Краткое содержание: Параграф § 60 / Биология 11 класс

Свойства биогеоценозов и динамика сообществ

Биогеоценозы, или экологические сообщества, обладают рядом фундаментальных свойств, обеспечивающих их существование и функционирование на определенной территории. Ключевые свойства включают целостность, самовоспроизводство, устойчивость, саморегуляцию, саморазвитие и изменения биогеоценоза (циклические и поступательные).

• Целостность биогеоценоза достигается благодаря круговороту веществ и энергии. Все компоненты сообщества — продуценты (зеленые растения), консументы (травоядные и хищники) и редуценты (бактерии, грибы) — участвуют в общем потоке вещества и энергии. Солнечная энергия, вода и минеральные вещества аккумулируются продуцентами, используются консументами, а органические остатки разлагаются редуцентами, вновь минерализуясь. Кислород производится в процессе фотосинтеза, а углекислый газ используется для него и выделяется при дыхании.

• Самовоспроизводство — это способность сообщества организмов к размножению, обеспечивающая существование благоприятных для развития видов в течение сезонов, лет и т.д. При неблагоприятных условиях численность видов может временно уменьшаться.

• Устойчивость – способность противостоять изменениям, вызванным различными воздействиями. Она выражается в постоянстве биомассы организмов каждого трофического уровня. Например, уменьшение количества осадков на 50% приводит к снижению продукции травяных консументов на 12,5%, а хищных – на 6,2%.

• Саморегуляция – способность восстанавливать свою структуру и функции после естественных или антропогенных нарушений. Например, при увеличении числа травоядных животных, хищники начинают регулировать их численность, что поддерживает баланс в сообществе. Развитая система биологических связей обеспечивает более эффективную саморегуляцию в зрелых сообществах (климаксах).

• Динамика сообществ включает: циклические (обратимые) и поступательные (сукцессии) изменения.

Циклические изменения в биогеоценозе повторяются через определенные промежутки времени и вызываются периодическими изменениями факторов внешней среды. К ним относятся:

• Суточные изменения: связаны со сменой дня и ночи (фотосинтез, транспирация, активность животных).

• Сезонные изменения: связаны со сменой времен года (приход и отлет птиц, листопад, спячка холоднокровных животных, цветение, плодоношение).

• Многолетние изменения: колебания, связанные, например, с циклами солнечной активности или многолетними изменениями климата.

Поступательные изменения (Сукцессии) — это последовательная смена одних сообществ другими, завершающаяся образованием зрелого или климаксового сообщества, максимально приспособленного к условиям среды. Сукцессия является процессом саморазвития и саморегуляции сообщества, при котором биологическое разнообразие природных сообществ растет. Различают:

• Первичные сукцессии: начинаются на участках, лишенных почвы и растительности, например, на голых скалах, после извержения вулкана или на песчаных дюнах. Процесс образования почвы (лишайники, мхи, поселение ветроопыляемых трав, кустарников, затем леса) может занимать столетия или тысячелетия. Пионерные сообщества обладают небольшой видовой численностью и неустойчивы.

• Вторичные сукцессии: развиваются на участках с сохранившейся почвой, но нарушенной растительностью (например, после пожара, вырубки леса, заброшенного поля). Восстановление происходит быстрее (десятки – сотни лет), так как в почве сохраняются семена, споры, подземные органы растений.

• Антропогенные сукцессии: разновидность вторичных сукцессий, вызванных деятельностью человека (вырубка, распашка, загрязнение). В данном параграфе представлен пример антропогенной сукцессии — восстановление ельника после вырубки: на месте вырубленного светолюбивого леса сначала поселяются светолюбивые сорняки (иван-чай, вейник, травы), затем береза и осина, распространяющиеся ветром. Под их покровом формируется благоприятная среда для теневыносливого елового подроста. В итоге березово-осиновый лес сменяется темнохвойным еловым лесом, представляющим собой климаксовое сообщество.

Климаксовое сообщество (или зрелый биогеоценоз), термин, введенный Ф. Клементсом в 1916 г., — это наиболее устойчивое, сбалансированное и самоподдерживающее сообщество, достигаемое в результате сукцессии. Оно обладает максимальным круговоротом веществ и потоком энергии, видовым разнообразием и является конечной стадией развития биогеоценоза в данных климатических условиях.