Организация живой материи на биоценотическом уровне

Организация живой материи на биоценотическом уровне
Живые организмы, населяющие определенную территорию, не изолированы друг от друга, а взаимодействуют,
образуя единое целое. Сообщества организмов разных видов, тесно связанных между собой,
образуют биоценоз (от лат. bios – жизнь, koinos – совместно), а участок суши (воды), заселенный представителями
биоценоза, называется биотопом (от лат. bios – жизнь, topos – место).
Биоценоз является более высоким уровнем организации, чем популяции. Он состоит из организмов
разных видов, которые прямо или косвенно обеспечивают существование биоценоза. Размеры биоценоза
зависят от входящих в его состав видов и варьируют в широких пределах: от ствола дерева до целого
леса, от лужи до моря и т. д.
Биоценозы, независимо от их природы (естественный – водный бассейн, лес и др.; искусственный –
сад, пшеничное поле и др.) и размеров, характеризуются общностью организации.
Примеры биоценозов
Строение биоценоза
• Основные структурные элементы
1. Продуценты – организмы, синтезирующие необходимые для
существования биоценозов вещества. В большинстве естественных
биоценозов основными продуцентами являются фотосинтезирующие
растения. В некоторых случаях функции продуцента может выполнять
человек, например, если он разводит рыб в искусственном водоеме.
2. Консументы – организмы, потребляющие органические вещества
и обеспечивающие их последовательное преобразование. К консументам
относятся различные виды животных, в том числе и человек.
4. Экология и охрана окружающей среды 131
Вследствие адаптации к условиям жизни они отличаются
большим разнообразием и делятся на:
2.1. первичные консументы – травоядные животные,
употребляющие растительную пищу;
2.2. вторичные консументы – плотоядные животные,
питающиеся травоядными;
2.3. третичные консументы – животные, которые питаются
травоядными и/или плотоядными (например, хищные
птицы).
В зависимости от используемой пищи различают два основных типа консументов: биофаги (употребляют
живую пищу, например, личинки некоторых насекомых) и сапрофаги (питаются мертвым органическим
веществом, например, некоторые грибы).
3. Редуценты – организмы, которые разлагают
органические вещества. К ним относятся микроорганизмы
(плесневые грибы, бактерии), некоторые
животные и растения, которые разлагают выделения
животных, остатки мертвых растительных и животных
организмов.
• Основные группы организмов
1. Автотрофные организмы. Эти организмы синтезируют
органические вещества из неорганических.
Основными автотрофами являются зеленые растения,
которые, используя энергию солнца и неорганические
вещества (СО2, Н2О), образуют органическую биомассу и, тем самым, обеспечивают существование
биоценоза. Эти организмы называют фотоавтотрофами (помимо зеленых растений в эту группу
входят и фотосинтезирующие водоросли и бактерии, использующие СО2, Н2S для синтеза органических
веществ).
К автотрофным организмам относятся также некоторые почвенные бактерии, которые используют
для синтеза органических веществ энергию химических реакций (окисление серы, железа, азота). Эти
хемоавтотрофные бактерии были открыты русским ученым А. Н. Виноградским.
В условиях темноты и недостатка или отсутствия кислорода бактерии являются единственными организмами,
способными синтезировать столь необходимые для существования биоценозов вещества.
2. Гетеротрофные организмы. Они используют готовые органические вещества, синтезированные
другими организмами. К ним относятся животные, грибы и большинство бактерий.
Гетеротрофы могут использовать органические вещества других организмов, паразитируя на них
(паразиты) или разлагая их остатки (сапрофиты).
Большое разнообразие гетеротрофных организмов объясняется высокой адаптивностью организмов
и заселением различных экологических ниш.
• Основные показатели
1. Численность – общее количество особей (видов), населяющих данный биотоп. Она зависит от
видового состава биоценоза, уровня приспособленности, специализации организмов, площади занимаемой
территории и др. Этот показатель может отражать неоднородность среды обитания, обусловленную
благоприятными условиями жизни.
2. Биомасса – общее количество органического вещества особей (видов), образующих биоценоз. Она
выражается в единицах веса (кг, тонны) на единицу площади (м3, га). Значительная часть биомассы биоценозов
приходится на высшие растения.
3. Продуктивность – количество органического вещества, образованного в единицу времени. Она
определяется, главным образом, биосинтетической активностью основных продуцентов – растений.
Продуктивность биоценоза обеспечивает обновление органической биомассы, причем это обновление
происходит намного быстрее в водных биоценозах, чем в наземных.
132 4. Экология и охрана окружающей среды
Графическое изображение закона толерантности
Естественные биоценозы характеризуются рядом особенностей:
• взаимозависимость организмов, в основе которой лежат трофические связи;
• круговорот веществ и энергии при участии живых организмов;
• возможность последовательной смены биоценозов;
• высокая способность к саморегуляции.
В естественных биоценозах устанавливаются определенные закономерности.
В 1840 году немецкий агрохимик Ю. Либих сформулировал закон ограничивающего фактора, согласно
которому «рост растений зависит от фактора, ограничивающего действие остальных факторов».
Например, растения, выращиваемые на щелочных и кислых почвах, дают очень низкий урожай, хотя
остальные факторы (концентрация азота, калия, фосфора, воды и др.) являются оптимальными. Позже
этот закон был применен и для животных организмов, хотя он и не имеет универсального значения.
В 1911 году В. Шелфорд вывел закон толерантности, согласно которому развитие живых организмов
возможно в определенных условиях действия экологических факторов. Крайние участки кривой, выражающие
состояние угнетения при резком недостатке или избытке фактора, называют зонами пессимума
(в них организмы не выживают). Следует отметить, что организмы могут обладать устойчивостью к
разным факторам среды, что обеспечивает их широкую адаптацию.