Биогеоценоз

Государство - СССР

Автор - Владимир Николаевич Сукачёв

Изучается в биогеоценологии

Биогеоцено́з — это сложная природная система, включающая сообщество живых организмов (биоценоз), среду их обитания и все виды взаимодействий между ними. Это фундаментальное понятие в экологии, отражающее единство живой и неживой природы на определённой территории.

Термин

Термин «биогеоценоз» был введён в научный обиход советским геоботаником и лесоведом Владимиром Николаевичем Сукачёвым в 1940 году. Сукачёв предложил этот термин в своей работе «Идея развития в фитоценологии», опубликованной в журнале «Советская ботаника».

Появление термина стало результатом длительного развития экологической мысли. Предшественниками концепции биогеоценоза можно считать идеи о взаимосвязи живых организмов и их среды обитания, развивавшиеся в трудах таких учёных, как Карл Мёбиус, Василий Васильевич Докучаев и Георгий Фёдорович Морозов.

Сукачёв определил биогеоценоз как совокупность однородных природных явлений (атмосферы, горной породы, растительности, животного мира и мира микроорганизмов, почвы и гидрологических условий) на определённом участке земной поверхности, имеющую особую специфику взаимодействий этих слагающих её компонентов и определённый тип обмена веществом и энергией между собой и с другими явлениями природы.

Концепция биогеоценоза быстро получила признание в научном сообществе СССР и за его пределами. Она стала основой для развития биогеоценологии — науки о структуре, функционировании и эволюции природных экосистем. В 1944 году Сукачёв основал лабораторию биогеоценологии в Институте леса АН СССР, что способствовало дальнейшему развитию и распространению этой концепции.

Термин «биогеоценоз» часто сравнивают с понятием «экосистема», введённым Артуром Тенсли в 1935 году. Хотя эти термины близки по смыслу, биогеоценоз подчёркивает пространственную определённость и целостность природного комплекса, в то время как экосистема может относиться к природным системам разного масштаба.

Свойства и основные показатели

Биогеоценоз

Свойства биогеоценоза:

1. Целостность: биогеоценоз функционирует как единая система, где все компоненты взаимосвязаны и взаимозависимы.
2. Саморегуляция: способность поддерживать внутреннее равновесие при изменении внешних условий.
3. Динамичность: постоянное изменение структуры и функций в ответ на внешние и внутренние факторы.
4. Открытость: непрерывный обмен веществом и энергией с окружающей средой.
5. Устойчивость: способность сохранять свою структуру и функции при воздействии внешних факторов.
6. Цикличность: периодическое повторение определённых процессов и явлений.

Основные показатели биогеоценоза:

1. Биомасса: общая масса живых организмов на единицу площади или объёма.
2. Продуктивность:
   • Первичная продуктивность: скорость образования органического вещества автотрофными организмами.
   • Вторичная продуктивность: скорость накопления энергии на уровне консументов.
3. Видовое разнообразие: количество видов и их относительное обилие в биогеоценозе.
4. Трофическая структура: распределение организмов по уровням пищевой цепи.
5. Энергетический баланс: соотношение поступающей, преобразуемой и выделяемой энергии в системе.
6. Биогеохимический круговорот: циркуляция химических элементов между живой и неживой частями биогеоценоза.
7. Пространственная структура: горизонтальное и вертикальное распределение организмов и абиотических компонентов.
8. Сукцессионный статус: стадия развития биогеоценоза в процессе экологической сукцессии.
9. Устойчивость к внешним воздействиям: способность сохранять структуру и функции при стрессовых факторах.
10. Экологическая ёмкость: максимальное количество организмов, которое может поддерживать биогеоценоз без деградации.

Пространственные характеристики биогеоценоза:

1. Вертикальная структура:
   • Ярусность: распределение организмов по высоте, например, в лесном биогеоценозе выделяют ярусы деревьев, кустарников, трав и мхов.
   • Почвенный профиль: слои почвы, различающиеся по физико-химическим свойствам и биологической активности.
   • Атмосферный слой: приземный слой воздуха, играющий важную роль в газообмене и микроклимате биогеоценоза.
2. Горизонтальная структура:
   • Мозаичность: неоднородное распределение растительности и других компонентов по площади биогеоценоза.
   • Парцеллы: участки с относительно однородными условиями среды и составом организмов.
   • Экотоны: переходные зоны между различными биогеоценозами или их частями.
3. Границы биогеоценоза:
   • Естественные границы: определяются природными факторами, такими как рельеф или водные объекты.
   • Условные границы: устанавливаются исследователями для удобства изучения.

Механизмы устойчивости биогеоценоза:

1. Биологическое разнообразие:
   • Видовое богатство: большее число видов обеспечивает более стабильное функционирование системы.
   • Функциональное разнообразие: наличие организмов с различными экологическими ролями повышает устойчивость к внешним воздействиям.
2. Экологические взаимодействия:
   • Трофические связи: сложные пищевые сети обеспечивают стабильность потоков энергии и вещества.
   • Симбиотические отношения: взаимовыгодные связи между организмами усиливают устойчивость сообщества.
3. Адаптации организмов:
   • Физиологические адаптации: способность организмов переносить колебания абиотических факторов.
   • Поведенческие адаптации: изменения в поведении, позволяющие приспосабливаться к меняющимся условиям.
4. Буферные механизмы:
   • Почвенная буферность: способность почвы поддерживать стабильные химические и физические свойства.
   • Микроклиматическая регуляция: формирование особого микроклимата внутри биогеоценоза, смягчающего влияние внешних факторов.
5. Сукцессионные процессы:
   • Восстановление после нарушений: способность биогеоценоза возвращаться к исходному состоянию после воздействия внешних факторов.
   • Направленные изменения: постепенная эволюция биогеоценоза в сторону более устойчивого состояния.
6. Круговорот веществ:
   • Замкнутость циклов: эффективное использование и перераспределение питательных веществ внутри системы.
   • Биогеохимические барьеры: механизмы, препятствующие потере важных элементов из биогеоценоза.

Пространственные характеристики и механизмы устойчивости тесно взаимосвязаны. Например, ярусность растительности способствует более эффективному использованию ресурсов, что повышает общую устойчивость биогеоценоза. Мозаичность горизонтальной структуры создаёт разнообразие микроместообитаний, поддерживая биологическое разнообразие и, следовательно, стабильность системы.

Взаимоотношения организмов в биогеоценозе

Взаимоотношения организмов в биогеоценозе характеризуются сложностью и разнообразием, играя ключевую роль в функционировании экосистемы. Основные типы взаимодействий включают:

1. Симбиотические отношения:
   • Мутуализм: взаимовыгодные отношения, например, между цветковыми растениями и опылителями.
   • Комменсализм: один организм получает пользу, не причиняя вреда другому, как эпифитные растения на деревьях.
   • Паразитизм: один организм живёт за счёт другого, нанося ему вред, например, клещи на животных.
2. Трофические взаимодействия:
   • Хищничество: один организм питается другим, как волки, охотящиеся на оленей.
   • Растительноядность: питание растениями, например, кролики, поедающие траву.
   • Детритофагия: питание мёртвой органикой, характерное для многих почвенных организмов.
3. Конкурентные отношения:
   • Внутривидовая конкуренция: борьба между особями одного вида за ресурсы.
   • Межвидовая конкуренция: соперничество между разными видами за общие ресурсы, например, между деревьями за свет и питательные вещества.
4. Аменсализм: один вид угнетает другой, не получая от этого пользы, как в случае выделения антибиотиков некоторыми грибами.
5. Нейтрализм: отсутствие значимого влияния организмов друг на друга, что редко встречается в природе.
6. Протокооперация: взаимовыгодное, но не обязательное сотрудничество, например, между птицами и крупными травоядными животными.

Эти взаимоотношения формируют сложную сеть связей в биогеоценозе:

• Пищевые цепи и сети: передача энергии и вещества от продуцентов к консументам разных порядков и редуцентам.
• Средообразующая деятельность: организмы изменяют среду обитания, влияя на других обитателей биогеоценоза.
• Коэволюция: взаимное приспособление видов в ходе эволюции, например, между растениями и их опылителями.