Функциональные группы биоценоза

И можно сделать вывод, что сообщества живых организмов и среда обмениваются веществами и энергией (из среды организмы поглощают вещества и энергию и возвращают их обратно в окружающую среду). Благодаря этим обменным процессам сообщество (биоценоз) и окружающая его среда (экотоп) составляют неразрывное единство, одну сложную систему. Такую систему называют экосистемойили биогеоценозом (близкие по сути понятия). Термин «экосистема» был предложен в 1935 году англ. экологом Тенсли, который подчеркивал, что при таком подходе неорганические и органические факторы выступают как равноправные компоненты и мы не можем отделить организмы от конкретной окружающей их среды. Параллельно с развитием концепции экосистем успешно развивается учение о биогеоценозах («биос»-жизнь, «ге»-земля, «ценоз»-сообщество), автором которого является В.Н. Сукачев (1942).

Биогеоценология– раздел экологии, изучающий функционирование экосистем в конкретных условиях ландшафта.

В биогеоценозе В.Н. Сукачев выделял два блока: экотоп- совокупность условий абиотической среды и биоценоз – совокупность всех живых организмов - биоценоз.

Разные экосистемы отличаются друг от друга как по видовому составу, так и по свойствам среды их обитания. Примеры экосистем: экосистема листопадный лес, экосистема пресный водоем (пруд) и др.

Для осуществления любых жизненных процессов необходима энергия. Она образуется при расцеплении органических веществ. Первичное органическое вещество на Земле образуется в основном зелеными растениями под воздействием солнечной энергии в процессе фотосинтеза (продуцируют органическое вещество). Таким образом, солнечная энергия преобразуется в энергию химических связей органических веществ. Энергия, заключенная в химических связях органического вещества, используется продуцентами по-разному. Часть ее тратиться на дыхание, т. е. на биологическое окисление, часть идет на рост (увеличение биомассы), движение и другие процессы в организме.

Некоторую долю созданной продуцентами биомассы съедают травоядные животные. Хищники потребляют травоядных животных и получают долю энергии. Большая часть энергии, полученная консументами с пищей, тратиться на процессы, происходящие в клетках, часть выводиться с продуктами жизнедеятельности в окружающую среду. Меньшая часть энергии идет на увеличение массы тела, рост, размножение.

Часть биомассы продуцентов, не съеденная животными, отмирает, и с отмершей биомассой аккумулированная в ней энергия поступает в почву в виде растительного опада.

Растительный и животный опад (трупы + экскременты) – пища редуцентов. Определенное количество энергии запасается в биомассе редуцентов, а часть рассеивается в виде (энергия дыхания). Редуценты отмирают и их клетки также разлагаются. Из продуктов разложения строятся вещества почвы ( в которых запасена энергия).

Таким образом, энергия аккумулированная на уровне продуцентов, проходит через консументы и редуценты, входит в состав веществ почвы.

Разобранный пример относится ко всем экосистемам. Через любую экосистему проходит поток энергии, определенная часть которой используется каждым живым существом.

Перенос энергии от ее источника (растений) через ряд организмов называют пищевой (трофической) цепью (от греч. «трофо» -питание). Место каждого звена в цепи питания называют трофическим уровнем. Пищевые (трофические) цепи разделяют на два типа:

1. Трофические цепи, которые начинаются с фотосинтезирующих организмов (растений) и проходящих через систему «поедателей» (животных), называются цепью выедания (или пастбищной, или цепью потребления)
2. Трофические цепи, которые начинаются с отмерших остатков растений, трупов и экскрементов животных и проходят через систему «разрушителей» (мелкие животные и микроорганизмы), называются детритными цепями разложения (так как в результате деятельности «разрушителей» - детритофагами образуется полуразложившаяся масса – детрит)

На суше пищевые цепи первого типа состоят, например: растения – овца - человек; растения – кузнечики – лягушки – змеи - орел. Пример сухопутной детритной цепи питания: растительный опад - земляные черви – детрит - простейшие (а так же многоножки, личинки насекомых) - насекомоядные птицы – хищные птицы.

В морях примером пастбищной цепью (выедания) являются: фитопланктон – рыбы – хищные птицы; фитопланктон – мелкие ракообразные – рыбы – хищные рыбы – хищные птицы. Пример морской детритной цепи: продукты осаждения (растительные остатки, трупы и экскременты водных животных) - микроорганизмы (некоторые моллюски и др. организмы) – детрит (растворенный в воде) – фитопланктон - зоопланктон - мелкие рыбы – рыбоядные птицы.

В водных экосистемах большая часть биомассы, накопленной одноклеточными водорослями, проходит через цепь выедания и значительно меньшая включается в цепь разложения.

Все типы пищевых цепей всегда существуют в экосистемах таким образом, что член одной цепи является членом другой. Соединение цепей образует пищевую сеть экосистемы. Пищевые сети внутри каждой экосистемы имеют хорошо выраженную структуру. Она характеризуется количеством и размером организмов на каждом уровне цепи питания. При переходе с одного пищевого (трофического) уровня на другой численность особей уменьшается, а их размер увеличивается. Например в приведенной выше четырехзвеньевой цепи на 1 га травяной экосистемы насчитывается 9 млн растений (первый уровень), свыше 700 тыс растительноядных насекомых (второй уровень), больше 350 тыс хищных насекомых и пауков (третий уровень) и всего три птицы (четвертый уровень). Как видим, образуется пирамида чисел, основание которой шире, чем вершина.

Только часть энергии, поступившей на определенный уровень, передается организмам, находящимся на более высоком пищевом уровне. С уровня на уровень переходит около 10% энергии и это очень маленький КПД. Именно это и объясняет уменьшение числа и массы организмов на каждом последующем уровне и ограниченность звеньев в цепи питания. В водных экосистемах наибольшая биомасса характерна не для первого трофического уровня, а для второго, и пирамида имеет форму юлы. Основной продуцент в этих экосистемах – фитопланктон. Одноклеточные водоросли живут мало. Организмы второго уровня (зоопланктон) живут дольше и накапливают большую биомассу. Впрочем, такая пирамида наблюдается не во все сезоны года. Весной, в период массового развития фитопланктона (цветение воды), его биомасса может быть выше биомассы организмов второго и третьего трофического уровней.

Кроме пирамид биомассы строят пирамиды численности (но они не так удобны из-за разных размеров организмов), а также пирамиды энергии, которые отражают ее переход с одного трофического уровня на другой.

Любая экосистема характеризуется двумя важными параметрами – биомассой и ее приростом. Биомасса – это масса организмов определенной группы или сообщества в целом. Различают первичную биологическую продукцию (создаваемую растениями в процессе фотосинтеза) и вторичную биологическую продукцию (ее создают гетеротрофы – консументы и редуценты – в результате переработки растительной и животной биомассы).

Прирост биомассы, созданной за единицу времени (месяц, год) называют урожаем или продукцией экосистемы. Низкая биомасса и продуктивность в тундре и пустынях, высокая биомасса и продуктивность – в тропических лесах.