Статьи по экологии
  • Регистрация
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Рейтинг 0.00 (0 Голоса)

Экомистемы, биоценозы, агроэкосистемы, их отличительные особенности, типы, уровни.

Биосфера — огромная и чрезвычайно сложная экологическая система, где биотический круговорот работает в определенном и относительно постоянном режиме. Эта стабильность сложилась на основе высокого видового разнообразия живых организмов, для каждого из которых характерны специфическое взаимоотношение со средой и своя роль в трансформации энергии и переносе веществ. Сложная система обратных связей способствовала не только увеличению видовой дифференцировки, но и формированию определенных природных комплексов, имеющих свою специфику в зависимости от условий среды и геологической истории той или иной части биосферы. Любая совокупность в биосфере организмов и неорганических компонентов, в которой осуществляется круговорот веществ, называется экосистемой.

Академик В. Н. Сукачев конкретные,(пространственно ограниченные части биосферы, отделенные друг от друга климатическими, почвенными и другими границами, предложил называть биогеоценозами. Биогеоценоз суши представляет собой однотипное растительное сообщество с населяющими его животными и микроорганизмами, с соответствующим участком земной поверхности с особыми свойствами микроклимата, геологического строения, почвы и водного режима. Понятие «биогеоценоз» в ряде случаев совпадает с понятием «экосистема». Но экосистема более общее, безразмерное понятие. Можно говорить об экосистеме леса и пня в лесу, экосистеме моря и капли воды и т. д.

Биогеоценозы крайне разнообразны и в различной степени насыщены живыми организмами. Соответственно скорость биотического круговорота, а следовательно, и их продуктивность заметно отличаются. В водных экосистемах скорость круговорота быстрее, чем в наземных, в тропических зонах — намного выше и продуктивность больше, чем в арктических. Живые организмы населяют биосферу и входят в тот или иной биогеоценоз не в любом сочетании, а образуют определенное сообщество из видов, приспособленных к совместному обитанию. Группировки совместно называются биоценозами. Члены биоценоза имеют определенные сходства в их отношении к абиотическим факторам среды, и место, в котором они обитают, называется биотопом (местообитанием). Положение вида в биоценозе, его связи с другими видами и требования к биотопам определяют экологическую нишу вида.

Экологические связи. Сложившиеся в процессе эволюции связи между организмами в биоценозах сложны и многоступенчаты.

Среди связей между видами важнейшее место занимают пищевые, или трофические, связи. У животных и растений возникло огромное количество взаимных приспособлений, определяемых трофическими связями. Одним, из примеров таких связей может служить приспособление большинства цветковых растении к опылению их насекомыми: строение цветков, форма и окраска лепестков, появление нектара, аромата, привлекающего определенных насекомых, и т. д. У насекомых же возникли соответствующие устройства ротовых частей, глаз, строение ног, характер полета и т. д. Широко известна удивительно точная приспособленность различных видов колибри к питанию на определенных построению венчика и окраске трубчатых цветах. Между отдельными видами растений биоценоза так-же всегда существуют взаимные адаптации. К числу таких относится возникновение ярусности, то есть расположение различных видов растений на разной высоте над землей. Такое распределение снижает конкуренцию, позволяет полнее использовать пространство.
Каждое растение известным образом изменяет окружающую среду и тем самым оказывает влияние на соседние растения. Это влияние получило название фитогенного поля, имеющего большое значение в практике растениеводства. В результате борьбы за сущест-вование в биоценозах происходит отбор видов растений с различными экологическими требованиями к абиотическим и биотическим факторам среды, в результате чего образуются так называемые синузии. Это приводит к наиболее полному использованию ресурсов биотопа, повышает продуктивность всего огеоценоза.

Трофические связи у животных имеют решающее значение в формировании биоценоза. Так, животные, питающиеся растениями (фитофаги), целиком от них зависят. Те животные (плотоядные), которые кормятся фитофагами, непосредственно зависят от них, но косвенно зависят и от состояния растительности. Обычно у плотоядных животных также есть враги, для которых они служат источником пиши. Так возникают пищевые, или трофические, цепи, состоящие из ряда звеньев.

 

В каждом биоценозе много видов кормовых растений. Те или иные виды фитофагов обычно специализируются на питании отдельными группами растений (злаками, разнотравьем, кустарниками и т. д.) или различными частями растений (семенами, листьями, луковицами и т. д.). Соответственно специализируются и плотоядные животные, при этом часто по размерам жертвы. В результате в биоценозе возникает много трофических цепей. Жертвами хищника из одной трофической цепи может быть вид из другой цепи различных звеньев. В результате образуется сложная сеть трофических связей.

Существует четкая экологическая закономерность, получившая название пирамиды чисел, согласно которой количество особей, составляющих последовательный ряд звеньев, неуклонно уменьшается (рис. 4). Например, на одного волка в северных лесах приходится около 100 лосей, на каждого крупного хищника (льва, леопарда, гепарда) в саваннах Африки — от 350 до 1000 диких копытных. Последовательное уменьшение количества животных в цепи питания сопровождается соответственным падением их общей биомассы, а это влечет за собой сокращение потока энергии.

Как следует из рассмотренных выше связей, в биоценозе неизбежно возникают конкурентные взаимоотношения между членами биоценоза как среди растений, так и среди животных.

Особой сложностью отличаются отношения между хищником и жертвой. Эта проблема — одна из наиболее актуальных в экологии животных. Решение ее возможно только в конкретных условиях. Нет сомнения, хищники, уничтожающие домашних животных и тем самым наносящие большой вред народному хозяйству, например волк в животноводческих районах, подлежат истреблению.

Однако в дикой природе далеко не всякий хищник, в том числе и волк, должен считаться вредным. Как конечное звено в трофической цепи, они необходимы для поддержания экологического равновесия. Известно много примеров, когда истребление, хищников при полной охране диких копытных или пернатой дичи приводило к гибельным последствиям. Так, истребление хищных птиц и лисиц в Норвегии с целью охраны белых куропаток привело вначале к быстрому росту численности птиц, но спустя несколько лет произошли вспышка заболеваний среди белых куропаток и массовая их гибель.

Широкую известность получил случай с чернохвостым оленем в одном из охотничьих хозяйств штата Аризона (США). Многие годы поголовье оленей было наодном уровне; между оленями, волками, койотами и пумами сложилось экологическое равновесие. Для увеличения численности оленей было организовано истребление хищников. Через несколько лет численность оленей возросла почти в 20 раз, что повлекло за собой полное уничтожение травяного покрова, листьев на деревьях и кустарниках на высоте морды оленей. Началась массовая их гибель от голода,

Хищники не только выполняют известную санитарную роль, но, поддерживая численность жертв на определенном уровне, способствуют сохранению экологического равновесия в природе. Будучи одним из факторов естественного отбора, они имеют исключительно большое значение в эволюции своих жертв.

Особая трофическая связь в биоценозе — паразитизм, при котором паразит использует своего хозяина не только как источник пищи, но и как место постоянного или временного обитания. В процессе эволюции паразит не только узко специализируется в выборе хозяина, но и приспосабливается к использованию его так, чтобы это не влекло за собой гибели последнего, я тем самым и гибели паразита. Соответственно и у хозяина вырабатываются адаптации к паразиту, повышающие его устойчивость. Обычно катастрофическая для хозяина ситуация возникает при появлении нового паразита, к которому он не приспособлен. Поэтому так опасны для сельскохозяйственных растений и животных случайно завезенные паразитические формы из других стран и с континентов.

Существенное значение в биоценозах имеют взаимополезные связи между видами, получившие, название симбиоза. В ряде случаев симбиоз возник, видимо, наоснове паразитизма. Не исключено, что в других случаях симбиоз предшествует паразитизму. Так, лишайники представляют собой симбиоз гриба и водоросли. Виды грибов и водорослей, образующих лишайники, в свободном состоянии практически не встречаются. Гифы гриба оплетают водоросли и всасывают вещества, ассимилированные водорослями, а воду и минеральные вещества водоросли получают из гифгрибов. Известно более 20 тыс. видов лишайников, что свидетельствует о большом значении такого симбиоза. Хорошим примером симбиоза служит связь термитов с их кишечными жгутиковыми (полимастигина). Эти простейшие вырабатывают фермент, переводящий клетчатку в сахар. Термиты только благодаря им переваривают целлюлозу и без этих жгутиковых погибают от голода. Жгутиковые получают в кишечнике термитов пищу, убежище и в свободном состоянии жить ке могут. У жвачных, зайцеобразных, многих видов грызунов и растительноядных насекомых кишечные симбионты имеют важнейшее значение в переработке грубых кормов. Типичные симбнотические отношения наблюдаются у бобовых растений с клубеньковыми бактериями, фиксирующими азот из воздуха.

Между видами, имеющими сходные экологические требования, возникает конкуренция как одна из широко распространенных форм биоценотических связей. Конкуренция неблагоприятна для обоих партнеров. В эксперименте и при изучении этого явления в природе было показано, что победителем в конкурентной борьбе бывает тот вид, который лучше приспособлен к данной экологической обстановке. В итоге один из конкурирующих видов всегда бывает угнетен и со временем полностью вытеснен. В биоценозе уживаются только те близкие виды, которые разошлись в своих требованиях к экологическим условиям, то есть заняли разные экологические ниши.

Так, смешанные стайки различных видов синиц, поползня и королька, столь типичные для зимних лесов, совместно держатся потому, что разным путем добывают насекомых. Большие синицы быстро обшаривают ветви деревьев, пни, поверхность снега; синицы-гаички тщательно обследуют ветви; длиннохвостые синички подвешиваются на самых тонких ветвях в кроне дерева; корольки отыскивают насекомых и пауков среди хвои деревьев, а поползни достают насекомых из больших трещин в коре деревьев.

Другим примером могут служить дикие копытные в саваннах Африки, каждому виду которых присуща своя особенность использования пастбища: зебры, как правило, скусывают только верхушки высоких злаков, газели Томсона выщипывают низкорослые травы у самой земли, коровьи антилопы кормятся преимущественно стеблями крупного разнотравья, черные носороги — колючими травами и кустарниками, жирафы листьями крон акаций и т. д.

Конкурентные взаимоотношения представляют собой один из важнейших факторов, определяющих видовое разнообразие, состав, пространственное распределение и численность слагающих биоценоз видов. Формирование экологических ниш, а следовательно, и эволюционное развитие в большой мере определяются конкуренцией.

Устойчивость биоценозов. Таким образом, экологическне связи создают определенную структуру биоценоза. Она определяется видовым разнообразием, возрастом биоценоза, пространственным расчленением с экологической спецификой составляющих се организмов. В результате биогеоценоз приобретает целостность, устойчивость и относительную независимость развития.

Важное экологическое правило состоит в том, что чем разнороднее и сложнее биоценоз, тем выше его устойчивость, способность противостоять различным внешним воздействиям. Бедные видами биоценозы, в которых к экстремальным условиям (например, арктическим или крайне аридным) смогли приспособиться немногие организмы, легкоранимы, и в них нарушается равнове-сие при незначительных воздействиях извне, в том числе со стороны человека. Напротив, биоценозы богатейших тропических лесов с необычайным многообразием видов очень устойчивы.

Молодые, только формирующиеся биоценозы, имеющие еще небогатый видовой состав, также малоустойчивы. К числу молодых, находящихся на ранних стадиях сукцессии относятся создаваемые человеком поля, огороды, сады, которые получили название агроценозов. Однообразие и видовую бедность агроценозов человек поддерживает специальной системой агротехнических мер, без которых они не могут существовать.

Структура биоценоза в наибольшей мере определяется видовым разнообразием. При этом в большинстве случаев, за исключением богатых биоценозов на завершающей, климаксовой стадии развития, существуют виды доминанты и сопутствующие им виды сателлиты. Например, ковыль в ковыльной степи или ель в еловом лесу. Эти виды доминанты, господствуя в биоценозе, определяют облик, «лицо» ландшафта и в значительной мере создают среду для всех организмов данного биогеоценоза. Таких видов-доминантов чаще бывает 3—4 среди растений и 2—3 — среди позвоночных животных. Эти виды создают основную первичную (растения) и вторичную (животные) продукцию биогеоценоза. Однако другие, сопутствующие им виды также крайне важны для жизни биоценоза. Создавая видовое многообразие, они увеличивают разнообразие биоценотических связей, придают устойчивость экосистеме, обеспечивают надежность ее функционирования.

Особенно большое значение малочисленных и редкие видов выявляется при отклонении от нормы в погодных или иных условиях. В этих случаях сопутствующие виды оказываются тем резервом, который берет на себя функцию доминантов, оказавшихся угнетенными, обеспечивая тем самым устойчивость биоценоза. Чем больше таких сопутствующих видов, то есть чем сложнее биоценоз, тем больше вероятность, что среди них найдутся такие, которые возьмут на себя выполнение функции домнпантов при любых изменениях среды.

Устойчивость природных биоценозов определяется тем, что виды, их слагающие, в процессе эволюции приспособились друг к другу настолько, что они как бы заботятся о целостности, устойчивости, оптимальных условиях существования и структуре своего биогеоценоза. В тундре, степях, саваннах и других пастбищных типах ландшафтов максимальная продукция травостоя бывает не тогда, когда он полностью отгорожен от потребителей (копытных, грызунов, насекомых), а когда потребление травостоя равно определенной норме, соответствующей структуре этого биоценоза. Гигантские
скопления диких копытных в саваннах Африки, бизонов — в прериях Америки, диких северных оленей — в тундрах или сайгаков — в полупустынях Казахстана и Калмыкии никогда не создают перевыпаса.

В биогеоценозах осуществляется биотический круговорот веществ, но полностью замкнутой и независимой экосистемы никогда не образуется, поскольку подвижные, эвритопные животные могут входить в несколько биогеоценозов. Происходит также обмен с соседними биогеоценозами атмосферой, водой, нередко минеральными солями, организмами в различных стадиях развития и т. д.

Единственная практически замкнутая по веществу система —это биосфера в целом. Однако устойчивость биосферы и определяется тем, что она слагается из сложной и мозаичной системы относительно независимых биогеоценозов — следующего уровня жизни после биосферы.

Агроценозы. Все агроцепозы — поля, огороды, сады, культурные пастбища и т. д. — с позиций экологии специально поддерживаются человеком на начальных стадиях формирования экосистемы, поскольку эта молодая стадия сукцессии дает наиболее высокую чистую продукцию. С помощью агротехники все конкурентные виды как сорняки уничтожаются, пищевые цепи в виде вредителей истребляются. В результате создаются экосистемы, неспособные к самовозобновлению, саморегулированию крайне неустойчивые. Они постоянно находятся под угрозой гибели от массовой вспышки вредителей, болезней, гибели от засухи или переувлажнения. Только неустанная забота о них со стороны человека позволяет им существовать. Несмотря на все принимаемые меры, бывают катастрофы в этих экосистемах: гибель культурных растений па значительных площадях при отклонениях от нормы погодных условий, вспышках таких заболеваний, как фитофтора, погубившая в прошлом веке весь урожай картофеля в Европе; при значительном увеличении численности корневой тли — филлоксеры, уничтожившей во Франции виноградинки и др. Подобные экологические катастрофы не только наносят огромный экономический ущерб, но и ощутимы для всей биосферы, так как нарушают круговорот веществ.

В связи с этим возникает проблема в стратегии и тактике размещения агроценозов, которые сегодня занимают почти 10 % территории суши Земли.

Для создания высокопродуктивной и устойчивой экосистемы необходимо поддерживать максимально возможное многообразие биогеоценозов, создавая оптимальный ландшафт. Агроценозы должны быть разнообразны содержать как элементы лесные полосы, перелески, живые изгороди. Все неудобные земли необходимо использовать под зеленые насаждения, парки. Среди высокопродуктивных агроценозов следует сохранять как можно больше природных участков различного масштаба с нетронутыми естественными биогеоценозами, с их богатым видовым многообразием, где с максимальной полнотой осуществляется биотический круговорот веществ и охраняется драгоценный генофонд.

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить