Биогеоценоз и экосистема

Отличие биогеоценоза от агроценоза, биоценоза и экосистемы

Агроценоз является сообществом организмов, но он значительно отличается от всех других. В чем заключается разница?

Агроценоз — это сообщество организмов, созданных человеком. Он может включать растения, животных, грибки и микроорганизмы. Целью его создания является производство сельскохозяйственной продукции. Но чаще всего называют агроценоз искусственным растительным сообществом. Это поле, сад, огород.

Биогеоценоз является естественной, саморазвивающейся структурой.

Агроценоз — не саморегулируемый, все необходимые процессы контролируются человеком. Когда его деятельность прекращается, агроценоз перестает существовать.

Для биогеоценоза необходима солнечная энергия,

При агроценозе существуют дополнительные резервы. Эту энергию человек вносит в орошение, распашку земли, использование удобрений и т.д.

Признаки агроценоза

Агроценозы имеют низкое видовое разнообразие. Поскольку эти сообщества созданы с целью получения определенных сельскохозяйственных продуктов, они включают в себя одного или двух представителей органического мира.

Агроценоз — слабостабильная структура. Его развитие происходит только тогда, когда человек подвергается искусственно воссозданным условиям.

Биоценоз — это

сообщество биологически интегрированных и взаимозависимых растений и животных. Это лишь часть биогеоценоза, которая не включает в себя неживую составляющую — экотоп. Это и является их различием.

Экосистема — это географическая область, в которой растения, животные и другие организмы, а также погода и ландшафты работают вместе, образуя круговорот жизни.

Отличиями биогеоценоза можно назвать:

• Нахождение биогеоценоза только на суше. Экосистема повсеместна.
• Экосистема безгранична, в то время как биогеоценоз может иметь границы, которые определяются фитоценозом (растительным сообществом).
• Поступление органических веществ в биогеоценозе возможно только с помощью растений, а в экосистему они могут попасть и другими способами.
• Экосистема прекратит своё существование без поступления необходимой энергии или веществ, а биогеоценоз можно назвать бессмертным.

Самовоспроизводство. саморегуляция и устойчивость экосистем

Любая экосистема является сложной динамической системой, состоящей из многих сотен, иногда тысяч видов организмов, объединенных трофическими, топическими и другими связями.

Самовоспроизводство — способность экосистем воссоздавать поток энергии и обеспечивать круговорот основных веществ и элементов между живыми и неживыми компонентами.

■ Живые организмы извлекают из среды ресурсы и поставляют в нее продукты жизнедеятельности (растения используют световую энергию, СО2, Н2О, пополняют атмосферу О2; животные поглощают из атмосферы О2, выделяют в нее СО2 и т.д.).

Саморегуляция — способность населения экосистемы восстанавливать свой видовой и количественный состав после какого-либо отклонения, а также способность его различных видов существовать совместно, не уничтожая полностью друг друга, а лишь ограничивая численность особей каждого вида определенным уровнем.

■ Регулирующие факторы формируются в самой экосистеме: хищники регулируют численность своих жертв, деятельность травоядных животных влияет на растения и т.д.

■ Саморегуляция действует по принципу обратной связи. Пример: массовое размножение грызунов приводит к значительному росту численности хищников и паразитов, которые сокращают величину популяции грызунов. Вслед за этим сокращается и численность хищников, так как они начинают погибать от недостатка пищи. В итоге динамическое равновесие в экосистеме восстанавливается.

Экосистемный гомеостаз — свойство относительного постоянства видового состава и численности особей различных видов в экосистеме, а также относительной стабильности и целостности генетической структуры экосистемы.

■ Указанное постоянство соблюдается лишь в среднем и отражает динамическое равновесие противоположно действующих факторов.

Устойчивость — способность экосистемы выдерживать изменения, вызванные внешними (природными или антропогенными) воздействиями, и восстанавливать связи и динамическое равновесие между основными ее компонентами, нарушенные внешним воздействием.

■ Устойчивость каждой экосистемы имеет свои пределы: если интенсивность или время действия внешнего воздействия превысит некоторый порог, экосистема может погибнуть.

Основанные на знании законов динамики экосистем расчеты их продуктивности и потоков энергии позволяют регулировать численность популяций и круговорот веществ в экосистемах так, чтобы добиться наибольшего выхода необходимой для человека продукции.

Непродуманное вмешательство человека в экосистемы может нарушить природные цепи питания и привести к неконтролируемому росту или снижению численности особей определенных популяций и к нарушению природных экосистем.

Примеры биогеоценоза в природе

Естественные биогеоценозы — это любые относительно однородные участки суши с заселяющими их организмами. Например:

• горная долина;
• дубрава;
• ельник;
• сосновый лес;
• суходольный луг;
• сфагновое болото.

Разнообразие живого сообщества внутри биогеоценоза зависит в первую очередь от климатических факторов. Сложные трофические связи существуют в тропических лесах. Беден растительный и животный мир арктических территорий.

Примечание

По сравнению с предыдущими эпохами, в наше время наблюдается сильное вмешательство человека в деятельность природных экосистем. Это приводит к изменению соотношений компонентов в биогеоценозах и грозит их разрушением.  

Уровни биогеоценоза

Трофический (пищевой) уровень — комплекс организмов с одинаковым типом питания, занимающих определенное положение в пищевой цепи.

Пищевая цепь – последовательность живых организмов, способных передавать питательные вещества и энергию от продуцентов (растений) к консументам (хищникам). Соседние звенья пищевой цепи формируют отношения по принципу «пища – потребитель». То есть, если одна группа организмов становится пищей для другой группы, звенья будут сцеплены.

 Классификация уровней:

1. первый — образуют продуценты (фотосинтезирующие растения);
2. второй — консументы I порядка (травоядные животные: овцы, зайцы, насекомые);
3. третий — консументы II порядка (первичные хищники, для которых пищей служат травоядные животные: змея, поедающая грызунов, или волк, питающийся кроликом);
4. четвертый — консументы III порядка (хищники, питающиеся консументами II порядка, или вторичные хищники: сова, поедающая змей).

Особи одного вида могут занимать несколько трофических уровней в зависимости от источников пищи (например, белый медведь, потребляя ягоды, считается консументом I порядка, но, поедая грызуна, становится консументом II порядка).

Вершину пищевой цепи обычно занимают высшие хищники, которые, как правило, не имеют серьезных врагов (например, крокодил или акула). 

Заключенная в одних организмах энергия потребляется другими организмами в процессе круговорота веществ. Перенос энергии и пищи от ее источника — автотрофов (продуцентов) через ряд организмов происходит по пищевой цепи, путем поедания одних организмов другими. Пищевая цепь — это ряд видов или их групп, каждое предыдущее звено в котором служит пищей для следующего.

§ 44. Экосистема. Биогеоценоз

Понятие экосистемы и биогеоценоза

Термин «экосистема» впервые был предложен английским экологом А. Тенсли в 1935 г. Экосистемы считаются основными структурными единицами природы на Земле.

Экосистема — биологическая система, состоящая из живых организмов и среды их обитания, связанных совокупностью связей, осуществляющих обмен веществом и энергией между ними. Для обозначения подобных систем на однородных участках суши русский геоботаник В. Н. Сукачев в 1942 г. предложил термин «биогеоценоз».

Биогеоценоз(от греч. bίos — жизнь, gé — земля, koinós — общий) — биологическая система, включающая сообщество живых организмов (биоценоз) и тесно связанную с ним совокупность абиотических факторов среды (биотоп) в пределах однородной территории, связанных между собой круговоротом веществ и потоком энергии.

Как видно из приведенного определения, биогеоценоз включает две структурные части — биоценоз и биотоп. Каждая из этих частей состоит из определенных компонентов, которые между собой взаимосвязаны.

Биогеоценоз и экосистема — близкие понятия, обозначающие биосистемы одного уровня организации. Однако они не являются синонимами.

Экосистемы имеют разную степень сложности, разные масштабы, они могут быть естественными (природными) и искусственными (созданными человеком). Экосистемы не имеют определенной размерности. Гниющий пень с населяющими его беспозвоночными, грибами и бактериями представляет собой экосистему небольшого масштаба (микроэкосистема). Озеро с водными и околоводными организмами является экосистемой среднего масштаба (мезоэкосистема). А море с его многообразием водорослей, рыб, моллюсков, ракообразных — экосистема крупного масштаба (макроэкосистема).

Биогеоценоз отличается от экосистемы территориальной ограниченностью. Его границы определяются наземным растительным покровом (фитоценозом). Изменение растительности свидетельствует об изменении условий в биотопе и о границе с соседним биогеоценозом. Например, переход от древесной растительности к травянистой свидетельствует о границе между лесным и луговым биогеоценозами. Биогеоценозы выделяют только на суше, так как их обязательным компонентом является почва.

С точки зрения обеспечения питательными веществами биогеоценозы более автономны (независимы от других биогеоценозов), чем экосистемы. В каждом из устойчивых (существующих длительное время) биогеоценозов осуществляется достаточно полный круговорот веществ, сопоставимый по характеру с круговоротом веществ в биосфере планеты Земля, но только в гораздо меньшем масштабе. Экосистемы же более открытые системы для притока и оттока вещества и энергии. Это еще одно отличие биогеоценозов от экосистем.

Следовательно, понятие «экосистема» более широкое, чем «биогеоценоз». Экосистемой можно назвать любой биогеоценоз, а вот биогеоценозом можно назвать только наземные экосистемы.

Взаимосвязь организмов

Как вам известно, различные виды растений распространены не равномерно, а в зависимости от местных условий, образуя естественные группировки, или растительные сообщества. Часто думают, что дикие животные свободны в выборе своего местообитания, могут жить где хотят и как хотят. Однако это не так. Если мы посмотрим, каков состав животного населения в любом растительном сообществе, то мы увидим не случайный набор, а определенный комплекс видов животных, свойственных именно данному растительному сообществу. Таким образом, можно говорить уже о природном сообществе растений и животных. Но эти растения и животные связаны, в свою очередь, с микроорганизмами. Природное сообщество — совокупность растений, животных, микроорганизмов, приспособленных к условиям жизни на определенной территории, влияющих друг на друга и на окружающую среду. В нем осуществляется и поддерживается круговорот веществ. Можно выделить разномасштабные природные сообщества, например материки, океаны, лес, луг, тайгу, степь, пустыню, пруд, озеро. Более мелкие природные сообщества входят в состав более крупных. Человек создает искусственные сообщества, например поля, сады, аквариумы, космические корабли. Каждому природному сообществу свойственны разнообразные взаимосвязи — пищевые, по месту обитания и др.Основная форма связей организмов в природном сообществе — это пищевые связи. Начальным, основным звеном в любом природном сообществе, создающим в нем запас энергии, являются растения. Лишь растения, используя солнечную энергию, могут из находящихся в почве или воде минеральных веществ и углекислого газа создавать органические вещества. Растениями питаются растительноядные беспозвоночные и позвоночные животные. Ими, в свою очередь, питаются плотоядные животные — хищники. Так в природных сообществах возникают пищевые связи, цепь питания: растения — растительноядные животные — плотоядные животные (хищники). Иногда эта цепь усложняется: первыми хищниками могут питаться другие, а ими, в свою очередь, — третьи. Например, гусеницы поедают растения, а гусениц поедают хищные насекомые, которые, в свою очередь, служат пищей насекомоядным птицам, а теми питаются хищные птицы.

Наконец, в состав природного сообщества входят еще различные организмы, которые питаются отходами: отмершими растениями или их частями (ветками, листьями), а также трупами погибших животных или их экскрементами. Ими могут быть некоторые животные — жуки-могильщики, дождевые черви. Но основную роль в процессе разложения органических веществ играют плесневые грибы и бактерии. Именно они доводят разложение органических веществ до минеральных, которые опять могут быть использованы растениями. В общей сложности в природных сообществах происходит круговорот веществ.

Кроме пищевых связей в природных сообществах имеются и другие. Так, растения в любом месте создают особый климат, микроклимат. Различные факторы неживой природы — температура, влажность, освещенность, движение воздуха или воды — под пологом растений будут заметно отличаться от общих для данной местности. Изменения этих факторов под пологом растений будут всегда менее резкими, чем на открытой местности. Так, в лесу днем всегда более прохладно, влажно и тенисто, а ночью, наоборот, теплее, чем на открытом воздухе. Даже на лугу, покрытом только травой, температура и влажность на поверхности почвы будут другие, чем на голой почве.

Наконец, только наличие растительного покрова предохраняет почву от эрозии — распыления и размыва.

Естественно, что микроклимат сказывается и на видовом составе и жизнедеятельности животных, населяющих данное сообщество. Каждый вид животных избирает для своего обитания места не только с наличием необходимой пищи, то также с наиболее подходящими для него температурой, освещенностью, условиями устройства нор и гнезд.

Но и животные в природных сообществах также оказывают влияние на растения. Прежде всего, многие цветковые растения опыляются насекомыми, иногда даже какими-то определенными видами и при отсутствии их размножаться не могут. Далее — распространение семян у некоторых растений также производится животными. Наконец, роющая деятельность различных животных, прежде всего дождевых червей, способствует рыхлению почвы, в нее легче и глубже проникают вода и воздух и быстрее совершаются процессы разложения органических остатков.

Видовая структура биоценоза

Данная структура подразумевает наличие разнообразных видов организмов, их количество и общую массу. Богатство и бедность биоценоза определяется численностью и разнообразием обитающих в нем видов.

К примеру, на местах с девиацией (уклонением от нормы) условий внешней среды заметно сильное обеднение. Единичные особи способны выжить при неблагоприятном окружающем воздействии. Невелико видовое разнообразие и в местах с постоянным или негативным вмешательством (разрушение территории посредством затопления и уничтожения руками человека).

Биоценозы делят на естественные и искусственные.

Естественный исторически складывается с течением многих лет. Поэтому более молодой биоценоз отличается более скудными видовыми характеристиками.

Человек также не может собрать большое многообразие видов на одной территории. Поэтому искусственные биоценозы также не отличаются широким разнообразием обитателей.

Плотность обитания зависит и от природных климатических условий. Чем благоприятней среда, тем выше концентрация организмов на одной территории.

Цепи питания биогеоценоза: примеры

На базовом функциональном уровне биогеоценоз обычно включает первичных производителей (растений), способных собирать энергию от солнца благодаря процессу, называемому фотосинтезом. Эта энергия затем протекает через пищевую цепь. Далее идут потребители: первичные (травоядные) и вторичные (плотоядные). Эти потребители питаются захваченной энергией. Декомпозиторы работают в нижней части пищевой цепи.

Мертвые ткани и отходы жизнедеятельности имеют место на всех уровнях. Мусорщики, детриворы и разлагающие вещества не только потребляют эту энергию, но и разрушают органику, расщепляя ее на составляющие. Именно микробы заканчивают работу по разложению и производят органические компоненты, которые могут снова использоваться производителями.

Смены биогеоценоза

В биогеоценозе происходят вполне закономерные изменения — смена сообществ, называемая сукцессией.

В лесу смениться биогеоценоз может от вырубки, либо от пожара. Также, к примеру, стоячий водоем обмелел и на его месте образовался луг, лес или заросли кустарника. Один вид организмов исчез и появился другой вид.

Человеческий фактор также может играть роль в смене сообществ, так как ведётся охота на животных, сбор растений, что может способствовать вымиранию тех или иных видов.

Сельское хозяйство провоцирует размножение вредителей, которых люди убивают химией, но вместе с вредителями погибают и другие организмы и даже враги вредителей.

Биоценоз пустыни

Для растительности пустынь характерны ксерофильные деревья и кустарники с мелкой, иногда чешуевидной листвой, и сильно развитой корневой системой (саксаулы, акации).

Особенно распространены суккулентные растения, свойства которых заключаются в накапливании запасов воды (кактус).

Бодрствование по ночам — такой образ жизни лучше всего подходит для беспозвоночных организмов, так они защищаются от перегрева. Альтернативный вариант – обитание в почвенном ярусе, где находятся большие запасы питания в виде подземных растений.

Мелкие виды живут и питаются в норках грызунов. В пустыне очень много насекомых – жуки, навозники, скарабеи, муравьи, клопы.

Условия для жизни пресмыкающихся более широки. Высокая температура здесь играет небольшую роль. Ведь не отменено преобладание пустынных ящериц и змей, которые в большинстве своем не переносят продолжительное время температуру выше 40 градусов.

Биогеоценоз и экосистема

Популяции живых организмов, которые входят в состав биоценозов, тесно связаны не только между собой, но и с условиями среды их существования. Из окружающей среды поступают вещества, необходимые для обеспечения их жизнедеятельности.

Обратно поступают продукты метаболизма. Так формируется определенная система из сообщества организмов и среды их существования. Ученые назвали ее экосистемой. Данный термин предложил в $1935$ году английский эколог А. Тенсли.

Он подчеркивал, что нельзя изучать живые организмы без учета среды их обитания.

Определение 1

Экосистема – это совокупность живых организмов различных видов, которые взаимодействуют между собой и со средой обитания, благодаря чему возникает поток энергии, который образует определенную трофическую структуру и обеспечивает круговорот веществ в средине системы.

Под круговоротом веществ следует понимать обмен веществом между неживой и живой частями экосистем.

Понятие биогеоценоза

В $1940$ году российский советский эколог В.Н. Сукачев ввел в науку понятие «биогеоценоз». Он считал, что понятия «экосистема» и «биогеоценоз» хоть и близки, но не идентичны.

Ничего непонятно?

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

Определение 2

Биогеоценоз – это территория с более-менее однородными условиями существования, населенная взаимосвязанными популяциями различных видов, которые объединены между собой и физической средой обитания круговоротом веществ и потоком энергии.

Сукачев считал, что биогеоценоз, в отличие от экосистемы, является более конкретным территориальным понятием (образованием).

Когда говорится об экосистеме, то имеется ввиду любая совокупность организмов разных видов, связанных между собой трофически, которые не обязательно занимают территорию с однородными условиями.

А биогеоценоз занимает ограниченную территорию с однородными условиями и определенным растительным сообществом – фитоценозом.

Структура биогеоценоза

Так как биогеоценоз представляет собой систему взаимодействия живой и неживой природы, то в его структуре выделяют абиотическую и биотическую части.

В состав абиотической части входят такие компоненты, как неорганические и органические соединения, климатические условия, явления неживой природы (гроза, землетрясения, извержения вулканов и т.п.).

Биотическую часть составляют различные экологические группы популяций организмов, которые объединены между собой трофическими и пространственными связями.

Важная роль в структуре биогеоценоза принадлежит редуцентам. Эти организмы, питаясь останками других живых организмов или продуктами их жизнедеятельности, расщепляют органические вещества до неорганических. Таким образом, они обеспечивают завершение цикла круговорота веществ в природе.

Свойства биогеоценозов

Биогеоценоз, как любая система, имеет ряд свойств. К особенным свойствам биогеоценозов относятся:

1. целостность,
2. устойчивость,
3. способность к самовоспроизводству,
4. способность к саморегуляции.

Целостность – это свойство, которое обеспечивается тесными связями организмов между собой и средой. При изменении хотя бы одного компонента нарушается поток энергии и круговорот веществ, поэтому изменяется весь биогеоценоз.

Устойчивость биогеоценозов определяется взаимоприспособленности различных видов к сосуществованию и их адаптации к условиям среды, способности противостоять их изменениям.

Саморегуляция биогеоценозов состоит в колебании количества особей и популяций того или иного вида, биопродуктивности популяций, способов и скорости круговорота веществ в биогеоценозе и потоков энергии вокруг определенных (оптимальных) значений. Регулирующими факторами могут выступать внутривидовые и межвидовые связи («растения–травоядные», «хищник-жертва», «паразит-хозяин» и т.п.).

Способность биогеоценозов к самовоспроизводству зависит от взаимодействия саморегулируемых популяций, входящих в их состав, и обеспечивается природными ресурсами окружающей среды (тепло, наличие воды и еды).

Человек в процессе своей деятельности вольно или невольно изменяет соотношение компонентов в биогеоценозах. Это может вызвать изменение биогеоценозов и всей биосферы вообще.

Свойства биогеоценоза

Основными свойствами биогеоценоза являются:

• Целостность
  . Солнечная энергия и питательные вещества обеспечивают все живые организмы. Неиспользованная пища переносится во внешнюю среду, возвращаясь в круговорот веществ, который происходит непрерывно;
• Устойчивость
  . Сложившийся биогеоценоз способен выдержать испытания внешней среды;
• Саморегуляция
  . Поддерживание определенного количества живых существ в разных пищевых цепях и сетях;
• Самовоспроизводство
  . Способность организмов к размножению и воссозданию популяций;
• Изменение
  . Явления, связанные с , влияют на численный состав организмов.

Характерные свойства

К свойствам биогеоценоза относятся:

1. Целостность. Излишки или неусвоенные питательные вещества остаются в окружающей среде и попадают в круговорот веществ, который имеет цикличный характер. 
2. Устойчивость. Устоявшийся, сформированный биогеоценоз готов к катаклизмам внешней среды.
3. Саморегуляция. Биогеоценоз регулирует видовую численность, необходимую для поддержания пищевых целей.
4. Самовоспроизводство. Данное свойство состоит в способности к размножению и воспроизведению видовой популяции.
5. Изменение. Явления, обусловленные сменой поры года, оказывают влияние на численность организмов.