Биология

Биоценоз как сообщество живых организмов

Какая самая большая постройка, созданная живыми существами? Большая пирамида в Гизе, 828-метровый шпиль Бурдж Халифа? Нет. Самым крупным творением живых существ (еще и состоящим из живых существ) является Большой барьерный риф у берегов Австралии. За последние 8 тысяч лет миллионы кораллов сформировали ряд валов размером с Великобританию. Здесь обитают более четырех сотен видов кораллов, 1500 видов морских рыб, среди них крупнейшая рыба на Земле – китовая акула. Большой барьерный риф по праву носит звание крупнейшего в мире биоценоза.

Популяции в природных сообществах – биоценозах

Биоценоз (от греч. bios –  «жизнь» и koinos – «общий») – устойчивое сожительство видов в природе.

Человек может создавать и искусственные биоценозы, например сады, поля, парки, но они бывают устойчивыми в том случае, когда строятся по природным законам.

Рис. 1. Сад, парк и подосиновики в лесу

Место, занимаемое биоценозом, носит название биотоп. Условия биотопа во многом определяют видовой состав биоценоза. Все члены биоценоза должны быть приспособлены к этому комплексу экологического фактора. Среди них особое значение имеют абиотические факторы: климат, почва рельефности, характер ветров и течений. Для членов сообщества очень важна биотическая среда, то есть условия, которые задаются в результате присутствия живущих здесь видов (http://iesmh.edu.gva.es/ptebar/PAG2.2.htm).  Прежде всего, это обеспечение пищи через прямые или косвенные связи.

Рис. 2. Львица и ее добыча

Рис. 3. Крот

Рис. 4. Взаимовыгодное сосуществование рыбы-клоуна и актинии

Рис. 5. Лес

Даже для растений условия их генерального питания зависят от активности многих видов почвенной микрофлоры, животных, грибов, бактерий, разлагающих мертвые остатки. Не менее значима для членов сообщества средообразующая деятельность различных видов, благодаря чему условия биотопов меняются в сторону, благоприятную для других видов.

Особенно большую роль играют деревянистые и травянистые формы растений, поскольку создают  собственные биоценозы – лесные, луговые и степные.

Рис. 6. Биоценозы: лесной, луговой, степной

Растения создают особую среду – уменьшают силу ветра, влияют на климат, создают тень, дают кислород, сохраняют влагу, обеспечивают питанием животных (звери, птицы, насекомые). Всё это делает возможным существование на данной территории  других видов, которые не прижились бы.

Эдификаторы, или средообразователи, – виды, которые в наибольшей мере влияют на условия жизни в сообществе. В еловом лесу, например, самый сильный средообразователь – ель. В болотах – мхи. В степях – плотнодревовидные травы (ковыль, типчак и др.).

Рис. 7. Ковыль в степи

Рис. 8. Мхи на болоте

Рис. 9. Еловый лес

Иногда основными средообразователями выступают животные. Сурки, суслики и песчанки своими норами изменяют состав растительности, влажность почвы, и весь микрорельеф, микроклимат их нор, позволяет жить в степных обществах многим видам насекомых, пауков, ящериц и других животных.

Рис. 10. Суслик

Рис. 11. Серый сурок в своей норе

Рис. 12. Ящерица, занявшая нору суслика

Рис. 13. Норы сусликов

Состав любого биоценоза зависит от конкурентных отношений. В сообществе уживаются только те виды, которые по-разному используют сходное природные ресурсы. Особенно ярко это проявляется в ярусном строении лесного сообщества: деревья, кустарники, травы своими побегами и листьями занимают различные пространства – ярусы. Высокие деревья – верхний ярус, кустарники – средний, а травы – нижний.

Рис. 14. Ярусы леса

В контакте с ними размещаются и животные. В кронах верхнего яруса – птицы, белки, а в нижнем ярусе – лисицы, зайцы, ежи, муравьи и т.д.

Рис. 15. 

Рис. 16. 

Листья растений разных видов, располагаясь на разных высотах, поглощают разное количество солнечных лучей, поскольку солнечный поток по мере прохождения сквозь кроны деревьев и кустарников лесного сообщества значительно теряет свою интенсивность. Поэтому самые светолюбивые деревья занимают самый верхний ярус. А теневыносливые располагаются в самом нижнем – приземном ярусе.

Рис. 17. Теневыносливые растения: кислица и ландыш

Рис. 18. Светолюбивые растения: берёза, ива и осина

При таких различных свойствах растений в сообществах помещается много видов. Они не мешают друг другу и не конкурируют между собой.

Многочисленные животные в сообществах обычно избегают конкуренции, переходя на разные виды пищи, собирая ее в разных местах, в разное время суток, различными способами, разграничивая места размножения, кормления и убежища.  Биоценоз, таким образом, способен вместить столько видов, сколько способов разграничения ресурсов они используют. Каждый вид играет в сообществе свою роль и  занимает свое место. Положение вида в сообществе называют экологической нишей. Она отражает функциональное участие видов в биоценозе, их место и роль в среде обитания по отношению к другим видам.

Рис. 19. Лягушка, поймавшая стрекозу. Цапля, поймавшая лягушку

Экологическая ниша – это свойство вида, отражающее его роль в системе многочисленных биоценотических связей.

Два вида в одной экологической нише не уживаются – возможно лишь частичное перекрывание экологических ниш, когда виды разграничиваются по основным ресурсам, но совпадают по некоторым дополнительным.

Рис. 20. Лиса атакующая белоголового сипа. Сип питается исключительно падалью, лиса включает её в свой рацион очень редко

Рис. 21. Тилацин - вымерший коренной хищник Австралии. Проиграл в пищевой конкуренции завезённой на материк собаке динго

Разделение совместно живущими организмами экологических ниш называется частичным перекрыванием. Это одна из причин устойчивости природных биоценозов. Если какой-либо из видов резко снижает свою численность и выпадает из сообщества, то его роль берут на себя другие. Живущие вместе виды обычно специализируются в использовании среды, но каждый из них, в отсутствии конкурента, способен на большее.

Рис. 22. Лисица с погибшим после нереста лососем

Рис. 23. Основная пища лисицы - мелкие грызуны

Поэтому улучшение условий жизни или удаление из биоценозов другого вида, близкого по экологическим требованиям, приводит к увеличению численности другого вида. Чем больше видов в составе биоценоза, тем ниже численность каждого из них, тем сильнее выражена их экологическая специализация. Не все виды важны в экологическом сообществе. В каждой группе организмов в составе биоценоза (растений, грибов, насекомых, червей, птиц, млекопитающих) имеются как массивы многочисленных видов, так и редкие малочисленные. Они играют в сообществах важные роли.

Рис. 24.

Доминантные виды – массовые виды, составляющие основу сообщества. Они определяют его облик, поддерживают главные связи, в наибольшей мере создают условия местообитания. Так, в ельнике зеленомошном, как и следует из его названия, первым доминантом является ель, в приземном ярусе доминируют зеленые мхи. Среди птиц в таком ельнике преобладают синицы, пеночки, а среди мелких грызунов – рыжая полёвка. 

Рис. 25. Рыжая полёвка

Рис. 26. Ельник зеленомошный. Ели и зелёные мхи 

Биологи обычно называют типичные природные биоценозы по доминирующим видам растений (сосняк-черничник, ельник-кисличный, березняк волосистоосоковый, степь ковыльная и т.д.).

Рис. 27. Ельник - кисличник

Рис. 28. Сосняк - черничник

Рис. 29. Ковыльная степь 

Рис. 30. Березняк волосистоосоковый

В каждом биоценозе доминируют определенные виды животных. Наибольшее разнообразие природных сообществ достигается, однако, не массовыми, а редкими и малочисленными видами. В отдельные промежутки времени они могут повышать свою численность. Обычно это происходит, если изменчивость сезонных и погодных условий оказывается неблагоприятной для основных видов – доминантов.

Рис. 31. Необычно большие стаи дроздов в Болгарии

Рис. 32.

Так поддерживается устойчивость сообщества, и его ресурсы целиком использованы.

Сообщество имеет сложную, но незакономерную видовую структуру и численное соотношение видов. При выпадении из сообщества редких малочисленных видов биоценоз до определенного периода сохраняет свой внешний облик. Его устойчивость ослабевает постепенно, по мере снижения видового разнообразия.

При значительном снижении разнообразия малочисленных видов даже небольшие изменения среды, неблагоприятные для доминантов, приводят к разрушению сообщества.

Наиболее катастрофично для доминантов биоценозов – ослабление или удаление видов-эдефикаторов, как это происходит, например, при рубках леса.

Рис. 33. Вырубка леса

Знание особенностей видов и организации биоценозов даст возможность поддерживать природное сообщество и грамотно организовывать искусственные биоценозы.

Опасность сокращения видового разнообразия

Уменьшение видового разнообразия грозит резким увеличением численности отдельных оставшихся видов. Это очень важное экологическое правило имеет непосредственное отношение к деятельности человека. Так называемые виды – вредители сельского или лесного хозяйства.

Рис. 34. Нашествие саранчи в Таджикистане

Типы приспособлений видов к жизни в сообществах

Выделяют разные типы основных приспособлений видов в сообществах. Впервые они были подмечены у растений и названы жизненными стратегиями. 

Типы основных приспособлений видов к жизни в сообществах:

1. Виды с мощной конкурентной способностью. Занимают в сообществе основные позиции, используют основные ресурсы, подавляют другие виды, обычно входят в состав доминантов. Например, ель или дуб.

Рис. 35. Ель и дуб

2. Виды, которые довольствуются малым количеством ресурсов и уживаются с доминантами. При освобождении ресурсов могут использовать их целиком, резко увеличивая свою численность.

3. Виды, которые совсем не выдерживают конкуренции с другими, но обладают способностью быстро расселяться в большом количестве и первыми занимать освободившиеся участки. Процветают на них до тех пор, пока не появятся более сильные конкуренты.

Вопросы:

1. Каким образом растительные организмы и их сообщества влияют на климат?

2. Могут ли животные выступать средообразователями (эдификаторами)?

3. Все ли виды одного биотопа конкурируют между собой?

4. Как связаны друг с другом биотоп и биоценоз?

 

Ссылки на литературу

1. Мамонтов С.Г., Захаров В.Б., Агафонова И.Б., Сонин Н.И. Биология. Общие закономерности. – М.: Дрофа, 2009.

2. Пасечник В.В., Каменский А.А., Криксунов Е.А. Биология. Введение в общую биологию и экологию: Учебник для 9 класса. 3-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2002.

3. Пономарева И.Н., Корнилова О.А., Чернова Н.М. Основы общей биологии. 9 класс: Учебник для учащихся 9 класса общеобразовательных учреждений / Под ред. проф. И.Н. Пономаревой. – 2-е изд., перераб. – М.: Вентана-Граф, 2005.