Підручник з Біології і екології (рівень стандарту). 11 клас. Остапченко - Нова програма

§ 33. БІОГЕОЦЕНОЗ ТА ЙОГО СТРУКТУРА

Пригадайте, що таке популяція, коеволюція. Які зв’язки називають трофічними? Які способи живлення автотрофних і гетеротрофних організмів? Які бувають життєві форми організмів?

Біогеоценози як особливий рівень організації живої матерії. Ви вже знаєте, що популяції різноманітних видів мікроорганізмів, грибів, рослин і тварин існують не окремо одні від одних, а взаємодіють між собою, утворюючи єдиний функціональний комплекс - біоценоз. Кожен вид може існувати у формі популяцій лише завдяки зв’язкам з іншими видами.

Біоценоз — історично сформована сукупність усіх видів організмів, які населяють ділянку місцевості з однорідними умовами існування й взаємодіють між собою. Термін «біоценоз» запропонував 1877 р. німецький учений Карл Август Мьобіус (1825-1908) - один із фундаторів екології.

Популяції різних видів, які входять до складу певної екосистеми, тісно пов’язані не лише між собою, а й з умовами фізичного середовища мешкання (мал. 33.1). Вони отримують з довкілля певні речовини, потрібні для забезпечення їхньої життєдіяльності, та виділяють туди продукти обміну речовин.

Екосистема — це сукупність організмів різних видів, які взаємодіють між собою і з фізичним середовищем мешкання таким чином, що всередині такої біологічної системи виникають потоки енергії та колообіг речовин, які зв’язують усі її складові в єдину цілісну систему. Пригадаємо: колообіг речовин - це обмін речовинами між абіотичною (неживою) та біотичною (живою) частинами екосистем (завдання: знайдіть їх на мал. 33.1).

Термін «екосистема» 1935 р. запровадив англійський учений, один з перших екологів Артур Тенслі (1871-1955). 1942 р. відомий фахівець у галузі вивчення рослинних угруповань Володимир Миколайович Сукачов (1880-1967, народився в с. Олександрівка на Харківщині) запропонував термін «біогеоценоз». Згідно з його поглядами, біогеоценоз - це екосистема, що займає певну однорідну ділянку місцевості. Так В. Сукачов започаткував новий напрям екологічних досліджень - біогеоценологію, що вивчає структуру та функціонування біогеоценозів.

Мал. 33.1. Структура екосистеми: 1 - біоценоз; 2 - екотоп; 3 - тварини; 4 - мікроорганізми; 5 - рослинність; 6 - атмосфера; 7 - ґрунт, вода (завдання: проаналізуйте наведену схему і поясніть, які зв’язки пов’язують між собою її складники)

Мал. 33.2. Структура біогеоценозу / екосистеми

Основою екосистем є фотосинтезуючі організми (здебільшого зелені рослини), які формують певне рослинне угруповання - фітоценоз. Ділянку середовища, яку займає біогеоценоз, називають біотопом (від грец. біос - життя та топос - місце). Для позначення ділянки, яку займає екосистема, використовують термін екотоп (мал. 33.2).

Запам'ятаємо

Поняття «екосистема» та «біогеоценоз» досить близькі, але не тотожні. Біогеоценоз, на відміну від екосистеми, є більш конкретним територіальним поняттям, оскільки займає обмежену ділянку з однорідними умовами існування, на якій формується фітоценоз. Термін «екосистема» стосується будь-якої сукупності пов’язаних між собою організмів різних видів, які не обов’язково займають ділянку з однорідними умовами існування.

Структура біогеоценозу. До абіотичної частини біогеоценозів належать: неорганічні сполуки (вуглекислий газ, кисень, азот, вода, сірководень тощо), які включаються у біогенну (тобто за участю живих істот) міграцію речовини; органічні сполуки (рештки організмів чи продукти їхньої життєдіяльності), що зв’язують між собою абіотичну та біотичну частини біогеоценозу; кліматичний режим (середньорічна температура, вологість тощо), який визначає умови існування організмів.

Біотичну частину біогеоценозу складають різні екологічні групи організмів, популяції яких пов’язані між собою різними зв’язками. Це насамперед продуценти (від лат. продуцентіс - той, що виробляє, створює) - автотрофні прокаріоти, водорості, вищі рослини; консументи (від лат. консумо - споживаю) - фітофаги, хижаки, паразити, сапротрофи, симбіотрофи); редуценти (від лат. редуцентіс - той, що повертає, відновлює) - бактерії, гриби, деякі тварини. Редуценти зв’язують між собою абіотичну та біотичну частини біогеоценозів, забезпечуючи стабільність колообігу речовин у них.

Мал. 33.3. Біогеоценоз з високим ступенем домінування певного виду (1) та біогеоценоз, де відсутнє чітке домінування окремих видів (2) (завдання: з допомогою вчительки або вчителя зробіть припущення щодо можливих причин високого ступеня домінування окремих видів у біогеоценозі)

Кожен біогеоценоз характеризується певною видовою, просторовою, екологічною структурою. Видова структура визначається як видовим різноманіттям, так і співвідношенням чисельності та густоти популяцій окремих видів. Видове різноманіття (видове багатство) враховує не тільки число видів, які входять до складу даного біогеоценозу, але й кількісний розподіл особин між різними видами. Наприклад, у біогеоценозах з незначним видовим різноманіттям часто спостерігають чітке переважання (домінування) окремих видів над іншими, тоді як у біогеоценозах із значним видовим різноманіттям такого зазвичай немає (мал. 33.3). Видова насиченість біогеоценозу - кількість видів, що припадає на одиницю площі або об’єму.

• Німецький еколог Август Фрідріх Тінеман (1882-1960) сформулював біогеоценотичні правила, які пояснюють видову різноманітність біогеоценозів. Правило різноманітності стверджує: що різноманітніші умови існування певного біотопу, то вищим буде його видове різноманіття. Згідно з правилом відхилення: що більше умови існування відхилятимуться від оптимальних, то біднішим буде видовий склад такого біогеоценозу.

Іншою важливою характеристикою є біомаса біогеоценозу. Це сумарна маса особин різних видів у перерахунку на одиницю площі або об’єму. Кожен біогеоценоз характеризується певною продуктивністю - біомасою, що створюється за одиницю часу.

Просторова структура визначається ярусністю. Розрізняють ярусність вертикальну та горизонтальну. Кожен ярус має своєрідні умови існування (світловий режим, режими вологості та температури тощо) та специфічний набір видів. Тому організми, які входять до складу певного ярусу, мають спільні риси адаптованості до умов проживання (наведіть приклади, проаналізувавши малюнок 33.4).

Екологічна структура біогеоценозу визначається певним співвідношенням популяцій різних екологічних груп організмів (їхніх життєвих форм). Склад населення біогеоценозу формується завдяки різноманітним зв’язкам між популяціями різних видів, здатних мешкати в певних природних умовах.

Провідна роль у формуванні та функціонуванні біогеоценозів належить видам-едифікаторам (від лат. едифікатор - будівельник). Це переважно певні види рослин, рідше - тварин (наприклад, у морських екосистемах - коралові поліпи). Перехідні зони між сусідніми біогеоценозами називають екотопами («ефект галявини»). У структурі екотонів поєднуються елементи кількох сусідніх біогеоценозів. Тому на межі між сусідніми біогеоценозами можна спостерігати екотонний ефект: підвищення продуктивності та видового різноманіття.

Мал. 33.4. Вертикальна ярусність лісового біогеоценозу: надземна (1) та підземна (2) ярусність рослин; 3 - рослини визначають і ярусне розташування організмів (грибів, тварин, мікроорганізмів), пов’язаних з ними

Ключові терміни та поняття

екосистема, біоценоз, біогеоценоз, продуценти, консументи, редуценти, вертикальна ярусність біогеоценозів, види-едифікатори.

Перевірте здобуті знання

1. Що спільного та відмінного між поняттями «екосистема» та «біогеоценоз»? 2. Схарактеризуйте структуру біогеоценозів. 3. Яка роль продуцентів, консументів і редуцентів у функціонуванні біогеоценозів? 4. За якими показниками відрізняються різні біогеоценози? 5. Яка роль видів-едифікаторів у формуванні та функціонуванні біогеоценозів? 6. Що таке екотони? У чому полягає екотонний ефект?

Поміркуйте

На той час, коли В.М. Сукачов запропонував термін «біогеоценоз», уже існувало поняття «екосистема». Для чого було потрібно вводити термін «біогеоценоз»?