Лабораторна робота № 1 структура і продуктивність біогеоценозів

Мета роботи: вивчити структуру біогеоценозу, з'ясувати від чого залежить продуктивність різних біогеоценозів, оволодіти методами визначення, продуктивності різних біогеоценозів, вміти застосовувати набуті знання при аналізі взаємовідносин векосистемах.

Теоретична частина

Термін "екосистема" запропонований у 1935 р. англійським ботаніком А.Тенслі. В це поняття входить не лише комплекс організмів, а й комплекс чинників навколишнього природного середовища.

Термін "екосистема" близький до терміна "біогеоценоз", введеного в обіг російським Сукачовим.

Біогеоценоз — природна ділянка земної поверхні з певним складом живих і неживих компонентів і динамічною взаємодією між ними.

Біогеоценоз містить два компоненти:

• екотоп — сукупність на певній території абіотичних чинників — кліматичних (кліматоп) і ґрунтових (едафотоп);

• біоценоз — сукупність живих організмів: І —рослин (фітоценоз),

II — тварин (зооценоз). III — мікроорганізмів (мікробоценоз) IV — грибів (мікоценоз) біотичний чинник.

Кожний біоценоз має видову структуру (різноманітність видів, співвідношення їх чисельності). Чим ближчі умови навколишнього середовища до оптимальних, тим багатші на кількість видів і чисельність біогеоценози. Існує ще просторова і екологічна структура біогеоценозу. Відповідно до абіотичного оточення біоценози (лат. біос — життя і койнос — загальний, спільний) поділяють на гідробіоценози, біогеоценози та агрофітоценози (переважно сільськогосподарські угіддя, сади, штучно створені руками людини для задоволення власних потреб).

Функціональними компонентами біогеоценозу є абіотичні чинники довкілля, комплекси автотрофних (що утворюють органічну речовину з неорганічної) і гетеротрофних (що споживають у вигляді їжі гсїтові органічні речовини) організмів, а також редуцентів (деструкторів) — бактерій, грибів, найпростіших і детритофагів (які переробляють органічні рештки мертвих рослин і тварин до неорганічних).

Екосистема — це угруповання різних видів рослин, тварин, грибів і мікроорганізмів, Що взаємодіють між собою і з навколишнім середовищем таким чином, що може зберігатися тривалий час завдяки обміну речовин, енергії та інформації.

Біотична структура екосистем.

Продуценти (автотрофи) — організми, переважно зелені рослини, які з вуглекислого газу і воли продукують органічну речовину, використовуючи для процесу фотосинтезу сонячну енергію і виділяючи кисень: Рослини називають фототрофами. Є організми, що також синтезують органічну речовину із СО₂ і Н₂0. аміаку деякі бактерії як джерело водню використовують не воду, а гідрогенсульфур.

Консументи (гетеротрофи) — організми, що використовують готові органічні сполуки як джерело їжі та енергії. Відповідно до способу живлення консументи поділяють на:

• первинних консумснтів (травоїдних, або фітофагів) — живляться рослинною їжею;

• вторинних консументів ( м’ясоїдних або хижаків) — споживають тваринну їжу:

• паразитів, які живуть за рахунок хазяїна (глисти, комахи, зокрема ґедзь, кліщ, омела біла).

Детритофаги і редуценти — організми, які також споживають готові органічні сполуки, але мертвих решток (опале листя, коріння, гілочки дерев — детрит), трупи та продукти життєдіяльності тварин (гриби, бактерії, найпростіші, черви, жуки-гнойовики, раки). Завдяки їхній діяльності знов утворюються форми, доступні для живлення рослин. Це санітари, що очищають екосистему від сміття і замикають ланцюг колообігу хімічних елементів.

Біологічна продуктивність — це відтворення біомаси рослин, тварин і мікроорганізмів, які входять до складу біогеоценозу. Відтворення біомаси видових популяцій рослин і тварин протікає з певною швидкістю, тому біологічна продуктивність може бути виражена продукцією за сезон, за рік, за декілька років чи інші одиниці часу.

Для наземних і донних організмів вона визначається кількістю біомаси на одиницю площі, а для планктонних і ґрунтових — на одиницю об'єму.

Отже, біологічна продуктивність є відтворенням біомаси на 1 м² площі (чи в 1 м³ об'єму) за одиницю часу і виражається частіше всього в грамах вуглецю чи сухої органічної речовини. Біологічну продуктивність не можна змішувати з біомасою. Так, планктонні водорості на одиницю площі синтезують за рік стільки ж органічної речовини, скільки і високопродуктивні ліси, однак, біомаса останніх у сотні тисяч разів більша.

Таблиця 1 - Чиста первинна продуктивність деяких великих угрупувань

Тип угрупувань	Продуктивність сухого рослинного матеріалу на м2/рік
Коралові рифи	2500
Тропічний дощовий ліс	2200
Ліси помірного поясу	1250
Савана	900
Тайга	800
Землі, які обробляються	650
Континентальний шельф	350
Тундра	140
Відкритий океан	125
Гола пустеля	3

Необхідно розрізняти первинну продукцію — органічна маса, створена рослинами за одиницю часу, і первинну продуктивність — швидкість з якою автотрофи (продуценти) в процесі фотосинтезу зв'язують енергію і запасають її в формі органічної речовини. Підраховано, що сонячна енергія, яка досягла поверхні Землі на протягом року, становить 5* 10²⁰ ккал. Це складає 9 млрд. ккал на 1га. Один гектар лісу в середніх широтах продукує по 6 тон деревини і 4 тон листя, спалювання яких дає 46 млн. Ккал. Відповідно, ефективність первинної продуктивності лісу, тобто ефективність використання рослинами сонячної енергії для утворення органічної речовини, складає всього лише близько 0,5% (46* 100/9). Консументи, які споживають первинну продукцію, утворюють свою біомасу. Для позначення біомаси і швидкості її утворення консументами застосовуються терміни: "вторинна продукція", тобто продукція гетеротрофних організмів, і "вторинна продуктивність", тобто, швидкість утворення продукції гетеротрофами. Для одержання 1 кг яловичини необхідно тварині забезпечити від 70 до 90кілограм свіжої трави.