Биоценоз - примеры. Естественные и искусственные биоценозы. Естественные биологические сообщества

В процессе повседневной жизни далеко не каждый человек замечает свое взаимодействие с различными Спеша на работу, вряд ли кто-то, кроме разве что профессионального эколога или биолога, обратит особое внимание на то, что он пересек сквер или парк. Ну прошел и прошел, что с того? А ведь это уже биоценоз. Примеры подобного невольного, но постоянного взаимодействия с экосистемами каждый из нас сможет вспомнить, если только задумается. Постараемся более детально рассмотреть вопрос о том, что же такое биоценозы, какими они бывают и от чего зависят.

Что такое биоценоз?

Скорее всего, мало кто помнит, что изучал в школе биоценозы. 7 класс, когда по биологии проходят эту тему, остался далеко в прошлом, да и вспоминаются совсем другие события. Напомним, что же такое биоценоз. Слово это образовано путем слияния двух латинских слов: «биос» — жизнь и «ценоз» — общие. Обозначает этот термин совокупность обитающих на одной территории, взаимосвязанных и взаимодействующих между собой микроорганизмов, грибов, растений и животных.

Любое биологическое сообщество включает в себя такие компоненты биоценоза:

• микроорганизмы (микробиоценоз);
• растительность (фитоценоз);
• животные (зооценоз).

Каждая из этих составляющих играет важную роль и может быть представлена особями разных видов. Однако следует отметить, что фитоценоз является ведущим компонентом, определяющим микробиоценоз и зооценоз.

Когда появилось это понятие?

Понятие «биоценоз» было предложено немецким гидробиологом Мёбиусом еще в конце XIX века, когда он изучал в Северном море места обитания устриц. Во время исследования он установил, что эти животные могут жить только в строго определенных условиях, характеризуемых глубиной, скоростью течения, соленостью и температурой воды. Кроме того, Мёбиус отмечал, что вместе с устрицами на одной территории обитают строго определенные виды морских растений и животных. Исходя из полученных данных, в 1937 году ученый ввел рассматриваемое нами понятие для обозначения объединения групп живых организмов, обитающих и сосуществующих на одной территории, вследствие исторического развития видов и длительного Современное понятие «биоценоз» биология и экология трактуют несколько иначе.

Классификация

Сегодня существуют несколько признаков, согласно которым можно классифицировать биоценоз. Примеры классификации на основании размеров:

• макробиоценоз (море, горные массивы, океаны);
• мезобиоценоз (болото, лес, поле);
• микробиоценоз (цветок, старый пень, листок).

Также биоценозы могут быть классифицированы в зависимости от места обитания. Основными признаны следующие три типа:

• морской;
• пресноводный;
• наземный.

Каждый из них может быть разделен на соподчиненные, более мелкие и локальные группы. Так, морские биоценозы могут быть подразделены на бентические, пелагические, шельфовые и другие. Пресноводные биологические сообщества бывают речными, болотными и озерными. Наземные биоценозы включают береговые и внутриконтинентальные, горные и равнинные подтипы.

Самой простой классификацией биологических сообществ является их разделение на естественные и искусственные биоценозы. Среди первых выделяют первичные, образовавшиеся без влияния человека, а также вторичные, которые подверглись изменению из-за воздействия природных стихий либо деятельности человеческой цивилизации. Рассмотрим более подробно их особенности.

Естественные биологические сообщества

Естественные биоценозы представляют собой объединения живых существ, созданные самой природой. Такие сообщества являются природными системами, которые складываются, развиваются и функционируют по своим особым, собственным законам. Немецкий эколог В. Тишлер выделил следующие особенности, характеризующие подобные образования:

1. Возникают сообщества из готовых элементов, которыми могут выступать как представители отдельных видов, так и целые комплексы.

2. Отдельные части сообщества могут быть заменяемыми. Так, один вид может быть вытеснен и полностью заменен другим, имеющим сходные требования к условиям существования, без отрицательных последствий для всей системы.

3. Из-за того, что в биоценозе интересы различных видов противоположны, то вся надорганизменная система основывается и существует благодаря уравновешиванию сил, направленных противоположно.

Кроме того, в биологических сообществах есть эдификаторы, то есть животные или растительные виды, которые создают необходимые условия для жизни другим существам. Так, к примеру, в степных биоценозах мощнейшим эдификатором является ковыль.

Для того чтобы оценить роль того или иного вида в структуре биологического сообщества, применяются показатели, базирующиеся на количественном учете, такие как его обилие, частота встречаемости, индекс разнообразия Шеннона и видовое насыщение.

Вернуться к графической версии учебника...

§ 5. Биоценоз. Многообразие биоценозов

Понятие биоценоза. Живые организмы встречаются на Земле не в любых случайных сочетаниях, как независимые особи, а образуют закономерные комплексы (сообщества). Впервые на возможность выделения таких сообществ обратил внимание немецкий биолог Карл Август Мёбиус (1825- 1908). В 1877 г. он предложил для обозначения комплекса живых организмов, постоянно встречающихся вместе, при наличии одинаковых условий существования, термин биоценоз (от греч. bios - жизнь и koinos - общий, делать что-либо общим).

Биоценоз - это исторически сложившаяся группировка растений, животных, грибов и микроорганизмов, населяющих относительно однородное жизненное пространство (участок суши или водоема) (рис. 2.1).

Итак, каждый биоценоз состоит из определенной совокупности живых организмов, относящихся к разным видам. Но мы знаем, что особи одного вида объединяются в природные системы, которые называются популяциями. Поэтому биоценоз может быть определен также и как совокупность популяций всех видов живых организмов, заселяющих общие места обитания.

В состав биоценоза входят совокупность растений на определенной территории - фитоценоз (от греч.phyton - растение), совокупность животных, проживающих в пределах фитоценоза, - зооценоз (от греч.zoon - животное), микробоценоз - совокупность микроорганизмов, населяющих почву, и микоценоз (от греч. mykes - гриб) - совокупность грибов. Примерами биоценозов являются лиственный, еловый, сосновый или смешанный лес, луг, болото и т.д.

Каждый биоценоз развивается в пределах однородного пространства, которое характеризуется определенным сочетанием абиотических факторов, таких как количество приходящей солнечной радиации, температура, влажность, химический и механический состав почвы, ее кислотность, рельеф местности и др. Такое однородное пространство (часть абиотической среды), занимаемое биоценозом, называется биотоп. Это может быть какой-либо участок суши или водоема, берег моря или склон горы. Биотоп - это неорганическая среда, которая является необходимым условием существования биоценоза. Между биоценозом и биотопом существует тесное взаимодействие.

Масштабы биоценозов могут быть различны - от сообществ подушек лишайников на стволах деревьев, моховых кочек на болоте или разлагающегося пня до населения целых ландшафтов. Так, на суше можно выделить биоценоз суходольного (незаливаемого водой) луга, биоценоз сосняка-беломошника, биоценоз ковыльной степи, биоценоз пшеничного поля и т.д.

В водной среде биоценозы обычно выделяют в соответствии с экологическими подразделениями водоемов - биоценоз прибрежных песчанистых или

илистых грунтов, биоценоз приливной зоны моря, биоценоз крупных водных растений прибрежной зоны озера, биоценоз пресного водоема и т.д. (рис. 2.2).

В конкретный биоценоз включаются не только организмы, постоянно обитающие на определенной территории, но и те, которые оказывают существенное воздействие на его жизнь, хоть и обитают в других биоценозах.

Например, многие насекомые размножаются в водоемах, где являются важным источником питания рыб и некоторых других животных. В молодом возрасте они входят в состав водного биоценоза, а во взрослом состоянии ведут наземный образ жизни, т.е. выступают как элементы сухопутных биоценозов. Зайцы могут питаться на лугу, а обитать в лесу. То же касается и многих видов лесных птиц, которые ищут себе пропитание не только в лесу, а и на прилегающих лугах или болотах.

Видовая структура биоценоза. Каждый биоценоз можно описать, основываясь на совокупности составляющих его видов. Видовое разнообразие различных биоценозов разное, что обусловлено их разным географическим положением. Установлено: оно уменьшается по направлению от тропиков в сторону высоких широт, что объясняется ухудшением условий жизни организмов.

Например, во влажных тропических лесах Малайзии на 1 га леса можно насчитать до 200 видов древесных пород. Биоценоз соснового леса в условиях Беларуси может включать максимум до десяти видов деревьев на 1 га, а на севере таежной области на такой же площади присутствует 2-5 видов. Наиболее бедными биоценозами по набору видов являются альпийские и арктические пустыни, самыми богатыми - тропические леса.

Если какой-либо вид растения (или животного) количественно преобладает в сообществе (имеет большую биомассу, продуктивность или численность), то такой вид называется доминантным, или доминирующим.

Доминантные виды есть в любом биоценозе. В дубраве это могучие дубы. Используя основную долю солнечной энергии и наращивая наибольшую биомассу, они затеняют почву, ослабляют движение воздуха и создают особые условия для жизни других обитателей леса.

Однако кроме дубов в дубраве проживает большое количество других организмов. Например, дождевые черви, живущие здесь, улучшают физические и химические свойства почвы, пропуская через пищеварительную систему частицы отмерших растений и опавших листьев. Дуб и червь вносят свой особый вклад в жизнедеятельность биоценоза, однако роль дуба здесь определяющая, поскольку вся жизнь дубового леса обусловливается этой древесной породой и связанными с ней растениями. Поэтому именно дуб является доминирующим видом в таком лесу.

Пространственная структура биоценоза. Виды распределяются в пространстве в соответствии с их потребностями и условиями местообитания. Такое распределение в пространстве видов, составляющих биоценоз, называется пространственной структурой биоценоза. Различают вертикальную и горизонтальную структуру биоценоза.

Вертикальная структура биоценоза образована отдельными его элементами, особыми слоями, которые называются ярусами. Ярус - совместно произрастающие группы видов растении, различающиеся по высоте и положению в биоценозе ассимилирующих органов (листья, стебли, подземные органы - клубни, корневища, луковицы и т.п.). Как правило, разные ярусы образованы разными жизненными формами (деревьями, кустарниками, кустарничками, травами, мхами). Наиболее четко ярусность выражена в лесных биоценозах (рис. 2.3). Так, первый ярус здесь обычно формируют самые большие деревья с высоко расположенной листвой, которая хорошо освещается солнцем. Неиспользованный свет может поглощаться деревьями поменьше, образующими второй, подпологовый, ярус. Около 10 % солнечной радиации перехватывается ярусом подлеска, который образуют различные кустарники, и только от 1 до 5 % - растениями травяного покрова (травяно-кустарничковый ярус).

Напочвенный слой мхов и лишайников формирует мохово-лишайнико-вый ярус. Итак, схематично в лесном биоценозе выделяется 5 ярусов.

Подобно распределению растительности разные виды животных в биоценозах также занимают определенные уровни (рис. 2.4). В почве живут почвенные черви, микроорганизмы, землеройные животные. В листовом опаде, на поверхности почвы живут различные многоножки, жужелицыклещи и другие мелкие животные. В верхнем пологе леса гнездятся птицы, причем одни могут питаться и гнездиться ниже верхнего яруса, другие - в кустарниках, а третьи - возле самой земли. Крупные млекопитающие обитают в нижних ярусах.

Ярусность наблюдается также в биоценозах океанов и морей. Разные виды планктона держатся на разной глубине, в зависимости от освещения, а разные виды рыб - в зависимости от того, где они находят себе пропитание.

Живые организмы распределены в пространстве неравномерно. Обычно они составляют группировки, что является приспособительным фактором в их жизни. Такие группировки организмов определяютгоризонтальную структуру биоценоза.

Расчлененность в горизонтальном направлении - мозаичность - свойственна практически всем биоценозам. Примеров такого распределения можно привести множество. Огромными косяками передвигаются с места на место многие виды рыб. В большие стаи собираются водоплавающие и воробьиные птицы, готовящиеся к дальним перелетам. Североамериканские олени карибу в условиях тундры образуют огромные стада. В южноамериканских тропиках группы муравьев, вооруженные могучими челюстями и жалами, выстраиваются фронтом 20-метровой ширины и идут в атаку, истребляя всех, кто замешкался и не в силах спастись бегством.

Такие же примеры можно привести и для растений: пятнистое размещение особей клевера на лугу, пятна мхов и лишайников, скопление кустарничков брусники в сосновом лесу, обширные пятна кислицы в еловом лесу, земляничные поляны на светлых опушках.

Наличие мозаичности имеет важное значение для жизни сообщества. Мозаичность позволяет более полно использовать различные типы микроместообитаний. Особям, образующим группировки, свойственна высокая выживаемость, они наиболее эффективно используют пищевые ресурсы. Это ведет к увеличению численности и разнообразию видов в биоценозе, способствует его устойчивости и жизнеспособности.

Отношения организмов в биоценозах. Особи разных видов существуют в биоценозах не изолированно; они вступают между собой в разнообразные прямые и косвенные отношения. Прямые отношения разделяют на четыре типа: трофические, топические, форические, фабрические.

Трофические отношения возникают тогда, когда один вид в биоценозе питается другим (либо мертвыми остатками особей этого вида, либо продуктами их жизнедеятельности). Божья коровка, питающаяся тлей, корова на лугу, поедающая сочную траву, волк, охотящийся на зайца, - это все примеры прямых трофических связей между видами.

Топические отношения характеризуют изменение условий обитания одного вида в результате жизнедеятельности другого. Ель, затеняя почву, вытесняет светолюбивые виды из-под своей кроны, ракообразные поселяются на коже китов, мхи и лишайники располагаются на коре деревьев. Все эти организмы связаны друг с другом топическими связями.

Форические отношения - участие одного вида в распространении другого. В этой роли обычно выступают животные, переносящие семена, споры, пыльцу растений. Так, обладающие цепляющимися шипами семена лопуха или череды могут захватываться шерстью крупных млекопитающих и переноситься на большие расстояния.

Фабрические отношения - тип связей, при которых особи одного вида используют для своих сооружений продукты выделения, мертвые остатки либо даже живых особей другого вида. Например, птицы строят гнезда из сухих веточек, травы, шерсти млекопитающих и т.п. Личинки ручейников для строительства своих домиков используют кусочки корыпесчинки, обломки раковин или же сами раковины с живыми моллюсками мелких видов.

Из всех типов биотических отношений между видами в биоценозе наибольшее значение имеют топические и трофические связи, поскольку они удерживают друг возле друга организмы разных видов, объединяя их в достаточно стабильные сообщества разного масштаба.

По размеру биоценозы могут быть разными - от мелких (кочка на болоте, муравейник, подушки лишайников на стволах деревьев, небольшой пруд) до очень больших (биоценоз леса, луга, озера, болота, ковыльной степи).

Биоценозы чаще всего не имеют четких границ. В природе они переходят друг в друга постепенно, благодаря чему невозможно определить, где кончается один биоценоз и начинается другой. Например, биоценоз сухого леса постепенно переходит в биоценоз увлажненного луга, который сменяется болотом. Визуально мы можем отграничить лесной биоценоз от лугового и болотного, но сказать четко, где проходит линия границы, мы не в состоянии. В подавляющем большинстве случаев мы будем иметь дело со своеобразной переходной полосой различной ширины и длины, потому что жесткие, резкие границы в природе - редкое исключение. Такая переходная полоса (или зона) между смежными физиономически различимыми сообществами называется экотоном.

Исторически сложившиеся группировки совместно обитающих и взаимосвязанных организмов разных видов называются биоценозами. В состав биоценоза входят фитоценоз, зооценоз, микоценоз и мик-робоценоз. Каждый биоценоз характеризуется видовой и пространственной (вертикальной и горизонтальной) структурой и различными биотическими взаимоотношениями организмов.

Вопрос 1. Какие биоценозы в вашей местнос­ти могут служить примером взаимосвязей компо­нентов?

Вопрос 2. Приведите примеры взаимосвязей компонентов биоценоза в аквариуме.

Аквариум может рассматриваться как модель биоценоза. Разумеется, без вмеша­тельства человека существование такого искусственного биоценоза практически невозможно, однако при соблюдении оп­ределенных условий можно добиться его максимальной устойчивости.

Продуцентами в аквариуме являются все виды растений — от микроскопиче­ских водорослей до цветковых растений. Растения в процессе своей жизнедеятель­ности производят под действием света первичные органические вещества и вы­деляют кислород, необходимый для дыха­ния всех жителей аквариума.

Органическая продукция растений в ак­вариумах практически не используется, так как в аквариумах, как правило, не содер­жат животных, которые являются консументами I порядка. Заботу о питании консу- ментов II порядка — рыб — соответствую­щим сухим или живым кормом человек берет на себя. Очень редко в аквариумах со­держатся хищные рыбы, которые могли бы играть роль консументов III порядка.

В качестве редуцентов, обитающих в аквариуме, можно рассматривать разно­образных представителей моллюсков и некоторых микроорганизмов, перераба­тывающих продукты жизнедеятельности обитателей аквариума. Кроме того, работу по уборке органических отходов в биоце­нозе аквариума выполняет человек.

Вопрос 3. Докажите, что в аквариуме можно показать все виды приспособленности его компо­нентов друг к другу.

В аквариуме можно показать все виды приспособленности его компонентов друг к другу только в условиях очень больших объемов и при минимальном вмешатель­стве человека. Для этого необходимо из­начально позаботиться обо всех основных составляющих биоценоза. Обеспечить ми­неральной подкормкой растения; органи­зовать аэрацию воды, заселить аквариум растительноядными животными, числен­ность которых смогла бы обеспечить пита­нием тех консументов I порядка, которые будут питаться ими; подобрать хищни­ков и, наконец, животных, выполняющих функции редуцентов.

Почти вся поверхность нашей планеты, кроме разве что раскаленной лавы вулканов, покрыта живыми организмами. Живут они и на поверхности нашей кожи, и в самом нашем теле. Но ни один живой организм или даже популяция живых организмов не может существовать сама по себе, потому что особенность жизни на нашей планете в том, что она существует благодаря обмену веществ и за счет энергии, которая поступает извне. То есть любой живой организм истощает окружающую среду, извлекая из нее вещества, необходимые ему для жизни. Если это так, то почему жизнь существует на Земле более трех миллиардов лет? Почему до сих пор не исчерпались все ресурсы? Ответ на этот вопрос вы узнаете из этого урока. Вам станет известно, что такое биоценоз, как биоценозы связаны с круговоротом веществ в природе, с чем связана их устойчивость и уязвимость, а также как человек использует знания об искусственных и естественных биоценозах в своей повседневной деятельности и промышленном производстве.

Рис. 22. Черника и голубика

Объедание хвои каким-нибудь животным немедленно сказывается на приросте хвойного дерева, он значительно уменьшается.

Список литературы

1. Латюшин В.В., Шапкин В.А. Биология. Животные. 7 класс. - М.: Дрофа, 2011.
2. Сонин Н.И., Захаров В.Б. Биология. Многообразие живых организмов. Животные. 8 класс. - М.: Дрофа, 2009.

1. Круговорот элементов в природе ()
2. Биоценоз ()
3. Компоненты биоценоза ()
4. Бедные видами биоценозы ()
5. Богатые видами биоценозы ()
6. Группы видов в биоценозе ()

Домашнее задание

1. Что такое биоценоз? Какие классификации биоценозов вам известны?
2. Почему популяции живых организмов объединяются в биоценозы? Приведите примеры биоценозов, которые встречаются в вашем регионе.
3. Из каких компонентов состоит биоценоз? Как они друг с другом связаны?
4. Составьте схему биоценоза луга, болота или поля, в который входит не менее десяти видов живых организмов.
5. Обсудите с друзьями и близкими, каково место человека в естественных и искусственных биоценозах вашего региона. Как человек влияет на окружающую среду и ее компоненты?

Исторически в природе складываются сложные многосторонние пищевые взаимоотношения, которые могут быть выражены в различных цепях питания. Каждая из них включает 5-6 звеньев. Начальное звено такой цепи питания - автотрофный организм, создающий органическое вещество своего тела из веществ неорганических с использованием солнечной (зеленые растения) или химической энергии (хемосинтезу некоторых бактерий).

Зеленое растение служит пищей гетеротрофным организмам- травоядным животным. При этом установлено, что для построения 1 кг массы своего тела травоядное животное должно съесть не меньше 10 кг растительной пищи. Травоядные животные служат пищей для хищника. И в этом случае лишь 0,1 массы всей пищи, съеденной хищником, превратится в вещество его тела.
Таким образом, даже в этой предельно короткой цепи питания обнаруживается очень важная экологическая закономерность: при переходе от одного звена цепи питания к последующему только около 10% массы всей пищи идет на построение тела организма, а 90% массы всей пищи расходуется на поддержание жизнедеятельности организма. Именно поэтому цепи питания не бывают особенно длинными.
В каждой местности цепи питания и другие взаимоотношения между организмами создаются по-своему, своим комплексом видов, которые вместе с факторами абиотической среды составляют относительно устойчивую единую систему. Такие системы в экологии получили название биоценозов. Лес, луг, степь, тундра, тайга, пресноводный водоем - все это будут различные биоценозы. На . 116 в качестве примера приведены цепи питания и их сложные переплетения, которые характеризуют пресноводный .

Рис 116. Схема основных пищевых связей в пресноводном биоценозе (стрелки направлены от потребителя к пище, волнистые линии снизу - солнечная энергия)

Очень важной характеристикой биоценоза является его способность к саморегуляции. Численность любого вида, входящего в состав биоценоза, не остается постоянной, а из года в год колеблется. Однако такие колебания в пределах данной системы биоценоза не нарушают его целостности. Поясним это следующим примером. На той или иной территории численность хищников (волк, рысь) в первую очередь определяется численностью видов, поедаемых хищниками (грызуны, птицы). Усиленное хищников приводит к тому, что их жертвы уничтожаются в очень большом количестве. Численность грызунов, некоторых птиц, например куропаток, резко падает. Хищникам перестает хватать корма - снижается темп их размножения, а это приводит к снижению их численности, что сразу же отражается на жертвах хищников: они начинают усиленно размножаться. На богатой кормовой базе (много грызунов) хищники вновь быстро повышают свою численность. И хотя этот пример пределъно упрощен, из него можно понять, в чем состоит процесс саморегуляции внутри биоценоза. На рис. 117 показаны данные о сопряженном колебании численности и ее жертвы - зайца. Из рисунка видно, как подъемы и падения численности хищника закономерно следуют за подъемами и падениями численности жертвы. Но при этом ни один из двух видов не исчезает полностью.

Таким образом, устойчивость биоценоза обеспечивается подвижным равновесием между составляющими его видами.

Кроме саморегуляции, в природе имеет место и смена биоценозов. Наглядным примером смены биоценозов может служить процесс зарастания гарей. Старый биоценоз (хвойный лес) разрушен стихийным бедствием (пожаром). Первыми поселенцами гари оказываются травянистые растения, быстро занимающие освободившуюся территорию благодаря интенсивному половому и вегетативному размножению. Вместе с травянистой растительностью появляются и быстрорастущие сеянцы светолюбивых лиственных деревьев - березы, осины. В это время условий для возобновления старого биоценоза (хвойного леса) нет: медленнорастущие, плохо приспособленные к прямому солнечному свету сеянцы хвойных не могут конкурировать с травянистыми и древесными покрытосеменными растениями. Постепенно на месте хвойного леса формируется лиственный лес. Со сменой растительности меняется и фауна: исчезают виды, для которых пищей были семена хвойных (например, , клесты), появляются виды насекомых, чьи гусеницы питаются листьями деревьев, а вместе с ними в лесу поселяются и птицы. Травянистая и кустарниковая растительность привлекает копытных, а с копытными приходят и их извечные враги - хищники. Так, старый биоценоз заменяется новым биоценозом.

Однако такой лиственный лес, окруженный хвойным лесом,- явление временное. Под пологом березового леса сеянцы хвойных деревьев находят благоприятные условия. Пройдет столетие и менее устойчивый биоценоз (березовый лес) неизбежно будет заменен более устойчивым биоценозом - хвойным лесом со всеми присущими ему обитателями.

Смена биоценоза не всегда носит обратимый характер, который только что был описан. Так, в результате процесса заболачивания может иметь место следующая необратимая смена биоценозов: пресноводный водоем → болото → лес.

При сопоставлении биоценозов на разных широтах обнаруживается географическая зональность биоценозов. Так, в направлении с севера на юг прослеживается следующая закономерная замена одного биоценоза другим: тундра → хвойный лес → лиственный лес → степь → пустыня. В горных областях имеет место вертикальная зональность биоценозов, которая в некоторой степени как бы повторяет географическую зональность. В этом случае замена биоценозов идет в таком порядке (снизу вверх): степь → лиственный лес → хвойный лес → альпийские луга.