Пространственные связи в биогеоценозе кратко
Обновлено: 02.07.2024
В природе все подчиняется определённым закономерностям. Условия среды и потребности видов влияют на то, как вид расположен в природе — пространственную структуру биоценоза. В рамках этой структуры различают вертикальную и горизонтальную структуру.
Вертикальная структура биоценоза
Вертикальную структуру биоценоза мы можем увидеть в любом лесу. Приходим в парк, или в дубраву и замечаем ярусы. Чем они представлены? Прежде всего группами видов растений, разных по высоте и расположению вегетативных органов. Как вы знаете, у растений имеется общий внешний облик — жизненные формы. Ярусы сформированы различными жизненными формами.
В лесах первый ярус часто формируют большие деревья с высоко расположенными листьями и длинными стволами. Они получают много энергии солнца. В дубраве этот ярус составляют дуб, липа, ясень (известный нам по количеству хромосом, как у человека). У них довольно крупные листья.
Остаток света потребляют деревца поменьше. Они формируют второй, подпологовый, ярус. В него чаще входят такие растения дубравы, как клён, рябина, вяз.
Третий ярус — ярус подлеска. Он поглощает всего около 10 процентов энергии солнца. Его создают кустарники, например, орешник (лещина), крушина, шиповник, калина.
До 5 процентов солнечной энергии поглощается растениями четвёртого яруса. Его ещё называют травяно-кустарничковым ярусом. Какие растения здесь представлены? Это травы-многолетники: вороний глаз, копытень европейский, ландыш майский, зеленчук зелёный, гусиный лук, хохлатка.
Пятый ярус — мохово-лишайниковый ярус, включающий также и грибы. Значит, в лесном биоценозе дубравы имеется 5 ярусов.
Горизонтальная структура биоценоза
Мозаичность представляет собой расчленённость в горизонтальном направлении, что является основой для горизонтальной структуры сообщества живых организмов. К примеру, рыбы передвигаются косяками, птицы летят стаями, олени образуют стада. Для растений подобная структура также характерна: специфическое размещение клевера на лугу, скопление брусники и кислицы в лесах, поляны земляники на опушке леса.
В этом проявляется горизонтальная структура биоценозов. Она может быть очень стабильной, либо изменчивой во времени в зависимости от времени суток, сезона года.
Зачем существует мозаичность? Цель в том, чтобы полнее использовать различные местообитания организмов в природе. У организмов повышается выживаемость, появляется оптимальный доступ к пищевым ресурсам, что способствует увеличению численности видов, распространению организмов.
Животные, растительность и микроорганизмы, во всем своем разнообразии, проживающие и произрастающие на определенной, обозначенной условными границами, территории называют биоценозом. Кроме того, все живое подвергается влиянию окружающее среды, то есть органическое взаимодействует с неорганическим. И это происходит и происходило на протяжении длительного промежутка времени.
Виды и структура
Даже невнимательный наблюдатель заметит, что животные и растения, микроорганизмы, распространены или распределяются по территории, которую они занимают, по ширине и высоте. Такое распределение называется пространственным.
Кроме того, все живые организмы, существующие на этой площади, имеют видовое разнообразие. Все эти виды вместе или их совокупность и есть видовая структура биоценоза.
Не вызывает ни у кого сомнения, что в процессе совместной жизни на общей природной площадке, все ее жители между собой взаимодействуют. Самая распространенная форма такого взаимодействие – это поедание одних другими. Кошка – птичку или мышку. Мышка – зернышко.
Таким образом, экологическая структура биоценоза имеет три вида.
Пространственная
Структура, характеризующая пространственное его наполнение, подразделяется на два вида.
Распределение по высоте – это вертикальная или ярусная структура. Распределение по ширине или в плоскости – горизонтальная или мозаичная.
Ярусы, наиболее ярко выражены у растений и представляют собой их видовое распределение по пластам, расположенным на разном расстоянии от земли. По этому признаку растения подразделяют на теневыносливые и светолюбивые. Если перечислять, начиная от земли и вверх, то есть мохово-лишайниковый, кустарничково-травяной, кустарниковый и древесный ярусы.
Можно говорить о ярусах обитания у насекомых. Здесь принцип распределения видов такой: обитатели почвы, поверхностного ее слоя, мхов, травостоя и последний – самый верхний.
Для животных и птиц ярусыпрактически не выражены.
Горизонтальная структура, то есть плоскостной срез на каждом из вертикальных уровней, характеризуется видовым многообразием или мозаичностью. Наполняемость живыми организмами каждого такого слоя зависит от нескольких факторов. Это влияние окружающей неживой природы или абиогенный фактор. Растительность этого горизонта. Совокупное влияние неживой природы и растительного мира. И последний фактор, присущий около почвенному уровню – это разнообразие, возникшее вследствие жизнедеятельности роющих животных.
Видовая
Ярким примером может быть разнообразие видов в дождевых лесах. Например, в бассейне реки Амазонка их можно насчитать только у деревьев до 90 на 1 га. В то время как в умеренных широтах, у тех же деревьев их будет не более 10. На стыке зон тайги и тундры их будет максимум 5. И совсем не будет деревьев в арктической зоне или альпийском высокогорье. Такая же картина в мире животных и микроорганизмов.
Эта структура характеризуется не только количество видов, но и количество особей в каждом виде. Это говорит о богатстве биоценоза и является его качественной характеристикой. Вид, который имеет наибольшее количество особей, обладает наибольшей биомассой или продуктивностью называется доминантным или господствующим. Особенно ярко это иллюстрирует ельник, где деревья этой породы заполняют всю территорию и затеняют, не давая развиваться другой растительности.
Конкуренция, возникающая между двумя видами, приводит к вытеснению из ореола обитания одного другим. Этот принцип конкурентного исключения по итогам своих наблюдений и исследований, сформулировал Г.Ф. Гаузе.
Трофическая
В основе трофической структуры лежат три группы организмов.
Следующие в этой цепи – консументы или потребители. Это организмы, которые питаются только органикой. При этом они производят белки и другие вещества, а также отходы. Консументы – животные, человек, и некоторые виды растений паразитов, которые не образовывают органические вещества из неорганических.
Третья группа – это редуценты или восстановители. К ним относят организмы, которые разрушают мертвое органическое вещество и превращают его в неорганическое. В приведенной ранее пищевой цепи ими были черви. Кроме них редуцентами являются простейшие, грибы, бактерии и другие микроорганизмы. В результате их деятельности органические остатки преобразовываются в СО2, Н2О и простые соли. Этим трофическая цепь оканчивается и начинается вновь.
В биоценозе трофические связи между продуцентами, консументами и редуцентами должны быть постоянными и не прекращаемыми. Если они разорвутся или хотя бы затормозятся или приостановятся во времени, то это может повлечь гибель всего биоценоза.
Особенности
Любая из описанных структур, не является стабильной и неизменной. Границы их условны. Живые организмы из одного яруса или горизонтального среза могут перетекать или влиять на другой. Начав жизнь на одном уровне, а закончить ее на другом. Примером могут быть насекомые, личинки которых развиваются в воде или почве, а сами живут и погибают в верхних ярусах.
Экологическая
Экологическая структура биоценоза, стоит несколько особняком, потому что в ее основу положен принцип адаптации видов к различным обстоятельствам. Например, к питанию, внешнему виду, окружающей среде, размерам и так далее. Особенностью является то, что эти обстоятельства или условия бывают природными, а могут быть созданы и сформированы человеком. Наличие естественных и искусственных факторов предопределяет количество и качество видов, занимающих определенную территорию или экологическую нишу.
Неорганическая или неживая среда, формирующая однородное пространство для живых организмов, называется биотоп, размеры которого могут быть очень разными. Экологический тип биоценоза рассматривается в неразрывной связи с биотопом.
А.С. Степановских
Экология. Учебник для вузов
М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2001. — 703 с.
11.3. Пространственная структура биоценоза
Пространственная структура биоценоза определяется прежде всего сложением его растительной части — фитоценоза, распределением наземной и подземной массы растений. Заселение организмами того или иного биотопа определяется его экологическими факторами, и в первую очередь особенностями атмосферы, горной породы, почвы и ее вод. В ходе длительного эволюционного развития, приспосабливаясь к определенным абиотическим и биотическим условиям, живые организмы так разместились в биоценозе, что практически не мешают друг другу, их распределение носит ярусный характер.
Ярусность — это вертикальное расслоение биоценозов на равновысокие структурные части. Особенно четко она выражена в растительных сообществах (фитоценозах). Фитоценоз приобретает ярусный характер при наличии в нем растений, которые различаются по высоте. Растения, особенно их органы питания (листья, окончания корней), располагаясь на разной высоте или глубине, легко уживаются в сообществе, что —способствует увеличению числа организмов на единицу площади, ослаблению конкуренции между ними, более полному и разностороннему использованию условий среды. В лесу обычно выделяется пять—шесть ярусов (рис. 11.4).
Рис. 11.4. Ярусность в лесу:
I — большие деревья (береза, ель, сосна, дуб, осина); II — малые деревья (рябина, черемуха); III — кустарники (лещина, бересклет, шиповник); IV — травы и кустарники (багульник, голубика, вереск, иван-чай, клюква, кисличка и др.); V —мхи и лишайники ды. (по Д. И. Трайтаку и др., 1987)
Ярусность выражена и в травянистых сообществах, но менее отчетливо и здесь меньше ярусов, чем в лесах (рис. 11.5).
Рис. 11.5. Ярусность растительности луговой степи
(по В. В. Алехину, А. А. Уранову, 1933)
Подземные части растений также располагаются ярусно. Как правило, корни у деревьев проникают на большую глубину, чем у кустарников. Ближе к поверхности располагаются корни мелких травянистых растений, а непосредственно на ней — ри юиды мхов. В поверхностных слоях корней значительно больше, чем в глубинных. Ярусы определяют структуру и сложение фитоценоза. При малой ярусности растительное сообщество называют простым, большой — сложным. Растения каждого яруса и обусловленный ими микроклимат создают определенную среду для специфических животных, что приводит к возникновению группировок растений и животных — популяций, тесно связанных между собой организмов.
Отсюда ярусы в биоценозе различаются не только высотой, но и составом организмов, их экологией и той ролью, которую они играют в жизни всего сообщества. В одном сообществе одни и те же виды в силу возрастных различий особей или частичного угнетения могут находиться в определенный период в разных ярусах. Например, всходы сосны, березы, пока они маленькие, располагаются в нижних ярусах леса. По мере роста при благоприятных условиях они займут свое место в верхнем ярусе
В растительных сообществах животные также приурочены преимущественно к определенному ярусу. Среди насекомых, например, выделяются следующие группы: обитатели почвы — геобий, наземного поверхностного слоя — герпетобий, мохового яруса — бриобий, травостоя — филлобий, более высоких ярусов — аэробии. Среди птиц есть виды, гнездящиеся только на земле (куриные, тетеревиные, коньки, овсянки и т. д.), другие — в кустарниковом ярусе (певчие дрозды, снегири, славки) или в кронах деревьев (зяблики, корольки, щеглы, крупные хищники и т.п.). Однако следует отметить, что некоторые животные могут перемещаться из одного яруса в другой. Так, серая белка кормится на земле, а спит и выводит потомство на деревьях. Птицы могут отдыхать на одном ярусе, а питаться на других. Неясыть обыкновенная охотится на млекопитающих в травянистом и приземном ярусах, а гнездится в древесном пологе.
Виды растений и животных в большинстве случаев значительно различаются по своему отношению к условиям среды. Растения каждого нижележащего яруса теневыносливее, чем расположенные над ними. Это обусловлено тем, что освещение при переходе от верхних ярусов к нижним ослабевает и для световых растений становится недостаточным. Виды различных ярусов в биоценозе находятся в тесном взаимоотношении и взаимозависимости. Разрастание верхних ярусов сообщества уменьшает густоту нижних, зачастую до полного исчезновения слагающих их растений (рис. 11.6).
Вместе с тем разреживание верхнего яруса способствует усилению развития растений нижних ярусов из-за улучшения светового режима, влаги, тепла, а также повышению содержания минеральных веществ в почве. Разрастание нижних ярусов оказывает положительное влияние на животных и в количественном, и в качественном отношении.
Рис. 11.6. Самоизреживание в древесных насаждениях:
А — господствующие и угнетенные деревья в ельнике; Б — ход изреживания стволов с возрастом у сосны (1), березы (2) и ели (3) (по Г. Ф. Морозову, 1928)
Это особенно отчетливо выражено в лесных биоценозах, где при разреживании древостоя обильно разрастаются кустарники или светолюбивая травянистая растительность. При полном же слиянии древостоя, например в молодняках, может наблюдаться подавление даже теневыносливых трав и мхов. Следует заметить, что не всегда верхний ярус доминирует над нижним. Так, на верховом болоте господствующая роль принадлежит сфагновому покрову.
В биоценозе вертикальное распределение организмов обусловливает и определенную структуру в горизонтальном направлении. Расчлененность в горизонтальном направлении получила название мозаичности и свойственна практически всем фитоценозам (рис. 11.7).
Рис. 11.7. Мозаичное строение липо-елового леса:
Участки: 1 — елово-волосисто-осоковый; 2 — елово-мшистый: 3 — густые группы елового подроста; 4 — елово-липовый; 5 — подрост ели под осиной; 6 — осиново-снытевый; 7 — крупнопапоротниковый в окне; 8 — елово-щитовниковый; 9 — хвощевый в окне (по Н. В. Дылису, 1971)
В их пределах выделяют следующие структурные единицы: микрогруппировки, микроценозы, микрофитоценозы, парацеллы и т. д. Данные микрогруппировки различаются видовым составом, количественным соотношением разных видов, сомкнутостью, продуктивностью и другими свойствами.
Обусловлена мозаичность такими причинами, как неоднородность микрорельефа почв, средообразующее влияние растений и их биологические особенности. Мозаичность может возникнуть как результат деятельности человека (выборочная рубка, кострища и др.) или животных (выбросы почвы и их последующее зарастание, образование муравейников, вытаптывание стравливание травостоя копытными и т. д.), вывалов древостоя во время ураганов и т. д.
Под влиянием жизнедеятельности отдельных видов растений| изменения среды создают фитогенную мозаичность. Например, она хорошо выражена в смешанных хвойно-широколиственных лесах. По сравнению с лиственными породами ель сильнее притеняет поверхность почвы, задерживает кронами больше дождевой влаги и снега. Опад ели разлагается медленнее, способствует оподзоливанию почвы. Отметим, что в геоботанике структурная часть фитоценоза получила название синузии (рис. 11.8).
Рис. 11.8. Консорция, синузия и парацелла
(по Н. Ф. Реймерсу, 1990)
Она характеризуется определенным видовым составом и эколого-биологическим единством входящих в нее видов. Например, синузия сосны, синузия брусники, синузия зеленых мхов и другие синузии лесной зоны. В полынно-солянковой пустыне выделяют синузии летне-осенних кустарников (полыни, солянки), ранне-весенних эфемеров и эфемероидов.
Неравномерность древесного полога в лесу сильно отражается на нижележащих ярусах, на их животном населении, почве , лесной подстилке, микробном составе, климате. В этом случае синузии называют парацеллами. Парацеллы — это структурные части горизонтального расчленения биоценоза, отличающиеся составом, структурой, свойствами компонентов, спецификой их связей и материально-энергетического обмена. В отличие от синузии и яруса по геоботаническим понятиям парацелла является комплексной единицей, так как на правах участников обмена веществ и энергии в нее входят растения, животные, микроорганизмы, почва, атмосфера.
Экосистема (биогеоценоз).
Структуры экосистемы
Раздел ЕГЭ: 7.2. Экосистема (биогеоценоз), ее компоненты: продуценты, консументы, редуценты, их роль. Видовая и пространственная структуры экосистемы. Трофические уровни. Цепи и сети питания, их звенья. Правила экологической пирамиды. Составление схем передачи веществ и энергии (цепей питания)
Экосистема — совокупность живых организмов, тесно взаимодействующих между собой и со средой обитания.
Биогеоценоз — это однородный участок земной поверхности с определенным составом живых и неживых компонентов, которые объединены в единую систему обмена веществ и энергии. Комплекс живых компонентов — биоценоз, комплекс неживых компонентов — биотоп. Биогеоценоз относительно экосистемы выступает как частное от общего. Биогеоценозы — один из вариантов реально существующих экосистем.
Устойчивость — способность выдерживать изменения, создаваемые внешними воздействиями.
Саморегуляция — способность поддерживать определенную численность особей популяций в сообществе.
СТРУКТУРА ЭКОСИСТЕМЫ
1) Биотическая часть
- Продуценты — автотрофные организмы, преобразующие энергию Солнца или химических реакций в энергию органических соединений. К этой группе относятся растения и некоторые бактерии.
- Консументы — гетеротрофные организмы, использующие готовые органические вещества (в виде пищи) как источник энергии и веществ, необходимых для их жизни деятельности.
- Редуценты — грибы и гетеротрофные микроорганизмы, разлагающие органические вещества до неорганических.
2) Абиотическая часть
- Неорганические соединения.
- Органические соединения.
- Климатические факторы.
ВИДОВАЯ И ПРОСТРАНСТВЕННАЯ СТРУКТУРЫ ЭКОСИСТЕМЫ
Видовая структура экосистемы — совокупность видов растений и животных, образующих данный биогеоценоз. Она представлена всеми группами организмов. Нарушение какого-либо звена в цепи питания вызывает нарушение экосистемы в целом.
Популяции разных видов в экосистеме распределены особым образом (пространственная структура). Основу вертикальной структуры формирует растительность. Ярусность — разделение сообщества как в надземном, так и подземном пространстве на этажи. Мозаичность — характер горизонтального распределения виден в биотопе, определяемый неоднородностью почвенных условий, рельефом и деятельностью человека.
Читайте также: