Учение о биогеоценозе сукачева кратко
Обновлено: 07.07.2024
Будущий основатель биогеоценологии родился 7.06.1880 г. в селе Александровка Харьковской губернии. Учился в Харьковском реальном училище, которое окончил в 1898 г. 16 апреля того самого года в Харькове впервые в России был проведен школьный праздник посадки деревьев. Возможно, участие в этом мероприятии стало началом природоохранной карьеры будущего ученого.
Сразу после окончания училища он поступил в Петербургский лесной институт, который окончил в 1902 г. Участвовал в студенческом революционном движении, следствием чего был арест в 1899 году. После окончания института работал ассистентом кафедры ботаники. В этот период жизни он активно участвовал в экспедициях, преимущественно в малоизученные в биологическом отношении регионы – Якутию, Забайкалье, Тянь-Шань, Семиречье, Северный Урал, кроме того, проводил исследования вПсковской губернии, посещал Германию.
Первая публикация В.Н. Сукачева(1898 – год поступления в институт) становится началом активной природоохранной деятельности Сукачева. Большое влияние на В.Н. Сукачева оказали его учителя: академик И.П. Бородин, известный охранителей природы России, Г.Ф. Морозов, чье учение о лесе он развил впоследствии, и харьковский ботаник В.И. Талиев. По рекомендации И.П. Бородина в 1902 году Сукачев начинает сотрудничество с Постоянной Природоохранительной комиссией при Русском Географическом обществе. Выступая на XII съезде естествоиспытателей и врачей в 1909 г. он предложил создать заповедник в Стрелецкой степи, а также опубликовал статью об охране Жигулей.
В 1912-1918 гг. он работал в Ботаническом музее Петербурга младшим ботаником. В 1924-1926 гг. заведовал в Главном ботаническом саду АН СССР акклиматизационным отделом, а в 1931-1933гг. - отделом геоботаники. В 1919-41гг. Сукачев - профессор Лесного института (позже Лесотехнической академии), совмещая с работой в Географическом институте и в Ленинградском университете. В начале 40-х годов организовал и затем возглавлял в лесном институте кафедру дендрологии и систематики растений.
Готовые работы на аналогичную тему
В 1941-1943 гг. руководил биологической кафедрой в Уральском лесотехническом институте (Свердловск).
С 1944 года переехал в Москву и работал директором Института леса АН СССР. В 1944-1948 годах - работал профессором в Московском лесотехническом институте, в 1946-1953-м - профессором в МГУ, где руководил кафедрой ботанической географии.
В 1955-1967 годах - президент МОИП, член-учредитель (1915) Всероссийского ботанического общества. С 1946 года был в этой организации президентом, а с 1964 года - почётным президентом. Член Польской Академии наук (1959), член-корреспондент Чехословацкой земледельческой академии (1927). Преподавательской деятельностью занимался вплоть до 80 лет. Потеря слуха в достаточно раннем возрасте (сначала Сукачев объяснялся посредством записок, после появления слуховых аппаратов приобрел его) не сказалась на его общественной и научной деятельности.
Умер 9 февраля 1967 года в Москве.
Научная деятельность
В.Н. Сукачев активно содействовал развитию отечественного заповедного дела, активизации научной деятельности в заповедниках. Он работал в целом ряде заповедников:
- Аскании-Нова,
- Крымском,
- Кавказском,
- Тульским засеках,
- Бузулукскому Бору,
- Боровому,
- Лесу на Ворскле.
Он руководил многочисленными экспедициями по изучению флоры различных районов нашей страны. В.Н. Сукачев интересовался вопросами болотоведения; предложил авторскую теорию образования болот; опубликовал одно из первых методических руководств по болотоведению.
Разрабатывая вопросы фитоценологии, В.Н. Сукачев обозначил ряд положений, в отношении задач и методологии исследований в этой научной области, отметил роль фитоценологических исследований для практики сельского и лесного хозяйства. Сукачев занимался также систематикой древесных растений, а также практической работой по их селекции, ему удалось вывести ряд новых сортов деревьев. С 1949 года он руководил работами по полезащитному лесоразведению в засушливых районах страны. Он опубликовал фундаментальные учебники и руководства по дендрологии, геоботанике, изучению флоры и особенно по типологии леса, а также эволюционно-экологические исследования.
В.Н. Сукачев был признанным лидером отечественных геоботаников и экологов. Уже в 1920 г. он избирается членом-корреспондентом, а в 1943-м - академиком АН СССР.
Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику
Зарегистрироваться 15–17 марта 2022 г.
ДАТА 16 .03.18 УРОК № 74 КЛАСС 9 а,б
Тема урока Учения Сукачева о биоценозе. Разнообразие экосистем, их ценность
Получить представление о стадиях сукцессионных изменений.
Определить характер воздействия человека на развитие экосистем.
Требования к знаниям, умениям и навыкам :
Учащиеся должны знать:
Особенности разнообразия экосистем
Учащиеся должны уметь:
Определять разнообразие экосистем
Оборудование урока: презентация, учебник
1.Организационный этап: проверяю общую готовность учащихся к уроку, отмечаю отсутствующих.
2. Актуализация опорных знаний.
Что такое экосистема?
– Экосистема – любое сообщество живых существ вместе с его физической средой обитания, функционирующее как единое целое.
Приведите примеры экосистем.
– Пруд, океан, тундра лишайниковая, сосновый лес, дождевой (тропический) лес, болото сфагновое, суходольный луг, каменистая пустыня, аквариум, лесопарк, пшеничное поле.
Экосистема – понятие широкое и применимое как к естественным, так и к искусственным комплексам. Какое понятие применяется для обозначения элементарной природной экосистемы?
– Биогеоценоз – исторически сложившаяся совокупность живых организмов (биоценоз) и абиотической среды вместе с занимаемым ими участком земной поверхности (биотопом).
Чем обеспечивается устойчивость сообщества?
Видовое разнообразие – чем больше видовое разнообразие, тем шире возможность адаптации сообщества к изменившимся условиям среды. Исчезновение одного вида будет компенсироваться за счёт других видов, близких к выбывшему по своей специализации.
Морфологическая структура – показатель разнообразия условий, богатства и полноты использования ресурсов среды, характеризует устойчивость сообщества, способность противостоять условиям внешней среды.
Пространственная структура – показатель устойчивости сообщества, разнообразия условий жизни организмов, полноты использования организмами ресурсов среды, способности противостоять внешним условиям.
Трофическая структура поддерживает целостность сообщества благодаря пищевым связям, которые осуществляют непрерывный вещественно-энергетический обмен между живым и неживым веществом природы.
Числом звеньев в цепи питания.
В сообществах постоянно происходят изменения. Изменяется их видовой состав, численность, тех или иных организмов, трофическая структура, пространственная структура, продуктивность и другие показатели. Сообщества меняются во времени.
3. Изучение нового материала.
Наблюдая за каким-либо биогеоценозом в течение ряда лет, можно заметить, что в нём меняются условия жизни, появляются новые виды, подчас обладающие сильными средообразующими свойствами, что сказывается на взаимоотношениях видов, входящих в биогеоценоз, и на его структуре.
Одни изменения непродолжительны => сообщество легко восстанавливает свою стабильность
Другие приводят к существенным изменениям общей структуры биогеоценоза, замене господствующих видов. => Изменяются строение и особенности взаимоотношений между организмами. => Биогеоценоз становится качественно отличным от того, который был раньше: с новым типом круговорота веществ, иной направленностью потока энергии, новым составом видов и особым ритмом их развития, с иной продуктивностью.
Попробуем разобраться в понятиях стабильность и динамизм.
– Стабильность – постоянство, динамизм – изменение.
В природе существуют как стабильные, так и нестабильные экосистемы
Стабильные – длительно существующие устойчивые экосистемы (дубрава, ковыльная степь, ельники тёмнохвойной тайги)
Нестабильные – пустоши, сырые луга, мелкие водоёмы
Что произойдёт с пахотным полем, если его прекратить возделывать? (Слайд 5)
– На месте поля появится лес
Что произойдёт с сообществом после пожара? (Слайд 6)
– На месте гари со временем появится новое сообщество
Что произойдёт с сообществом при постепенном зарастании озера? (Слайд 7)
– Озеро превратиться в болото
Вывод: Сообщества изменятся, на месте прежнего сообщества появится новое.
Что такое сукцессия? (Слайд 8)
– Сукцессия – последовательная смена одних сообществ – другими на определённой территории в результате действия природных факторов или воздействия человека.
Учение о сукцессии разработали американские ботаники Г. Коулес в 1899 г. и Ф. Клементс в 1916 г.
Как происходит управление сукцессией? (Слайд 9)
– Сукцессия управляется самим сообществом
Не зависит от местоположения
Не зависит от видовой принадлежности составляющих её организмов.
Сукцессия – это закономерный и направленный процесс.
Чем может быть вызвана смена сообщества? (Слайд 10)
– Естественный путь: изменение климата, изменение рельефа, почвообразование, природные катаклизмы, изменение гидрологического режима, деятельность самих организмов, суточные изменения, сезонные изменения, эволюционные процессы.
Чем может быть вызвана смена сообщества? (Слайд 11)
– Деятельностью человека. Может продлить жизнь сообщества (оазис в пустыне, рекультивация земель и т.д.) Может сократить жизнь сообщества (вырубка леса, осушение болот, загрязнение окружающей среды, распашка степей и т.д.)
Чем обусловлена деятельность сукцессии? (Слайд 12)
– Экзогенетическая смена – действие внешних геохимических сил (ураган, землетрясение, пожары, изменение рельефа, изменение почвы, изменение гидрологического режима, деятельность человека и т.д.)
Эндогенетическая смена – внутренние противоречия (резкое увеличение численности одного из видов, изменение связей, новые адаптации организмов, изменение структуры сообщества).
(Слайд 13) 1938 г. В.Н. Сукачёв: экзогенетическая смена D эндогенетическая смена
Итог: формирование сообщества, наиболее адаптированного по отношению к комплексу климатических условий.
Какова основная причина неустойчивости экосистем? (Слайд 14)
Несбалансированный круговорот веществ.
Деятельность одних организмов не компенсируется деятельностью других.
Условия среды изменяются.
Популяции одних видов вытесняются другими, для которых новые условия экологически более выгодны.
Биогеоценозы со сбалансированным круговоротом веществ могут существовать бесконечно долго, пока внешние силы не выведут их из состояния равновесия.
В экосистемах происходит смена количества биомассы. Что такое прибыль биомассы? Что такое убыль биомассы? (Слайд 16)
Прибыль биомассы
Расход энергии накопление органического вещества, избыток ресурсов. Появятся виды, которые смогут их освоить.
Убыль биомассы
Расход энергии > прироста биомассы. Недостаток ресурсов. Часть видов вымирает.
В чем состоит главная особенность экологической сукцессии? (Слайд 17)
Изменения сообщества всегда происходят в направлении, возвращающем его к равновесному состоянию.
В экологических системах уравновешиваются процессы создания и разрушения органического вещества автотрофами и гетеротрофами за счёт деятельности множества видов.
Каждая стадия сукцессии представляет собой сообщество с преобладанием тех или иных видов и жизненных форм. Они сменяют друг друга, пока не наступит состояние устойчивого равновесия.
Основные типы сукцессионных изменений проходят:
По выраженному автотрофному типу (поле → лес), т.к. в первый момент появляются автотрофные организмы.
По гетеротрофному типу (загрязнение реки органическими удобрениями).
Обратимся к вопросу классификации сукцессий (Слайд 22)
Прогрессивные – в ходе которых повышается продуктивность и видовое богатство.
Регрессивные – носят обратный характер.
Природные – естественные.
Антропогенные – участвует человек.
Постоянные и непостоянные – по масштабу времени, обратимости.
Первичные – начинаются на лишённом жизни месте.
Вторичные – развиваются на месте существовавшего ранее сообщества.
– Происходит заселение голых скал, осыпей, отмелей, искусственных водоёмов, сыпучих песков, отвалов, созданных человеком.
Сколько времени потребуется на развитие различных стадий первичной сукцессии? Какова скорость протекания первичной сукцессии? Как именно будет проходить первичная сукцессия? (Слайды 26-27)
Стадии заселения новых пространств при первичной сукцессии (скорость невелика, длительна по времени 200-300 лет и более)
Выветривание горных пород → Разрушение горных пород лишайниками, накопление органических и минеральных веществ → Появление травянистых растений → Появление кустарников → Формирование комплекса видов, характерных для данного типа экосистем → Появление в экосистеме устойчивости и саморегуляции.
Вторичная сукцессия – развивается на месте ранее существовавшего сообщества.
Нарушения экосистемы происходят после: лесного пожара, рубки леса, вспашки целины, раскорчевки площадей, занятых лесом, устройства пруда и т.д.
Скорость восстановления сообщества при вторичной сукцессии выше, чем при первичной сукцессии, т.к. первичное сообщество оставляет после себя достаточное количество питательных веществ, развитую почву.
Продолжительность вторичной сукцессии по времени меньше (150-200 лет), чем при первичной сукцессии.
Как именно будет проходить вторичная сукцессия? (Слайды 31-33)
Стадии развития вторичной (восстановительной) сукцессии
Изменение территории → Внесение новых видов животных и растений → Адаптация организмов → Формирование нового сообщества
Сообщества изменяются во времени. Каково значение сукцессии ? (Слайд 34)
Сменяется видовой состав (соперничество за ресурсы)
Смена доминирующих видов
Повышение видового разнообразия
Увеличивается время жизнедеятельности видов
Увеличение биомассы органического вещества
Изменяется обилие тех или иных групп организмов
Изменяется трофическая структура
Изменяется пространственная структуры
Изменяется морфологическая структура
Изменяется продуктивность сообщества и все остальные показатели.
Снижение скорости прироста биомассы и увеличение количества энергии, требуемой для поддержания жизни.
Меняется облик сообщества и функционирование экосистемы
Чем определяется продолжительность сукцессии? (Слайд 35)
Продолжительность сукцессии определяется структурой сообщества, природными катаклизмами, видом сукцессии, возрастом сообщества, масштабом сукцессии, периодическими изменениями климата, физическим окружением.
Рассматривая сукцессии, мы знакомились со стадиями развития сукцессии. Что же такое сукцессионный ряд? ( Слайд 36)
Сукцессионный ряд – последовательность сообществ, сменяющих друг друга в данном сообществе.
В сукцессионном ряду каждый сериальный биоценоз представляет собой определённую стадию конечного сообщества – климаксного.
Чем коренной биогеоценоз отличается от временного биогеоценоза?
Коренной биогеоценоз – биогеоценоз, характеризующийся устойчивым стабильным состоянием и большим разнообразием видов, находящийся в равновесии с окружающей средой и способный поддерживать самого себя долгое время, называют коренным или конечным.
Временные биогеоценозы не могут долго находиться в состоянии устойчивого равновесия и потому быстро заменяются другими. Обычно это связано с тем, что средообразующая деятельность основных видов такого биогеоценоза производит настолько глубокие изменения в биотопе, что жизнь их самих и многих сопутствующих им видов становится невозможной. В то же время здесь появляются условия для внедрения новых видов, в том числе обладающих сильными средообразующими свойствами. Часто такие виды оказываются ведущими компонентами другого, нового биогеоценоза, который со временем и заменит предыдущий.
Кому принадлежит заслуга в раскрытии механизма сукцессии? В чем заключается механизм сукцессии? (Слайд 40)
4.Обобщение и систематизация знаний и умений учащихся
Распределительный диктант. (слайд 19)
Какие из приведенных ниже положений относятся к агроценозам (А), а какие – к биогеоценозам (Б).
1. Состоят из большего числа видов.
2. Способны к саморегуляции.
3. Не способны к саморегуляции.
4. Состоят из небольшого числа видов.
5. Все поглощенные растениями элементы питания со временем возвращаются в почву.
6. Значительная часть элементов питания изымается из почвы.
7. Единственным источником энергии является солнечный свет.
8. Основной движущей силой является естественный отбор.
9. Основной движущей силой является искусственный отбор.
10. Процветание, сохранение и высокая продуктивность связаны с деятельностью человека.
Взаимопроверка. (слайд 20)
Ответы на доске. Распределительный диктант: А – 3, 4, 6, 9, 10; Б – 1, 2, 5, 7, 8.
В текущем году исполняется 120 лет со дня рождения Владимира Николаевича Сукачева – одного из крупнейших ученых уходящего века, внесшего огромный вклад в развитие не только отечественной, но и мировой науки. Его имя стоит в одном ряду с именами таких выдающихся естествоиспытателей, как В.И. Вернадский, К.А. Тимирязев, Н.И. Вавилов, Л.С. Берг.
Академик Сукачев – ученый широкого профиля, классик и организатор науки, прокладывавший в ней новые пути и направления. На протяжении всей многолетней жизни круг его научных интересов был весьма разнообразен. Заслуги Сукачева велики в создании основ как учения о растительных сообществах – фитоценологии, так и частных дисциплин – лесоведении и лесоводстве, болотоведении, систематики, географии и селекции древесных пород, истории формирования растительного покрова в четвертичном периоде и многих других. Владимиру Николаевичу принадлежит решающая роль в разработке теоретических основ одного из важнейших направлений в изучении биосферы земли – биогеоценологии. Академик Сукачев существенно расширил и обогатил учение о биосфере Земли, начало которому положили идеи В.В. Докучаева, Г.Ф. Морозова и В.И. Вернадского.
В.Н. Сукачев родился 7 июня 1880 г. в с. Александровка Чугуевского уезда Харьковской губ. Его отец – агроном – с малых лет обращал внимание сына на сельскохозяйственные растения и их болезни. С 1890 по 1898 г. Владимир Николаевич учился в Харькове в реальном училище, а затем (с 1898 по 1902 г.) – в Лесном институте (С.-Петербург). После окончания института он остался работать ассистентом на кафедре ботаники, совмещая педагогическую деятельность с изучением лесных насаждений Бузулукского бора и брянских лесов.
С Лесным институтом (впоследствии – Ленинградская лесотехническая академия им. С.М. Кирова) Сукачев был связан до 1941 г. Здесь он руководил кафедрой систематики растений и дендрологии, одновременно был деканом лесохозяйственного факультета и исполнял (1936-1938 гг.) обязанности директора и зам. директора по научно-учебной части. Во время Великой Отечественной войны он возглавлял кафедру биологических наук в Уральском лесотехническом институте. В 1944 г. Владимир Николаевич – заведующий кафедрой систематики растений и дендрологии Московского лесотехнического института.
Это был период очень плодотворной научной деятельности по изучению лесов, лугов и болот. Он возглавлял или участвовал в многочисленных экспедициях, связанных с познанием природы лесов европейской части страны, Урала, Кавказа, Сибири и других регионов, проводил длительные стационарные исследования наиболее характерных лесных насаждений.
После избрания в 1943 г. действительным членом Академии наук СССР В.Н. Сукачев начинает подготовительный этап по организации Института леса при Академии наук и в конце 1944 г. становится его директором. Создание института способствовало расширению и значительному углублению научных знаний о лесах нашей и зарубежных стран, особенно Китая.
В 1958 г., после перевода Института леса из Москвы в Красноярск, В.Н. Сукачев возглавил Лабораторию лесоведения, а затем – Лабораторию биогеоценологии при Ботаническом институте АН СССР, где продолжил теоретические исследования по биогеоценологии, палинологии и селекции древесных пород. Скончался ученый 7 февраля 1967 г., похоронен на Введенском кладбище в Москве.
Объем статьи не позволяет дать анализ научной деятельности всех многочисленных направлений исследований Сукачева.
В ней затронуты лишь вопросы, связанные с природой лесов, лесоведением, лесоводством, которым академик постоянно уделял большое внимание на протяжении всей своей жизни. Это не удивительно, поскольку после окончания Лесного института ему присвоено звание ученого лесовода I разряда.
Лесной биогеоценоз по Сукачеву – природный комплекс древесной и сопутствующей ей растительности, животных, микроорганизмов, почвы, подпочвенной горной породы и атмосферы. Учение о биогеоценозах является одним из достижений науки о живой природе и бесконечно многочисленных связях между ней и косными компонентами среды. Изучение таких связей в лесных биогеоценозах позволяет прогнозировать последствия от вмешательства человека в ход природных процессов при проведении лесохозяйственных мероприятий (рубки главного и промежуточного пользования, лесовосстановление, осуществляемые с помощью современной техники), использовании многогранных, ничем не заменимых полезностей леса, а также при разведке и добыче полезных ископаемых на территории лесного фонда.
Развивая учение о лесных биогеоценозах, академик Сукачев обобщил сведения и подразделил типы леса (лесные биогеоценозы) на коренные, развивающиеся в природе без влияния человека, и производные, возникающие, главным образом, под влиянием антропогенных воздействий. Выявление степени постоянства и устойчивости типов леса имеет чрезвычайно важное теоретическое и практическое значение для понимания смены пород и разработки лесовосстановительных мероприятий.
Много сделал Владимир Николаевич в области изучения экологии, биологии и географии таких важнейших лесообразующих пород, как лиственница, сосна, ель, береза, их изменчивости и пластичности на фоне изменений условий произрастания в европейской части России и Сибири. Он был выдающимся дендрологом, его учебник по этой дисциплине и сейчас остается непревзойденным и уникальным по полноте, богатству материалов и глубине анализа.
Без преувеличения можно сказать, что Владимир Николаевич – один из первых организаторов и руководителей исследований по генетике и селекции древесных пород в нашей стране. В области лесной селекции он смело шел новыми путями, борясь со всем, что тормозило освоение современной теории и практики селекционных работ. Широко известны работы ученого, до сих пор не потерявшие своей актуальности, по селекции ивы, лиственницы, березы, тополя, акклиматизации многих хвойных пород. Высказанные в них идеи все еще ждут внедрения в практику.
Исследования по болотоведению привели Сукачева к созданию оригинальной теории образования и эволюции болот, позволили сделать ценные выводы и дать рекомендации по практическому использованию болот, занимающих в пределах лесного фонда страны, особенно тайги, огромные площади.
Экспедиция рассматривала лесную защитную полосу на всех стадиях развития как лесной биогеоценоз, где растительность неотделима от среды произрастания. Такой подход позволил в очень короткий срок представить основательные рекомендации для проектирования и создания полезащитных лесных насаждений. Исследования экспедиции убедительно показали несостоятельность так называемого гнездового способа посева дуба под пологом сельскохозяйственных культур, внедренного Т.Д. Лысенко волевым путем без научного обоснования. Неудачи в создании полезащитных лесных полос гнездовым способом вызвали шквал голословных обвинений в адрес экспедиции и ее научного руководителя – В.Н. Сукачева. Академик Лысенко и его единомышленники опубликовали серию статей, в которых биогеоценотический подход к изучению явлений природы, а также признание внутри- и межвидовой борьбы растений отнесены к ненаучным. Владимир Николаевич проявил свой бойцовский характер и принципиальность ученого, доказав в ряде работ всю несостоятельность этого антинаучного натиска и противопоставив ему свои огромные знания, опыт, экспериментальные материалы экспедиции. АН СССР высоко оценила работу экспедиции, а В.Н. Сукачев был награжден Золотой медалью им. В.В. Докучаева. Перу ученого принадлежит более 500 печатных трудов, о нем и его научной деятельности опубликовано свыше 150 работ.
Владимир Николаевич был не только маститым ученым, но и прекрасным педагогом. Кроме лесотехнических вузов (Ленинградская лесотехническая академия, Московский и Уральский лесотехнические институты) он долгие годы читал лекции в Ленинградском и Московском университетах. Его лекции, прекрасные по форме и содержанию, отличались оригинальностью и свежестью мыслей. Аудитории всегда были заполнены до отказа. Здесь присутствовали не только студенты, но и аспиранты, преподаватели биологических и других факультетов. Он с предельной ясностью излагал свои мысли и взгляды, четко формулировал основные положения. Во время лекций Владимир Николаевич не пользовался кафедрой (трибуной), а обычно ходил между рядами, увлекал студентов интересными рассказами о растениях, часто обращался с просьбой высказать свое мнение по тому или иному вопросу, тем самым устанавливая контакты со слушателями.
Большое внимание Владимир Николаевич уделял подготовке научных кадров. Свыше 100 его учеников защитили диссертации, многие избраны членами-корреспондентами и академиками.
Академик Сукачев оставил неизгладимый след в науке. Его фундаментальные труды и огромное научное наследие оказывали и будут оказывать в новом тысячелетии большую помощь в развитии биологии, лесоведении и лесоводства. Имя Владимира Николаевича прочно вошло в историю отечественной и мировой науки.
Сообщества организмов связаны с неорганической средой теснейшими материально-энергетическими связями. Растения могут существовать только за счет постоянного поступления в них углекислого газа, воды, кислорода, минеральных солей. Гетеротрофы живут за счет автотрофов, но нуждаются в поступлении таких неорганических соединений, как кислород и вода. В любом конкретном местообитании запасов неорганических соединений, необходимых для поддержания жизнедеятельности населяющих его организмов, хватило бы ненадолго, если бы эти запасы не возобновлялись. Возврат биогенных элементов в среду происходит как в течение жизни организмов (в результате дыхания, экскреции, дефекации), так и после их смерти, в результате разложения трупов и растительных остатков. Таким образом, сообщество образует с неорганической средой определенную систему, в которой поток атомов, вызываемый жизнедеятельностью организмов, имеет тенденцию замыкаться в круговорот.
Понятие об экосистемах. Любую совокупность организмов и неорганических компонентов, в которой может осуществляться круговорот веществ, называют экосистемой. Термин был предложен в 1935 г. английским экологом А. Тенсли, который подчеркивал, что при таком подходе неорганические и органические факторы выступают как равноправные компоненты и мы не можем отделить организмы от конкретной окружающей их среды. А. Тенсли рассматривал экосистемы как основные единицы природы на поверхности Земли, хотя они и не имеют определенного объема и могут охватывать пространство любой протяженности.
Для поддержания круговорота веществ в системе необходимо наличие запаса неорганических молекул в усвояемой форме и трех функционально различных экологических групп организмов: продуцентов, консументов и редуцентов.
Продуцентами выступают автотрофные организмы, способные строить свои тела за счет неорганических соединений. Консументы– это гетеротрофные организмы, потребляющие органическое вещество продуцентов или других консументов и трансформирующие его в новые формы. Редуценты живут за счет мертвого органического вещества, переводя его вновь в неорганические соединения. Классификация эта относительная, так как и консументы, и сами продуценты выступают частично в роли редуцентов, в течение жизни выделяя в окружающую среду минеральные продукты обмена веществ.
В принципе круговорот атомов может поддерживаться в системе и без промежуточного звена – консументов, за счет деятельности двух других групп. Однако такие экосистемы встречаются скорее как исключения, например на тех участках, где функционируют сообщества, сформированные только из микроорганизмов. Роль консументов выполняют в природе в основном животные, их деятельность по поддержанию и ускорению циклической миграции атомов в экосистемах сложна и многообразна.
Масштабы экосистемы в природе чрезвычайно различны. Неодинакова также степень замкнутости поддерживаемых в них круговоротов вещества, т. е. многократность вовлечения одних и тех же атомов в циклы. В качестве отдельных экосистем можно рассматривать, например, и подушку лишайников на стволе дерева, и разрушающийся пень с его населением, и небольшой временный водоем, луг, лес, степь, пустыню, весь океан и, наконец, всю поверхность Земли, занятую жизнью.
В подушке лишайников мы найдем все необходимые компоненты экосистемы. Продуценты – симбиотические водоросли, осуществляющие фотосинтез. В качестве консументов выступают некоторые мелкие членистоногие, питающиеся живыми тканями лишайника, а также грибные гифы, по существу паразитирующие на клетках водорослей. И гифы грибов, и большинство микроскопических животных, обитающих в лишайниковых подушках (клещи, коллемболы, нематоды, коловратки, простейшие), выступают и в роли редуцентов. Грибные гифы живут не только за счет живых, но и за счет погибших клеток водорослей, а мелкие животные-сапрофаги перерабатывают отмершие слоевища, в разрушении которых им помогают многочисленные микроорганизмы. Степень замкнутости круговорота в такой системе очень невелика: значительная часть продуктов распада выносится за пределы лишайника – вымывается дождевыми водами, осыпается вниз со ствола. Кроме того, часть животных мигрирует в другие местообитания. Тем не менее часть атомов успевает пройти несколько циклов, включаясь в тела живых организмов и освобождаясь из них, прежде чем покинет данную экосистему.
В некоторых типах экосистем вынос вещества за их пределы настолько велик, что их стабильность поддерживается в основном за счет притока такого же количества вещества извне, тогда как внутренний круговорот малоэффективен. Таковы проточные водоемы, реки, ручьи, участки на крутых склонах гор. Другие экосистемы имеют значительно более полный круговорот веществ и относительно автономны (леса, луга, степи на плакорных участках, озера и т. п.). Однако ни одна, даже самая крупная, экосистема Земли не имеет полностью замкнутого круговорота. Материки интенсивно обмениваются веществом с океанами, причем большую роль в этих процессах играет атмосфера, и вся наша планета часть материи получает из космического пространства, а часть отдает в космос.
В соответствии с иерархией сообществ жизнь на Земле проявляется и в иерархичности соответствующих экосистем. Эко-системная организация жизни является одним из необходимых условий ее существования. Запасы биогенных элементов, из которых строят тела живые организмы, на Земле в целом и на каждом конкретном участке на ее поверхности небезграничны. Лишь система круговоротов могла придать этим запасам свойство бесконечности, необходимое для продолжения жизни. Поддерживать и осуществлять круговорот могут только функционально различные группы организмов. Таким образом, функционально-экологическое разнообразие живых существ и организация потока извлекаемых из окружающей среды веществ в циклы – древнейшее свойство жизни.
Учение о биогеоценозах. Параллельно с развитием концепции экосистем успешно развивается учение о биогеоценозах, автором которого был академик В. Н. Сукачев (1942).
В биогеоценозе В. Н. Сукачев выделял два блока: экотоп – совокупность условий абиотической среды и биоценоз– совокупность всех живых организмов.
Экотоп часто рассматривают как абиотическую среду, не преобразованную растениями (первичный комплекс факторов физико-географической среды), а биотоп– как совокупность элементов абиотической среды, видоизмененных средообразующей деятельностью живых организмов. Во внутреннем сложении биогеоценоза выделяют такие структурно-функциональные единицы, как парцеллы (термин предложен Н. В.Дылисом). Биогеоценотические парцеллы включают в себя растения, животное население, микроорганизмы, мертвую органику, почву и атмосферу по всей вертикальной толще биогеоценоза, создавая его внутреннюю мозаику. Биогеоценотические парцеллы различаются визуально по растительности: высоте и сомкнутости ярусов, видовому составу, жизненному состоянию и возрастному спектру популяций доминирующих видов. Иногда они хорошо отграничены по составу, строению и мощности лесной подстилки. Названия им дают обычно по растениям, доминирующим в разных ярусах. Например, в волосистоосоковом дубо-ельнике можно выделить такие парцеллы, как елово-волосистоосоковая, елово-кисличная, крупнопапоротниковая в окнах древесного яруса, дубово-снытевая, дубово-осиново-медуничная, березово-елово-мертвопокровная, осиново-снытевая и др.
Внутри каждой парцеллы создается свой фитоклимат. Весной в тенистых еловых парцеллах снег лежит дольше, чем на участках под листопадными деревьями или в окнах. Поэтому активная жизнь весной в парцеллах наступает в разные сроки, переработка детрита также идет с разной скоростью. Границы между парцеллами могут быть как относительно четкими, так и размытыми. Взаимосвязь осуществляется как в результате кондиционирования условий среды (теплообмен, изменение освещения, перераспределение осадков и т. п.), так и в результате материально-энергетического обмена. Происходит разброс растительного опада, перенос пыльцы, спор, семян и плодов воздушными потоками и животными, перемещение животных, поверхностный сток осадков и талых вод, передвигающих минеральные и органические вещества. Все это поддерживает биогеоценоз как единую, внутренне разнородную экосистему.
Роль разных парцелл в строении и функционировании биогеоценозов неодинакова, наиболее крупные парцеллы, занимающие большие пространства и объем, называют основными. Их бывает немного. Именно они определяют внешний облик и строй биогеоценоза. Парцеллы, занимающие небольшие площади, называют дополняющими. Число их всегда больше. Одни парцеллы более устойчивы, другие подвержены значительным и быстрым изменениям. По мере взросления и старения растений парцеллы могут сильно изменить состав и структуру, ритмы сезонного развития, по-разному участвовать в круговороте веществ.
Рис. 145. Окна возобновления основных пород в лесном биогеоценозе (по О. В. Смирновой, 1998)
Мозаичность лесных биогеоценозов и появление новых парцелл часто связаны с образованием в лесах окон, т. е. нарушением древесного яруса в связи с вывалом старых деревьев, вспышек массовых вредителей – насекомых, поражением грибами, деятельностью крупных копытных. Создание такой мозаичности совершенно необходимо для устойчивого существования леса и возобновления главенствующих пород деревьев, подрост которых часто не может развиваться под материнскими кронами, так как требует иных условий освещения и минерального питания. Окна возобновления для разных пород должны иметь достаточную пространственную протяженность (рис. 145). В восточноевропейских широколиственных лесах ни один вид не может переходить к плодоношению в окнах, соизмеримых всего с проекциями крон одного-двух взрослых деревьев. Даже наиболее теневыносливым из них – букам, кленам – требуются освещенные парцеллы в 400–600 м 2 , а полный онтогенез светолюбивых видов – дуба, ясеня, осины может завершаться только в крупных окнах не менее 1500–2000 м 2 .
На основании детального изучения структуры и функционирования биогеоценозов в экологии в последнее время развивается концепция мозаично-циклической организации экосистем. С этой точки зрения устойчивое существование многих видов в экосистеме достигается за счет постоянно происходящих в ней естественных нарушений местообитаний, позволяющих новым поколениям занимать вновь освободившееся пространство.
Биогеоценология рассматривает поверхность Земли как сеть соседствующих биогеоценозов, связанных между собой через миграцию веществ, но тем не менее, хотя и в разной степени, автономных и специфичных по своим круговоротам. Конкретные свойства участка, занятого биогеоценозом, придают ему своеобразие, выделяя из других, исходных по типу.
Обе концепции – экосистем и биогеоценозов – дополняют и обогащают друг друга, позволяя рассматривать функциональные связи сообществ и окружающей их неорганической среды в разных аспектах и с разных точек зрения.
Данный текст является ознакомительным фрагментом.
Продолжение на ЛитРес
Тема 3. УЧЕНИЕ ВЕРНАДСКОГО О БИОСФЕРЕ И КОНЦЕПЦИЯ НООСФЕРЫ
Тема 3. УЧЕНИЕ ВЕРНАДСКОГО О БИОСФЕРЕ И КОНЦЕПЦИЯ НООСФЕРЫ В развитие биологии в ХХ веке большой вклад внесли русские ученые. Русская биологическая школа имеет славные традиции. Первая научная модель происхождения жизни создана А. И. Опариным. В. И. Вернадский был учеником
3.1. Учение Вернадского о биосфере
Учение о самозарождении и микробы
4. Учение о естественном отборе
4. Учение о естественном отборе Изучив вопрос о силах, которые воздействуют на изменение пород домашних животных и культурных растений, Дарвин поставил перед собой задачу — выяснить, как происходит изменение видов диких животных и дикорастущих растений. В сельском
1. Понятие стереотипа
ЛЕКЦИЯ № 6. Учение об инфекции
ЛЕКЦИЯ № 6. Учение об инфекции 1. Общая характеристика инфекции Инфекция – это совокупность биологических реакций, которыми макроорганизм отвечает на внедрение возбудителя.Диапазон проявлений инфекций может быть различным. Крайними формами проявления инфекций
Традиционная медицина и учение рационалистов
Традиционная медицина и учение рационалистов Программа обучения в ветеринарном институте в конце 70-х годов предусматривала подробное изучение как патологических изменений в тканях организма, вызванных различными заболеваниями, так и внешних причин болезней (например,
Холистическая медицина и эмпирическое учение
Холистическая медицина и эмпирическое учение В 1985 г. я приступил к изучению методов холистической медицины, надеясь на их действенность. Вначале я изучал акупунктуру — метод вызывал доверие и был мне знаком. Под влиянием традиционной китайской медицины — основы метода
Учение о породе
Учение о породе Важное место в зоотехнической науке занимает учение о породе.Классификация породПорода — созданная человеком достаточно многочисленная группа животных, имеющих общее происхождение, хозяйственно-полезные, физиологические и морфологические
7.1. Понятие о биоценозе
7.1. Понятие о биоценозе Каждый организм живет в окружении множества других, вступает с ними в самые разнообразные отношения как с отрицательными, так и с положительными для себя последствиями и в конечном счете не может существовать без этого живого окружения. Связь с
9.2. Поток энергии в экосистемах
9.2. Поток энергии в экосистемах Поддержание жизнедеятельности организмов и круговорот вещества в экосистемах возможны только за счет постоянного притока энергии (рис. 146). В конечном счете вся жизнь на Земле существует за счет энергии солнечного излучения, которая
ФИЗИОЛОГИЧЕСКОЕ УЧЕНИЕ О ТИПАХ НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ, ТЕМПЕРАМЕНТАХ ТОЖ [ 32 ]
Понятие поведения
Почему учение о натуралистическом заблуждении само есть заблуждение
Почему учение о натуралистическом заблуждении само есть заблуждение Проблема культурного релятивизма заставляет нас снова подумать, не поторопились ли мы, отбрасывая мысль, что права человека основаны на природе человека: существование единой природы человека, общей
25. Пищевые связи. Круговорот веществ и энергии в экосистемах
25. Пищевые связи. Круговорот веществ и энергии в экосистемах Вспомните!Какие обязательные компоненты входят в состав любой экосистемы?Живые организмы находятся в постоянном взаимодействии друг с другом и с факторами внешней среды, формируя устойчивую
Читайте также: