Современная экологическая обстановка в отдельных странах и регионах оставляет желать лучшего. Миссия нашего сайте — обеспечить русскоязычных жителей планеты Земля актуальной информацией о защите окружающей среды, экологической безопасности и экологии в целом.

Полезные ресурсы и публикации:
-

И.Ф. Рассашко, О.В. Ковалева, А.В. Крук
Общая экология

Тексты лекций для студентов специальности 1-33 01 02 «Геоэкология». – Гомель: ГГУ им. Ф. Скорины, 2010. – 252 с.

Предыдущая

Раздел 2. Организация биосферы

Лекция 8. Биоценозы, экосистемы, их структура и функционирование

8.1. Понятия о биоценозе, экосистеме и биогеоценозе; трофическая структура биоценозов

Термин «биоценоз» впервые использовал в 1877 г. немецкий биолог, профессор Кильского университета К. Мёбиус. Биоценоз (от греч. bios – жизнь, koinos – общий) – это организованная группа взаимосвязанных популяций растений, животных, грибов и микроорганизмов, живущих совместно в одних и тех же условиях среды (В. А. Радкевич, 1997). Имеются другие определения биоценоза. В. Н. Киселев (1992) отмечает, что биоценоз является составной, «живой» частью экосистемы. Он представляет собой совокупность растений, животных, грибов и микроорганизмов, совместно входящих в состав экосистемы или населяющих участок земной поверхности и характеризующихся определенными отношениями как друг с другом, так и с совокупностью абиотических факторов. Составными, образующими частями биоценоза являются фитоценоз (совокупность растений), зооценоз (совокупность животных), микоценоз (совокупность грибов) и микробоценоз (совокупность микроорганизмов). Примерами биоценозов могут быть комплексы живых организмов, обитающих на так называемых устричных банках (скопления устриц в их местообитаниях), биоценоз соснового леса, альпийских и арктических пустынь, тропического леса. Синонимом биоценоза является сообщество. Существенная особенность концепции биоценоза заключается в акцентировании важности взаимосвязей и вообще отношений между организмами. Эти отношения носят разнообразный характер и подразделяются на пространственные, пищевые (трофические) и т. д. Участок с однородными экологическими условиями, занятый определёнными биоценозами, называется биотопом. Это понятие близко к понятию экотоп, под которым понимают местообитание сообщества, совокупность абиотических условий среды данного участка.

Последовательное развитие идеи комплексного рассмотрения природных объектов в их взаимосвязи привело к постепенному переходу от понятия биоценоза к понятиям об экосистеме и биогеоценозе. В 1935 г. английский ботаник, эколог А. Тэнсли предложил термин экосистема. Существуют разные варианты определения экосистемы. Так, под экосистемой понимают единый природный (природно-антропогенный) комплекс, образованный живыми организмами и средой их обитания. Дается определение экосистемы как совокупности организмов и неорганических компонентов, в которой осуществляется круговорот веществ, в нем участвуют продуценты, консументы и редуценты. Экосистему определяют и как любую совокупность совместно обитающих живых организмов и условий их существования (среда обитания), объединенную в единое функциональное целое. Понятие экосистемы можно применить к объектам различной степени сложности и разного размера. Это может быть частичка почвы и капля воды, кочка на болоте и само болото, лужа, озеро и океан, луг, лес, Земля в целом. Термин экосистема применяют к таким мелким по масштабу объектам как аквариум и к крупным географическим единицам как экосистемы Нарочанских озер, Черного моря. Примером экосистемы может служить и тропический лес в определенном месте, в конкретный момент времени, населенный тысячами видов растений, животных, грибов и микроорганизмов, живущих вместе и связанных многими происходящими между ними взаимодействиями.

Более широким понятием по сравнению с экосистемой является ландшафт (В. Н. Киселев, 2000), который, относясь к широко распространенным географическим терминам, часто используется в природоохранных исследованиях. К настоящему времени сложилось несколько определений этого понятия. Под ландшафтом понимают участок суши, в пределах которого все природные компоненты (горные породы, рельеф, климат, воды, почвы, растительность, животный мир) образуют взаимосвязанное и взаимообусловленное единство. ландшафт – это территориальное образование, в котором взаимосвязаны как природные компоненты, так и антропогенно-техногенные элементы. сохранилось и представление о ландшафте как синониме природного или природно-территориального комплекса. В отличие от экосистемы, в ландшафте исследуются все элементы и связи между компонентами, которые считаются равнозначными в образовании и функционировании этого природного комплекса. Охрана ландшафта означает принятие мер по сохранению не только биоты, но и всех компонентов природы на конкретных территориях. Для характеристики экосистем привлекается информация об элементах ландшафта – геологическом фундаменте, гидрогеологических условиях, рельефе, климате, почвах и т. д. Понятие биогеоценоза было введено в 1940 г. В. Н. Сукачевым (1880–1967 гг.). Биогеоценоз (от греч. bios – жизнь, ge – Земля и koinos – общий) – участок земной поверхности с однородными природными явлениями (атмосфера, горная порода, растительность, животный мир, микроорганизмы, почва, гидрологические условия), которые объединены обменом веществ и энергии в единый природный комплекс (В. В. Маврищев, 2002). Биогеоценоз представляет собой систему или сложившееся единство биоценоза и неживой среды обитания организмов (рисунок 8.1).

Рисунок 8.1. – Структура биогеоценоза

(по В. А. Вронскому, 1997)

Он, как природный объект, имеет связь с определенным участком земной поверхности, его составные компоненты (части) – живые тела (растения, животные, грибы, микроорганизмы), косные (например, горная порода), биокосные (почва) обмениваются веществом и энергией.

Между экосистемой и биогеоценозом имеются некоторые отличия. Биогеоценоз привязан к конкретному участку поверхности Земли. В определении экосистемы этого требования нет. Биогеоценоз в известном смысле более конкретное понятие, тогда как экосистема – более абстрактное, общее, безранговое, обладает признаком безразмерности, ей не свойственно территориальное ограничение. Экосистемой может быть и участок суши или водоема, прибрежная дюна или небольшой пруд и вся биосфера в целом. Термин биогеоценоз используют для наземных объектов, поскольку маркером биогеоценоза является фитоценоз, в границах которого он выделяется (например, биогеоценоз луга, хвойного леса, широколиственного леса и т. д.). Термин же экосистема более универсален.

В биоценозе, как звене экосистемы (биогеоценоза), по способу питания выделяют два важнейших компонента. Автотрофный компонент (с греч. «трофе» – питание, автотрофный означает «самостоятельно питающийся») включает организмы, которые, используя солнечную энергию или энергию окисления неорганических (но восстановленных) соединений, самостоятельно синтезируют органическое вещество своих клеток (биомассу) из минеральных веществ (углекислого газа, соединений азота, фосфора и пр.).

Это вновь созданное органическое вещество в экологии называют первичной продукцией. Организмы, синтезирующие органическое вещество, называют первичными продуцентами. К первичным продуцентам относятся зеленые растения, фотосинтезирующие прокариотные микроорганизмы, а также хемосинтезирующие бактерии, которые используют выделенную энергию при некоторых химических реакциях (без участия солнечного света). За счет фотосинтеза образуется 98%, за счет хемосинтеза – только 2% первичного органического вещества. Автотрофный компонент биоценоза есть основной поставщик органического вещества и связанной в нем энергии в биогеоценозы и экосистемы.

Гетеротрофный компонент биоценоза (гетеротрофный означает «питающийся другими» или «питаемый другими») включает организмы, которые питаются готовыми органическими веществами, необходимую для жизни энергию получают с пищей за счет разложения, расщепления органического вещества, первоначально созданного в ходе процессов фото- и хемосинтеза. Гетеротрофные организмы в процессе роста образуют вторичную продукцию, так как для ее построения необходимо уже готовое органическое вещество. Гетеротрофные организмы с экологической точки зрения подразделяются на две крупные группы. К первой относятся консументы, ко второй – редуценты. Консументы – это организмы, которые в отличие от продуцентов не создают, а потребляют готовое органическое вещество. Консументами являются животные, паразитические и насекомоядные растения.

Редуценты – это гетеротрофные организмы, которые питаются мертвым органическим веществом и в ходе своей жизнедеятельности разлагают его до неорганических остатков. С помощью редуцентов ускоряется процесс минерализации – распад органических соединений до углекислоты, воды и минеральных компонентов из анионов и катионов. Благодаря этому процессу важнейшие биогенные элементы, содержащиеся в погибающих организмах и тканях, растительном опаде, вновь возвращаются в биологический круговорот и многократно используются в обмене веществ живых организмов.

Деление гетеротрофов на консументы и редуценты носит довольно условный характер и применяется главным образом для того, чтобы подчеркнуть особенности взаимосвязи живых организмов в цепи продуценты – консументы – редуценты. Об относительности подразделения гетеротрофов на консументы и редуценты, как отмечали В. Д. Федоров и С. А. Остроумов (1984), свидетельствует следующее. Во-первых, редуценты потребляют готовое органическое вещество и, следовательно, тоже являются консументами в широком смысле слова. Во-вторых, функции редуцентов присущи почти всем живым организмам – таково прижизненное отторжение органического вещества, а также окисление органических соединений с образованием двуокиси углерода и воды в процессе дыхания. Такое окисление идет во всех живых клетках, обладающих митохондриями и поглощающих кислород, необходимый для дыхания. Именно в силу относительности границы между консументами и редуцентами некоторые авторы предпочитают воздерживаться от термина редуцент и пользуются словом микроконсумент.

Следует отметить, что продуценты, консументы, редуценты выделяются по их месту и роли в цепях питания (рисунок 8.2).

В плоскости актуальной сейчас проблемы «человек и биосфера» следует отметить два момента. Во-первых, указанное функциональное подразделение всех живых организмов подчеркивает тот факт, что в природе абсолютно все организмы можно рассматривать как звенья непрерывного биогеохимического или экологического конвейера, передающие друг другу (иногда через посредников в виде биокосных тел) атомы элементов, слагающих организмы, в том числе и организм человека. Это еще раз доказывает, что нет «лишних» или «бесполезных» видов и организмов. Во-вторых, все три функционально-экологические группы организмов жизненно необходимы человеку для его нормального существования. Так, продуценты обеспечивают его органическим веществом, в том числе пищей. Консументы (макроконсументы) – источник белковой пищи.

Рисунок 8.2 – Функциональная структура экосистемы,

потоки вещества (сплошная линия) и энергии (пунктирная линия)

(по В. Е. Соколову, И. А. Шилову, 1989)

 

Редуценты (микроконсументы) нужны не только потому, что обеспечивают существование первых двух групп организмов. Кроме того, именно редуценты перерабатывают и ликвидируют огромное количество отходов жизнедеятельности человека и связанных с ним домашних животных, которых образуется миллиарды тонн в год. Именно редуценты – основа действия очистных сооружений (активный ил). При современном росте народонаселения (демографический взрыв) и концентрации его на урбанизированной территории удаление и переработка отходов жизнедеятельности человека и домашних животных могут становиться лимитирующим фактором, поскольку транспортировку и переработку отходов осуществлять сложно.

Предыдущая