные. Верхний ряд, слева направо:
    европейский бобр,
    канадский бобр, американская летяга.
    Нижний ряд, слева направо:
    обыкновенная белка, восточно-американский бурундук,
    бурундуковая крыса.

    3) Мутуализм – это взаимовыгодное сосуществование. Мутуализм подразделяется:

    а) Протокооперация – взаимовыгодное, но не обязательное сосуществование организмов, пользу из которого извлекают все участники. Например, раки отшельники и актинии. На раковине рака может поселяться коралловый полип актиния, который имеет стрекательные клетки, выделяющие яд. Актиния защищает рака от хищных рыб, а рак-отшельник, перемещаясь, способствует распространению актиний и увеличению их кормового пространства.

    Некоторые бесскелетные актинии (морские анемоны) сосуществуют вместе с раками-отшельниками, живя на их раковинах. Рак питается остатками добычи актинии, а взамен переносит её с места на место – в более удачные для охоты места. Другая актиния симбиотирует с рыбой-клоуном. Яркая рыбка, невосприимчивая к яду щупалец, завлекает врагов, а актиния хватает их и поедает. Кое-что перепадает и клоуну. Отдельные актинии доживают (в аквариумах) до 50–80лет.

    Рисунок 4.

    Коралловые полипы.
    Верхний ряд, слева направо:
    грибной коралл, протопалитоя, курчавый этерактис,
    зелёный звёздчатый коралл. Нижний ряд, слева направо:
    гигантская ковровая актиния, багряная стомфия,
    земляничный анемон, водяная уртицина.

    б) Симбиоз – взаимовыгодное сожительство, когда либо один из партнеров, либо оба не могут существовать без сожителя. Например, травоядные копытные и целлюлозоразрушающие бактерии. Целюллозоразрушающие бактерии обитают в желудке и кишечнике травоядных копытных. Они продуцируют ферменты, расщепляющие целлюлозу, поэтому обязательно нужны травоядным, у которых таких ферментов нет. Травоядные копытные, со своей стороны, предоставляют бактериям питательные вещества и среду обитания с оптимальной температурой, влажностью и т.д.

    Симбиозом

    (мутуализмом) называется форма отношений между организмами двух разных видов, приносящая обоюдную пользу. Иногда симбиотические взаимооотношения настолько важны, что гибель одного организма неизбежно ведёт к гибели другого. В других случаях организмы способны существовать и отдельно друг от друга, правда, не столь успешно. Среди известных примеров симбиоза можно привести лишайники, симбиоз бактерий, переваривающих целлюлозу, и жвачных, взаимоотношения мурьвьев и тлей, которых они “пасут”, получая взамен сладкие продукты выделения, рыбы-“санитары” и птицы-“санитары”, уничтожающие паразитов на коже крупных млекопитающих и рыб. Важными примерами симбиоза является совместное существование грибов и деревьев, насекомых и цветковых растений.

    Рисунок 5.

    Симбиоз. Слева направо: мурена и креветка, муравьи и тли.

    4) Комменсализм – взаимоотношения, при которых один из партнеров получает пользу от сожительства, а другому присутствие первого безразлично. Различают две формы комменсализма:

    а) Квартиранство.

    Примером комменсализма является сосуществование некоторых мелких рыб с крупными актиниями. Рыбки нечувствительны к стрекательным нитям актинии и “подбирают” остатки пищи между щупальцами, а актинии невольно обеспечивают этим рыбкам защиту. Очень часто комменсалами являются бактерии и простейшие, живущие в кишечнике и на поверхности более крупных организмов.

    б) Нахлебничество.

    5) Примером служат взаимоотношения крупных хищников и падальщиков. Падальщики, например гиены, шакалы питаются останками жертв, убитых и частично съеденных крупными хищниками. Еще один пример это цапли, которые ищут себе пропитание на теле буйвола.

    Рисунок 6.

    Примеры комменсализма.
    Слева направо: рыба-клоун и актиния, цапли и буйвол.

    Хищничество – взаимоотношения, при которых один из участников (хищник) умерщвляет другого (жертва) и использует его в качестве пищи. Например, волки и зайцы. Популяции, находящиеся на разных трофических уровнях, могут вступать во взаимоотношения хищник–жертва. Во многих случаях циклические колебания численности популяции хищника сдвинуты по фазе по отношению к колебаниям численности популяции жертвы. Это можно объяснить тем, что возрастание численности хищника приводит к резкому снижению численности жертвы, вслед за чем в результате голода уменьшается количество хищников. Это позволяет снова вырасти числу жертв, вслед за чем начинает расти количество хищников. Характерный период таких циклов обычно составляет несколько поколений. Однако хищник может переключиться на другой вид жертвы. Например, волки могут использовать в качестве пищи зайцев, мышей, кабанов, косуль, лягушек, насекомых и т.д.

    Собачьи

    имеют острую морду, стоячие уши и длинный пушистый хвост. Около 30 видов, распространённых по всему земному шару, кроме Антарктиды. Питаются животной пищей, иногда падалью. Некоторые виды охотятся в одиночку, другие собираются стаей.

    Собачьи приносят большую пользу, истребляя грызунов. Песец и лисица – ценные промысловые звери (пушнина); их разводят на зверофермах. Волк одомашнен, от него произошли все породы домашних собак. Волк и некоторые другие звери истребляют полезных (в том числе домашних) зверей и птиц; стаей могут нападать на человека.

    Рисунок 18.

    Собачьи. Верхний ряд, слева направо: волк, шакал, койот.
    Нижний ряд, слева направо:
    песец, енотовидная собака, лисица.

    Частным случаем хищничества является каннибализм – умерщвление и поедание себе подобных. Встречается, например, у крыс, бурых медведей.

    6) Паразитизм – взаимоотношения, при которых паразит не убивает своего хозяина, а длительное время использует его как среду обитания и источник пищи.

    Встречаются, однако, и ситуации, когда организм, обитающий на другом организме, приносит ему ощутимый вред. Такую форму сожительства называют паразитизмом. Паразит получает пищу либо из тканей хозяина, либо из переваренной им пищи. Паразиты могут разрушать ткани хозяина, выделять в его организм ядовитые вещества (продукты выделения паразитов, разложения остатков самих паразитов либо токсины). Некоторые паразиты живут в теле хозяина всю жизнь, другие попадают в него лишь на определённое время, необходимое, например, для размножения или роста. Некоторые паразиты вызывают гибель хозяина, другие способны существовать в теле хозяина долгое время, не причиняя ему серьёзного вреда.

    Переход к паразитическому образу жизни обычно сопровождается дегенерацией. Утрачиваются органы пищеварения, органы чувств, теряется подвижность. У паразитов изменяется форма тела, развиваются разнообразные крючья и присоски. Жизненный цикл паразитов сопряжён с огромной смертностью; следствием этого является повышенная способность к размножению (иногда измеряемая в миллионах особей в год). К паразитам относятся многие болезнетворные бактерии и простейшие, некоторые грибы, вьющиеся лианы; паразитические формы имеются среди представителей большинства типов животных.

    Типология биотических взаимодействий (по Э.Хескилу).

    Заполнение таблицы: “Типология биотических взаимодействий”.

    Тип взаимодействия. Организмы. Общий характер взаимодействия.
    1 2
    Нейтрализм. 0 0 Организмы не влияют друг на друга.
    Конкуренция. Взаимное подавление организмов.
    Аменсализм. Один организм подавляет другой, не испытывая его воздействия.
    Комменсализм. + 0 Один организм получает пользу от взаимодействия, другому – безразлично.
    Эксплуатация (хищничество, паразитизм). + Паразит – хозяин, хищник – жертва.
    Мутуализм: (а) протокооперация; б) симбиоз). + + Взаимовыгодное взаимодействие: а) необязательные отношения; б) организмы не могут существовать друг без друга.

    Обозначения в таблице:

    0 – отсутствие значимых воздействий;

    + – организмы получают выгоду от взаимодействия;

    _ – взаимодействие угнетает организм.

    Сообщества живых организмов.

    Понятие о биоценозе.

    Совокупность совместно живущих и связанных друг с другом видов называют биоценозом. («биос» — жизнь, «ценос» — общий, лат.) Впервые этот термин использовал немецкий зоолог Карл Мебиус в 1877 г., который изучал устричные банки – морские отмели (банки), где обитают в большом количестве эти моллюски. К. Мебиус пришел к выводу, что каждая из банок представляет собой сообщество живых существ, все члены которого находятся в тесной взаимосвязи.

    В природе биоценозы бывают разного масштаба. Например, биоценоз моховой кочки, гниющего пня, леса, болота и т.д. Во всех случаях в биоценозе совместно обитающие виды приспособлены к комплексу абиотических условий и поддерживают свое существование через связи друг с другом. Более мелкие биоценозы являются частями более крупных, как, например, прибрежные и донные биоценозы являются частями общего речного или озерного биоценоза.

    Биоценозы – не случайные собрания разных организмов. В сходных природных условиях и при близком составе растений и животных возникают сходные, закономерно повторяющиеся биоценозы. В составе различных дубрав можно всегда встретить и липу, клен, вяз, среди травянистых растений – сныть, пролесник и другие виды, среди животных – кабана, желтогорлая мышь, синицу-лазоревку, сойку, желудевого долгоносика. В ельниках – другой набор видов, часть которых может встречаться и в других сообществах, а часть – только в ельниках.

    Таким образом, вся живая природа состоит не только из отдельных организмов и видов, но и из разнообразных биоценозов, в которые группируются представители разных видов. Биоценозы, как и популяции, это надорганизменный уровень организации жизни.

    Общее число видов, способных ужиться вместе, в одном биоценозе, в природе очень велико. Наиболее богатые видами – тропические леса. Их разнообразие до сих пор не изучено достаточно полно. Считают, что на площади в квадратный километр в тропическом лесу обитает несколько сотен тысяч видов растений и животных, не считая микроорганизмов и грибов. Но и в суровых условиях тундры или тайги вместе живут тысячи видов организмов.

    Члены биоценоза связаны прямыми или косвенными пищевыми отношениями, создают среду обитания друг для друга и взаимно ограничивают численность. Виды приспособились к совместному обитанию в ходе длительной эволюции. В биоценозах идут процессы борьбы за существование и естественного отбора.

    Любой биоценоз – это сложная природная система, которая поддерживается за счет связей между видами и имеет сложную внутреннюю структуру.

    В первую очередь, для биоценоза характерна сложная видовая структура. Виды, входящие в биоценоз, очень неравноценны по численности. Есть среди них массовые – доминантные виды. Например, в ельнике-черничнике среди деревьев доминирует ель, среди наземных растений – черника, зеленые мхи, среди птиц – пеночка-теньковка, синица-гаичка, рябчик, среди мышевидных грызунов преобладает рыжая полевка.

    Массовые, доминантные виды составляют ядро сообщества. Ряд видов достигает высокой численности лишь периодически, временами включаются в состав доминантов. В ельниках, это зяблики, клесты-еловики. Наиболее разнообразны в биоценозах редкие и малочисленные виды. В устойчивом природном биоценозе редких видов много, а очень многочисленных – мало. В тропическом лесу, например, так велико видовое разнообразие, что на площади в 1 км2 иногда с трудом можно найти несколько деревьев одного вида.

    Массовые и малочисленные виды выполняют свои важные роли в биоценозе. Часть доминантов являются средообразователями – эдификаторами. Они создают среду, влияют на условия жизни для других. Ель – сильный эдификатор, создает затенение, изменяет почвенные условия, влажность, кислотность почвы. От состояния елового древостоя зависит жизнь многих наземных растений и тысяч видов животных от белок и синиц до многочисленных членистоногих в лесной подстилке.

    Малочисленные виды составляют резерв сообщества. В существующей обстановке они не могут реализовать свои возможности. Но в изменившейся обстановке эти виды в состоянии включиться в состав доминантов, даже занять их место. Среди множества малочисленных видов всегда найдутся такие, для которых отклонение условий от средней нормы окажется благоприятным. Поэтому биоценоз может сохранить свою устойчивость при разных погодных колебаниях и других внешних воздействиях, даже при умеренных антропогенных.

    Соотношение видов по численности создает закономерную для каждого типа биоценоза видовую структуру. Для биоценоза характерно также закономерное распределение видов в пространстве. Основу такого распределения формирует растительность. Растения в результате конкуренции за свет создают ярусность, располагая свою листву и стебли в соответствии со своей формой роста и светолюбием. В лесах умеренного климата может быть до 5-6 ярусов. Животные приурочены, как правило, к определенным ярусам растений, однако, в силу своей подвижности, разные виды животных могут обитать в нескольких ярусах.

    Для видового разнообразия биоценозов важно также, однородно или мозаично распределена растительность на территории. В лесах, где много полян и опушек, видовой состав и растений, и птиц, и насекомых намного богаче, чем в обширных однотонных насаждениях. Это явление называется опушечным эффектом. Действительно, на опушке леса число видов растений и животных будет богаче, чем в гуще леса, так как вместе с чисто лесными видами будут обитать и лесо-луговые, луговые. Границу между двумя биоценозами называют экотон. При исследованиях растительности или животного мира лесного биоценоза пробные площади стараются заложить так, чтобы краевой эффект не нарушил видовой состав лесного сообщества. Опушечный эффект находит свое применение при создании парков и других искусственных лесных насаждений, когда хотят восстановить видовое разнообразие.

    Экосистема

    В биоценозах живые организмы теснейшим образом связаны не только друг с другом, но и с неживой природой. Связь эта выражается через вещество и энергию.

    Поступление пищи, воды, кислорода в живые организмы – это потоки вещества из окружающей среды. Пища содержит энергию, необходимую для работы клеток и органов. Растения напрямую усваивают энергию солнечного света, запасают ее в виде химических связей органических соединений, а затем она перераспределяется через пищевые отношения в биоценозах.

    Потоки вещества и энергии через живые организмы в процессах метаболизма очень велики. Человек, например, за свою жизнь потребляет десятки тонн еды и питья, а через легкие – многие миллионы литров воздуха. Многие организмы взаимодействуют со средой еще более интенсивно. Растения на создание каждого грамма своей массы тратят от 200 до 800 и более граммов воды, которую они добывают из почвы и испаряют в атмосферу.

    При такой интенсивности потоков вещества из неорганической природы в живые тела запасы необходимых для жизни биогенных элементов давно были бы исчерпаны на Земле. Однако жизнь не прекращается, потому что биогенные элементы постоянно возвращаются в окружающую организмы среду. Происходит это в биоценозах, где в результате пищевых отношений между видами синтезированные растениями органические вещества разрушаются в конце концов вновь до таких соединений, которые могут быть снова использованы растениями. Так возникает биологический круговорот веществ.

    Биоценоз является частью еще более сложной системы, в которую, кроме живых организмов входит и их неживое окружение, содержащее вещество и энергию, необходимые для жизни. Биоценоз не может существовать без вещественно-энергетических отношений.

    Любую совокупность организмов и неорганических компонентов, в которой может поддерживаться круговорот вещества, называют экосистемой. Это понятие было введено в 1936 г. английским ботаником Артуром Тенсли. Природные экосистемы могут быть разного объема и протяженности: небольшая лужа с ее обитателями, пруд, океан, луг, роща, тайга, степь – все это разнообразные экосистемы. Любая экосистема включает живую часть – биоценоз и его неживое окружение. Более мелкие экосистемы входят в состав более крупных, вплоть до общей экосистемы Земли. Общий биологический круговорот веществ на планете также складывается из взаимодействия более частных круговоротов.

    Пространство с более или менее однородными условиями, заселенное тем или иным сообществом организмов (биоценозом), называется биотопом. Если определить биотоп как место существования биоценоза, то биоценоз можно рассматривать как исторически сложившийся комплекс организмов, характерный для данного, конкретного биотопа. Любой биоценоз образует с биотопом целостность, единство, биологическую систему более высокого ранга – биогеоценоз. Термин «биогеоценоз» предложил в 1940 г. В.Н.Сукачев. По определению В.Н.Сукачева, биогеоценоз – «это совокупность на известном протяжении земной поверхности однородных природных явлений (атмосферы, горной породы, растительности, животного мира и мира микроорганизмов, почвы и гидрологических условий), имеющая свою, особую специфику взаимодействий этих слагающих ее компонентов и определенный тип обмена веществом и энергией их между собой и другими явлениями природы». Содержание термина «биогеоценоз» в большей степени отражает структурные характеристики сообщества живых организмов, тогда как в понятие «экосистема» вкладывается прежде всего ее функциональная сущность.

    Рис.2. Структура биогеоценоза (по В.Н.Сукачеву)

    Обязательным компонентом биогеоценоза является фитоценоз – растительное сообщество. В то же время можно представить экосистемы без растений, а также и без почвы (например, труп животного, ствол дерева на разных стадиях разложения и населенности различными организмами). Таким образом, любой биогеоценоз может быть назван экосистемой, но не каждая экосистема может быть названа биогеоценозом.

    Экосистема может обеспечить круговорот вещества только в том случае, если включает необходимые для этого четыре составные части: запасы биогенных элементов, продуценты, консументы и редуценты.

    Продуценты – это зеленые растения, создающие из биогенных элементов органическое вещество, используя солнечный свет.

    Консументы – потребители этого органического вещества, перерабатывая его в новые формы. В роли консументов выступают обычно животные. Различают консументы первого порядка – растительноядные животные и второго порядка – плотоядные виды.

    Редуценты – организмы, окончательно разрушающие органические соединения до минеральных. Роль редуцентов выполняют в биоценозах в основном грибы и бактерии, а также другие мелкие организмы, перерабатывающие мертвые остатки растений и животных.

    Жизнь на Земле продолжается уже около 4 млрд. лет, не прерываясь именно потому, что она протекает в системе биологических круговоротов вещества. Основу этого составляет фотосинтез растений и пищевые связи организмов в биогеоценозах.

    В отличие от химических элементов, многократно вовлекаемых в живые тела, энергия солнечных лучей, задержанная зелеными растениями, не может использоваться организмами бесконечно.

    По второму закону термодинамики энергия при превращениях из одного состояния в другое, т.е. при совершении работы, частично переходит в тепловую форму и рассеивается в окружающей среде. Сложная работа клеток и органов сопровождается потерями энергии из организма. Каждый цикл круговорота веществ, зависящий от активности живых организмов, требует все новых поступлений энергии.

    Жизнь на нашей планете осуществляется как постоянный круговорот веществ, поддерживаемый потоком солнечной энергии.

    Разнообразие экосистем на Земле связано как с разнообразием живых организмов, так и условий физической, географической среды. Тундровые, лесные, степные, пустынные или тропические сообщества имеют свои особенности биологических круговоротов и связей с окружающей средой. Водные экосистемы также очень разнообразны и по масштабам, и по условиям жизни в них: солености воды, глубинам водоемов, прозрачности вод, поступлению солнечной энергии. Все это накладывает отпечаток и на скорость биологических круговоротов, и на общее количество вовлекаемого в эти циклы вещества.

    Четыре основных компонента экосистемы: продуценты, консументы, редуценты и запас биогенных элементов составляют трофическую структуру экосистемы. Последовательность компонентов в природе представлена в виде пищевых цепей, где от одного блока к другому передается вещество и энергия. Экологами различаются два типа пищевых цепей: пастбищная и детритная.

    Пастбищная (цепь выедания) всегда начинается с автотрофного хлорофилльного растения и заканчиваются хищниками, может рассматриваться как процесс синтеза и трансформации органического вещества.

    Детритная цепь (цепь разложения) начинаются с мертвого органического вещества, представляет собой процесс поэтапной деструкции и минерализации органических веществ.

    Пищевые цепи не изолированы одна от другой, а тесно переплетены. Они составляют пищевые сети, так как один и тот же хищник питается разными видами других животных, или каждый продуцент имеет не одного, а несколько консументов.

    Важным свойством организмов, их популяций и экосистем в целом является их способность к созданию (продуцированию) органического вещества, которое называют продукцией. Все живое вещество, которое содержится в экосистеме или ее элементах вне зависимости от того, за какой период оно образовалось и накопилось, называют биомассой. Обычно биомасса и продукция выражается через абсолютно сухой вес. Это важный параметр, так как им определяется общий поток энергии через биотический компонент экосистемы, а значит, и количество (биомасса) живых организмов, которые могут существовать в экосистеме.

    В конкретных цепях питания можно рассчитать передачу той энергии, которая заключена в растительной пище. Растения связывают в процессе фотосинтеза в среднем около 1% энергии света. Остальные 99% солнечной энергии отражаются земной поверхностью, превращаются в тепло, расходуются на испарение воды. Животное, съевшее растение, использует на построение своего тела не всю запасенную им энергию. Часть растительной пищи не переваривается и выделяется в виде экскрементов, Часть энергии тратится для обеспечения жизненных процессов. Работа клеток и органов сопровождается выделением тепла, поэтому значительная доля энергии пищи вскоре рассеивается в окружающее пространство. Лишь небольшая часть усвоенной пищи идет на рост, т.е. на построение новых тканей, на запасы в виде отложения жиров. У молодых эта доля несколько больше, чем у взрослых.

    Уже на первом этапе происходит значительная потеря энергии из пищевой цепи. Хищник, съевший растительноядное животное, представляет третий трофический уровень. Он получает только ту энергию из накопленной растением, которая задержалась в теле его жертвы в виде природа массы.

    Подсчитано, что на каждом этапе передачи вещества и энергии по пищевой цепи теряется примерно 90%, и только около одной десятой доли переходит к очередному потребителю. Это правило передачи энергии в пищевых цепях организмов называют правилом 10%. Закон был сформулирован в 1942 г. Р.Линдеманом, иногда называют его именем.

    Представителям четвертого трофического уровня (например, хищнику, поедающему другого хищника) достанется только около одной тысячной доли той энергии, усвоенной растением, с которого начиналась пищевая цепь. Поэтому отдельные цепи питания в природе не могут иметь слишком много звеньев (обычно не больше 5), энергия в них быстро иссякает. Скорость создания органического вещества называют биологической продукцией. Биологическая продукция экосистем – это скорость накопления в них биомассы животных и растений.

    Продукцию растений принято называть первичной продукцией, продукцию животных или других консументов – вторичной, потому что она создается за счет энергии, связанной растениями. Естественно, что вторичная продукция не может быть больше первичной.

    Если оценить продукцию в последовательных трофических уровнях в любом биоценозе, получится убывающий ряд чисел, каждое из которых примерно в 10 раз меньше предыдущего. Этот ряд можно выразить графически в виде пирамиды с широким основанием и узкой вершиной. Поэтому закономерности создания биомассы в цепях питания экологи называют правилом пирамиды биологической продукции. Например, вес всех трав, выросших за год в степи, больше, чем годовой прирост всех растительноядных животных, а прирост хищников меньше, чем растительноядных.

    Из правила пирамиды биологической продукции нет исключений, потому что оно отражает законы передачи энергии в цепях питания. Соотношение биомасс разных трофических уровней может быть различным, потому что биомасса – это просто запас имеющихся в данный момент организмов. Например, в океанах одноклеточные водоросли делятся с большой скоростью и дают очень высокую продукцию. Однако их общее количество меняется мало, потому что с высокой скоростью их поедают различные фильтраторы. Образно говоря, водоросли едва успевают размножиться, чтобы выжить.

    Рыбы, головоногие моллюски, крупные ракообразные растут и размножаются медленнее, но еще медленнее поедаются врагами, поэтому их биомасса накапливается. Если взвесить все водоросли и всех животных океана, то последние перевесят. Пирамида биомасс в океане оказывается, таким образом, перевернутой. В наземных экосистемах скорость выедания растительного прироста ниже и пирамида биомасс напоминает пирамиду продукции.

    Среднее значение первичной продукции по всему земному шару составляет около 3 т сухого вещества на 1 га в год или не более 0,3 кг с 1 м2 в год. Экосистемы Земли по первичной продуктивности делят обычно на 4 класса:

    1. Экосистемы очень высокой продуктивности – 1 м2 дает более 2 кг первичной продукции. Это тропические леса, экосистемы коралловых рифов, дельт крупных рек, шельфовые зоны теплых морей.

    2. Экосистемы с высокой продуктивностью – на 1 м2 производится 1-2 кг первичной продукции. Экосистемы широколиственных лесов, сельскохозяйственные насаждения (кукуруза на Украине) при орошении способны в суммарном выражении произвести такое количество органического вещества.

    3. Экосистемы умеренной продуктивности – 1 м2 образует 0,25-1 кг органики. Таковы экосистемы смешанных лесов умеренных широт, лугов, морских «лугов» из водорослей в Японском море.

    4. Экосистемы низкой продуктивности – 1 м2 образуют менее 0,25 кг органического вещества. Самые низкопродуктивными считаются экосистемы арктической тундры, экосистемы центра морей и океанов.

    Факторами, ограничивающими продуктивность экосистем, являются в первую очередь свет и элементы минерального питания. В наземных сообществах все определяется светом, именно его интенсивность влияет на продукцию автотрофных организмов. Однако, не всегда продуктивность напрямую зависит от интенсивности света. Максимальные значения эффективности использования солнечной энергии, известные у растений, составляют 3-4,5%, наблюдались в культуре морских микроскопических водорослей при сравнительно низких значениях освещенности. Большое значение имеет индекс листовой поверхности – отношение площади листьев к земельной площади. Для популяции растений любого вида должно существовать оптимальное значение индекса листовой поверхности – то, при котором достигается наибольшая скорость фиксации солнечной энергии в пересчете на единицу площади поверхности почвы.

    Растения земного шара используют в среднем 1% солнечной энергии. В тропических лесах солнечный свет усваивается в 1-3%, в лесах умеренного пояса – 0,6-1,2%, в пустыне – 0,02%, посевы сельскохозяйственных культур в умеренном поясе способны усвоить всего лишь около 0,6% солнечных лучей. На таких значениях эффективности использования световых ресурсов и держится экономика всех экосистем.

    В водных экосистемах ограничивающим продуктивность фактором является концентрация биогенных элементов. Особо важная роль принадлежит азоту и фосфору. В пресноводные водоемы биогенные элементы попадают при выветривании горных пород и с поверхностными стоками.

    В морях и океанах элементы минерального питания с поверхностным стоком поступают только в шельфовую зону, а открытый океан фактически является водной пустыней. Очень высокая продукция характерна для зон апвеллинга, т.е. подъема богатых питательными веществами вод, даже в высоких широтах при низких температурах. Наиболее продуктивными экосистемами являются болота, марши, эстуарии заросли водорослей, коралловые рифы.

    Живые организмы не могут существовать разобщенно, они всегда находятся во взаимодействии. Такое сосуществование порождает целые сообщества, в число которых входят бактерии, грибы, различные растения и животные. Подобные объединения никогда не возникают случайно, главным фактором их образования являются географическое расположение и климатические условия.

    Под термином природное сообщество часто подразумевается биогеоценоз или экосистему. Отличительным его свойством является круговорот веществ. Простые организмы создают органические вещества, чтобы другие их потребляли. Третьи разлагают вещества на соли, воду и углекислый газ, которые снова поглощаются растениями. Такой поток энергии является отличительной особенностью каждого природного сообщества.

    Виды природных сообществ

    Пойменный луг

    В основе сообществ лежат различные природные процессы. Растения и животные занимают одну и ту же территорию на протяжении долгого времени. На Земле существует огромное количество естественных сообществ, перечислить их все не представляется возможным. Крупнейшие из них существенно отличаются друг от друга. О многообразии сообществ судят по составу растительности.

    Некоторые примеры природных сообществ включают лес, степь, луг, поле, сад, болото, озеро или реку.

    Биогеоценозы с господством древесных растений называются лесами. В зависимости от того, какая древесная порода преобладает, различают еловые, березовые, дубовые, сосновые и другие леса. Под пологом деревьев растут кустарники и высокие травы. Присутствуют низкорослые растения, мхи и лишайники. В подстилке обитают бактерии и насекомые. Лес является домом для множества животных как травоядных, так и хищных. В кронах деревьев вьют гнезда птицы.

    В степи, в отличие от леса, очень мало деревьев. Сообщество представляет собой равнину, покрытую невысокой травой с тонкими листьями. Степь характеризуется засушливым летом и малоснежной зимой. Животные преимущественно ведут ночной образ жизни. Большинство птиц улетает на зиму.

    На лугах господствует разнотравье. В период цветения растения привлекают огромное количество насекомых-опылителей. Жуки, саранча и гусеницы поедают сочную зелень. В почве находятся микроорганизмы, которые перерабатывают органические останки, делая ее плодороднее. Мир животных представлен небольшими грызунами, на которых охотятся хищные птицы.

    В состав водного сообщества входят грибы, бактерии, фитопланктон, зоопланктон, птицы и рыбы. Водоемы отличаются высокой плотностью жидкости, слабым насыщением кислорода, незначительным колебанием температур.

    Пищевые связи и роли в природном сообществе

    Схема пищевой цепи

    Пищевую цепь составляют различные организмы, большинство из которых является едой для других. Важная роль отведена растениям, которые выступают основным звеном цепи. За выработку органических веществ отвечают бактерии и водоросли. Следующим звеном являются первичные консументы: моллюски, насекомые, паразиты растений, травоядные животные. Вторичными консументами называют плотоядных животных и паразитов. Чем выше уровень цепи, тем крупнее животное.

    Не менее важная группа, редуценты, питающиеся остатками растений и животных. К ним относят грибы и бактерии. В теории пищевые цепи представляют собой довольно простые отношения. В действительности все гораздо сложнее. Крупные животные могут питаться различными организмами, зачастую находящимися в других цепях. Таким образом, цепи переплетаются, образуя сложные пищевые сети.

    Все элементы живой и неживой природы тесно связаны между собой. Если убрать из цепочки хотя бы одно звено, пострадают все участники. Негативным воздействием считается заражение паразитами, человеческое вмешательство или природные катаклизмы.

    Влияние человека на природные сообщества

    Вырубка леса

    Численность некоторых организмов в сообществах может меняться по вине природных катастроф. На восстановление баланса уходит некоторое время, после чего биогеоценоз продолжает свое существование. С развитием человеческой цивилизации все изменилось в худшую сторону. Чем выше становилась численность населения, тем масштабней влияния на экосистемы.

    Земледелие, которое постоянно требует новых территорий, разрушило многие экосистемы. Ради распашки новых участков человек вырубает, выжигает и выкорчевывает леса. В результате таких действий произошла резкая смена видового состава животных и растений.

    Чтобы уменьшить стоимость производства, стали использоваться химикаты на основе меди и серы. Применение этих препаратов имело масштабные последствия. Уничтожению подверглись не только вредители, но и полезные животные, которым отведена большая роль в природном сообществе.

    Негативное действие оказывает прокладка новых дорог, и транспорт в целом. Загрязненный воздух уничтожает растительный мир. Двуокись серы накапливается в листьях, в результате чего они желтеют и усыхают. Территории около автодорог загрязняются продуктами эксплуатации автомобилей. Окислы азота, попадая в атмосферу, превращаются в азотную кислоту. Она угнетает растения и приводит к деградации лесных массивов.

    Возведение новых гидроэлектростанций полностью меняет состав водных биогеоценозов. Разрушительное действие несет осушение болот: животный мир кардинально меняется при колебании грунтовых вод.

    Охрана природных сообществ на сегодняшний день имеет планетарное значение. Важным шагом к сохранению экосистем является создание заповедных зон и национальных парков. На охраняемых территориях полностью запрещено вмешательство человека в природу.

    Понравилась статья? Поделись с друзьями:

    Сообщества живых организмов

    Все живые организмы в природе существуют непременно в форме популяций.

    Популяция (от лат. — население) — это совокупность особей одного вида, длительно населяющих определённое пространство, имеющих общий генофонд, возможность свободно скрещиваться и в той или иной степени изолированных от других популяций этого вида. Популяция является элементарной формой существования вида в природе. Популяции эволюционируют и являются единицами эволюции видов и видообразования. Обладая всеми признаками биологической системы, популяция, тем не менее, представляет собой совокупность организмов, как бы выделенную из природной системы, так как в природе особи одного вида всегда сожительствуют с особями других видов. Основными характеристиками популяции являются численность, плотность, рождаемость, смертность, возрастной состав, распределение по занимаемой территории и тип роста.

    Численность популяций различна у разных видов и не может быть ниже некоторых пределов, ниже которых наступает вымирание популяции.

    Плотность популяции определяется числом особей, приходящихся на единицу занимаемой площади или объёма. Каждому виду присуща определённая плотность, отклонения от которой также отрицательно сказывается на жизнедеятельности особей.

    Рождаемость и смертность — это количество родившихся и погибших особей за определённый период. Эти показатели во многом определяются биологией вида, обеспеченностью кормом, климатическими условиями.

    Возрастной состав имеет большое значение для существования популяции. При благоприятных условиях в популяции присутствуют все возрастные группы и их соотношение поддерживается на более или менее стабильном уровне. В быстро растущих популяциях доминируют интенсивно размножающиеся молодые особи, а в сокращающихся — старые, уже не способные к интенсивному размножению.

    Характер распределения особей по территории может быть равномерным, скученным или случайным.

    Изменение численности и плотности популяций имеют особенности для каждого вида и определяются как состоянием окружающей среды, так и закономерностями взаимоотношений между организмами, т.е. совокупностью абиотических и биотических факторов. Численность и плотность популяций не остается постоянной и колеблется в более или менее широких пределах. Значение закономерностей динамики численности и плотности популяций имеет важное значение для прогнозирования возможных нежелательных явлений.

    Соотношение показателей рождаемости и смертности в популяции определяет баланс популяции. Если рождаемость выше чем смертность, то популяция числено растёт, и наоборот. Однако на практике для экологов более важны не сами количественные изменения популяций, а их скорость.

    Под рождаемостью (Р) понимают числено выраженную способность популяции к увеличению. Рождаемость может быть лишь положительной или нулевой величиной, но не может быть величиной отрицательной. Однако скорость роста популяции может быть любой. Смертность (С) популяции выражают количеством особей, погибших за определённый срок.

    Долю особей в популяции, доживших до определенного момента времени или до возраста размножения, называют выживаемостью популяции.

    Теоретическая скорость естественного роста популяции в неограниченной какими-либо факторами среде характеризуется экспоненциальным законом роста:

    где N0 и Nt — начальное и определённое в момент t — число особей в популяции; r = Р — C — прирост численности популяции.

    Ясно, что идеальный закон в реальных условиях не выполним и беспредельный рост популяции невозможен. Всегда существуют некоторые значения предельно низкой (M) и предельно высокой (K) численности или плотности популяции. Практически возможны два варианта динамики популяции.

    Первый вариант заключается в том, что численность популяции с течением времени стабилизируется и её динамика характеризуется так называемой логистической кривой, выражаемой уравнением:

    Отношение (K — М)/K иногда называют «сопротивлением среды», под которым понимают совокупность факторов, препятствующих неограниченному росту численности популяции.

    Второй вариант динамики популяции заключается в том, что после достижения верхнего предела численности (К) наступает массовая гибель особей, в результате численность популяции возвращается к некоторому нижнему пределу, после чего рост численности популяции может начаться вновь.

    Колебания численности популяций могут быть периодическими и непериодическими. Циклические динамики численности популяции типичны для более или менее крупных организмов, а логистический тип роста характерен лишь для мелких организмов или для организмов с очень простыми жизненными циклами. Любые флуктуации численности популяции являются результатом изменения среды существования, а также могут возникать в результате внутрипопуляционных и межпопуляционных взаимоотношений.

    Любая совокупность популяций разных видов организмов, населяющих определённую территорию с однородными абиотическими свойствами (биотоп), представляет биотическое сообщество или биоценоз. Например, можно говорить о биоценозе древесного ствола, о биоценозе тайги или о биоценозе океана.

    Биоценоз — это надорганизменная система, в которой отдельные виды, популяции и группы видов могут заменяться соответственно другими без особого ущерба для содружества, а сама система существует за счет уравновешивания сил антагонизма между видами. Стабильность биотического сообщества определяется количественной регуляцией численности одних видов другими, а его размеры зависят от внешних причин — от величины территории с однородными абиотическими свойствами, т.е. биотопа.

    Биоценоз — это более высокий уровень организации, чем популяция, которая является его составной частью. Биоценоз обладает сложной внутренней структурой, из которой выделяют видовую и пространственную структуры.

    Все биотические сообщества можно разделить на основные сообщества, которые характеризуются большими размерами и завершённостью организации и не зависят от соседних сообществ, и мелкие сообщества, в той или иной степени зависящие от соседних сообществ. Сообщества обладают определённой структурой связей, функциональным и композиционным единством, что обеспечивает возможность сосуществования различных видов организмов.

    Видовая структура биоценоза характеризуется видовым разнообразием и количественным соотношением видов, зависящих от ряда факторов. Для существования сообщества важна не только величина численности организмов, но еще важнее видовое разнообразие, которое является основой биологического разнообразия в живой природе. Богатство видового состава биоценозов определяется числом видов. Природные биоценозы считаются бедными, если они содержат десятки и сотни видов растений и животных, богатыми — несколько тысяч или десятки тысяч видов. Видовое разнообразие взаимосвязано с разнообразием условий среды обитания. Чем больше организмов найдут в данном биотопе подходящих для себя условий по экологическим требованиям, тем больше видов в нем поселится.

    Наиболее благоприятные условия для существования множества видов характерны для переходных зон между сообществами, которые называютэкотонами, а тенденцию к увеличению здесь видового разнообразия называют краевым эффектом. Экотон богат видами, прежде всего потому, что они попадают сюда из всех приграничных сообществ, но, кроме того, он может содержать и свои характерные виды, которых нет в этих сообществах. Ярким примером этого является лесная «опушка», на которой пышнее и богаче растительность, гнездится значительно больше птиц, больше насекомых и т.п., чем в глубине леса.

    Виды, которые преобладают по численности, называют доминантными, или просто — доминантами данного сообщества. Но и среди них есть такие, без которых другие виды существовать не могут. Их называют эдификаторами (лат. — «строители»). Они определяют микросреду (микроклимат) всего сообщества и их удаление грозит полным разрушением биоценоза. Как правило, эдификаторами выступают растения — ель, сосна, кедр, ковыль и лишь изредка — животные.

    «Второстепенные» виды — малочисленные и даже редкие — тоже очень важны в сообществе. Их преобладание — это гарантия устойчивого развития сообществ. В наиболее богатых биоценозах практически все виды малочисленны, но чем беднее видовой состав, тем больше видов доминантов. При определенных условиях могут быть «вспышки» численности отдельных доминантов.

    Виды в биоценозе образуют и определенную пространственную структуру, особенно в его растительной части — фитоценозе. Прежде всего, четко определяется вертикальное ярусное строение в лесах умеренного и тропического поясов. Помимо ярусности в пространственной структуре биоценоза наблюдается мозаичность — изменение растительности и животного мира по горизонтали. Площадная мозаичность зависит от разнообразия видов, количественного их взаимоотношения, от изменчивости ландшафтных и почвенных условий. Мозаичность может возникнуть и искусственно, например в результате вырубки лесов человеком. На вырубках формируется новое сообщество.

    Видовая структура биоценозов, пространственное распределение видов в пределах биотопа, во многом определяется взаимоотношениями между видами, между популяциями. Функционируя в непрерывном единстве биоценоз и биотоп образуют биогеоценоз, или экосистему.

    экологический абиотический биотоп популяция

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *