Биоценозы. Факторы среды и их влияние на биоценозы

Термин «биоценоз» происходит от греческих слов биос — жизнь и ценоз — общий, совместный. Биоценоз — это природное сообщество, которое состоит из животных, растений, грибов и бактерий, которые приспособлены к совместному обитанию на относительно однородном участке пространства.

Живые организмы достаточно редко встречаются в природных условиях изолированно друг от друга. Это наблюдается только при заселении какой-либо свободной от живых существ территории, например на скалах.

В природе организмы разных видов связаны друг с другом. Составными частями биоценоза являются фитоценоз (это устойчивое сообщество растений), зооценоз (совокупность взаимосвязанных видов животных), микоценоз (сообщество грибов) и микробоценоз (сообщество микроорганизмов).

Размеры биоценозов различны — от сообществ на стволе дерева или на болотной кочке до населения участка соснового или берёзового леса или озера.

Биоценозы бывают естественные и искусственные. Естественные биоценозы созданы природой, а искусственные биоценозы созданы человеком. Естественные биоценозы — это водоём, луг, лес, тундра. Искусственные — поле или сад. Состав обитателей в каждом биоценозе не случаен: он хорошо приспособлен к жизни в тех условиях, которые имеются у данной территории.

Различают бедные и богатые биоценозы. Например, в полярных ледяных пустынях и тундрах при дефиците тепла, в безводных жарких пустынях состав сообществ крайне беден, поскольку лишь немногие виды могут приспособиться к таким неблагоприятным условиям.

В местах с благоприятными условиями обитания возникают чрезвычайно богатые видами сообщества. Например, влажные тропические леса. Общее число видов в таких биоценозах составляет от нескольких сотен до многих тысяч. Чем выше численность видов в биоценозе, тем более устойчив он к различным вмешательствам.

Устойчивость биоценозов также обеспечивается ярусностью. Она бывает двух видов — пространственная и временная.

Основной фактор, который определяет вертикальное распределение растений, — количество света, обусловливающее температурный режим и режим влажности на разных уровнях. Растения верхних ярусов более светолюбивы, нижние ярусы образуют менее требовательные к свету растения.

Например, в широколиственном лесу можно выделить 5-6 ярусов: первый ярус образуют деревья первой величины (дуб, липа, хвойные), второй — деревья второй величины (рябина, черёмуха), третий ярус составляет подлесок, образованный кустарниками, четвёртый состоит из высоких трав и кустарничков, в шестом ярусе царствуют мхи и лишайники.

Пространственная ярусность характерна и для животных. Например, среди птиц есть виды, которые гнездятся только на земле (тетерева), в кустарниковом ярусе (дрозды и малиновки) или в кронах деревьев (зяблики, щеглы и корольки).

Временной ярусности растений соответствует таковая у животных. Это происходит в связи с особенностями питания животных, наличием кормов и необходимых укромных мест для строительства гнёзд и нор. Сроки прилёта птиц к местам гнездовий различны и зависят от наличия кормов. Животные хорошо чувствуют влияние климатических факторов, и в случае длительных холодов птицы не приступают к строительству гнёзд и откладыванию яиц.

В естественных биоценозах долго сохраняется определённый видовой состав организмов, а между видами, его населяющими, устанавливаются определенные отношения. Организмы связаны между собой общностью энергии и питательных веществ, которые необходимы для поддержания жизни. Сейчас мы рассмотрим подробнее, как осуществляется эта связь.

Главным источником энергии для большинства живых организмов является Солнце. Фотосинтезирующие (или автотрофные) организмы (это зелёные растения, водоросли и цианобактерии) поглощают энергию Солнца и создают из простых неорганических веществ (углекислого газа и воды) сложные органические соединения — углеводы, богатые энергией. Эти организмы являются главнейшим звеном биоценоза и называются «производители» (или «продуценты») — производители и накопители органических веществ.

Органические вещества, которые образовали автотрофы, используются гетеротрофными организмами, или гетеротрофами. К этому звену принадлежат все животные, насекомоядные и паразитические растения, неспособные к фотосинтезу. Дадим определение: гетеротрофы — организмы, которые не способны синтезировать органические вещества из неорганических. Они используют органические вещества, созданные автотрофами.

Гетеротрофы делятся на несколько групп. Животных, питающихся продуцентами (растениями), называют консументами 1-го порядка или растительноядными (например, кузнечик). Их самих поедают консументы 2-го порядка (лягушка). Лягушку поедает уж — консумент 3-го порядка, ужа — хищная птица — консумент 4-го порядка.

Особую группу гетеротрофных организмов составляют редуценты (разрушители). К ним относятся бактерии, грибы и некоторые животные, например дождевые черви. Они разрушают органические остатки автотрофных и гетеротрофных организмов на простые биологические соединения.

Следовательно, пищевые и энергетические связи идут в направлении: продуценты — консументы — редуценты.

Для примера рассмотрим биоценоз водоёма. Продуцентами в водоёме являются все виды растений — от микроскопических водорослей до цветковых растений. Зелёные растения и водоросли в большинстве своём располагаются в верхних, доступных солнечному свету слоях воды.

Микроскопические водоросли образуют фитопланктон. Им питается зоопланктон — консументы 1-го порядка (циклопы, дафнии, личинки комаров и другие микроорганизмы), которые зависят от развития фитопланктона.

Жизнь рыб, питающихся ракообразными и насекомыми, зависит от обилия зоопланктона, хищных рыб — от растительноядных животных. Зоопланктон и другие животные выделяют непереваренные остатки пищи, которые опускаются на дно и вместе с отмёршими организмами становятся кормом для редуцентов, разлагающих их до неорганических веществ — углекислого газа и минеральных солей.

Если продуценты обитают в верхних слоях водоёма, то консументы могут обитать на различных глубинах, в том числе на дне. Редуценты — в основном донные обитатели.

Развитие всех организмов в водоеме происходит неодновременно. Первыми появляются представители фитопланктона, за ними — ракообразные и зоопланктон. Когда зоопланктона будет накоплено достаточно, начинается нерест некоторых рыб.

Вы уже знаете, что в природе, помимо естественных биоценозов (леса, моря, пустыни, степи), существуют искусственные биоценозы. Они формируются в результате хозяйственной деятельности человека. Примерами являются поля, парки, огороды и сады.

Земледелие привело к уничтожению естественных биоценозов на больших площадях и выращиванию на них растений одного вида, например ржи, подсолнечника или овощных культур. Связи между видами резко сократились, устойчивость искусственного биоценоза незначительна, так как ярусность, как временная, так и пространственная, отсутствует. Поэтому без участия человека, его активного вмешательства в их жизнь, искусственные биоценозы существуют недолго. Например, биоценоз подсолнечника и зерновых культур существует не более года.

От естественных биоценозов искусственные отличаются неспособностью к длительному самостоятельному существованию. Он не способен к самовозобновлению и саморегулированию, подвержен угрозе гибели от массового размножения вредителей или возбудителей болезней.

В искусственных биоценозах резко снижено видовое разнообразие живых организмов. На полях обычно выращивают один или несколько видов растений. Это приводит к обеднению видового состава животных, грибов и микроорганизмов. Однообразие культурных растений, которые занимают огромные площади, приводит к формированию специфичного состава животных, преимущественно насекомых-вредителей, например: колорадский жук, саранча, хрущ или чернотелка.

Для борьбы с ними человек применяет различные методы борьбы, использует ядохимикаты, загрязняя при этом среду обитания. Яды убивают не только вредных, но и полезных животных. Для поддержания искусственного биоценоза необходимы большие финансовые затраты, чтобы обрабатывать почву, бороться с сорняками, использовать агротехнику.

Живые организмы неразрывно связаны с окружающей их средой. В понятие природной среды входят все условия живой и неживой природы, в которых существует организм. Среда обитания организмов в разных биоценозах различна: водная, наземно-воздушная, почвенная и внутренняя среда самих организмов, где живут многочисленные паразиты.

Условия среды, влияющие на живые организмы, называются экологическими факторами или факторами среды обитания. Факторы среды делят на абиотические, зависящие от неживой природы, биотические, зависящие от жизнедеятельности самих организмов, и антропогенные, зависящие от деятельности человека.

Абиотическими факторами называются все компоненты неживой природы, влияющие на живые организмы. Это свет, температура и влажность воздуха, ветер, давление, структура и состав почвы, рельеф местности, а также физические и химические свойства воды, радиоактивное излучение.

Биотические факторы связаны с влиянием живых существ друг на друга. Каждый организм испытывает на себе постоянно прямое или косвенное воздействие со стороны микроорганизмов, грибов, растений и животных своего и других видов. Например, дождевые черви значительно улучшают почву, а стада копытных, наоборот, разрушают структуру почвы, вытаптывают её.

Воздействие биотических факторов может быть прямым и косвенным. Например, прямое влияние имеет место, когда зелёные растения поедаются растительноядными животными. Размножившийся на картофельном поле колорадский жук и его личинки, уничтожая зелёную массу картофеля, снижают его урожай.

Косвенное влияние проявляется при изгнании животных одного вида из нор или мест обитания другими видами, при уничтожении их кормовой базы или наличии постоянного беспокойства.

Антропогенные факторы — вся разнообразная деятельность человека, которая приводит к изменению природы как среды обитания всех живых организмов. На протяжении своего существования человек оказывал и оказывает в настоящее время чрезвычайно разнообразное воздействие на различные биоценозы и в целом на всю природу Земли.

Получая из природы все жизненные ресурсы (воздух, пищу, воду, энергию и строительные материалы), человек возвращает в окружающую среду бытовые и промышленные отходы. Наблюдается изменение облика Земли, происходит истощение природных ресурсов в результате промысла животных и сбора растений, распашки земель и осушения болот. И как результат — вымирание многих видов живых организмов, загрязнение и отравление среды ядохимикатами, отходами, разрушение биоценозов (лесов, болот и озёр).

Вредные вещества попадают в воздух, почву и водоёмы, передаются от животных к другим животным и накапливаются в тканях растений и животных и в итоге попадают в организм человека, вызывая различные заболевания.

Выброс огромного количества отходов в виде газа, пыли, жидких аэрозолей большими промышленными предприятиями отражается на фотосинтезе зелёных растений, при этом снижается процентное содержание кислорода в воздухе, которым дышат обитатели Земли, в том числе и человек.