Biogeocenoze kao važni biološki procesi. §44. Glavna svojstva biogeocenoza. Promjena biogeocenoza

U bilo kojem skučenom prostoru obično naseljavaju mnoge vrste, između kojih su uspostavljeni trajni i složeni odnosi. Drugim riječima, nastaju različite vrste organizama koji postoje u određenom prostoru s kompleksom fizikalno-kemijskih uvjeta složeni sustav manje-više dugotrajne prirode. U ekologiji se nazivaju ekosustavi (A. Tensley, 1935) ili biogeocenoze (V. N. Sukachev, 1940).

Biogeocenoza je povijesna zajednica organizama različiti tipovi (biocenoza), usko povezani jedni s drugima i s okolnom neživom prirodom (biotop) metabolizam i energija (sl. 1 i 2).

Sl. 1. Glavne komponente ekosustava. Svjetlosne strelice pokazuju protok energije, crne strelice pokazuju ciklus hranjive tvari

Riža. 2.Energija teče od Sunca preko zelenih biljaka do životinja

Biogeocenoza je prostorno ograničena i relativno homogena kako po vrsti sastava živih bića tako i po kompleksu abiotskih čimbenika.

Stalna opskrba sunčevom energijom određuje njezino postojanje kao cjelovitog sustava.

Vodeća aktivna uloga u procesima interakcije između komponenti ekosustava pripada živim bićima, odnosno biocenozi. Funkcionalno su podijeljeni u tri skupine - proizvođači, potrošači i razlagači, koji su u bliskoj interakciji jedni s drugima i s neživom prirodom (biotopom) i povezani prehrambenim vezama.

Proizvođačičine skupinu autotrofnih organizama koji, trošeći minerale iz biotopa i energiju sunčeva svjetlost, stvoriti primarne organske tvari. Ova skupina uključuje biljke i neke bakterije.

razlagači- to su organizmi koji razgrađuju ostatke umirućih organizama, razgrađuju organske tvari u anorganske i time vraćaju mineralne tvari koje su proizvođači "povukli" u biotop. Na primjer, to su neke vrste bakterija i jednostaničnih gljivica.

Riža. 3.Mali slatkovodni ribnjak kao primjer ekosustava: 1 - osnovni mineralni i organski spojevi; 2 - biljke s korijenjem, i fitoplankton - proizvođači; 3 - zooplankton i bentoski oblici (biljojedi), primarni potrošači; 4 - mesožderi, sekundarni potrošači; 5 - sekundarni mesožderi, tercijarni potrošači; 6 - bakterije i gljivice, razarači

Tako se odvija kruženje tvari u biogeocenozi (vidi sliku 1), čija je postojanost ključ dugog postojanja ekosustava, unatoč ograničenoj opskrbi mineralima u njemu.

Riža. 4.Shema odnosa hrane između organizama livadske biogeocenoze

Svaka prirodna prirodna biogeocenoza je sustav koji se razvijao tisućama i milijunima godina. Svi njegovi elementi su međusobno "priklopljeni", što osigurava otpornost na promjene. okoliš. Međutim, "snaga" ekoloških sustava nije neograničena: nagle i duboke promjene prirodni uvjeti, smanjenje broja određenih vrsta organizama (na primjer, kao rezultat neograničenog ulova komercijalnih vrsta) može narušiti ravnotežu u biogeocenozi i dovesti do njezina uništenja.

Na područjima našeg planeta koje čovjek koristi u poljoprivredne svrhe (sjetva, sadnja kultiviranih biljaka) formiraju se posebne zajednice organizama - agrobiocenoze. Za razliku od prirodnih biogeocenoza, proizvođači (biljke) ovdje su zastupljeni jednom vrstom kulture koju uzgaja čovjek, kao i određenim brojem vrsta korova. Vegetacijski pokrivač određuje sastav vrsta biljojeda (kukci, ptice, glodavci i dr.) koji se mogu hraniti ovim biljkama i ostati u uvjetima njihova uzgoja. Ovi uvjeti određuju postojanje drugih vrsta biljaka, životinja, gljiva i mikroorganizama.

Agrobiocenoza ovisi o ljudskim aktivnostima (mehanička obrada tla, gnojidba, tretiranje pesticidima, navodnjavanje i sl.) i karakterizira je slaba stabilnost – bez ljudske intervencije vrlo brzo će propasti. To je dijelom zbog činjenice da kultivirane biljke mnogo su hirovitiji od divljih i neće izdržati konkurenciju s njima.

Od posebnog interesa je još jedna vrsta antropogenih ekosustava - urbana biogeocenozama, kao što su parkovi. Kao i za agrobiocenoze, glavni okolišni čimbenici oni su antropogeni. Osoba određuje sastav vrsta biljaka u zasadima, stalno provodi njihovu obradu i njegu. Promjene su najizraženije u gradovima vanjsko okruženje- povećanje temperature (za 2-7 °C), značajke atmosferskog sastava i tla, osebujan način osvjetljenja, vlažnost i djelovanje vjetra. Sve to tvori urbane biogeocenoze.

Koncept biogeocenoze prvi se put pojavio u djelima sovjetskog biologa V. Sukacheva 1942. godine. Ovaj pojam danas označava sustav koji se nalazi u određenom dijelu prostora i uključuje sve žive organizme koji žive na ovom području, te kombinaciju čimbenika nežive prirode utječu na njihovo postojanje. Dijelovi žive i nežive prirode povezani su stalnim ciklusom energetskog metabolizma i metabolizma, zahvaljujući čemu sustav stječe sposobnost samoregulacije.

Jedan od glavnih razlikovne značajke postojeće biogeocenoze je njegova homogenost u pogledu vrsta živih bića i prisutnih abiotičkih čimbenika. Energetska komponenta, u pravilu, temelji se na prijemu, njegovoj apsorpciji i transformaciji.

Komponente biogeocenoze

Odlučujuća uloga u postojanju biogeocenoze pripada živim organizmima koji se u biologiji dijele na tri glavne vrste:

— proizvođači- živi organizmi koji za svoju životnu aktivnost konzumiraju hranjive tvari izravno iz nežive prirode. To uključuje većinu biljnih vrsta i neke bakterije;

Uz pomoć ove tri komponente provodi se ciklus hranjivih tvari i energije biogeocenoze. Proizvođači apsorbiraju anorganske tvari iz tla i solarna energija, zahvaljujući čemu imaju priliku izgraditi svoje stanice i povećati volumen organskih tvari. Potrošači aktivno jedu proizvođače i jedni druge, uključujući organske tvari koje oni proizvode u svom biokemijskom i energetskom metabolizmu. Funkcija razlagača je razgraditi organsku tvar preostalu nakon smrti živih organizama i na taj način vratiti hranjive minerale natrag u tlo.

Struktura biogeocenoza

Različite biogeocenoze nastaju u različitim uvjetima prema stupnju dnevne svjetlosti, klimatskim uvjetima, sastav tla itd. Nije iznenađujuće da se njihov sastav vrsta, količina biomase i broj međuvrsnih odnosa potpuno razlikuju u različitim ekosustavima. Znanstvenici razmatraju prostornu, vrstu, trofičku i ekološku strukturu biogeocenoze.


struktura vrste- to je raznolikost vrsta uključenih u biogeocenozu, te omjer biomase ili broj svih njenih sastavnih populacija. Biogeocenoze mogu biti bogate sastavom vrsta ako su uvjeti biotopa povoljni za većinu vrsta živih bića, ili siromašne - žive u ne previše povoljnim uvjetima (u pustinjama, tundri itd.).

Prostorna struktura determiniran je prvenstveno biljnim komponentama biogeocenoze, koje su najčešće strukturirane okomito. Svaki od biljnih slojeva ima svoj sastav biljnih i životinjskih stanovnika, kao i kukaca i mikroorganizama.

ekološka struktura biogeocenoza je skup ekološke skupineživih bića, čiji omjer varira ovisno o prevladavajućim abiotičkim čimbenicima.

Trofička struktura- to je broj i sastav lanaca ishrane koji čine ukupnost vrsta živih bića koja žive u biogeocenozi.


Biogeocenoza se u pravilu razvija stotinama, a ponekad i tisućama godina. S vremena na vrijeme u njegov sastav se unose nove komponente koje ili zauzimaju svoje mjesto u njegovim strukturama, ili se postupno uklanjaju zbog postojeći sustav samoregulacija.

Pojam biogeocenoze u znanstvenu upotrebu uveo je 1942. akademik Vladimir Nikolajevič Sukačev (1880-1967). Prema njegovim zamislima, biogeocenoza je skup u poznatom opsegu Zemljina površina homogena prirodni fenomen ( , stijena, floru, faunu i svijet mikroorganizama, tlo i hidrološke prilike), koji ima specifičnosti međudjelovanja ovih sastavnih komponenti i određenog tipa razmjene tvari i energije između njih samih i drugih prirodnih pojava.

Biogeocenoza - otvoreni bio-inertni (tj. koji se sastoji od žive i nežive tvari) sustav, čiji je glavni vanjski izvor energija solarno zračenje. Ovaj sustav se sastoji od dva glavna bloka. Prvi blok, ekotop, objedinjuje sve čimbenike nežive prirode (abiotski okoliš). Taj inertni dio sustava čine aerotop - skup čimbenika nadzemnog okoliša (toplina, svjetlost, vlažnost itd.) i edafotop - skup fizičkih i kemijska svojstva okoliš tla. Drugi blok, biocenoza, skup je svih vrsta organizama. NA funkcionalno biocenoza se sastoji od autotrofa – organizama sposobnih za korištenje energije sunčeve zrake za stvaranje organske tvari iz anorganske, a heterotrofi - organizmi koji koriste organsku tvar stvorenu od autotrofa kao izvor tvari i energije.

Vrlo važna funkcionalna skupina su dijazotrofi – prokariotski organizmi koji fiksiraju dušik. Oni određuju dovoljnu autonomiju većine prirodnih biogeocenoza u opskrbi biljkama dostupnim dušičnim spojevima. To uključuje i autotrofne i heterotrofne bakterije, cijanobakterije i aktinomicete.

U literaturi, posebice stranoj literaturi, umjesto pojma biogeocenoza ili uz njega, koriste se konceptom koji su predložili engleski geobotaničar Arthur Tansley i njemački hidrobiolog Volterek. Ekosustav i biogeocenoza su u biti identični prikazi. Međutim, ekosustav se shvaća kao bezdimenzionalna formacija. Kao ekosustav, primjerice, smatraju truli panj u šumi, pojedina stabla, šumsku fitocenozu u kojoj se ta stabla i panj nalaze; šumsko područje, koje uključuje niz fitocenoza; šumska zona itd. Biogeocenoza se uvijek shvaća kao korološka (topografska) cjelina koja ima određene granice ocrtane granicama svoje konstitutivne fitocenoze. "Biogeocenoza je ekosustav unutar granica fitocenoze" - aforizam jednog od istomišljenika V. N. Sukacheva. Ekosustav je širi pojam od biogeocenoze. Ekosustav može biti ne samo biogeocenoza, već i bio-inertni sustavi ovisni o biogeocenozama, u kojima su organizmi zastupljeni samo heterotrofima, kao i takvi bio-inertni sustavi koje je stvorio čovjek kao što su žitnica, akvarij, brod s organizmima. nastanjujući ga itd.

Konzorciji kao strukturne i funkcionalne jedinice biocenoza

Ideja o konzorcijima u suvremenom smislu njih kao strukturnih i funkcionalnih biocenoza nastala je početkom 1950-ih. domaći znanstvenici - zoolog Vladimir Nikolajevič Beklemišev i geobotaničar Leontij Grigorijevič Ramenski.

Konzorcijske populacije nekih biljnih vrsta mogu se sastojati od mnogo desetaka ili čak stotina biljnih, životinjskih, gljivičnih i prokariotskih vrsta. U sastavu prve tri koncentracije u konzorciju bradavičaste breze (Betula verrucosa) poznato je više od 900 vrsta organizama.

Opće karakteristike prirodnih zajednica i njihova struktura

Osnovna jedinica prirodne zajednice je biocenoza. Biocenoza - zajednica biljaka, životinja, gljiva i drugih organizama koji nastanjuju isti teritorij, međusobno povezani u lancu ishrane i vrše određeni utjecaj jedni na druge.

Biocenoza se sastoji od biljne zajednice i organizama koji tu zajednicu prate.

Biljna zajednica je skup biljaka koje rastu na određenom teritoriju koje čine osnovu određene biocenoze.

Biljnu zajednicu tvore autotrofni fotosintetski organizmi, koji su izvor prehrane za heterotrofne organizme (fitofage i detritofage).

Na temelju ekološke uloge organizmi koji tvore biocenozu dijele se na proizvođače, konzumente, razlagače i detritofage različitih redova.

Pojam "biogeocenoza" usko je povezan s pojmom "biocenoza". Postojanje organizma nemoguće je bez njegovog staništa, dakle, sastava flore i faune date zajednice organizama veliki utjecaj prikazuje supstrat (njegov sastav), klimu, reljefne značajke određenog područja itd. Sve to čini nužnim uvođenje pojma "biogeocenoza".

Biogeocenoza je stabilan samoregulirajući ekološki sustav smješten na određenom području, u kojem su organske komponente usko i neraskidivo povezane s anorganskim.

Biogeocenoze su raznolike, međusobno su povezane na određeni način, mogu biti dugo stabilne, ali pod utjecajem promjena vanjski uvjeti ili kao rezultat ljudske aktivnosti, mogu se mijenjati, umrijeti, biti zamijenjeni drugim zajednicama organizama.

Biogeocenoza se sastoji od dva sastavni dijelovi: biota i biotop.

Biotop - prostor relativno homogen u smislu abiotskih čimbenika, okupiran biogeocenozom (biotom) (ponekad se pod biotopom podrazumijeva stanište vrste ili njezine pojedinačne populacije).

Biota - skup raznih organizama koji nastanjuju određeni teritorij i dio su dane biogeocenoze. Tvore ga dvije skupine organizama koje se razlikuju po načinu prehrane – autotrofi i heterotrofi.

Autotrofni organizmi (autotrofi) su oni organizmi koji su sposobni apsorbirati energiju koja dolazi izvana u obliku zasebnih dijelova (kvanta) uz pomoć klorofila ili drugih tvari, dok ti organizmi sintetiziraju organske tvari iz anorganskih spojeva.

Među autotrofima razlikuju se fototrofi i kemotrofi: prvi uključuju biljke, drugi - kemosintetske bakterije, kao što je Serobacter.

Heterotrofni organizmi (heterotrofi) su organizmi koji se hrane gotovim organskim tvarima, a potonji su i izvor energije (oslobađa se tijekom njihove oksidacije) i izvor kemijski spojevi za sintezu vlastitih organskih tvari.

Bit pojmova ekosustava, biogeocenoza

U biologiji se koriste tri pojma bliska po značenju:

Biogeocenoza(grčki "bios" - život, "geo" - zemlja, "cenos" - općenito) - strukturna i funkcionalna elementarna jedinica biosfere. To je održiv samoregulirajući ekološki sustav u kojem su organske komponente (životinje, biljke) neraskidivo povezane s anorganskim (voda, tlo). Na primjer, jezero, borova šuma, planinska dolina (slika 8.1). Doktrinu biogeocenoze razvio je akademik Vladimir Sukačev (slika 8.10) 1940. godine.

Biogeocenoza- biocenoza, koji se razmatra u interakciji s abiotičkim čimbenicima koji na njega utječu i zauzvrat se mijenjaju pod njegovim utjecajem. Biocenoza ima sinonim zajednica, on je također blizak konceptu ekosustav.

Ekosustav- skupina organizama različitih vrsta, međusobno povezanih kruženjem tvari.

Svaka biogeocenoza je ekosustav, ali nije svaki ekosustav biogeocenoza. Za karakterizaciju biogeocenoze koriste se dva bliska koncepta: biotopa i ekotop (faktori nežive prirode: klima, tlo). Biotop- ovo je teritorij koji zauzima biogeocenoza. Ecotop- ovo je biotop na koji utječu organizmi iz drugih biogeocenoza.Ekotop se također sastoji od klima (klimatotop) u svim svojim raznolikim pojavnim oblicima i geološkom okruženju (tla i tla), tzv edafotop. edafotop- tu biocenoza crpi svoj život i gdje ispušta otpadne tvari.

Svojstva biogeocenoze:

prirodni, povijesno razvijeni sustav;

sustav sposoban za samoregulaciju i održavanje svog sastava na određenoj stalnoj razini;

karakteristično je kruženje tvari;

otvoreni sustav za unos i izlaz energije, čiji je glavni izvor Sunce.

Slika 8.1 Biocenoza tropske šume

Slika 8.1a Biocenoza ribnjaka

Glavni pokazatelji biogeocenoze:

sastav vrsta- broj vrsta koje žive u biogeocenozi.

Raznolikost vrsta- broj vrsta koje žive u biogeocenozi po jedinici površine ili volumena.

U većini slučajeva sastav vrsta i raznolikost vrsta kvantitativno se ne podudaraju, a raznolikost vrsta izravno ovisi o proučavanom području.

Biomasa- broj organizama biogeocenoze, izražen u jedinicama mase. Najčešće se biomasa dijeli na (slika 8.2):

biomasa proizvođača;

potrošačka biomasa;

biomasa razlagača

Slika 8.2 Koncept potrošača i proizvođača

Mehanizmi stabilnosti biogeocenoza

Jedno od svojstava biogeocenoza je sposobnost samoregulacije, odnosno održavanja njihovog sastava na određenoj stabilnoj razini. To se postiže stabilnom cirkulacijom tvari i energije. Stabilnost samog ciklusa osigurava nekoliko mehanizama:

dostatnost životnog prostora, odnosno takvog volumena ili površine koja jednom organizmu osigurava sve resurse koji su mu potrebni.

bogatstvo vrsta. Što je bogatiji, to je stabilniji lanac ishrane i, posljedično, cirkulacija tvari.

razne interakcije vrsta koje također održavaju snagu trofičkih odnosa.

svojstva vrsta koje stvaraju okoliš, odnosno sudjelovanje vrsta u sintezi ili oksidaciji tvari.

smjera antropogenog utjecaja.

Dakle, mehanizmi osiguravaju postojanje nepromjenjivih biogeocenoza, koje se nazivaju stabilnim. Stabilna biogeocenoza koja postoji dugo vremena naziva se vrhunac. U prirodi je malo stabilnih biogeocenoza, češće postoje stabilne - promjenjive biogeocenoze, ali sposobne, zahvaljujući samoregulaciji, da se vrate u prvobitni, početni položaj.

Biogeocenoza- sustav koji uključuje društvo živih organizama i usko povezan skup abiotskih uzroka okoliša unutar granica jednog lokaliteta, međusobno povezanih kruženjem tvari i protokom energije. To je stabilan samoregulirajući ekološki sustav u kojem su organske komponente (životinje, biljke) neraskidivo povezane s anorganskim (voda, tlo).

Primjeri: borova šuma, planinska ravnica.

Doktrinu biogeocenoze stvorio je Vladimir Sukačev 1940. godine. U stranoj literaturi - malo korišten. Ranije je također bio široko korišten u njemačkoj znanstvenoj literaturi.

Biogeocenoza i ekosustav

Pojam koji je po značenju blizak je ekosustav – sustav koji se sastoji od međusobno povezanih zajednica organizama. razne vrste i njihova staništa. Ekosustav je širi pojam koji se odnosi na bilo koji sličan sustav. Biogeocenoza je, pak, klasa ekosustava, ekosustav koji zauzima određeno područje kopna i uključuje glavne komponente okoliša - tlo, podtlo, vegetacijski pokrivač i površinski sloj atmosfere. Vodeni ekosustavi nisu biogeocenoze, većina umjetni ekosustavi. Dakle, svaka biogeocenoza je ekosustav, ali nije svaki ekosustav biogeocenoza. Za svojstvo biogeocenoze koriste se dva bliska koncepta: biotopa i ekotop(uzroci nežive prirode: klima, tlo). Biotop je skup abiotskih uzroka unutar granica područja koje zauzima biogeocenoza. Ekotop je biotop na koji utječu organizmi iz drugih biogeocenoza.

Obilježja biogeocenoze

Glavni pokazatelj biogeocenoze

Gotovo uvijek se sastav vrsta i brojnost vrsta kvantitativno ne podudaraju, a brojnost vrsta izravno ovisi o proučavanom području.

Prostorna svojstva

Prijelaz 1. biogeocenoze u drugu u prostoru ili vremenu popraćen je promjenom stanja i parametara svih njezinih komponenti i, kako slijedi, promjenom prirode biogeocenotskog metabolizma. Granice biogeocenoze mogu se pratiti na mnogim njezinim komponentama, ali se češće poklapaju s granicama biljnih zajednica (fitocenoza). Debljina biogeocenoze nije homogena ni po sastavu i stanju njenih sastavnica, ni po uvjetima i rezultatima njihovog biogeocenotskog djelovanja. Diferencira se na nadzemne, podzemne, podvodne dijelove, koji se pak dijele na jednostavne vertikalne strukture - biogeohorizonte, vrlo specifične po sastavu, građi i stanju žive i inertne komponente. Pojam biogeocenotskih parcela uveden je za označavanje horizontalne heterogenosti ili mozaičnosti biogeocenoze. Kao i biogeocenoza u cjelini, ovaj koncept je sveobuhvatan, jer sastav parcele, kao sudionika u metabolizmu i energiji, uključuje vegetaciju, životinje, najsitnije organizme, tlo, atmosferu.

Mehanizmi otpornosti biogeocenoza

Jedan od parametara biogeocenoza je sposobnost samoregulacije, drugim riječima, održavanja vlastitog sastava na određenoj izmjerenoj razini. To se postiže stabilnom cirkulacijom tvari i energije. Stabilnost samog ciklusa osigurava nekoliko mehanizama:

Posljedično, mehanizmi osiguravaju postojanje nepromjenjivih biogeocenoza, koje se nazivaju izmjerenim. Izmjerena biogeocenoza, dostupna Dugo vrijeme, naziva se vrhunac. Izmjerene biogeocenoze u prirodi nisu dovoljne, češće postoje stabilne - promjenjive biogeocenoze, međutim, sposobne se, zahvaljujući samoregulaciji, vratiti u svoj izvorni, početni položaj.

Oblici postojećih odnosa među organizmima u biogeocenozama

Zajednički život organizama u biogeocenozama odvija se u obliku 6 glavnih vrsta odnosa:

1. obostrano korisni

2. korisno neutralno (komensalizam)

3. koristan

4. obostrano štetne

5. Neutralno štetno

6. Neutralno (neutralizam)