Экология сообществ и экосистем

Экология сообществ  и экосистем.

1)Видовая структура биоценоза.

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

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

Видовая структура биоценоза

 

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

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

Видовое разнообразие

 

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

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

Количественное соотношение  числа видов между собой

 

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

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

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

Доминантные виды

 

Виды, которые преобладают  по численности, называют доминантными, или просто — доминантами данного  сообщества. Но и среди них есть такие, без которых другие виды существовать не могут. Их называют эдификаторами (лат. —-строители). Они определяют микросреду (микроклимат) всего сообщества и их удаление грозит полным разрушением биоценоза. Как правило, эдификаторами выступают растения — ель, сосна, кедр, ковыль и лишь изредка0-^ животные (eyf)c ки).

Второстепенные виды

 

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

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

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

Важным проявлением структуры биоценоза является размещение организмов в пространстве. Различают вертикальную и горизонтальную структуру биоценозов.Вертикальная структура — это ярусность. Ярусность особенно хорошо заметна в фитоценозах. Она является следствием межвидовой борьбы у растений. Например, надземные и подземные органы располагаются в несколько ярусов, по-разному используя и изменяя среду.

Рассмотрим яруса в широколиственных лесу: первый ярус образован деревьями первой величины (дуб обыкновенный, липа сердцевидная, вяз гладкий и др.), второй — деревьями второй величины (дикие яблоня и груша, черемуха, ива, клен татарский); третий ярус составляет подлесок, образованный кустарниками (лещина обыкновенная, крушина ломкая, жимолость лесная и др.), четвертый — высокие травы (ландыш майский, купена лекарственная); пяти ярусов составляют травы значительно ниже (осока волосистая, будра плющевидна, перелеска многолетняя и др. ; в шестом ярусе — низкие травы, такие, как копытень европейский, различные виды мхов. Выделяют также межъярусные организмы (лишайники, эпифиты, лианы).

 

Животные также могут  образовывать в биоценозах яруса. Например, в кроне дерева — зяблики, щегла, корольки; в кроне кустарников — славки, дрозды, на земле — коньки, овсянки, тетеревини. Водный биоценоз: на поверхности воды — водомерки, в толще воды — Гладыша, на дне водоема — водяные скорпионы.

 

Горизонтальная структура  — это размещение видов в биоценозе  по горизонтали, так называемая мозаичность. Причина мозаичного размещения видов  в биоценозе — неоднородность микрорельефа почв, влияние деятельности человека, влияние животных и растений. Например, чередование территории с  голым грунтом и почвой, покрытой растительностью.

 

Мозаичность свойственна  практически всем фитоценозах, поэтому  в их пределах выделяют структурные  единицы, которые получили различные  названия: консорции, синузии, парцеллы. Эти понятия часто встречаются в геоботанике.

 

Консорция — это совокупность видов, связанных между собой трофическими и топическими связями, которые зависят от центрального члена консорции (ядра группировки). В качестве ядра выступает автотрофный организм — эдификаторы (растение), а компонентами консорции — животные, микроорганизмы, грибы, которые непосредственно с ним связанные. Например, дуб и его обитатели.

 

Синузии — группа видов в фитоценозах, принадлежащих к близким жизненных форм.

 

Например, датский ученый К. Раункиер предложил классификацию растений в зависимости от размещения почек возобновления: фанерофиты (деревья, кустарники), хамефиты (мелкие кустарники высотой 10-20 см); гемикриптофиты (травянистые растения, у которых стебли, листья отмирают, а корни остается на зиму под снегом); геофиты (почки возобновления размещенные на клубнях, луковицах, корневищах); терофиты (оставляют на неблагоприятный период только семена). Если в широколиственных лесу объединить все фанерофиты (деревья и кустарники), это и будет синузии.

 

Парцель — структурная  часть горизонтального сечения  биогеоценоза, которая отличается от других его частей составом своих  компонентов и их свойствами. Например: в Дубраве участки дуба с наземным покровом из сныти является парцель; в другом месте дуб растет на участке, покрытая ландыш майский, — это другое парцель.

3)Экологическая структура биоценоза.

Экологическая структура  биоценоза – соотношение организмов различных экологических групп.

 

Совокупность диапазонов всех факторов среды, в пределах которых  возможно существование вида в биоценозе, называется экологическая ниша. В  общем, можно определить экологическую  нишу как место вида в природе, подразумевая под понятием «место»  не только физическое пространство, но именно совокупность условий местообитания, как то: потенциальная роль организма  в сообществе, его место в трофических  цепях, его место относительно факторов среды. Наличие определенной экологической  ниши позволяет виду избежать жесткой  конкуренции и иметь свой способ усвоения вещества и энергии в  биоценозе. При этом у видов эволюционно  возникает комплекс приспособлений, обеспечивающих успешное выживание  и воспроизведение вида в данных условиях, в данной экологической нише – жизненная форма. Неродственные виды могут выглядеть сходным образом и принадлежать одной жизненной форме, если занимают одинаковые экологические ниши (например, дельфин и тунец).

 

Классификацию жизненных  форм растений разработал датчанин К. Раункиер:

 

- фанерофиты – точка  возобновления побегов после  неблагоприятных условий (зимы, засухи) выше 30 см над землей (деревья);

 

- хамефиты – точка возобновления побегов невысоко или у самой земли (кустарники);

 

- гемикриптофиты – точка  возобновления побегов на почве  (одуванчик);

 

- криптофиты – точка  возобновления побегов в почве  или под водой (лотос, тюльпан,  картофель);

 

- терофиты – возобновление идет только семенами (томат).

 

Согласно принципу Гаузе два вида не могут существовать в одной и той же местности, если их экологические потребности идентичны. Такие виды называются экологическими эквивалентами и обычно занимают одинаковые ниши в различных географических областях (американская норка была успешно акклиматизирована в Евразии и в природных сообществах постепенно вытесняет менее крупную европейскую норку).

 

Экологические группы животных также как и виды имеют специфические  черты морфологии и биологии. Так, птицы открытых пространств хорошо бегают, водоплавающие имеют перепонки  на лапах, а птицы леса имеют короткие крылья и, как правило, насекомоядные.