Біологічні співтовариства. Значення екологія: біологічні спільноти у словнику кольєра Що таке співтовариство в біології визначення

Коли ми ходимо лісом або купаємося в ставку, ми маємо справу з одним з природних об'єктів, що вивчаються екологією, - з біологічною спільнотою.

Спільнотає сукупність існуючих популяцій різних видів. Разом із неживими компонентами середовища спільнота складає екосистему .

У природі існують спільноти різного масштабу. Популяції різних видів співіснують у

шлунку корови і в гниючий пень;

на болоті та в лісі;

на просторі тайги чи тундри.

Мікроорганізми, що мешкають у шлунку корови, організми, що населяють ліс, - все це спільноти різного рівнябільш-менш різко відмежовані один від одного. Найбільші співтовариства, які характеризуються певним типом рослинності та кліматом, називаються біомами. Тайга, тундра, тропічний ліс – приклад типів біомів.

Великі спільноти- стійкі системи, деякі з них існують без помітних змін сотні та тисячі років. У той же час стійкість угруповань відносна: часто в міру змін умов середовища відбувається постійна змінаодного співтовариства іншим. Зміни угруповань відбуваються і в процесі еволюції в міру вимирання одних видів та виникнення інших.

Співтовариства характеризуються такими властивостями:

просторова структура (особливості розміщення організмів),

видова структура (склад видів та його кількісні співвідношення).

Але спільнота -це не просто сума складових його видів. Саме існування співтовариств та його властивості визначаються складними взаємодіями між різними видами. Спільнота і неживі компоненти екосистеми взаємно впливають один на одного і становлять єдине ціле. Спільнота неможливо відокремити від умов середовища - ґрунту, води, складу газів, кліматичних умов.

Між живими та неживими компонентами екосистем постійно відбувається обмін речовиною та енергією. Більшість угруповань отримують енергію у вигляді сонячного світла. За рахунок цієї енергії рослини утворюють з неорганічних речовин органічні (за їхньою роль у співтоваристві такі організми називаються продуцентами, тобто утворювачами). Рослини йдуть у їжу тваринам, що є консументами, тобто. споживачами. Мертва органічна речовина, що утворюється при загибелі тварин і рослин, переробляється в основному бактеріями та грибами і розкладається до простих неорганічних речовин (вода, вуглекислий газ та ін.), які можуть засвоюватися рослинами. Бактерії та гриби – це редуценти (руйнівники). Співвідношення між продуцентами, консументами та редуцентами називається екологічною структурою спільноти.

Склад та структура спільнот, їх стійкість та зміни залежать від складних взаємодійміж різними видами. Популяції двох різних видів, що населяють одне й те саме співтовариство, майже завжди прямо чи опосередковано впливають друг на друга. Докладніше про ці дії.

Багато організмів створюють середовище для організмів інших видів, і зв'язки між організмами називаються топічними. Наприклад, дерева в лісі служать місцем годівлі та споруди гнізд для багатьох птахів; на їхньому листі живуть попелиці та гусениці, під корою - личинки жуків; на поверхні коріння мешкає особлива спільнота грибів та бактерій. Затримуючи частину сонячних променів, впливаючи на температуру і вологість, дерева змінюють умови проживання трав'янистих рослин. Все це – топічні зв'язки між деревами та іншими організмами.

Інший тип зв'язків - трофічні, або харчові. Вони виникають, коли одні організми є джерелом їжі для інших. Трофічні зв'язки існують між деревом і багатоніжками-кивсяками, що поїдають його опале листя; між лисицею та полівками; між кіньми та жуками-гнойовиками.

Особливі відносини виникають між видами, які використовують одні й самі ресурси (їжу, територію, світло тощо.). Ці відносини називаються міжвидовою конкуренцією. Види-конкуренти, створюючи брак ресурсів, надають один на одного гнітючий вплив (викликають зниження чисельності, уповільнення зростання особин та ін). У деяких випадках різні види безпосередньо заважають один одному. Наприклад, деякі рослини виділяють у ґрунт речовини, що пригнічують зростання рослин інших видів. Мурахи на своїй мисливській території вбивають мурах інших видів. Такі взаємини називаються інтерференцією.

p align="justify"> Між багатьма видами в співтоваристві існують тісні взаємовигідні зв'язки. Наприклад, багато комах запилюють певні види квіткових рослин, а самі харчуються нектаром їх квіток; мурахи поїдають цукристі екскременти попелиць і при цьому захищають попелиць від хижаків. Такі взаємовигідні відносини називають мутуалізмом. Мутуалістичні відносинивідіграють важливу роль у функціонуванні екосистем. Вплив видів у співтоваристві один на одного важко однозначно поділити на «корисні» та «шкідливі». Наприклад, хижаки завдають шкоди жертвам, вбиваючи та поїдаючи їх. Але для популяції жертв вплив хижаків може бути корисним. Багато хижаків (вовки, хижі птахи) часто споживають ослаблених, хворих жертв. Вони перешкоджають різкому зростанню чисельності жертв та поширенню епідемій.

Зміст статті

ЕКОЛОГІЯ,(від грец. óikos – житло, місцеперебування) – наука, що вивчає організацію та функціонування популяцій, видів, біоценозів (спільнот), екосистем, біогеоценозів та біосфери. Іншими словами – це наука про взаємини організмів між собою та навколишнім середовищем. Термін «екологія» був запропонований німецьким зоологом Е.Геккелем у 1866, але широкого поширення набув лише на початку 20 ст. Сам предмет цієї науки не відрізняється новизною. Вивченням тварин та рослин у природних умовах проживання раніше займалися, за визначенням старих авторів, «природна історія» та «біономія».

Протягом багатьох років екологія залишалася суто спеціальною науковою дисципліною, мало відомою широкому загалу. Однак з кінця 1960-х років екологи все частіше почали попереджати про несприятливі зміни в навколишньому середовищі, викликані швидким зростаннямнаселення та розвитком промислових технологій. Стан довкілля почав хвилювати громадську думку, а природоохоронні та державні організації почали звертатися до екологів за допомогою у вирішенні проблем, викликаних забрудненням води та повітря або бездумним застосуванням гербіцидів та пестицидів.

Розвиток біологічних наук пішло за двома основними напрямами: одне ґрунтується на систематиці тварин і рослин, що вивчаються, друге – на методах і підходах, що застосовуються в даній галузі біологічного знання. До першого напряму належать такі чітко визначені розділи біології, як, наприклад, мікологія (наука про гриби), ентомологія (наука про комах) або орнітологія (наука про птахів). Розділити окремі біологічні дисципліни, що належать до другого напрямку, складніше. Наприклад, вивчення будови тварин і рослин проводиться у межах кількох наук: цитології, гістології, анатомії. p align="justify"> Функціонування різних живих структур - від клітин і тканин до органів і цілого організму - становить предмет фізіології. Проте традиційний підхід фізіолога може поступово трансформуватися і стати екологічним підходом, якщо зробити основний наголос на вивченні реакцій і поведінки цілого організму, а також взаємовідносин організмів одного або різних видів. Дуже характерно, деякі відомості про поведінку тварин та його реакціях на зовнішні чинники (наприклад, світ чи тепло) наводяться як і підручниках екології, і у підручниках фізіології.

Відмінність між екологією та фізіологією в загальних рисахзводиться до того, що перша прагне вивчати тварин та рослини у природних умовах, тоді як друга досліджує організми у стінах лабораторії. Зрозуміло, цінність польових досліджень виявиться невеликою, якщо їх результати не будуть зіставлятися з лабораторними даними, отриманими щодо реакцій ізольованих організмів на ті чи інші впливи, вироблені в строго контрольованих умовах. Що стосується лабораторних фізіологічних досліджень, то й вони мають сенс лише в тому випадку, якщо їх дані порівнюються з матеріалами спостережень за організмами у природному середовищі. Будучи тісно взаємопов'язаними дисциплінами, фізіологія та екологія проте істотно відрізняються один від одного за методами, термінологією та загальним підходом.

Екологія в широкому розумінні, як вивчення організмів та біологічних процесіву природних умовах, охоплює області кількох самостійних наук. Так, до екологічних наук безсумнівно ставляться лімнологія, що вивчає життя прісних водах, і океанологія, яка досліджує організми, що живуть у морях та океанах. По суті, екологічний підхід до суто медичних проблем демонструє епідеміологія, що вивчає процеси розповсюдження захворювань. З позицій екології іноді трактуються багато питань біології людини та соціології.

СЕРЕДОВИЩЕ ПРОЖИВАННЯ

Середовище проживання можна визначити як сукупність всіх зовнішніх факторів та умов, що впливають на окремий організм або на певну спільноту організмів. Таким чином, це складне поняття має на увазі, що вичленувати окремі фактори в оточенні організму дуже важко, а часом неможливо. Говорячи екологічною мовою, кожна тварина або рослина пов'язана зі своїм особливим місцем проживання, опис якого - це насамперед констатація умов, в яких ця тварина або рослина існує. Задля зручності всі умови можуть бути поділені на фізичні (кліматичні), хімічні та біологічні.

клімат.

Еколог приділяє особлива увагаклімату, проте стандартні дані, що надаються метеорологічними станціями, його, як правило, не влаштовують. Адже для еколога в першу чергу важливі умови, в яких протікає реальне життя конкретних тварин або рослин, наприклад мікроклімат, характерний для лісової підстилки, прибережної смуги озера або серцевини колоди. Еколог також повинен враховувати зміни клімату у просторі та часі. Йому потрібно вивчити безліч кліматичних градієнтів біля. Деякі з них – наприклад, що залежать від географічної широти чи висоти над рівнем моря – цілком очевидні. Інші - наприклад, пов'язані з глибиною ставка, висотою ярусів у лісі або з переходом від лісового масивудо лугу, – необхідно спеціально вивчати. Зміни клімату у часі можуть включати такі явища, як циклічна динаміка різних показників протягом доби, нерегулярні коливання від дня до іншого, і навіть багаторічні кліматичні цикли та зміни, пов'язані з процесами геологічного характеру.

Оцінка кліматичних умов екологом має три рівні, кожному з яких відповідає власна методика вивчення; це клімат географічний, клімат конкретного місця проживання («екоклімат») та клімат безпосереднього оточення організму («мікроклімат»). Географічний клімат, інформацію про якому збирають метеорологічні станції, служить як стандартом, із яким зіставляються дані спеціальних досліджень, а й основою аналізу великомасштабного поширення тих чи інших організмів. Однак сама по собі інформація про географічний клімат позбавлена ​​сенсу без додаткових відомостей про кліматичні умови в конкретних місцях проживання. Наприклад, з повідомлення метеостанції про заморозки, що спостерігалися, неясно, де вони, власне кажучи, були - на відкритій місцевості, де розташовувалися прилади, або ж в лісі, де мешкають еколога, що цікавлять тварини або рослини. Деколи температура і вологість різко різняться навіть у сусідніх біотопах. Аналогічним чином дуже велике значення має стратифікація фізичних умов, що спостерігається у ґрунті, водоймі чи лісі. Іноді для того, щоб розібратися в поведінці тієї чи іншої тварини, екологу треба знати умови температури та вологості під покривом листя, на поверхневій плівці води або в м'якоті плода, в ході, зробленому личинкою комахи.

Хімічна середовище.

Хімічному складу середовища особливу увагу зазвичай приділяють дослідники, які мають справу з водними організмами. Властивості розчинених речовин та їх концентрація, звичайно, важливі власними силами як умови, що забезпечують харчування (насамперед рослин), але вони надають і інші впливи. Наприклад, солоність може впливати на питому вагу організмів та осмотичний тиск усередині клітин. Важливими для організмів є також реакція середовища (кисла або лужна) і склад і вміст розчинених газів. У наземному середовищі хімічні особливості ґрунту та ґрунтової вологи мають істотний вплив на рослинність, а через неї і на тварин.

Біотичні середовища.

Біотичні фактори середовища проявляються через взаємини організмів, що входять до однієї спільноти. Дослідити рослини чи тварини у «чистих культурах», поза зв'язками коїться з іншими живими істотами, можна лише у лабораторії. У природі багато видів тісно взаємопов'язані, та його відносини одне до одного як до компонентів навколишнього середовищаможуть мати надзвичайно складний характер. Що стосується зв'язків між спільнотою та навколишнім неорганічним середовищем, то вони завжди є двосторонніми, обопільними. Так, характер лісу залежить від відповідного типу ґрунтів, але сам ґрунт того чи іншого типу формується значною мірою під впливом лісу. Подібно до цього, температура, вологість і освітленість у лісі визначаються рослинністю, але сформовані в результаті кліматичні умови в свою чергу впливають на співтовариство живуть тут організми.

Лімітують фактори.

При аналізі розподілу окремих організмів чи цілих угруповань екологи нерідко звертаються до т. зв. лімітуючим факторам. Вичерпний опис певного середовища не тільки неможливий, але й не потрібний, оскільки розподіл тварин і рослин (як по географічним зонам, Так і за окремими місцеперебуваннями) може визначатися всього одним фактором, наприклад екстремальними (для даних організмів) температурами, занадто низькою (або занадто високою) солоністю або недоліком їжі. Однак виділити такі лімітуючі фактори буває нелегко, а спроби встановити прямий зв'язок між розподілом організмів та якимось зовнішнім фактором далеко не завжди вдалі. Наприклад, лабораторні досліди показують, що деякі тварини, що мешкають у солонуватих і морських водах, здатні виносити зміни солоності в широких межах, які здається приуроченість до вузького діапазону значень цього чинника визначається просто наявністю у відповідних місцях відповідної їжі.

БІОЛОГІЧНІ СПІЛЬНИЦТВА

Один із головних напрямів екологічних досліджень – це вивчення угруповань рослин і тварин, їх опис, класифікація та аналіз взаємозв'язків утворюють їх організмів. Термін «екосистема», теж часто використовуваний екологами, позначає співтовариство разом із умовами його існування, тобто. з неживими (фізичними) компонентами довкілля.

Рослинні угруповання вивчені краще, ніж угруповання тварин. Частково це пояснюється тим, що саме характер рослинності значною мірою визначає склад тих, що живуть у тих чи інших місцях тварин. До того ж рослинні угруповання більш доступні для дослідника, тоді як прямі спостереження за тваринами не завжди можливі, і навіть для того, щоб просто оцінити їх чисельність, екологи змушені звертатися до непрямих методів, наприклад до вилову за допомогою різних пристосувань. При класифікації та описі спільнот зазвичай використовують термінологію, розроблену ботаніками.

Класифікація угруповань.

Хоча існують численні схеми класифікації угруповань, жодна з них не стала загальновизнаною. Термін «біоценоз» часто використовується для позначення окремої спільноти. Іноді виділяють ієрарахічну систему угруповань зростаючої складності: «консорції», «асоціації», «формації» тощо. Поняття «місцепроживання», що широко використовується, позначає комплекс умов середовища, необхідних для тих чи інших конкретних видів рослин або тварин або для окремої спільноти. Очевидно, що існує певна ієрархія співтовариств та місцепроживання. Наприклад, озеро являє собою велику екологічну одиницю, в межах якої можна виділити угруповання організмів, пов'язані з берегом, мілководдями, глибинними ділянками дна або відкритою частиною водойми. У спільноті прибережної зони, своєю чергою, можна розрізнити дрібніші та спеціалізовані групи видів, що мешкають біля поверхні води, на рослинах певного типу або в мулистих відкладах на дні. Існують, однак, великі сумніви щодо того, чи слід докладно класифікувати ці спільноти та жорстко закріплювати за ними ті чи інші назви.

Назви деяких екологічних угруповань використовуються біологами дуже широко. Такі, наприклад, терміни «планктон», «нектон» та «бентос». Планктоном називають сукупність дрібних, головним чином мікроскопічних, організмів, що живуть у товщі води та пасивно переносяться течіями. Нектон становлять більші і водні тварини, що активно пересуваються (наприклад, риби). До бентосу відносяться організми, що живуть на поверхні дна або в товщі донних відкладень. Як у морях, так і в озерах планктонні організми численні та відрізняються різноманітністю. Саме вони служать кормовою базою для великих тварин, а в океані вони практично визначають існування всіх інших мешканців водної товщі.

Біологічні спільноти нерідко розрізняють за «домінантними» або «субдомінантними» видами. Такий підхід буває зручний з практичної точки зору, особливо якщо йдеться про наземні екосистеми помірної зони, де один вид злаків може визначати вигляд степу, а один вид дерев – тип лісу. Концепція домінуючих видів, однак, погано застосовується до тропіків, а також до угруповань організмів, що населяють водне середовище.

Сукцесія угруповань.

Екологи зазвичай приділяли велику увагу вивченню «сукцесії», тобто. закономірної послідовності змін, пов'язаних з розвитком та старінням спільнот чи зміною спільнот у певній місцевості. Сукцесію найлегше спостерігати в Західної Європита Північній Америці, де діяльність людини, безжальна, як геологічний процес, радикально змінила природні ландшафти. На місці знищених незайманих лісів відбувається повільна закономірна зміна видів, що веде в кінцевому підсумку до відновлення щодо стійкого і мало мінливого «клімаксного» (зрілого) лісового співтовариства. Більшість територій, що розташовані навколо стародавніх центрів західної цивілізації та доступних для екологічних досліджень, зайняті нестабільними перехідними спільнотами, які розвинулися на місці клімаксних спільнот, зруйнованих людиною.

На територіях, меншою мірою схильних до впливу людини, сукцесія теж відбувається, хоча прояви її не настільки помітні. Наприклад, вона спостерігається там, де річка, що змінює русло, утворює з наносів. новий берег, або там, де раптовий зсув звільняє від ґрунту голу поверхню скелі, або на тому місці в лісі, де падає старе дерево. Сукцесія яскраво проявляється у прісних водоймах. Зокрема, чимало сил було витрачено на вивчення процесів старіння або евтрофування в озерах, що призводять до того, що площа відкритої води, поступово скорочуючись, поступається місцем сплавині, а потім і болоту, яке саме згодом перетворюється на наземну екосистему з властивою їй сукцесією рослинності. Забруднення водойм та посилення припливу до них поживних речовин (наприклад, при розоранні земель та внесенні добрив) значно прискорює процеси евтрофування.

Вивчення взаємовідносин між різними групами організмів у суспільстві є хоч і нелегкою, але дуже цікаве завдання. Дослідник, що взявся за її дозвіл, повинен використовувати всю сукупність біологічних знань, оскільки будь-які процеси життєдіяльності спрямовані в кінцевому рахунку на те, щоб забезпечити виживання, розмноження і розселення організмів у доступних і придатних для їх життя місцеперебування. Вивчаючи ті чи інші співтовариства, еколог стикається з проблемою встановлення видової приналежності рослин і тварин, що входять до їх складу. Описати видовий склад навіть простої спільноти дуже важко, і ця обставина надзвичайно гальмує розвиток досліджень. Вже давно помічено, що спостереження за якоюсь твариною безглуздо, якщо невідомо, якого виду воно відноситься. Однак ясно, що ідентифікація всіх організмів, що мешкають у певній місцевості, - настільки трудомістка задача, що сама по собі може перетворитися на справу всього життя. Саме тому вважається за доцільне проводити екологічні дослідження в регіонах, флора та фауна яких добре вивчені. Зазвичай це помірні широти, а не тропіки, де багато рослин та тварин (насамперед різні безхребетні) досі не ідентифіковані або недостатньо досліджені.

Харчові ланцюги.

Серед різних типіввзаємозв'язків усередині спільноти важливе місце посідають т.зв. харчові, чи трофічні, ланцюга, тобто. ті послідовності різних видів організмів, якими речовина і енергія передаються рівня на рівень, оскільки одні організми поїдають інші. Прикладом найпростішого харчового ланцюга може бути ряд «хижі птахи – миші – рослини». Майже у кожному співтоваристві існує набір взаємопов'язаних харчових ланцюгів, що утворюють єдину харчову мережу.

Основою всіх харчових ланцюгів і, відповідно, харчової мережі загалом є зелені рослини. Використовуючи енергію Сонця, вони утворюють складні органічні речовини з діоксиду вуглецю та води. Саме тому екологи називають зелені рослини продуцентами, або автотрофами (тобто себе живлячими). На відміну від них, консументи (або гетеротрофи), до яких відносяться всі тварини та деякі рослини, не здатні виробляти для себе поживні речовини і, щоб поповнювати енергетичні витрати, повинні використовувати інші організми.

У свою чергу серед консументів виділяють групу травоїдних (або «первинних консументів»), які харчуються безпосередньо рослинами. Травоїдні можуть бути і дуже великими тваринами, як слон або олень, і дуже дрібними, як багато комах. Хижаки, або «вторинні консументи», - це тварини, що поїдають травоїдних і таким опосередкованим способом одержують енергію, що запасена в рослинах. Багато тварин у одних харчових ланцюгах виступають як первинні консументи, а інших – як вторинні; оскільки вони можуть споживати як рослинну, і тваринну їжу, їх називають всеїдними. У деяких спільнотах присутні і т.з. третинні консументи (наприклад, лисиця), тобто. хижаки, що поїдають інших хижаків.

Інша важлива ланка харчового ланцюга – це редуценти (або деструктори). До них відносяться головним чином бактерії та гриби, а також деякі тварини, наприклад, дощові черв'яки, які споживають органічну речовину відмерлих рослин і тварин. В результаті діяльності редуцентів утворюються прості неорганічні речовини, які, потрапляючи в повітря, ґрунт або воду, знову стають доступними для рослин. Таким чином, хімічні елементита їх різні сполуки знаходяться у постійному кругообігу, переходячи від організмів до абіотичних компонентів середовища і потім знову до організмів.

На відміну від речовини, енергія не схильна до рециклізації, тобто. не може бути використана двічі: вона рухається тільки в одному напрямку – від продуцентів, для яких джерелом енергії є сонячне світло, до консументів і далі до редуцентів. Оскільки всі організми витрачають енергію на підтримку процесів своєї життєдіяльності, на кожному трофічному рівні (у відповідній ланці харчового ланцюга) витрачається значна кількість енергії. У результаті кожному наступному рівню дістається менше енергії, ніж попередньому. Так, первинні консументи мають меншу кількість енергії, ніж продуценти, а вторинним консументам її дістається ще менше.

Зменшення доступної кількості енергії при переході на високий трофічний рівень призводить до відповідного зниження біомаси (тобто сумарної маси) всіх організмів цього рівня. Так, наприклад, біомаса травоїдних тварин у співтоваристві значно менша від біомаси зелених рослин, а біомаса хижаків, у свою чергу, у багато разів менша від біомаси травоїдних. Описуючи подібні співвідношення, екологи нерідко використовують образ піраміди, на основі якої перебувають продуценти, але в вершині – хижаки останнього (вищого) ланки.

Ніші концепції.

Окрему ланку певного харчового ланцюга зазвичай називають екологічною нішою. Одна і та ж ніша в різних частинах світу або різних довкіллях нерідко буває зайнята в чомусь подібними, але не спорідненими тваринами. Наприклад, існують ніші первинних консументів та великих хижаків. Остання може бути представлена ​​в одному співтоваристві дельфіном косаткою, в іншому – левом, а в третьому – крокодилом. Якщо звернутися до геологічного минулого, можна навести досить довгий список тварин, які колись займали екологічну нішу великих хижаків.

Коменсалізм та симбіоз.

Увага екологів до харчових ланцюгів може створити враження, що боротьба видів за існування – це боротьба за виживання хижаків і жертв. Однак, це не так. Харчові стосунки не зводяться до відносин «хижак – жертва»: два види тварин в одному співтоваристві можуть конкурувати через їжу, а можуть кооперувати свої зусилля. Джерело їжі для одного виду часто є побічним продуктомдіяльності іншого. Залежність тварин, що харчуються падалью, від хижаків – лише з прикладів. Менш очевидний випадок – залежність організмів, що населяють невеликі скупчення води в дуплах, від тварин, які ці дупла роблять. Подібне вилучення одними організмами користі з діяльності інших називають комменсалізм. Якщо користь взаємна, говорять про мутуалізм або симбіоз. Насправді окремі види спільноти майже завжди перебувають у двосторонніх відносинах. Так, густота популяції жертв залежить від активності хижаків; скорочення чисельності останніх може призвести до настільки високої щільності популяції жертв, що вони починають страждати від голоду та епідемій. Див такоже КОМЕНСАЛІЗМ; СІМБІОЗ.

Укриття.

Міжвидові відносини у співтоваристві не зводяться до проблем їжі. Деколи дуже важливо мати укриття, що захищає від несприятливих кліматичних впливів, а також від різних ворогів. Так, дерева в лісі важливі не тільки як основа більшості харчових ланцюгів, але також як суто механічний каркас, що дає змогу розвинутись складній спільноті різних організмів. Саме на деревах тримаються такі рослини, як ліани та епіфіти, і мешкає безліч тварин. Крім того, дерева забезпечують певну захищеність організмів від несприятливих факторівнавколишнього середовища і створюють особливий клімат, необхідний тим, хто живе під пологом лісу.

ЕКОЛОГІЯ ВИДІВ

Важливу частину екології становить вивчення життєвих циклів різних видів тварин та рослин («біономія»). Зрозуміти особливості структури та функціонування цілих спільнот без попереднього дослідження потреб та поведінки домінуючих видів неможливо. Такі дослідження зазвичай відносять до галузі «екології видів» (на відміну «екології співтовариств»).

Щоб отримати уявлення про особливості екології будь-якого виду тварин або рослин, необхідно звернути увагу на те, як і з якою швидкістю ці організми ростуть, як і чим вони харчуються, як розмножуються, розселяються та переживають несприятливі в кліматичному відношенні періоди. Тут необхідні спостереження в природних умов, а також лабораторні досліди. Мабуть, найбільш слабке місцеу вивченні спільнот – практична неможливість застосувати експериментальні методи до таких складних об'єктів. Саме тому наше розуміння устрою спільнот значною мірою ґрунтується на тих даних, які отримують при вивченні окремих популяцій складових спільнота видів.

Зміна довкілля.

Територія,

тобто. ділянка простору, активно використовуваний тваринам і охоронюваний нею від вторгнень інших особин, грає значної ролі у регуляції відносин між особинами більшості вивчених птахів і ссавців. У деяких тварин (наприклад, славок чи великих синиць) кожен самець панує біля з чітко визначеними межами і допускає її у конкурентів. В інших випадках (наприклад, у вивчених К.Карпентером у Панамі мавп ревунів) ділянка належить групі особин, іноді досить велику, яка охороняє її від вторгнення інших аналогічних груп або окремих особин того ж виду. Як вважають багато екологи, фактором, що лімітує розміри популяцій, найчастіше є саме доступність відповідної території, а не безпосередньо нестача їжі. З позицій поширення виду інстинкт охорони території дуже важливий, оскільки в кінцевому підсумку дозволяє тваринам більш рівномірно заселяти певний простір і ефективніше використовувати його, підтримуючи оптимальну щільність популяції.

Зимові сплячки.

Зимова та літня сплячки також мають безпосереднє відношення до екології видів, оскільки члени однієї спільноти можуть демонструвати різні способи переживання несприятливих періодів року. Сплячкою називають особливий фізіологічний стан організму, при якому багато звичайних його функцій вимикаються або вкрай уповільнюються, що дозволяє тварині довгий час перебувати в стані повного спокою. Спроба точно визначити поняття зимової сплячкизазвичай призводить до надзвичайно громіздкого та незручного формулювання, тому що насправді є безліч способів, за допомогою яких тварини можуть пережити важкий зимовий період. Наприклад, навряд чи можна говорити про справжню зимову сплячку ведмедів, оскільки температура тіла у них у цей період практично не знижується. Стан повного заціпеніння в американського лісового бабака, зимовий сон ведмедя, сезонна зміна хутра та зміни у поведінці зайців – все це приклади, що ілюструють різні способи вирішення однієї й тієї ж проблеми, а саме пристосування до сезонних циклів. Як ще один такий спосіб можна розглядати сезонну міграцію тварин до районів із більш сприятливим кліматом.

Дослідженням механізмів зимової сплячки займаються головним чином фізіологи, оскільки це вимагає лабораторних досліджень тварини, що знаходиться в сплячці, а також прямих експериментів з виявлення факторів, що визначають початок і закінчення зимового спокою. Наші уявлення про ці механізми далеко не повні – можливо, тому, що сама проблема знаходиться на периферії фізіології та екології та вивчається недостатньо. Існують різні теорії, що пояснюють механізми настання сплячки, її протікання та виходу зі сплячки, причому не виключено, що фактори, які контролюють ці процеси, у різних видів різні. Найважливішу роль відіграють зміни температури, умов харчування, забезпеченості тварини жировими запасами, і навіть довжина світлового дня. Якщо теплокровні тварини можуть впадати або не впадати в сплячку, то холоднокровні, наприклад комахи в умовах помірних широт, неминуче повинні бути в стані спокою взимку, оскільки нормальні метаболічні процеси просто не можуть протікати за таких низьких температур.

Більшість видів комах переживають зиму на стадії яєць. Втім, і в багатьох інших тваринах яйце є саме тією стадією. життєвого циклу, яка найкраще пристосована до затримки розвитку. Те ж саме можна сказати про насіння та суперечки рослин. У певному сенсі рослини нагадують холоднокровних тварин: через низькі температури нормальний метаболізм цих організмів взимку неможливий. Крім того, рослини дуже чутливі до втрат вологи в процесі транспірації, а зима виявляється періодом посухи, оскільки вода в рідкому станіУ цей час року в помірних широтах зазвичай недоступна. У ході еволюції багаторічні рослини адаптувалися до зміни сезонів, скидаючи на зиму листя та утворюючи добре захищені бруньки, що перебувають у стані спокою. Цікаво, що збереження рослин в помірному кліматі взимку, а в тропіках у сухий та спекотний сезон забезпечується по суті одними й тими самими механізмами.

Так звана діапауза (тимчасова зупинка розвитку), що спостерігається у комах та інших безхребетних іноді без видимого зв'язку зі змінами факторів довкілля, давно є предметом досліджень екологів та фізіологів. Як окремий випадок діапаузи можна розглядати і естівацію (літню сплячку), що служить для переживання спеки та посухи. Естивація дуже поширена серед комах, особливо у тропіках. Подібно до зимової діапаузи, літня найчастіше спостерігається на стадії яєць, хоча в деяких випадках до цього стану адаптовані личинки і навіть дорослі особини.

Розповсюдження.

Вивчення географічного поширення тварин та рослин теж входить у сферу інтересів екології. Традиційна зоогеографія відрізняється від екології тим, що спирається насамперед на дані геологічної історії Землі та приділяє особливу увагу розподілу великих таксономічних груп за основними біогеографічними регіонами. У ряді випадків такий підхід необхідний. Так, не знаючи історії континентів, неможливо зрозуміти, чому нині сумчасті ссавцізустрічаються тільки в Австралії та Америці. Проте сучасні межі поширення видів залежить майже винятково від екологічних чинників. Щоб встановити причини того чи іншого поширення окремих видів або цілих спільнот, необхідно виявити основні фактори, що лімітують. Наприклад, північна межа народження будь-якого виду комах у Північній півкулі нерідко визначається тим, чи є у даного виду механізм переживання тривалої холодної зими. Комахи, які не здатні впадати в діапаузу на зимовий період, змушені мешкати лише в тих областях, де клімат дозволяє зберігати активність протягом усього року. Географічне поширення рослин визначається головним чином основними кліматичними зонамита характером ґрунтів.

ДИНАМІКА ПОПУЛЯЦІЙ

Часто використовується в екологічній літературі вираз «природна рівновага» означає стан збалансованості (динамічної рівноваги), характерний більшості популяцій у співтоваристві; було б зовсім неправильно розуміти у разі рівновагу як статичний стан. Вивчення коливань чисельності тварин – найважливіша галузь екології, що впливає такі здавалося б далекі сфери науки і діяльності, як генетика, сільське господарство і медицина.

Сезонні та циклічні (що охоплюють, як правило, кілька років) коливання чисельності вже давно цікавили натуралістів, які намагалися встановити кореляції між спостережуваними популяційними процесами та різними кліматичними факторами. У практичному відношенні дана проблемадуже важлива: від її вирішення залежать прогнози масового розмноження шкідливих комахчи спалахів епідемій. Абсолютно незалежно фахівці, які вивчають механізми природного відбору, стали цікавитися математичним описом поширення популяції нових генетичних варіантів організмів. Щоб провести відповідні розрахунки, необхідно було мати дані про дійсну густину популяцій і про те, наскільки швидко вона змінюється. Швидкість, з якою йде поширення нового генетичного варіанту, очевидно, буде різною залежно від цього, зростає, скорочується чи залишається стабільною чисельність популяції у період. Генетики виявили, що поширення генів у популяції може мати характер правильних циклічних коливань. В цілому вивчення динаміки чисельності тварин надзвичайно важливе для вирішення різних біологічних проблем. Динаміка популяцій рослин вивчена меншою мірою, можливо, у зв'язку з відносною стабільністю їх поширення.

Біотичний потенціал.

Під час вивчення динаміки популяцій широко використовується таке важливе поняття, як «біотичний потенціал», тобто. характерна для даного виду швидкість розмноження (на величину якої впливають співвідношення статей, кількість нащадків на самку, а також число поколінь в одиницю часу). Біотичний потенціал багатьох організмів, передусім найдрібніших, величезний, і якби ніщо не стримувало зростання їх популяцій, всі вони надзвичайно швидко заселили собою всю Землю. Чисельність будь-якої існуючої популяції може бути як ставлення біотичного потенціалу до опору середовища, тобто. до суми всіх факторів, що гальмують зростання чисельності цього виду. Оскільки реальні популяції рослин і тварин більш менш стабільні в часі, опір середовища по відношенню до видів з високим біотичним потенціалом має бути досить сильним.

Тиск популяції.

Біотичний потенціал може бути охарактеризований також як свого роду "популяційний тиск", що протистоїть постійному впливу різних несприятливих факторів зовнішнього середовища. Якщо на якийсь час покращуються погодні умови, слабшає прес основного хижака або відбуваються інші непередбачувані зміни, що сприяють розвитку даної популяції, вона демонструє стрімке зростання (проявами якого служать навали сарани чи мишей, а іноді і зниження цін на хутро якогось поширеного). хутрового звіра).

Популяційні цикли.

Чисельність дрібних тварин з малою тривалістю життя схильна до регулярних сезонних змін. Один вид може бути масовим навесні, інший на початку літа, а третій ще пізніше, і таким чином в одному місцеперебуванні відбувається сезонна сукцесія домінуючих форм. Подібні зміни видів особливо характерні для планктонних угруповань, причому не тільки в морях, але і в озерах. Крім того, чисельність виду може сильно коливатися з року в рік. У великих ссавців циклічні зміни чисельності охоплюють триваліший період, і їх оцінки дослідники нерідко використовують різні непрямі дані, включаючи статистику заготівлі хутра. Наприклад, у лемінгів та песців спостерігаються чотирирічні цикли, причому вони збігаються по обидва боки Атлантики. Подібні коливання чисельності можливо пов'язані з кліматичними циклами. Певну роль грає та обставина, що з великої щільності популяції легше виникають епідемічні захворювання, у яких чисельність знижується до мінімуму; надалі вона починає знову поступово збільшуватися і цикл повторюється.

Зміни чисельності популяцій відбуваються протягом геологічних періодів часу у міру того, як одні види поступово поступаються місцем іншим. Безпосередньо спостерігати такі процеси неможливо через їхню величезну тимчасову протяжність, але щось подібне можна побачити в тих випадках, коли через людську діяльність, порівнянну за ефектом з геологічними явищами, стрімко зникають одні види або інтродукуються нові види в ті області. де їх раніше не було. Саме так було з кроликами, завезеними в Австралію, європейськими пацюками і мишами, завезеними в Америку, а також з багатьма шкідниками рослин, що поширилися в різних частинах світу.

Палеоекологія.

Деякі викопні форми зустрічаються настільки часто, що можуть бути використані для реконструкції умов середовища проживання та структури співтовариств у минулі геологічні епохи. Особливу цінність для такої реконструкції становлять ті випадки, коли відкладення цілком утворені залишками організмів або містять чітко марковані (наприклад, пилком рослин або відбитками листя) шари. Дослідження такого роду, що проводяться насамперед ботаніками, входять до завдання палеоекології.

ПРИКЛАДНІ АСПЕКТИ

Вивчення з екологічної погляду захворювань людини, тварин чи рослин становить основний предмет епідеміології. Цією наукою розроблено системи заходів, що обмежують поширення таких хвороб, як малярія, тиф, чума, жовта лихоманка та сонна хвороба. Подібні заходи зазвичай включають боротьбу з комахами-переносниками захворювань. Як і у випадку з сільськогосподарськими шкідниками, ця боротьба має ґрунтуватися на хорошому знанніекології відповідних організмів

- 21.78 Кб

БІОЛОГІЧНІ СПІЛЬНИЦТВА

Один з головних напрямів екологічних досліджень - це вивчення угруповань рослин і тварин, їх опис, класифікація та аналіз взаємозв'язків утворюють їх організмів.

У природі спільно мешкають популяції різних організмів утворюють певну єдність, звану спільнотою. Спільнота – стійка біологічна освіта, оскільки має здатність до самопідтримання своїх природних властивостей та видового складу при зовнішніх впливах, що викликаються звичайними змінами кліматичних та інших факторів.

Стійкість співтовариства визначається особливостями взаємодії між популяціями, що входять до нього.

БІОЛОГІЧНЕ СПІЛЬНИЦТВО – biological association – сукупність скорельованих організмів, що виконують роботу з управління навколишнім середовищем з жорстким розподілом функцій та потоків органіки (енергії). Складається з продуцентів та консументів і замикає кругообіг біогенів з високим ступенем точності. Його можна уподібнити організму, у якому внутрішні органи тісно взаємодіють між собою. с. разом із навколишнім середовищем є первинну структурну осередок екосистеми, чи ландшафту, тобто. біогеоценоз чи фацію.

Термін " екосистема " , теж часто використовуваний екологами, позначає співтовариство разом із умовами його існування, тобто. з неживими (фізичними) компонентами довкілля.

Рослинні угруповання вивчені краще, ніж угруповання тварин. Частково це пояснюється тим, що саме характер рослинності значною мірою визначає склад тих, що живуть у тих чи інших місцях тварин. До того ж рослинні угруповання більш доступні для дослідника, тоді як прямі спостереження за тваринами не завжди можливі, і навіть для того, щоб просто оцінити їх чисельність, екологи змушені звертатися до непрямих методів, наприклад до вилову за допомогою різних пристосувань.

Класифікація угруповань. Хоча існують численні схеми класифікації угруповань, жодна з них не стала загальновизнаною. Термін "біоценоз" часто використовується для позначення окремої спільноти. Іноді виділяють ієрарахічну систему угруповань зростаючої складності: "консорції", "асоціації", "формації" і т.д.

Поняття "місцепроживання", що широко використовується, позначає комплекс умов середовища, необхідних для тих чи інших конкретних видів рослин або тварин або для окремої спільноти.

Очевидно, що існує певна ієрархія співтовариств та місцепроживання.

Наприклад, озеро являє собою велику екологічну одиницю, в межах якої можна виділити угруповання організмів, пов'язані з берегом, мілководдями, глибинними ділянками дна або відкритою частиною водойми. У співтоваристві прибережної зони, у свою чергу, можна розрізнити більш дрібні та спеціалізовані групи видів, що мешкають біля поверхні води, на рослинах певного типу або в мулистих відкладеннях на дні. Існують, однак, великі сумніви щодо того, чи слід докладно класифікувати ці спільноти та жорстко закріплювати за ними ті чи інші назви. Назви деяких екологічних угруповань використовуються біологами дуже широко. Такі, наприклад, терміни "планктон", "нектон" та "бентос".

Планктоном називають сукупність дрібних, головним чином мікроскопічних, організмів, що живуть у товщі води та пасивно переносяться течіями.

Нектон становлять більші і водні тварини, що активно пересуваються (наприклад, риби).

До бентосу відносяться організми, що живуть на поверхні дна або в товщі донних відкладень. Як у морях, так і в озерах планктонні організми численні та відрізняються різноманітністю. Саме вони служать кормовою базою для великих тварин, а в океані вони практично визначають існування всіх інших мешканців водної товщі.
Біологічні спільноти нерідко розрізняють за "домінантними" або "субдомінантними" видами. Такий підхід буває зручний з практичної точки зору, особливо якщо йдеться про наземні екосистеми помірної зони, де один вид злаків може визначати вигляд степу, а один вид дерев – тип лісу. Концепція домінуючих видів, однак, погано застосовується до тропіків, а також до угруповань організмів, що населяють водне середовище.

Харчові ланцюги.

Серед різних типів взаємозв'язків усередині спільноти важливе місце посідають н. харчові, чи трофічні, ланцюга, тобто. ті послідовності різних видів організмів, якими речовина і енергія передаються рівня на рівень, оскільки одні організми поїдають інші.

Прикладом найпростішого харчового ланцюга може бути ряд "хижі птахи - миші - рослини".

Майже у кожному співтоваристві існує набір взаємопов'язаних харчових ланцюгів, що утворюють єдину харчову мережу. Основою всіх харчових ланцюгів і, відповідно, харчової мережі загалом є зелені рослини. Використовуючи енергію Сонця, вони утворюють складні органічні речовини з діоксиду вуглецю та води. Саме тому екологи називають зелені рослини продуцентами, або автотрофами (тобто себе живлячими). На відміну від них, консументи (або гетеротрофи), до яких відносяться всі тварини та деякі рослини, не здатні виробляти для себе поживні речовини і, щоб поповнювати енергетичні витрати, повинні використовувати інші організми.

У свою чергу серед консументів виділяють групу травоїдних (або "первинних консументів"), які харчуються безпосередньо рослинами. Травоїдні можуть бути і дуже великими тваринами, як слон або олень, і дуже дрібними, як багато комах.

Хижаки, або "вторинні консументи", - це тварини, що поїдають травоїдних і таким опосередкованим способом одержують енергію, запасену в рослинах. Багато тварин в одних харчових ланцюгах виступають як первинні консументи, а в інших – як вторинні; оскільки вони можуть споживати як рослинну, і тваринну їжу, їх називають всеїдними. У деяких спільнотах присутні і т.з. третинні консументи (наприклад, лисиця), тобто. хижаки, що поїдають інших хижаків.

Інша важлива ланка харчового ланцюга – це редуценти (або деструктори). До них відносяться головним чином бактерії та гриби, а також деякі тварини, наприклад, дощові черв'яки, які споживають органічну речовину відмерлих рослин і тварин. В результаті діяльності редуцентів утворюються прості неорганічні речовини, які, потрапляючи в повітря, ґрунт або воду, знову стають доступними для рослин.

Таким чином, хімічні елементи та їх різні сполуки знаходяться в постійному кругообігу, переходячи від організмів до абіотичних компонентів середовища і потім знову в організми.

На відміну від речовини, енергія не схильна до рециклізації, тобто. не може бути використана двічі: вона рухається тільки в одному напрямку - від продуцентів, для яких джерелом енергії є сонячне світло, до консументів і далі до редуцентів. Оскільки всі організми витрачають енергію на підтримку процесів своєї життєдіяльності, на кожному трофічному рівні (у відповідній ланці харчового ланцюга) витрачається значна кількість енергії. У результаті кожному наступному рівню дістається менше енергії, ніж попередньому. Так, первинні консументи мають меншу кількість енергії, ніж продуценти, а вторинним консументам її дістається ще менше. Зменшення доступної кількості енергії при переході на високий трофічний рівень призводить до відповідного зниження біомаси (тобто сумарної маси) всіх організмів цього рівня. Так, наприклад, біомаса травоїдних тварин у співтоваристві значно менша від біомаси зелених рослин, а біомаса хижаків, у свою чергу, у багато разів менша від біомаси травоїдних. Описуючи подібні співвідношення, екологи нерідко використовують образ піраміди, на основі якої перебувають продуценти, але в вершині - хижаки останнього (вищого) ланки. Хоча сумарна маса організмів кожного наступного рівня зменшується, середня маса одного організму зазвичай збільшується.

Добре простежувана зміна розмірів хижаків при переході з одного трофічного рівня на інший пояснюється тим, що кожен конкретний хижак харчується тваринами приблизно однієї величини: з надто великими йому важко впоратися, а надто дрібні виявляються вкрай невигідними жертвами, оскільки зусилля, витрачені на їх пошук, переслідування та поїдання, що не компенсуються відповідним енергетичним результатом.

Ніші концепції. Окрему ланку певного харчового ланцюга зазвичай називають екологічною нішою. Одна і та ж ніша в різних частинах світу або різних довкіллях нерідко буває зайнята в чомусь подібними, але не спорідненими тваринами. Наприклад, існують ніші первинних консументів та великих хижаків. Остання може бути представлена ​​в одному співтоваристві дельфіном касаткою, в іншому - левом, а в третьому - крокодилом. Якщо звернутися до геологічного минулого, можна навести досить довгий список тварин, які колись займали екологічну нішу великих хижаків.

ХАРЧОВА МЕРЕЖА ЛІСОВОГО СПІЛЬНИЦТВА. Рослини та тварини у співтоваристві пов'язані у харчові (трофічні) ланцюги, сукупність яких утворює харчову (трофічну) мережу. Харчові ланцюги починаються із зелених рослин, що утворюють у процесі життєдіяльності багаті на енергію органічні речовини, від яких зрештою залежить існування всіх інших організмів. Одні тварини – рослиноїдні – харчуються безпосередньо зеленими рослинами. Інші – хижаки – споживають травоїдних чи інших хижаків. Всеїдні використовують у їжу як рослини, і тварин. Схема показує деякі з найістотніших зв'язків в одній харчовій мережі. Стрілка, що йде від комах до мишей, свідчить про те, що комахи поїдаються мишами. Таким чином, напрямок стрілок збігається із рухом потоку енергії.

Коменсалізм та симбіоз. Увага екологів до харчових ланцюгів може створити враження, що боротьба видів за існування – це насамперед боротьба за виживання хижаків та жертв. Однак, це не так. Харчові відносини не зводяться до відносин "хижак - жертва": два види тварин в одному співтоваристві можуть конкурувати через їжу, а можуть кооперувати свої зусилля. Джерело їжі одного виду часто є побічним продуктом діяльності іншого. Залежність тварин, що харчуються падалью, від хижаків - лише з прикладів. Менш очевидний випадок - залежність організмів, що населяють невеликі скупчення води в дуплах, від тварин, які ці дупла роблять. Подібне вилучення одними організмами користі з діяльності інших називають комменсалізм. Якщо користь взаємна, говорять про мутуалізм або симбіоз. Насправді окремі види спільноти майже завжди перебувають у двосторонніх відносинах. Так, густота популяції жертв залежить від активності хижаків; скорочення чисельності останніх може призвести до настільки високої щільності популяції жертв, що вони починають страждати від голоду та епідемій.


Короткий опис

Один з головних напрямів екологічних досліджень - це вивчення угруповань рослин і тварин, їх опис, класифікація та аналіз взаємозв'язків утворюють їх організмів.
У природі спільно мешкають популяції різних організмів утворюють певну єдність, звану спільнотою.


Спільнота - це сукупність взаємодіючих популяцій, які займають певну територію, живий компонент екосистеми. Спільнота функціонує як динамічна одиниця з різними трофічними рівнями, через нього проходить потік енергії та відбувається кругообіг поживних речовин.

Екосистема і двох компонентів. Один з них органічний - це біоценоз, що населяє її, інший - неорганічний, тобто біотоп, що дає притулок біоценозу.

Термін «біоценоз» був запропонований К. Мебіусом в 1877 році, коли він вивчав устричні банки і організми, що там живуть. Його визначення біоценозу було таким: «Об'єднання живих організмів, що відповідає за своїм складом, кількістю видів та особин деяким середнім умовам середовища. Об'єднання, в якому організми пов'язані взаємною залежністю і зберігаються завдяки постійному розмноженню у певних місцях... Якби одна з умов відхилилася на деякий час від звичайної середньої величини, змінився б весь біоценоз... Біоценоз також зазнав би зміни, якби число особин даного виду в ньому збільшилося або зменшилося завдяки діяльності людини, або один вид повністю зник би з спільноти, або, нарешті, до його складу увійшов новий ... ».

З часів К. Мебіуса у термін «біоценоз» почали вкладати й інший зміст. З'явилися різні тлумачення цього терміна. Сам термін залишився центральним в біоценології, і дуже багато дослідників намагалися його точніше визначити. Звідси виникали дуже складні визначення, такі, як К.Р. Еллі. Він визначив біоценоз як «природне об'єднання організмів, яке в єдності зі своїм місцем проживання досягло такого рівня виживання, що набуло відносної незалежності від суміжних об'єднань того ж рангу; у цих межах (за наявності сонячної енергії) його вважатимуться самостійним». Синонімами терміна «біоценоз» часто є «асоціація» та «спільнота».

Кожен біоценоз має власну структуру. Вона визначається розташуванням особин різних видів стосовно друг до друга як у вертикальному, і у горизонтальному напрямі. Це просторова структура. Розподіл по вертикалі відповідає ярусності. У різних біоценозах вона виражена по-різному.

У рослин ярусність викликана конкуренцією за світло та воду, а у тварин – за їжу. Найкраще ярусність виражена у лісі. Там можна виділити ярус мохів та лишайників. Він зазвичай розташовується лише на рівні грунту, частково і стовбурах. Ярус трав'янистої рослинності буває різної висоти (у сибірській тайзі – до двох метрів – прим. сайт). Часто ботаніки тільки у трав'янистих рослин виділяють кілька ярусів. Наступний ярус у лісі – чагарниковий. Він досягає восьмиметрової висоти і також може бути розділений. Останній лісовий ярус (1-й ярус лісу), деревний, складається з високих дерев. Відповідно до ярусності рослинності розподіляються в лісі та тварини. Там є види, пов'язані з ґрунтом, ціла група видів, що населяє лісову підстилку. Групи видів мешкають на траві та на чагарниках. Навіть дерево зазвичай заселене різною висоті від комля до вершини різними видами тварин.

Ярусність (горизонти) існує й у ґрунті. Її визначає характер залягання кореневої системи різних рослин. У водному середовищі теж розрізняють яруси: плаваюча рослинність, що росте в товщі води та придонна. Відповідно і тварини поділяються на мешканців: на поверхні (водомірки, вертячки), у товщі води (гладиші, гребляки) та на дні водоймища (водяні скорпіони, беззубки, личинки струмків).

Горизонтальна структура біоценозів також неоднорідна. Чергуються простори з голим грунтом та покриті рослинами. У розміщенні тварин також простежується горизонтальна структура. Досить часто тварини території розташовуються скупченнями. Співтовариства можуть бути схильні до значних сезонних змін. Іноді за рахунок міграцій тварин можуть сильно змінюватися навіть протягом доби. У товщі води тварини та рослини зазвичай здійснюють вертикальні добові міграції. Такі переміщення відомі для океанських риб та ракоподібних, у прісноводних водоймах – для фітопланктону. Активність низки видів поділяють на денну і нічну, у біоценозі залежно від часу доби може бути різним склад активних тварин.

Ще більш показовою є сезонна мінливість. Вона позначається і фізіологічному стані організмів (цвітіння, скидання листя, діапауза, міграція). Крім того, її можна спостерігати і на змінах видового складу, тому що багато видів активні лише в більш менш обмежений період.

Будь-яка населення займає певне місце проживання і певну екологічну нішу. Місце проживання - це територія чи акваторія, займана населенням, з комплексом властивих їй екологічних чинників. Місце проживання виду є компонентом його екологічної ніші. Стосовно наземних тварин місцеперебування виду називається стацією, місцепроживання спільноти - біотопом.

Екологічна ніша - це місце виду в природі, або сукупність всіх факторів середовища, в межах яких можливе необмежено довге існування виду в природі, включаючи не лише його становище у просторі та ставлення до абіотичних факторів, а й його функціональну роль у співтоваристві. Для характеристики екологічної ніші зазвичай використовуються два важливі показники: ширина ніші та ступінь перекривання її сусідніми. Екологічні ніші різних видів можуть бути різної ширини і перекриваються різною мірою. Розрізняють фундаментальну екологічну нішу, що визначається лише фізіологічними особливостями організму, і реалізовану, у межах якої вид реально існує. Інакше висловлюючись, реалізованою є та частина фундаментальної ніші, яку даний вид, населення може «завоювати» у конкурентної боротьбі.

Конкуренція - негативні взаємини організмів, у яких вони суперничають друг з одним за одні й самі ресурси довкілля за браку останніх. Організми можуть змагатися за харчові ресурси, статевого партнера, притулок, світло тощо. буд. У цілому нині конкуренція може розглядатися як негативні взаємодії організмів у боротьбі існування. Розрізняють пряму та непряму, міжвидову та внутрішньовидову конкуренцію.

Непряма (пасивна) конкуренція - боротьба споживання ресурсів середовища, необхідні різним видам. Пряма (активна) конкуренція – придушення одного виду іншим. Внутрішньовидова конкуренція-це суперництво між особинами одного виду, міжвидова конкуренція виникає між особинами різних видів та між популяціями, що шкідливо позначається на їх зростанні та виживанні. Конкуренція проявляється у вигляді боротьби за екологічні ніші та призводить до природного відбору у напрямку збільшення екологічних відмінностей між конкуруючими видами та утворення ними різних екологічних ніш.

Зміни, що у біоценозах, по-різному пов'язані зі своїми стійкістю. Якщо, наприклад, один конкуруючий вид витіснить інший, істотних змін у біоценозі не відбудеться, особливо якщо цей вид не належить до масових. Відповідна екологічна ніша просто виявиться зайнятою іншим видом. Наприклад, соболь, який живе в хвойних лісахСибіру - багатоїдний хижак, що харчується дрібними гризунами, птахами, горішками кедрової сосни, ягодами і комахами, добуючи свою їжу як на землі, так і на деревах. Таку роль у північних європейських лісах грає лісова куниця. Тому, якщо замість куниць у лісі житимуть соболи, лісовий біоценоз збереже усі свої основні риси.

Нечисленні види - найбільш уразлива частина біоценозу. Їхні популяції часто перебувають на межі виживання. Тому вони в першу чергу зникають із угруповань при антропогенних впливах, що погіршують умови існування біоценозу.

Втрати рідкісних і нечисленних видів також до певного часу істотно не змінюють основних біоценотичних зв'язків. Так, ялиновий ліс або діброва біля великого міста можуть довго зберігатися і навіть відновлюватися незважаючи на те, що через постійне відвідування людьми, витоптування, збирання плодів і квітів тощо з них зникають багато видів рослин, птахів, комах. Склад таких лісів бідніє, а стійкість слабшає поступово та непомітно. Ослаблений, збіднений лісовий біоценоз може зруйнуватися раптово, за короткий термін через зовні, начебто, незначних причин. Наприклад, починає накопичуватися опад через нестачу чи малу активність ґрунтових жителів, дерева вичерпують запаси мінерального харчування, слабшають, піддаються нападу масових шкідників і гинуть.

Випадання зі складу біоценозу основних видів-средоутворювачів веде до руйнування всієї системи та зміни спільнот. Такі зміни у природі часто робить людина, вирубуючи ліси, створюючи перевипас худоби у степах і луках чи перевилів риб у водоймах.

Раптове руйнування насамперед стійких угруповань - властивість всіх складних систем, у яких поступово слабшають внутрішні зв'язки. Знання цих закономірностей є важливим для створення штучних спільнот та підтримки природних біоценозів. При відновленні степів, лісів, посадці лісопарків прагнуть створити складну видову і просторову структуру співтовариств, підбираючи доповнюючі один одного і уживані разом види, домагаються появи різноманітного кола нечисленних форм для стабілізації спільноти, що складається.



У природі рослини ростуть спільно, причому не випадково. Кожен вид рослин пристосований рости лише з певними іншими рослинами. Спільно ростуть рослини формують рослинна спільнота, або фітоциноз. Приклади рослинних угруповань: конкретні луг, ліс, болото. При цьому, наприклад, березовий ліс – це один тип спільноти, а ялиновий – інший.

Рослинна спільнота- це сукупність рослин, що виростають на одній ділянці земної поверхні, пристосовані до спільного життяі що впливають один на одного та навколишнє середовище.

Існують світлолюбні, тіньовитривалі та тінелюбні трав'янисті рослини. Так конвалія, папороті ростуть у лісі, тому що їм не потрібно багато світла. А ось волошки, ромашки, подорожники, тимофіївка зустрічаються тільки на лузі, тому що для життя їм потрібна велика кількість сонячного світла. Таким чином, рослини, які зустрічаються на луках, зазвичай не зустрічаються в лісах. Для боліт характерні очерети, тростини, мохи, хвощі та ін.

У рослинному співтоваристві рослини взаємно впливають одна на одну. При цьому всі вони пристосовані до конкретних умов середовища (вологості, особливостей ґрунту, вітрів), характерних для однорідної території. Так у сосновому лісі у вологій місцевості зростатимуть мохи, а в сухій – лишайники та рідкісні світлолюбні трави.

Соснові ліси можуть рости на бідних перегноєм піщаних ґрунтах. Тому в таких лісах видовий склад не такий різноманітний. Інша справа – дубові ліси. Вони виростають на ґрунтах багатих перегноєм та мінеральними речовинами. Тому в дубових лісах, крім самих дубів, багато іншої рослинності (клен, липа, ліщина, жимолість, бересклет та ін.). Ґрунт тут вкритий травою, а не сухими гілками та хвоєю, як у сосновому лісі.

Від кількості світла, вологи, тепла та інших умов неживої природизалежить видова різноманітність рослинної спільноти. Найбільше видове розмаїття спостерігається у тропічних лісах, найменше – у пустелях та тундрах.

У більшості рослинних угруповань можна виділити переважні та супутні види рослин. Так у березовому лісі переважним виглядом буде береза, хоча окрім неї у лісі росте безліч інших видів. Однак вони характерні для березового лісу.

Не слід плутати поняття фітоциноз (рослинна спільнота) та флора. Під флорою розуміють сукупність рослин, які ростуть взагалі на якійсь території (країни, регіону, континенту). У цій сукупності рослини не розглядають у взаємозв'язку. Так, доречно говорити про флору Росії, флору Кавказу і т. п. Флора швидше ближче поняттю рослинності, під якою розуміють сукупність всіх рослин угруповань на конкретній території.

Взаємозв'язок рослин у співтовариствах можливий завдяки їх різним особливостям та потребам. Таким чином, різні види в одному співтоваристві майже не конкурують між собою. Наприклад, у ялиновому лісі можуть траплятися берези. Ялинки тіньовитривалі, а берези світлолюбні і займають верхній ярус, тому майже не конкурують з ялинами за світло.

У рослинних угрупованнях виділяють яруси. Найбільша кількість ярусів спостерігається у лісі. Перший і другий – це крони різних за висотою та тіньовитривалістю дерев, третій – чагарники, четвертий – трави, п'ятий – мохи, гриби, лишайники. Ярусність характерна і коней рослин. В одних коріння знаходиться біля поверхні, в інших – глибше.

У процесі еволюції у рослин виробилися різні пристосування до спільного життя. У лісі дерева цвітуть раніше від розпускання листя. У такому разі листя не заважає пилку за допомогою вітру досягати маточок. Трави у лісі запилюються комахами, оскільки під деревами майже немає вітру. Їхні квітки зазвичай світлі, добре помітні для запилювачів. На луках одні трави можуть використовувати як опору інші. Наприклад, бобові рослини чіпляються вусиками на стебла злаків. Зі свого боку бобові збагачують ґрунт азотом, що створює сприятливі умови для росту інших рослин.

Не менш тісні взаємозв'язки у спільнотах виробилися у рослин із тваринами, грибами та мікроорганізмами.

У природі часто відбувається зміна рослинних угрупованьколи на місці однієї спільноти з'являється інше. Це може відбуватися повільно чи різко. Так, після пожежі рослинна спільнота гине. На його місці спочатку з'являться рідкісні трави, потім вітер занесе насіння дерев та з'явиться поросль. Надалі через багато років може статися відновлення колишнього співтовариства чи інше.

Приклади природної зміни угруповань - це зміна березового лісу на ялиновий або зміна будь-якого лісу на болото при заболочуванні ґрунтів. У першому випадку у березовому лісі з'являються маленькі ялинки. Вони тіньовитривалі і добре ростуть під березами. Але як тільки вони підростають, то не дають рости молодим березам, бо затіняють їх. Коли старі берези загинуть, залишаться лише ялинки.

Руйнівний вплив на рослинні угруповання надає людина. Достатньо знищити деякі види рослин або тварин і це може призвести до руйнування всього фітоцинозу. Тому важлива як охорона рідкісних рослин, а й охорона цілих природних угруповань.



 

Можливо, буде корисно почитати: