Биогеоценоз. Его структура и отличие от экосистемы

Федеральное агентство  по образованию 

Сибирская государственная  автомобильно-дорожная академия

(СибАДИ)

 

 

 

 

     Кафедра  «Химии и инженерной экологии»

 

 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА ПО ЭКОЛОГИИ

 

НА ТЕМУ: «Биогеоценоз. Его структура и отличие от экосистемы»

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил студент 1 ОДз (08 Z2)

Михеев М.М.

Шифр ОДз-08-36

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Омск 2009г.

Содержание

 

Введение…………………………………………………………………….3

 

Основные понятия и определение  биогеоценоза…………………………4

 

Структура биогеоценоза……………………………………………………7

 

Заключение………………………………………………………………….14

 

Список литературы………………………………………………………….15

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

   Слово «экология»  образовано из двух греческих  слов: “oicos”, что означает дом, жилище, и  “logos” – наука и дословно переводится как наука о доме, местообитании. Впервые этот термин использовал немецкий зоолог Эрнст Геккель в 1886 году, определив экологию как область знаний, изучающую экономику природы, - исследование общих взаимоотношений животных, как с живой, так и с неживой природой, включающей все как дружественные, так и недружественные отношения, с которыми животные и растения прямо или косвенно входят в контакт. Такое понимание экологии стало общепризнанным и сегодня классическая экология – это наука об изучении взаимоотношений живых организмов с окружающей средой.

   Живое вещество  настолько многообразно, что его  изучают на разных уровнях  организации и под разным углом  зрения.

   Уровни организмов, популяций и экосистем являются  областью интересов классической  экологии.

    В зависимости  от объекта исследования и угла зрения, под которым он изучается, в экологии сформировались самостоятельные научные направления.

   По размеренности  объектов изучения экологию делят  на аутэкологию (организм и  его среда), популяционную экологию (популяция и её среда), синэкологию (сообщества и их среда), биогеоцитологию (учение об экосистемах) и глобальную экологию (учение о биосфере Земли).

 

 

 

 

 

 

 

1. Основные  понятия и определение биогеоценоза

   В 1944 г. В.Н.  Сукачевым был предложен термин  «биогеоценоз», который не является полным синонимом экосистемы. Так, в ряде работ под биогеоценозом понимают сообщество растений, животных, микроорганизмов на определённом участке земной поверхности с его микроклиматом, геологическим строением, ландшафтом, почвой, водным режимом. Таким образом, экосистема – понятие более широкое, так как биогеоценоз-это только наземное образование с определёнными границами (рис.1).

 

Определение некоторых  экологических терминов:

• Биоценоз – сообщество совместно живущих организмов;
• Биотоп – среда (место) обитания;
• Фитоценоз – сообщество животных;
• Зооценоз – сообщество животных;
• Микробиоценоз -  сообщество  микроорганизмов;
• Биота – совокупность всех живых организмов.

  Основными структурными  составляющими биосферы являются  биогеоценозы. Биогеоценоз – это экосистема макро- или мезоуровня на определённом участке земной поверхности. Понятие биогеоценоза уже понятия экосистемы, так как к биогеоценозам можно отнести только экосистемы выше микроуровня, имеющие чёткие границы на земной поверхности – лес, степь, море, река, поле и т.п. Экосистемы, не привязанные к определённой территории земли, к биогеоценозам не относятся (аквариум, космический корабль и т.п.).

 

 

 

 

 

 

  

 

 

  

  

 

Рис. 1 Схема биогеоценоза (по В.Н.Сукачеву)

   Как в любой  экосистеме, в биогеоценозе можно  выделить две составные части  – биотическую и абиотическую  – тесно обменивающиеся веществом  и информацией, как между собой,  так и окружающей средой.

   Биоценоз –  биотическая составляющая биогеоценоза – представляет собой совокупность популяций различных видов животных, растений и микроорганизмов, входящих в биогеоценоз.

   Когда речь  идёт об экосистемах, под биотическим  сообществом понимается биоценоз, поскольку сообщество представляет  собой население биотопа – места жизни биоценоза. Биоценоз – это надорганизменная система, состоящая из трёх компонентов: растительности, животных и микроорганизмов. В такой системе отдельные виды, популяции и группы видов могут заменяться соответственно  другими без особого ущерба для содружества, а сама система существует за счёт уравновешивания сил антагонизма между видами. Стабильность сообщества определяется количественной регуляцией численности одних видов другими, а его размеры зависят от внешних причин – от величины территории с однородными абиотическими свойствами, т.е. биотопа. Функционируя в непрерывном единстве, биоценоз и биотоп образуют биогеоценоз, или экосистему. Границы биоценоза совпадают с границами биотопа и, следовательно, с границами экосистемы. Биотическое сообщество (биоценоз)- это более высокий уровень организации, чем популяция, которая является его составной частью.

Биоценоз в биогеоценоз  играет ту же роль, что и биотическое  сообщество в экосистеме.

Стабильность биоценоза  зависит от прочности связей между его компонентами – различными популяциями живых организмов, а также от их взаимодействия с окружающей средой.

   Наиболее важную  роль в биоценозе играют следующие  типы взаимодействий:

• Пищевые связи - трофические цепи и сети;
• Групповые взаимоотношения – образование стай, колоний, стад и т.д.;
• Совместная деятельность разных видов – конкуренция, симбиоз и т.д.;
• Размножение;
• Сохастические связи – случайные взаимодействия.

 

 

 

 

 

 

2. Структура  биогеоценоза

 

   Биоценоз обладает сложной внутренней структурой, которая определяется следующими параметрами.

1. Стратификация – разбиение на вертикальные ярусы. Стратификацию можно наблюдать и в наземных, и в водных биоценозах. Например, в лесу выделяют ярусы почвы, травы, кустарников, низких и высоких деревьев; в поле – ярусы почвы с подземными организмами, ярус поверхности почвы с обитающими на ней насекомыми, ярус травы. В водных биогеоценозах основной причиной появления вертикальной ярусности служит различие в освещенности разных слоев воды. Часть организмов может обитать только в верхнем, наиболее освещенном слое, другая часть в более глубоких слоях, и куда солнечная энергия поступает в значительно меньших количествах.
2. Зональность – горизонтальные подразделения в биоценозе. Популяции растений и животных в большинстве случаев распределяются не равномерно по всей поверхности, занимаемой биоценозом, а пятнами образуя зоны различной протяженности и плотности.
3. Периодичность – изменение активности организмов  течением времени:

- суточная активность  обусловлена совместным проживанием в одном биоценозе различных видов живых организмов, часто конкурирующих друг с другом. При этом одни организмы приспособлены к дневному, другие – к ночному образу жизни;

- сезонная активность  – часто приводит к изменению  структуры биоценоза в течение года. Для биоценозов средних широт существуют следующие шесть периодов:

* зимний - зимняя спячка;

* ранняя весна –  начало пробуждения;

* поздняя весна –  пробуждение и высокая активность;

* раннее лето –  максимальная активность;

* позднее лето – снижение активности;

* осень – подготовка  к зимней спячке.

   Условия окружающей  среды на определенной территории  называют биотопом (Мебиус, 1877). Основными  составными частями биотопа являются  атмосферный воздух, вода, почва,  климатические условия.

   Между биоценозом и биотопом  происходит непрерывный обмен  веществом, энергией и информацией,  обуславливающей стабильность биогеоценоза  во времени. Кроме того, существует  тесное взаимодействие биогеоценоза  с окружающей средой. Совокупность  близлежащих биогеоценозов складывается в более крупную структурную единицу биосферы – биом.

   Биом – это крупная  региональная или субконтинентальная  система, состоящая из множества  тесно связанных между собой  биогеоценозов. Биом характеризуется  основным типом климата, растительности или особенностями ландшафта. Примерами биомов являются океаны, арктические пустыни, тундры и т.д. Все эти географические объекты, занимающие значительное пространство на территории земли, состоят из большого количества отдельных биогеоценозов, тесно связанных между собой.

 

    Соотношение между экосистемами  и биогеоценозом может быть  представлено следующим образом:  биогеоценоз – это экосистема  в границах фотосинтеза, т.е.  эти категории совпадают лишь  на уровне растительного сообщества  и принципиально расходятся как выше, так и ниже этого уровня.

 

Рассмотрение видового состава  биогеоценозов позволило выявить  среди населяющих их живых организмов следующие:

• Эдификаторы – виды, которые играют роль основоположников сообщества, т.е. живые организмы, определяющие особенности биоты данного биогеоценоза в его конкретных абиотических условиях; виды, начавшие освоение данной территории и создавшие условия для формирования трофической сети;
• Доминанты – виды, которые преобладают в данном биогеоценозе, имеют наибольшую численность и плотность популяции;
• Предоминанты – виды, которые живут за счёт доминантов, включая внутривидовые и межвидовые отношения (паразитизм, симбиоз, мутуализм) и отношения по трофическим цепям.

 

 Выделяют видовую  и пространственную структуры  биоценозов.

   Для существования  сообщества важна не только  величина численности организмов, но ещё важнее видовое разнообразие, которое является основой биологического  разнообразия в живой природе.  Согласно Конвенции о биологическом разнообразии Конференции ООН по окружающей среде и развитию (Рио-де-Жанейро, 1992), под биоразнообразием понимается разнообразие в рамках вида, между видами и разнообразие экосистем.

   Разнообразие  в рамках вида является основой  стабильности в развитии популяций, разнообразие между видами и, следовательно, популяциями – основа существования биоценоза как основной части экосистемы.

   Видовая структура биоценоза характеризуется видовым разнообразием и количественным соотношением видов, зависящих от ряда факторов. Главными лимитирующими факторами являются температура, влажность и недостаток пищевых ресурсов. Поэтому биоценозы (сообщества) экосистем высоких широт, пустынь и высокогорий наиболее бедны видами. Здесь могут выжить организмы, жизненные формы которых приспособлены к таким условиям. Богатые видами биоценозы – тропические леса, с разнообразием животным миров и где трудно найти даже два рядом стоящих дерева одного вида.

   Обычно бедными  видами природные биоценозы считаются,  если они содержат десятки и сотни видов растений и животных, богатые – это несколько тысяч или десятки тысяч видов. Богатство видового состава биоценозов определяется либо относительным, либо абсолютным числом видов и зависит от возраста сообщества: молодые, только начинающие развиваться – бедны видами по сравнению со зрелыми или климаксными сообществами.

    Видовое разнообразие – это число видов в данном сообществе или регионе, т.е. более конкретное содержание и является одной из важнейших как качественных, так и количественных характеристик устойчивости экосистемы. Оно взаимосвязано с разнообразием условий среды обитания. Чем больше организмов найдут в данном биотопе подходящих для себя условий по экологическим требованиям, тем больше видов в нем поселится.

   Видовое разнообразие в данном местообитании называют а-разнообразием, а сумму всех видов, обитающих во всех местообитаниях в пределах, данного региона, —-ß- разнообразием. Показателями для количественной оценки видового разнообразия, индексами разнообразия обычно служит соотношение между числом видов, значениями их численности, биомассы, продуктивности и т. п., или отношение числа видов к единице площади.

Важным показателем  является количественное соотношение числа видов между собой. Одно дело, когда среди ста особей содержится пять видов в соотношении 96:1:1:1:1, и другое, если они соотносятся как 20:20:20:20:20, Последнее соотношении явно предпочтительнее, так как первая группировка значительно однообразнее.

Наиболее  благоприятные условия для существования множества видов характерны для переходных зон между сообществами, которые называют экотонами, а тенденцию к увеличению здесь видового разнообразия называют краевым эффектом.

Экотон богат  видами, прежде всего потому, что  они попадают сюда из всех приграничных сообществ, но, кроме того, он может содержать и свои характерные виды, которых нет в таких сообществах. Ярким примером этого является лесная «опушки»,  на которой пышнее и богаче растительность, гнездятся значительно больше птиц, больше насекомых и т. п., чем в глубине леса.

Виды, которые  преобладают по численности, называет доминантными, или просто — доминантами данного сообщества. Но и среди них есть такие, без  которых другие виды существовать не могут. Их называют эдификаторами (лат. — строители»). Они определяют микросреду (микроклимат) всего сообщества и их удаление грозит полным разрушением биоценоза. Как правило, эдификаторами выступают растения — ель, сосна, кедр, ковыль и лишь изредка – животные (сурки).

   «Второстепенные» виды — малочисленные и даже редкие — тоже очень важны в сообществе. Их преобладание — это гарантия устойчивого развития сообществ. В наиболее богатых биоценозах практически все виды малочисленны, но чем бедней видовой состав, тем больше видов доминантов. При определенных условиях могут быть «вспышки» численности отдельных доминантов.

   Для оценки разнообразия используют в другие показатели, которые значительно дополняют вышеуказанные. Обилие вида ~ число особей данного вида на единицу площади или объема занимаемого ими пространства. Степень доминирования, — отношение (обычно в процентах) числа особей данного вида к общему числу всех особей рассматриваемой группировки.

  Однако оценка биоразнообразия биоценоза в целом по численности видов будет неправильной, если мы не учтем размеры организмов. Ведь в биоценоз входят и бактерии, и макроорганизмы. Поэтому необходимо организмы объединять в группировки, близкие по размерам. Здесь можно подходить и с точки зрения систематики (птицы, насекомые, сложноцветные к т. п.), экологоморфологической (деревья, травы, мхи в т. п.), либо вообще по размерам (микрофауна, мезофауна, макрофауна почв или илов и т. п.). Кроме того, следует иметь в виду, что внутри биоценоза существуют еще и особые структурные объединения — консорции. Консорция — группа разнородных организмов, поселяющихся на теле или в теле особи какого-либо определенного вида —центрального члена консорции — способного создавать вокруг себя определенную микросреду. Другие члены консорции могут создавать более мелкие консорции и т. д., т. е. можно выделить консорции первого, второго, третьего и т. д. порядка. Отсюда ясно, что биоценоз — это система связанных между собой консорций.

Чаще всего центральными членами консорций являются растения. Возникают консорции на основе тесных разноплановых взаимоотношений между видами.

 

Пространственная  структура биоценоза

   Виды  в биоценозе образуют и определённую  пространственную структуру, особенно  в его растительной части –  фитоценозе. Прежде всего чётко  определяется вертикальное ярусное строение в лесах умеренного и тропического поясов. Например, в широколиственных лесах можно выделить пять – шесть ярусов: первый - деревья первой величины (липа, дуб, вязь); второй – деревья второй величины (рябина, яблоко груша и т.д.); третий – подлесок кустарниковый (жимолость, кружина); четвертый состоит из высоких трав, а пятый и шестой из более низких трав. Ярусность позволяет растениям более полно использовать световой поток – в верхних ярусах светолюбивые, в нижних – теневыносливые и в самом низу, улавливают остаток света тенелюбивые растения. Ярусность выражена и в травянистых сообществах, но не столь явно, как в лесах.

В вертикальном направлении, под воздействием растительности, изменяется микросреда, включая не только выравненность и повышение температуры, но и изменение газового состава за счёт изменения направления потоков углекислого газа ночью и днём, выделение сернистых газов хемосинтезирующими бактериями и т.п.  Изменения микросреды способствуют образованию и определенной ярусности фауны – от насекомых, птиц и до млекопитающих.

  Помимо  ярусности в пространственной  структуре биоценоза наблюдается  мозаичность – изменение растительности  и животного мира по горизонтали.  Площадная мозаичность зависит  от разнообразия видов, количественного  их взаимоотношения, от изменчивости ландшафтных и почвенных условий. Мозаичность может возникнуть и искусственно – в результате вырубки лесов человеком. На вырубках формируется новое сообщество.

   Видовая  структура биоценозов, пространственное  распределение видов в пределах биотопа, во многом определяется взаимоотношениями между видами, между популяциями.

 

   «Про

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

 

   Экология рассматривает  взаимодействие живых организмов  и неживой природы. Это взаимодействие, во – первых, происходит в рамках определённой системы (экологической системы, экосистемы) и, во –вторых, оно не хаотично, а определённым образом организовано, подчинено законам.

Экосистемой называют совокупность продуцентов, консументов и детритофагов, взаимодействующих друг с другом и с окружающей их средой посредством обмена веществом, энергией и информацией таким образом, что эта единая система сохраняет устойчивость в течении продолжительного времени. 

    Экосистема – понятие более широкое, чем биогеоценоз, так как биогеоценоз - это только наземное образование с определёнными границами.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы

 

1. Ф.П. Туренко, Л.Ф.  Тихомирова, Е.В, Алексеенко. Общая  экология.

Учебное пособие для  студентов заочного отделения. Омск - 2007г.

 

2. А.Д.Потапов. Экология. Москва – 2000г.

 

3. В.И. Коробкин, Л.В.  Передельский. Экология. Ростов-на-Дону – 2003г.