Pojęcie ekosystemów. Doktryna biogeocenoz

Pojęcie „ekosystemu” zostało wprowadzone w 1935 roku przez angielskiego botanika A. Tansleya. Tym terminem oznaczył każdy zbiór organizmów żyjących razem, a także ich środowisko. Jej definicja podkreśla obecność współzależności, związków, związków przyczynowo-skutkowych istniejących pomiędzy środowiskiem abiotycznym a zbiorowością biologiczną, łącząc je w pewną funkcjonalną całość. Według biologów ekosystem to zbiór wszelkiego rodzaju populacji różnych gatunków żyjących na wspólnym terytorium, a także otaczające je środowisko nieożywione.

Biogeocenoza jest naturalną formacją o wyraźnych granicach. Składa się z zestawu biocenoz (istot żywych), które zajmują określone miejsce. Przykładowo dla organizmów wodnych tym miejscem jest woda, dla organizmów lądowych atmosfera i gleba. Poniżej przyjrzymy się, co pomoże Ci zrozumieć, co to jest. Opiszemy szczegółowo te systemy. Dowiesz się o ich budowie, jakie rodzaje istnieją i jak się zmieniają.

Biogeocenoza i ekosystem: różnice

W pewnym stopniu pojęcia „ekosystemu” i „biogeocenozy” są jednoznaczne. Jednak nie zawsze pokrywają się one pod względem objętości. Biogeocenoza i ekosystem są powiązane jako pojęcie mniej szerokie i szersze. Ekosystem nie jest połączony z pewnym ograniczonym obszarem powierzchni ziemi. Koncepcję tę można zastosować do wszystkich stabilnych układów składników nieożywionych i żywych, w których zachodzi wewnętrzny i zewnętrzny obieg energii i substancji. Do ekosystemów zalicza się na przykład kroplę wody zawierającą mikroorganizmy, doniczkę, akwarium, biofiltr, zbiornik napowietrzający i statek kosmiczny. Ale nie można ich nazwać biogeocenozami. Ekosystem może również zawierać kilka biogeocenoz. Spójrzmy na kilka przykładów. Wyróżniamy biogeocenozy oceanu i biosfery jako całości, kontynentu, pasa, regionu glebowo-klimatycznego, strefy, prowincji, dystryktu. Zatem nie każdy ekosystem można uznać za biogeocenozę. Dowiedzieliśmy się o tym, patrząc na przykłady. Ale każdą biogeocenozę można nazwać systemem ekologicznym. Mamy nadzieję, że teraz rozumiesz specyfikę tych pojęć. „Biogeocenoza” i „ekosystem” są często używane jako synonimy, ale nadal istnieje między nimi różnica.

Cechy biogeocenozy

Wiele gatunków zwykle żyje na dowolnej ograniczonej przestrzeni. Tworzy się między nimi złożona i trwała relacja. Innymi słowy, różne typy organizmów występujące w określonej przestrzeni, charakteryzujące się zespołem specjalnych warunków fizycznych i chemicznych, stanowią złożony system, który trwa mniej lub bardziej długo w przyrodzie. Wyjaśniając definicję, zauważamy, że biogeocenoza to zbiorowość organizmów różnych gatunków (utrwalona historycznie), które są ściśle powiązane ze sobą i otoczeniem, wymianą energii i substancji. Specyficzną cechą biogeocenozy jest to, że jest ona przestrzennie ograniczona i dość jednorodna pod względem składu gatunkowego zawartych w niej stworzeń żywych, a także kompleksu różnych Istnień jako integralny system zapewnia stały dopływ energii słonecznej do tego kompleksu . Z reguły granicę biogeocenozy wyznacza się wzdłuż granicy fitocenozy (zbiorowiska roślinnego), która jest jej najważniejszym składnikiem. To są jego główne cechy. Rola biogeocenozy jest ogromna. Na jego poziomie zachodzą wszystkie procesy przepływu energii i obiegu substancji w biosferze.

Trzy grupy biocenoz

Główną rolę w interakcji między różnymi jego składnikami odgrywa biocenoza, czyli istoty żywe. Są one podzielone według ich funkcji na 3 grupy - rozkładających, konsumentów i producentów - i ściśle oddziałują z biotopem (przyrodą nieożywioną) i ze sobą. Te żywe istoty są zjednoczone istniejącymi między nimi połączeniami pokarmowymi.

Producenci to grupa autotroficznych organizmów żywych. Pobierając energię światła słonecznego i minerałów z biotopu, tworzą w ten sposób pierwotne substancje organiczne. Do tej grupy zaliczają się niektóre bakterie, a także rośliny.

Rozkładacze rozkładają pozostałości martwych organizmów, a także rozkładają substancje organiczne na substancje nieorganiczne, w ten sposób zawracając do biotopu substancje mineralne „usunięte” przez producentów. Są to na przykład niektóre rodzaje jednokomórkowych grzybów i bakterii.

Równowaga dynamiczna układu

Rodzaje biogeocenozy

Biogeocenoza może być naturalna i sztuczna. Do typów tych ostatnich zalicza się agrobiocenozy i biogeocenozy miejskie. Przyjrzyjmy się bliżej każdemu z nich.

Naturalna biogeocenoza

Zauważmy, że każda naturalna biogeocenoza jest systemem, który rozwijał się przez długi okres czasu – tysiące i miliony lat. Dlatego wszystkie jego elementy są ze sobą „wszlifowane”. Prowadzi to do tego, że odporność biogeocenozy na różne zmiany zachodzące w środowisku jest bardzo duża. „Siła” ekosystemów nie jest nieograniczona. Głębokie i gwałtowne zmiany warunków życia, zmniejszenie liczby gatunków organizmów (na przykład w wyniku połowów gatunków komercyjnych na dużą skalę) powodują, że równowaga może zostać zachwiana i może zostać zniszczona. W tym przypadku następuje zmiana biogeocenoz.

Agbiocenozy

Agrobiocenozy to szczególne zbiorowiska organizmów rozwijające się na terenach użytkowanych przez człowieka do celów rolniczych (nasadzenia, uprawy roślin uprawnych). Producenci (rośliny), w przeciwieństwie do naturalnych biogeocenoz, są tu reprezentowani przez jeden rodzaj roślin uprawianych przez człowieka, a także pewną liczbę gatunków chwastów. Różnorodność (gryzonie, ptaki, owady itp.) determinuje szatę roślinną. Są to gatunki, które mogą żerować na roślinach rosnących na terenie agbiocenoz, a także znajdować się w warunkach ich uprawy. Warunki te determinują obecność innych gatunków zwierząt, roślin, mikroorganizmów i grzybów.

Agbiocenoza zależy przede wszystkim od działalności człowieka (nawożenie, uprawa mechaniczna, nawadnianie, stosowanie pestycydów itp.). Stabilność biogeocenozy tego gatunku jest słaba – bez interwencji człowieka zawali się on bardzo szybko. Częściowo wynika to z faktu, że rośliny uprawne są znacznie bardziej wymagające niż rośliny dzikie. Dlatego nie mogą z nimi konkurować.

Biogeocenozy miejskie

Szczególnie interesujące są biogeocenozy miejskie. To kolejny rodzaj ekosystemu antropogenicznego. Przykładem są parki. Główne z nich, podobnie jak w przypadku agbiocenoz, mają charakter antropogeniczny. Skład gatunkowy roślin jest ustalany przez człowieka. Sadzi je, a także pielęgnuje i przetwarza. Zmiany w środowisku zewnętrznym są najbardziej widoczne w miastach - wzrost temperatury (od 2 do 7 ° C), specyficzne cechy gleby i składu atmosfery, specjalny reżim wilgotności, światła i działania wiatru. Wszystkie te czynniki tworzą miejskie biogeocenozy. To bardzo ciekawe i specyficzne systemy.

Przykłady biogeocenozy są liczne. Różne systemy różnią się od siebie składem gatunkowym organizmów, a także właściwościami środowiska, w którym żyją. Przykładami biogeocenozy, nad którymi szczegółowo się zastanowimy, są las liściasty i staw.

Las liściasty jako przykład biogeocenozy

Las liściasty to złożony system ekologiczny. Biogeocenoza w naszym przykładzie obejmuje takie gatunki roślin, jak dęby, buki, lipy, graby, brzozy, klony, jarzębiny, osiki i inne drzewa, których liście opadają jesienią. W lesie wyróżnia się kilka ich poziomów: niskie i wysokie drzewa, mchy okrywowe, trawy, krzewy. Rośliny zamieszkujące górne poziomy są bardziej światłolubne. Lepiej wytrzymują wahania wilgotności i temperatury niż przedstawiciele niższych poziomów. Mchy, trawy i krzewy są tolerancyjne w cieniu. Istnieją latem w półmroku powstałym po rozwinięciu się liści drzew. Ściółka leży na powierzchni gleby. Powstaje z częściowo rozłożonych szczątków, gałązek krzewów i drzew, opadłych liści i martwej trawy.

Biogeocenozy leśne, w tym lasy liściaste, charakteryzują się bogatą fauną. Zamieszkuje je wiele ryjących gryzoni, drapieżników (niedźwiedź, borsuk, lis) i ryjących owadożerców. Występują także ssaki zamieszkujące drzewa (wiewiórka, wiewiórka, ryś). Sarny, łosie i jelenie należą do grupy dużych roślinożerców. Dziki są szeroko rozpowszechnione. Ptaki gniazdują w różnych warstwach lasu: na pniach, w krzakach, na ziemi lub na wierzchołkach drzew oraz w zagłębieniach. Istnieje wiele owadów żywiących się liśćmi (na przykład gąsienicami), a także drewnem (korniki). Oprócz owadów górne warstwy gleby, a także ściółka zawierają ogromną liczbę innych kręgowców (kleszcze, dżdżownice, larwy owadów), wiele bakterii i grzybów.

Staw jako biogeocenoza

Rozważmy teraz staw. Jest to przykład biogeocenozy, w której środowiskiem życia organizmów jest woda. Duże rośliny pływające lub ukorzenione (rdestnica, lilie wodne, trzciny) osiedlają się w płytkich wodach stawów. Małe pływające rośliny są rozmieszczone w całym słupie wody, aż do głębokości, na której przenika światło. Są to głównie algi zwane fitoplanktonem. Czasami jest ich dużo, w wyniku czego woda zmienia kolor na zielony i „kwitnie”. W fitoplanktonie występują różnorodne glony niebieskozielone, zielone i okrzemkowe. Kijanki, larwy owadów i skorupiaki żywią się resztkami roślin lub żywymi roślinami. Ryby i owady drapieżne zjadają małe zwierzęta. A na rośliny roślinożerne i mniejsze ryby drapieżne polują duże ryby drapieżne. Organizmy rozkładające materię organiczną (grzyby, wici, bakterie) są szeroko rozpowszechnione w całym stawie. Jest ich szczególnie dużo na dnie, gdyż gromadzą się tu szczątki martwych zwierząt i roślin.

Porównanie dwóch przykładów

Porównując przykłady biogeocenozy, widzimy, jak różne są ekosystemy stawu i lasu zarówno pod względem składu gatunkowego, jak i wyglądu. Wynika to z faktu, że zamieszkujące je organizmy mają różne siedliska. W stawie jest woda i powietrze, w lesie gleba i powietrze. Niemniej jednak grupy funkcjonalne organizmów są tego samego typu. W lesie producentami są mchy, trawy, krzewy i drzewa; W stawie występują algi i rośliny pływające. W lesie konsumentami są owady, ptaki, zwierzęta i inne bezkręgowce zamieszkujące ściółkę i glebę. Konsumentami w stawie są różne płazy, owady, skorupiaki, ryby drapieżne i roślinożerne. W lesie substancje rozkładające (bakterie i grzyby) reprezentowane są przez formy lądowe, a w stawie - wodne. Zauważmy też, że zarówno staw, jak i las liściasty są naturalną biogeocenozą. Powyżej podaliśmy przykłady sztucznych.

Dlaczego biogeocenozy zastępują się nawzajem?

Biogeocenoza nie może istnieć wiecznie. Nieuchronnie prędzej czy później zostanie zastąpiony innym. Dzieje się tak na skutek zmian w środowisku przez organizmy żywe, pod wpływem człowieka, w procesie ewolucji oraz przy zmieniających się warunkach klimatycznych.

Przykład zmiany biogeocenozy

Rozważmy jako przykład przypadek, gdy organizmy żywe same powodują zmiany w ekosystemach. Jest to kolonizacja skał roślinnością. Wietrzenie skał ma ogromne znaczenie w pierwszych fazach tego procesu: częściowym rozpuszczeniu minerałów i zmianie ich właściwości chemicznych, zniszczeniu. Na początkowych etapach bardzo ważną rolę odgrywają pierwsi osadnicy: algi, bakterie, niebieskozielone. Producentami są wolno żyjące glony i porosty. Tworzą materię organiczną. Niebiesko-zielone pobierają azot z powietrza i wzbogacają go w środowisku, które nadal nie nadaje się do zamieszkania. Porosty rozpuszczają skały za pomocą wydzielin kwasów organicznych. Przyczyniają się do stopniowego gromadzenia składników mineralnych. Grzyby i bakterie niszczą substancje organiczne stworzone przez producentów. Te ostatnie nie są całkowicie zmineralizowane. Stopniowo gromadzi się mieszanina związków mineralnych i organicznych oraz resztek roślinnych wzbogaconych azotem. Stwarzane są warunki dla istnienia krzaczastych porostów i mchów. Przyspiesza proces akumulacji azotu i materii organicznej, powstaje cienka warstwa gleby.

Tworzy się prymitywna społeczność, która może istnieć w tym niesprzyjającym środowisku. Pierwsi osadnicy byli dobrze przystosowani do trudnych warunków panujących w skałach - wytrzymali mróz, upał i suszę. Stopniowo zmieniają swoje siedlisko, tworząc warunki do powstawania nowych populacji. Po pojawieniu się roślin zielnych (koniczyny, trawy, turzyce, dzwonki itp.) rywalizacja o składniki odżywcze, światło i wodę staje się bardziej intensywna. W tej walce pionierzy osadnicy zostają zastąpieni przez nowe gatunki. Krzewy osiadają za ziołami. Trzymają wyłaniającą się glebę wraz z korzeniami. Zbiorowiska leśne zastępowane są zbiorowiskami trawiastymi i krzewiastymi.

W trakcie długiego procesu rozwoju i zmian biogeocenozy stopniowo wzrasta liczba wchodzących w jej skład gatunków organizmów żywych. Społeczność staje się coraz bardziej złożona, staje się coraz bardziej rozgałęziona, zwiększa się różnorodność powiązań istniejących pomiędzy organizmami. Społeczność coraz pełniej korzysta z zasobów środowiska. W ten sposób zamienia się w osobnika dojrzałego, dobrze przystosowanego do warunków środowiskowych i posiadającego zdolność samoregulacji. W nim populacje gatunków rozmnażają się dobrze i nie są zastępowane przez inne gatunki. Opisana zmiana biogeocenoz trwa tysiące lat. Są jednak zmiany, które dokonują się na oczach zaledwie jednego pokolenia ludzi. Jest to na przykład zarastanie małych zbiorników wodnych.

Rozmawialiśmy więc o tym, czym jest biogeocenoza. Przykłady z opisami przedstawione powyżej dają jasny obraz tego. Wszystko, o czym rozmawialiśmy, jest ważne dla zrozumienia tego tematu. Rodzaje biogeocenoz, ich struktura, cechy, przykłady - wszystko to należy przestudiować, aby je w pełni zrozumieć.

1. Pojęcie biogeocenozy i biogeocenologii

W życiu codziennym człowiek nieustannie ma do czynienia z określonymi obszarami otaczających go kompleksów przyrodniczych: obszarami pól, łąk, bagien, zbiorników wodnych. Każdy obszar powierzchni ziemi lub kompleks naturalny należy uważać za pewną naturalną jedność, w której cała roślinność, fauna i mikroorganizmy, gleba i atmosfera są ze sobą ściśle powiązane i oddziałują na siebie. Zależność tę należy uwzględnić przy każdym gospodarczym wykorzystaniu zasobów naturalnych (roślin, zwierząt, gleby itp.).

Naturalne kompleksy, w których roślinność jest w pełni uformowana i które mogą istnieć samodzielnie, bez interwencji człowieka, a jeśli przeszkadza im osoba lub coś innego, zostaną przywrócone i zgodnie z pewnymi prawami. Takimi naturalnymi kompleksami są biogeocenozy.

Najbardziej złożonymi i najważniejszymi naturalnymi biogeocenozami są lasy. W żadnym kompleksie przyrodniczym, żadnym typie roślinności te zależności nie wyrażają się tak ostro i tak wieloaspektowo, jak w lesie.

Las reprezentuje najpotężniejszy „film życia”. Lasy odgrywają dominującą rolę w składzie pokrywy roślinnej Ziemi. Zajmują prawie jedną trzecią powierzchni lądowej planety – 3,9 miliarda hektarów. Jeśli weźmiemy pod uwagę, że pustynie, półpustynie i tundry zajmują około 3,8 miliarda hektarów, a ponad 1 miliard hektarów to tereny nieużytkowe, zabudowane i inne nieprodukcyjne, wówczas staje się oczywiste, jak duże znaczenie mają lasy w kształtowaniu zasobów naturalnych. kompleksy i funkcje, jakie pełnią materię żywą na Ziemi. Masa materii organicznej skupionej w lasach wynosi 1017–1018 ton, czyli 5–10 razy więcej niż masa całej roślinności zielnej.

Dlatego też szczególne znaczenie miały i nadal mają badania biogeocenologiczne systemów leśnych, a termin „biogeocenoza” zaproponował akademik V.N. Sukachev pod koniec lat 30. XX wiek w odniesieniu do ekosystemów leśnych. Ale dotyczy to każdego naturalnego ekosystemu w dowolnym regionie geograficznym Ziemi.

Definicja biogeocenozy według V.N. Sukacheva (1964: 23) uważany za klasyczny - „...to zespół jednorodnych zjawisk przyrodniczych na pewnym obszarze powierzchni ziemi (atmosfera, skały, roślinność, fauna i świat mikroorganizmów, gleba i warunki hydrologiczne), który ma szczególną specyfikę wzajemne oddziaływanie tych składników, które go tworzą, oraz pewien rodzaj metabolizmu i energii: między sobą oraz z innymi zjawiskami naturalnymi i reprezentujący wewnętrzną, sprzeczną jedność, w ciągłym ruchu i rozwoju…”

Definicja ta odzwierciedla całą istotę biogeocenozy, cechy i cechy charakterystyczne tylko dla niej:

biogeocenoza musi być jednorodna pod każdym względem: materia żywa i nieożywiona: roślinność, fauna, populacja gleby, rzeźba terenu, skała macierzysta, właściwości gleby, głębokość i reżimy wód gruntowych;

Każda biogeocenoza charakteryzuje się obecnością specjalnego, unikalnego rodzaju metabolizmu i energii,

Wszystkie elementy biogeocenozy charakteryzują się jednością życia i jego otoczenia, tj. cechy i wzorce aktywności życiowej biogeocenozy są zdeterminowane przez jej siedlisko, dlatego biogeocenoza jest pojęciem geograficznym.

Ponadto każda konkretna biogeocenoza musi:

Bądź jednorodny w swojej historii;

Bądź dość długoterminową edukacją;

Wyraźnie różnią się roślinnością od sąsiednich biogeocenoz, a różnice te muszą być naturalne i możliwe do wyjaśnienia środowiskowego.

Przykłady biogeocenoz:

Mieszany las dębowy u podnóża zbocza deluwialnego o ekspozycji południowej, na średniogliniastej glebie brunatno-leśnej górskiej;

Trawiasta łąka w zagłębieniu na gliniastych glebach torfowych,

Łąka mieszana trawiasta na równinie zalewowej wysokiej rzeki na równinie zalewowej darniowo-glejowatej średniogliniastej glebie,

Porosty modrzewiowe na glebach Al-Fe-próchnico-bielicowych,

Mieszany las liściasty z roślinnością lianową na północnym zboczu na brunatnych glebach leśnych itp.

Prostsza definicja:„Biogeocenoza to cały zespół gatunków i cały zespół składników przyrody nieożywionej, które decydują o istnieniu danego ekosystemu, biorąc pod uwagę nieuniknione oddziaływanie antropogeniczne”. Najnowszy dodatek, uwzględniający nieuniknione oddziaływanie antropogeniczne, jest hołdem złożonym nowoczesności. W czasach V.N. Sukaczowa nie było potrzeby klasyfikowania czynnika antropogenicznego jako głównego czynnika kształtującego środowisko, jak ma to miejsce obecnie.

Dziedzina wiedzy o biogeocenozach nazywa się biogeocenologią. Aby kontrolować procesy naturalne, trzeba znać prawa, którym podlegają. Wzorce te są badane przez wiele nauk: meteorologię, klimatologię, geologię, gleboznawstwo, hydrologię, różne działy botaniki i zoologii, mikrobiologię itp. Biogeocenologia uogólnia, syntetyzuje wyniki wymienionych nauk pod pewnym kątem, zwracając szczególną uwagę do interakcji składników biogeocenoz ze sobą i odkrycia ogólnych wzorców rządzących tymi interakcjami.

Przedmiotem badań biogeocenologii jest biogeocenoza.

Przedmiotem badań biogeocenologii jest wzajemne oddziaływanie składników biogeocenoz oraz ogólne prawa rządzące tymi interakcjami.

2. Skład składowy biogeocenoz

Składniki biogeocenozy nie tylko istnieją obok siebie, ale aktywnie ze sobą współdziałają. Głównymi i obowiązkowymi składnikami są biocenoza i ekotop.

Biocenoza, czyli zbiorowość biologiczna, to zespół trzech współistniejących składników: roślinności (fitocenoza), zwierząt (zoocenoza) i mikroorganizmów (mikroocenoza).

Każdy składnik jest reprezentowany przez wiele osobników różnych gatunków. Rola wszystkich składników: roślin, zwierząt i mikroorganizmów w biocenozie jest inna.

Zatem rośliny tworzą stosunkowo stałą strukturę biocenozy ze względu na swój bezruch, podczas gdy zwierzęta nie mogą służyć jako strukturalna podstawa zbiorowiska. Mikroorganizmy, choć większość nie jest przytwierdzona do podłoża, poruszają się z małą prędkością; woda i powietrze transportują je biernie na znaczne odległości.

Zwierzęta są zależne od roślin, ponieważ nie mogą budować materii organicznej z materii nieorganicznej. Niektóre mikroorganizmy (zarówno zielone, jak i niektóre niezielone) są pod tym względem autonomiczne, ponieważ potrafią budować materię organiczną z materii nieorganicznej, wykorzystując energię światła słonecznego lub energię uwalnianą podczas reakcji utleniania chemicznego.

Mikroorganizmy (drobnoustroje, bakterie, pierwotniaki) odgrywają dużą rolę w rozkładzie martwych substancji organicznych na mineralne, czyli w procesie, bez którego normalne istnienie biocenoz byłoby niemożliwe. Mikroorganizmy glebowe mogą odgrywać znaczącą rolę w strukturze biocenoz lądowych.

Różnice (biomorfologiczne, ekologiczne, funkcjonalne itp.) w charakterystyce organizmów tworzących te trzy grupy są tak duże, że metody ich badania znacznie się różnią. Dlatego istnienie trzech gałęzi wiedzy - fitocenologii, zoocenologii i mikrocenologii, które badają odpowiednio fitocenozy, zoocenozy i mikrobiocenozy, jest całkiem uzasadnione.

Ekotop– miejsce życia lub siedlisko biocenozy, rodzaj przestrzeni „geograficznej”. Tworzy go z jednej strony gleba o charakterystycznym podłożu, ze ściółką leśną, a także z taką lub inną ilością próchnicy (humusu); z drugiej strony atmosfera z pewną ilością promieniowania słonecznego, z pewną ilością wolnej wilgoci, z charakterystyczną zawartością w powietrzu dwutlenku węgla, różnych zanieczyszczeń, aerozoli itp., w biogeocenozach wodnych zamiast atmosfery, jest woda. Rola środowiska w ewolucji i istnieniu organizmów nie budzi wątpliwości. Poszczególne jego części (powietrze, woda itp.) i czynniki (temperatura, promieniowanie słoneczne, gradienty wysokości itp.) nazywane są składnikami abiotycznymi, czyli nieożywionymi, w przeciwieństwie do składników biotycznych reprezentowanych przez materię żywą. V.N. Sukachev nie klasyfikował czynników fizycznych jako składników, ale robią to inni autorzy (ryc. 5).

Biotop- jest to ekotop przekształcony przez biocenozę dla „siebie”. Biocenoza i biotop funkcjonują w ciągłej jedności. Wymiary biocenozy zawsze pokrywają się z granicami biotopu, a zatem z granicami biogeocenozy jako całości.

Ze wszystkich składników biotopu gleba jest najbliższa biogennemu składnikowi biogeocenozy, ponieważ jej pochodzenie jest bezpośrednio związane z materią żywą. Materia organiczna w glebie jest produktem żywotnej działalności biocenozy na różnych etapach przemian.

Zbiorowość organizmów od początku swego istnienia ograniczona jest biotopem (w przypadku ostryg granicami płycizn).

c) V. Dokuchaev;

d) K. Timiryazev;

e) K. Mobius.

(Odpowiedź: B.)

2. Naukowiec, który wprowadził do nauki pojęcie „ekosystemu”.:

a) A. Tansley;

b) W. Dokuchajew;

c) K. Moebiusa;

d) V. Johansena.

(Odpowiedź: A . )

3. W puste miejsca wpisz nazwy grup funkcjonalnych ekosystemu i królestw istot żywych.

Nazywa się organizmy, które konsumują materię organiczną i przekształcają ją w nowe formy. Reprezentowane są głównie przez gatunki należące do świata. Nazywa się organizmy, które zużywają materię organiczną i całkowicie rozkładają ją na związki mineralne. Reprezentowane są przez gatunki należące do ki. Organizmy, które zużywają związki mineralne i wykorzystując energię zewnętrzną, syntetyzują substancje organiczne. Reprezentowane są głównie przez gatunki należące do świata.

(Odpowiedzi(sekwencyjnie): konsumenci, zwierzęta, rozkładający się, grzyby i bakterie, producenci, rośliny.)

4. Wszystkie żywe istoty na Ziemi istnieją dzięki materii organicznej, produkowanej głównie przez:

a) grzyby;

b) bakterie;

c) zwierzęta;

d) rośliny.

(Odpowiedź: G.)

5. Uzupełnij brakujące słowa.

Nazywa się zbiorowością organizmów różnych gatunków, ściśle ze sobą powiązanych i zamieszkujących mniej lub bardziej jednorodny obszar. W jego skład wchodzą: rośliny, zwierzęta. Nazywa się zbiór organizmów i składników przyrody nieożywionej, połączonych cyklem substancji i przepływem energii w jeden naturalny kompleks, lub.

(Odpowiedzi(sekwencyjnie): biocenoza, grzyby i bakterie, ekosystem lub biogeocenoza.)

6. Spośród wymienionych organizmów producenci obejmują:

Krowa;

b) borowik;

c) koniczyna czerwona;

d) osoba.

(Odpowiedź: ok.)

7. Wybierz z listy nazwy zwierząt, które można zaliczyć do konsumentów drugiego rzędu: szary szczur, słoń, tygrys, ameba czerwonkowa, skorpion, pająk, wilk, królik, mysz, szarańcza, jastrząb, świnka morska, krokodyl, gęś , lis, okoń, antylopa, kobra, żółw stepowy, ślimak winogronowy, delfin, stonka ziemniaczana, tasiemiec byk, kangur, biedronka, niedźwiedź polarny, pszczoła miodna, komar krwiopijny, ważka, ćma dorsza, mszyca, rekin szary.

(Odpowiedź: szary szczur, tygrys, ameba czerwonkowa, skorpion, pająk, wilk, jastrząb, krokodyl, lis, okoń, kobra, delfin, tasiemiec byczy, biedronka, niedźwiedź polarny, komar krwiopijny, ważka, rekin szary.)

8. Z podanych nazw organizmów wybierz producentów, konsumentów i rozkładających: niedźwiedź, byk, dąb, wiewiórka, borowik, dzika róża, makrela, ropucha, tasiemiec, bakterie gnilne, baobab, kapusta, kaktus, penicillium, drożdże.

(Odpowiedź: producenci - dąb, dzika róża, baobab, kapusta, kaktus; konsumenci - niedźwiedź, byk, wiewiórka, makrela, ropucha, tasiemiec; substancje rozkładające - borowiki, bakterie gnilne, penicillium, drożdże.)

9. W ekosystemie przekazywany jest główny przepływ materii i energii:

(Odpowiedź: V . )

10. Wyjaśnij, dlaczego bez bakterii i grzybów istnienie życia na Ziemi byłoby niemożliwe.

(Odpowiedź: Grzyby i bakterie są głównymi czynnikami rozkładającymi ekosystemy Ziemi. Rozkładają martwą materię organiczną na materię nieorganiczną, która jest następnie konsumowana przez rośliny zielone. W ten sposób grzyby i bakterie wspierają cykl pierwiastków w przyrodzie, a tym samym samo życie.)

11. Wyjaśnij, dlaczego trzymanie ryb roślinożernych w stawach schładzających w elektrowniach cieplnych jest ekonomicznie opłacalne.

(Odpowiedź: Stawy te są silnie porośnięte roślinnością wodną, ​​w efekcie woda w nich zatrzymuje się, co zakłóca schładzanie ścieków. Ryby zjadają całą roślinność i dobrze rosną.)

12. Wymień organizmy będące producentami, ale nie należące do Królestwa Roślin.

(Odpowiedź: fotosyntetyzujące pierwotniaki wiciowe (na przykład zielona euglena), bakterie chemosyntetyzujące, sinice.

13. Organizmy, które nie są absolutnie niezbędne do utrzymania zamkniętego obiegu składników odżywczych (azot, węgiel, tlen itp.):

a) producenci;

b) konsumenci;

c) rozkładacze.

Pojęcie ekosystemów. Doktryna biogeocenoz

Zbiorowiska organizmów powiązane są ze środowiskiem nieorganicznym najbliższymi połączeniami materialnymi i energetycznymi. Rośliny mogą istnieć tylko dzięki stałemu zaopatrzeniu w dwutlenek węgla, wodę, tlen i sole mineralne. Heterotrofy żyją z autotrofów, ale wymagają dostaw związków nieorganicznych, takich jak tlen i woda. W każdym siedlisku zapasy związków nieorganicznych niezbędnych do życia zamieszkujących je organizmów nie wystarczyłyby długo, gdyby nie były odnawiane. Powrót składników odżywczych do środowiska następuje zarówno w trakcie życia organizmów (w wyniku oddychania, wydalania, defekacji), jak i po ich śmierci, w wyniku rozkładu zwłok i resztek roślinnych. W ten sposób społeczność tworzy ze środowiskiem nieorganicznym pewien układ, w którym przepływ atomów spowodowany życiową aktywnością organizmów ma tendencję do zamykania się w cyklu.

Pojęcie ekosystemów. Nazywa się każdy zbiór organizmów i składników nieorganicznych, w którym może zachodzić obieg substancji ekosystem. Termin ten zaproponował w 1935 roku angielski ekolog A. Tansley, który podkreślił, że przy takim podejściu czynniki nieorganiczne i organiczne działają jak równe składniki i nie można oddzielić organizmów od ich specyficznego środowiska. A. Tansley uważał ekosystemy za podstawowe jednostki przyrody występujące na powierzchni Ziemi, choć nie mają one określonej objętości i mogą pokrywać przestrzeń w dowolnej wielkości.

Aby utrzymać obieg substancji w ustroju, niezbędny jest dopływ cząsteczek nieorganicznych w przyswajalnej formie oraz trzy funkcjonalnie różne grupy ekologiczne organizmów: producenci, konsumenci i rozkładający.

Producenci Organizmy autotroficzne potrafią budować swoje ciała ze związków nieorganicznych. Konsumenci - są to organizmy heterotroficzne, które konsumują materię organiczną od producentów lub innych konsumentów i przekształcają ją w nowe formy. Rozkładacze Żywią się martwą materią organiczną, przekształcając ją z powrotem w związki nieorganiczne. Klasyfikacja ta jest względna, ponieważ zarówno konsumenci, jak i sami producenci częściowo działają jako rozkładacze, uwalniając mineralne produkty przemiany materii do środowiska przez całe życie.

W zasadzie cykl atomów można utrzymać w systemie bez ogniwa pośredniego - konsumentów, ze względu na działalność dwóch innych grup. Takie ekosystemy występują jednak raczej w drodze wyjątków, np. na obszarach, gdzie funkcjonują zbiorowiska utworzone wyłącznie z mikroorganizmów. Rolę konsumentów w przyrodzie pełnią głównie zwierzęta, a ich działania w zakresie utrzymywania i przyspieszania cyklicznej migracji atomów w ekosystemach są złożone i różnorodne.

Skala ekosystemów w przyrodzie jest niezwykle zróżnicowana. Różny jest także stopień domknięcia utrzymywanych w nich cykli materii, czyli wielokrotne zaangażowanie tych samych atomów w cykle. Za odrębne ekosystemy możemy uznać np. poduszkę porostów na pniu drzewa, rozkładający się pień wraz z populacją, niewielki tymczasowy zbiornik wodny, łąkę, las, step, pustynię, cały ocean, i wreszcie cała powierzchnia Ziemi zajęta przez życie.

W niektórych typach ekosystemów transfer materii poza ich granice jest tak duży, że ich stabilność utrzymywana jest głównie poprzez napływ tej samej ilości materii z zewnątrz, natomiast obieg wewnętrzny jest nieefektywny. Należą do nich płynące zbiorniki wodne, rzeki, strumienie i obszary na stromych zboczach górskich. Inne ekosystemy mają znacznie pełniejszy cykl substancji i są stosunkowo autonomiczne (lasy, łąki, stepy na obszarach płaskich, jeziora itp.). Jednak żaden, nawet największy ekosystem na Ziemi nie ma całkowicie zamkniętego obiegu. Kontynenty intensywnie wymieniają materię z oceanami, a atmosfera odgrywa w tych procesach dużą rolę, a cała nasza planeta otrzymuje część materii z kosmosu, a część uwalnia w przestrzeń kosmiczną.

Zgodnie z hierarchią społeczności życie na Ziemi przejawia się także w hierarchii odpowiednich ekosystemów. Ekosystemowa organizacja życia jest jednym z niezbędnych warunków jego istnienia. Zasoby pierwiastków biogennych, z których organizmy żywe budują swoje ciała na Ziemi jako całości i w każdym konkretnym obszarze jej powierzchni, nie są nieograniczone. Tylko system cykli mógłby nadać tym rezerwom właściwość nieskończoności, niezbędną do kontynuacji życia. Tylko funkcjonalnie różne grupy organizmów mogą utrzymać i przeprowadzić cykl. Zatem funkcjonalna i ekologiczna różnorodność istot żywych oraz organizacja przepływu substancji wydobywanych ze środowiska w cyklach jest najstarszą właściwością życia.

Doktryna biogeocenoz. Równolegle z rozwojem koncepcji ekosystemów pomyślnie rozwija się doktryna biogeocenoz, której autorem był akademik V.N. Sukachev (1942).

„Biogeocenoza- jest to zespół jednorodnych zjawisk przyrodniczych (atmosfera, skały, roślinność, fauna i świat mikroorganizmów, gleba i warunki hydrologiczne) na pewnym obszarze powierzchni ziemi, które mają swoje specyficzne oddziaływanie tych składników i pewien rodzaj wymiany substancji i energii między sobą a innymi zjawiskami natury i reprezentującymi wewnętrznie sprzeczną jedność, w ciągłym ruchu i rozwoju” (V.N. Sukachev, 1964).

„Ekosystem” i „biogeocenoza” są w istocie pojęciami podobnymi, ale jeśli pierwsze z nich ma zastosowanie do wyznaczenia systemów zapewniających obieg dowolnej rangi, to „biogeocenoza” jest pojęciem terytorialnym, odnoszącym się do takich obszarów ziemi, które są zajmowane przez określone jednostki szaty roślinnej – fitocenozy. Nauka o biogeocenozach – biogeocenologia – wyrosła z geobotaniki i ma na celu badanie funkcjonowania ekosystemów w określonych warunkach krajobrazowych w zależności od właściwości gleby, topografii, charakteru środowiska biogeocenozy i jego podstawowych składników – skał, zwierząt, roślin, mikroorganizmów.

W biogeocenozie V.N. Sukachev wyróżnił dwa bloki: ekotop – zespół warunków środowiska abiotycznego i biocenoza- całość wszystkich żywych organizmów.

Ekotop często uważane za środowisko abiotyczne, nieprzekształcone przez rośliny (podstawowy zespół czynników środowiska fizyczno-geograficznego), oraz biotop– jako zbiór elementów środowiska abiotycznego, modyfikowanych przez środowiskototwórczą działalność organizmów żywych. W wewnętrznym składzie biogeocenozy wyróżnia się takie jednostki strukturalne i funkcjonalne, jak działki (termin zaproponował N.V. Dylis). Działki biogeocenotyczne obejmują rośliny, populacje zwierząt, mikroorganizmy, martwą materię organiczną, glebę i atmosferę na całej pionowej grubości biogeocenozy, tworząc jej wewnętrzną mozaikę. Działki biogeocenotyczne różnią się wizualnie roślinnością: wysokością i zagęszczeniem warstw, składem gatunkowym, stanem życia i spektrum wiekowym populacji gatunków dominujących. Czasami są one dobrze ograniczone składem, strukturą i grubością dna lasu. Zwykle ich nazwy pochodzą od roślin dominujących na różnych poziomach. Na przykład w lesie dębowo-świerkowym owłosionym turzycy można wyróżnić takie działki jak turzyca świerkowo-owłosiona, świerk-szczawik, paproć duża w oknach warstwy drzew, turzyca dębowa, dąb-osika-migotnica, brzoza-świerk- martwa osłona, osikowy śnieg itp.

Każda paczka tworzy swoją własną fitoklimat. Wiosną śnieg zalega dłużej w zacienionych płatach świerków niż pod drzewami liściastymi lub w oknach. Dlatego też aktywne życie na działkach na wiosnę rozpoczyna się w różnym czasie, a przetwarzanie detrytusu również przebiega z różną szybkością. Granice pomiędzy działkami mogą być względnie wyraźne lub zamazane. Zależność ta zachodzi zarówno na skutek uwarunkowań warunków środowiskowych (wymiana ciepła, zmiany oświetlenia, redystrybucja opadów itp.), jak i na skutek wymiany materiałowej i energetycznej. Następuje rozrzucanie ściółki roślinnej, przenoszenie pyłków, zarodników, nasion i owoców przez prądy powietrza i zwierzęta, przemieszczanie się zwierząt, spływ powierzchniowy wód opadowych i roztopowych, przemieszczanie się substancji mineralnych i organicznych. Wszystko to wspiera biogeocenozę jako pojedynczy, wewnętrznie heterogeniczny ekosystem.

Rola różnych działek w strukturze i funkcjonowaniu biogeocenoz nie jest taka sama; działki największe, zajmujące duże przestrzenie i objętości, nazywane są główne. Jest ich niewielu. Określają wygląd i strukturę biogeocenozy. Działki zajmujące małe obszary nazywane są uzupełniający. Ich liczba jest zawsze większa. Niektóre działki są bardziej stabilne, inne podlegają znaczącym i szybkim zmianom. W miarę wzrostu i starzenia się roślin działki mogą znacznie zmieniać swój skład i strukturę, rytmy rozwoju sezonowego oraz na różne sposoby uczestniczyć w cyklu substancji.

Ryż. 145. Okno odnowienia głównych gatunków w biogeocenozie leśnej (wg O. V. Smirnova, 1998)

Mozaikowy charakter biogeocenoz leśnych i powstawanie nowych działek często wiąże się z powstawaniem okien w lasach, czyli przerwaniem warstwy drzew na skutek upadku starych drzew, wybuchami masowych szkodników - owadów, infekcjami grzybiczymi i działalność dużych kopytnych. Stworzenie takiej mozaiki jest absolutnie konieczne dla trwałego istnienia lasu i regeneracji dominujących gatunków drzew, których wzrost często nie może rozwijać się pod koronami matecznymi, gdyż wymaga odmiennych warunków oświetleniowych i żywienia mineralnego. Wznów okna dla różnych ras musi mieć wystarczający zasięg przestrzenny (ryc. 145). We wschodnioeuropejskich lasach liściastych żaden gatunek nie może przystąpić do owocowania w oknach porównywalnych jedynie z występami koron jednego lub dwóch dojrzałych drzew. Nawet najbardziej cienioodporne z nich - buki, klony - wymagają oświetlonych działek o powierzchni 400-600 m2, a pełną ontogenezę gatunków światłolubnych - dębu, jesionu, osiki można dokonać jedynie w dużych oknach o powierzchni co najmniej 1500-2000 m2.

W oparciu o szczegółowe badania struktury i funkcjonowania biogeocenoz rozwinęła się ostatnio ekologia koncepcja mozaikowo-cyklicznej organizacji ekosystemów. Z tego punktu widzenia zrównoważona egzystencja wielu gatunków w ekosystemie osiągana jest dzięki stale zachodzącym w nim zakłóceniom siedlisk przyrodniczych, pozwalającym nowym pokoleniom zajmować nowo opuszczoną przestrzeń.

Biogeocenologia uważa powierzchnię Ziemi za sieć sąsiadujących ze sobą biogeocenoz, połączonych ze sobą poprzez migrację substancji, niemniej jednak, choć w różnym stopniu, autonomicznych i specyficznych w swoich cyklach. Specyficzne właściwości obszaru zajmowanego przez biogeocenozę nadają mu oryginalności, wyróżniając go spośród innych tego typu pierwotnego.

Obie koncepcje – ekosystemy i biogeocenozy – uzupełniają się i wzbogacają, pozwalając na rozważenie powiązań funkcjonalnych społeczności i otaczającego je środowiska nieorganicznego w różnych aspektach i z różnych punktów widzenia.