1.4. Биоценоз и экосистема Понятие о биоценозе

Популяции разных видов в природных условиях объединяются в системы более высокого ранга – сообщества и биоценоз.

Термин биоценоз был предложен немецким зоологом Мёбиусом и обозначает организованную группу популяций растений, животных и микроорганизмов, приспособленных к совместному обитанию в пределах определённого объёма пространства.

Любой биоценоз занимает определённый участок, абиотической среды. Биотоп – пространство с более или менее однородными условиями, заселенное тем или иным сообществом организмов.

Размеры биоценотический группировок организмов чрезвычайно разнообразны – от сообщества на стволе дерева или на болотной моховой кочке до биоценоза ковыльной степи. Биоценоз (сообщество) – не просто сумма образующих его видов, но и совокупность взаимодействий между ними. В пределах биоценоза различают фитоценоз – устойчивое сообщество растительных организмов; зооценоз – совокупность взаимосвязанных видов животных и микробиоценоз – сообщество микроорганизмов:

Фитоценоз + Зооценоз + Микробиоценоз = Биоценоз

При этом в чистом виде ни фитоценоз, ни зооценоз, ни микробиоценоз в природе не встречаются, как и биоценоз в отрыве от биотопа.

Биоценоз формирует межвидовые связи, обеспечивающие структуру биоценоза – численность особей, распределение их в пространстве, видовой состав и тому подобное, а так же структуру пищевой сети, продуктивность и биомассу.

Наиболее важные виды взаимоотношений в биоценозе это пищевые связи, распределение в пространстве, конкуренция за место и средообразующие (формирование определённой структуры биотопа).

Основная функция биоценозов – поддержание круговорота веществ в биосфере базирующаяся на пищевых взаимоотношениях видов. По участию в биогенном круговороте веществ различают три группы организмов:

Продуценты (производители) – автотрофные организмы создающие органические вещества из неорганических (растения).

Консументы (потребители) – гетеротрофные организмы, питающиеся за счёт автотрофных. Консументы 1 порядка – растительноядные животные, паразитические бактерии и грибы, развивающиеся за счёт живых растений. Консументы 2 порядка – хищники и паразиты растительноядных организмов.

Редуценты (восстановители) – животные, питающиеся разлагающимися остатками живых организмов (сапрофаги) и особенно непаразитирующие гетеротрофные микроорганизмы, способствующие минерализации органических веществ, их переходу в усвояемые продуцентами состояние.

Все организмы являются пищей для других организмов.

Пищевые цепи и сети

Пищевая цепь – это последовательность организмов, в которой каждый из них съедает или разлагает другой. Она представляет собой путь движущегося через живые организмы однонаправленного потока поглощённой при фотосинтезе малой части высокоэффективной солнечной энергии, поступившей на Землю. В конечном итоге эта цепь возвращается в окружающую природную среду в виде низкоэффективной тепловой энергии. По ней так же движутся питательные вещества от продуцентов к консументам и далее к редуцентам, а затем обратно к продуцентам.

Каждое звено пищевой цепи называют трофическим уровнем. Первый трофический уровень занимают автотрофы или первичные продуценты. Организмы второго трофического уровня – консументы первого порядка (растительноядные животные)… Обычно бывает 4 или 5 трофических. Больше пяти уровней в трофической цепи бывает очень редко.

Существует два вида пищевых цепей: пастбищная (или выедания) и детритная (или разложения). Схема пастбищной цепи питания следующая: основу пищевой цепи (первый трофический уровень) составляют продуценты (зелёные растения, синтезирующие органические вещества). Следующие звенья занимают виды консументы – гетеротрофные организмы, потребляющие органические вещества (растительноядные животные, питающиеся травой и хищники питающиеся травоядными). Например, растительный материал (например, нектар) – муха – паук – землеройка – сова.

Детритная цепь идёт по схеме: детрит – детритофаг – хищник (листовая подстилка леса – дождевой червь – чёрный дрозд – ястреб перепелятник).

Реальные пищевые связи намного сложнее, ибо животное может питаться организмами разных типов, входящих в одну и ту же пищевую цепь или в различные цепи, что особенно характерно для хищников (консументов) высших трофических уровней. Всеядные животные (в частности человек) питаются и консументами и продуцентами. Таким образом, в природе пищевые цепи переплетаются, образуя пищевые (трофические) сети.

Первичными поставщиками энергии для всех других организмов в цепях питания являются растения. При дальнейших переходах энергии и вещества с одного трофического уровня на другой существуют определенные закономерности.

Правило 10 %. Его сформулировал Р. Линдеман (1942). С одного трофического уровня экологической пирамиды переходит на другой, более высокий её уровень (по лестнице продуцент – консумент), в среднем около 10 % энергии, поступившей на предыдущий уровень экологической пирамиды.

Вместе с полезными веществами с одного трофического уровня на другой поступают и вредные вещества. Однако если полезное вещество при его излишке легко выводится из организма, то вредное не только плохо выводиться, но и накапливается в пищевой цепи. Это правило получило название – правила накопления токсических веществ (биотического усиления) в пищевой цепи.