Что такое биогеоценоз. Взаимодействия компонентов биогеоценоза. Источник энергии в биогеоценозах Земли

Вся электронная библиотека      Поиск по сайту

 

Структура лесного биогеоценоза

Глава I. БИОГЕОЦЕНОЗ, ЕГО СВОЙСТВА И ХАРАКТЕРИСТИКИ

 

 

Содержание:

 

  1. Биогеоценоз
  2. Взаимодействия компонентов биогеоценоза
  3. Переход одного биогеоценоза в другой
  4. Источник энергии в биогеоценозах Земли
  5. Эдифицирующие в сообществах виды растений
  6. Роль фитофагов и почвенных сапрофагов в биогеоценотическом отношении
  7. Связи биогеоцеиотических компонентов
  8. Изменения биогеоценозов
  9. Основная задача изучения биогеоценозов

 

 

Биогеоценоз

 

Что такое биогеоценоз

 

Биогеоценоз – это  система организмов и факторов неживой природы, которые сосуществуют на одной местности.

 

Учение о биогеоценозе было разработано в 1940-х годах российским ученым В.Н. Сукачёвым

 

Смотрите также:

 

 

 

Представление о биогеоценозе введено в науку В. Н. Сукачевым применительно к элементарным природным комплексам живых (растительность, животный мир, микроорганизмы), косных (горные породы, атмосфера, вода) и биокосных (почва) компонентов, находящихся между собой в тесном взаимодействии и взаимообусловленности. В отличие от понятия экосистемы зарубежных авторов, которая может охватывать пространство любой протяженности — от капли прудовой воды и до вселенной.— биогеоценоз имеет строго определенный объем. По Сукачеву, на пространстве, занимаемом одним биогеоценозом, сохраняется однородность состава и строения составляющих его компонентов, равно как п типа материально-энергетического обмена между ними.

 

Исходя из этого Н. В. Тимофеев-Ресовский (1961) полагает, что внутри одного биогеоценоза нельзя провести «ни одной существенной биоценологической, геоморфологической, гидрологической, климатической и почвенно-геохимической границы». Таким образом, биогеоценоз является весьма дробной системой живой природы. Вместе с тем это очень сложная многомерная система, отражающая особый уровень организации жизни и требующая для изучения своих свойств и особенностей применения стационарных комплексных исследований и количественных оценок.

 

Взаимодействия компонентов биогеоценоза

 

Все взаимодействия компонентов биогеоценоза основаны в конечном счете на обмене веществом и энергией между ними. Это главный профилирующий в биогеоценозе процесс. Он складывается из многих частных физиологических, физических и химических процессов, тесно между собой связанных и скоррелированньтх. Особенно важное значение во всех процессах обмена и превращения веществ и энергии имеют биологические компоненты биогеоценоза — растительность, животные, микроорганизмы. Разнообразие и масштабы выполняемых ими функций как в каждом отдельном биогеоценозе, так и в биогеосфере в целом исключительно велики.

 

В. И. Вернадский считал, что на «земной поверхности нет химической силы, более постоянно действующей, а потому и более могущественной по своим конечным последствиям, чем живые организмы, взятые в целом» (1926, стр. 25). А. П. Пе- рельман (1967) считает важнейшим законом геохимии ландшафта положение, что «основные геохимические особенности большей части ландшафтов определяются живым веществом (совокупностью живых организмов)» (1967, стр. И). По В. Н. Сукачеву, растения, животные и микроорганизмы в биогеоценозе служат по преимуществу трансформаторами и аппаратами обмена веществ и энергии, тогда как атмосфера, материнская порода, вода атмосферы и почвы и подпочвы являются как бы первичным материалом для биогеоценотического обмена.

 

Переход одного биогеоценоза в другой

 

Переход одного биогеоценоза в другой (в пространстве или во времени при сменах) сопровождается сменой состояний и свойств всех его компонентов, а соответственно и сменой всего биогеоценотического метаболизма и его последствий. В принципе поэтому границы биогеоценозов могут быть прослежены на любом из его составляющих, хотя чаще всего они определяются и совпадают с границами растительных сообществ. И это, конечно, не случайно. Причем дело здесь не только и не столько в том, что границы фитоценоза по сравнению с границами других компонентов более наглядно выражены и технически легче установимы, а в том, что растительность во всей системе компонентов биогеоценоза, их связях и работе занимает узловое, центральное положение и изменения в ее составе, строении и свойствах влекут за собой более или менее адекватное изменение свойств н состояний остальных компонентов биогеоценоза.

 

Источник энергии в биогеоценозах Земли

 

Основным источником энергии в биогеоценозах Земли служит солнечная энергия. Ее поток через систему биогеоценоза начинается с поглощения хлорофиллом зеленых клеток растений, составляющих главную массу растений сообщества, квантов видимого света. Часть ее, превращенная растениями в энергию химических связей различных органических веществ, строящих тела растений, служит источником, за счет которого существуют все гетеротрофные организмы и совершается большинство химических и физических процессов.

 

Кроме того, растительный компонент биогеоценоза через синтез органических веществ, рост тела растений, их дыхание, поглощение ими минеральных веществ и воды, транспирацию ускоряет, расширяет и усложняет общую миграцию веществ и энергии в оболочках Земли, образует новые цепи материально-энергетических превращений — биологическую аккумуляцию веществ, биологический круговорот веществ и энергии, формирует новые природные процессы (почвообразование, торфообразование), тела (почва, торф, газы), климат биогеоценоза и уменьшает энтропию солнечной энергии в космическое пространство.

 

Благодаря этому на земной поверхности коренным образом перестраивается характер связей между остальными компонентами биогеоценоза: из прямых и сравнительно простых они делаются сложно опосредованными, очень разнообразными и тесными. И чем мощнее развивается растительность того или другого биогеоценоза, тем сильнее проявляется ее роль преобразователя всех биогеоценотических связей. В биогеоценозах леса, луга, болота, где растительность развита сплошной и плотной массой, в сущности нет прямой связи, а стало быть и прямого обмена между, например, атмосферой и почвой, атмосферой и горной породой. Их контакт и взаимодействие контролируются и изменяются деятельностью зеленого ковра растений.

 

Эдифицирующие в сообществах виды растений

 

Особенное значение имеют эдифицирующие в сообществах виды растений. Они занимают наибольший объем в атмосфере и почве, производят главную массу органического вещества, фиксируют и накопляют наибольшее количество минеральных веществ и воды и сильнее всех других участников сообщества изменяют световой режим фитоценоза, движение воздуха, его состав, влажность, температуру, физические и химические свойства ПОДСТИЛКИ И почвы. Конечно, разные виды, в силу наследственно закрепленных экологи ческих особенностей своих связей с окружающей средой, действуют во всех этих отношениях неодинаково и приводят к существенно различным результатам природного и хозяйственного значения.

 

С другой стороны, не менее очевидны и важны зависимости растительного компонента биогеоценоза и его биогеоценотической работы от свойств и состояний атмосферы, почвы, гидрологических условий.

 

Рост и развитие растений, ход и интенсивность фотосинтеза, дыхания, транспирации, поглощения минеральных веществ, продуктивность органического вещества, подбор видового состава растений, структура сообщества, фенологическая ритмика, динамические явления тесно зависят от температуры воздуха и ее хода, влажности воздуха, его движений, газового состава, химизма почвы, ее влажности, аэрации, температуры.

 

Глубокое воздействие на растительность биогеоценоза оказывают также населяющие его животные и микроорганизмы. Животные в процессе своей жизнедеятельности влияют на растительность как непосредственно (питаясь ею, вытаптывая ее, строя в ней или при ее помощи свои убежища и жилища, содействуя опылению цветков и распространению семян и плодов), так и косвенно, через почву (удобряя ее, рыхля, формируя структуру), а в некоторой степени и через атмосферу.

 

Роль фитофагов и почвенных сапрофагов в биогеоценотическом отношении

 

Особенно значительна в биогеоценотическом отношении роль фитофагов и почвенных сапрофагов. Первые, пожирая живые части растений, снижают накопление органического вещества, усиливают дыхание и расход различных защитных веществ — смол, камедей и др. Сапрофаги ускоряют разложение органических остатков на почве и в почве, обогащают почву растворимыми соединениями, улучшают физические свойства ее и тем самым создают более благоприятные условия для минерального и водного питания растений, роста и дыхания корней. Еще значительнее связи растительности с микроорганизмами (низшими грибами и бактериями).

 

Выделениями в почву, участием в разложении органических веществ, в поглощении некоторых газообразных веществ атмосферы (азот) и в разнообразных превращениях минеральных веществ в почве микроорганизмы оказывают то положительное, то отрицательное влияние на рост, развитие ибио- геоценотическую работу растений. Одновременно и животные и микроорганизмы выполняют в биогеоценозе функцию регуляторов баланса углекислоты в атмосфере, освобождая ее из разнообразных органических соединений ири утилизации заключенной в них энергии.

 

Связи биогеоцеиотических компонентов

 

Связи биогеоцеиотических компонентов не универсальны во всем своем разнообразии для всей биогеосферы Земли. В частности, биогеоцепотическая работа растительности в природе развертывается в трех резко разнокачественных по физическим и химическим свойствам, а следовательно, и по условиям жизнедеятельности растений и связям сферах: водной, воздушно-водной и воздушно-земной (сухопутной). В биогеоцеиотических связях фито- ценозов с другими компонентами в этих сферах жизни нет сходных черт. Особенно различно идут взаимодействия, связанные с получением растениями углерода, кислорода, минеральных веществ и воды у сухопутных и водных сообществ растений. Воздушно- водные, а особенно сухопутные сообщества, размещающие свою биомассу в физически резко разнородных средах, одновременно и прямо связаны с воздухом, водой и почвой и углеродное, водное и минеральное питание получают из разных источников (газообраз- ого, жидкого, твердого), в разнородных формах (газы, растворы) н через функционально дифференцированные и хорошо адаптированные к источнику и функциям поверхности (листья, побеги, корни). Биомасса водных сообществ непосредственно взаимодействует только с одним физически однородным компонентом — жидкой водой, функционально не дифференцирована (за исключением органов размножения) и получает все элементы своего питания всей поверхностью тела и в одной общей форме — солевом растворе. В связи с этим взаимодействие растительности с косными компонентами биогеоценоза здесь не столь разнообразно, а материальный взаимообмен значительно проще и прямее, чем у воздуш- но-водных, или тем более сухопутных фитоценозов.

 

Из связей фитоценозов с другими компонентами рождаются, с одной стороны, местный чрезвычайно сложный круговорот веществ и энергии (собственно биогеоценотический круговорот) и процессы выноса веществ и энергии за пределы биогеосферы: вверх, в атмосферу и космос (газы, водяные пары, пылеватые частицы, тепло) и вниз — в грунтовые воды, на дно океанов (воды, минеральные и органические вещества). Наиболее сложно и многообразно взаимодействие биогеоценотических компонентов складывается в лесных биогеоценозах, образуемых большим набором особо контрастных жизненных форм растений и животных и имеющих наиболее глубоко и разнообразно преобразованную живыми организмами среду.

 

Биогеоценоз является очень динамичной системой природы, непрерывно изменяющейся и развивающейся на основе внутренних противоречивых тенденций его компонентов.

 

Вероятно, только в немногих райопах тропических стран в условиях предельно равномерного хода тепла и влаги взаимосвязи компонентов биогеоценоза имеют более или менее равномерный характер в течение всего года и год от года.

 

Изменения биогеоценозов

 

На основных же пространствах биогеосферы они очень непостоянны, временами усиливаются и усложняются, временами ослабевают и упрощаются, а иногда могут совершенно прерываться вследствие перемен в состояниях компонентов или факторов биогеоценозов (при наступлении засух, холодов, в периоды затопления водой). Изменения связей могут быть колебательными и кратковременными, обусловливающими легкообратимые реакции компонентов биогеоценоза. Например, во взаимодействиях биогенных и абиогенных участников биогеоценоза могут происходить суточные, погодные и сезонные перемены, сопряженные с изменениями интенсивности или продолжительности освещения, тепла, влажности или со сменами фенологических фаз у растений, или сезонными изменениями в состоянии и деятельности животных популяций и микроорганизмов.

 

В. Н. Сукачев (19(34) объединяет такие изменения биогеоценозов под названием циклических, или периодических, изменений. Наряду с ними изменения биогеоценозов могут быть направленными в одну определенную сторону, например в сторону нарастания увлажнения почвы под действием растительного компонента биогеоценоза или при заболачивании суши растекающимся торфяником, при изменении поемности на речных аллювиях в результате понижения базиса эрозии, при массовом размножении животных, внедрении и разрастании новых видов растений и т. п. Такие изменения ведут уже к необратимым сменам в состоянии, структуре и общем метаболизме биогеоценоза и знаменует смену одного биогеоценоза другими.

 

Сукачев относит их к категории сукцессионной динамики биогеоценозов. Изменения этого типа протекают обычно медленно и отражают постепенные преобразования состояний и свойств одних компонентов биогеоценоза под действием других. Исключепия представляют изменения, происходящее под влиянием внезапных катастрофических перемен в состоянии того или другого компонента и его биогеоценотической работы или в результате природных стихий, или хозяйственной деятельности человека. Такие изменения происходят быстро и нередко сопровождаются глубокой перестройкой структуры и функций исходного биогеоценоза или даже полным разрушением всей системы.

 

С другой стороны, несомненна достаточно высокая устойчивость, гомеостатичность, природных биогеоценозов во времени, обусловленная тем, что современные уравновешенные связи биогео- ценотических компонентов в природных системах являются результатом длительного исторического развития, и в первую очередь длительной и глубокой адаптации живых компонентов к компонентам косной природы и друг к другу. Благодаря этому природные биогеоценозы, выведенные из своего гомеостатическо- го состояния той или иной причиной, после ее устранения с течением времени восстанавливаются в форме, близкой к исходной, например восстановление темнохвойных лесных биогеоценозов, разрушенных рубкой или пожарами в таежной зоне, восстановление лесов определенного типа на лугах и пастбищах при прекращении кошения травы и выпаса, на месте былых городов и поселков, покинутых жителями и др.

 

Основная задача изучения биогеоценозов

 

В. Н. Сукачев считает, что основной задачей изучения биогеоценозов «является всестороннее выяснение обмена веществ и энергии между всеми компонентами биогеоценоза и окружающей его средой» (1947, 302—303). Аналогично определяются задачи и учения об экосистемах в зарубежной литературе. Например,Дювиньо решительно подчеркивает, что изучение экосистем «должно всегда состоять в окончательном разрешении проблемы переработки,циркуляции, аккумуляции и трансформации материи (потенциальной энергии) через взаимодействие живых организмов и их метаболизм» (Duvingneaud, 1962). Это главное, профилирующее направление в исследованиях живых природных систем.

 

 Оно, однако, не заменяет и не исключает других планов работы. Больше того, разрешение энергетических аспектов биогеоценозов необходимо связывается с получением ряда сведений о свойствах и характеристиках биогеоценоза и его слагаемых. Оно, в частности, немыслимо без самого тщательного анализа состава и структуры растительного и животного компонентов, выявления трофических уровней, по которым в биогеоценозе идет передача вещества и энергии, экологических ниш, первичной и вторичной продуктивности биогеоценоза, свойств почвы, солярного режима, увлажнения и др.

 

В настоящей работе анализируются материалы горизонтальной и вертикальной структуры сложных лесных биогеоценозов раскрытие которых является необходимой предпосылкой как для изучения и количественной оценки потоков вещества и энергии через систему биогеоценоза, так и для определения роли, доли и формы участия отдельных компонентов в материально-энергетическом метаболизме всей системы.

 

 

К содержанию книги: Ботаник Владимир Леонтьевич Комаров. СТРУКТУРА ЛЕСНОГО БИОГЕОЦЕНОЗА

 

Последние добавления:

 

Почвы и климат

 

Значение болот в биосфере

 

Почвенные организмы как компоненты биогеоценоза

 

Биогеоценология    Почвоведение - биология почвы

 

Биографии биологов, агрономов