Сообщество - это совокупность определенных живых организмов, например, растительное сообщество степи.
Экосистема (биоценоз) - это совокупность живых организмов и среды их обитания, характеризующаяся круговоротом веществ и потоком энергии (пруд, луг, лес).
Биогеоценоз - это экосистема, находящаяся в определенном участке суши и неразрывно связанная с этим конкретным участком. (Временные, искусственные и водные экосистемы не считаются биогеоценозами.)
Процессы в экосистемах
Круговорот веществ в экосистеме происходит за счет пищевых цепей: продуценты забирают из неживой природы неорганические вещества и делают из них органические; в конце пищевой цепи редуценты делают наоборот.
Поток энергии: большинство экосистем получают энергию от солнца . Растения в процессе фотосинтеза запасают ее в органических веществах. Эта энергия используется для жизнедеятельности всех остальных организмов экосистемы. Проходя по пищевым цепям, эта энергия постепенно расходуется (правило 10%), в конце концов вся солнечная энергия, поглощенная продуцентами, превращается в тепло.
Саморегуляция - главное свойство экосистем: за счет биотических связей количество всех видов поддерживается на постоянном уровне. Саморегуляция позволяет экосистемам выдерживать неблагоприятные воздействия. Например, лес может сохраниться (восстановиться) после нескольких лет засухи, бурного размножения майских жуков и/или зайцев.
Устойчивость экосистемы. Чем больше в экосистеме видов, тем больше там пищевых цепей, и тем более устойчивым (сбалансированным) является круговорот веществ и сама экосистема. Если количество видов (биологическое разнообразие) уменьшается, то экосистема становится неустойчивой и теряет способность к саморегуляции .
Смена экосистемы (сукцессия). Экосистема, в которой производится больше органических веществ, чем потребляется, неустойчива. Она зарастает , это нормальный процесс саморазвития экосистемы (живые организмы сами меняют свою среду обитания). Например, лесной пруд превращается в болото, степь - в лесостепь, березняк - в дубраву и т.п. К смене экосистемы могут приводить и внешние воздействия, например, пожар или вырубка леса. Всё это были примеры вторичной сукцессии, первичная происходит на безжизненном участке.
1. Выберите три варианта. Устойчивость экосистемы обеспечивается
1) разнообразием видов и цепей питания
2) замкнутым круговоротом веществ
3) высокой численностью отдельных видов
4) колебанием численности видов
5) саморегуляцией
6) короткими цепями питания
Ответ
2. Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. Какие признаки говорят об устойчивости биогеоценоза?
1) видовое разнообразие
2) рельеф
3) климат
4) замкнутость круговорота
5) разветвлённые пищевые цепи
6) количество источников энергии
Ответ
3. Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. Устойчивость экосистемы влажного экваториального леса определяется
1) большим видовым разнообразием
2) отсутствием редуцентов
3) большой численностью хищников
4) разветвлёнными пищевыми сетями
5) колебанием численности популяций
Ответ
4. Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. Какие характеристики обеспечивают устойчивость природной экосистемы?
1) высокая численность особей функциональных групп организмов
2) сбалансированность круговорота веществ
3) короткие пищевые цепи
4) саморегуляция
5) уменьшение энергии в пищевой цепи
6) внесение минеральных удобрений
Ответ
1. Установите последовательность процессов, протекающих при зарастании скал
1) голые скалы
2) зарастание мхами
3) заселение лишайником
4) образование тонкого слоя почвы
5) формирование травянистого сообщества
Ответ
2. Установите последовательность процессов, происходящих при смене биогеоценозов (сукцессии)
1) заселение кустарниками
2) заселение лишайниками голых скал
3) формирование устойчивого сообщества
4) прорастание семян травянистых растений
5) заселение территории мхами
Ответ
3. Установите последовательность процессов сукцессии. Запишите соответствующую последовательность цифр.
1) образование почвы в результате эрозии материнской породы и отмирания лишайников
2) формирование разветвленной сети питания
3) прорастание семян травянистых растений
4) заселение территории мхами
Ответ
4. Установите последовательность появления и развития экосистем на голых скалах. Запишите соответствующую последовательность цифр.
1) накипные лишайники и бактерии
2) травянисто-кустарниковое сообщество
3) лесное сообщество
4) травянистые цветковые растения
5) мхи и кустистые лишайники
Ответ
1. Установите последовательность этапов восстановления елового леса после пожара. Запишите соответствующую последовательность цифр.
1) появление кустарников и лиственных деревьев
2) зарастание пожарища светолюбивыми травянистыми растениями
3) развитие молодых елей под пологом лиственных деревьев
4) формирование мелколиственного леса
5) образование верхнего яруса взрослыми елями
Ответ
2. Установите последовательность процессов вторичной сукцессии после вырубки елового леса, повреждённого жуком-типографом. Запишите соответствующую последовательность цифр.
1) рост кустарников с берёзовым и осиновым подростом
2) формирование елового леса
3) развитие лиственного леса с еловым подростом
4) зарастание вырубки многолетними светолюбивыми травами
5) образование смешанного леса
Ответ
3. Установите последовательность смены экосистем в ходе вторичной сукцессии. Запишите соответствующую последовательность цифр.
1) болото
2) лиственный лес
3) смешанный лес
4) озеро
5) хвойный лес
6) луг
Ответ
Выберите один, наиболее правильный вариант. Благодаря саморегуляции в экосистеме
1) ни один вид полностью не уничтожается другим видом
2) постоянно сокращается численность популяций
3) происходит круговорот веществ
4) организмы размножаются
Ответ
Выберите три варианта. Каковы существенные признаки экосистемы?
1) высокая численность видов консументов III порядка
2) наличие круговорота веществ и потока энергии
3) сезонные изменения температуры и влажности
4) неравномерное распределение особей одного вида
5) наличие производителей, потребителей и разрушителей
6) взаимосвязь абиотических и биотических компонентов
Ответ
Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. Биогеоценозы характеризуются
1) сложными пищевыми цепями
2) простыми пищевыми цепями
3) отсутствием видового разнообразия
4) наличием естественного отбора
5) зависимостью от деятельности человека
6) устойчивым состоянием
Ответ
Выберите один, наиболее правильный вариант. Основной причиной неустойчивости экосистем является
1) колебание температуры среды
2) недостаток пищевых ресурсов
3) несбалансированность круговорота веществ
4) повышенная численность некоторых видов
Ответ
Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. Биогеоценоз пресного водоема реки характеризуется
1) наличием производителей органического вещества – автотрофов
2) отсутствием разрушителей органики – редуцентов
3) наличием цветковых растений на мелководье
4) отсутствием хищных рыб
5) постоянной численностью населяющих его популяций животных
6) замкнутым круговоротом веществ
Ответ
Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. В экосистеме широколиственного леса – дубраве
1) короткие пищевые цепи
2) устойчивость обеспечивается разнообразием организмов
3) начальное звено цепи питания представлено растениями
4) популяционный состав животных не изменяется во времени
5) источник первичной энергии – солнечный свет
6) в почве отсутствуют редуценты
Ответ
Выберите один, наиболее правильный вариант. Циркуляция кислорода между различными неорганическими объектами природы и сообществами живых организмов называется
1) популяционными волнами
2) саморегуляцией
3) газообменом
4) круговоротом веществ
Ответ
Выберите один, наиболее правильный вариант. Примером биоценоза является совокупность
1) деревьев и кустарников в парке
2) растений, выращиваемых в ботаническом саду
3) птиц и млекопитающих, обитающих в еловом лесу
4) организмов, обитающих на болоте
Ответ
Выберите один, наиболее правильный вариант. Один из факторов, поддерживающих равновесие в биосфере
1) разнообразие видов и взаимоотношений между ними
2) приспособленность к среде обитания
3) сезонные изменения в природе
4) естественный отбор
Ответ
Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. Саморегуляция в естественных экосистемах проявляется в том, что
1) популяции потребителей первого порядка полностью уничтожаются потребителями третьего порядка
2) потребители третьего порядка выполняют санитарную роль и регулируют численность потребителей первого порядка
3) массовое размножение потребителей первого порядка приводит к массовой гибели производителей
4) численность производителей сокращается в результате действия абиотических факторов внешней среды
5) численность потребителей первого порядка зависит от численности производителей
6) численность потребителей первого регулируют потребители второго порядка
Ответ
Ниже приведен перечень терминов. Все они, кроме двух, используются для описания экологических закономерностей. Найдите два термина, «выпадающих» из общего ряда, и запишите цифры, под которыми они указаны.
1) партеногенез
2) симбиоз
3) сукцессия
4) ароморфоз
5) консумент
Ответ
Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. Примерами естественной смены экосистем в процессе развития сообщества являются
1) заболачивание пойменных лугов после строительства гидросооружений
2) образование сельхозугодий на месте с вспаханного участка степи
3) зарастание скал лишайниками
4) зарастание пруда и образование болота
5) образование гари на месте леса в результате пожара от непотушенной сигареты
6) смена березняка на ельник
Ответ
Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. Круговорот веществ в экосистеме обеспечивает
1) её устойчивость
2) многократное использование организмами одних и тех же химических элементов
3) сезонные и суточные изменения в природе
4) накопление торфа
5) непрерывность жизни
6) видообразование
Ответ
Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. Первичная сукцессия характеризуется:
1) начинается после вырубки леса
2) формируется биогеоценоз на песчанном карьере
3) начинается на богатых почвах
4) почва формируется долгое время
5) поселяются накипные лишайники на камнях
6) вырубка превращается в лес
Ответ
Установите соответствие между примерами и типами сукцессий: 1) первичная, 2) вторичная. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) протекает быстро
Б) восстановление леса после пожара
В) протекает медленно
Г) развивается после нарушения биоценоза
Д) освоение территорий, на которых ранее не существовало живых существ
Ответ
© Д.В.Поздняков, 2009-2019
Выясните с помощью рисунков 213 и 214, какие поступательные изменения происходят при формировании биогеоценоза на первично свободной территории и территории ранее существовавшего биогеоценоза.
Биогеоценоз как открытая биологическая система существует на определенной территории и способен выдерживать изменения, вносимые в него различными компонентами. Сложившийся биогеоценоз отличает целостность, самовоспроизводство, устойчивость, саморегуляция, способность к изменениям и развитию.
Рис. 209. Целостность биоценоза
Основные свойства биогеоценозов. Целостность биогеоценоза обеспечивается потоками энергии и вещества, связывающими организмы друг с другом и средой их обитания. Солнечная энергия и неорганические вещества среды, аккумулируемые автотрофными организмами, используются в процессе жизнедеятельности всего живого компонента биогеоценоза по цепям и сетям питания. Пища, неусвоенная животными и удаленная во внешнюю среду, мертвые растительные, животные и другие органические остатки минерализуются в процессе жизнедеятельности редуцентов и возвращаются в круговорот веществ, непрерывно происходящий в биогеоценозе. Углекислый газ, затрачиваемый на образование органических веществ зелеными растениями, фотосинтезирующими и хемосинтези-рующими бактериями, возвращается в окружающую среду при дыхании организмов (рис. 209). Атмосферный кислород, используемый организмами при дыхании, восполняется в биогеоценозе благодаря процессу фотосинтеза.
Самовоспроизводство биогеоценоза связано со способностью его организмов к размножению, наличием пищевых ресурсов, необходимых для их роста и развития, а также воссозданием организмами среды обитания.
Устойчивость биогеоценоза - это его способность к длительному существованию, сохранению во времени своей структуры и функциональных свойств при воздействии внешних факторов. Она также проявляется в способности биогеоценоза возвращаться в исходное (или близкое к нему) состояние после воздействия факторов среды, выводящих его из сложившегося равновесия.
Саморегуляция - свойство биогеоценоза поддерживать определенное соотношение организмов во всех сложившихся в нем цепях питания. Саморегуляция основана на принципе обратной связи: колебания растительной биомассы влияют на численность травоядных животных, а их численность зависит от числа хищников (рис. 210).
Рис. 210. Саморегуляция биогеоценоза основана на принципе обратной связи. Численность каждого вида уравновешивается численностью других видов, связанных с ними пищевыми связями
Изменения в биогеоценозах. В любом биогеоценозе происходят изменения. Одни из них циклические, другие - поступательные.
К циклическим (регулярно повторяющимся) изменениям относят суточные, сезонные и многолетние. Суточные изменения связаны с закономерными периодическими сменами дня и ночи, а сезонные - со сменой времен года. В течение суток у растений по-разному проходят фотосинтез и испарение воды; у животных меняется поведение: одни из них более активны днем, другие - в сумерки, а третьи - ночью.
Сезонные изменения проявляются в осеннем листопаде у многих деревьев и кустарников, отмирании к зиме надземных органов у многолетних трав, отлете и прилете перелетных птиц, гнездостроении, весенней и осенней линьке, выведении потомства птицами и млекопитающими.
С приходом весны видовой, а затем и численный состав организмов биогеоценоза восстанавливается (рис. 211). Большое влияние на ход регулярных сезонных явлений оказывают различные отклонения в погодных условиях, например, затяжная холодная или теплая весна, жаркое и сухое или холодное и дождливое лето.
Рис. 211. Сезонные изменения в биогеоценозе лиственного леса
Смена биогеоценозов. Процесс поступательных изменений и развития биогеоценоза в направлении повышения его устойчивости обычно называют сукцессией (от лат. сукцессио - преемственность, наследование). Она может происходить на первично свободной территории, или на территории, где раньше существовал какой-либо биогеоценоз.
Формирование нового биогеоценоза на первично свободной суше (участки, освобождаемые при таянии ледника, отступлении моря или высыхании озера, голые скалы, сыпучие пески), не затронутой почвообразованием, начинается с поселения лишайников (рис. 212).
Рис. 212. Накипные лишайники на скалах - пионеры растительности
Образование почвы может происходить в результате разрушения поверхности материнской породы лишайниками. Отмирающие лишайники обогащают образующуюся почву органическими остатками. Впоследствии на тонком разлагающемся под действием бактерий слое остатков лишайников и минеральной пыли начинают появляться мхи. Одновременно с лишайниками и мхами осваиваемую территорию заселяют мелкие насекомые, пауки и другие беспозвоночные животные. По мере дальнейшего формирования почвы, накопления в ней органических остатков становится возможным прорастание занесенных ветром семян растений (однолетних и многолетних трав), увеличение видового состава и численности почвенных беспозвоночных, растительноядных насекомых, моллюсков, мелких грызунов. С накоплением гумуса и с повышением влажности почвы постепенно формируются луга, степи или леса, заселяемые различными позвоночными животными. При отсутствии нарушений сукцессия завершается возникновением нового более устойчивого биогеоценоза, находящегося в относительном равновесии со средой (рис. 213).
Рис. 213. Формирование биогеоценоза на первично свободной территории
Чаще всего сукцессии происходят на месте ранее существовавших биогеоценозов после нанесенных им повреждений (последствия бури, урагана, пожара, вырубки леса, выпаса скота). Сначала территорию путем заноса семян заселяют однолетние светолюбивые растения, а затем многолетние травы (рис. 214). С течением времени в этом местообитании появляются кустарники, а затем, лиственные деревья, постепенно вытесняемые елью. По мере заселения территории растениями складывается и видовой состав животных данного местообитания. Восстановление биогеоценоза елового леса после вырубки занимает более ста лет. Сформировавшийся биогеоценоз оказывается устойчивым. Происходящие в нем процессы поддерживают его длительное существование на определенной территории без видимых изменений.
Рис. 214. Восстановление биогеоценоза - зарастание еловым лесом вырубки
Итак, развитие и смена биогеоценозов - одна из основных причин их многообразия в природе. В процессе исторического развития человек постепенно преобразовывал природу для своих нужд. Это привело к частичной замене естественных биогеоценозов на нашей планете искусственными агробиоценозами.
Упражнения по пройденному материалу
- Какими свойствами обладают биогеоценозы?
- В чем проявляется целостность биогеоценоза?
- Что понимают под самовоспроизводством и устойчивостью биогеоценоза?
- В чем проявляется саморегуляция биогеоценоза?
- Какие циклические изменения происходят в биогеоценозах?
- Какой процесс в развитии биогеоценоза называют сукцессией?
- Как происходит восстановление биогеоценоза елового леса после пожара или вырубки елей?
Биогеоценоз - биоценоз, который рассматривается во взаимодействии с абиотическими факторами, влияющими на него и в свою очередь изменяющимися под его воздействием. Биоценоз имеет синоним сообщество, ему также близко понятие экосистема.
Экосистема - группа организмов разных видов, взаимосвязанных между собой круговоротом веществ.
Каждый биогеоценоз - это экосистема, но не каждая экосистема - биогеоценоз. Для характеристики биогеоценоза используются два близких понятия: биотоп и экотоп (факторы неживой природы:климат, почва) . Биотоп - это территория, которую занимает биогеоценоз. Экотоп - это биотоп, на который оказывают воздействие организмы из других биогеоценозов.
Свойства биогеоценоза
естественная, исторически сложившаяся система
система, способная к саморегуляции и поддержанию своего состава на определенном постоянном уровне
характерен круговорот веществ
открытая система для поступления и выхода энергии, основной источник которой - Солнце
Основные показатели биогеоценоза
Видовой состав - количество видов, обитающих в биогеоценозе.
Видовое разнообразие - количество видов, обитающих в биогеоценозе на единицу площади или объема.
В большинстве случаев видовой состав и видовое разнообразие количественно не совпадают и видовое разнообразие напрямую зависит от исследуемого участка.
Биомасса - количество организмов биогеоценоза, выраженное в единицах массы. Чаще всего биомассу подразделяют на:
биомассу продуцентов
биомассу консументов
биомассу редуцентов
Механизмы устойчивости биогеоценозов
Одним из свойств биогеоценозов является способность к саморегуляции, то есть к поддержанию своего состава на определенном стабильном уровне. Это достигается благодаря устойчивому круговороту веществ и энергии. Устойчивость же самого круговорота обеспечивается несколькими механизмами:
достаточность жизненного пространства, то есть такой объем или площадь, которые обеспечивают один организм всеми необходимыми ему ресурсами.
богатство видового состава. Чем он богаче, тем устойчивее цепи питания и, следовательно, круговорот веществ.
многообразие взаимодействия видов, которые также поддерживают прочность трофических отношений.
средообразующие свойства видов, то есть участие видов в синтезе или окислении веществ.
направление антропогенного воздействия.
Таким образом, механизмы обеспечивают существование неменяющихся биогеоценозов, которые называются стабильными. Стабильный биогеоценоз, существующий длительное время, называется климаксическим. Стабильных биогеоценозов в природе мало, чаще встречаются устойчивые - меняющиеся биогеоценозы, но способные, благодаря саморегуляции, приходить в первоначальное, исходное положение
Экосистема (биогеоценоз)- это область или природная зона с присущими ей условиями климата и набором флоры и фауны. Она сама организует, регулирует и развивает свою деятельность.
Устойчивость природных экосистем
Устойчивость (гомеостаз) - это самое важное свойство биологической системы, зависящее от ее разнообразия и размера.
Оно характеризуется:
Способностью возвращаться в нормальное состояние после любого отрицательного воздействия;
Возможностью стойко переносить перемены без нарушений свойств.
Главная задача всех представителей экосистемы, обеспечить ее баланс и сохранность.
Это достигается путем взаимодействия организмов:
Разрушающих мертвые клетки и живущих за счет них (редуцентов);
Образующих органические вещества из неорганических для построения своего тела (продуцентов);
Не способных создавать органический материал из неорганического и потребляющих его (консументов).
В местах обитания постоянно возобновляются запасы неорганических веществ. Их возврат совершается в ходе дыхания и других жизненных процессов организмов, а так же после их смерти, в результате разложения.
Постоянство экологической системы зависит от количества населяющих ее видов и сложности цепочки питания. Чем ветвистее цепь, тем стабильнее система в целом.
Хотя биогеоценоз является закрытой структурой, но при этом он не имеет полностью замкнутого круговорота, так как минимальный обмен со средой обитания все-таки производится.
Оставаться статичной может только неживая природа.
Причины устойчивости и смены экосистем
Естественные зоны называют равновесными тогда, когда они «контролируют» скопление всех типов растений и зверей и поддерживают баланс. При этом отмирание непрерывно компенсируется появлением новых представителей.
Постоянные перемены происходят всегда и зависят от сезона, влияния погоды и времени суток. Они затрагивают даже самые, казалось бы, надежные природные области. Если эти преобразования цикличны (их значение колеблется на среднем уровне и не нарушает динамическое равновесие), то они не приводят к глобальным изменениям.
Но если внешние условия неблагоприятно сказываются на сообществах, их численность может сократиться, а потом вообще исчезнуть. А это неизбежно приведет к трансформации всей области.
Что произойдет во время смены биогеоценоза:
Увеличение видового разнообразия и общей массы;
Замещение некоторых растений и животных другими видами;
Усложнение цепей питания.
При изменениях, потере каких - то семейств, в биогеоценозе начнут накапливаться останки животных и растений из-за нарушений в пищевой цепочке. В итоге ее постоянство даст сбой и произойдет трансформация.
Если она происходит естественным образом, то это очень долгий процесс (например, зарастание озера), не считая стихийных бедствий (землетрясений, наводнений и т.д.).
Человек и его деятельность глобальным образом вмешивается в жизнь экосистем. Это приводит к нарушению их гармонии и способствует гибели.
Устойчивость экосистемы - один из наиболее значимых показателей состояния Она представляет собой способность в целом и ее составных частей успешно противостоять негативным внешним факторам, сохраняя при этом не только свою структуру, но и свои функции. Важнейшая характеристика устойчивости заключается в относительном затухании возникающих колебаний. Подобная способность плотно изучается для определения последствий от воздействия антропогенных факторов.
Понятие "устойчивость экосистемы" нередко представляется синонимом экологической стабильности. Как и любое другое явление в природе, вся сущность экосистемы стремится к равновесию (баланс биологических видов, баланс энергии и другие). Таким образом, особую роль играет механизм саморегуляции.
Основная задача данного процесса - совместное существование множества живых организмов, а также объектов неживой природы при ограничении и регуляции численности каждого вида. Устойчивость экосистемы обеспечивается за счет отсутствия полного уничтожения популяции. Имеющееся видовое разнообразие позволяет каждому представителю питаться несколькими формами, стоящими на более низком Таким образом, если численность вида значительно сокращается и находится близко к порогу уничтожения, можно "переключиться" на другую более распространенную форму жизни. В этом и заключаются факторы устойчивости экосистем.
Как уже говорилось ранее, экологическая стабильность считается синонимом понятия устойчивости. Это не случайно. Сохранить окружающую среду в стабильном состоянии возможно только при условии, что закон динамического равновесия не будет нарушен. В противном случае под угрозой может оказаться не только качество природной среды, но даже существование целого комплекса различных природных компонентов.
Устойчивость экосистемы, обеспечиваемая законом динамического внутреннего равновесия, подчиняется также балансу крупных территорий и балансу компонентов. Именно эти понятия лежат в основе природопользования. Кроме того, разработка специальных комплексов мероприятий, которые направлены на также должна проводиться с учетом вышеперечисленных законов и балансов.
Устойчивость экосистемы можно также представить как экологическое равновесие. Оно представляет собой особое свойство живых систем, которое не нарушается даже при воздействии различных антропогенных факторов. При разработке проектов по освоению новых территорий необходимо учитывать соотношение экстенсивно и интенсивно используемых земель на представленной площади. Это могут быть различные урбанизированные комплексы, луга для выпаса крупного рогатого скота, зоны сохранившихся естественных лесов. Нерациональное освоение территорий может нанести значительный ущерб как экологии данного конкретного региона, так и природной экосистеме в целом.
