Структура биогеоценоза

Оглавление Введение 2 Основные понятия и определения биогеоценоза. 3 Структура биогеоценоза 7 Видовая структура биогеоценоза. 8 Пространственная структура биогеоценоза 12 Экологическая ниша. Взаимоотношения организмов в биогеоценозе. 14 Круговороты веществ 24 Вывод 28 Литература 30 Содержание

Мутуализм (симбиоз) — следующий этап развития зависимости двух популяций друг от друга. Объединениепроисходит между весьма разными организмами и наиболее важные мутуалистические системы возникают между автотрофами и гетеротрофами. Примером может служить сотрудничество между бактериями, фиксирующими азот, и бобовыми растениями; симбиоз между копытными и бактериями, обитающими в их рубце, и др. Широко известным примером мутуализма является симбиоз водоросли и гриба — лишайники. Функциональная и морфологическая связь этих организмов настолько тесна, что лишайники практически составляют единый организм. Ю. Одум (1975), образно говоря, призывает к тому, чтобы «модель лишайника», прошедшая путь к гармоническому взаимодействию двух различных видов, через паразитизм водоросли, стала символичной для человека,который должен установить мутуалистические отношения с природой, поскольку он является гетеротрофом, зависящим от имеющихся ресурсов. В противном случае «он, подобно «неразумному» и «неприспособленному» паразиту, может довести эксплуатацию своего «хозяина» до такой степени, что погубит себя». К сказанному о межвидовой борьбе в биогеоценозе следует добавить, что в 90-х гг. XX в. английские и канадские ученые пришли к выводу, что в лесах деревья и кустарники, наоборот, — помогают друг другу благодаря действию законоввсеобщей поддержки. Информация, которая обеспечивает такое взаимодействие, передается под землей благодаря грибку микориза, имеющихся на корнях всех растений. Из приведенной характеристики биоценозов ясно, что их устойчивость (гомеостаз) зависит прежде всего от изменений в структуре сообществ, от динамики видового разнообразия, от изменений в трофической цепи и, в известной мере, от регуляции биогеоценоза с помощью аллелохимических факторов и др.Круговороты веществКроме рассмотреных выше характеристик биогеоценоза, он характеризуется и круговоротом веществ.В биосфере постоянно протекают круговороты веществ. Рассмотрим кратко основные круговороты.Круговорот воды. Ткани живых организмов на 70% состоят из воды, и поэтому В.И. Вернадский определял жизнь как живую воду.Основная масса воды сосредоточена в океанах. Испаряющаяся с его поверхности вода дает живительную влагу естественным и искусственным экосистемам суши. Чем ближе район к океану, тем больше там выпадает осадков. Суша постоянно возвращает воду океану: часть воды испаряется, особенно лесами, часть собирается реками, в которые поступают дождевые и снеговые воды. Обмен влагой между океаном и сушей требует очень большого количества энергии: на это затрачивается до 1/3 поступающей на Землю солнечной энергии.Круговорот углерода. Углерод – основа органических соединений. В атмосфере постоянно происходит обмен диоксида углерода: растения поглощают его при фотосинтезе, и все организмы выделяют в атмосферу в результате дыхания. До 50% (по некоторым данным – до 90%) углерода в форме диоксида углерода возвращают в атмосферу микроорганизмы почвы. Кроме того, углерод поступает в атмосферу из детрита – гумуса, торфа, сапропеля. Это происходит в тех случаях, когда распахиваются почвы, осушаются болота и создаются условия для деятельности аэробных микроорганизмов, разрушающих органические вещества.Человек включает в круговорот углерода органические вещества из подземных кладовых детрита – нефти, угля, сланцев, газа. При сжигании этого топлива повышается содержание диоксида углерода в атмосфере. Пока это повышение незначительно, так как дополнительный диоксид углерода успевают использовать леса и фитопланктон океана. Кроме того, этот газ поглощается и самой водой океана, и образующиеся соединения откладываются на его дне. Если площадь лесов будет и дальше сокращаться, океан – загрязняться, а количество антропогенных выбросов диоксида углерода – возрастать, то может произойти значительное увеличение его концентрации в атмосфере.Участником круговорота углерода является и метан – органическое вещество, которое выделяется в атмосферу бактериями-редуцентами. До начала цивилизации круговорот метана был равновесным и его поступало в атмосферу столько же, сколько разрушалось. С развитием цивилизации количество поступающего в атмосферу метана стало больше, чем его отток. Основные источники метана – рисовые поля и скот. Метан выделяется также со свалок и из угольных шахт.В круговороте углерода участвуют и геохимические процессы, при которых происходит обмен атмосферного углерода и углерода, содержащегося в горных породах (в известняках содержатся карбонаты, в сланцах – керогены и т.д.). Диоксид углерода расходуется на выветривание карбонатов и на сложные химические реакции преобразования силикатов в карбонаты и выделяется при отложении карбонатов в океане и разложении карбонатов в глубинных горизонтах земной коры. Однако данных о скорости этих процессов нет.Круговорот кислорода . Кислород – самый распространенный элемент в биосфере. Он составляет 21% атмосферы, входит в состав воды, живых организмов и многих минералов. Важную роль играет озон.Кислород выделяют зеленые растения в результате фотосинтеза, а поглощают его все живые организмы при дыхании, он расходуется при сжигании топлива в хозяйстве человека. Кроме того, некоторое количество кислорода образуется в верхних слоях атмосферы при диссоциации воды и разрушении озона под действием ультрафиолетового излучения, и часть кислорода расходуется на окислительные процессы в земной коре, при вулканических извержениях и др.Круговорот кислорода очень сложный, так как кислород вступает в разнообразные реакции и входит в состав очень большого числа органических и неорганических соединений, и занимает длительное время. Для полного обновления всего кислорода атмосферы требуется около 2 тыс. лет (для сравнения: ежегодно обновляется около 1/3 диоксида углерода атмосферы).Круговорот азота. Азот – один из самых важных для жизнедеятельности организмов элементов. Он необходим для синтеза белка. Атмосфера в основном состоит из азота (его доля составляет 78%), но это инертный газ и потому недоступен большинству организмов.Связывание азота в доступные растениям формы происходит при грозовых разрядах. Этот процесс осуществляют и микроорганизмы-азотфиксаторы (в наземных экосистемах – бактерии и цианобактерии, в водных – цианобактерии). Кроме того, азот связывается в доступные растениям соединения при производстве азотных удобрений.Однако пересыщения биосферы связанным азотом не происходит. Его соединения разрушаются до оксидов азота и восстанавливаются до молекулярного азота микроорганизмами-денитрификаторами, и азот возвращается в атмосферу. Азот почвы потребляют растения. В составе растительных белков его используют животные. Возврат азота осуществляется в результате вымывания его из почвы и выделения в атмосферу в форме чистого азота и его оксидов. Бактерии разлагают белки до минеральных форм азота. Попадающий в водоемы азот также проходит по пищевым цепям «растение – животное – микроорганизмы» и возвращается в атмосферу.Человек нарушает равновесие круговорота азота. При распашке земель резко (примерно в 5 раз) снижается активность фиксации азота микроорганизмами и, напротив, активизируется деятельность разрушающих азотные соединения микроорганизмов-денитрификаторов. В итоге уменьшается содержание связанного азота в его основном хранилище – почве.Человек влияет на круговорот азота при производстве и внесении минеральных удобрений, кроме того, значительное количество азота в форме оксидов азота поступает в атмосферу в результате ее загрязнения промышленностью и транспортом и выпадает в виде кислотных дождей.Круговорот фосфора. В отличие от круговоротов углерода и азота, которые являются закрытыми, круговорот фосфора – открытый, так как фосфор не образует летучих соединений, которые могли бы возвращаться в атмосферу.Фосфор содержится лишь в горных породах, откуда попадает в экосистемы либо при естественном разрушении пород, либо при внесении на поля фосфорных удобрений, производимых из некоторых горных пород. Растения поглощают фосфор, а животные, питающиеся этими растениями, накапливают его в своих тканях. После разложения мертвых тел животных и растений редуцентами не весь фосфор вовлекается в круговорот, часть его вымывается из почвы в водоемы (реки, озера, моря). Там фосфор оседает на дно и либо совсем не возвращается на сушу, либо в небольших количествах возвращается с выловленной человеком рыбой или с экскрементами птиц, питающихся рыбой. Скопления экскрементов морских птиц служили в недалеком прошлом источником ценнейшего органического удобрения – гуано, однако в настоящее время ресурсы гуано практически исчерпаны.Отток фосфора с суши в океан особенно усиливается под влиянием на экосистемы человека – в первую очередь вследствие возрастания поверхностного стока воды при уничтожении лесов, распашки почв и внесения фосфорных удобрений.ВыводВ рамках курсовой работы была рассмотрена тема «Структура биогеоценоза». Подведем тезисно итоги работы. Дано определение термина «биогеоценоз» и рассмотрена его структура. Учение о биогеоценозе разработано Владимиром Сукачёвым в 1940 году. В зарубежной литературе –малоупотребимо.К основным характеристикам относят. К свойствам относят:естественная, исторически сложившаяся системасистема, способная к саморегуляции и поддержанию своего состава на определенном постоянном уровнехарактерен круговорот веществоткрытая система для поступления и выхода энергии, основной источник которой — Солнце.Основные показатели:Видовой состав — количество видов, обитающих в биогеоценозе.Видовое разнообразие — количество видов, обитающих в биогеоценозе на единицу площади или объема.В большинстве случаев видовой состав и видовое разнообразие количественно не совпадают и видовое разнообразие напрямую зависит от исследуемого участка.Биомасса — количество организмов биогеоценоза, выраженное в единицах массы. Чаще всего биомассу подразделяют на:биомассу продуцентовбиомассу консументовбиомассу редуцентовПродуктивностьУстойчивостьСпособность к саморегуляцииПространственные характеристикиОдним из свойств биогеоценозов является способность к саморегуляции, то есть к поддержанию своего состава на определенном стабильном уровне. Это достигается благодаря устойчивому круговороту веществ и энергии. Устойчивость же самого круговорота обеспечивается несколькими механизмами:достаточность жизненного пространства, то есть такой объем или площадь, которые обеспечивают один организм всеми необходимыми ему ресурсами.богатство видового состава. Чем он богаче, тем устойчивее цепи питания и, следовательно, круговорот веществ.многообразие взаимодействия видов, которые также поддерживают прочность трофических отношений.средообразующие свойства видов, то есть участие видов в синтезе или окислении веществ.направление антропогенного воздействия.Таким образом, механизмы обеспечивают существование неменяющихся биогеоценозов, которые называются стабильными. Стабильный биогеоценоз, существующий длительное время, называется климаксическим. Стабильных биогеоценозов в природе мало, чаще встречаются устойчивые — меняющиеся биогеоценозы, но способные, благодаря саморегуляции, приходить в первоначальное, исходное положение.ЛитератураКоробкин В.И. Экология: учебник для студентов вузов. -Ростов н/Д: Феникс, 2008. 602 с. Акимова Т.А., Хаскин В.В. Экология. Человек–Экономика–Биота–Среда. М.: Юнити-Дана, 2007. 495 с.Бродский А.К. Общая экология. М.: Изд. центр «Академия», 2006. – 250 с. Полищук Ю.М. Общая экология. Ханты-Мансийск: Изд-е ЮГУ, 2004. 206 с.