Страница 3 из 6
1.7. Биогеоценоз
Экосистемный подход к познанию природы привёл к появлению науки – биогеоценологии, которая изучает биогеоценоз. Впервые высказал идею о существовании биогеоценоза В.Н. Сукачёв. Опираясь на материалы по изучению леса, Сукачев разработал учение о биогеоценозе (от греч. bios – жизнь, ge – земля, koinos – общий). Первоначально он пользовался термином «геоценоз», а затем добавил «био», желая подчеркнуть роль живых организмов.
«Биогеоценоз совокупность на известном протяжении земной поверхности однородных природных явлений (атмосферы, горной породы, растительности животного мира и мира микроорганизмов, почвы и гидрологических условий), имеющая свою особую специфику взаимодействия этих слагающих её компонентов и определённый тип обмена веществами и энергией между собой и другими явлениями природы и представляющая внутренне противоречивое единство, находящееся в постоянном движении, развитии».
Биогеоценоз, в отличие от биоценоза, это единая система, объединяющая сообщества с абиотическими условиями, относящимися к определённому биотопу.
Определение биогеоценоза, данное Сукачёвым, нуждается в дополнениях:
не следует рассматривать группировки растений, животных, микроорганизмов по отдельности, так как все организмы, входящие в биоценоз, взаимосвязаны. Следует рассматривать биоценоз как комплекс видовых популяций, а не отдельных организмов;
нужно учитывать влияние антропогенных факторов.
Границы экосистемы расплывчаты – от капли воды до биосферы в целом (охватывающей комплекс любого масштаба), в границах биогеоценоза прослеживается территориальная ограниченность. Биогеоценоз, так же, как и экосистема по А.Тенсли, определяется границами растительного сообщества. Биогеоценозу в отличие от экосистемы, как абстрактной физической системы, придается вполне конкретное содержание. Каждый биогеоценоз является экосистемой, но не каждая экосистема соответствует понятию «биогеоценоз».
Пещера, ручей, например, являются экосистемами, но не биогеоценозами. Сосновый и еловый лес в равной степени и экосистема, и биогеоценоз. Представление о биогеоценозе не используется при характеристике жизни в пещерах, грунтовых водах, почвах.
Согласно Сукачеву, биогеоценозы могут быть устанавлены в любом участке земной поверхности, не покрытом или покрытом водой, если на нем обитают живые организмы. Основными взаимосвязанными компонентами биогеоценоза являются экотоп и биоценоз. В число компонентов биогеоценоза не входит рельеф, так как он является не природным телом, а лишь формой существования поверхности Земли. Зеркалом всех биогеоценотических процессов Сукачев считал почву.
Основной источник энергии биогеоценоза – солнечная радиация. Горная порода, атмосфера, вода, почвы – это первичная основа биоценоза. Важнейшее значение в биогеоценозе играют живые организмы. Растения создают органическое вещество (в процессе фотосинтеза). Другие растения, животные, грибы и микроорганизмы освобождают энергию и передают ее составным компонентам биогеоценоза. Ведущую роль в биогеоценозе занимает фитоценоз. Растения являются индикатором среды, наиболее полным выражением сущности биогеоценоза, а также его границ. Биогеоценоз – это система в границах фитоценоза. Видовые популяции – это элементарные функциональные единицы биогеоценоза. Сукачев считал биогеоценоз элементарной структурно- функкциональной единицей биосферы.
С.С. Шварц (1971) оценивал биогеоценоз как конкретное проявление биосферы, конкретную форму ее сушествования, то конкретное единство живого и неживого, экотопа и биоценоза, которое обеспечивает распределение, миграцию и трансформацию вещества и энергии на поверхности планеты (Федорук, 2010).
1.8. Классификация экосистем
Главный источник энергии – Солнце, звезда, излучающая в космос колоссальное количество энергии, которая распространяется в виде электромагнитных волн. Небольшая ее часть захватывается Землей. Около 45 % (остальное отражается облаками либо поглощается атмосферой и т. п.) поглощается растениями или земной поверхностью, лишь 2 % энергии усваивается (остальное используется на транспирацию, отражается листвой и т. п.), причем при передаче энергии от одного организма к другому происходит ее рассеивание в виде тепла.
Иногда при анализе потоков энергии используется закон Линдемана: с одного трофического уровня на другой передается
10 % энергии, а остальная рассеивается. Таким образом, организмы в результате процессов обмена теряют в каждом звене пищевой цепи около 90 % всей энергии, которая расходуется на поддержание их жизнедеятельности. Если белка съела 10 кг растительной массы, то ее собственная масса может увеличиться на 1 кг. Куница, поедая 1 кг животной пищи, увеличивает свою массу уже только на 100 г. В случае древесных растений эта доля намного ниже из-за того, что древесина плохо усваивается организмами. Для трав и морских водорослей данная величина значительно больше. Однако общая закономерность передачи энергии остается: через верхние трофические уровни ее проходит значительно меньше, чем через нижние. Переход одной формы энергии в другую подчиняется следующим законам:
I закон термодинамики: энергия может превращаться из одной формы в другую, но не может быть создана или уничтожена.
II закон гласит о неизбежности рассеивания части энергии при переходе из одной формы в другую. Живые организмы преобразуют энергию и каждый раз при превращении энергии часть ее теряется в виде тепла.
Экосистемы подразделяют на естественные и искусственные. Однако классификация экосистем довольно относительна. Для некоторых экосистем четкую границу провести трудно. Например, пастбище: виды, более устойчивые к выпасу, отобрались из естественной флоры благодаря хозяйственной деятельности человека.
Понятие «экосистема» используют к объектам различной степени сложности и разного размера. Каждая конкретная экосистема может характеризоваться определенными границами (например, экосистема соснового леса). Само понятие «экосистема» является безранговым, обладает признаком безразмерности, ей не свойственны территориальные ограничения. Но, экосистемы разграничиваются элементами абиотической среды, например рельефом трофическими условиями и т. п.
Экосистемы могут существенно различаться по размерам: небольшая пруд в несколько сот квадратных метров является экосистемой, и громадный еловый лес в несколько сотен гектаров также представляет собой экосистему. Площадь не является основным признаком экосистемы. Однако, экосистемы можно классифицировать согласно взаимодействию биоценозов и биотопов различного размера. Выделяют:
микроэкосистемы, например разлагающееся дерево;
мезоэкосистемы, например лес или пруд;
макроэкосистемы, например, хвойная экосистема;
мегаэкосистемы, биосфера, объединяющая все существующие экосистемы.
Экосистемы классифицируются и по другим признакам. Например, широко используют классификацию по биомам. Этот термин обозначает крупную региональную экосистему, характеризующуюся каким-либо основным типом растительности или другой характерной особенностью ландшафта.
Различают наземные биомы (тундра, бореальные хвойные леса, листопадный лес умеренной зоны, степь, саванна, пустыня, вечнозеленый тропический дождевой лес), пресноводные экосистемы (стоячие, текучие, заболоченные), морские экосистемы (пелагические, прибрежные).
По типу обеспечения энергией экосистемы бывают автотрофные и гетеротрофные; существуют автотрофно-гетеротрофные экосистемы (вместе с фотоавтотрофными, производящими органическое вещество из неорганических соединений, важную роль играют сапрофиты, использующие органическое вещество извне).
Автотрофная это экосистема основным источником энергии для которой является солнечная энергия.
Гетеротрофная – это экосистема использующая преимущественно вещество и энергию органических соединений, накопленных в других экосистемах. Естественные гетеротрофные экосистемы – сообщества океанических глубин, которых не достигает солнечный свет.