Взаимодействия популяций. Сообщества.: Часть 3

Видео

Конспект

В экологии принято разграничивать два важных понятия: <<видовое богатство>> и <<видовое разнообразие>> биоценозов. Видовое богатство представляет собой совокупность всех видов, входящих в сообщество, и выражается через полные перечни организмов различных таксономических групп. Видовое разнообразие - более комплексный показатель, учитывающий не только видовой состав, но и количественное соотношение между видами.

Биоценозы существенно различаются по уровню видового богатства. В экстремальных условиях (арктические пустыни, жаркие пустыни, загрязнённые водоёмы), где один или несколько факторов среды значительно отклоняются от оптимальных значений, формируются обеднённые сообщества с ограниченным набором видов. Аналогичное снижение видового богатства наблюдается в экосистемах, регулярно подвергающихся катастрофическим воздействиям наводнениям, антропогенным нагрузкам (распашка, применение гербицидов). Напротив, в условиях, близких к оптимальным для жизни, развиваются сообщества с максимальным видовым богатством.

Факторы, влияющие на видовой состав биоценозов:

Временной фактор - зрелые, давно сформировавшиеся сообщества богаче видами, чем молодые

Антропогенное воздействие - искусственные агроценозы значительно беднее природных аналогов

Гетерогенность среды - чем разнообразнее условия обитания, тем богаче видовой состав

Ярким примером влияния гетерогенности среды служит <<опушечный эффект>> - повышенное видовое разнообразие на границах различных биотопов (лес-луг, водоём-суша). На опушках создаётся мозаика микроклиматических условий, что позволяет сосуществовать видам с разными экологическими требованиями.

Живые организмы сами формируют среду обитания, увеличивая её разнородность:

Растительность создаёт микроклиматическое разнообразие

Животные (например, суслики) привлекают другие виды (хищников, паразитов, комменсалов)

Каждый новый вид создаёт условия для появления связанных с ним видов

Даже в самых обеднённых биоценозах насчитываются сотни видов, относящихся к разным экологическим и систематическим группам. Это подтверждает сложность организации любых природных сообществ, независимо от условий их существования.

Экологическая структура биоценозов проявляется через характерное соотношение различных экологических групп организмов, при этом сообщества со сходной структурой могут иметь совершенно разный видовой состав. Это объясняется явлением экологического викариата, когда в разных биоценозах сходные экологические ниши занимают различные виды-заместители. Например, в европейской тайге эту роль выполняет куница, а в азиатской - соболь; в североамериканских прериях - бизоны, тогда как в африканских саваннах антилопы.

Хотя конкретный видовой состав биоценоза в значительной мере определяется случайными факторами и доступным видовым разнообразием, его экологическая структура формируется строго закономерно под влиянием климатических и ландшафтных условий. Это хорошо иллюстрируется закономерным изменением соотношения фитофагов и сапрофагов в разных природных зонах: в степных и пустынных биоценозах преобладают растительноядные животные, тогда как в лесах умеренного пояса доминируют потребители органического детрита.

Важными показателями экологической структуры служат соотношения экологических групп по отношению к влаге (гигрофиты, мезофиты и ксерофиты среди растений; гигрофилы, мезофилы и ксерофилы среди животных), а также спектры жизненных форм. В аридных условиях закономерно преобладают склерофиты и суккуленты, тогда как в переувлажнённых биотопах - гигрофиты и гидрофиты.

В экологии применяются два основных подхода к изучению биоценозов. Макроскопический подход, основанный на анализе общих характеристик экологической, видовой и пространственной структуры, позволяет оценивать свойства сообществ, прогнозировать последствия антропогенных воздействий и планировать хозяйственную деятельность. Микроскопический подход, предполагающий детальное изучение экологических связей каждого отдельного вида, остаётся трудновыполнимой задачей из-за огромного разнообразия живых организмов и сложности исследования их экологических особенностей. Таким образом, экологическая структура биоценозов представляет собой устойчивую систему взаимосвязей, отражающую адаптации организмов к условиям среды и их функциональные роли в экосистеме.

Функционирование экосистем и круговорот веществ обеспечиваются непрерывным потоком энергии. В основе всех жизненных процессов лежит солнечная энергия, которая преобразуется фотосинтезирующими организмами в энергию химических связей органических веществ. Гетеротрофные организмы получают энергию, потребляя готовые органические соединения. Все живые существа связаны сложной системой энергетических взаимоотношений, поскольку каждый организм служит потенциальным источником питания для других видов. Эти пищевые связи образуют механизм передачи энергии от одного организма к другому, создавая в сообществах разветвлённые трофические сети.

Однако путь конкретной порции энергии, аккумулированной растениями, относительно короток - он ограничен 4-6 последовательными звеньями передачи. Такие последовательности организмов, связанных отношениями "пищапотребитель", называются пищевыми цепями. В экологии принято выделять трофические уровни - позиции, которые занимают организмы в цепях питания. Первый уровень всегда занимают продуценты (автотрофные организмы), второй уровень - растительноядные консументы (фитофаги), третий - хищники, питающиеся фитофагами, и так далее. При этом виды с широким спектром питания могут занимать различные трофические уровни в зависимости от конкретного источника пищи.