Биогеоценоз

Все живые организмы не существуют изолированно, а связаны друг с другом и с неживой природой и образуют биогеоценозы. Термин и определение понятия биогеоценоза ввел в биологию в 1940 году наш отечественный ученый В. Н.Сукачев: «Биогеоценоз – это участок земной поверхности, на котором в тесном взаимодействии произрастает однородная по составу растительность, pазвивается однородный комплекс животных и микроорганизмов, опpеделяются однородная по физико-химическому составу почва, однородная газовая и климатическая ситуация и одинаковый материально-энергетический обмен между всеми составляющими биогеоценоза».

Из этого определения ясно, что составные части биогеоценоза – материальные тела, которые назвали компонентами биогеоценоза. Их условно делят на две группы: 1) живые – биотические, биоценоз, 2) косные, абиотические, сырье, биотоп.

Между компонентами биоценоза существуют сложные взаимоотношения, в том числе пищевые, которые назвали цепями питания. Цепи питания – это ряды видов или групп организмов, каждое предыдущее звено которых служит пищей для последующего.

Первое звено цепи питания – автотрофные растения (продуценты). Они в процессе фотосинтеза из неорганических веществ образуют органические соединения, используя при этом энергию Солнца.

Второе звено: травоядные животные – первичные потребители (первичные консументы) и плотоядные животные (вторичные консументы). Они превращают в вещества своего тела в среднем 10% лучистой энергии Солнца, накопленной растениями. Остальная энергия теряется с выделенным теплом, уходит в почву, воду в виде непереваренных остатков.

Третье звено – микроорганизмы (редуценты). Они разлагают органические остатки до минеральных солей, возвращая их в круговорот природы.

При переходе с одного звена цепи питания на другое происходит почти десятикратная потеря вещества и энергии. Эта закономерность называется правилом экологической пирамиды. Основание пирамиды – продуценты, над ними – первичные консументы, затем выше – вторичные консументы и завершают пирамиду крупные хищники. Каждое звено цепи питания может включать несколько видов.

Биогеоценоз – это открытая, устойчивая, саморегулирующаяся система. Устойчивость биогеоценозу обеспечивает круговорот веществ, т.е. непрерывный поток их из неживой природы в живую и обратно. Важнейшим фактором существования биогеоценоза является саморегуляция – это свойство природной системы к восстановлению внутренних закономеpностей после какого-то природного или антропогенного влияния. Классическим примером может служить биогеоценоз в лиственном лесу. Здесь растения конкурируют за свет, пространство, воду. В результате длительного естественного отбора у растений выработались приспособления к совместной жизни. Это проявляется в ярусности, т. е. вертикальном расчленении растительного сообщества на горизонты, слои, ярусы, толщи. Например, первый ярус – светолюбивые дуб, липа, ясень; второй ярус – клен, рябина, черемуха; третий – кустарники; четвертый – травы; пятый – мхи, лишайники. Ярусность выражена и у корней. Чем выше ярус с кроной, тем глубже корни.

Таким образом, процесс саморегуляции осуществляется в результате сосуществования всех особей биогеоценоза. Они не уничтожают друг друга полностью, а лишь ограничивают численность каждого вида, и она остается на определенном уровне.

Смена биогеоценоза (сукцессия). В каждом биогеоценозе виды появляются или исчезают, когда изменяются условия, ресурсы и влияние других видов. Эти изменения не случайны. Каждый биогеоценоз развивается как целостная система. Смена биогеоценоза – это несезонная, направленная и непрерывная последовательность появления и исчезновения видов в данном местообитании.

Одной из причин смены биогеоценозов является изменение почвы. Первые виды, заселяющие определенную территорию, изменяют условия или доступность ресурсов таким образом, что становится возможным поселение новых видов. Например, куропаточья трава и ольха вступают в симбиоз с азотфиксирующими бактериями. Азот накапливается в почве. Ольха способствует подкислению почвы. В результате условия становятся приемлемыми для произрастания ели, которая и замещает ольху. Вслед за изменениями почвы и видового состава растительного сообщества изменяется и животный мир. Вместе с травами на голой еще земле поселяются норные пауки, роющие осы, кузнечики. С появлением лиственного леса становится разнообразнее и население почвы (дождевые черви, насекомые), на поверхности почвы появляются муравьи, моллюски, жуки, а затем и позвоночные животные. Таким образом, растения вызывают изменения почвы, приводящие к изменению видового состава биогеоценоза в целом. Успех в освоении новых территорий зависит от способности растений к вегетативному размножению, запаса семян в почве, способности к эффективному распространению семян и размножению отдельных растений в условиях конкуренции. В любом биогеоценозе происходят периодические изменения в связи с климатическими условиями. Например, осенью наступает листопад, птицы улетают на юг, млекопитающие линяют, запасают пищу и т. д. Нередко смена биогеоценозов происходит в результате деятельности человека. Так, при осушении болотный биогеоценоз может замениться луговым или агроценозом. Агроценоз – это биоценоз, созданный руками человека. Агроценозы обладают малым видовым составом и определенными взаимоотношениями с условиями среды. Это поля, сады, огороды, пастбища, сенокосы, парки. Они не способны к саморегуляции, т. к. число составляющих их видов ограничено. Агроценозы обладают малой устойчивостью, потому что в них действует в основном искусственный отбор. Источником энергии в них служит не только Солнце, но и энергия, затрачиваемая человеком (орошение, прополка, внесение удобрений). В агроценозе нарушается круговорот элементов, т. к. человек их изымает с урожаем и не всегда возмещает, а если и вносит удобрения, то чаще минеральные. В настоящее время агроценозы меняются в связи с проводимыми мероприятиями. В частности, осуществляется мелиорация земель (осушение или орошение), борьба с эрозией почв, с вредителями и болезнями растений, с сорняками. Применяются новые технологии выращивания растений, прежде всего индустриальные. В основе их лежит создание специализированных хозяйств и агропромышленных комплексов, использование современной техники, научный подход к ведению сельского хозяйства (севооборот, выращивание высокоурожайных сортов, биологические методы борьбы с вредителями и болезнями растений). Растения выращивают методом гидропоники (субстрат – гравий в растворе минеральных солей) или аэропоники (периодическое опрыскивание корней раствором минеральных солей). Все чаще люди задумываются об охране окружающей среды и сохранении ее видового состава. Создаются заповедники, заказники, парки, аквариумы. Редкие виды растений и животных заносятся в Красную книгу.