6.5. Biogeocenoza. Teoria biogeocenologiei după V. N. Sukachev
Orice site trebuie luat în considerare
ca o anumită unitate naturală,
unde toată vegetația, fauna și microorganismele,
solul și atmosfera sunt aproape
interacțiune și interdependență.
V.N. Sukaciov
În istoria ecologiei, anii 20-40. secolul XX sunt de remarcat prin faptul că în acest moment mulți ecologiști căutau acea unitate structurală de bază a întregului natural care ar putea sta la baza proceselor biosferei. Englezul Tansley a propus să considere un ecosistem ca o astfel de unitate. În Rusia, și apoi în Uniunea Sovietică, dezvoltarea ecologiei teoretice a urmat o direcție ușor diferită. Opiniile științifice naturale s-au format sub influența opiniilor oamenilor de știință care aparțineau școlii tradiționale puternice de silvicultură și silvicultură din Rusia. Printre aceștia, trebuie să remarcăm, în primul rând, oameni de știință remarcabili precum G.F. Morozov, care a publicat lucrarea clasică „Învățătura pădurilor”, G.N. Vysotsky, M.E. Tkachenko și alții Ideile faimosului cercetător al solului V.V. au avut o mare influență asupra oamenilor de știință din acea vreme. Dokuchaev și geochimist, fondatorul doctrinei biosferei V.I. Vernadsky.
În 1899, Dokuchaev scria că recent s-a format și mai izolat una dintre cele mai interesante discipline din domeniul științelor naturale moderne, și anume doctrina relațiilor și relațiilor cu mai multe fațete (și, în același timp, despre legile care guvernează schimbările seculare) care există între natura neînsuflețită și cea vie: între rocile de suprafață, plasticitatea pământului, soluri, ape subterane și solului, clima țării și organismele vegetale și animale, inclusiv omul, coroana mândră a naturii.
O astfel de disciplină, care a apărut în adâncurile geobotanicii forestiere și s-a dezvoltat ulterior într-o știință fundamentală cu sarcini și metode proprii, este biogeocenologia (bio... + geo... + greacă koinos - general). Fondatorul biogeocenologiei a fost remarcabilul geobotanist, pădurar și ecologist Academician V.N. Sukachev, care și-a propus interpretarea organizării structurale a biosferei. Sukachev și-a dedicat viața dezvoltării problemelor generale ale fitocenologiei - știința comunităților de plante (fitocenoze). În lucrările sale, el a acordat o mare importanță studiului relațiilor interspecifice și intraspecifice ale plantelor din comunitățile de plante. V.N. Sukaciov s-a născut în 1880. A absolvit Școala Reală din Harkov, apoi a intrat la Institutul Silvic din Sankt Petersburg, de la care a absolvit cu o medalie de aur. Munca științifică l-a atras încă din tinerețe (a publicat prima lucrare științifică la vârsta de 18 ani). De atunci, V.N Sukachev s-a dedicat în întregime științei. Interesele omului de știință erau neobișnuit de largi, ceea ce i-a uimit pe contemporanii săi. El a lăsat o bucată din „Eul” său în ramuri ale științei biologice precum taxonomia plantelor, florăria, ecologie, știința mlaștinilor, genetica și selecția, biogeocenologia.
V.N Sukachev este autorul multor lucrări clasice dedicate vieții pădurii. Și deși omul de știință a început ca taxonom și a studiat mai târziu relațiile dintre speciile individuale dintr-o comunitate de plante, el a trecut treptat de la studiile relațiilor dintre plantele vii la studiul mediului inert care afectează organismele și la studiul biocenozelor în general. A fost captivat de ideea de unitate și interconectare a biocenozei și a habitatului acesteia (biotop).
Această evoluție a vederilor a condus la formularea conceptului de „biogeocenoză”. Biogeocenologia ca doctrină dezvoltată la intersecția științelor biologice și fizico-geografice și a reflectat natura complexă a studiului naturii vii.
Semnificația biogeocenologiei V.N Sukachev exprimat cel mai bine în următoarele cuvinte: „Ființele vii își creează propriul habitat. Întregul strat superior al planetei noastre este creat de viață.”
Potrivit lui V.N Sukachev, biogeocenoza este o celulă elementară de straturi ale biosferei saturate de organisme, marcată de fitocenoză - o comunitate de plante. Acesta este un sistem natural dezvoltat evolutiv, relativ limitat spațial, omogen intern de organisme vii și mediu abiotic în care există un schimb constant de materie și energie. Sukachev a văzut esența biogeocenozei în procesul de schimb reciproc de materie și energie între componentele sale constitutive, între acestea și mediul extern înconjurător, precum și între biogeocenozele înseși. Totuși, omul de știință a avut o atitudine extrem de negativă față de încercările de a reduce biogeocenologia doar la problema energiei biogeocenozei. Problemele biogeocenologiei sunt probleme de analiză complexă a structurii florei și faunei, a solului, identificarea nivelurilor trofice, determinarea productivității biologice etc. Deși V.N Sukachev a dezvoltat conceptul de biogeocenoză ca botanist și fitocenolog, acesta a fost acceptat de majoritatea. a ecologistilor moderni. Caracteristica sa importantă este că biogeocenoza este asociată cu o anumită zonă a suprafeței pământului.
Conceptul inițial în definirea biogeocenozei a fost termenul geobotanic „fitocenoză” - o comunitate de plante, o grupare de plante cu o natură omogenă a relațiilor dintre ele și dintre ele și mediu. Plantele (organismele autotrofe) se dezvoltă pe un substrat foarte specific - solul, care este o formațiune naturală organico-minerală locuită de microorganisme. O altă componentă naturală cu care plantele intră în contact direct este atmosfera. Orice fitocenoză este întotdeauna locuită de o varietate de animale (organisme heterotrofe).
Combinând toate aceste componente într-un singur întreg, obținem structura biogeocenozei. Include cinci părți principale legate funcțional. Aceasta este o fitocenoză - o comunitate de plante (organisme autotrofe, producători); zoocenoza - populatie animala (heterotrofe, consumatori) si microbiocenoza - diverse microorganisme reprezentate de bacterii, ciuperci, protozoare (descompunetoare). V.N Sukachev a clasificat această parte vie a biogeocenozei ca o biocenoză. Partea neînsuflețită, abiotică a biogeocenozei este formată dintr-un set de factori climatici ai unui teritoriu dat - climatopul și formațiunea bioinertă - edafotopul (solul). în cele din urmă
În timp, structura mediului abiotic al biogeocenozei include și factori hidrologici – hidrotop (Fig. 6.19). Acest set de componente abiotice ale unei biogeocenoze se numește biotop.
Toate interacțiunile componentelor biogeocenozei sunt interconectate printr-un set de lanțuri trofice și sunt interdependente. Fiecare componentă a naturii este inseparabilă de cealaltă. Principalul creator al materiei vii din biogeocenoza este fitocenoza - plantele verzi. Folosind energia solară, plantele verzi creează o masă uriașă de materie organică. Compoziția și masa unei astfel de substanțe depind în principal de caracteristicile atmosferei și de condițiile solului, care sunt determinate, pe de o parte, de amplasarea geografică (zonarea, reflectată de existența anumitor tipuri de biomi) și de altele, de teren și de localizarea fitocenozei. Existența complexului heterotrop depinde de compoziția și caracteristicile vegetației. La rândul său, biocenoza în ansamblu determină compoziția și cantitatea de materie organică care intră în sol (cernoziomuri de stepă bogate, soluri cu humus scăzut din pădurile boreale și soluri extrem de sărace din pădurile tropicale tropicale). Animalele în cursul activităților lor de viață au, de asemenea, un impact divers asupra vegetației. Interacțiunile dintre microorganisme și vegetație, microorganisme și animale vertebrate și nevertebrate sunt extrem de importante.
Astfel, dezvoltând ideea de biogeocenoză și teoria biogeocenologiei, V.N. Sukachev a înțeles biogeocenoza ca o comunitate de animale și plante împreună cu condițiile corespunzătoare de sol și atmosferă. De mare importanță pentru formarea unui nou concept a fost articolul problematic al lui Sukaciov „Fundamentals of the Theory of Biogeocenology”, scris în 1947, unde definește biogeocenoza ca o secțiune a suprafeței pământului cu fenomene naturale omogene (atmosferă, rocă, vegetație, faună). , microorganisme, sol, condiții hidrologice) care sunt combinate prin metabolism și energie într-un singur complex natural.
După cum putem vedea, unitatea structurală propusă a biosferei este similară cu ceea ce Tansley a înțeles prin ecosistem. Într-adevăr, ambele concepte sunt identice. Ambele formulări se bazează pe principiul unității componentelor vii și nevii ale sistemelor biologice. Pentru ecologiștii care preferă termenul „ecosistem”, caracteristica sa mai atractivă este relativitatea granițelor. Cu această abordare, este posibil să distingem micro-, macro- și mezo-ecosisteme. În acest caz, doar ultimul nivel de ecosistem, de exemplu, un anumit tip de pădure, se poate încadra în definiția biogeocenozei.
Biogeocenoza și ecosistemul sunt concepte similare, dar nu aceleași. Biogeocenoza ar trebui considerată un complex ierarhic elementar, adică. ecosistem format dintr-un biotop și biocenoză. Este important de înțeles că fiecare biogeocenoză este un ecosistem, dar nu fiecărui ecosistem îi corespunde o biogeocenoză, deși ambele formulări se bazează pe principiul unității componentelor vii și nevii ale sistemelor biologice.
În primul rând, orice biogeocenoză se distinge doar pe uscat. În mare, în ocean și în mediul acvatic în general, nu se disting biogeocenoze. Biogeocenoza are limite specifice. Ele sunt determinate de limitele comunității de plante - fitocenoza. Figurat vorbind, biogeocenoza nu există decât în cadrul fitocenozei. Acolo unde nu există fitocenoză, nu există biogeocenoză. Conceptele de ecosistem și biogeocenoză sunt complet identice numai pentru astfel de formațiuni naturale precum, de exemplu, pădure, luncă, mlaștină, câmp: biogeocenoză forestieră = ecosistem forestier; biogeocenoza de luncă = ecosistem de luncă etc. Pentru formațiunile naturale care sunt mai mici sau mai mari ca volum decât fitocenoza, sau unde fitocenoza nu poate fi distinsă, se folosește doar conceptul de „ecosistem”. De exemplu, un hummock într-o mlaștină este un ecosistem, dar nu o biogeocenoză; un pârâu curgător este un ecosistem, dar nu o biogeocenoză. La fel, doar ecosistemele sunt marea, tundra, pădurea tropicală etc. În tundra, în pădure, nu se distinge o fitocenoză, ci multe. Acesta este un set de fitocenoze reprezentând o formațiune mai mare decât o biogeocenoză.
Conceptul de biogeocenoză ca un anumit element al biosferei este biocorologic (din greacă chora - loc, spațiu), aceasta este diferența dintre biogeocenoză și ecosistem, deoarece un ecosistem poate fi atât mai mic, cât și mai mare din punct de vedere spațial decât o biogeocenoză. Astfel, diferența dintre cele două concepte constă în principal în faptul că un ecosistem este o formațiune mai generală, fără rang. Aceasta ar putea fi o bucată de pământ sau un corp de apă, o dună de coastă, o picătură de apă din iaz sau întreaga biosferă în ansamblu. Biogeocenoza este limitată în principal de limitele fitocenozei. Acesta este un anumit obiect natural care ocupă un anumit spațiu și este separat de anumite limite de obiecte similare. Aceasta este o zonă reală în care are loc ciclul biogenic.
Scopul principal al biogeocenologiei, conform lui N.V. Dylisa, este " descifrarea organizării structurale și funcționale a celulelor elementare ale învelișului biogeocenotic, în sensul lui Sukachev - biogeocenoze și analiza întregii diversități de conexiuni și interacțiuni care există între componentele lor materiale constitutive și care, având importanța principală a componentelor vii, creează un sistem complex, dar holistic și real... bioinert».
Întrebarea 1. Probleme ale doctrinei biogeocenozei Specificitatea nivelului biogeocenotic de organizare a materiei și relația dintre conceptele de biogeocenoză și ecosistem
În seria obiectelor biologice, organismul - populație - comunitate, acestea din urmă ocupă o poziție foarte specifică.
Unul dintre criteriile generale de comparare a organizațiilor la diferite niveluri poate fi gradul de integrare(Schmalhausen). Integrarea trebuie înțeleasă ca gradul de unitate al unei anumite forme de organizare, individualitatea acesteia, puterea de interacțiune și interconectarea părților și gradul de caracter obligatoriu al acestora pentru existența întregului. Un indicator al integrării ridicate poate fi încălcări grave ale vitalității, moartea sau o schimbare radicală a proprietăților întregului atunci când chiar și părțile mici sunt deteriorate. Dimpotrivă, integrarea scăzută este capacitatea de a menține proprietățile de bază ale întregului chiar și cu perturbări sau variații semnificative ale părților.
În organizarea comunităților de diferite forme și tipuri, doar anumite principii generale pot fi urmărite ca trăsături comune, precum, de exemplu, relațiile dintre nivelurile trofice, dominante și subdominante, categorii de structură spațială și blocuri funcționale. Mai mult decât atât, anumite relații între componentele din organizarea biocenotică pot fi urmărite doar sub aspect cantitativ, i.e. cel mai adesea acestea sunt modele statistice. Aceleași tipuri de comunități, de exemplu variante de pajiști, mlaștini, ecosisteme acvatice, pot varia la nesfârșit în componența speciilor, formând variante intermediare și extreme. Astfel, în pădurile de un anumit tip se pot păstra doi sau trei edificatori, dar în același timp mulți alți indicatori variază extrem de mult. Elementele individuale pot face parte din comunități de diferite tipuri, fără a se modifica sau, dimpotrivă, a varia în limitele cele mai largi. Situațiile sunt comune când aceeași specie acționează ca cele mai importante dominante sau edificatoare ale unei largi varietati de comunități.
Alături de integrarea scăzută, comunitățile se caracterizează prin diferențiere mai mare. Aceasta se exprimă în prezența unei varietăți infinite a variantelor lor, în diferitele diferențe de scară în tipurile lor, în existența multor categorii tranzitorii. Integrarea relativ foarte scăzută ar trebui considerată, probabil, principala caracteristică a nivelului biocenotic (comparativ cu nivelul populației și organismului).
S.S. Schwartz a numit acest aspect al organizării biocenozelor nivel scăzut de consistență(comparativ cu alte forme de organizare a vieții). El a considerat că eficiența utilizării energiei este un bun indicator al nivelului de sistematicitate. Se încadrează puternic în seria celulă-organism-populație-comunitate.
Să prezentăm calcule interesante ale lui S.S. Schwartz pentru diferite niveluri de integrare.
Un alt indicator al nivelului de integrare (sistematicitate) poate fi eficiența și rigiditatea proceselor de reglementare. S.S. Schwartz a remarcat eficiența foarte scăzută a mecanismelor actuale de reglare biocenotică care stabilizează numărul de specii (în comparație cu cele ale populației). Având în vedere problema dinamicii populației și reglarea acesteia, el a remarcat că, datorită nivelului mai scăzut de sistematicitate, biogeocenoza se comportă diferit față de modul în care s-ar comporta un organism într-o situație similară, întrucât controlul biogeocenozei „pe parcursul celulelor care compun. it - populaţiile speciilor - este mai puţin strict .
Caracteristicile remarcate ale nivelului biocenotic sunt de mare importanță în procesele de înțelegere a esenței și dezvoltării acestuia. Ei, în special, se manifestă într-o discrepanță mult mai mare între categoriile structurale și funcționale și aspectele corespunzătoare ale studiului lor decât la alte niveluri.
Problema discrepanței dintre categoriile structurale și funcționale la nivel biocenotic a fost laitmotivul în discuția despre conceptul de biocenoză, care a avut loc pe paginile presei noastre biologice în anii 20. secolul XX Rezultatul general al discuției a fost concluzia că în versiunea sa originală biocenoza Möbius include două aspecte:
– topic (biocenoza ca ansamblu de organisme care locuiesc într-o anumită zonă) și
– trofodinamică (biocenoza ca sistem mobil de echilibru, ca complex de organisme care interacționează). S-a subliniat prin numeroase exemple că aceste două aspecte nu pot fi combinate într-un singur concept, că ele necesită abordări, principii și metode diferite de studiu și, prin urmare, sunt necesare concepte diferite care să reflecte formele de organizare a unuia sau altuia aspect. Acest lucru s-a reflectat în fundamentarea esenței unor concepte precum biocenoza de K. Mobius, Holocenul de K. Friedericks, ecosistem de A. Tansley, biogeocenoza de V.N. Sukacheva și alții, care s-au propus să nu se înlocuiască unul pe altul, ci să reflecte anumite aspecte ale nivelului biocenotic al organizării vieții.
Lipsa de înțelegere a diferențelor dintre aceste aspecte, în special, o distincție insuficient de clară între categoriile structurale și funcționale, a fost în mod repetat cauza unor dezacorduri terminologice în sinecologie. Un exemplu este confuzia care a apărut în legătură cu utilizarea conceptelor de ecosistem și biogeocenoză.
Mulți autori nu au văzut și încă nu văd diferențele semantice fundamentale dintre aceste concepte și încearcă să le reducă doar la gradul de întindere teritorială, pe baza căruia conceptul de ecosistem este cel mai adesea explicat ca fiind mai larg sau chiar vag, iar conceptul de biogeocenoză ca mai restrâns și mai specific. Între timp, problema de aici nu este deloc o chestiune de sferă largă și restrânsă, ci de criterii complet diferite. Sensul principal inițial al unui ecosistem este în relațiile trofoenergetice și, prin urmare, criteriile de teritorialitate nu sunt aplicabile acestui concept. V.N. Sukachev a introdus conceptul de biogeocenoză ca unitate biocorologică. Înțelesul său principal, așa cum a subliniat însuși V.N. Sukachev, în strânsă legătură cu structura peisajului. Principiul interacțiunii, conform lui Yu.I. Cernov, este complet incompatibil cu principiul securității teritoriale. Principalele conexiuni funcționale în comunități, de regulă, depășesc granițele structurale și corologice. Un bun exemplu îl constituie biocenozele insulelor arctice cu colonii de păsări care au o structură proprie și sunt net limitate teritorial. În același timp, acest set de organisme depinde de materia organică adusă de păsări dintr-o zonă imensă de apă.
Trebuie avut în vedere că multe concepte introduse în legătură cu anumite aspecte ale considerației de comunitate au fost ulterior dotate artificial cu trăsături caracteristice altor aspecte. Drept urmare, în interpretarea majorității ecologistilor, aceștia și-au pierdut sensul rațional inițial și sunt folosiți ca fiind foarte vagi.
Vom pleca de la faptul că în comunitate nu există o unitate comună care să reflecte toate aspectele fenomenului. În practica studierii sistemelor la nivel biocenotic de organizare, este necesar să se țină cont de prezența mai multor aspecte independente care nu sunt reductibile între ele, dintre care cele mai importante și dezvoltate sunt cele structurale și energetice.
Biogeocenologia este știința legilor structurii, formării și dezvoltării biogeocenozelor. Astfel, obiectul de studiu al biogeocenologiei este considerat a fi biogeocenozele ca unități elementare ale învelișului biogeocenotic al Pământului. Potrivit lui L.I. Nomokonov, o astfel de idee a obiectului biogeocenologiei este incompletă. El scrie despre dualitatea obiectului de studiu al biogeocenologiei, inclusiv biogeocenoza și biogeosfera în ansamblu. Biogeocenozele, care formează împreună biogeosfera planetei noastre, sunt de obicei considerate integrale elementare, adică. mai departe indivizibile, fără a le încălca unitatea funcțională și viabilitatea, unități subordonate ierarhic ale biogeosferei. L.I. Nomokonov, după cum vedem, este de părere despre unitatea nivelurilor biogeocenotice și biosferei de organizare a materiei, ceea ce ni se pare irațional. Prin urmare, în prezentarea ulterioară, vom considera doar biogeocenozele ca obiect al biogeocenologiei.
Problema continuității și discretității acoperirii biocenotice. Principala problemă a biogeocenologiei moderne este relația dintre continuitatea și discretitatea acoperirii biogeocenotice. Ideea continuității acoperirii vegetației a fost exprimată de L.G. Ramensky încă din 1910. Se bazează pe „regula” pe care a derivat-o pentru individualitatea ecologică a plantelor, datorită căreia fiecare plantă are propria sa curbă de distribuție în relief în conformitate cu gradientul factorilor de mediu. O schimbare treptată a condițiilor de umiditate sau a unui alt factor de mediu, conform L.G. Ramensky, implică o schimbare la fel de treptată a compoziției speciilor a vegetației, ceea ce face imposibilă împărțirea acesteia în grupuri de plante - fitocenoze. Conceptul de continuitate a acoperirii vegetale, indiferent de Ramensky, a apărut și a fost dezvoltat de multă vreme într-o serie de țări străine - în SUA, Franța, Anglia, Italia etc. Există susținători ai acestui concept în țara noastră. Cu toate acestea, ideea de vegetație ca „oglindă a habitatului” este mecanicistă, simplificând foarte mult imaginea reală. Cu această abordare, interacțiunile interspecifice sunt de fapt negate.
Potrivit lui N.F. Reimers, în cadrul paradigmei organismice, principiul continuumului ar trebui pus în contrast cu principiul discontinuității biocenotice: speciile formează ansambluri (comunități) sistemice definite ecologic care diferă de cele învecinate, deși se transformă relativ treptat în ele.
Contrastând unul cu celălalt cu ideea continuității acoperirii vegetației, pe de o parte, și ideea discretității acesteia, i.e. recunoașterea prezenței biogeocenozelor în natură ca unități elementare, pe de altă parte, sunt insuportabile din punct de vedere metodologic și, prin urmare, lipsite de sens. Alături de și concomitent cu proprietatea de continuitate, învelișul biogeocenotic se caracterizează și prin proprietatea discretității , acestea. capacitatea de a forma unități cenotice elementare relativ independente, izolate spațial și calitativ. Potrivit lui Timofeev-Resovsky, filmul viu continuu al Pământului se descompune în unități în mare măsură discrete - biogeocenoze, care acționează ca unități structurale („blocuri”) care alcătuiesc biosfera. Unul dintre cele mai importante criterii de discreție este predominanța cantitativă și calitativă a conexiunilor în cadrul sistemului în comparație cu cantitatea și calitatea relațiilor acestui sistem cu spațiul care îl înconjoară.
Biogeocenoza conform V.N. Sukaciov. Conceptul de „biogeocenoză”, introdus în 1940 de V.N. Sukachev, a devenit larg răspândit în principal în literatura internă. Dintre numărul colosal de interpretări moderne ale acestui concept, cea mai adecvată abordării structurale este definiția lui N.F. Reimers, care a luat în considerare biogeocenoza ca un sistem natural stabilit evolutiv, relativ limitat spațial, omogen intern de organisme vii interconectate și mediul abiotic care le înconjoară.
Biogeocenoza este considerată de V.N. Sukachev ca un sistem bio-inert foarte complex, care include cinci componente de primul nivel:
Fitocenoza este o componentă vegetală reprezentată de una sau alta comunitate de plante, care definește limitele și structura verticală a biogeocenozei. Zoocenoza este o componentă animală formată din vertebrate și nevertebrate care trăiesc atât în mediul terestru (aer), cât și în sol sau în mediul acvatic, în limitele unei anumite comunități de plante. Microbocenoza este compusă din bacterii, ciuperci inferioare, actinomicete și microorganisme. În procesul de coexistență a componentelor vii, între ele apar diverse conexiuni și relații, în urma cărora se formează o unitate biologică de rang superior - o biocenoză.
Pe lângă componentele vii enumerate, compoziția biogeocenozei, cel puțin cea terestră, include două componente inerte. Edaphotope - straturile de sol și subsol de rocă, inclusiv sol-apele subterane până la adâncimea la care se extinde interacțiunea cu acestea a altor componente ale biogeocenozei, în special a plantelor și a animalelor și microorganismelor care locuiesc în sol, având ca rezultat formarea unei inerte (de origine biogenă). ) unitate. Climatope este o atmosferă care include gaze biogene (oxigen, dioxid de carbon), umiditate atmosferică, precipitații sub formă solidă și lichidă, mișcarea maselor de aer (vânt, curenți verticali de convecție), etc. Ultimele două componente ale biogeocenozei, legate de natura neînsuflețită , interacționează între ele și în zona de contact, formând o unitate inertă de rang superior - un biotop.
Nu numai că toate cele cinci componente ale biogeocenozei sunt în interacțiune constantă între ele, dar biocenoza ca întreg, ca set de componente vii, interacționează cu ecotopul ca un set de componente ale naturii neînsuflețite. Ca urmare, se formează o unitate naturală de rang și mai înalt - biogeocenoza, care nu este biologică, ci bioinertă. un sistem de compoziție și structură foarte complexe.
Având în vedere problema direcției și naturii relațiilor și interacțiunilor componentelor biogeocenozei, V.N. Sukaciov subliniază complexitatea lor extremă. Oricare dintre componentele biogeocenozei se află într-o varietate de relații directe și indirecte cu celelalte componente ale sale. Astfel, natura și gradul de dezvoltare a vegetației în limitele unei biogeocenoze depind într-o anumită măsură de acoperirea solului, de regimul hidrologic al solului și al rocilor părinte, de condițiile meteorologice ale climei locale și de influența animalelor și microorganismelor. La rândul său, comunitatea de plante are un impact divers și foarte semnificativ asupra tuturor componentelor enumerate ale biogeocenozei, determinând multe dintre trăsăturile și proprietățile lor caracteristice. Același lucru se poate spune despre orice altă componentă a biogeocenozei, pentru că fiecare dintre ele în existența și dezvoltarea sa este strâns interconectată și dependentă de influența altor componente ale biogeocenozei, exercitând la rândul său una sau alta influență asupra soartei lor.
Biogeocenoza ca sistem. Majoritatea ecologiștilor moderni văd biogeocenoza ca un sistem care, în ceea ce privește complexitatea compoziției și structurii sale, îndeplinește pe deplin cerințele pentru „sisteme foarte mari” și, prin urmare, permite utilizarea unei abordări sistematice a studiului său. Necesitatea unei abordări sistematice a studiului anumitor obiecte sau fenomene se datorează, după cum se știe, imposibilității acoperirii lor cu metode convenționale în toată completitudinea imaginabilă datorită complexității lor mari sau duratei îndelungate de existență în timp.
Fără îndoială că componenta vie a biogeocenozei este formată din populații de specii care sunt elementele inițiale, iar partea inertă este formată din diverși factori ai aerului, solului sau apei care interacționează între ele. Cum se realizează unificarea acestor elemente, de natură eterogenă, vii și inerte, în unități de rang superior?
În primul rând, să considerăm din aceste poziții unificarea ființelor vii într-o biocenoză. Există trei puncte de vedere diferite. Mulți dintre biologii moderni, în urma lui L.G. Ramensky, ei cred că unificarea populațiilor de specii într-o biocenoză are loc direct, ocolind orice formațiuni structurale și funcționale intermediare. Alții recunosc prezența unor legături intermediare între populațiile de specii și biocenoză, de exemplu, consorții (a se vedea mai jos pentru conținutul conceptului). Încă alții atrag atenția asupra faptului că, în realitate, interacțiunile sunt construite între indivizii populațiilor de specii. Aparent, este necesar să vorbim despre diferite niveluri de interacțiune corespunzătoare unor astfel de unități structurale precum un organism, o populație și un fel de asociații suprapopulaționale. Cele mai importante dintre aceste subsisteme sunt elementele de suprapopulare (pe care le vom considera mai jos folosind exemplul de consorții).
În ceea ce privește componenta inertă a biogeocenozei, unificarea elementelor sale în unități naturale existente în mod obiectiv precum un climatope, care include întregul complex de fenomene atmosferice din habitatul aerian al componentelor vii, un edafotop, reprezentat pe uscat de sol și sol- apă subterană și un hidrotop în mediul acvatic, fără îndoială.
Structura biogeocenozei. Direcția principală de dezvoltare a doctrinei biogeocenozei în a doua jumătate a secolului XX. a fost asociată cu introducerea pe scară largă a ideilor abordării structurale în ecologia domestică, care a fost exprimată în considerarea biogeocenozei ca un sistem funcțional, deschis termodinamic.
Potrivit lui L.I. Nomokonov, din ideea de biogeocenoză ca sistem funcțional deschis și eterogenitatea din acest punct de vedere identificată de V.N. Studiul lui Sukachev asupra componentelor biogeocenozei implică necesitatea de a clarifica compoziția componentelor biogeocenozei și gruparea lor ușor diferită. Rezumând ideile ecologiștilor domestici, el își propune să distingă următoarele componente în compoziția biogeocenozei (Fig. 1):
Orez. 1. Schema structurii biogeocenozei conform L.I. Nomokonov.
A. Componentele vii ale biogeocenozei care formează o biocenoză.
I. Coenocomplexul autotrofilor este compus din cenopopulații de plante și alte ființe vii, foto- și chimiosintetice, creatori ai producției biologice primare din elemente ale mediului inert:
I.1. Fototrofe - plante verzi superioare și inferioare și unele specii de flagelate;
I.2. Chemotrofele sunt bacterii chimiotrofe non-clorofile.
II. Un coenocomplex de biotrofe - din coenopopulații de animale și parțial plante și microorganisme - consumatori și transformatori de biomasă vie și secreții intravitale și creatori de produse biologice secundare:
III. Cenocomplex de saprotrofe - din cenopopulații de microorganisme, precum și animale și plante, consumatori și distrugători de resturi moarte, deșeuri și cadavre de origine vegetală și animală:
B. Componente inerte ale biogeocenozei, constituind un ecotop, transformate de biocenoză în biotop.
IV. Aerotopul este mediul aerian transformat prin biocenoză.
V. Edaphotope – mediu de sol transformat prin biocenoză.
Justificarea unei astfel de structuri L.I. Nomokonov vede că „ funcția principală, generală, a biogeocenozei și biogeosferei, asigurând existența și dezvoltarea acestora, este schimbul de materiale și energie." După cum se poate observa în declarația inițială a autorului și în viziunea sa propusă asupra structurii biogeocenozei, o încercare de a clasifica elementele funcționale ale unei comunități este destul de evidentă. Această abordare nu rezolvă problema structurii biogeocenozei; Aceasta este o metodologie diferită, care, în opinia noastră, este rezolvată mai rațional în ceea ce privește lanțurile (sau rețelele) trofice.
Limitele biogeocenozelor. Biogeocenoza, ca sistem corologic, ocupă o anumită zonă de teritoriu sau zonă de apă într-un anumit peisaj. Dimensiunile biogeocenozei, conform lui Timofeev-Resovsky și A.N. Tyuryukanov, în funcție de gradul de omogenitate fizico-geografică, sol-geochimică și hidrologică a zonei pe care o ocupă, variază de la câteva zeci și sute de metri pătrați la câțiva kilometri pătrați. Configurația și limitele unei biogeocenoze sunt determinate, potrivit lui Sukachev, de limitele fitocenozei sale caracteristice, ca bază autotrofă, fizionomic mai clar decât alte componente care o exprimă în spațiu.
Granițele orizontale dintre biogeocenoze, precum și între comunitățile de plante, potrivit lui J. Leme, pot fi ascuțite, mai ales în condiții de intervenție umană, dar pot fi și vagi, parcă mânjite în cazul întrepătrunderii componentelor biogeocenozelor învecinate. , formând o zonă de tranziție mai mult sau mai puțin largă, numită ecoton. Cu toate acestea, ecotonurile sunt întotdeauna spațial nemăsurat mai mici decât comunitățile pe care le delimitează, prin urmare, aceste comunități sunt diferite în esență și „... granițele dintre ele (chiar dacă „încețoșate” de ecotonuri) sunt naturale și deci reale” (Rafes).
B.A. Bykov distinge următoarele tipuri de granițe între comunitățile de plante și, în consecință, între biogeocenoze: a) ascuțit limitele sunt observate atunci când există o diferență accentuată în cenozele adiacente condițiilor de mediu sau în prezența unor dominante cu proprietăți puternice de formare a mediului; b) mozaic limitele, spre deosebire de cele ascuțite, se caracterizează prin includerea în zona de tranziție a cenozelor adiacente a fragmentelor lor individuale, formând un fel de complexitate; V) mărginit limite - atunci când în zona de contact a cenozelor adiacente se dezvoltă o margine îngustă a unei cenoze care diferă de ambele; G) difuz limitele dintre cenozele adiacente se caracterizează printr-o schimbare spațială graduală a compoziției speciilor în zona de contact în timpul tranziției de la una la alta.
Limitele verticale ale biogeocenozei, ca și cele orizontale, sunt determinate de localizarea biomasei vegetale vii a fitocenozei în spațiu: limita superioară este determinată de înălțimea maximă a organelor plantelor supraterane deasupra suprafeței solului, limita inferioară prin adâncimea maximă de pătrundere a sistemului radicular în sol. În același timp, în biogeocenozele arbore-arbuști există limite verticale, după cum scrie T.A. Rabotnov, nu se schimbă în timpul sezonului de vegetație, dar în biogeocenozele de iarbă (lunca, stepă etc.) variază în funcție de sezon, deoarece există fie o creștere a arboretului de iarbă, apoi o scădere a acestuia, fie o înstrăinare completă în fânețe și pășunile, numai limitele inferioare nu sunt supuse schimbărilor sezoniere. Rabotnov atrage atenția asupra prezenței unui număr de dificultăți grave care apar la trasarea limitelor orizontale și verticale în unele biogeocenoze, în special în biogeocenozele acvatice și incomplete formate din heterotrofe (populații de animale și alte organisme), din cauza mobilității fie a habitatului, fie a componentele vii ale unor astfel de biogeocenoze .
- Biogeocenoza - sistem integral de autoreproducere . Factorii abiotici reglează existența și activitatea vitală a populațiilor. În același timp, acești factori sunt influențați în mod constant de organismele vii înseși. Fluxul de energie și substanțe care leagă organismele vii cu habitatul lor asigură integritatea biogeocenozelor. Cantitatea de elemente minerale extrase din sol de rădăcinile plantelor corespunde cantității returnate în soluția solului de către descompozitori, care descompun biomasa acumulată în ecosistem. Dacă oamenii nu interferează cu ecosistemele naturale, atunci în ele se menține echilibrul ecologic (compoziția constantă a speciilor, nivelul de productivitate, circulația substanțelor).
- Durabilitate - capacitatea unui ecosistem de a rezista schimbărilor create de influențe externe. De exemplu: dacă precipitațiile au scăzut cu 50% față de media de mulți ani, iar cantitatea de materie organică creată de producători a scăzut cu doar 25%, numărul consumatorilor ierbivori a scăzut cu doar 10% (datorită capacității pentru a tolera condiții nefavorabile și reproducere cu potențial ridicat și înlocuirea tipului principal de hrană cu una secundară), atunci putem spune: acest ecosistem este stabil.
- Auto-reglare – menținerea unei anumite dimensiuni a populației, datorită faptului că unele specii nu distrug complet alte specii, ci doar limitează numărul. Reproducerea în masă a speciilor în biogeocenoze este reglementată de conexiunile directe și de feedback existente în lanțurile trofice. Condițiile meteo bune duc la o creștere a randamentului plantelor cu care se hrănesc ierbivorele (al căror număr crește și el). Cu cât sunt mai multe victime, cu atât pradătorul are mai multă hrană și se reproduce mai intens. O creștere a numărului de prădători duce la o scădere a numărului de pradă (erbivore). O scădere a numărului de pradă duce la faptul că reproducerea prădătorului încetinește, iar numărul de prădător și pradă revine la raportul normal - original. Baza de plante este completată datorită reproducerii și mineralizării reziduurilor vegetale și animale. Numărul ierbivorelor crește din nou, ceea ce atrage după sine și o creștere a numărului de prădători. Și din nou numărul ierbivorelor este în scădere. Acest fenomen se numește valuri de populație. Înțelegem importanța autoreglării numerelor mai ales bine atunci când ne confruntăm cu fenomenul când autoreglementarea este perturbată. Acest lucru se întâmplă de obicei în cazurile în care oamenii perturbă structura existentă a ecosistemelor (de exemplu: iepurii din Australia).
Fiecare tip de ființă vie dintr-o biogeocenoză ocupă un anumit spațiu și consumă anumite resurse la un anumit moment. Totalitatea tuturor factorilor de mediu care sunt necesari pentru existenta unei specii (habitat, resurse si ritmul consumului acestora in ecosistem) se numeste nișă ecologică.
Biogeocenoza nu există pentru totdeauna. Mai devreme sau mai târziu este înlocuit de altul - succesiune ecologică. Modificările apar sub influența schimbărilor de mediu cauzate de organismele vii înseși (factori biotici), cu condițiile climatice în schimbare în timpul evoluției vieții pe Pământ (factori abiotici), sub influența activității economice umane (factori antropici).
Un exemplu de schimbare a ecosistemului sub influența factorilor biotici este colonizarea rocilor de către vegetație:
| În primele etape ale așezării - distrugerea, dizolvarea parțială și modificarea proprietăților chimice ale mineralelor. |
| Primii coloniști: bacterii, alge verzi, alge, licheni crustozați. Albastru-verde (ca parte a lichenilor) sunt producători - creatori de materie organică. Mulți albastru-verzi fixează azotul din aer și îmbogățesc mediul cu acesta. Lichenii secretă acizi organici care dizolvă roca și favorizează acumularea de nutrienți minerali. Bacteriile și ciupercile distrug substanțele organice create de producători. |
| Substanțele organice nu sunt complet mineralizate. Se acumulează treptat un amestec de compuși organici și minerali și reziduuri vegetale îmbogățite cu azot. Se creează condiții pentru așezarea mușchilor și a lichenilor stufători. Procesul de acumulare a materiei organice și azotului se accelerează și se formează un strat subțire de sol |
| Se formează o comunitate primitivă care este capabilă să existe în condiții nefavorabile (rezistă la uscat, la îngheț etc.). Încet își schimbă habitatul și creează astfel condiții pentru introducerea de noi populații (plante erbacee). Coloniștii pionieri sunt înlocuiți de noi specii în această luptă. |
| Arbuștii își au reședința în spatele ierburilor. Care țin solul format împreună cu rădăcinile lor. |
| Comunitățile de ierburi și arbuști sunt înlocuite cu cele forestiere, numărul de specii în care crește. |
| Etapa unei comunități forestiere mature. Bine adaptat la condițiile de mediu și posedă autoreglare. |
Schimbarea descrisă a ecosistemului în zonele lipsite de sol durează în mod constant timp de mii de ani ( succesiune primară), dar poate apărea rapid - creșterea excesivă a corpurilor de apă, refacerea pădurilor după incendii etc. - solul sau sedimentele de fund nu au fost distruse ( succesiuni secundare).
Un exemplu de schimbare a ecosistemelor sub influența factorilor abiotici este schimbarea repetată a condițiilor climatice de pe glob: odată cu încălzirea ecosistemelor, datorită selecției naturale, au început să domine mai multe specii de plante, animale și microorganisme iubitoare de căldură și cu cele răcoritoare, rezistente la frig. Perioadele cu precipitații scăzute s-au caracterizat printr-o creștere a numărului de organisme rezistente la lipsa umidității. Perioadele cu precipitații abundente au dus la înflorirea organismelor cu cerințe crescute pentru conținutul de umiditate.
Un exemplu de schimbare a ecosistemelor sub influența unui factor antropic:
Modificarea biogeocenozelor sub influența factorilor antropici este cea mai rapidă. Poate apărea pe parcursul mai multor ani (decenii).
Păduri, tundre, stepe, deșerturi, râuri, mări etc. - ecosistemelor naturale. Câmpurile, grădinile de legume, livezile, parcurile, pășunile etc. sunt ecosisteme create de om. Ei sunt numiti, cunoscuti agrocenoze (agroecosisteme) - Acest ecosisteme artificiale. Structura și funcțiile agrocenozelor sunt create, menținute și controlate de oameni în propriile lor interese. Agrocenozele, ca și biogeocenozele, conțin toate componentele necesare (ecotop și biocenoza), dar există și diferențe mari între agrocenoze și biogeocenoze naturale:
| caracteristici | biogeocenoza | agrocenoza |
| Numărul de specii | mare | numărul de specii este de obicei scăzut, componentele sunt selectate de oameni |
| Selecţie | natural | artificial |
| Ciclul substanțelor | natural | parte a gropii. substanțele sunt îndepărtate din sistem odată cu recoltarea, astfel încât ciclul natural nu are loc |
| Auto-reglarea sistemului | sistem de autoreglare | oamenii menţin diversitatea speciilor deoarece agrocenoza nu este un sistem de autoreglare |
| Surse de energie | Soarele este o sursă de energie | Soare + antropic (îngrășăminte + îngrijire umană - afânare, plivire etc.) |
| Relațiile dintre componentele sistemului | există relații diferite între componente | conexiunile dintre componente sunt controlate de oameni |
| Dimensiuni | oricare din biosfere | limitele fermei |
| Lanturile alimentare | detritice, predomină cele lungi (3-4 legături în ecosistemele terestre, 4-6 în cele acvatice) | Predomină pășunea, scurtă (2-3 unități) |
Biogeocenoze intermediare– biogeocenoze la care oamenii le fac modificări mai mult sau mai puțin semnificative (parcuri forestiere, terenuri).
Totalitatea tuturor biogeocenozelor (ecosistemelor) Pământului este un sistem ecologic mare - biosferă. Biogeocenozele sunt structura elementară a biosferei. Conceptul de „biosferă” a fost introdus în limbajul științei în 1875 de către austriac. geologul E. Suess (biosfera – învelișul pământului locuit de organisme vii). Dar doctrina biosferei cum compatriotul nostru V.I a creat un sistem global de organisme vii. Vernadsky (cartea „Biosfera”, 1926). IN SI. Vernadsky a considerat biosfera ca o zonă a vieții a cărei bază este interacțiunea dintre vii și materia osoasă.
Ideea modernă a biosferei este un fel de înveliș al Pământului, care conține întreaga totalitate a organismelor vii și acea parte a substanței planetei care este în schimb continuu cu aceste organisme.
Există mai multe geosfere pe pământ:
Atmosfera -învelișul gazos al Pământului, format dintr-un amestec de diferite gaze (azot-78%, oxigen-21%, argon-0,9%, dioxid de carbon-0,03%), care se întinde pe aproximativ 100 km. Stratul de ozon este situat la o altitudine de 25-45 km. Moleculele triatomice de ozon se formează sub influența radiațiilor ultraviolete din moleculele de oxigen diatomic. Stratul de ozon protejează suprafața planetei de razele ultraviolete cu unde scurte, care afectează negativ organismele vii. Stratul inferior al atmosferei este troposfera, iar stratul superior este stratosfera.
Hidrosferă– învelișul de apă al Pământului, inclusiv oceanele, mările, râurile, lacurile, apele subterane și ghețarii. 94% din el este reprezentat de apele sărate ale oceanelor și mărilor. Trei sferturi din apa dulce este inaccesibilă organismelor, deoarece este conservată în ghețarii montani și calotele polare. Oceanul mondial ocupă aproximativ 70% din întreaga suprafață a Pământului, adâncimea medie este de 3,8 km, dar există depresiuni de până la 11 km.
Litosferă- învelișul solid al Pământului, a cărui grosime este de 50-200 km. Stratul superior al litosferei (crusta pământului) este roci sedimentare + granit, iar stratul inferior al litosferei este bazalt.
Aceste geosfere sunt în strânsă relație între ele și cu biosfera, care acoperă partea inferioară a atmosferei (până la 20 km), partea superioară a litosferei (6-7 km) și hidrosfera (până la 11 km) . Grosimea biosferei este de aproximativ 30 km - o peliculă destul de subțire. Distribuția organismelor vii în biosferă este determinată de condițiile dincolo de care existența lor devine imposibilă (temperaturi scăzute, presiune ridicată, lumină scăzută etc.). Astfel, biosfera face parte din învelișurile geologice ale Pământului populate de organisme vii. Mai mult, distribuția organismelor vii în biosferă în sine este inegală acumulările dense de ființe vii sunt numite filme ale vieții.
IN SI. Vernadsky a arătat că biosfera diferă de alte sfere ale Pământului prin faptul că circulația substanțelor are loc continuu în ea, reglementată de activitățile organismelor vii. Deoarece biosfera primește energie din exterior - de la Soare, se numește sistem deschis.
Funcțiile materiei vii: gaz – absoarbe și eliberează gaze; redox – oxidează, de exemplu, carbohidrații în dioxid de carbon și îl reduce la carbohidrați; concentraţie – organismele de concentrare acumulează substanțe anorganice în corpurile și scheletele lor.
Substanță inertă(după Vernadsky) este totalitatea acelor substanțe din biosferă la formarea cărora organismele vii nu participă.
Procesele biogeochimice au loc în biosferă cu participarea organismelor vii. Substanță bioinertă create și prelucrate de organismele vii (soluri, ape naturale).
Nutrient este creat și prelucrat de viață, de colecții de organisme vii. Aceasta este o sursă de energie potențială extrem de puternică (cărbune, bitum, calcar, petrol). Odată ce un nutrient este format, este puțin probabil ca acesta să conțină organisme vii.
În biosferă, ca în orice ecosistem, ciclu carbon, azot, hidrogen, oxigen, fosfor, sulf și alte elemente chimice.
Conceptul de „ecosistem” a fost introdus în 1935 de A. Tansley, un botanist englez. Cu acest termen el a desemnat orice colecție de organisme care trăiesc împreună, precum și mediul lor. Definiția sa subliniază prezența interdependenței, a relațiilor, a relațiilor cauză-efect care există între mediul abiotic și comunitatea biologică, combinându-le într-un anumit întreg funcțional. Un ecosistem, conform biologilor, este o colecție de tot felul de populații de diferite specii care trăiesc într-un teritoriu comun, precum și mediul neînsuflețit care le înconjoară.
Biogeocenoza este o formațiune naturală care are limite clare. Este format dintr-un ansamblu de biocenoze (ființe vii) care ocupă un anumit loc. De exemplu, pentru organismele acvatice acest loc este apa, pentru cei care trăiesc pe uscat este atmosfera și solul. Mai jos vom analiza ceea ce vă va ajuta să înțelegeți ce este. Vom descrie aceste sisteme în detaliu. Veți afla despre structura lor, ce tipuri există și cum se schimbă.
Biogeocenoză și ecosistem: diferențe
Într-o oarecare măsură, conceptele de „ecosistem” și „biogeocenoză” sunt lipsite de ambiguitate. Cu toate acestea, ele nu coincid întotdeauna în volum. Biogeocenoza și ecosistemul sunt legate ca un concept mai puțin larg și mai larg. Un ecosistem nu este conectat la o anumită zonă limitată a suprafeței pământului. Acest concept poate fi aplicat tuturor sistemelor stabile de componente nevii și vii în care are loc circulația internă și externă a energiei și substanțelor. Ecosistemele, de exemplu, includ o picătură de apă cu microorganisme în ea, un ghiveci de flori, un acvariu, un biofiltru, un rezervor de aerare și o navă spațială. Dar nu pot fi numite biogeocenoze. Un ecosistem poate conține, de asemenea, mai multe biogeocenoze. Să ne uităm la câteva exemple. Este posibil să se distingă biogeocenoze ale oceanului și biosferei în ansamblu, continent, centură, regiune sol-climatică, zonă, provincie, district. Astfel, nu orice ecosistem poate fi considerat o biogeocenoză. Am aflat acest lucru uitându-ne la exemple. Dar orice biogeocenoză poate fi numită sistem ecologic. Sperăm că acum înțelegeți specificul acestor concepte. „Biogeocenoza” și „ecosistemul” sunt adesea folosite ca sinonime, dar există încă o diferență între ele.
Caracteristicile biogeocenozei
Multe specii trăiesc de obicei în oricare dintre spațiile limitate. Între ei se stabilește o relație complexă și permanentă. Cu alte cuvinte, diferite tipuri de organisme care există într-un anumit spațiu, caracterizate printr-un ansamblu de condiții fizice și chimice speciale, reprezintă un sistem complex care persistă mai mult sau mai puțin îndelungat în natură. Pentru a clarifica definiția, observăm că o biogeocenoză este o comunitate de organisme de diferite specii (stabilite istoric), care sunt strâns legate între ele și cu mediul înconjurător, schimbul de energie și substanțe. O caracteristică specifică a unei biogeocenoze este aceea că este limitată spațial și destul de omogen în compoziția speciei a viețuitoarelor incluse în ea, precum și în complexul de diverse Existența ca sistem integral asigură o aprovizionare constantă cu energie solară acestui complex. . De regulă, granița unei biogeocenoze este stabilită de-a lungul graniței unei fitocenoze (comunități de plante), care este cea mai importantă componentă a acesteia. Acestea sunt principalele sale caracteristici. Rolul biogeocenozei este mare. La nivelul său au loc toate procesele de flux energetic și circulație a substanțelor în biosferă.
Trei grupe de biocenoză
Rolul principal în interacțiunea dintre diferitele sale componente aparține biocenozei, adică ființelor vii. Ele sunt împărțite în funcție de funcțiile lor în 3 grupe - descompunetori, consumatori și producători - și interacționează strâns cu biotopul (natura neînsuflețită) și între ei. Aceste ființe vii sunt unite prin conexiunile alimentare care există între ele.
Producătorii sunt un grup de organisme vii autotrofe. Consumând energia luminii solare și mineralele din biotop, ei creează astfel substanțe organice primare. Acest grup include unele bacterii, precum și plante.
Descompozitorii descompun rămășițele organismelor moarte și, de asemenea, descompun substanțele organice în substanțe anorganice, returnând astfel substanțele minerale „eliminate” de producători în biotop. Acestea sunt, de exemplu, unele tipuri de ciuperci și bacterii unicelulare.
Echilibrul dinamic al sistemului
Tipuri de biogeocenoză
Biogeocenoza poate fi naturală și artificială. Tipurile celor din urmă includ agrobiocenoze și biogeocenoze urbane. Să aruncăm o privire mai atentă la fiecare dintre ele.
Biogeocenoza naturala
Să remarcăm că fiecare biogeocenoză naturală este un sistem care s-a dezvoltat pe o perioadă lungă de timp - mii și milioane de ani. Prin urmare, toate elementele sale sunt „împodobite” unele cu altele. Acest lucru duce la faptul că rezistența biogeocenozei la diferite schimbări care apar în mediu este foarte mare. „Puterea” ecosistemelor nu este nelimitată. Schimbările profunde și bruște ale condițiilor de viață, o reducere a numărului de specii de organisme (de exemplu, ca urmare a pescuitului pe scară largă a speciilor comerciale) duc la faptul că echilibrul poate fi perturbat și poate fi distrus. În acest caz, apare o modificare a biogeocenozelor.
Agrobiocenoze
Agrobiocenozele sunt comunități speciale de organisme care se dezvoltă în zonele folosite de oameni în scopuri agricole (plantări, culturi de plante cultivate). Producătorii (plantele), spre deosebire de biogeocenozele naturale, sunt reprezentați aici de un tip de cultură cultivat de oameni, precum și de un anumit număr de specii de buruieni. Diversitatea (rozatoare, pasari, insecte etc.) determina acoperirea vegetatiei. Acestea sunt specii care se pot hrăni cu plante care cresc pe teritoriul agrobiocenozelor, precum și se pot afla în condițiile cultivării lor. Aceste condiții determină prezența altor specii de animale, plante, microorganisme și ciuperci.
Agrobiocenoza depinde, în primul rând, de activitățile umane (fertilizarea, lucrarea mecanică a solului, irigarea, tratarea cu pesticide etc.). Stabilitatea biogeocenozei acestei specii este slabă - se va prăbuși foarte repede fără intervenția omului. Acest lucru se datorează parțial faptului că plantele cultivate sunt mult mai solicitante decât cele sălbatice. Prin urmare, nu pot concura cu ei.
Biogeocenoze urbane
Biogeocenozele urbane prezintă un interes deosebit. Acesta este un alt tip de ecosistem antropic. Un exemplu sunt parcurile. Principalele, ca și în cazul agrobiocenozelor, sunt antropice. Compoziția de specii a plantelor este determinată de oameni. El le plantează și, de asemenea, le îngrijește și le prelucrează. Modificările mediului extern sunt cele mai pronunțate în orașe - creșterea temperaturii (de la 2 la 7 ° C), caracteristici specifice ale solului și compoziției atmosferice, un regim special de umiditate, lumină și acțiunea vântului. Toți acești factori formează biogeocenoze urbane. Acestea sunt sisteme foarte interesante și specifice.
Exemplele de biogeocenoză sunt numeroase. Diferite sisteme diferă unele de altele în compoziția speciilor a organismelor, precum și în proprietățile mediului în care trăiesc. Exemple de biogeocenoză, asupra cărora ne vom opri în detaliu, sunt o pădure de foioase și un iaz.
Pădurea de foioase ca exemplu de biogeocenoză
Pădurea de foioase este un sistem ecologic complex. Biogeocenoza din exemplul nostru include specii de plante precum stejarii, fagii, teiul, carpenul, mesteacănul, arțarii, copacii de rowan, aspeni și alți arbori ale căror frunze cad toamna. Câteva dintre nivelurile lor ies în evidență în pădure: copaci jos și înalți, acoperire de mușchi, ierburi, arbuști. Plantele care locuiesc în nivelurile superioare sunt mai iubitoare de lumină. Ele rezistă la fluctuațiile de umiditate și temperatură mai bine decât reprezentanții nivelurilor inferioare. Mușchii, ierburile și arbuștii sunt toleranți la umbră. Ele există vara în amurgul format după desfacerea frunzelor copacilor. Litierul se află pe suprafața solului. Este format din resturi semi-descompuse, crenguțe de tufișuri și copaci, frunze căzute și iarbă moartă.
Biogeocenozele forestiere, inclusiv pădurile de foioase, se caracterizează printr-o faună bogată. Ele sunt locuite de multe rozătoare vizuitoare, prădători (urs, bursucul, vulpe) și insectivore. Există și mamifere care locuiesc în copaci (chipmunk, veveriță, râs). Căprioarele, elanii și căprioarele fac parte din grupul de ierbivore mari. Mistreții sunt răspândiți. Păsările cuibăresc în diferite straturi ale pădurii: pe trunchiuri, în tufișuri, pe pământ sau pe vârfurile copacilor și în scobituri. Există multe insecte care se hrănesc cu frunze (de exemplu, omizi), precum și cu lemn (gândacii de scoarță). Pe lângă insecte, straturile superioare ale solului, precum și așternutul, conțin un număr mare de alte vertebrate (căpușe, râme, larve de insecte), multe bacterii și ciuperci.
Iaz ca biogeocenoză
Să luăm acum în considerare un iaz. Acesta este un exemplu de biogeocenoză, în care mediul de viață al organismelor este apa. Plantele mari plutitoare sau înrădăcinate (iazuri, nuferi, stuf) se așează în apele puțin adânci ale iazurilor. Mici plante plutitoare sunt distribuite pe toată coloana de apă, până la adâncimea în care pătrunde lumina. Acestea sunt în principal alge numite fitoplancton. Uneori, există o mulțime de ele, drept urmare apa devine verde și „înflorește”. O varietate de alge albastre-verzi, verzi și diatomee se găsesc în fitoplancton. Mormolocii, larvele de insecte și crustaceele se hrănesc cu resturile vegetale sau cu plante vii. Peștii și insectele prădătoare mănâncă animale mici. Și peștii răpitori erbivori și mai mici sunt vânați de peștii răpitori mari. Organismele care descompun materia organică (ciuperci, flagelate, bacterii) sunt larg distribuite în iaz. Există mai ales multe dintre ele în partea de jos, deoarece aici se acumulează rămășițele de animale și plante moarte.
Comparația a două exemple
După ce am comparat exemple de biogeocenoză, vedem cât de diferite sunt ecosistemele unui iaz și ale unei păduri atât în ceea ce privește compoziția speciilor, cât și aspectul. Acest lucru se datorează faptului că organismele care le locuiesc au habitate diferite. Într-un iaz este apă și aer, într-o pădure este pământ și aer. Cu toate acestea, grupurile funcționale ale organismelor sunt de același tip. În pădure, producătorii sunt mușchi, ierburi, arbuști și copaci; În iaz sunt alge și plante plutitoare. În pădure, consumatorii includ insecte, păsări, animale și alte nevertebrate care locuiesc în așternut și în sol. Consumatorii din iaz includ diverși amfibieni, insecte, crustacee, pești răpitori și erbivori. În pădure, descompozitorii (bacterii și ciuperci) sunt reprezentați de forme terestre, iar într-un iaz - de cele acvatice. De asemenea, să menționăm că atât iazul, cât și pădurea de foioase sunt o biogeocenoză naturală. Am dat exemple de artificiale mai sus.
De ce se înlocuiesc biogeocenozele?
Biogeocenoza nu poate exista pentru totdeauna. Inevitabil, mai devreme sau mai târziu, va fi înlocuit cu altul. Acest lucru se produce ca urmare a schimbărilor din mediu de către organismele vii, sub influența oamenilor, în procesul de evoluție și cu condițiile climatice în schimbare.
Un exemplu de schimbare a biogeocenozei
Să luăm, ca exemplu, cazul în care organismele vii însele provoacă o schimbare a ecosistemelor. Aceasta este colonizarea rocilor cu vegetație. Intemperii rocilor este de mare importanță în primele etape ale acestui proces: dizolvarea parțială a mineralelor și modificările proprietăților chimice ale acestora, distrugerea. În stadiile inițiale, primii coloniști joacă un rol foarte important: alge, bacterii, albastru-verzi. Producătorii sunt alge și licheni care trăiesc liber. Ele creează materie organică. Verdele albastru iau azotul din aer și îl îmbogățesc cu el într-un mediu care este încă nepotrivit pentru locuire. Lichenii dizolvă roca cu secreții de acizi organici. Ele contribuie la acumularea treptată a elementelor nutritive minerale. Ciupercile și bacteriile distrug substanțele organice create de producători. Acestea din urmă nu sunt complet mineralizate. Se acumulează treptat un amestec format din compuși minerali și organici și reziduuri vegetale îmbogățite cu azot. Se creează condiții pentru existența lichenilor stufos și a mușchilor. Procesul de acumulare a azotului și a materiei organice se accelerează și se formează un strat subțire de sol.
Se formează o comunitate primitivă care poate exista în acest mediu nefavorabil. Primii coloniști au fost bine adaptați la condițiile dure ale stâncilor - au rezistat la îngheț, căldură și uscăciune. Treptat își schimbă habitatul, creând condiții pentru formarea de noi populații. După ce apar plante erbacee (trifoi, ierburi, rogoz, clopoței etc.), competiția pentru nutrienți, lumină și apă devine mai intensă. În această luptă, coloniștii pionieri sunt înlocuiți cu specii noi. Arbuștii se așează în spatele ierburilor. Ei țin solul în curs de dezvoltare împreună cu rădăcinile lor. Comunitățile de pădure sunt înlocuite cu comunități de iarbă și arbuști.
În timpul lungului proces de dezvoltare și schimbare a biogeocenozei, numărul de specii de organisme vii incluse în aceasta crește treptat. Comunitatea devine mai complexă, devine din ce în ce mai ramificată Varietatea legăturilor care există între organisme crește. Comunitatea folosește din ce în ce mai pe deplin resursele mediului. Așa se transformă într-unul matur, care este bine adaptat condițiilor de mediu și are autoreglare. În ea, populațiile de specii se reproduc bine și nu sunt înlocuite cu alte specii. Modificarea descrisă a biogeocenozelor durează mii de ani. Cu toate acestea, există schimbări care apar în fața ochilor unei singure generații de oameni. De exemplu, aceasta este creșterea excesivă a corpurilor mici de apă.
Deci, am vorbit despre ce este biogeocenoza. Exemplele cu descrieri prezentate mai sus oferă o idee clară despre aceasta. Tot ceea ce am vorbit este important pentru înțelegerea acestui subiect. Tipuri de biogeocenoze, structura lor, caracteristici, exemple - toate acestea ar trebui studiate pentru a avea o înțelegere completă a acestora.
Începuturile științelor naturale moderne. Tezaur
Biogeocenoza
(din bio... + geo... si greacă koinos - general)
1) (simplificat) o zonă omogenă a suprafeței pământului cu o anumită compoziție de componente vii și inerte;
2) un sistem natural omogen stabilit evolutiv, limitat spațial, autosusținut pe termen lung, în care organismele vii și mediul lor abiotic înconjurător sunt interconectate funcțional, caracterizat printr-un metabolism relativ independent și un tip special de utilizare a energiei solare. Termenul a fost introdus de biologul rus V. N. Sukachev (1940). În prezent, un sinonim pentru biogeocenoză este ecosistem.
Dicționar de termeni și definiții de mediu
Biogeocenoza
un ecosistem terestru în limitele unei fitocenoze, adică o zonă de vegetație aparent omogenă.
Glosar de termeni ai Ministerului Situațiilor de Urgență
Biogeocenoza
un set de fenomene naturale omogene (atmosferă, rocă, vegetație, viața animală și lumea microorganismelor, sol și condiții hidrologice) pe o anumită zonă a suprafeței pământului, care are propriile interacțiuni specifice ale componentelor sale constitutive și anumite tipuri. de schimb de materie și energie între ele și cu altele fenomene naturale și reprezentând o unitate dialectică contradictorie în interior, în continuă mișcare și dezvoltare. B. este obiectul principal de cercetare în biogeocenologie. B. este o unitate structurală biocorologică elementară a vitasferei și în acest sens este sinonimă cu conceptele de facies și peisaj elementar, deși, spre deosebire de acesta din urmă, include în mod necesar materia vie. Conceptul de biologie este apropiat de conceptul de ecosistem, dar acestuia din urmă îi lipsește o bază biocorologică strictă.
Enciclopedia „Biologie”
Biogeocenoza
(comunitatea naturală), o zonă omogenă a suprafeței pământului cu o anumită compoziție de organisme vii (biocenoză) și componente inerte (mediu abiotic), unite prin circulația substanțelor și fluxurile de energie direcționată într-un singur complex natural. Fiecare biogeocenoză este diferită calitativ și cantitativ de celelalte și toate împreună formează învelișul biogeocenotic al Pământului - biosfera. Starea biogeocenozei este influențată atât de componentele sale vii, cât și de cele nevii (energie solară, apă, roci etc.). Schimbările climatice globale duc la o schimbare a biogeocenozelor pe suprafețe vaste de pământ și corpuri de apă. Activitatea economică umană duce uneori la astfel de consecințe (vezi). Granițele biogeocenozelor coincid de obicei cu granițele biocenozelor vegetale (fitocenoze), dar, de regulă, sunt vagi. Grupuri de biogeocenoze situate în aceeași zonă climatică formează zone naturale de uscat. Termenul de „biogeocenoză” a fost propus de V.N. Sukaciov (1940). Literatura științifică occidentală folosește un termen similar – ecosistem. Biogeocenologia studiază biogeocenozele. O mare contribuție la dezvoltarea direcției biosferei-ecologice în biologie a avut-o V.V. Dokuchaev și G.F. Morozov, precum și creatorul doctrinei biosferei V.I. Vernadsky.
