Pojęcie ekosystemów. Doktryna biogeocenoz

Pojęcie „ekosystemu” wprowadził w 1935 roku angielski botanik A. Tensley. Tym terminem określał dowolny zestaw organizmów, które żyją razem, a także ich środowisko. Jej definicja podkreśla obecność współzależności, związków, związków przyczynowych, jakie istnieją między środowiskiem abiotycznym a zbiorowością biologiczną, łącząc je w swoistą funkcjonalną całość. Według biologów ekosystem to zbiór różnych populacji różnych gatunków, które żyją na wspólnym obszarze, a także otaczające je środowisko nieożywione.

Biogeocenoza to naturalna formacja o wyraźnych granicach. Składa się z zestawu biocenoz (istot żywych), które zajmują określone miejsce. Na przykład dla organizmów wodnych tym miejscem jest woda, dla tych, którzy żyją na lądzie, jest to atmosfera i gleba. Poniżej przyjrzymy się, co pomoże ci zrozumieć, co to jest. Szczegółowo opiszemy te systemy. Dowiesz się o ich strukturze, jakie istnieją rodzaje i jak się zmieniają.

Biogeocenoza i ekosystem: różnice

Do pewnego stopnia pojęcia „ekosystemu” i „biogeocenozy” są jednoznaczne. Jednak nie zawsze pokrywają się one objętością. Biogeocenoza i ekosystem są ze sobą powiązane jako pojęcie mniej szerokie i szersze. Ekosystem nie jest związany z pewnym ograniczonym obszarem powierzchni ziemi. Pojęcie to można zastosować do wszystkich stabilnych układów elementów nieożywionych i żywych, w których zachodzi wewnętrzny i zewnętrzny obieg energii i substancji. Ekosystemy obejmują na przykład kroplę wody z mikroorganizmami, doniczkę, akwarium, biofiltr, zbiornik napowietrzający, statek kosmiczny. Ale nie można ich nazwać biogeocenozami. Ekosystem może obejmować kilka biogeocenoz. Przejdźmy do przykładów. Możliwe jest rozróżnienie biogeocenoz oceanu i biosfery jako całości, kontynentu, pasa, regionu glebowo-klimatycznego, strefy, prowincji, dystryktu. Zatem nie każdy ekosystem można uznać za biogeocenozę. Doszliśmy do tego, patrząc na przykłady. Ale każdą biogeocenozę można nazwać systemem ekologicznym. Mamy nadzieję, że teraz rozumiesz specyfikę tych koncepcji. „Biogeocenoza” i „ekosystem” są często używane jako synonimy, ale nadal istnieje między nimi różnica.

Cechy biogeocenozy

Wiele gatunków zwykle żyje w dowolnej ograniczonej przestrzeni. Powstaje między nimi złożona i stała relacja. Innymi słowy, różne rodzaje organizmów bytujących w określonej przestrzeni, charakteryzujących się zespołem szczególnych warunków fizyko-chemicznych, stanowią złożony system, który trwa mniej lub bardziej długo w przyrodzie. Wyjaśniając definicję, zauważamy, że biogeocenoza jest zbiorowiskiem organizmów różnych gatunków (zadomowionych historycznie), które są blisko spokrewnione ze sobą i ze swoim środowiskiem, wymieniają energię i substancje. Cechą charakterystyczną biogeocenozy jest to, że jest ona przestrzennie ograniczona i raczej jednorodna pod względem składu gatunkowego wchodzących w jej skład istot żywych, jak również pod względem kompleksu różnych.Istnienie jako integralny system zapewnia stały dopływ energii słonecznej energię do tego kompleksu. Z reguły granica biogeocenozy wyznaczana jest wzdłuż granicy fitocenozy (zbiorowisk roślinnych), która jest jej najważniejszym składnikiem. To są jego główne cechy. Rola biogeocenozy jest ogromna. Na jej poziomie zachodzą wszystkie procesy przepływu energii i obiegu substancji w biosferze.

Trzy grupy biocenoz

Główną rolę w realizacji interakcji między różnymi jej składnikami odgrywa biocenoza, czyli istoty żywe. Są one podzielone ze względu na pełnione funkcje na 3 grupy - rozkładających, konsumentów i producentów - i ściśle współdziałają z biotopem (przyrodą nieożywioną) oraz między sobą. Te żywe istoty są zjednoczone istniejącymi między nimi połączeniami pokarmowymi.

Producenci to grupa autotroficznych organizmów żywych. Konsumując energię światła słonecznego i minerały z biotopu, tworzą pierwotne substancje organiczne. Ta grupa obejmuje niektóre bakterie, a także rośliny.

Rozkładacze rozkładają szczątki martwych organizmów, a także rozkładają substancje organiczne na nieorganiczne, tym samym zwracając do biotopu substancje mineralne „wyciągnięte” przez producentów. Są to na przykład niektóre rodzaje jednokomórkowych grzybów i bakterii.

Równowaga dynamiczna układu

Rodzaje biogeocenoz

Biogeocenoza może być naturalna i sztuczna. Gatunkami tych ostatnich są agrobiocenozy i biogeocenozy miejskie. Przyjrzyjmy się bliżej każdemu z nich.

Biogeocenoza naturalna

Zauważ, że każda naturalna naturalna biogeocenoza to system, który rozwijał się przez długi czas - tysiące i miliony lat. Dlatego wszystkie jego elementy są „docierane” do siebie. 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 bytowania, zmniejszenie liczebności gatunków organizmów (np. zniszczony. W tym przypadku następuje zmiana biogeocenoz.

Agrobiocenozy

Agrobiocenozy to szczególne zbiorowiska organizmów, które rozwijają się na terenach wykorzystywanych przez ludzi do celów rolniczych (sadzenie, siew roślin uprawnych). Producenci (rośliny), w przeciwieństwie do biogeocenoz gatunku naturalnego, są tu reprezentowani przez jeden rodzaj upraw uprawianych przez człowieka oraz pewną liczbę gatunków chwastów. Różnorodność (gryzonie, ptaki, owady itp.) decyduje o szacie roślinnej. Są to gatunki, które mogą żerować na roślinach rosnących na terenie agrobiocenoz, jak również znajdować się w warunkach ich uprawy. Warunki te determinują obecność innych gatunków zwierząt, roślin, mikroorganizmów i grzybów.

Agrobiocenoza zależy przede wszystkim od działalności człowieka (nawożenie, uprawa mechaniczna, nawadnianie, stosowanie pestycydów itp.). Stabilność biogeocenozy tego gatunku jest słaba - bez interwencji człowieka zapadnie się bardzo szybko. Wynika to częściowo z faktu, że rośliny uprawne są znacznie bardziej kapryśne niż dzikie. Dlatego nie mogą z nimi konkurować.

Biogeocenozy miejskie

Szczególnie interesujące są biogeocenozy miejskie. To kolejny rodzaj ekosystemów antropogenicznych. Przykładem są parki. Główne, podobnie jak w przypadku agrobiocenoz, są w nich antropogeniczne. Skład gatunkowy roślin określa człowiek. Sadzi je, a także dba o nie i ich obróbkę. Najbardziej wyraźne zmiany w środowisku zewnętrznym wyrażają się właśnie w miastach - wzrost temperatury (od 2 do 7 ° C), specyficzne cechy gleby i składu atmosfery, specjalny reżim wilgotności, oświetlenia i działania wiatru. Wszystkie te czynniki tworzą miejskie biogeocenozy. To bardzo ciekawe i specyficzne systemy.

Przykłady biogeocenozy są liczne. Różne systemy różnią się między sobą 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. W skład biogeocenozy w naszym przykładzie wchodzą takie gatunki roślin jak dęby, buki, lipy, graby, brzozy, klony, jarzębina, osiki i inne drzewa, których liście opadają jesienią. W lesie wyróżnia się kilka ich pięter: niskie i wysokie zdrewniałe, okrywowe mchy, trawy, krzewy. Rośliny zamieszkujące wyższe poziomy są bardziej swiatlolubne. Lepiej znoszą wahania wilgotności i temperatury niż przedstawiciele niższych poziomów. Mchy, trawy i krzewy są odporne na cień. Istnieją latem w półmroku, powstałym po rozwinięciu się listowia drzew. Ściółka leży na powierzchni gleby. Powstaje z na wpół rozłożonych szczątków, gałązek krzewów i drzew, opadłych liści, martwych traw.

Biogeocenozy leśne, w tym lasy liściaste, charakteryzują się bogatą fauną. Zamieszkuje je wiele ryjących gryzoni, drapieżników (niedźwiedź, borsuk, lis) oraz ryjących owadożerców. Na drzewach żyją też ssaki (wiewiórka, wiewiórka, ryś). Sarna, łoś, jeleń należą do grupy dużych roślinożerców. Dziki są szeroko rozpowszechnione. Ptaki gnieżdżą się w różnych warstwach lasu: na pniach, w krzakach, na ziemi lub na wierzchołkach drzew oraz w dziuplach. Istnieje wiele owadów, które żywią się liśćmi (na przykład gąsienicami), a także drewnem (korniki). W górnych warstwach gleby, a także w ściółce, oprócz owadów, żyje ogromna liczba innych kręgowców (roztocza, 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 ukorzeniające się (chwasty, lilie wodne, trzciny) osiedlają się w płytkiej wodzie stawów. Małe pływające rośliny są rozmieszczone w całym słupie wody, aż do głębokości, na którą przenika światło. Są to głównie glony, które nazywane są fitoplanktonem. Czasami jest ich dużo, w wyniku czego woda zmienia kolor na zielony, „kwitnie”. W fitoplanktonie występuje wiele glonów niebiesko-zielonych, zielonych i okrzemek. Kijanki, larwy owadów, skorupiaki żywią się resztkami roślin lub żywymi roślinami. Ryby i drapieżne owady jedzą małe zwierzęta. A na ryby roślinożerne i mniejsze drapieżniki polują duże drapieżniki. Organizmy rozkładające materię organiczną (grzyby, wiciowce, bakterie) są szeroko rozpowszechnione w stawie. Jest ich szczególnie dużo na dole, ponieważ gromadzą się tu szczątki martwych zwierząt i roślin.

Porównanie dwóch przykładów

Porównując przykłady biogeocenoz, widzimy, jak odmienne zarówno pod względem składu gatunkowego, jak i wyglądu są ekosystemy stawu i lasu. Wynika to z faktu, że zamieszkujące je organizmy mają inne siedlisko. W stawie jest to woda i powietrze, w lesie gleba i powietrze. Niemniej jednak grupy funkcjonalne organizmów są tego samego typu. W lesie producentami są mchy, zioła, krzewy, drzewa; w stawie - glony 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 organizmy rozkładające (bakterie i grzyby) reprezentują formy lądowe, aw stawie wodne. Zwracamy również uwagę, że zarówno staw, jak i las liściasty są naturalną biogeocenozą. Powyżej podaliśmy przykłady sztucznych.

Dlaczego biogeocenozy zastępują się nawzajem?

Biogeocenoza nie może istnieć wiecznie. Prędzej czy później nieuchronnie się to zmieni. Dzieje się tak w wyniku zmian środowiska przez organizmy żywe, pod wpływem człowieka, w procesie ewolucji, przy zmieniających się warunkach klimatycznych.

Przykład zmiany biogeocenozy

Rozważmy jako przykład przypadek, gdy same organizmy żywe są przyczyną zmiany ekosystemów. Jest to osada skał z roślinnością. Duże znaczenie w pierwszych etapach tego procesu ma wietrzenie skał: częściowe rozpuszczenie minerałów i zmiana ich właściwości chemicznych, destrukcja. Na początkowych etapach bardzo ważną rolę odgrywają pierwsi osadnicy: algi, bakterie, niebiesko-zielone. Producentami są w składzie porosty i wolno żyjące algi. Tworzą materię organiczną. Niebiesko-zielone pobierają azot z powietrza i wzbogacają je o środowisko, które wciąż nie nadaje się do zamieszkania. Porosty rozpuszczają skały wydzielinami kwasów organicznych. Przyczyniają się one do stopniowego gromadzenia składników pożywienia mineralnego. Grzyby i bakterie niszczą substancje organiczne stworzone przez producentów. Te ostatnie nie są w pełni zmineralizowane. Stopniowo gromadzi się mieszanina związków mineralnych i organicznych oraz resztek roślinnych wzbogacona azotem. Tworzą się warunki do istnienia krzaczastych porostów i mchów. Proces akumulacji azotu i materii organicznej przyspiesza, tworzy się cienka warstwa gleby.

Tworzy się prymitywna społeczność, która może istnieć w tym niesprzyjającym środowisku. Pierwsi osadnicy są dobrze przystosowani do trudnych warunków panujących na skałach – wytrzymują mróz, upał i suszę. Stopniowo zmieniają swoje siedliska, stwarzając warunki do powstawania nowych populacji. Po pojawieniu się roślin zielnych (koniczyna, zboża, turzyce, dzwonek itp.) nasila się konkurencja o składniki pokarmowe, światło i wodę. W tej walce pionierzy osadnicy są wypierani przez nowe gatunki. Krzewy zadowalają się ziołami. Utrzymują glebę w miejscu swoimi korzeniami. Zbiorowiska leśne są zastępowane przez zbiorowiska trawiasto-krzewowe.

W trakcie długiego procesu rozwoju i zmian biogeocenozy liczba wchodzących w jej skład organizmów żywych stopniowo rośnie. Społeczność staje się coraz bardziej złożona, coraz bardziej rozgałęziona, zwiększa się różnorodność relacji zachodzących między organizmami. Coraz więcej społeczności korzysta z zasobów środowiska. Zmienia się więc w dojrzałą, dobrze przystosowaną do warunków środowiskowych i posiadającą samoregulację. W nim populacje gatunków dobrze się rozmnażają i nie są zastępowane przez inne gatunki. Opisana zmiana biogeocenoz trwa od tysięcy lat. Są jednak zmiany, które dokonują się na oczach zaledwie jednego pokolenia ludzi. Na przykład jest to zarastanie małych zbiorników wodnych.

Rozmawialiśmy więc o tym, czym jest biogeocenoza. Przedstawione powyżej przykłady wraz z opisami stanowią jego wizualną reprezentację. Wszystko, o czym mówiliśmy, jest ważne dla zrozumienia tego tematu. Rodzaje biogeocenoz, ich struktura, cechy, przykłady - wszystko to należy zbadać, aby mieć ich pełny obraz.

1. Pojęcie biogeocenozy i biogeocenologii

Człowiek w swoim codziennym życiu nieustannie ma do czynienia z określonymi obszarami otaczających go kompleksów przyrodniczych: obszarami pola, łąki, bagna, zbiornika. Każda część powierzchni ziemi lub kompleks przyrodniczy powinna być traktowana jako pewna naturalna całość, w której cała roślinność, fauna i mikroorganizmy, gleba i atmosfera są ze sobą ściśle powiązane i wzajemnie na siebie oddziałują. Relacje te muszą być brane pod uwagę przy każdym gospodarczym wykorzystaniu zasobów naturalnych (roślin, zwierząt, gleby itp.).

Naturalne kompleksy, w których roślinność jest w pełni ukształtowana i które mogą istnieć samodzielnie, bez ingerencji człowieka, a jeśli ktoś lub coś je naruszy, zostaną przywrócone, co więcej, zgodnie z pewnymi prawami. Takimi naturalnymi kompleksami są biogeocenozy.

Najbardziej złożonymi i ważnymi naturalnymi biogeocenozami są biogeocenozy leśne. W żadnym kompleksie przyrodniczym, w żadnym typie roślinności relacje te nie wyrażają się tak ostro i wielostronnie, jak w lesie.

Las reprezentuje najpotężniejszy „film życia”. Lasy odgrywają dominującą rolę w składzie szaty roślinnej Ziemi. Zajmują prawie jedną trzecią powierzchni 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 nieużytki, zabudowane i inne tereny nieprodukcyjne, to staje się oczywiste, jak ważne są lasy w kształtowaniu naturalnych kompleksy i funkcje jakie pełnią żywa materia na ziemi. Masa materii organicznej skoncentrowanej w lasach wynosi 1017–1018 ton, czyli 5–10 razy więcej niż masa całej roślinności zielnej.

Dlatego szczególną wagę przywiązywano i przywiązuje się do badań biogeocenologicznych systemów leśnych, a termin „biogeocenoza” zaproponował akademik V.N. Sukaczowa pod koniec lat 30. XX wiek w odniesieniu do ekosystemów leśnych. Ale obowiązuje w odniesieniu do każdego naturalnego ekosystemu w dowolnym regionie geograficznym Ziemi.

Definicja biogeocenozy według V.N. Sukacheva (1964: 23) uważana jest za klasyczną - „...jest to zespół jednorodnych zjawisk przyrodniczych (atmosfera, skały, roślinność, fauna i świat mikroorganizmów, gleba i warunki hydrologiczne) na znanym obszarze powierzchni ziemi, który ma szczególną specyfikę interakcje tych składników składowych i pewien rodzaj metabolizmu i energii: między sobą i innymi zjawiskami naturalnymi i reprezentujące wewnętrzną sprzeczną jedność, która jest w ciągłym ruchu i rozwoju…”.

Ta definicja odzwierciedla całą istotę biogeocenozy, cechy i cechy charakterystyczne tylko dla niej:

biogeocenoza musi być jednorodna pod każdym względem: materia ożywiona i nieożywiona: roślinność, dzika przyroda, populacja gleby, rzeźba terenu, skała macierzysta, właściwości gleby, głębokość i reżim wód gruntowych;

każda biogeocenoza charakteryzuje się obecnością specjalnego, jedynego wrodzonego rodzaju metabolizmu i energii,

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

Ponadto każda konkretna biogeocenoza powinna:

Bądź jednorodny w swojej historii;

Być wystarczająco długoterminową formacją o ugruntowanej pozycji;

Wyraźnie różnią się szatą roślinną od sąsiednich biogeocenoz, a różnice te powinny być naturalne i wytłumaczalne ekologicznie.

Przykłady biogeocenoz:

dąbrowa u podnóża stoku deluwialnego o ekspozycji południowej na glebie średniogliniastej brunatno-brunatnej;

Łąka zbożowa w zagłębieniu na gliniastych glebach torfowych,

Łąka łęgowa na terenie zalewowej wysokiej rzeki na glebie zalewowej średniogliniastej, darniowo-glejowej,

Modrzew porostowy na glebach Al-Fe-próchnicowo-bielicowych,

Las mieszany liściasty z roślinnością liany na północnym stoku na brunatnych glebach leśnych itp.

Prostsza definicja:„Biogeocenoza to cały zespół gatunków i cały zespół składników przyrody nieożywionej, które decydują o istnieniu danego ekosystemu, z uwzględnieniem nieuchronnego oddziaływania antropogenicznego”. Ostatni dodatek, uwzględniający nieuchronny wpływ antropogeniczny, to hołd złożony nowoczesności. W czasach V.N. Sukaczowa, nie było potrzeby przypisywania czynnika antropogenicznego do głównych czynników środowiskowych, czym jest teraz.

Dziedzina wiedzy o biogeocenozach nazywa się biogeocenologią. Aby sterować naturalnymi procesami, trzeba znać wzorce, którym podlegają. Szereg nauk bada te wzorce: meteorologia, klimatologia, geologia, gleboznawstwo, hydrologia, różne działy botaniki i zoologii, mikrobiologia itp. Z drugiej strony biogeocenologia uogólnia, syntetyzuje wyniki wymienionych nauk pod pewnym kątem , koncentrując się na wzajemnych interakcjach składników biogeocenoz i ujawniając ogólne wzorce rządzące tymi interakcjami.

Przedmiotem badań biogeocenologii jest biogeocenoza.

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

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 zbiorowisko biologiczne – zespół trzech współżyjących ze sobą składników: roślinności (fitocenoza), zwierząt (zoocenoza) i mikroorganizmów (mikrocenoza).

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

Tak więc rośliny tworzą stosunkowo trwałą strukturę biocenozy ze względu na ich bezruch, podczas gdy zwierzęta nie mogą służyć jako podstawa strukturalna zbiorowiska. Mikroorganizmy, choć większość z nich nie jest przyczepiona do podłoża, poruszają się z niewielką prędkością; woda i powietrze przenoszą je biernie na znaczne odległości.

Zwierzęta są zależne od roślin, ponieważ nie mogą budować materii organicznej z materii nieorganicznej. Niektóre mikroorganizmy (zarówno wszystkie zielone, jak i pewna liczba niezielonych) są pod tym względem autonomiczne, ponieważ są w stanie zbudować materię organiczną z materii nieorganicznej, wykorzystując energię światła słonecznego lub energię uwalnianą podczas chemicznych reakcji utleniania.

Mikroorganizmy (drobnoustroje, bakterie, pierwotniaki) odgrywają ważną rolę w rozkładzie martwej materii organicznej na minerały, 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 mikrobiocenologii, badających odpowiednio fitocenozy, zoocenozy i cenozy drobnoustrojów, jest całkiem uzasadnione.

ekotop- miejsce życia lub siedlisko biocenozy, rodzaj przestrzeni „geograficznej”. Tworzy go z jednej strony gleba z charakterystycznym podglebiem, ze ściółką leśną, a także z taką lub inną ilością próchnicy (próchnicy); z drugiej strony atmosfera z pewną ilością promieniowania słonecznego, z taką czy inną ilością wolnej wilgoci, z charakterystyczną zawartością dwutlenku węgla w powietrzu, różnych zanieczyszczeń, aerozoli itp., w biogeocenozach wodnych, zamiast atmosfera, woda. Rola środowiska w ewolucji i egzystencji organizmów nie ulega wątpliwości. Jego poszczególne części (powietrze, woda itp.) oraz czynniki (temperatura, promieniowanie słoneczne, gradienty wysokości itp.) nazywane są składnikami abiotycznymi lub nieożywionymi, w przeciwieństwie do składników biotycznych reprezentowanych przez żywą materię. V.N. Sukaczow nie przypisywał cech fizycznych komponentom, podczas gdy inni autorzy to robią (ryc. 5).

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

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

Zbiorowisko organizmów jest ograniczone biotopem (w przypadku ostryg granicami ławicy) od samego początku istnienia.

c) W. Dokuczajew;

d) K. Timiryazev;

e) K. Möbiusa.

(Odpowiadać: b.)

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

a) A. Tensleya;

b) W. Dokuczajew;

c) K. Möbiusa;

d) V. Johansena.

(Odpowiadać: a . )

3. Uzupełnij luki nazwami grup funkcjonalnych ekosystemu i królestw istot żywych.

Nazywa się organizmy, które konsumują materię organiczną i przetwarzają ją w nowe formy. Reprezentowane są głównie przez gatunki należące do świata. Nazywa się organizmy, które konsumują materię organiczną i całkowicie rozkładają ją na związki mineralne. Reprezentują je gatunki spokrewnione z ki. Nazywa się organizmy, które zużywają związki mineralne i przy użyciu energii zewnętrznej syntetyzują substancje organiczne. Reprezentowane są głównie przez gatunki należące do świata.

(Odpowiedzi(kolejno): konsumenci, zwierzęta, organizmy rozkładające, 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.

(Odpowiadać: G.)

5. Uzupełnij brakujące słowa.

Nazywa się społeczność organizmów różnych gatunków, ściśle ze sobą powiązanych i zamieszkujących mniej lub bardziej jednorodny obszar. Składa się z: roślin, zwierząt. Nazywa się całość organizmów i składników przyrody nieożywionej, połączonych obiegiem substancji i przepływem energii w jeden naturalny kompleks, lub.

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

6. Wśród tych organizmów producenci to m.in:

a) krowa

b) biały grzyb;

c) koniczyna czerwona;

d) osoba.

(odpowiedź: c.)

7. Wybierz z listy nazwy zwierząt, które można przypisać konsumentom drugiego rzędu: szary szczur, słoń, tygrys, czerwonka ameba, 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, jabłuszka, mszyca, rekin szary.

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

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.

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

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

(Odpowiadać: w . )

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

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

11. Wyjaśnij, dlaczego ekonomicznie opłaca się hodować ryby roślinożerne w stawach chłodzących przy elektrowniach cieplnych.

(Odpowiadać: stawy te są silnie zarośnięte roślinnością wodną, ​​w wyniku czego woda w nich zastyga, co zakłóca schładzanie ścieków. Ryby zjadają całą roślinność i dobrze rosną.)

12. Wymień organizmy, które są producentami, ale nie należą do Królestwa Roślin.

(Odpowiadać: fotosyntetyzujące pierwotniaki wiciowców (na przykład zielona euglena), bakterie chemosyntetyczne, sinice.

13. Organizmy, które nie są bezwzględnie niezbędne do utrzymania zamkniętego obiegu pierwiastków biogennych (azotu, węgla, tlenu itp.):

a) producenci;

b) konsumenci;

c) reduktory.

Pojęcie ekosystemów. Doktryna biogeocenoz

Zbiorowiska organizmów są połączone ze środowiskiem nieorganicznym najściślejszymi więzami materialnymi i energetycznymi. Rośliny mogą istnieć tylko dzięki stałemu dopływowi dwutlenku węgla, wody, tlenu i soli mineralnych. Heterotrofy żyją z autotrofów, ale potrzebują związków nieorganicznych, takich jak tlen i woda. W każdym siedlisku zapasy związków nieorganicznych niezbędne do utrzymania żywotnej aktywności zamieszkujących je organizmów wystarczyłyby na krótki czas, gdyby te zapasy nie były odnawiane. Powrót pierwiastków biogennych do środowiska następuje zarówno w trakcie życia organizmów (w wyniku oddychania, wydalania, wypróżniania), jak i po ich śmierci, w wyniku rozkładu zwłok i resztek roślinnych. W ten sposób wspólnota tworzy z ośrodkiem nieorganicznym pewien układ, w którym przepływ atomów, wywołany żywotną aktywnością organizmów, ma tendencję do zamykania się w cyklu.

Pojęcie ekosystemów. Nazywa się dowolny zestaw organizmów i składników nieorganicznych, w których może zachodzić obieg substancji ekosystem. Termin ten został zaproponowany w 1935 roku przez angielskiego ekologa A. Tansleya, który podkreślał, że przy takim podejściu czynniki nieorganiczne i organiczne działają jako równorzędne składniki i nie można oddzielić organizmów od ich specyficznego środowiska. A. Tansley uważał ekosystemy za podstawowe jednostki przyrody na powierzchni Ziemi, chociaż nie mają one określonej objętości i mogą obejmować przestrzeń dowolnej długości.

Aby utrzymać obieg substancji w systemie, niezbędny jest zapas cząsteczek nieorganicznych w zasymilowanej formie oraz trzy funkcjonalnie różne grupy ekologiczne organizmów: producenci, konsumenci i rozkładacze.

Producenci organizmy autotroficzne są w stanie budować swoje ciała kosztem związków nieorganicznych. Konsumenci - Są to organizmy heterotroficzne, które konsumują materię organiczną producentów lub innych konsumentów i przekształcają ją w nowe formy. rozkładacze żyć kosztem martwej materii organicznej, przekształcając ją ponownie w związki nieorganiczne. Ta klasyfikacja jest względna, ponieważ zarówno konsumenci, jak i sami producenci działają częściowo jako rozkładacze, uwalniając do środowiska mineralne produkty przemiany materii w ciągu swojego życia.

W zasadzie obieg atomów może być utrzymany w układzie bez ogniwa pośredniego – konsumentów, dzięki aktywności dwóch innych grup. Jednak takie ekosystemy występują raczej jako wyjątki, na przykład na obszarach, gdzie funkcjonują społeczności utworzone wyłącznie z mikroorganizmów. Rolę konsumentów w przyrodzie pełnią głównie zwierzęta, których aktywność w utrzymywaniu i przyspieszaniu cyklicznej migracji atomów w ekosystemach jest złożona i różnorodna.

Skala ekosystemu w przyrodzie jest skrajnie różna. Stopień domknięcia utrzymywanych w nich cykli materii również nie jest taki sam, czyli wielokrotne zaangażowanie tych samych atomów w cykle. Za odrębne ekosystemy można uznać na przykład poduszkę porostów na pniu drzewa i zapadający się pień z jego populacją oraz mały tymczasowy zbiornik wodny, łąkę, las, step, pustynię, cały ocean i wreszcie cała powierzchnia Ziemi zajęta przez życie.

W niektórych typach ekosystemów usuwanie materii poza ich granice jest tak duże, że ich stabilność utrzymywana jest głównie dzięki napływowi takiej samej ilości materii z zewnątrz, podczas gdy cyrkulacja wewnętrzna jest nieefektywna. Są to płynące zbiorniki wodne, rzeki, strumienie, tereny na stromych zboczach gór. Inne ekosystemy mają znacznie pełniejszy obieg substancji i są względnie autonomiczne (lasy, łąki, stepy na terenach wyżynnych, jeziora itp.). Jednak żaden, nawet największy, ekosystem Ziemi nie ma całkowicie zamkniętego cyklu. Kontynenty intensywnie wymieniają materię z oceanami, a atmosfera odgrywa w tych procesach ważną rolę, a cała nasza planeta część materii otrzymuje z kosmosu, a część oddaje w kosmos.

Zgodnie z hierarchią społeczności życie na Ziemi przejawia się również w hierarchii odpowiadających im ekosystemów. Ekosystemowa organizacja życia jest jednym z niezbędnych warunków jego istnienia. Zasoby pierwiastków biogennych, z których zbudowane są ciała organizmów żywych, na Ziemi jako całości iw każdym konkretnym obszarze na jej powierzchni nie są nieograniczone. Tylko system cykli mógł nadać tym rezerwom właściwość nieskończoności, niezbędną do kontynuacji życia. Tylko funkcjonalnie różne grupy organizmów mogą wspierać i przeprowadzać cykl. Tak więc różnorodność funkcjonalna i ekologiczna istot żywych oraz organizacja przepływu substancji wydobywanych ze środowiska w cykle są najstarszą właściwością życia.

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

„Biogeocenoza- jest to zespół jednorodnych zjawisk przyrodniczych (atmosfera, skały, roślinność, dzika przyroda i świat mikroorganizmów, gleba i warunki hydrologiczne) na znanym obszarze powierzchni ziemi, które mają swoją własną specyfikę interakcji tych warunków jej składniki i pewien rodzaj wymiany substancji i energii między sobą a innymi zjawiskami naturalnymi i reprezentującymi wewnętrznie sprzeczną jedność, która jest w ciągłym ruchu, rozwój ”(V. N. Sukachev, 1964).

„Ekosystem” i „biogeocenoza” są zasadniczo pojęciami bliskimi, ale jeśli pierwsze z nich odnosi się do systemów zapewniających cykle dowolnej rangi, to „biogeocenoza” jest pojęciem terytorialnym, odnoszącym się do takich obszarów lądowych, 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, rzeźby terenu, 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 jest ogółem wszystkich żywych organizmów.

ekotop często uważane za środowisko abiotyczne, nie przekształcone przez rośliny (podstawowy zespół czynników środowiska fizyczno-geograficznego), ale biotop- jako zespół elementów środowiska abiotycznego, zmodyfikowanych przez środowiskotwórczą działalność organizmów żywych. W wewnętrznym składzie biogeocenozy wyróżnia się takie jednostki strukturalne i funkcjonalne, jak działki (termin ten zaproponował N.V. Dylis). Działki biogeocenotyczne obejmują rośliny, populację zwierząt, mikroorganizmy, martwą materię organiczną, glebę i atmosferę na całej pionowej miąższości biogeocenozy, tworząc jej wewnętrzną mozaikę. Działki biogeocenotyczne różnią się wizualnie szatą roślinną: wysokością i zagęszczeniem warstw, składem gatunkowym, statusem życia oraz przedziałem wiekowym populacji gatunków dominujących. Czasami są dobrze odgraniczone składem, strukturą i grubością ściółki leśnej. Zwykle noszą nazwy od roślin dominujących na różnych poziomach. Np. w borze włochato-turzycowo-dębowo-świerkowym wyróżnić można takie działki jak: świerkowo-turzycowo-turzycowa, świerkowo-szczawiowa, w oknach warstwy zadrzewienia paproć wielkokwiatowa, dąb-słodki, dąb-osika-mietnikowiec, okładka brzozowo-świerkowo-śmierciowa, osika-śnieg śnieżny itp.

Każda paczka ma swoją fitoklimat. Wiosną śnieg zalega dłużej na zacienionych działkach świerkowych niż na terenach pod drzewami liściastymi czy w oknach. W związku z tym aktywne życie na działkach wiosennych występuje w różnym czasie, a przetwarzanie detrytusu również przebiega w różnym tempie. Granice między działkami mogą być względnie wyraźne lub niewyraźne. Zależność ta zachodzi zarówno w wyniku uwarunkowań warunków środowiskowych (wymiana ciepła, zmiany oświetlenia, redystrybucja opadów itp.), jak iw wyniku wymiany materiałowej i energetycznej. Występuje rozrzucanie ściółki roślinnej, przenoszenie pyłków, zarodników, nasion i owoców przez prądy powietrza i zwierzęta, przemieszczanie się zwierząt, spływ powierzchniowy opadów i wód roztopowych, przemieszczanie substancji mineralnych i organicznych. Wszystko to przemawia za biogeocenozą jako pojedynczym, wewnętrznie heterogenicznym ekosystemem.

Rola różnych działek w strukturze i funkcjonowaniu biogeocenoz nie jest jednakowa; największe działki, zajmujące duże przestrzenie i objętości, to tzw. podstawowy. Jest ich niewielu. Decydują o wyglądzie i strukturze biogeocenozy. Małe paczki są tzw uzupełniający. Ich liczba jest zawsze większa. Niektóre działki są bardziej stabilne, inne podlegają znaczącym i gwałtownym zmianom. W miarę dojrzewania i starzenia się roślin działki mogą znacznie zmieniać skład i strukturę, rytmy sezonowego rozwoju i uczestniczyć w cyklu substancji na różne sposoby.

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

Mozaikowy charakter biogeocenoz leśnych i powstawanie nowych działek wiąże się często z powstawaniem okienek w lasach, tj. oraz działalność dużych zwierząt kopytnych. Stworzenie takiej mozaiki jest bezwzględnie konieczne dla trwałego istnienia lasu i odnowienia dominujących gatunków drzew, których runo często nie może rozwijać się pod koronami macierzystymi, gdyż wymaga innych warunków świetlnych i odżywienia mineralnego. Wznów okna dla różnych ras powinien mieć wystarczający zasięg przestrzenny (ryc. 145). We wschodnioeuropejskich lasach liściastych żaden gatunek nie może przystąpić do owocowania w oknach współmiernych do występów korony jednego lub dwóch dojrzałych drzew. Nawet najbardziej cieniolubne z nich - buki, klony - wymagają oświetlonych działek o powierzchni 400-600 m 2 , a pełną ontogenezę gatunków światłolubnych - dąb, jesion, osika można zrealizować tylko w dużych oknach o powierzchni co najmniej 1500-2000 m 2.

Na podstawie szczegółowych badań struktury i funkcjonowania biogeocenoz w ekologii, a koncepcja mozaikowo-cyklicznej organizacji ekosystemów. Z tego punktu widzenia zrównoważona egzystencja wielu gatunków w ekosystemie jest osiągana poprzez stale występujące w nim zaburzenia siedlisk przyrodniczych, umożliwiające nowym pokoleniom zajęcie nowo opuszczonej przestrzeni.

Biogeocenologia traktuje powierzchnię Ziemi jako sieć sąsiednich biogeocenoz, połączonych ze sobą migracją substancji, ale mimo to, choć w różnym stopniu, autonomicznych i specyficznych w swoich cyklach. Specyficzne właściwości stanowiska zajmowanego przez biogeocenozę nadają mu oryginalności, wyróżniając je na tle innych inicjałów gatunkowych.

Obie koncepcje – ekosystemy i biogeocenozy – wzajemnie się uzupełniają i wzbogacają, pozwalając rozpatrywać zależności funkcjonalne zbiorowisk i ich środowiska nieorganicznego w różnych aspektach iz różnych punktów widzenia.