Экология

Урок 5: Биоценоз

Биоценоз

Взаимодействуя между собой, популяции создают новый уровень организации живого – биотическое сообщество или биоценоз. Остановимся подробнее на характеристике биоценоза. Узнаем, какие существуют типы организмов в этом сообществе, а также основные виды взаимоотношений между ними.

Обложка урока взята с источника.

План урока:

Понятие биоценоза

Структура биоценоза

Типы организмов и их роли в биоценозе

Пищевые цепи и сети

 

Понятие биоценоза

Типы взаимоотношений между организмами в биоценозе

Понятие о биоценозе появилось в науке не так давно, в 1877 году. Карл Мебиус в Северном море занимался изучением разведения устриц на отмелях, чтобы понять, как повысить их продуктивность. Им было установлено, что устрицы не живут сами по себе, а формируют сообщество с другими морскими существами. Причем на них воздействуют и факторы неживой природы, такие как соленость, а также температура воды. Также происходит борьба за существование и регуляция численности видов. После проведенных исследований Карл Мебиус ввел понятие биоценоз.

1 biozenoz

Биоценоз представляет собой исторически сложившуюся устойчивую совокупность популяций всех организмов, приспособленных к совместному существованию на однородном участке территории.

Понятия биоценоз и экосистема связаны друг с другом – они являются частями биосферы. Однако, следует помнить, что экосистема – это более обширное понятие, а биоценоз является ее составной частью.

2 biozenoz

Охарактеризуем понятие биоценоза как одной из составляющих экосистемы.

Живые организмы в биоценозе тесно взаимосвязаны между собой, то есть существуют определенные взаимоотношения. Связь с другими организмами выступает как необходимое условие питания и размножения, возможностей защиты, смягчения неблагоприятных условий среды и т.д.

В связи с этими потребностями организмов, можно выделить несколько типов взаимоотношений:

  1. Основными в биоценозе считаются трофические или пищевые связи. Благодаря этим взаимоотношениям между организмами поддерживается круговорот веществ в экосистеме, осуществляются все процессы жизнедеятельности существ. Любой вид организма, размножаясь, не только обеспечивает свое существование, но и является источником пищи другим видам.

В биоценозе часто встречается такая трофическая связь как хищник-жертва, при которой одни виды потребляют живую пищу. К примеру, лисица может питаться рыбой, грызунами и другими животными. По отношению к ним она будет хищником.

3 biozenoz
Источник

Не все организмы питаются живой пищей, есть те, кто потребляет остатки растений или мертвых животных. К примеру, жук-могильщик закапывает в почву останки животных, после чего ими питаются их личинки.

4 biozenoz
Жук-могильщик Источник

Такие закономерные пищевые отношения между существами формируют трофическую структуру биоценоза.

  1. Топические связи в биоценозе связаны с местообитанием существ. Так, один вид организмов способен служить местом для поселения другого вида.

Примером таких топических связей в биоценозе считается паразитизм. Различают временный и постоянный паразитизм. Из названия понятно, что временные паразиты используют другие существа в течение короткого срока, то есть когда им необходим источник пищи.  

5 biozenoz

Постоянные паразиты способны длительное время существовать в теле другого организма. Причем хозяин является единственным местом обитания, соответственно с его гибелью происходит и смерть паразита.

6 biozenoz

Помимо паразитизма, различают и другие примеры топических связей в биоценозе. Для гнездования птицы используют ветви деревьев, дупла, пни, заросли кустарников и травянистых растений.

7 biozenoz
Обыкновенный ремез строит свое гнездо на ветвях березы Источник

И не только птицы используют растения как жилище, но и различные насекомые, мелкие млекопитающие.

  1. Вступая в форические связи, организм одного вида способствует перемещению другого вида в биоценозе и за его пределами. Существует две разновидности таких взаимоотношений между организмами. Познакомимся с ними на рисунке.

8 biozenoz

Эти связи распространены в природе и являются выгодными одному организму, при этом не оказывают вреда другому.

  1. При фабрических связях в биоценозе происходит использование одними организмами других для строительства жилья. К примеру, бобры используют растительный материал при изготовлении плотин и хаток.

9 biozenoz
Источник

Птицы для строительства гнезд используют различный материал: ветки деревьев, травянистые растения, шерсть животных, пух других птиц и т.д.

10 biozenoz
Источник

Взаимодействия организмов имеют сложный характер, зависят от многих факторов и способны по-разному протекать в неодинаковых условиях.

 

Структура биоценоза

Формирование сообщества осуществляется за счет межвидовых связей, которые определяют структуру, то есть упорядоченное строение биоценоза.

Структура биоценоза заключается в определенном расположении его составных частей и взаимосвязи между ними.

Так как биоценоз как система состоит из отдельных элементов, то можно выявить несколько видов структур биоценоза.

  1. Трофическая структура биоценоза заключается в пищевых отношениях между организмами.

11 biozenoz

К примеру, насекомые употребляют в пищу зеленые растения, в свою очередь насекомыми питаются различные земноводные. Представители земноводных используются как корм птицами и некоторыми млекопитающими. Такие последовательности в питании принято называть пищевыми цепями. На них более подробно остановимся в следующих пунктах.

  1. Видовая структура биоценоза заключается в числе видов организмов и их разнообразии. Видовой состав биоценозов неодинаковый, так как разные виды имеют различные требования к среде.

Соответственно, биоценозы могут быть бедные и богатые видами живых существ. К примеру, ледяные пустыни и тундра характеризуются суровыми условиями среды, поэтому только немногие виды способны там выживать. Такие биоценозы имеют бедный видовой состав.

12 biozenoz
Тундра Источник

Богатое видовое разнообразие характерно для биоценозов с благоприятными условиями среды. К примеру, самым большим числом видов обладают тропические леса.

13 biozenoz
Тропический лес Источник

Виды, преобладающие в биоценозе по численности, называют доминантными. К примеру, в степях доминируют ковыли, в еловом лесу – ели.

14 biozenoz
Степь Источник

Кроме относительно небольшого числа видов-доминантов в состав биоценоза входит обычно множество малочисленных и даже редких форм, которые и создают его видовое богатство.

3.Распределение видов в пространстве обеспечивает пространственную структуру биоценоза. При этом существует определенная зависимость видовой и пространственной структуры биоценоза. В биоценозе с богатым видовым составом будет более сложная пространственная структура.

Можно выделить горизонтальное и вертикальное распределение видов в сообществе.

Горизонтальная пространственная структура характерна для всех биоценозов и получила название мозаичность. Заключается она в образовании различных микрогруппировок внутри сообщества. Различаются они видовым набором организмов, количественным соотношением видов. К примеру, формирование в лесу муравейников, скопление птиц в местах гнездовья. На степном участке могут встречаться небольшие заросли деревьев.

15 biozenoz
Лесостепь Источник

Обусловлено появление микрогруппировок многими причинами, например, почвенными условиями, особенностями биологии живых организмов и другими.

Основной фактор, определяющий вертикальное распределение растений по ярусам – количество света. Верхние ярусы сформированы растениями, более требовательными к свету. Очень хорошо просматривается ярусность в лесах.

16 biozenoz

Животные также приурочены к тому или иному ярусу растительности. К примеру, есть птицы, гнездящиеся только на земле (фазановые, тетеревиные), другие – в кустарниковом ярусе (дрозды, славки) или в кронах деревьев (коршуны, вороны).

17 biozenoz

 

Типы организмов по их роли в биоценозе

Основой любого биоценоза являются трофические связи, осуществляющиеся живыми организмами. Соответственно по типу питания можно выделить три группы существ: автотрофы и гетеротрофы, а также миксотрофы.

  1. К группе автотрофов относят организмы, способные самостоятельно образовывать органические вещества. Питание автотрофов заключается в потреблении солнечного света и неорганических веществ. Эти организмы являются создателями биологической продукции в экосистеме, поэтому их относят к продуцентам.В пищевой цепи продуценты всегда являются начальным звеном.

Какие организмы относят к продуцентам? Конечно же, это зеленые растения, у которых есть органы фотосинтеза – листья.

18 biozenoz

Появление автотрофов на земле способствовало обогащению атмосферы самым необходимым газом– кислородом. Соответственно, роль продуцентов состоит не только в производстве биологической продукции, но и в выработке кислорода, используемого другими существами для дыхания.

  1. Потребителями готового вещества в процессе питания являются гетеротрофы. К ним относятся все животные, грибы и большая часть бактерий. По способу питания гетеротрофы подразделяются на несколько категорий: консументы, детритофаги и редуценты.
  2. Консументы являются потребителями органического вещества живых организмов. К ним принадлежат животные. В пищевой цепи различают несколько типов консументов, познакомимся с ними на схеме.

19 biozenoz

  1. Детритофаги – организмы, питающиеся мертвыми органическими веществами. К этим гетеротрофам принадлежат различные гнилостные бактерии, грибы, черви, личинки насекомых и другие организмы.
  2. Редуценты завершают работу детритофагов, способствуя разложению останков продуцентов и консументов. Редуцентами в экосистеме считаются бактерии и низшие грибы. В пищевой цепи редуценты являются последним, завершающим звеном.

Существование всех этих групп организмов невозможно друг без друга. Отсутствие продуцентов в экосистеме, привело бы к недостатку кислорода и к гибели консументов от удушья. Отсутствие готовых, синтезированных продуцентами органических веществ явилось бы причиной гибели растительноядных, а затем и плотоядных консументов.

Если бы на планете не было животных, то уменьшилось бы количество углекислого газа, что создало бы трудности для процесса фотосинтеза. Однако существование всех живых организмов вряд ли бы было возможным без детритофагов и редуцентов. Детритофаги выполняют функцию очищения биоценоза и способствуют образованию почвы.Редуценты в процессе разложения освобождают вещества, необходимые для питания растений. Таким образом, все эти группы тесно взаимосвязаны между собой.

20 biozenoz

Следует остановиться еще на одной группе организмов, миксотрофах, которые способны осуществлять питание автотрофным и гетеретрофным способами. Примерами миксотрофов можно считать некоторые группы бактерий, растения-паразиты, а также насекомоядные растения.

 

Пищевые цепи и сети

Пирамида биомасс и энергии. Правило Линдемана. Продуктивность экосистем

Перенос энергии пищи, созданной растениями, через ряд организмов путем поедания одних видов другими называется пищевой цепью. Каждое звено пищевой цепи получило название трофический уровень.

21 biozenoz

Каждый организм имеет несколько источников питания и сам используется как объект питания другими организмами пищевой цепи. Соответственно, цепи питания многократно разветвляются и переплетаются в сложные пищевые сети. Рассмотрим пример пищевой сети экосистемы тундры.

22 biozenoz

Следует обратить внимание на то, что в данной системе малое число видов организмов, поэтому будет медленно осуществляться круговорот веществ.

Очень хорошо прослеживается, что многие животные питаются не на одном уровне, а на нескольких.

Каждая пищевая сеть состоит из нескольких цепей питания, которые бывают двух типов. Познакомимся на рисунке.

23 biozenoz

Следует отметить, что пастбищные цепи в экосистеме всегда берут начало с продуцентов. Особенность этих пищевых цепей считается увеличение размеров организмов при переходе с одного порядка на другой.

Детритные цепи в экосистеме начинаются с останков живых существ или их продуктов жизнедеятельности, то есть детрита. Самыми распространенными в лесах являются именно детритные пищевые цепи, так как большая часть продукции растительного организма не усваивается животными, а отмирает.

Первичная биологическая продуктивность экосистемы определяется фотосинтезом. Как правило, общая масса растений во много раз больше общей массы обитающих здесь растительноядных животных.

Масса каждого последующего звена в пищевых цепях биоценоза меньше массы предыдущего. Это объясняется тем, что не вся пища усваивается консументами. Рассмотрим на примере.

24 biozenoz

Из всего сказанного, было, разработано правило Линдемана или правило экологической пирамиды.

25 biozenoz

При решении экологических задач часто применяется правило Линдемана для построения и анализа экологических пирамид. Рассмотрим пример решения таких задач.

26 biozenoz

Можно выделить три типа экологической пирамиды:

  1. Пирамида чисел отражает численность организмов на каждом трофическом уровне. На представленном рисунке видно, что для пирамиды характерно очень широкое основание и кверху идет сужение. Соответственно, численность продуцентов намного больше, чем консументов, находящихся на вершине пирамиды.

27 biozenoz

Пирамида биомассы показывает, как происходит изменение количества органического вещества, синтезированного на каждом из уровней.

28 biozenoz

Пирамида энергии отражает изменение скорости образования органического вещества.

29 biozenoz

Экологическая пирамида энергии всегда уменьшается кверху, то есть к консументам. На каждом уровне происходят потери энергии, которая рассеивается в виде тепла. Первоисточником энергии для продуцентов служит Солнце, благодаря которому происходит образование продукции.

Скорость прироста биомассы называется биологической продуктивностью экосистемы.

Продуктивность экосистемы может быть первичной, которая создается растительными организмами, и вторичной, образуемая животными организмами. Среднее значение первичной продуктивности экосистем составляет 3 т сухого вещества на 1 га в год. Однако продуктивность определяется многими факторами, и в первую очередь, видовым составом.

 

ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ

Вопрос: 1
Кто ввел понятие биоценоз в науку?
1Р.Линдеман
2Ч.Дарвин
3К.Мебиус
4А.Левенгук
Ответить
3
Вопрос: 2
Какие связи в биоценозе считаются пищевыми?
1Фабрические
2Трофические
3Топические
4Форические
Ответить
2
Вопрос: 3
Какой биоценоз будет наиболее богат видами организмов?
1Тундра
2Пустыня
3Тропический лес
4Саванна
Ответить
3
Вопрос: 4
Какие организмы не являются автотрофами?
1Растения
2Водоросли
3Сине-зеленые бактерии
4Животные
Ответить
4
Вопрос: 5
Как называют животных, питающихся плотью других организмов?
1Зоофаги
2Фитофаги
3Паразиты
4Детритофаги
Ответить
1
Вопрос: 6
По правилу Линдемана, на сколько меньше продукция каждого последующего уровня?
1100%
250%
310%
41%
Ответить
3
Допущено ошибок:
Оценка:
Подробнее
Ваши ответы:
1 вопрос:

Кто ввел понятие биоценоз в науку?
1) Р.Линдеман 2) Ч.Дарвин 3) К.Мебиус 4) А.Левенгук
2 вопрос:

Какие связи в биоценозе считаются пищевыми?
1) Фабрические 2) Трофические 3) Топические 4) Форические
3 вопрос:

Какой биоценоз будет наиболее богат видами организмов?
1) Тундра 2) Пустыня 3) Тропический лес 4) Саванна
4 вопрос:

Какие организмы не являются автотрофами?
1) Растения 2) Водоросли 3) Сине-зеленые бактерии 4) Животные
5 вопрос:

Как называют животных, питающихся плотью других организмов?
1) Зоофаги 2) Фитофаги 3) Паразиты 4) Детритофаги
6 вопрос:

По правилу Линдемана, на сколько меньше продукция каждого последующего уровня?
1) 100% 2) 50% 3) 10% 4) 1%
Посмотреть ответы
Правильные ответы:
1 вопрос: К.Мебиус
2 вопрос: Трофические
3 вопрос: Тропический лес
4 вопрос: Животные
5 вопрос: Зоофаги
6 вопрос: 10%