Биология 10 класс.
14. БИОГЕОЦЕНОЗ КАК ЧАСТЬ БИОСФЕРЫ.
БИОГЕОЦЕНОЗ - открытая живая система, состоящая из разных видов микроорганизмов, грибов, растений и животных, совместно заселяющих определённые места обитания.
БИОГЕОЦЕНОЗЫ - самостоятельные, целостные единицы жизни.
В биогеоценозах связи и отношения строятся между различными видами и окружающей их средой, а в биосфере- между биогеоценозами и средой.
Общие характеристики (характерны для всех систем):
· Структура биогеоценоза.
Каждый биогеоценоз отличается от других своим особым биотопом и соответствующим биоценозом.
БИОТОП - местообитание, представляет собой внешнюю среду (условия жизни и необходимые ресурсы для выживания)
БИОЦЕНОЗ - совокупность живого населения, размещающегося в биотопе. Характеризуется определённым составом и количеством видов, взаимоотношениями между видами и средой.
 |
Всё живое население биоценоза делится на продуцентов, консументов и редуцентов.
Продуценты — это организмы, которые сами производят себе еду. Им не нужно брать питательные вещества у других организмов (автотрофы).
Консументы - не производят питательные вещества самостоятельно. Они должны употреблять в пищу других животных или растения, чтобы получить энергию для поддержания жизнедеятельности (гетеротрофы).
Редуценты — это последнее звено в простой пищевой цепи. Их также называют деструкторы или сапротрофы. К ним относятся микроорганизмы и грибы, которые разрушают органический материал, перерабатывая его в неорганические и простейшие органические соединения.
· Процессы в биогеоценозе
1) Круговорот веществ и поток энергии, обеспечивающие саморегуляцию и устойчивость биосистемы, её структуру.
2) Продуцирование биомассы (производство солнечной энергии, неорганических веществ), поддерживающей существование видов).
3) Динамическое равновесие между биоценозом и биотопом
4) Регулирование численности видов
5) Обеспечение живого населения ресурсами
· Организация биогеоценоза (см. в табл.1)
· Значение биогеоценоза и роль в природе
Главная роль и стратегия биогеоценозов-активное использование всего многообразия возможностей сред жизни на Земле, создание благоприятных условий развития и процветания организмов во всём их разнообразии.
Следовательно, биогеоценозы обеспечивают динамическую устойчивость биосферы.
Таблица 1
| Характеристика | Описание |
| Структура биогеоценоза | Характеризуется многообразием популяций разных видов. Основные структурные компоненты- биотоп и биоценоз. |
| Процессы в биогеоценозе | Круговорот веществ и поток энергии, продуцирование биомассы, распределение множества популяций в пространстве, регулирование численности видов и обеспечение их ресурсами. |
| Организация биогеоценоза | Сложность структуры, устойчивость связей и зависимостей между видами и средой. |
| Значение биогеоценоза и роль в природе | Создание благоприятных условий для существования огромного разнообразия видов и поддержание непрерывного биологического круговорота веществ |
15. БИОГЕОЦЕНОЗ КАК БИО- И ЭКОСИСТЕМА.
ПРИРОДНОЕ СООБЩЕСТВО- организмы, которые образуют единую биосистему.
Все члены этого сообщества обладают приспособленностью к совместной жизни.
Состав видов в биогеоценозе не случаен. Он определяется возможностями условий среды для непрерывного поддержания потока веществ и энергии, обеспечивающего устойчивое существование этой биосистемы.
Учение о биогеоценозе создал Владимир Николаевич Сукачёв. Он доказал, что биогеоценозы- важная функциональная единица живой природы, биосистема, в которой осуществляется тесное взаимодействие двух её значимых частей- комплекса живых организмов (биоценоза) и комплекса условий внешней среды (биотопа).
Взаимодействие биоценоза и биотопа осуществляется в форме круговорота веществ. Совокупность зелёных растений (фитоценоз), поглощая солнечную энергию и осуществляя фотосинтез, образует органические вещества, которые служат пищей комплексу различных животных (зооценоз), а совокупность микроорганизмов (микробиоценоз) разрушает органику, возвращая неорганические соединения в окружающую среду.
В работах зарубежных ученых «ЭКОСИСТЕМА» — это комплекс организмов и физических факторов окружающей среды, функционирующий за счёт обмена веществ и потока энергии.
Экосистема, в отличии от биогеоценоза, не привязана к какому-либо конкретному месту, однако эти два термины чаще всего используются как синонимы, так как обозначают одно и то же явление живой материи- природное сообщество.
16. СТРОЕНИЕ И СВОЙСТВА БИОГЕОЦЕНОЗА.
Среди взаимодействий между организмами наиболее существенными являются пищевые (трофические) связи: потребление питательных веществ организмов одних видов организмами других видов. На этих связях можно проследить структуру биогеоценоза. Чётко различаются продуценты (образуют органические вещества), внешние условия и ресурсы (биомасса и энергия), консументы (потребляют вещества), редуценты (возвращают неорганические вещества продуцентам).
ЦЕПИ ПИТАНИЯ- ряды, в которых можно проследить пути расходования продукции биомассы и заключенной в ней энергии.
Цепи питания, начинающиеся с биомассы фотосинтезирующих видов- цепи выедания.
Здесь на первой ступени находятся растительноядные организмы или фитотрофы (травоядные, листоеды, зерноядные, питающиеся нектаром и плодами). Далее- плотоядные (хищники и паразиты).
Цепи питания, начинающиеся с отмерших остатков организмов- цепи разложения.
На первой ступени- сапротрофы первого и второго порядков (дождевые черви, бактерии, грибы и др.)
Сложные пищевые связи между видами в биогеоценозе создают сеть питания, которая соединяет воедино всё население биогеоценоза.
По расположению видов в пищевой цепи различают трофические уровни экосистем:
1 уровень. Продуценты.
2 уровень. Растительноядные консументы и некоторые редуценты.
3 уровень. Консументы, поедающие травоядных животных (хищники)
4 уровень. Хищники, питающиеся хищниками.
5 уровень. Паразиты хищников.
Все виды продуцентов создают массу органического вещества, которая называется первичной продукцией. Она служит источником питательных веществ и энергии для других трофических уровней видов-консументов и видов-редуцентов, биомасса которых является вторичной продукцией.
Передача живого вещества (биомассы) с одного трофического уровня на другой сопровождается с большими потерями вещества и энергии. Существует «правило десяти процентов», которое означает, что с нижележащего уровня на каждый следующий, вышележащий трофический уровень переходит не более 10% заключенной в его биомассе энергии.
Закономерность уменьшения биомассы и энергии при переходе от первого трофического уровня к последующим называют правилом экологических пирамид.
Популяции взаимодействующих видов выработали в процессе эволюции сложные приспособительные особенности- адаптации, обеспечивающие им устойчивое существование и взаимодействие друг с другом.
Кроме трофических связей различают пространственно-территориальные связи. Всем популяциям видов необходима определённая территория.
В наземных природных сообществах характерно ярусное строение (ярусность). Например, организмы размещаются в лесу в почве, на почве и высоко над ней, т.е. по ярусам. Количество ярусов в разных биогеоценозах неодинаково. В сообществах с более благоприятными условиями ярусов больше.
Способность биогеоценоза обеспечивать нормальную жизнедеятельность различных видов зависит от возможности биотопа: доступность ресурса, условия среды обитания. Такая возможность называется ёмкостью биотопа. Чем больше ёмкость, тем больше видов размещается и нормально существует в биогеоценозе.
Длительное совместное существование многочисленных видов и их популяций, обитающих в биогеоценозе, привело к эволюционному развитию у них такой системы взаимоотношений, при которой каждый вид имеет своё особое функциональное значение в составе населения и занимает определённую часть среды обитания. Положение, которое вид занимает в биогеоценозе, называют его экологической нишей.
Внешний образ живых организмов также отражает их приспособленность к условиям окружающей среды и называется их жизненной формой (животные водные, полуводные, роющие, наземные и воздушные).
17. СОВМЕСТНАЯ ЖИЗНЬ ВИДОВ В БИОГЕОЦЕНОЗЕ.
В результате у совместно обитающих видов сформировались взаимные приспособительные свойства (коадаптации): растения вырабатывают ненужный для них нектар, жабы спасают себя ядовитой слизью, которую выделяют, некоторые животные меняют окраску.
Сформировавшиеся в условиях биогеоценозов взаимные адаптации обеспечивают большую устойчивость существования взаимодействующих популяций и видов.
Выработка коадаптации осуществляется только на уровне популяций.
В итоге коэволюции (совместная эволюция различных видов в биогеоценозе) одни виды при взаимодействии с другими видами получают пользу для существования, другие-вред, для третьих эти связи являются несущественными. Также различают взаимнополезные связи (++), полезнонейтральные (+0), третьи- полезновредные (+-), четвёртые- взаимовредные (--). (стр. 90)
Нарушения этих связей может привести к потере устойчивости сообщества.
Разнообразие видов- важнейшее условие устойчивого существования биогеоценоза в пространстве и во времени.
Совместное существование видов в биогеоценозе - важное условие их эволюции.
18. ПРИЧИНЫУСТОЙЧИВОСТИ БИОГЕОЦЕНОЗОВ.
Устойчивость биогеоценоза- способность непрерывно поддерживать определённый круговорот веществ и сохранять в основных чертах свою структуру, характер связей между элементами и их функционирование в пределах естественного колебания физических и биологических параметров.
Свойства биогеоценоза, определяющие его устойчивость:
1. Богатство видового состава. От этого зависит непрерывность его круговорота веществ и потока энергии. Различают богатые и бедные биогеоценозы. Чем специфичнее условия среды, чем бедней видовой состав биогеоценоза и выше численность населяющих его видов. Бедные по видовому составу сообщества неустойчивы. Для более устойчивого биогеоценоза необходимо взаимодействие видов.
2. Жизненное пространство- средняя площадь, приходящаяся на одну особь рассматриваемых популяций и видов. Оно имеет существенное значение для поддержания устойчивости биогеоценоза, так как предоставляет организмам средства к жизни: пищу, укрытие, возможность размножения.
Занимаемое пространство должно позволять каждой особи оптимально использовать имеющиеся ресурсы. Нарушение типа размещения видов в сообществе приводит к потере устойчивости биогеоценоза.
3. Средообразующие свойства видов. Всё многообразие видов оказывает значительное влияние на условия среды обитания-биотоп биогеоценоза. Существенные изменения в среде также ведут к потере устойчивости биогеоценоза.
4. Антропогенное воздействие. Часто служит причиной изменений и нарушений биогеоценозов и биотопов.
19. ЗАРОЖДЕНИЕ И СМЕНА БИОГЕОЦЕНОЗОВ.
Если наблюдать за каким-либо биогеоценозом в течение нескольких лет, можно заметить определённые изменения. Меняются условия жизни, добавляются новые виды и т.д. Некоторые изменения непродолжительны, и сообщество легко восстанавливает свою стабильность, а некоторые приводят к существенным изменениям общей структуры биогеоценоза.
Явление, при котором один биогеоценоз заменяется со временем качественно другим, называется СМЕНОЙ БИОГЕОЦЕНОЗА.
Смены биогеоценоза происходят всюду и постоянно.
КОНЕЧНЫЙ/КОРЕННОЙ БИОГЕОЦЕНОЗ- устойчивое состояние биогеоценоза, когда он способен поддерживать самого себя долгое время в стабильном состоянии. Обычно он образуется в результате нескольких смен как «конечный».
Процесс, представляющий собой последовательную смену биогеоценозов, преемственно возникающих на одной территории, НАЗЫВАЮТ СУКЦЕССИЕЙ. Цепь смен биогеоценозов- СУКЦЕССИОННЫМ РЯДОМ.
Таким образом, в природе происходит развитие биогеоценоза от неустойчивого состояния к устойчивому.
Временные биогеоценозы не могут долго находиться в состоянии устойчивого равновесия и поэтому быстро заменяются другими.
Часто смена биогеоценоза проходит под влиянием человека: вырубка леса, пожары и т.д. или под влиянием природным факторов (затопление, землетрясение, лава), вселение новых видов из других географических районов. В таких ситуациях происходят резкие и быстрые смены биогеоценозов.
Смены, совершающиеся внезапно, по причинам, чуждым биогеоценозам- КАТАСТРОФИЧЕСКИЕ. Они ведут к гибели экосистемы.
После прекращения воздействия этих факторов на территории начинается процесс зарождения нового биогеоценоза по типу сукцессионной смены.
Существует 2 типа сукцессионных смен:
Первичные сукцессии - начинаются на пустых, лишенных жизни местах.
Вторичные происходят на территории, где были нарушены установившиеся связи между популяциями в уже сложившихся сообществах. Это «восстановительные» смены. Они проходят быстрее первичных.
Изменения в коренных сообществах происходят очень медленно и называются вековыми сменами экосистем: в связи с изменением климата, рельефа и т.д. Совместно с этим происходит эволюция видов в этом биогеоценозе.
Естественные биогеоценозы уступают свою территорию культурным, особенно агробиогеоценозам. Но вместе с этим возрастает мера ответственности человека за судьбу биосферы.
Циклические изменения биогеоценозов:
Изменения в биогеоценозе осуществляются в течение суток, сезона или года. Многие из них регулярно повторяются. Регулярно повторяющиеся изменения называют циклическими.
Они не производят принципиальных изменений, не влияют на устойчивость, только отражают комплекс приспособлений экосистемы в целом к суточным, сезонным и годичным изменениям.
Суточные изменения.
Суточный ритм активности процессов жизнедеятельности видов в биогеоценозе. Этот ритм определяется циклом вращения Земли вокруг своей оси.
У растений пример: фотосинтез (только в светлое время суток). Совы начинают охотиться ночью и т.д.
Суточные изменения обеспечивают «разделение труда» между популяциями биогеоценоза во времени, что позволяет снизить уровень конкуренции между видами.
Сезонные изменения. Обусловлены вращением Земли по орбите вокруг Солнца. В неблагоприятные сезоны часть видов мигрирует в районы с лучшими условиями существования. У растений меняется интенсивность фотосинтеза. Развитие побегов, цветение.
Влияют на внешний вид и структуру биогеоценоза.
Годичные цикличные изменения. Связаны с циклическими многолетними изменениями климата. Деревья долгожители: меняется величина годичных приростов и толщина годичных колец.