§ 47. Биомасса и продуктивность экосистем
Понятие о биомассе и продукции экосистемы
Благодаря возможности многократного использования вещества и постоянному притоку энергии экосистемы способны длительно поддерживать стабильное существование. Населяющие их продуценты, консументы и редуценты при этом постоянно обеспечивают воспроизведение и накопление своей биомассы, несмотря на то что запас веществ в биосфере ограничен и не пополняется.
Общее количество биомассы всех живых организмов, накопившейся в данной экосистеме за весь предыдущий период ее существования, называется биомассой экосистемы. Она выражается в единицах сырой массы или массы сухого органического вещества на единицу площади: г/м 2 , кг/м 2 , кг/га, т/км 2 (наземные экосистемы) или на единицу объема (водные экосистемы).
Процесс воспроизведения биомассы растений, животных и микроорганизмов, входящих в состав той или иной экосистемы, называется биологической продуктивностью. Обычно она выражается через количество продукции, образующейся в экосистеме на данном этапе.
Продукция экосистемы — количество биомассы, вновь воспроизведенной в экосистеме за единицу времени (обычно за год) на данном этапе ее существования.
Экосистемы сильно различаются по величине продукции. Образующаяся продукция может по-разному расходоваться в разных экосистемах. Если скорость ее потребления отстает от скорости образования, то это ведет к приросту биомассы экосистемы и накоплению в ней избытка детрита. В результате будет наблюдаться образование торфа на болотах, зарастание мелких водоемов, создание запаса подстилки в таежных лесах. В стабильных экосистемах практически вся образующаяся продукция тратится в сетях питания. В результате биомасса экосистемы остается практически постоянной.
Биомасса экосистемы и ее продукция могут сильно отличаться. Например, в густом лесу общая биомасса организмов очень велика по сравнению с ее годовым приростом — продукцией. Тогда как в пруду небольшая накопленная биомасса фитопланктона имеет высокую скорость возобновления — образования продукции за счет быстрого размножения.
Источник
Чистая первичная продукция
Чистая первичная продукция — биомасса, которая не расходуется на поддержание жизнедеятельности растений и в дальнейшем используется консументами и редуцентами, или накапливается в экосистеме.
Накопленная в виде биомассы организмов-автотрофов чистая первичная продукция служит источником питания для представителей следующих трофических уровней. Потребители первичной продукции — консументы — образуют несколько ( обычно не более 3 — 4) трофических уровней.
Линдемана: около 1 % чистой первичной продукции в энергетическом выражении потребляют позвоночные животные как консументы высших порядков, около 10 % — беспозвоночные как консументы низших порядков и оставшуюся часть — бактерии и грибы-сапрофаги.
Оставшаяся часть созданной органической массы характеризует чистую первичную продукцию. Представляя собой величину прироста биомассы растений, она является энергетическим резервом для консументов и редуцентов. Постепенно перерабатываясь в цепях питания, она идет на пополнение биомассы гетеротрофных организмов.
До второго трофического уровня доходит только часть чистой первичной продукции. Некоторая ее часть ( Nu) не используется консументами первого порядка. Она может накапливаться или экспортироваться за пределы системы.
Современное потребление продукции биосферы достигло 7 % чистой первичной продукции суши, и это уже привело к нарушению биохимического круговорота в биосфере, замкнутость которого может поддерживаться биотой только для биологически накапливаемых биогенов. Однако для возвращения биосферы в стационарное состояние человечеству придется затрачивать энергию и труд, так как необходимо будет взять на себя те функции, которые раньше выполняла биосфера. Отсюда становится понятным, что необходимое для возвращения биосферы в устойчивое состояние количество энергии должно быть огромным.
Энергия, накопленная растениями в биомассе, составляет чистую первичную продукцию биогеоценоза.
|
Эффективность фотосинтеза ( процент превращения поступающей фотосинтетически активной радиации в надземную чистую первичную продукцию для трех групп наземных сообществ в США ( данные из Webb et al., 1983. |
На рис. 17.8, А показана общая зависимость между надземной чистой первичной продукцией лесов планеты и количеством выпадающих осадков.
Экосистемы очень разнообразны по относительной скорости создания и расходования как чистой первичной продукции, так и чистой вторичной продукции на каждом трофическом уровне.
На определяющее значение в круговороте веществ этих групп организмов указывает также баланс потребления чистой первичной продукции в естественных экосистемах.
Важнейшим понятием, позволяющим осмыслить ограниченность ресурсов, которым и располагает человечество, является чистая первичная продукция биосферы.
Общее изменение с глубиной водоема валовой первичной продукции ( В1Щ), потерь на дыхание ( Д) и чистой первичной продукции ( ЧПП) Компенсационный горизонт ( глубина эвфотическои зоны) расположен на глубине ( Zeu), где ВПП уравновешивает Д и ЧПП равна нулю.
Согласно , человек должен вернуться к собирательству и охоте ( чем занималась основная масса людей при потреблении допустимого размера потребления чистой первичной продукции), но так как это маловероятно, авторы предлагают заниматься спортом и отдыхом, как основным видом деятельности. Авторы не указывают путей достижения этого состояния, хотя отмечают невозможность насильственной регуляции численности населения.
|
Упрощенная диаграмма потока энергии, показывающая три. |
Распространение биомассы на суши и в океане Выполнила: Михневич Елена, гр.0107 – скачать презентацию
Слайд 1Описание слайда:
Распространение биомассы на суши и в океане Выполнила: Михневич Елена, гр.0107
Слайд 2Описание слайда:
Слайд 3Описание слайда:
Биомасса – суммарная масса особей видам или сообщества организмов, выражаемая обычно в единицах массы сухого или сырого вещества, отнесённых к единицам площади или объёма любого местообитания (г/м2, г/м3, кг/м3) Биомасса – суммарная масса особей видам или сообщества организмов, выражаемая обычно в единицах массы сухого или сырого вещества, отнесённых к единицам площади или объёма любого местообитания (г/м2, г/м3, кг/м3) Биомасса – вся совокупность живых организмов планеты – живое вещество, обладающее способностью расти, размножаться и расселяться по планете.
Слайд 4Описание слайда:
Биомасса живого вещества Организмы континентальной части Зеленые растения – 2400 млрд, тонн (99,2%) Животные и микроорганизмы – 20 млрд тонн (0,8%) Организмы океанов Зеленые растения – 0,2 млрд. тонн (6,3%) Животные и микроорганизмы – 3 млрд тонн (93,7%)
Слайд 5Описание слайда:
Слайд 6Слайд 7Описание слайда:
Биомасса почвы – совокупность живых организмов, обитающих в почве и играющих ведущую роль в процессе формирования почвы В лесной зоне она составляет сотни кг/га, главным образом за счёт дождевых червей (300—900 кг/га). Средняя биомасса позвоночных животных достигает 20 кг/га и выше, но чаще остаётся в пределах 3—10 кг/га.
Слайд 8Слайд 9Описание слайда:
Биомасса Мирового океана На долю растений приходится лишь 6,3 %, а животные составляют 93,7 %. Это связано с тем, что использование солнечной энергии в воде составляет всего 0,04 %, в то время, как на суше – до 1 %.
Слайд 10Слайд 11Описание слайда:
Закономерности распространения биомассы в биосфере: скопление биомассы в зонах с наиболее благоприятными условиями среды обитания (на границе разных сред, например атмосферы и литосферы, атмосферы и гидросферы); преобладание на Земле биомассы растений (97%) по сравнению с биомассой животных и микроорганизмов (всего 3%); увеличение биомассы, числа видов от полюсов к экватору, наибольшее сгущение ее во влажных тропических лесах; проявление указанной закономерности распространения биомассы на суше, в почве, в Мировом океане. Значительное превышение биомассы суши (в тысячу раз) по сравнению с биомассой Мирового океана.
Слайд 12Описание слайда:
Слайд 13Описание слайда:
Луговые степи дают больший годовой прирост биомассы, чем хвойные леса: при средней фитомассе 23 т/га годовая продукция их 10 т/га, а у хвойных лесов при фитомассе 200 т/га годовая продукция 6 т/га.
Луговые степи дают больший годовой прирост биомассы, чем хвойные леса: при средней фитомассе 23 т/га годовая продукция их 10 т/га, а у хвойных лесов при фитомассе 200 т/га годовая продукция 6 т/га.
Слайд 14Описание слайда:
Популяции мелких млекопитающих, обладающих большой скоростью роста и размножения, при равной биомассе дают более высокую продукцию, чем крупные млекопитающие. Популяции мелких млекопитающих, обладающих большой скоростью роста и размножения, при равной биомассе дают более высокую продукцию, чем крупные млекопитающие.
Слайд 15Описание слайда:
В континентальной части биосферы самыми продуктивными являются тропические и субтропические леса, в океанической — эстуарии (расширяющиеся в сторону моря устья рек) и рифы, а также зоны подъема глубинных вод — апвеллинга.
Низкая продуктивность растений характерна для открытого океана, пустынь и тундры.
Слайд 16
4. Биомасса и первичная продукция биосферы
В
настоящее время имеются лишь
приближенные сведения об общей биомассе
биосферы и первичной продукции
ее автотрофного звена. В зависимости
от методов определения и способов подсчета
вся биомасса Земли в последнее время
оценивается различными авторами в пределах
от 1,4 • 1012 до 3,0 • 1012т
сухого вещества. Общая продукция автотрофных
организмов нашей планеты составляет,
по современным данным, до 176 • 109
т сухого вещества в год (Богоров, 1969;
Рябчиков, 1972). На долю фитопланктона приходится
всего около трети первичной годовой продукции
Земли, биомасса его в 525 раз меньше биомассы
суши. Таким образом, полученные в последние
годы данные не подтверждают представления
о наличии в океане «неисчерпаемых» запасов
биомассы.
На
основании результатов исследований
фитомассы основных типов наземной растительности
и ее продукции А. М. Рябчиков, используя
карты растительности и сельского хозяйства
материков и отдельных стран, рассчитал
общую) фитомассу и первичную продукцию
для различных групп типов растительности
и для суши с целом. Из полученных им данных
видно, что основное количество живого
вещества нашей планеты приходится на
долю фитомассы лесов; 1509 млрд. т сухой
массы, или 85% всей биомассы растительного
мира Земли. Огромна роль лесов и в образовании
первичной годовой продукции: они производят
приблизительно 58% от всей годовой продукции
растительности суши, или около 40% от суммарной
годовой продукции всех фотосинтезирующих
организмов биосферы.
Наименьшей
продукцией (в среднем 2 т сухого
вещества на 1 га в год) обладает растительность
полупустынь, пустынь, тундр и высокогорий.
Остальные группы типов растительности
суши имеют более или менее одинаковую
продукцию, составляющую около 9—10 т/га.
в год.
Вся
биомасса автотрофных организмов суши,
составляющая, по расчетам А. М. Рябчикова,
1770 млрд. г сухого вещества, образует
в год 122 млрд. г чистой первичной продукции.
Таким образом, принимая суммарную площадь
суши Земли в 14,9 • 109га,
получим среднюю первичную продукцию,
приходящуюся на 1 га
поверхности суши, 8,15 г сухого вещества
в год. Расчет первичной годовой продукции
при использовании многочисленных, но
довольно приближенных данных других
авторов дает величины от 3 до 11т сухого
вещества на 1 га площади континентов.
Часто
трудно сопоставлять данные по первичной
продукции, приводимые различными авторами,
так как не всегда указывается, идет
речь о валовой (общей интенсивности фотосинтеза)
или о чистой продукции (образовавшейся
фитомассе в расчете на ее сухую массу
с вычетом затрат на дыхание растительных
организмов). Нередко для обозначения
понятия «чистая первичная продукция»
используют более широкий термин «первичная
продукция». (Нами также понятие «первичная
продукция» часто применяется как синоним
«чистой первичной продукции» из-за громоздкости
последнего. Это более или менее правомочно
при условии обязательного использования
в необходимых случаях термина «валовая
первичная продукция».) В некоторых случаях
приводятся данные по «чистому», или «истинному»
приросту фитомассы. Этой величиной, обозначаемой
в последнее время термином «фактическая
чистая первичная продукция», определяют
то количество чистой первичной продукции,
которое остается на первом трофическом
уровне (уровне продуцентов) к концу периода
наблюдения, после израсходованпя части
образовавшейся биомассы в ходе отмирания
и опада отдельных органов растений и
поедания части биомассы животными. В
ботанической литературе иногда ставят
знак равенства между понятиями «чистая
первичная продукция» и «годичный прирост»,
тогда как в литературе по лесоводству,
как правило, под приростом понимают годичное
изменение запасов древесной массы. Данные,
приводимые по биомассе и продукции — океанов
и наземных животных, часто выражаются
в единицах сырой массы, что не всегда
оговаривается в тексте. Все вышесказанное
необходимо иметь в виду при чтении литературы,
в которой затрагиваются вопросы продуктивности
биосферы и ее структурных единиц.
5. Пирамида продукции
Органическое вещество, создаваемое
фотосинтезирующими растительными
организмами, потребляется растительноядными
животными и биоредуцентами — потребителями
мертвого органического вещества. В результате
этого создается новая форма биомассы
организмов, которые также обладают определенной
продукцией, обозначаемой термином «вторичная
продукция». Как и первичная продукция,
она выражается в приросте биомассы тех
или иных организмов (в сырой или сухой
массе) на единицу площади (или объема
— для водной среды, почвы) за определенное
время. При подсчете вторичной продукции
возникают большие трудности, связанные
с подвижностью животных и сложностью
их пищевых взаимоотношений.
Многочисленные
наблюдения показали, что эффективность
воспроизводства органического вещества
(биомассы) при передаче его от одного
трофического уровня к другому крайне
невелика. Последнее вполне попятно, так
как увеличение собственной биомассы
является только одной из многих функций
живых организмов. В процессе жизнедеятельности
значительное количество веществ и энергии
расходуется на дыхание. У многих организмов
энергия тратится на поддержание определенной
температуры тела, перемещение в пространстве,
процессы размножения и т. д.
Растительноядные
организмы, питающиеся биомассой фото-синтезирующих
растений, используют на создание собственной
биомассы обычно не более 10% потребляемой
продукции. Сходными величинами характеризуется
и коэффициент использования биомассы
растительноядных животных плотоядными.
Таким образом, в простейшей из трофических
цепей (биомасса растений →
растительноядные →
хищники первого порядка) поток энергии,
доходящей до третьего звена биологической
цепи питания, уменьшается примерно в
сто раз по сравнению с количеством энергии,
запасенной фотосинтезирующими организмами.
В
действительности энергетические взаимоотношения
между различными группами организмов
более сложные. Цепи питания могут
осложняться паразитизмом, каннибализмом
или сочетанием хищничества с растительноядностыо.
Однако во всех случаях сохраняется указанная
выше закономерность: при передаче энергии
от одного организма к другому теряется
значительная часть энергии, т. е. превращения,
происходящие в звеньях трофических цепей,
имеют очень низкий коэффициент полезного
действия.
Рассмотрим
упрощенную пищевую цепь, последним
звеном которой
является человек:
Вторичная продукция
Вторичная продукция – суммарная биомасса консументов и редуцентов.
Вся продуктивность наземных и абсолютного большинства водных экосистем обеспечивается солнечной энергией.
Автотрофные фотосинтетические организмы непосредственно используют солнечную энергию для синтеза органического вещества, а гетеротрофные организмы используют готовое органическое вещество, синтезированное с помощью солнечной энергии или энергии химических реакций. Небольшой вклад вносят хемосинтетики, но они, как продуценты, играют роль в экстремальных местообитаниях (например, в толще земли или дне океана).
Лишь часть энергии света, попадающая на земную поверхность, может быть использована продуцентами. Из коротковолнового излучения 44% света используется фототрофами в процессе фотосинтеза.
Процесс образования первичной продукции
Процесс образования первичной продукции начинается с поглощения растением солнечной энергии и извлечения ее из света. Для этого растения используют хлорофилл – пигмент, находящийся в хлоропластах клеток зеленых органов растений. Хлорофилл поглощает энергию света и затем преобразует ее в энергию химической связи.
Полученная энергия используется для превращения углекислого газа и воды в органические вещества (глюкозу) и кислород в процессе фотосинтеза. Этот процесс осуществляется с помощью ферментов, которые содержатся в клетках зеленых органов растения. Фотосинтез позволяет растениям синтезировать органические вещества, необходимые для их роста и развития.
Таким образом, процесс образования первичной продукции является важной функцией зеленых растений. Она обеспечивает уровень энергетической питательности и биологической активности биосферы в целом, а также является источником кислорода, необходимого для дыхания многих живых организмов
Что такое первичная продукция?
Первичная продукция представляет собой общий объем органического вещества, синтезируемого растениями, водорослями и некоторыми бактериями путем фотосинтеза. Данный процесс заключается в преобразовании солнечной энергии в химическую энергию, которая содержится в органических молекулах.
Первичная продукция является основой питания для остальных организмов биосферы, так как она является первичной синтезированной энергией, которую дальше передаются по пищевой цепи. Растения и другие первичные производители являются единственными организмами, способными воспользоваться солнечной энергией.
Первичная продукция играет важную роль в экосистемах. Она обеспечивает энергию для жизнедеятельности всех организмов, а также способствует регуляции глобального климата. Более высокая первичная продукция обычно связана с более высоким уровнем биоразнообразия и более высокой биомассой организмов, что влияет на стабильность экосистемы.
Определение термина «ФАР»
Эта часть спектра называется фотосинтетической радиацией, или ФАР. Но и ФАР используется не полностью, потому что часть солнечных лучей попадает на поверхность, где нет растений, а лучи, попавшие на растения, могут отражаться или проходить его насквозь.
Около 25% ФАР накапливается в виде органического вещества растений. При этом около 50% накопленного вещества в умеренной зоне используется самими растениями для дыхания и превращается в углекислый газ. Для тропических фитоценозов эта величина доходит до 80%.
Понятие о биомассе и продукции экосистемы
Как вы уже знаете, вещества в экосистеме используются многократно, превращаясь по принципу круговорота. Причем в движении веществ участвуют живые организмы, поэтому круговорот веществ является биогенным. Он начинается с поступления химических элементов из почвы (вода и минеральные соли) и атмосферы (углекислый газ) в живые организмы — продуценты. Продуценты синтезируют органические вещества, часть которых дальше передается по пищевой цепи консументам, а часть остается неиспользованной. Определенное количество органических веществ продуцентов и консументов возвращается в почву с трупным материалом, экскрементами (детрит). В результате деятельности редуцентов они превращаются в минеральные вещества, атомы которых снова вовлекаются продуцентами в круговорот. Но совершенно замкнутым круговорот веществ быть не может. Атомы некоторых химических элементов могут на длительное время выводиться из круговорота, накапливаясь в литосфере в составе известняка (мела), каменного угля, природного газа, нефти, торфа, руд различных металлов.
Превращение энергии в экосистеме идет несколько иначе, чем превращение веществ. Поток солнечной энергии, поступивший в экосистему, как бы разделяется на два русла — пастбищное и детритное. В каждом из них энергия расходуется на поддержание жизнедеятельности организмов. Соотношение количества энергии, проходящей через пастбищные и детритные цепи, в разных типах экосистем разное. Потеря энергии в пищевых цепях может быть восполнена только за счет поступления новых порций солнечной энергии или готового органического вещества (энергия корма). Поэтому в экосистеме не может быть круговорота энергии, аналогичного круговороту веществ. Экосистема функционирует только за счет направленного потока энергии.
Благодаря многократному использованию вещества и постоянному притоку энергии экосистемы способны длительно поддерживать стабильное существование. Населяющие их продуценты, консументы и редуценты при этом обеспечивают возобновление своей биомассы, несмотря на то что запас веществ в биосфере ограничен и не пополняется. Скорость возобновления биомассы организмов экосистемы называется биологической продуктивностью. Она выражается количеством образующейся продукции.
Продукция экосистемы — количество биомассы, образующейся в экосистеме на единице площади или в единице объема биотопа за единицу времени.
Экосистемы сильно различаются по количеству образующейся продукции. Она убывает в следующей последовательности: тропический лес — субтропический лес — лес в зоне умеренного климата — степь — океан — пустыня.
Образующаяся продукция может по-разному расходоваться в разных экосистемах. Если скорость ее потребления отстает от скорости образования, то это ведет к приросту биомассы экосистемы и накоплению избытка детрита. В результате будет наблюдаться образование торфа на болотах, зарастание мелких водоемов, создание запаса подстилки в таежных лесах и т. д. В стабильных экосистемах практически вся образующаяся продукция тратится в сетях питания. В результате биомасса экосистемы остается практически постоянной.
Биомасса экосистемы — общее количество органического вещества всех живых организмов, накопившегося в данной экосистеме за предыдущий период ее существования.
Биомасса экосистемы выражается в единицах сырой массы или массы сухого органического вещества на единицу площади: в г/м2, кг/м2, кг/га, т/км2 (наземные экосистемы) или на единицу объема (водные экосистемы).
Биомасса экосистемы и ее биологическая продуктивность могут сильно отличаться. Например, в густом лесу общая биомасса организмов очень велика по сравнению с ее годовым приростом — продукцией. Тогда как в пруду небольшая накопленная биомасса фитопланктона имеет высокую скорость возобновления — образования продукции за счет быстрого размножения.
Пищевые цепи и сети
Пирамида биомасс и энергии. Правило Линдемана. Продуктивность экосистем
Перенос энергии пищи, созданной растениями, через ряд организмов путем поедания одних видов другими называется пищевой цепью. Каждое звено пищевой цепи получило название трофический уровень.
Каждый организм имеет несколько источников питания и сам используется как объект питания другими организмами пищевой цепи. Соответственно, цепи питания многократно разветвляются и переплетаются в сложные пищевые сети. Рассмотрим пример пищевой сети экосистемы тундры.
Следует обратить внимание на то, что в данной системе малое число видов организмов, поэтому будет медленно осуществляться круговорот веществ. Очень хорошо прослеживается, что многие животные питаются не на одном уровне, а на нескольких
Очень хорошо прослеживается, что многие животные питаются не на одном уровне, а на нескольких.
Каждая пищевая сеть состоит из нескольких цепей питания, которые бывают двух типов. Познакомимся на рисунке.
Следует отметить, что пастбищные цепи в экосистеме всегда берут начало с продуцентов. Особенность этих пищевых цепей считается увеличение размеров организмов при переходе с одного порядка на другой.
Детритные цепи в экосистеме начинаются с останков живых существ или их продуктов жизнедеятельности, то есть детрита. Самыми распространенными в лесах являются именно детритные пищевые цепи, так как большая часть продукции растительного организма не усваивается животными, а отмирает.
Первичная биологическая продуктивность экосистемы определяется фотосинтезом. Как правило, общая масса растений во много раз больше общей массы обитающих здесь растительноядных животных.
Масса каждого последующего звена в пищевых цепях биоценоза меньше массы предыдущего. Это объясняется тем, что не вся пища усваивается консументами. Рассмотрим на примере.
Из всего сказанного, было, разработано правило Линдемана или правило экологической пирамиды.
При решении экологических задач часто применяется правило Линдемана для построения и анализа экологических пирамид. Рассмотрим пример решения таких задач.
Можно выделить три типа экологической пирамиды:
- Пирамида чисел отражает численность организмов на каждом трофическом уровне. На представленном рисунке видно, что для пирамиды характерно очень широкое основание и кверху идет сужение. Соответственно, численность продуцентов намного больше, чем консументов, находящихся на вершине пирамиды.
Пирамида биомассы показывает, как происходит изменение количества органического вещества, синтезированного на каждом из уровней.
Пирамида энергии отражает изменение скорости образования органического вещества.
Экологическая пирамида энергии всегда уменьшается кверху, то есть к консументам. На каждом уровне происходят потери энергии, которая рассеивается в виде тепла. Первоисточником энергии для продуцентов служит Солнце, благодаря которому происходит образование продукции.
Скорость прироста биомассы называется биологической продуктивностью экосистемы.
Продуктивность экосистемы может быть первичной, которая создается растительными организмами, и вторичной, образуемая животными организмами. Среднее значение первичной продуктивности экосистем составляет 3 т сухого вещества на 1 га в год. Однако продуктивность определяется многими факторами, и в первую очередь, видовым составом.
Структура биоценоза
Формирование сообщества осуществляется за счет межвидовых связей, которые определяют структуру, то есть упорядоченное строение биоценоза.
Структура биоценоза заключается в определенном расположении его составных частей и взаимосвязи между ними.
Так как биоценоз как система состоит из отдельных элементов, то можно выявить несколько видов структур биоценоза.
- Трофическая структура биоценоза заключается в пищевых отношениях между организмами.
К примеру, насекомые употребляют в пищу зеленые растения, в свою очередь насекомыми питаются различные земноводные. Представители земноводных используются как корм птицами и некоторыми млекопитающими. Такие последовательности в питании принято называть пищевыми цепями. На них более подробно остановимся в следующих пунктах.
- Видовая структура биоценоза заключается в числе видов организмов и их разнообразии. Видовой состав биоценозов неодинаковый, так как разные виды имеют различные требования к среде.
Соответственно, биоценозы могут быть бедные и богатые видами живых существ. К примеру, ледяные пустыни и тундра характеризуются суровыми условиями среды, поэтому только немногие виды способны там выживать. Такие биоценозы имеют бедный видовой состав.
Тундра Источник
Богатое видовое разнообразие характерно для биоценозов с благоприятными условиями среды. К примеру, самым большим числом видов обладают тропические леса.
Тропический лес Источник
Виды, преобладающие в биоценозе по численности, называют доминантными. К примеру, в степях доминируют ковыли, в еловом лесу – ели.
Степь Источник
Кроме относительно небольшого числа видов-доминантов в состав биоценоза входит обычно множество малочисленных и даже редких форм, которые и создают его видовое богатство.
3.Распределение видов в пространстве обеспечивает пространственную структуру биоценоза. При этом существует определенная зависимость видовой и пространственной структуры биоценоза. В биоценозе с богатым видовым составом будет более сложная пространственная структура.
Можно выделить горизонтальное и вертикальное распределение видов в сообществе.
Горизонтальная пространственная структура характерна для всех биоценозов и получила название мозаичность. Заключается она в образовании различных микрогруппировок внутри сообщества. Различаются они видовым набором организмов, количественным соотношением видов. К примеру, формирование в лесу муравейников, скопление птиц в местах гнездовья. На степном участке могут встречаться небольшие заросли деревьев.
Лесостепь Источник
Обусловлено появление микрогруппировок многими причинами, например, почвенными условиями, особенностями биологии живых организмов и другими.
Основной фактор, определяющий вертикальное распределение растений по ярусам – количество света. Верхние ярусы сформированы растениями, более требовательными к свету. Очень хорошо просматривается ярусность в лесах.
Животные также приурочены к тому или иному ярусу растительности. К примеру, есть птицы, гнездящиеся только на земле (фазановые, тетеревиные), другие – в кустарниковом ярусе (дрозды, славки) или в кронах деревьев (коршуны, вороны).
Функции живого вещества в биосфере
Остановимся подробнее на функциях живого вещества в биосфере:
- Энергетическая функция выражается в улавливании живым веществом энергии, а также передача ее внутри пищевой цепи.Примером этой функции живого вещества в биосфере может служить фотосинтетическая деятельность растений. Результатом является первичная продукция, составляющая 98%, которая потребляется животными.
- Осуществление предыдущей функции живого вещества сопровождается трансформацией газов. В процессе деятельности организмов происходит выделение и поглощение кислорода, углекислого газа и некоторых других соединений. Благодаря газовой функции живого вещества сформировался современный состав атмосферы, сильно отличающийся от добиосферного периода.
- Концентрационная функция проявляется в извлечении и избирательном накоплении организмами химических элементов окружающей среды. Примером этой функции живого вещества в биосфере могут служить накопления соединений кальция в раковинах моллюсков, минеральных включений в тканях растений, кремнезема в панцирях диатомовых одноклеточных существ.
Раковины моллюсков Источник
В результате трансформации органических веществ произошло накопление залежей полезных ископаемых. К примеру, известняк, торф, каменный уголь представляют собой концентрацию различных соединений в телах отмерших организмов. Доказательством этому служат находки окаменелостей в осадочных породах.
Окаменелости в известняке Источник
- Окислительно-восстановительная функция тесно связана с биологическим круговоротом веществ. Многие вещества в природе крайне устойчивы и не подвергаются окислению при обычных условиях.Например, молекулярный азот – один из важнейших биогенных элементов. Усваивается он живыми организмами в виде различных соединений. В клетках расщепление соединений происходит очень быстро под влиянием ферментов, и молекулярный азот используется для процессов жизнедеятельности. В природе же образование свободного азота происходит очень медленно.
Если бы живые организмы не могли осуществлять данные процессы, то они ощутили бы нехватку многих элементов.
- Одной из важнейших функций является средообразующая. Деятельность живых существ преобразует среду обитания. Живое вещество в биосфере способствовало формированию современного состава атмосферы, благодаря организмам создается почва и поддерживается ее плодородие.
Растительный покров определяет водный баланс, распределение влаги и климатические особенности территории. Благодаря трансформации веществ и энергии происходит поддержание на постоянном уровне основных параметров окружающей среды, например, содержание газов в атмосфере.
- Деструкционная функция обусловливает процессы разложения организмов после их смерти. Редуценты разрушают отмершее органическое вещество до минеральных соединений. Далее эти вещества вновь включаются в биологический круговорот.
Выполняя все эти функции, живые организмы являются важной составной частью в биологическом круговороте веществ