Понятие о биоценозах и экосистеме. Проблема взаимоотношений между организмами. Типы отношений.

Биоценоз — совокупность популяций всех видов живых организмов, населяющих определенную географическую территорию, отличающуюся от других соседних территорий по химическому составу почв, вод, а также по ряду физических показателей (высота над уровнем моря, величина солнечного облучения и т.д.). Биоценоз, или сообщество, (термин предложен Мебиусом в 1877 году) - объединение организмов, которые связаны друг с другом взаимозависимостью и образуют группировку, относительно стабильную во времени и пространстве. Биоценозы могут быть устойчивыми или циклическими. В современной экологии под биоценозом понимается группировка живых организмов, формируемая в определенных более или менее устойчивых условиях внешней среды, характеризуемая определенным видовым составом и наличием взаимозависимостей между входящими в нее видами. 6 Биоценоз занимает пространство, именуемое биотопом. Размеры и продолжительность существования биоценоза могут быть весьма различными. Синонимами биоценоза можно считать ассоциацию или сообщество. Экосистема - это система, состоящая из биотопа и населяющего его биоценоза. Экосистема обычно относительно однородна по рельефу, климату, видовому составу населения, физическим и химическим свойствам биотопа. Интенсивность обмена веществ и энергии между компонентами экосистемы, как правило, относительно стабильна. Экосистемы обычно складываются в процессе длительной эволюции и являются адаптацией видов к окружающей их среде обитания. Они обладают свойством саморегуляции и способны противостоять изменениям окружающей среды и резким колебаниям численности и плотности составляющих их популяций или их группировок. Экосистема обычно включает в себя: - биотические органические и неорганические вещества среды обитания живых организмов; - автотрофные организмы-продуценты, способные синтезировать органические вещества за счет неорганической среды; - гетеротрофные организмы-консументы, питающиеся продуцентами или другими консументами; - редуценты (или биоредукторы, или деструкторы), разлагающие органические вещества на неорганические составляющие.

Выделяют 9 типов наиболее важных взаимодействий между видами (по Ю. Одуму, 1986):

• Нейтрализм - ассоциация двух видов популяций не сказывается ни на одном из них;
• Взаимное конкурентное подавление - обе популяции взаимно подавляют друг друга;
• Конкуренция из-за ресурсов - каждая популяция неблагоприятно воздействует на другую при недостатке пищевых ресурсов;
• Аменсализм - одна популяция подавляет другую, но сама при этом не испытывает отрицательного влияния;
• Паразитизм -популяция паразита наносит вред популяции хозяина;
• Хищничество - одна популяция неблагоприятно воздействует на другую в результате прямого нападения, но зависит от другой;
• Комменсализм - одна популяция извлекает пользу от объединения с другой, а другой популяции это объединение безразлично;
• Протокооперация - обе популяции получают пользу от объединения;
• Мутуализм - связь благоприятна для роста и выживания отдельных популяций, причём в естественных условиях ни одна из них не может существовать без другой.

4. Трофические цепи. Экологические пирамиды. Представление о круговороте веществ и преобразовании энергии в биосфере.

Трофическая цепь - пищевая цепь, цепь питания, взаимоотношения между организмами, через которые в экосистеме происходит трансформация вещества и энергии; группы особей (бактерии, грибы, растения и животные), связанные друг с другом отношением пища — потребитель. В трофической цепи при переносе потенциальной энергии от звена к звену большая её часть (до 80—90%) теряется в виде теплоты. Поэтому число звеньев (видов) в трофической цепи обычно не превышает 4—5 и, очевидно, чем длиннее трофическая цепь, тем меньше продукция её последнего звена по отношению к продукции начального. В состав пищи каждого вида входит обычно не один, а несколько или много видов, каждый из которых в свою очередь может служить пищей нескольким видам. Поэтому трофические взаимоотношения видов в природе точнее передаются термином трофическая сеть (или паутина).

Экологическая пирамида - графические изображения соотношения между продуцентами и консументами всех уровней (травоядных, хищников; видов, питающихся другими хищниками) в экосистеме. Экологические пирамиды различают в зависимости от показателей, на основании которых строится пирамида. При этом для всех пирамид установлено основное правило, согласно которому в любой экосистеме больше растений, чем животных, травоядных, чем плотоядных, насекомых, чем птиц.

Типы экологических пирамид

1. пирамиды чисел - на каждом уровне откладывается численность отдельных организмов

2. пирамиды биомасс - характеризует общую сухую или сырую массу организмов на данном трофическом уровне, например, в единицах массы на единицу площади - г/м², кг/га, т/км² или на объем - г/м³

3. пирамиды энергии - показывает величину потока энергии или продуктивности на последовательных уровнях.

Все живые организмы находятся во взаимосвязи с неживой природой и включены в непрерывный круговорот веществ и энергии. Под круговоротом веществ понимают повторяющийся процесс превращения и перемещения веществ в природе, имеющий более или менее выраженный циклический характер. В круговороте веществ принимают участие все живые организмы, поглощающие из внешней среды одни вещества и выделяющие в нее другие. Непрерывная циркуляция химических элементов в биосфере по более или менее замкнутым путям называется биогеохимическим циклом. Необходимость такой циркуляции объясняется ограниченностью их запасов на планете. Чтобы обеспечить бесконечность жизни, химические элементы должны совершать движение по кругу. Круговорот каждого химического элемента является частью общего грандиозного круговорота веществ на Земле, т. е. все круговороты тесно связаны между собой.

Круговорот веществ, как и все происходящие в природе процессы, требует постоянного притока энергии. Основой биогенного круговорота, обеспечивающего существование жизни, является солнечная энергия. Связанная в органических веществах энергия но ступеням пищевой цепи уменьшается, потому что большая ее часть поступает в окружающую среду в виде тепла или же тратится на осуществление процессов, происходящих в организмах, Поэтому в биосфере наблюдается поток энергии и ее преобразование. Таким образом, биосфера может быть устойчивой только при условии постоянного круговорота веществ и притока солнечной энергии.

Одновременно с миграцией атомов происходит и преобразование энергии. Единственным источником энергии на Земле является Солнце. Часть тепла расходуется на обогрев Земли и испарение воды. И только 0, 2 % солнечной энергии используется в процессе фотосинтеза. Эта энергия преобразуется в энергию химических связей органических веществ. При расщеплении и окислении органических веществ в процессе питания энергия освобождается и расходуется на процессы жизнедеятельности организмов: рост, движение, размножение, развитие, обогрев тела. Таким образом, постоянно поступающая солнечная энергия аккумулируется в органических веществах и ее используют все живые организмы.