Биоценоз
Биоценоз – это исторически сложившаяся группа живых организмов, населяющих относительно однородное жизненное пространство. Относительно однородное жизненное пространство – это участок суши или водоема. Т. е. биоценоз включает не только растения, но и животные, грибы, простейшие, лишайники и бактерии, совместно населяющие определенную территорию (рис. 1).
Рис. 1. Схема взаимосвязи экотопа с биоценозом
Типы биоценозов
Биоценозы бывают естественными или искусственными.
Рис. 2. Наглядная схема биоценоза
Естественные биоценозы – это те, что сформировались сами по себе, без участия человека. Примерами здесь могут быть речка, озеро, луг, степь, лес или тундра. Состав обитателей в каждом естественном биоценозе не случаен. Все они приспособлены к жизни в этих условиях. Всем им подходят факторы среды, действующие в определенном биоценозе
Биоценозы разнятся по составу обитателей. Например, в тундре растительный покров в основном представлен мхами и лишайниками (рис. 3).
Рис. 3. Тундра
В степях – разнообразными травянистыми растениями (рис. 4).
Рис. 4. Степь
А в многоярусном тропическом лесу обитают в том числе и громадные деревья (рис. 5).
Рис. 5. Тропический лес
Богатство флоры и фауны в разных биоценозах тоже не одинаково. В тундре видовой состав беднее, а в тропическом лесу чрезвычайно богатый.
Структура биоценозов
Чем выше численность видов в биоценозе и чем сложнее взаимодействие между ними, тем более устойчив он к различным вмешательствам. В естественных биоценозах долго сохраняется определенный видовой состав организмов. Между видами, его населяющими, устанавливаются определенные отношения. Устойчивость биоценозов также обеспечивается ярусностью, мозаичностью и различными фенологическими явлениями. Ярусность – это вертикальная неоднородность биоценоза. Она характерна как для растений, так и для животных (рис. 6). С растениями все очевидно, и вы это уже разбирали в прошлом году. Но почему же ярусность характерна для животных? Дело в том, что каждый вид занимает только какие-то определенные ярусы. Некоторые виды занимают несколько ярусов.
Рис. 6. Ярусность растений
Мозаичность – это горизонтальная неоднородность биоценоза. Так, в одном и том же лесу рядом друг с другом могут расти различные виды крупных деревьев. К примеру, дуб и липа (рис. 7). С ними, в свою очередь, связаны свои, характерные для этих деревьев, виды животных.
Рис. 7. Дуб и липа
Устойчивости биоценоза способствуют также некоторые фенологические явления. Например, при сокращении длины светового дня все насекомые Ленинградской области готовятся впасть в зимнюю спячку.
Организмы, которые, используя энергию Солнца, производят органические вещества из неорганических, называются продуцентами. Это могут быть растения, некоторые простейшие и прокариоты, например сине-зеленые водоросли (рис. 8).
Рис. 8. Сине-зеленые водоросли
Растительноядные животные, а также паразиты растений, потребляющие органическое вещество, созданное продуцентами, называются консументами первого порядка (рис. 9).
Рис. 9. Пример консумента первого порядка – тля
Консументы второго порядка – это хищники и паразиты, употребляющие органическое вещество консументов первого порядка (рис. 10).
Рис. 10. Примеры консументов второго порядка – лисица и неясыть
Существуют консументы третьего и высших порядков – это хищники и паразиты, которые употребляют в пищу других хищников и паразитов. В любом биоценозе имеются редуценты. Это организмы, которые питаются экскрементами и остатками умерших растений и животных. К ним относятся бактерии, грибы и многие животные. Например, дождевые черви, жуки-навозники или могильщики (рис. 11).
Рис. 11. Примеры редуцентов – дождевой червь, жук-навозник и могильщик (слева направо)
Стабильное существование биоценоза возможно только при определенном соотношении продуцентов, консументов и редуцентов. Естественные биоценозы способны сами поддерживать такое соотношение. Допустим, размножился некий вид животного. Сразу же начинается недостаток корма. Вслед за самим видом размножаются и сами хищники и паразиты. Сразу после массового размножения этого вида следует резкий спад его численности.
Для примера рассмотрим биоценоз небольшого озера. Продуцентами в водоеме являются цианобактерии, разные эукариотические водоросли и цветковые растения. Зеленые растения и водоросли в большинстве своем располагаются в верхних доступных яркому солнечному свету слоях воды (рис. 12).
Рис. 12. Продуцент микрастериас
Планктон – это различные мелкие организмы, свободно плавающие в толще воды и не способные сопротивляться течению. Планктон непосредственно или через консументов является пищей для большинства водных животных. Продуценты планктона, например микроскопические водоросли, – это фитопланктон (рис. 13).
Рис. 13. Планктонные водоросли
Им питается зоопланктон. В нашем озере это различные простейшие, многие черви, циклопы и дафнии (рис. 14, 15). Жизнь зоопланктона полностью зависит от развития фитопланктона.
Рис. 14. Зоопланктон: коловратка
Рис. 15. Зоопланктон: циклоп и дафния
Многие рыбы питаются фито- и зоопланктоном. Они в нашем озере – консументы первого и второго порядков. В свою очередь, этими рыбами могут питаться более крупные хищники (рис. 16).
Рис. 16. Колюшка и европейский анчоус (слева направо)
Зоопланктон и другие животные выделяют экскременты. Постоянно какие-нибудь организмы погибают. Экскременты и остатки отмерших организмов опускаются на дно, становясь кормом для редуцентов. Редуценты в конечном итоге переваривают все и разлагают до углекислого газа, воды и минеральных солей. Если продуцентов чаще всего можно встретить в верхних слоях водоема, то консументы могут обитать на любых глубинах, в том числе и на дне. Редуценты – это обычно донные обитатели.
Бентос – это совокупность организмов, обитающих на грунте и в грунте дна водоемов. Животные, относящиеся к бентосу, называются зообентосом, а немногочисленные растения – фитобентосом (рис. 17).
Рис. 17. Бентос
Некоторые организмы живут у самой поверхности воды. Нейстон – это совокупность всех организмов, живущих у поверхностной пленки воды на границе водной и воздушной сред. Здесь хорошие примеры – это многие микроскопические водоросли (рис. 18).
Рис. 18. Нейстон – диатомовые водоросли и водомерка (слева направо)
Влияние антропогенных факторов
Искусственные биоценозы появились в результате деятельности человека. Созданы человеком поля, сады, пруды и тому подобное. Земледелие привело к уничтожению на больших площадях естественных биоценозов, от которых агроценоз отличается невозможностью долгого самостоятельного существования. Часто на огромных полях выращиваются растения одного вида, например картофель, кукуруза или подсолнечник. Растения эти, как правило, не местные и, естественно, связанных с ними животных нет. Однако, любое местное или завезенное животное, способное питаться сельскохозяйственной культурой, получает огромное преимущество. Например, обилие корма. Таких интенсивно размножающихся растительноядных животных мы обычно называем вредителями. Для борьбы с ними человек использует множество методов. Среди них и ручной сбор, и наиболее прогрессивный (но малоэффективный) биологический метод, и применение ядохимикатов. Средства химической борьбы с вредителями называются пестицидами. Яды убивают не только животных-вредителей, но и многих других животных. Вообще, проблем с использованием пестицидов довольно-таки много.
Среда обитания – это совокупность условий, прямо или косвенно действующих на живой организм. В различных биоценозах среда обитания различна. Существуют биоценозы в водной, наземно-воздушной, почвенной средах, а также внутри самих организмов, где живут многочисленные паразиты.
Условия среды, влияющие на живой организм, называют экологическими факторами, или факторами среды обитания. Эти факторы очень разнообразны. Их делят на три большие группы: абиотические (неживой природы); биотические (жизнедеятельность самих организмов); и антропогенные (деятельность человека).
К биотическим факторам относят все формы воздействия организмов друг на друга внутри вида и между различными видами. Каждый организм испытывает на себе прямое или косвенное влияние хищников, паразитов, конкурентов и мутуалистов. Изменение каким-либо видом самой среды обитания – это также биотический фактор. Воздействие биотических факторов может быть прямым или косвенным. Прямое воздействие – это, например, когда зеленое растение оказывается полностью съеденным растительноядными животными. Косвенное воздействие – это, например, когда прилетевшая и съевшая все зеленые растения стая саранчи оставила без корма местных копытных.
Антропогенные факторы. С самого начала своего существования человек оказывал разнообразное влияние на самые различные биоценозы. Промысел животных, сбор растений, распашка земель, осушение болот, постоянное выкашивание и выжигание растений, затопление территорий при создании гидроэлектростанций, колоссальная задымленность, производство отходов в виде пыли и многих вредных примесей в воздухе от работы металлургических заводов, акклиматизация животных – вот далеко не полный перечень воздействия человека на живые организмы в естественных биоценозах (рис. 19). Влияние многообразной деятельности человека на живые организмы с ростом численности человечества стремительно усиливается.
Рис. 19. Пример действия антропогенного фактора
Но человек – это все-таки такой вид животных. Почему же антропогенные факторы выделены в отдельную группу? Дело в том, что человек может сильно изменять значение абиотических факторов. Например, осушая болота или освещая улицы города ночью. Такие влияния с одной стороны биотические, поскольку вызваны деятельностью человека, а с другой стороны – абиотические, потому что касаются физических факторов.