Критерии устойчивости биогеоценозов

Содержание

 

 

 

 

Введение

 

Современное значение слова экология имеет более широкое значение, чем в первые десятилетия развития этой науки. Даже более того, чаще всего под экологическими вопросами понимаются, прежде всего, вопросы охраны окружающей среды. Во многом такое смещение смысла произошло благодаря все более ощутимым последствиям влияния человека на окружающую среду.

Экология как наука направлена на понимание функционирования экосистем, взаимоотношений видов живых существ с их окружающей средой, условий развития и равновесия таких систем. Инструментами этого познания являются наблюдение, проведение опытов, выдвижение теорий, объясняющих явления. Отношения между человеком и природой также могут быть предметом изучения экологии. Экология — это наука, изучающая условия существования живых организмов, взаимоотношения между живыми организмами и средой их обитания.

Экология — это познание экономики природы, одновременное исследование всех взаимоотношений живого с органическими и неорганическими компонентами среды. Одним словом, экология — это наука, изучающая все сложные взаимосвязи в природе, рассматриваемые Дарвином как условия борьбы за существование.

Связи экологии с другими науками.

         Экология обычно рассматривается как подотрасль биологии, общей науки о живых организмах. Живые организмы могут изучаться на различных уровнях, начиная от отдельных атомов и молекул и кончая популяциями, биоценозами и биосферой в целом. Экология связана со многими другими науками именно потому, что она изучает организацию живых организмов на очень высоком уровне, исследует связи между организмами и их средой обитания. Экология тесно связана с такими науками, как биология, химия, математика, география, физика.

 

Синэкология - экология сообществ (биогеоценозов)

 

Сообщество – это совокупность популяций, биотический компонент экосистемы. Сообщество функционирует как динамическая система, через которую проходит поток веществ и энергии. Изучением природных сообществ занимается синэкология.

Структура сообщества создаётся постепенно в течение определённого времени. Если заселяется территория с обнажённой горной породой вместо почвы, то первоначально на ней поселяются лишайники и, возможно, водоросли, образуя пионерные сообщества. Под действием эрозии и живых организмов накапливается слой почвы, на котором уже могут поселяться сначала мхи, затем травы и, наконец, кустарники и деревья. Другим примером является постепенное заболачивание открытых водоёмов, приводящее к тому, что на месте озёр образуются сначала болота, а затем, возможно, осоковый луг или лес.

 

 

Смена одних сообществ на другими называется экологической сукцессией. Изменение сообщества возможно только при изменении окружающих условий.

Время смены одного сообщества другим сильно различается. Типичная последовательность сукцессий, приводящих к появлению дубрав или сосновых лесов в средней полосе, занимает около 200 лет; при этом скорости ранних сукцессий гораздо выше, чем скорости поздних.

Как правило, сукцессия приводит к постепенному увеличению биомассы сообщества, возрастанию видового разнообразия.

Сукцессия может начинаться не только на лишённых жизни территориях, но и в местах, на которых организмы были раньше, но в значительной степени уничтожены, например, пожаром или вырубкой. Существенное влияние на сукцессию в этом случае оказывают сохранившиеся корневища, семена и споры различных растений, а также организмы, обитающие в почве.

Нередко результатом сукцессии на таких территориях является восстановление исходного биогеоценоза. Применительно к лесным сообществам такие процессы получили название демутация.

Все доступные экологические ниши в ходе сукцессий постепенно заполняются, и может возникнуть межвидовая конкуренция. Специализация видов в отношении ресурсов (морфологическая либо пространственная) увеличивает стабильность структуры сообщества, уменьшает конкуренцию за экологическую нишу со стороны других видов, хотя некоторая прямая конкуренция всё равно неизбежна.

Своеобразные биогеоценозы развиваются в результате деятельности человека. К их числу можно отнести агроценозы (искусственные луга, поля, сады), мегаполисы и т. п. Искусственные биогеоценозы требуют неустанного вмешательства человека для поддержания их в стабильном состоянии. Значительная часть питательных веществ в них выносится за пределы экосистемы, и естественный круговорот веществ не осуществляется. Поэтому в ходе сельскохозяйственных работ необходимо внесение минеральных удобрений и дополнительных органических веществ (перегной, навоз, торф).

 

 

 

 Синэкология — раздел экологии, изучающий взаимоотношения организмов различных видов внутри сообщества организмов. Часто синэкологию рассматривают как науку о жизни биоценозов, то есть многовидовых сообществ животных, растений и микроорганизмов.

В настоящее время является одним из 3 главных разделов общей экологии (наряду с аутэкологией и демэкологией). Изначально термин использовался преимущественно в ботанике.

Синэкология или учение о растительных формациях, распадается на следующие отделы:

1. Физиономическая синэкология.- имеет задачей описание растительных формаций с точки зрения их состава и «физиономии» («жизненных форм»).
2. Географическая синэкология - изучает географическое распределение формаций по областям, по горным поясам и по геологическим системам представляющим из себя субстрат для растительности.
3. Экологическая синэкология- изучает условия жизни данного местообитания; отдельные экологические группы, входящие в состав данной формации; происхождение формаций, условия поддержания их в равновесии и изменения, претерпеваемые формациями.
4. Историческая синэкология.- исследует флористические элементы отдельных формаций и историю их иммиграции.

СИНЭКОЛОГИЯ - раздел экологии, изучающий ассоциации популяций разных видов растений, животных и микроорганизмов (биоценозов), пути их формирования, их взаимодействие с внешней средой.

СИНЭКОЛОГИЯ - (от греч. syn - вместе и экология), раздел экологии, изучающий сообщества организмов (биоценозы).

Термин «СИНЭКОЛОГИЯ» был предложен швейцарским ботаником К. Шрётером (1902) и принят Брюссельским международным ботаническим конгрессом (1910) для обозначения учения о растительных сообществах — фитоценозах. Таким образом, СИНЭКОЛОГИЯ в первоначальном смысле — синоним современной фитоценологии, в дальнейшем большинство фитоценологов стали считать синэкологию лишь частью фитоценологии, охватывающей экологические стороны изучения фитоценоза.

Биогеоценоз - относительно пространственно ограниченная, внутренне однородная природная система функционально взаимосвязанных живых организмов и окружающей их абиотической среды, характеризующаяся определённым энергетическим состоянием, типом и скоростью обмена веществом и информацией.

БИОГЕОЦЕНОЗ - “совокупность на известном протяжении земной поверхности однородных природных явлений (атмосферы, горной породы, почвы и гидрологических условий, растительности, животного мира и мира микроорганизмов), имеющая свою, особую специфику взаимодействий этих слагающих ее компонентов и определенный тип обмена веществом и энергией их между собой и другими явлениями природы, представляющая собой внутренне противоречивое диалектическое единство, находящееся в постоянном движении, развитии.

В биологии используются три близких по значению понятия:

1. Биоценоз — группа организмов разных видов, взаимосвязанных между собой и исторически долго обитающих на определенной территории.

2. Биогеоценоз — биоценоз, который рассматривается во взаимодействии с биотическими факторами, влияющими на него и сами изменяющиеся под его воздействием.

Биоценоз имеет синоним сообщество, ему также близко понятие экосистема.

3. Экосистема — группа организмов разных видов, взаимосвязанных между собой круговоротом веществ.

Каждый биогеоценоз — это экосистема, но не каждая экосистема — биогеоценоз. Биотоп - это территория, которую занимает биогеоценоз.

Экотоп - это биотоп, на который оказывают воздействие организмы из других биогеоценозов.

Свойства биогеоценоза

 

1. естественная, исторически сложившаяся  система;

2. система, способная к саморегуляции  и поддержанию своего состава  на определенном, постоянном уровне;

3. характерен круговорот веществ;

4. открытая система для поступления и выхода энергии, основной источник которой – Солнце.

 

 

 

Основные показатели биогеоценоза

 

1. Видовой состав - количество видов, обитающих в биогеоценозе.

2. Видовое разнообразие - количество  видов, обитающих в биогеоценозе  на единицу площади или объема.

В большинстве случаев видовой состав и видовое разнообразие количественно не совпадают, и видовое разнообразие напрямую зависит от исследуемого участка.

3. Биомасса - количество организмов  биогеоценоза, выраженное в единицах  массы. Чаще всего биомассу подразделяют на:

биомассу продуцентов;

биомассу консументов;

биомассу редуцентов.

Биогеоценоз и экосистема

Близким по значению понятием является экосистема — система, состоящая из взаимосвязанных между собой сообществ организмов разных видов и среды их обитания. Экосистема — более широкое понятие, относящееся к любой подобной системе. Биогеоценоз, в свою очередь — класс экосистем, экосистема, занимающая определенный участок суши и включающая основные компоненты среды — почву, подпочву, растительный покров, приземный слой атмосферы. Не являются биогеоценозами большинство искусственных экосистем.

Таким образом, каждый биогеоценоз — это экосистема, но не каждая экосистема — биогеоценоз. Для характеристики биогеоценоза используются два близких понятия: биотоп и экотоп(факторы неживой природы: климат, почва). Биотоп — это совокупность абиотических факторов в пределах территории, которую занимает биогеоценоз и организмы из других биогеоценозов.

По содержанию экологический термин «биогеоценоз» идентичен физико-географическому термину фация.

Свойства

естественная, исторически сложившаяся система

система, способная к саморегуляции и поддержанию своего состава на определенном постоянном уровне

характерен круговорот веществ

открытая система для поступления и выхода энергии, основной источник которой — Солнце

Пространственные характеристики

Переход одного биогеоценоза в другой в пространстве или во времени сопровождается сменой состояний и свойств всех его компонентов и, следовательно, сменой характера биогеоценотического метаболизма. Границы биогеоценоза могут быть прослежены на многих из его компонентов, но чаще они совпадают с границами растительных сообществ (фитоценозов). Толща биогеоценоза не бывает однородной ни по составу и состоянию его компонентов, ни по условиям и результатам их биогеоценотической деятельности. Она дифференцируется на надземную, подземную, подводную части, которые в свою очередь делятся на элементарные вертикальные структуры — био-геогоризонты, очень специфичные по составу, структуре и состоянию живых и косных компонентов. Для обозначения горизонтальной неоднородности, или мозаичности биогеоценоза введено понятие биогеоценотических парцелл. Как и биогеоценоз в целом, это понятие комплексное, так как в состав парцеллы на правах участников обмена веществ и энергии входят растительность, животные, микроорганизмы, почва, атмосфера[1].

 

Механизмы устойчивости биогеоценозов

 

Одним из свойств биогеоценозов является способность к саморегуляции, т.е. к подержанию своего состава на определенном стабильном уровне. Это достигается благодаря устойчивому круговороту веществ и энергии. Устойчивость же самого круговорота обеспечивается несколькими механизмами:

1. достаточность жизненного пространство, т.е. такой объем или площадь, который  обеспечивает один организм всеми необходимыми ему ресурсами.

2. богатство видового состава. Чем  он богаче, тем устойчивее цепи  питания и, следовательно, круговорот  веществ.

3. многообразие взаимодействия  видов, которые также поддерживают  прочность трофических отношений.

4. средообразующие свойства видов, т.е. участие видов в синтезе или окислении веществ.

5. направление антропогенного воздействия.

Таким образом, механизмы обеспечивают существование неменяющихся биогеоценозов, которые называются стабильными. Стабильный биогеоценоз, существующий длительное время, называется климаксическим. Стабильных биогеоцеозов в природе мало, чаще встречаются устойчивые - меняющиеся биогеоценозы, но способные, благодаря саморегуляции, приходить в первоначальное, исходное положение.