Биогеоценоз — понятие, структура, примеры

Что такое биогеоценоз

Термин «биогеоценоз» в биологии появился при помощи советского ученого В.Н. Сукачёва, который предложил ввести его в употребление в 1940 году.

Так выглядел В.Н. Сукачёв:

Академиком было не только предложено пользоваться данный термином, но и была создана развернутая биологическая теория о природных сообществах, которые ограничены своим ареалом.

Экологическое учение, которое стало популярным на западе, пользуется понятием, которое можно считать более широким, чем «биогеоценоз» — экосистема. Данное понятие было придумано английским биологом А. Тенсли.

Так выглядел А. Тенсли:

Экосистема является базовым понятием в рамках всей экологии как науки. Данная биологическая система состоит из совокупности живых организмов (то есть биоценоз), среды обитания данных организмов (то есть биотоп), системы связей, которая производит обмен веществ, а также энергии между этими организмами.

Так выглядит экосистема декоративного пруда:

Основные различия между «экосистемой» и «биогеоценозом»

Основное отличие терминов друг от друга состоит в этом:

• биогеоценоз считается совокупностью растений, абиотических факторов, животных, которые составляют общий растительный комплекс. Примером может быть пресный водоем или же лиственный лес;
• экосистема способна описывать процессы, которые происходят в водной капле, охватывать большие площади среды природы.

Существует еще один термин, который требует разграничения — агроценоз.

В это же время естественные биогеоценозы проходят процесс формирования периодом в несколько столетий под воздействием процессов естественного отбора. Они могут существовать только из-за воздействия солнечной энергии.

Искусственный отбор производят люди самостоятельно. Такой вид отбора отличается от естественного посредством добавления дополнительных энергетических веществ, которыми люди снабжают собственные плантации и поля.

То есть биоценоз — все элементы живой природы, находящиеся на конкретной территории, которые взаимодействуют друг с другом в условиях общей среды обитания. А биогеоценоз является территорией, отличающейся однородными условиями реализации: данную территорию населяют взаимосвязанные между собой популяции разных типов, которые объединены друг с другом, а также с физической средой обитания с помощью круговорота веществ\энергетического потока.  

Структура и компоненты биогеоценоза

Показатели и свойства биогеоценоза

Можно отнести к неорганическим элементами биогеоценоза:

• состав почвы;
• состав атмосферы;
• температуру;
• давление окружающей среды;
• показатели влажности;
• иные гидрологические показатели, под влиянием которых у живых существ проявляются характерные для их вида черты.

Если в природные комплексы, которые полноценно были сформированы природой, вторгается человек, тогда восстановление таких комплексов осуществляется, согласно законам, которые определяют основными свойствами биогеоценоза.

К основным свойствам биогеоценоза можно отнести:

1. Целостность. Данное свойство исходит из обеспечения всех живых организмов солнечной энергией, а также питательными веществами в непрерывном переносе неиспользованных элементов обратно в круговорот веществ.
2. Устойчивость. Возможность биогеоценоза выстоять всяческие влияния внешней среды.
3. Саморегуляция. Данное свойство предполагает поддержание общей численности живых существ в разных пищевых цепочках на конкретном уровне.
4. Самовоспроизводство. Организмы, которые составляют биогеоценоз, обязаны быть способны к размножению для воссоздания и сохранения собственной популяции.
5. Изменение. То есть общее количество живых организмов в биогеоценозе зависит напрямую от чередований условий погоды по сезонам.

Чтобы биогеоценоз нормально существовал, необходимо соблюдение двух параметров.

1. Первый параметр заключается в разнообразии видов, подразумевается общность живых организмов всех групп и классов, которые обитают в конкретном природном комплексе. Нарушение определенного трофического уровня (то есть звена в пищевой цепи) влияет сильно на систему в целом.
2. Вторым параметром является плотность популяции. Численность популяция напрямую зависит от обеспечения питанием, можно охарактеризовать продуктивностью биогеоценоза — единой биомассой, которая состоит из живого вещества всех видов растений и животных, которые в нее входят.

Для того, чтобы экосистема была биогеоценозом она обязаны быть географическим образованием, а также быть однородной, согласно всем параметрам:

• микроорганизмы, которые населяют почвенный слой;
• флора\фауна;
• рельеф;
• глубина залегания;
• режим грунтовых вод;
• почвообразующие породы.

Структурный состав биогеоценоза

По своей структуре биогеоценоз состоит из тел, которые носят названия компоненты. Компоненты можно разделить на две условные группы:

• живые\биотические (то есть биоценоз);
• косные\абиотические (то есть экотоп, биотоп).

К абиотическим компонентам обычно относят воду, углекислый газ, кислород и другие вещества. Биотические же компоненты биоценоза способны находиться как под водой, так и под землей, вести наземный образ жизни. Каждому компоненту отводится свое место в рамках пищевой цепи (условный трофический уровень), они существуют в тесном взаимовлиянии друг на друга, по-разному участвуют в процессах обмена веществ.

К структуре биогеоценоза относят наличие таких элементов, как:

• консументы;
• редуценты;
• продуценты.

Продуценты служат источником пищевых веществ для консументов. Консументами можно назвать насекомых, травоядных животных, часть паразитирующих растений. Консументы-представители одного вида способны поедать других консументов. Так, например, большие хищники нападают на травоядных животных, мелких хищников и грызунов. А останки используют для собственного питания другие виды животных, а также растения.

Даже самый сильный хищник после своей смерти будет поглощен. Поглощением занимаются редуценты — грибки и бактерии. Задачей редуцентов является разложение органических веществ до неорганического состояния. Получается, что редуценты замыкают круг взаимодействия между фауной и флорой.

Характеристика биогеоценоза

К основным характеристикам биогеоценоза относятся:

• место, которое занимает биогеоценоз в рамках природы. Это место носит название биотоп. Место, которое занимает в составе биогеоценоза вид, носит название экологической ниши;
• климато-географические условия биотопа. От данных условий сильно зависит видовой состав биогеоценоза;
• разнообразие видов — количество видов растений, грибов, животных, микроорганизмов. Видовой состав биоценоза определяют пищевыми связями, ролью видов в образовании среды, конкурентными отношениями между видами. Чем богаче видовой состав биогеоценоза, тем устойчивее будет система;
• биогеоценоз можно разделить на фитоценоз (то есть общность растений), зооценоз (то есть общность животных), микробоценоз (то есть общность бактерий). Особое место в рамках биогеоценоза занимают виды, которые влияют на условия жизни иных видов (эдификаторы, виды-средообразователи). К примеру, в лесу елей видо-средообразователем будет считаться ель, а в степи — плотнодерновинные травы (то есть ковыль и иные), на верховом болоте будут сфагновые мхи. Эдификаторами будут суслики, сурки, которые изменяют своей жизнедеятельностью состав флоры степи, микрорельеф и увлажненность почвы;
• плотность популяции — количество организмов этого вида, которые относятся к единице объема или площади;
• биомасса — число живого вещества;
• структура — закономерное размещение видов в пространстве (то есть ярусность биогеоценоза леса, глубинное распределение организмов в рамках водоема);
• продуктивность — целое количество органического вещества, которое было синтезировано живыми организмами.

Представим некоторое количество биогеоценозов, а также их продуктивность в виде таблицы.

Функции биогеоценоза

Существует две функции биогеоценоза:

• аккумуляция и перераспределение энергии;
• круговорот веществ в природе.

Энергия, которую вырабатывают организмы, позже становится теплом, утрачиваясь для экосистемы. Движении веществ, в отличие от энергии, совершается при помощи саморегулирующихся процессов при участии составляющих разных экологических систем. Для живых организмов необходимо потребление всего 40 из 95 элементов, которые находятся в природе. Самыми важными элементами, которые нужны всем живым существам в больших количествах, являются:

• кислород;
• водород;
• углерод;
• азот.

Откуда появляются нужные вещества в размере, который нужен для существования всем живым организмам? К примеру, азот поглощается из атмосферы при помощи азотфиксирующих бактерий, потом он возвращается иными бактериями в атмосферу. Кислород, который используется разными живыми организмами для дыхания, появляется в атмосфере при помощи фотосинтеза. Растениями усваивается углекислый газ, который также является компонентом круговорота веществ в природе. Во всех важных природных процессах принимают участие водород и углерод.

В работе эволюционных процессов в экосистемах и биогеоценозах с каждым циклом растет количество биологических компонентов, которые участвуют в круговороте. Большую роль в последнее время в данных процессах играет человеческий фактор. Собственная человеческая деятельность усиливает круговорот веществ, а также поток энергии в рамках биогеоценоза. Человек влияет разрушительно на биосферу, которая сложилась в настоящий момент.

В процессе описания круговорота веществ в природе не всегда, но выделяются нисходящая и восходящая части. В процессе круговорота веществ энергия, которая содержится в органических веществах, постепенно теряется в процессе перехода из одного состояния в иное. Это называют нисходящей частью. Когда органические вещества не могут выполнять роль источника энергии, они становятся материалом для других клеток. Это называется восходящая часть.

Схема биогеоценоза

Схему биогеоценоза можно представить так:

Видовая структура биогеоценоза

Не существует точной информации о видовой численности в рамках биогеоценозов. Это возможно связать с тем, что крайне сложно учесть разнообразие видов всех, даже мелких, организмов. Их количество достигает десятки сотен. Разнообразие видов обычно больше в условиях богатства условий экосистемы. В данном отношении можно считать самыми богатыми в условиях видового разнообразия экосистемы дождевых тропических лесов. В них уже древесные виды исчисляются сотнями.

Так выглядит схема биогеоценоза:

Видовое богатство также может зависеть от возраста биогеоценоза. В молодых экосистемах наблюдается скудный видовой состав. По мере развития экосистемы видовое разнообразие будет только расти. Однако в экосистемах, которые хорошо сформировались, возможно уменьшение видового состава. Обычно в рамках сформировавшихся экосистем выделяют один или 2-3 вида, которые являются преобладающими по численности.

К примеру, ель в еловом лесу обладает эдификаторными свойствами. Эти способности выражаются в возможности затенить почвенный покров, сформировать кислую среду собственными корневыми выделениями, а в случае разложения мертвого органического вещества, создавать специфические для кислой среды подзолистые почвы. Из-за данных свойств под елью могут выживать только виды, которые могут существовать в условиях небольшого освещения (то есть тенелюбивые и теневыносливые).

Видовое разнообразие является крайне важным свойством экологической системы. С видовым разнообразием связывают устойчивость системы к отрицательным условиям среды. Разнообразие видов можно назвать страховкой устойчивости биогеоценоза. Вид, который существует в количество одиноких элементов, в условиях отрицательных воздействий среды для вида, который представлен широко, может увеличить собственную численность. Так малый вид может заполнить пространство, которое освободилось после ухода доминантного вида, сохранив экологическую систему как единое целое.

Механизмы саморегуляции

В сложной схеме биогеоценоза, в которой каждый элемент процесса считается важным и нужным, существует механизм саморегуляции или же динамического равновесия. Действие механизма саморегуляции можно понять на примере.

Об устойчивой системе биогеоценоза возможно судить по косвенным признакам. Динамическое равновесия характеризуют разнообразием видов, отсутствием антропогенного влияния, широким пространством для жизни, межвидовыми взаимодействиями в большом диапазоне.

Общие черты и особенности биогеоценоза

Экосистемы, которые существуют в природе, обладают естественным происхождением. Самыми простыми примерами биогеоценоза являются степь или луг. В качестве первого звена в роли продуцента в них выступают степные или луговые травы, которые перерабатывают солнечную энергию. Вторичное звено пищевой цепочки — кустарники или иные растения, значение которых в воспроизведении глюкозы для биогеоценоза является небольшим. Кустарники и травы являются пищей для мелких зверей, птиц, насекомых, которых поглощают хищные животные. То, что остается от умерших растений и животных, попадает в почву. Так микроорганизмы перерабатывают эти вещества до неорганического состояния.

Для среды обитания животных в условиях лиственного леса также присуща ярусная система.

Пруд также является биогеоценозом. Элементы этого БГЦ проживают в воде, над водой, а также на самом дне водоема. Растительность пруда — огромный класс водорослей, часть из них располагается под водой, некоторая часть водорослей находится на поверхности. Водоросли поглощаются различными элементами фауны — ракообразные, рыбы, насекомые, брюхоногие и другие. В системе пруда легко найти хищным животным себе пищу, микроорганизмы находятся не только в почве у дна, но и в самой толще воды.  

Искусственные системы

Примером биогеоценоза, который создал человек, можно назвать агробиоценозы. Их организация осуществляется в процессе хозяйственной деятельности человека, состояние регулируется совокупностью антропогенных факторов. В аграрном секторе к ним можно отнести типы посевного материала, уничтожение вредителей, успешность борьбы с сорняками, количество и состав удобрений, способы полива.

Так проявляется изменение характеристик биогеоценоза — без участия человека искусственный биогеоценоз теряет возможность быть устойчивым и саморегулироваться.

Условия формирования биогеоценоза

Как уже говорилось много раз, естественные биогеоценозы формируются очень долго время, намного дольше искусственных. Период формирования может достигать сотен и тысяч лет. Элементы системы должны привыкнуть друг к другу, потому что высокая устойчивость может формироваться только в случае стабильного взаимоотношения всех компонентов системы.

Несмотря на тот факт, что биогеоценозы естественного происхождения обладают устойчивостью, их свойства могут подвергнуться изменению. Они могут трансформировать из одних свойств в другие. Часто трансформация происходит очень быстро. К примеру, когда происходит обмеление или зарастание маленьких водоемов. В иных случаях биогеоценоз меняется в течение долгого периода.

Взаимоотношения организмов в биогеоценозах

Каждый биогеоценоз образует сложнейшие связи между всеми элементами системы, которые носят разветвленных характер. Мутуализм и симбиоз являются взаимо полезными явлениями, потому что в таком случае обе стороны приобретают выгоду.