Organizmi, ki uničujejo v biocenozi, se imenujejo. Biocenoza - primeri
Biocenoza— niz populacij rastlin, živali in mikroorganizmov. Kraj, ki ga zaseda biocenoza, se imenuje biotop. Vrstna struktura biocenoze zajema vse vrste, ki živijo v njej. Prostorska struktura vključuje vertikalno strukturo - nivoje in horizontalno strukturo - mikrocenoze in mikrozdružbe. Trofično strukturo biocenoze predstavljajo proizvajalci, potrošniki in razkrojilci. Prenos energije z ene vrste na drugo z njihovim uživanjem imenujemo prehranjevalna (trofična) veriga. Mesto organizma v prehranjevalni verigi, povezano z njegovo specializacijo za hrano, se imenuje trofični nivo. Trofična struktura biocenoze in ekosistema je običajno prikazana z grafičnimi modeli v obliki ekoloških piramid. Razlikovati ekološke piramideštevila, biomase in energije. Hitrost fiksiranja sončna energija določa produktivnost biocenoz. Skupek okoljskih dejavnikov, znotraj katerih vrsta živi, imenujemo ekološka niša. Težnja po povečanju pestrosti in gostote živih organizmov na mejah biocenoz (v ekotonih) se imenuje robni učinek.
Koncept biocenoze
Organizmi ne živijo na Zemlji kot samostojni posamezniki. V naravi tvorijo pravilne komplekse. Nemški hidrobiolog K. Möbius v poznih 70-ih. XIX stoletje proučevali komplekse pridnenih živali - grozde ostrig (ostrigarji). Opazil je, da poleg ostrig obstajajo tudi živali, kot npr morska zvezda, iglokožci, bryozoans, črvi, ascidije, spužve itd. Znanstvenik je zaključil, da te živali živijo skupaj v istem habitatu, ne po naključju. Potrebujejo enake pogoje kot ostrige. Takšne skupine se pojavijo zaradi podobnih zahtev okoljskih dejavnikov. Kompleksi živih organizmov, ki se nenehno nahajajo skupaj na različnih točkah istega vodni bazen v prisotnosti enakih pogojev obstoja je Mobius imenoval biocenoze. Izraz "biocenoza" (iz grščine bios - življenje in koinos - splošno) je leta 1877 uvedel v znanstveno literaturo.
Möbiusova zasluga je v tem, da ni le ugotovil obstoja organskih združb in jim predlagal imena, temveč je uspel razkriti tudi številne vzorce njihovega nastanka in razvoja. Tako so bili postavljeni temelji pomembne smeri v ekologiji - biocenologije (ekologije združb).
Biocenotska raven je druga (po populaciji) nadorganizmska raven organizacije živih sistemov. Biocenoza je dokaj stabilna biološka izobrazba, ki ima sposobnost samoohranjanja svojih naravnih lastnosti in sestave vrst, ko zunanji vplivi posledica sprememb podnebja in drugih dejavnikov. Stabilnost biocenoze ni odvisna le od stabilnosti njenih sestavnih populacij, temveč tudi od značilnosti interakcije med njimi.
- to so zgodovinsko uveljavljene skupine rastlin, živali, gliv in mikroorganizmov, ki naseljujejo razmeroma homogen življenjski prostor (kos zemlje ali vodno telo).
Torej je vsaka biocenoza sestavljena iz določeno populacijoživi organizmi, ki pripadajo različnim vrstam. Znano pa je, da se posamezniki iste vrste združujejo v naravni sistemi, ki se imenujejo populacije. Zato lahko biocenozo definiramo tudi kot celoto populacij vseh vrst živih organizmov, ki naseljujejo skupna mestaživljenjski prostor.
Treba je opozoriti, da je izraz "biocenoza" postal razširjen v znanstveni literaturi v nemškem in ruskem jeziku, v angleško govorečih državah pa ustreza izrazu "skupnost". Vendar, strogo gledano, izraz "skupnost" ni sinonim za izraz "biocenoza". Če lahko biocenozo imenujemo večvrstna skupnost, potem je populacija ( komponento biocenoza) je skupnost ene vrste.
Sestava biocenoze vključuje niz rastlin na določeno ozemlje -fitocenoza(iz grškega fitona - rastlina); celota živali, ki živijo znotraj fitocenoze - zoocenoza(iz grščine zoon - žival); mikrobiocenoza(iz grščine mikros - majhen + bios - življenje) - niz mikroorganizmov, ki naseljujejo tla. Včasih so vključeni kot ločen sestavni element v biocenozo mikocenoza(iz grščine mykes - goba) - zbirka gob. Primeri biocenoz so listopadni, smrekov, borov ali mešani gozd, travnik, močvirje itd.
Homogen naravni življenjski prostor (del abiotsko okolje), ki ga zaseda biocenoza, imenujemo biotop. To je lahko kos zemlje ali vodno telo, morska obala ali gorsko pobočje. Biotop je anorgansko okolje, ki je nujen pogoj za obstoj biocenoze. Biocenoza in biotop tesno vplivata drug na drugega.
Obseg biocenoz je lahko različen - od skupnosti lišajev na drevesnih deblih, mahovih grbin v močvirju ali razpadajočem štoru do naseljenosti celotne pokrajine. Tako lahko na kopnem ločimo biocenozo suhega travnika (nepoplavljenega z vodo), biocenozo gozda belega bora, biocenozo stepske perjanice, biocenozo pšeničnega polja itd.
Posebna biocenoza ne vključuje samo organizmov, ki stalno naseljujejo določeno ozemlje, temveč tudi tiste, ki nanj pomembno vplivajo. Številne žuželke se na primer razmnožujejo v vodnih telesih, kjer služijo kot pomemben vir hrane za ribe in nekatere druge živali. IN v mladosti So del vodne biocenoze, kot odrasli pa živijo kopenski način življenja, tj. delujejo kot elementi kopenskih biocenoz. Zajci lahko jedo na travniku in živijo v gozdu. Enako velja za številne vrste. gozdne ptice ki iščejo hrano ne samo v gozdu, ampak tudi na sosednjih travnikih ali močvirjih.
Vrstna struktura biocenoze
Vrstna struktura biocenoze je celota njenih sestavnih vrst. V nekaterih biocenozah lahko prevladujejo živalske vrste (na primer biocenoza koralni greben), v drugih biocenozah glavna vloga igrajo se rastline: biocenoza poplavnega travnika, stepska perjanica, smreka, breza, hrastov gozd. Število vrst (vrstna pestrost) v različne biocenoze različni in odvisni od njih geografska lega. Najbolj znan vzorec spreminjanja vrstne pestrosti je njeno zmanjševanje od tropov proti visokim zemljepisnim širinam. Bližje kot je ekvator, bogatejša in raznolikejša je flora in favna. To velja za vse oblike življenja, od alg in lišajev do cvetočih rastlin, od žuželk do ptic in sesalcev.
V deževnih gozdovih porečja Amazonije lahko na površini približno 1 hektarja preštejete do 400 dreves več kot 90 vrst. Poleg tega mnoga drevesa služijo kot opora drugim rastlinam. Na vejah in deblu vsakega drevesa raste do 80 vrst epifitskih rastlin.
Primer vrstne raznolikosti je eden od vulkanov na Filipinih. Več raste na njegovih pobočjih drevesne vrste kot v celi ZDA!
Za razliko od tropov, biocenoza borov gozd v pogojih zmernem pasu V Evropi je lahko največ 8-10 drevesnih vrst na 1 hektar, na severu območja tajge pa je na istem območju 2-5 vrst.
Najrevnejši biocenozi glede na nabor vrst sta alpska in arktične puščave, najbogatejši so tropski gozdovi. IN tropski gozdovi Panama je trikrat naseljena več vrst sesalcev in ptic kot na Aljaski.
Preprost pokazatelj raznolikosti biocenoze je skupno število vrst ali vrstnega bogastva. Če katera vrsta rastline (ali živali) količinsko prevladuje v združbi (ima večjo biomaso, produktivnost, številčnost ali številčnost), se ta vrsta imenuje dominanten, oz dominantna vrsta(iz latinščine dominans - prevladujoč). V kateri koli biocenozi so prevladujoče vrste. Na primer, v smrekovem gozdu smreke, ki uporabljajo glavni delež sončne energije, povečajo največjo biomaso, zasenčijo tla, oslabijo gibanje zraka in ustvarijo veliko neprijetnosti za življenje drugih gozdnih prebivalcev.
Prostorska zgradba biocenoze
Vrste so lahko različno razporejene v prostoru glede na njihove potrebe in habitatne razmere. Ta porazdelitev vrst, ki sestavljajo biocenozo v prostoru, se imenuje prostorska struktura biocenoze. Obstajajo vertikalne in horizontalne strukture.
Navpična struktura biocenozo tvorijo njeni posamezni elementi, posebne plasti, imenovane nivoji. Stopnja - sorastoče skupine rastlinskih vrst, ki se razlikujejo po višini in položaju v biocenozi asimilacijskih organov (listi, stebla, podzemni organi - gomolji, korenike, čebulice itd.). Praviloma različne stopnje tvorijo različne življenjske oblike(drevesa, grmovnice, grmovnice, zelišča, mahovi). Plastovitost je najbolj jasno izražena v gozdnih biocenozah (slika 1).
Prvič, woody, tier običajno sestoji iz visoka drevesa z visoko ležečim listjem, ki je dobro osvetljeno s soncem. Neuporabljeno svetlobo lahko drevesa absorbirajo in tvorijo drugo, subcanopy, tier.
Podrastna plast sestavljajo grmi in grmičaste oblike drevesne vrste, na primer leska, jerebika, krhlika, vrba, jablana itd. Na odprtih območjih v normalnih okoljskih razmerah bi številne grmičaste oblike vrst, kot so gorski pepel, jablana in hruška, imele videz dreves prve velikosti. Vendar pa so pod krošnjami gozda, v razmerah senčenja in pomanjkanja hranil, obsojeni na obstoj v obliki nizko rastočih, pogosto nelajajočih semen in plodov dreves. Z razvojem gozdne biocenoze takšne vrste nikoli ne bodo dosegle prvega sloja. V tem se razlikujejo od naslednjega sloja gozdne biocenoze.
riž. 1. Stopnje gozdne biocenoze
TO mladostniški sloj Sem spadajo mlada, nizka (od 1 do 5 m) drevesa, ki bodo v prihodnosti lahko zrasla v prvi sloj. To so tako imenovane gozdotvorne vrste - smreka, bor, hrast, gaber, breza, trepetlika, jesen, črna jelša itd. Te vrste lahko dosežejo prvi sloj in s svojo prevlado tvorijo biocenoze (gozdovi).
Pod krošnjami dreves in grmovnic je zelnato-grmovni sloj. To vključuje gozdna zelišča in grmovnice: šmarnice, oksalis, jagode, brusnice, borovnice, praproti.
Nastane prizemna plast mahov in lišajev mahovsko-lišajev sloj.
Torej, v gozdni biocenozi so drevesni sestoj, podrast, podrast, travnata odeja in sloj mahov in lišajev.
Podobno kot razporeditev vegetacije po nivojih, v biocenozah različne vrste tudi živali zasedajo določene nivoje. V prsti živijo talni črvi, mikroorganizmi in kopače. Različne stonoge, zemeljski hrošči, pršice in druge male živali živijo v listnem odpadu in na površini tal. Ptice gnezdijo v zgornjih krošnjah gozda, nekatere pa se lahko hranijo in gnezdijo spodaj zgornji sloj, drugi - v grmovju, tretji pa - blizu tal. Veliki sesalciživijo v nižjih slojih.
Tiering je neločljivo povezan z biocenozami oceanov in morij. Različne vrste planktona se zadržujejo na različnih globinah, odvisno od osvetlitve. Različne vrste rib živijo na različnih globinah, odvisno od tega, kje najdejo hrano.
Posamezniki živih organizmov so v prostoru razporejeni neenakomerno. Običajno tvorijo skupine organizmov, kar je prilagoditveni dejavnik v njihovem življenju. Takšne skupine organizmov določajo horizontalna struktura biocenoze— horizontalna porazdelitev nastajajočih posameznikov različne vrste vzorčenje, madeži vsake vrste.
Primerov takšne porazdelitve je veliko: to so številne črede zeber, antilope, sloni v savani, kolonije koral na morskem dnu, plitvine. morske ribe, jate ptic selivk; goščave trsja in vodne rastline, kopičenje mahov in lišajev na tleh v gozdni biocenozi, zaplate resja ali brusnic v gozdu.
Na osnovne (strukturne) enote horizontalne strukture rastlinske združbe vključujejo mikrocenozo in mikrozdruževanje.
Mikrocenoza(iz grškega mikrosa - majhen) - najmanjši po velikosti strukturna enota horizontalna delitev skupnosti, ki vključuje vse stopnje. Skoraj vsaka združba vključuje kompleks mikrozdružb ali mikrocenoz.
Mikrozdruževanje - zgostitev osebkov ene ali več vrst znotraj sloja, mozaične pege znotraj sloja. Na primer, v sloju mahu je mogoče razlikovati različne lise mahu s prevlado ene ali več vrst. V travno-grmovnem sloju so borovničeve, borovničevo-kisličaste in borovničevo-sfagnove mikroskupine.
Prisotnost mozaika ima pomembno za življenje v skupnosti. Mozaičnost omogoča popolnejšo uporabo različnih tipov mikrohabitatov. Za posameznike, ki tvorijo skupine, je značilna visoka stopnja preživetja; viri hrane. To vodi do povečanja in raznolikosti vrst v biocenozi, kar prispeva k njeni stabilnosti in sposobnosti preživetja.
Trofična struktura biocenoze
Interakcija organizmov, ki zasedajo določeno mesto v biološkem ciklu imenujemo trofična struktura biocenoza.
V biocenozi ločimo tri skupine organizmov.
1.Proizvajalci(iz latinščine producens - proizvaja) - organizmi, ki sintetizirajo iz anorganskih snovi (predvsem vode in ogljikovega dioksida) vse organske snovi, potrebne za življenje, z uporabo sončne energije (zelene rastline, cianobakterije in nekatere druge bakterije) ali energijo oksidacije anorganskih snovi ( žveplove bakterije, železove bakterije itd.). Običajno se proizvajalci razumejo kot zelene rastline s klorofilom (avtotrofi), ki zagotavljajo primarno proizvodnjo. Skupna teža suhe snovi fitomase (rastlinske mase) je ocenjena na 2,42 x 10 12 ton, kar predstavlja 99 % vse žive snovi zemeljsko površje. In le 1% predstavlja heterotrofne organizme. Planet Zemlja torej dolguje svoj obstoj vegetaciji samo obstoju življenja na njem. Ustvarjale so zelene rastline potrebne pogoje za pojav in obstoj najprej raznih prazgodovinskih živali, nato pa še človeka. Ko so rastline odmrle, so kopičile energijo v usedlinah premog, šoto in celo olje.
Proizvodne rastline zagotavljajo človeku hrano, surovine za industrijo in zdravila. Čistijo zrak, lovijo prah, mehčajo temperaturni režim zrak, duši hrup. Zahvaljujoč vegetaciji obstaja ogromno različnih živalskih organizmov, ki naseljujejo Zemljo. Proizvajalci so prvi člen v cenah hrane in so osnova ekoloških piramid.
2.Potrošniki(iz latinščine consumo - porabiti) ali potrošniki so heterotrofni organizmi, ki se prehranjujejo z že pripravljeno organsko snovjo. Potrošniki ne morejo graditi sami organske snovi iz anorganskega in ga pridobiti v končana oblika s prehranjevanjem z drugimi organizmi. V svojih organizmih pretvarjajo organske snovi v posebne oblike beljakovin in drugih snovi ter oddajajo odpadke, ki nastanejo med njihovim življenjem, v okolje.
Kobilica, zajec, antilopa, jelen, slon itd. rastlinojedci so potrošniki prvega reda. Krastača, ki je zgrabila kačjega pastirja pikapolonica, ki se hrani z listnimi ušmi, volk, ki lovi zajca - vse to so potrošniki drugega reda. Štorklja, ki poje žabo, zmaj, ki nese kokoš v nebo, kača, ki pogoltne lastovko, so potrošniki tretjega reda.
3. Razkrojevalci(iz latinščine reducens, reducentis - vračanje, obnavljanje) - organizmi, ki uničijo odmrlo organsko snov in jo pretvorijo v anorganske snovi, ki jih nato absorbirajo drugi organizmi (proizvajalci).
Glavni razkrojevalci so bakterije, glive, praživali, tj. heterotrofni mikroorganizmi, ki jih najdemo v tleh. Če se njihova aktivnost zmanjša (na primer, ko človek uporablja pesticide), se poslabšajo pogoji za proizvodni proces rastlin in potrošnikov. Odmrli organski ostanki, pa naj gre za štor ali truplo živali, ne izginejo neznano kam. Gnijejo. Toda mrtva organska snov ne more zgniti sama od sebe. Reduktorji (destruktorji, uničevalci) delujejo kot "grobarji". Odmrle organske ostanke oksidirajo v C0 2, H 2 0 in enostavne soli, t.j. na anorganske sestavine, ki se lahko ponovno vključijo v krogotok snovi in ga s tem zaprejo.
Prostorska struktura označuje porazdelitev osebkov biocenoze znotraj biotopa.
Vsaka biocenoza zavzema določen prostor, ki je razdeljen med vrste glede na njihove biološke značilnosti. V zvezi s tem se razlikujejo vertikalno in horizontalno coniranje ter konzorciji.
Navpično coniranje biocenoza je določena s prisotnostjo rastlin v njej različne višine. Zaradi tega je v biocenozi navpična razslojenost na strukturne dele, ki zavzemajo različne položaje glede na nivo tal. Ta pojav imenujemo slojevitost, strukturne dele biocenoze pa slojevine. Rastlinske plasti so poseljene z živalmi in mikroorganizmi. Plastenje prispeva k znatni oslabitvi tekmovalnosti med vrstami, zaradi česar se poveča število osebkov na enoto površine, okoljske razmere pa se uporabljajo bolj celovito in raznoliko.
V biocenozi ločimo nadzemne in podzemne sloje. V biocenozi mešanega gozda se razlikuje 5-7 nadzemnih slojev. Podzemna plast je posledica različne globine aktivnega dela koreninskega sistema in praviloma obsega eno plast manj kot nadzemna plast, saj mahovi, glive in lišaji tvorijo največ. nižji nivo, nimajo koreninskega sistema.
Nadzemno vstavljanje mešani gozd predstavljajo naslednje stopnje: I stopnja - drevesa prve velikosti (smreka, bor); II stopnja - drevesa druge velikosti (hrast, breza, aspen, javor, jesen itd.); III stopnja - drevesa tretje velikosti (rowan, ptičja češnja, divje jabolko, divja hruška itd.); IV nivo - podgozd grmičevja (lešnik, euonymus, krhlika, kovačnik itd.); V nivo - podrast visokih trav in grmovnic (ledum, borovnica, akonit, heather, fireweed itd.); VI stopnja - nizke trave in grmičevje (brusnice, kislice, kopitarji, šmarnice, borovnice, borovnice itd.); VII stopnja - mahovi, gobe, zemeljski lišaji. Podzemna stopnja je zrcalna slika nadzemnih nivojih.
Stopnje določajo sestavo in strukturo fitocenoze. Če je njihovo število majhno, se fitocenoza šteje za preprosto, če pa jih je veliko, se šteje za zapleteno.
riž. 1. Porazdelitev parkljarjev po vrstah hrane: 1- žirafa; 2 - antilopa gerenuk; 3 - dik-dik antilopa; 4 - nosorog; 5 - slon; 6 - zebra; 7 - giu; 8 - Grantova gazela; 9 - antilopa hartebeest
V nekaterih skupinah organizmov je mogoče zaslediti stopnje znotraj skupine. Na primer, pri žuželkah se razlikujejo naslednje stopnje: I stopnja - geobium (prebivalci tal); II stopnja - herpetobij (prebivalci površinske plasti tal); III stopnja - bryobium (prebivalci mahovega sloja); IV sloj - filobij (prebivalci travnatega sestoja); Stopnja V - aerobna (prebivalci višjih stopenj).
Plast lahko obravnavamo kot strukturno enoto biocenoze, ki se od drugih delov razlikuje po svoji celovitosti. okoljske razmere, skupek rastlin, živali in mikroorganizmov. Vsak nivo ima svoj sistem odnosov med komponentami.
Vertikalna razporeditev organizmov v biocenozi vpliva na horizontalno zgradbo.
Strukturna enota fitocenoze je sinuzija, za katero je značilna določena vrstna sestava. Glede na vrstno sestavo sinuzije se oblikuje določena mikroklima in vrstna sestava živali in mikroorganizmov. Zbirka vseh teh komponent se imenuje paket. Parcela je gradbena enota horizontalne prostorske strukture. V nasprotju s slojem parcela poleg rastlin, živali in mikroorganizmov vključuje tudi zemljo.
Vsaka biocenoza ima poleg topografskih formacij (stopenj, sinuzij, parcel) edinstvene prostorske strukture, ki nimajo jasne lokacije. Imenujejo se konzorciji. Doktrino konzorcijev sta ustvarila V.N.Beklemishev in L.G.Ramensky.
Konzorcij je skupek populacij, katerih vitalna aktivnost je trofično ali topično povezana z osrednjo edifikatorsko vrsto, ki deluje kot jedro. Organizmi, ki sodelujejo z jedrom, se imenujejo partnerji prvega reda. Consort preveden iz angleški jezik pomeni »sostanovalec«, »spremljevalec«. Druga beseda je v tem primeru primernejša. Konzorti prvega reda skupaj tvorijo koncentracijo prvega reda. Tisti organizmi, ki sodelujejo s partnerji prvega reda, se imenujejo partnerji drugega reda. So kolektivno
vezi tvorijo koncentracijo drugega reda itd. Posledično se oblikuje konzorcij, ki vključuje jedro in koncentracije različnih vrst. Celotna biocenoza je sestavljena iz konzorcijev, ki se med seboj prekrivajo, saj so lahko konzorciji iz enega konzorcija del koncentracij drugega konzorcija.
Funkcionalna struktura označuje porazdelitev posameznikov biocenoze v skupine glede na opravljene funkcije. V vsaki biocenozi organizmi opravljajo različne funkcije, zaradi katerih se pojavi biogeni cikel. Glede na vlogo, ki jo ima organizem v določenem ciklu, pripada določeni funkcionalni skupini. Razlikujejo se naslednje funkcionalne skupine:
Proizvajalci (kreatorji) so organizmi, ki z uporabo sončne energije ustvarjajo organsko snov iz anorganske snovi (biogenov). Sem spadajo a) fototrofi: vse zelene rastline, cianobakterije, zelene in škrlatne žveplove bakterije; b) kemotrofi: nitrifikacijske bakterije, železobakterije itd.
Konzumenti (konzumenti) so organizmi, ki uživajo živo organsko snov in prenašajo v njej vsebovano energijo skozi prehranjevalne verige. Sem spadajo živali. Glede na vrsto zaužitih organskih snovi jih delimo na rede. Organizmi, ki uživajo proizvajalce, se imenujejo potrošniki prvega reda (rastlinojedci). Porabnike I. reda zaužijejo porabniki II. reda (mesojedci ali plenilci nižjega ranga) itd. Število naročil je omejeno in odvisno od količine biomase proizvajalcev.
Reducenti (uničevalci) so organizmi, ki razgradijo odmrle organske snovi (detritus) v hranila, ki jih nato absorbirajo proizvajalci. Tako proizvajalci kot potrošniki na določeni stopnji življenjski cikel Odmrejo in tvorijo detritus, ki se pod vplivom razkrojevalcev skozi več stopenj spremeni v biogene. Obstajajo tri vrste reduktorjev. Razkrojevalci prvega reda (mehanski uničevalci) izvajajo mehansko uničenje detritusa, ne da bi ga praktično razgradili. Sem spadajo žuželke in njihove ličinke, črvi in sesalci, ki se kopajo. Razkrojevalci drugega reda (huminizatorji) delno razgradijo detritus in ga spremenijo v humus. To funkcijo opravljajo glive, praživali in veliki mikroorganizmi (več kot 0,1 mm). Razkrojevalci III red(mineralizatorji) zagotavljajo popolna razgradnja humus na hranila. Sem spadajo mikroorganizmi, manjši od 0,1 mm. Vsi redovi razkrojevalcev, ki umirajo, se prav tako spremenijo v detritus.
Vse funkcionalne skupine v biocenozi so medsebojno povezane, zaradi česar je funkcionalna struktura v biocenozi zelo toga: prisotne morajo biti vse funkcionalne skupine. Vendar pa je taksonomska struktura vsake funkcionalne skupine zelo ohlapna in nestabilna, saj lahko različne vrste organizmov opravljajo isto funkcijo. Kot smo videli iz značilnosti strukture biocenoze, organizem, ki je vključen v njeno sestavo, pripada določen tip, ki ima posebne potrebe glede okoljskih razmer, zavzema določen prostorski položaj in opravlja določene funkcije. Vse te informacije skupaj sestavljajo koncept »ekološke niše«. Grinnell je ta koncept prvič predstavil leta 1920. Ekološka niša je abstrakten koncept; vključuje fizikalne, kemične in biotske dejavnike, ki so potrebni za življenje organizma in določajo njegovo morfološko sposobnost, fiziološke reakcije in vedenje. Ta koncept ne vključuje samo fizičnega prostora, ki ga organizem zaseda, temveč tudi funkcionalno vlogo organizma v skupnosti in njegov odnos do zunanji dejavniki(pogoji obstoja). Ekološka niša vključuje tri vidike: 1) prostorsko nišo ali habitatno nišo - to je kraj, kjer organizem živi, kjer ga običajno najdemo; 2) trofična niša je celota vseh vrst hrane, s katero se telo hrani; 3) večdimenzionalna niša ali niša kot hipervolumen - to je celota vseh potreb po abiotski dejavniki okolju.
Tako ekološka niša vključuje skupno vsoto vseh potreb organizma po njegovem habitatu. Za karakterizacijo ekološke niše se uporabljata dva pojma: širina niše in prekrivanje niše. Vrste v skupnosti, ki imajo podobne velikosti niš in opravljajo podobne funkcije, se imenujejo cehi. Vrste, ki opravljajo enake funkcije v podobnih biocenozah, imenujemo vikarne vrste. Vrste, ki zasedajo isto ekološke niše v različnih geografska območja, se imenujejo okoljski ekvivalenti.
Če so v ekosistemu v celoti izkoriščeni vitalni viri, potem se imenuje nasičen (ni prostih ekoloških niš) in vnos novih vrst tukaj je nemogoč. Če vitalni viri niso v celoti izkoriščeni, je ekosistem nenasičen (obstajajo proste ekološke niše) in obstaja možnost vnosa novih vrst. Manj kot je bogat ekosistem, lažje pride do aklimatizacije.
Ekološka niša. Odnosi med organizmi v biocenozi.
Biogeocenoza. Koncept sinekologije
Vsak organizem živi med mnogimi drugimi živimi bitji. Ker z njimi vstopa v najrazličnejše odnose, navsezadnje ne more obstajati brez tega okolja, kjer mu povezave z drugimi organizmi zagotavljajo normalne življenjske pogoje. Tako se živi organizmi ne združujejo poljubno, ampak tvorijo določene skupnosti, ki vključuje različne vrste, prilagojene na skupno življenje.
Organizirana skupina med seboj povezanih populacij rastlin, živali, gliv in mikroorganizmov, ki živijo skupaj v skoraj enakih okoljskih razmerah, klical biocenoza(iz grščine bios - življenje, koinos - splošno).
Uravnotežene živalske in rastlinske združbe (biocenoze) so najvišja oblika obstoja organizmov.
Pri proučevanju biocenoze je slednja pogojno razdeljena na ločene komponente: fitocenoza- rastlinstvo, zoocenoza – favna, mikrobiocenoza – mikroorganizmi. Vendar je pomembno poudariti, da jih je treba vse obravnavati kot biološke enote različnih vrst in ravni.
Del ekologije, ki preučuje vzorce oblikovanja združb in skupno življenje živih organizmov v njih, se imenuje sinekologija, oz biocenologija.
Prostor z bolj ali manj homogenimi pogoji, ki ga zaseda biocenoza, se imenuje biotop(topos – kraj). Ker je biotop habitat ali kraj obstoja biocenoze, je slednja zgodovinsko vzpostavljen kompleks organizmov, značilnih za določen biotop. Biocenoze ni mogoče ločiti od biotopa, skupaj tvorijo biološki makrosistem še višjega ranga - biogeocenoza.
Za biogeocenozo so značilne specifične interakcije njenih komponent, njihova posebna struktura in določene vrste izmenjavo snovi in energije med seboj in z drugimi subjekti naravno okolje. Čeprav se biogeocenoze razlikujejo po velikosti, je značilna tudi velika kompleksnost. To je majhen rezervoar in ribnik, vendar je tudi gozd, jezero, travnik itd.
Žive sestavine katere koli biogeocenoze lahko razdelimo na tri dele: 1) proizvajalci– proizvajalci primarnih proizvodov (zelene rastline); 2) potrošniki– primarne (rastlinojede) živali, sekundarne – (mesojede) živali; 3) razkrojevalci(sicer uničevalci, uničevalci) - navadno glive in mikroorganizmi, ki razgrajujejo organske spojine odmrlih organizmov, ki jih ponovno uporabijo proizvajalci za izgradnjo svojih teles. Med temi glavnimi povezavami biogeocenoze nastajajo povezave najrazličnejših vrst.
Biotske povezave v biocenozah
Po klasifikaciji V.N. Beklemishchev (1951) so neposredni in posredni medvrstni odnosi razdeljeni na štiri vrste: trofične, topične, forične in tovarniške.
Trofične povezave nastanejo, ko se ena vrsta prehranjuje z drugo (živim organizmom, njegovimi ostanki ali odpadki). V tem primeru je možna neposredna trofična povezava (čebela nabira rastlinski nektar) in posredna. Slednje na primer nastane v primeru tekmovanja med dvema vrstama glede živila, takrat se aktivnost ene nekako odraža v količini in kakovosti hrane druge.
Aktualne povezave odražajo kakršno koli (fizično ali kemično) spremembo življenjskih razmer ene vrste zaradi življenjske aktivnosti druge. Poleg tega še posebej velika vloga pri ustvarjanju ali spreminjanju okolja za druge organizme pripada rastlinam. Trofične in topične povezave, ki imajo največji pomen v biocenozi, prispevajo k zadrževanju organizmov različnih vrst blizu drug drugega in jih združujejo v dokaj stabilne skupnosti različnih velikosti in sestave.
Ko ena vrsta sodeluje pri širjenju druge, forične povezave. Večinoma živali delujejo kot prenašalci. Prevoz manjših živali z živalmi se imenuje forezija(morski pes je lepljiva riba) in njihov prenos semen, trosov in cvetnega prahu rastlin - zoohorija.
Tovarniški priključki izvaja vrsta, ki za svoje konstrukcije (izdelavo) uporablja produkte izločanja, bodisi mrtve ostanke ali celo žive osebke druge vrste. Tipičen primer so ptice, ki za gradnjo gnezd uporabljajo drevesne veje, dlako sesalcev, travo, listje, puh in perje drugih vrst ptic itd.
Med družbenimi žuželkami se pojavljajo zelo zapleteni biotski odnosi. Tako amazonske mravlje napadajo tuja mravljišča, tam lovijo ličinke in mladiče ter iz njih v svojem mravljišču izležejo odrasle mravlje – bodoče »sužnje«. Slednji opravljajo vse delo skrbi za jajčeca, nato ličinke, lutke, pa tudi čiščenje in dokončanje stanovanj mravelj - "lastnikov sužnjev".
Vpliv, ki ga imata druga na drugo različni vrsti, ki živita skupaj, je lahko nevtralen, ugoden ali neugoden. V tem primeru so možne različne vrste kombinacij.
Nevtralizem: obe vrsti sta neodvisni in nimata vpliva drug na drugega.
Konkurenca(medvrstni): posamezniki ali populacije v boju za hrano, življenjski prostor in druge za življenje potrebne pogoje negativno vplivajo drug na drugega. V razmerah omejenih virov hrane dve ekološko enaki vrsti in potrebam ne moreta soobstajati in slej ko prej en tekmec izpodrine drugega. (»zakon konkurenčne izključitve« G.F. Gause).
Konkurenčni odnosi so najpomembnejši mehanizem za oblikovanje vrstne sestave združbe, prostorsko porazdelitev vrst in regulacijo njihovega števila. Zato igrajo veliko vlogo v evolucijskem razvoju vrst.
Vzajemnost(simbioza): vsaka vrsta lahko živi, raste in se razmnožuje samo v prisotnosti druge. Simbionti so lahko samo rastline ali rastline in živali ali samo živali. Tipični primeri simbiontov, odvisnih od hrane, so nodulne bakterije in metuljnice, mikoriza nekaterih gliv in korenin dreves, lišaji in termiti.
Komenzalizem: dejavnost ene vrste zagotavlja hrano ali zavetje drugi (komenzal). Komenzali hkrati ne prinašajo nobene koristi ali opazne škode uporabljeni vrsti. Številne morske živali imajo komenzale (na primer mladice skuše pod zvonom meduz). Oblika komenzalizma je prej omenjena forezija.
amenzalizem: biotska interakcija med dvema vrstama, pri kateri ena vrsta škoduje drugi, ne da bi sama prejela kakršno koli otipljivo korist. Običajno se opazi pri flora ko na primer drevesa senčijo in s tem potlačijo zelnato rastlinje pod svojimi krošnjami.
Plenilstvo je razširjena vrsta biotskih odnosov v naravi. Z ekološkega vidika je takšno razmerje med dvema vrstama ugodno za eno (plenilec) in neugodno za drugo (plen). Hkrati obe vrsti oblikujeta takšen način življenja in takšna številčna razmerja, ki jima namesto pričakovanega izginotja plena ali plenilca zagotavljata obstoj.
Edinstven tip biotskega odnosa je alelopatija– kemijski učinek nekaterih rastlinskih vrst na druge s pomočjo njihovih presnovnih produktov (eterična olja, fitoncidi). Alelopatija najpogosteje prispeva k izpodrivanju ene vrste z drugo (na primer oreh in hrast s svojimi izločki zatirajo zelnato vegetacijo pod krošnjo).
Biocenoza in njena struktura
V naravi vse populacije, ki obstajajo v istem biotopu, stopijo v različne odnose glede na svoje potrebe in tvorijo bolj zapleten biološki sistem - biocenozo. Ta izraz je uvedel nemški hidrobiolog K. Mobius leta 1877 (bios - življenje, cenos - splošno). Biocenoza je zgodovinsko vzpostavljen skupek populacij rastlin (fitocenoza), živali (zoocenoza) in mikroorganizmov (mikrocenoza), ki živijo skupaj v homogeni pogoji na skupno ozemlje in med seboj povezani različne vrste odnosov. Vzporedno z izrazom "biocenoza" se uporablja izraz "skupnost". Skupnost je vsaka zbirka populacij različnih vrst, ki medsebojno delujejo in obstajajo skupaj. Tako je koncept "skupnosti" širši od "biocenoze".
Združba (biocenoza) je glavna sestavina naravnih nadorganizmskih sistemov. Superorganizmski sistemi imajo v primerjavi s telesom svoje značilnosti:
1. Skupnost vedno nastane, nastane iz že pripravljenih delov, ki obstajajo v okolju. IN ločen organizem nastanejo s postopno diferenciacijo začetkov.
2. Komponente skupnosti so zamenljive. Ena vrsta lahko prevzame mesto druge s podobnimi ekološkimi potrebami, ne da bi pri tem škodovala sistemu. Deli katerega koli organizma so edinstveni.
3. Če telo ohranja stalno koordinacijo delovanja svojih organov, tkiv in celic, potem nadorganizmski sistem obstaja z uravnovešanjem nasprotno usmerjenih sil, interesi mnogih vrst v skupnosti so neposredno nasprotni (plenilec - plen).
4. Skupnosti temeljijo na kvantitativnem uravnavanju števila nekaterih vrst v telesu, izvaja se uravnavanje vseh organov živčnega sistema in humoralno pot.
5. Velikost organizma je omejena z njegovim notranjim dednim programom. Določene so dimenzije nadorganizmskega sistema zunanji razlogi.
Kot vsak biološki sistem, ima biocenoza svojo strukturo, ki jo je mogoče označiti s treh vidikov: 1) vrstna ali taksonomska struktura; 2) prostorska struktura; 3) funkcionalna ali ekološka struktura.
Vrstna ali taksonomska struktura. Struktura vrst označuje raznolikost vrst in razmerje med njihovim številom ali maso.
Vrstno pestrost biocenoze označujeta dva kazalca: 1) vrstno bogastvo; 2) vrstno bogastvo.
Bogastvo vrst je skupno število vrst, ki živijo v določenem biotopu. Bogastvo vrst se povečuje od severa proti jugu, pa tudi z večanjem površine biotopa in evolucijskega časa. Večje kot je vrstno bogastvo, stabilnejša je biocenoza in obratno.
Bogastvo vrst je število vrst na enoto površine ali na enoto prostornine biotopa.
Razmerje med številom vrst je označeno z indikatorjem enakomernosti. Na primer, če imata dve biocenozi (A in B) enako bogastvo vrst (10 vrst) in enako število osebkov (100 osebkov), potem se lahko razlikujeta po naravi porazdelitve teh osebkov med vrstami, tj. enakomernost:
biocenoza A: 91: 1: 1: 1: 1: 1: 1: 1: 1: 1 - najmanjša enakomernost in največja dominanca;
biocenoza B: 10: 10: 10: 10: 10: 10: 10: 10: 10: 10 - največja enakomernost in najmanjša dominanca.
Enakomernost narašča od severa proti jugu, dominanca pa od juga proti severu.
Za analizo vrstna struktura uporabljata se dva pristopa:
1) primerjava krivulj relativne bogastva ali prevladujoče raznolikosti; 2) primerjava indeksov raznolikosti. Pri uporabi prvega pristopa za biocenozo se izdela krivulja dominanca-diverziteta in določi njen tip (slika 9).
Krivulja tipa I (E=0,25) kaže visoka stopnja dominantnost in nizka enakomernost ter nizko bogastvo vrst. V takšni biocenozi so proste ekološke niše in možen je vnos novih vrst.
Krivulja tipa II (E = 0,42) kaže nižjo stopnjo dominance, večjo enakomernost in večjo vrstno bogastvo v primerjavi s tipom I. V takšni biocenozi so vse ekološke niše zasedene, vendar se ne prekrivajo. Zagotovljeno je njihovo neprekrivanje medvrstno tekmovanje in teritorialno obnašanje.
Kot smo videli iz značilnosti strukture biocenoze, organizem, ki je njen del, pripada določeni vrsti, ki ima posebne potrebe po okoljskih razmerah, zavzema določen prostorski položaj in opravlja določene funkcije. Vse te informacije skupaj sestavljajo koncept »ekološke niše«. Grinnell je ta koncept prvič uvedel leta 1920. Ekološka niša je abstrakten koncept; vključuje fizikalne, kemične in biotske dejavnike, ki so potrebni za delovanje organizma in določajo njegovo morfološko prilagodljivost, fiziološke reakcije in vedenje. Ta koncept ne vključuje samo fizičnega prostora, ki ga organizem zaseda, temveč tudi funkcionalno vlogo organizma v skupnosti in njegov odnos do zunanjih dejavnikov (pogojev obstoja). Ekološka niša vključuje tri vidike: 1) prostorsko nišo ali habitatno nišo - to je kraj, kjer organizem živi, kjer ga običajno najdemo; 2) trofična niša je celota vseh vrst hrane, s katero se telo hrani; 3) večdimenzionalna niša ali niša kot hipervolumen je celota vseh potreb po abiotskih dejavnikih okolja.
Tako ekološka niša vključuje skupno vsoto vseh potreb organizma po njegovem habitatu. Za karakterizacijo ekološke niše se uporabljata dva pojma: širina niše in prekrivanje niše. Vrste v skupnosti, ki imajo podobne velikosti niš in opravljajo podobne funkcije, se imenujejo cehi. Vrste, ki opravljajo enake funkcije v podobnih biocenozah, imenujemo vikarne vrste. Vrste, ki zasedajo podobne ekološke niše na različnih geografskih območjih, imenujemo ekološki ekvivalenti.
Če so v ekosistemu v celoti izkoriščeni vitalni viri, potem se imenuje nasičen (ni prostih ekoloških niš) in vnos novih vrst tukaj ni mogoč. Če vitalni viri niso v celoti izkoriščeni, je ekosistem nenasičen (obstajajo proste ekološke niše) in obstaja možnost vnosa novih vrst. Manj kot je bogat ekosistem, lažje pride do aklimatizacije.
Funkcionalna struktura označuje porazdelitev posameznikov biocenoze v skupine glede na opravljene funkcije. V vsaki biocenozi organizmi opravljajo različne funkcije, zaradi katerih se pojavi biogeni cikel. Glede na vlogo, ki jo ima organizem v določenem ciklu, pripada določeni funkcionalni skupini. Razlikujejo se naslednje funkcionalne skupine:
Proizvajalci (kreatorji) so organizmi, ki z uporabo sončne energije ustvarjajo organsko snov iz anorganske snovi (biogenov). Sem spadajo a) fototrofi: vse zelene rastline, cianobakterije, zelene in škrlatne žveplove bakterije; b) kemotrofi: nitrifikacijske bakterije, železobakterije itd.
Konzumenti (konzumenti) so organizmi, ki uživajo živo organsko snov in prenašajo energijo, ki jo vsebuje, po prehranjevalnih verigah. Sem spadajo živali. Glede na vrsto zaužitih organskih snovi jih delimo na rede. Organizmi, ki uživajo proizvajalce, se imenujejo potrošniki prvega reda (rastlinojedci). Konzumente prvega reda zaužijejo konzumenti drugega reda (mesojedci ali plenilci nižjega ranga) itd. Število naročil je omejeno in odvisno od količine biomase pridelovalcev.
Reducenti (uničevalci) so organizmi, ki razgradijo odmrle organske snovi (detritus) v hranila, ki jih nato absorbirajo proizvajalci. Tako proizvajalci kot konzumenti v določeni fazi življenjskega cikla odmrejo in tvorijo detritus, ki se pod vplivom razkrojevalcev po več fazah spremeni v biogene. Obstajajo tri vrste reduktorjev. Razkrojevalci prvega reda (mehanski uničevalci) izvajajo mehansko uničenje
detritus, praktično brez njegove razgradnje. Sem spadajo žuželke in njihove ličinke, črvi in sesalci, ki se kopajo. Razkrojevalci drugega reda (huminizatorji) delno razgradijo detritus in ga spremenijo v humus. To funkcijo opravljajo glive, praživali in veliki mikroorganizmi (več kot 0,1 mm). Razkrojevalci tretjega reda (mineralizatorji) zagotavljajo popolno razgradnjo humusa do hranil. Sem spadajo mikroorganizmi, manjši od 0,1 mm. Vsi redovi razkrojevalcev, ki umirajo, se prav tako spremenijo v detritus.
Vse funkcionalne skupine v biocenozi so med seboj povezane, zaradi česar pride do biogenega cikla (slika 10).
Funkcionalna struktura v biocenozi je zelo toga: prisotne morajo biti vse funkcionalne skupine. Vendar pa je taksonomska struktura vsake funkcionalne skupine zelo ohlapna in nestabilna, saj lahko različne vrste organizmov opravljajo isto funkcijo. V biocenozi z velikim vrstna pestrost zamenljivost ene vrste z drugo se lahko izvede brez motenj funkcionalne strukture.
Kot smo videli iz značilnosti strukture biocenoze, organizem, ki je njen del, pripada določeni vrsti, ki ima posebne potrebe po
pogojev okolja, zavzema določen prostorski položaj, opravlja določene funkcije. Vse te informacije skupaj sestavljajo koncept »ekološke niše«. Grinnell je ta koncept prvič uvedel leta 1920. Ekološka niša je abstrakten koncept; vključuje fizikalne, kemične in biotske dejavnike, ki so potrebni za preživetje organizma in določajo njegovo morfološko prilagodljivost, fiziološke reakcije in vedenje. Ta koncept ne vključuje samo fizičnega prostora, ki ga organizem zaseda, temveč tudi funkcionalno vlogo organizma v skupnosti in njegov odnos do zunanjih dejavnikov (pogojev obstoja). Ekološka niša vključuje tri vidike: 1) prostorsko nišo ali habitatno nišo - to je kraj, kjer organizem živi, kjer ga običajno najdemo; 2) trofična niša je celota vseh vrst hrane, s katero se organizem prehranjuje; 3) večdimenzionalna niša ali niša kot hipervolumen je celota vseh potreb po abiotskih dejavnikih okolja.
Tako ekološka niša vključuje skupno vsoto vseh potreb organizma po njegovem habitatu. Za karakterizacijo ekološke niše se uporabljata dva pojma: širina niše in prekrivanje niše. Vrste v skupnosti, ki imajo podobne velikosti niš in opravljajo podobne funkcije, se imenujejo cehi. Vrste, ki opravljajo enake funkcije v podobnih biocenozah, imenujemo vikarne vrste. Vrste, ki zasedajo podobne ekološke niše na različnih geografskih območjih, imenujemo ekološki ekvivalenti.
Če so v ekosistemu v celoti izkoriščeni vitalni viri, potem se imenuje nasičen (ni prostih ekoloških niš) in vnos novih vrst tukaj je nemogoč. Če vitalni viri niso v celoti izkoriščeni, je ekosistem nenasičen (obstajajo proste ekološke niše) in obstaja možnost vnosa novih vrst. Manj kot je bogat ekosistem, lažje pride do aklimatizacije.
Več na temo Funkcionalna ali ekološka struktura:
- Filozofski vidiki ekološke krize: ali je za ekološko krizo kriva moderna doba ali krščanstvo?