Биологические сообщества

БИОЛОГИЧЕСКИЕ СООБЩЕСТВА

 
             Одно из главных направлений экологических исследований - это изучение сообществ растений и животных, их описание, классификация и анализ взаимосвязей образующих их организмов.

В природе совместно обитающие  популяции различных организмов образуют определённое единство, называемое сообществом. Сообщество – устойчивое биологическое образование, так  как обладает способностью к самоподдержанию своих природных свойств и видового состава при внешних воздействиях, вызываемых обычными изменениями климатических и других факторов.

Устойчивость сообщества определяется особенностями взаимодействия между входящими в него популяциями.

БИОЛОГИЧЕСКОЕ СООБЩЕСТВО – biological association – совокупность скоррелированных организмов, выполняющих работу по управлению окружающей средой с жестким распределений функций и потоков органики (энергии). Состоит из продуцентов и консументов и замыкает круговорот биогенов с высокой степенью точности. Его можно уподобить организму, в котором внутренние органы тесно взаимодействуют между собой.Б. с. вместе с окружающей его средой представляет собой первичную структурную ячейку экосистемы, или ландшафта, т.е. биогеоценоз или фацию.

Термин "экосистема", тоже часто используемый экологами, обозначает сообщество в совокупности с условиями  его существования, т.е. с неживыми (физическими) компонентами окружающей среды.

 Растительные сообщества  изучены лучше, чем сообщества  животных. Отчасти это объясняется  тем, что именно характер растительности  в значительной мере определяет  состав обитающих в тех или  иных местах животных. К тому  же растительные сообщества более  доступны для исследователя, тогда  как прямые наблюдения за животными  не всегда возможны, и даже  для того, чтобы просто оценить  их численность, экологи вынуждены  обращаться к косвенным методам,  например к отлову с помощью  различных приспособлений.

Классификация сообществ. Хотя существуют многочисленные схемы классификации сообществ, ни одна из них не стала общепризнанной. Термин "биоценоз" часто используется для обозначения отдельного сообщества. Иногда выделяют иерарахическую систему сообществ возрастающей сложности: "консорции", "ассоциации", "формации" и т.д.

Широко используемое понятие "местообитание" обозначает комплекс условий среды, необходимых для  тех или иных конкретных видов  растений или животных или для  отдельного сообщества.

 Очевидно, что существует  определенная иерархия сообществ  и местообитаний. 

Например, озеро представляет собой крупную экологическую  единицу, в пределах которой можно  выделить сообщества организмов, связанные  с берегом, мелководьями, глубинными участками дна или открытой частью водоема. В сообществе прибрежной зоны, в свою очередь, можно различить  более мелкие и специализированные группы видов, обитающие около поверхности  воды, на растениях определенного  типа или в илистых отложениях на дне. Существуют, однако, большие  сомнения относительно того, следует  ли подробно классифицировать эти сообщества и жестко закреплять за ними те или  иные наименования. Названия некоторых  экологических сообществ используются биологами очень широко. Таковы, например, термины "планктон", "нектон" и "бентос".

Планктоном называют совокупность мелких, главным образом микроскопических, организмов, живущих в толще воды и пассивно переносимых течениями.

Нектон составляют более  крупные и активно передвигающиеся  водные животные (например, рыбы).

К бентосу относятся организмы, живущие на поверхности дна или  в толще донных отложений. Как в морях, так и в озерах планктонные организмы многочисленны и отличаются разнообразием. Именно они служат кормовой базой для более крупных животных, а в океане они практически определяют существование всех других обитателей водной толщи. 
Биологические сообщества нередко различают по "доминантным" или "субдоминантным" видам. Такой подход бывает удобен с практической точки зрения, особенно если речь идет о наземных экосистемах умеренной зоны, где один вид злаков может определять облик степи, а один вид деревьев - тип леса. Концепция доминирующих видов, однако, плохо применима к тропикам, а также к сообществам организмов, населяющих водную среду.

 
Пищевые цепи. 

Среди различных типов  взаимосвязей внутри сообщества важное место занимают н. пищевые, или трофические, цепи, т.е. те последовательности разных видов организмов, по которым вещество и энергия передаются с уровня на уровень, поскольку одни организмы  поедают другие.

Примером простейшей пищевой  цепи может служить ряд "хищные птицы - мыши - растения".

Почти в каждом сообществе существует набор взаимосвязанных  пищевых цепей, образующих единую пищевую  сеть. Основой всех пищевых цепей  и, соответственно, пищевой сети в  целом являются зеленые растения. Используя энергию Солнца, они  образуют сложные органические вещества из диоксида углерода и воды. Именно поэтому экологи называют зеленые  растения продуцентами, или автотрофами (т.е. себя питающими). В отличие от них, консументы (или гетеротрофы), к которым относятся все животные и некоторые растения, не способны производить для себя питательные вещества и, чтобы восполнять энергетические затраты, должны использовать в пищу другие организмы.

В свою очередь среди консументов выделяют группу травоядных (или "первичных консументов"), питающихся непосредственно растениями. Травоядные могут быть и очень крупными животными, как слон или олень, и очень мелкими, как многие насекомые.

 Хищники, или "вторичные консументы", - это животные, поедающие травоядных и таким опосредованным способом получающие энергию, запасенную в растениях. Многие животные в одних пищевых цепях выступают как первичные консументы, а в других - как вторичные; поскольку они могут потреблять как растительную, так и животную пищу, их называют всеядными. В некоторых сообществах присутствуют и т. н. третичные консументы (например, лисица), т.е. хищники, поедающие других хищников.

 Другое важное звено  пищевой цепи - это редуценты (или деструкторы). К ним относятся главным образом бактерии и грибы, а также некоторые животные, например дождевые черви, потребляющие органическое вещество отмерших растений и животных. В результате деятельности редуцентов образуются простые неорганические вещества, которые, попадая в воздух, почву или воду, снова становятся доступными для растений.

Таким образом, химические элементы и их различные соединения находятся  в постоянном круговороте, переходя от организмов к абиотическим компонентам  среды и затем вновь в организмы

 В отличие от вещества, энергия не подвержена рециклизации, т.е. не может быть использована дважды: она движется только в одном направлении - от продуцентов, для которых источником энергии служит солнечный свет, к консументам и далее к редуцентам. Поскольку все организмы тратят энергию на поддержание процессов своей жизнедеятельности, на каждом трофическом уровне (в соответствующем звене пищевой цепи) расходуется значительное количество энергии. В результате каждому последующему уровню достается энергии меньше, чем предыдущему. Так, первичные консументы располагают меньшим количеством энергии, чем продуценты, а вторичным консументам ее достается еще меньше. Уменьшение доступного количества энергии при переходе на более высокий трофический уровень приводит к соответствующему снижению биомассы (т.е. суммарной массы) всех организмов этого уровня. Так, например, биомасса травоядных животных в сообществе значительно меньше биомассы зеленых растений, а биомасса хищников, в свою очередь, во много раз меньше биомассы травоядных. Описывая подобные соотношения, экологи нередко используют образ пирамиды, в основании которой находятся продуценты, а на вершине - хищники последнего (высшего) звена. Хотя суммарная масса организмов каждого последующего трофического уровня уменьшается, средняя масса одного организма обычно увеличивается.

Хорошо прослеживаемое изменение  размеров хищников при переходе с  одного трофического уровня на другой объясняется тем, что каждый конкретный хищник питается животными примерно одной величины: со слишком крупными ему трудно справиться, а слишком  мелкие оказываются крайне невыгодными  жертвами, поскольку усилия, затраченные  на их поиск, преследование и поедание, не компенсируются соответствующим  энергетическим результатом.

В отличие от пищевых цепей, составленных из хищников, цепи, включающие паразитов, характеризуются последовательным уменьшением размеров этих организмов.

 
Концепция ниши. Отдельное звено определенной пищевой цепи обычно называют экологической нишей. Одна и та же ниша в различных частях света или различных средах обитания нередко бывает занята в чем-то сходными, но не родственными животными. Например, существуют ниши первичных консументов и крупных хищников. Последняя может быть представлена в одном сообществе дельфином касаткой, в другом - львом, а в третьем - крокодилом. Если обратиться к геологическому прошлому, можно привести довольно длинный список животных, когда-то занимавших экологическую нишу крупных хищников.

ПИЩЕВАЯ СЕТЬ ЛЕСНОГО СООБЩЕСТВА. Растения и животные в сообществе связаны в пищевые (трофические) цепи, совокупность которых образует пищевую (трофическую) сеть. Пищевые  цепи начинаются с зеленых растений, образующих в процессе жизнедеятельности  богатые энергией органические вещества, от которых в конце концов зависит существование всех других организмов. Одни животные - растительноядные - питаются непосредственно зелеными растениями. Другие - хищники - потребляют травоядных или других хищников. Всеядные используют в пищу как растения, так и животных. Схема показывает некоторые из наиболее существенных связей в одной пищевой сети. Стрелка, идущая от насекомых к мышам, указывает на то, что насекомые поедаются мышами. Таким образом, направление стрелок совпадает с движением потока энергии. 
 
Комменсализм и симбиоз. Внимание экологов к пищевым цепям может создать впечатление, что борьба видов за существование - это прежде всего борьба за выживание хищников и жертв. Однако это не так. Пищевые отношения не сводятся к отношениям "хищник - жертва": два вида животных в одном сообществе могут конкурировать из-за пищи, а могут кооперировать свои усилия. Источник пищи для одного вида часто является побочным продуктом деятельности другого. Зависимость животных, питающихся падалью, от хищников - только один из примеров. Менее очевидный случай - зависимость организмов, населяющих небольшие скопления воды в дуплах, от тех животных, которые эти дупла делают. Подобное извлечение одними организмами пользы из деятельности других называют комменсализмом. Если польза обоюдная, говорят о мутуализме или симбиозе. На самом деле отдельные виды в сообществе почти всегда находятся в двусторонних отношениях. Так, плотность популяции жертв зависит от активности хищников; сокращение численности последних может привести к настолько высокой плотности популяции жертв, что они начинают страдать от голода и эпидемий.