Біогеоценологія – вчення про екосистеми

КУРСОВА РОБОТА

з загальної екології

На тему: "Біогеоценологія - вчення про екосистеми"

Зміст

1. Співвідношення понять "біогеоценоз" (В.М. Сукачов) та "екосистема" (А. Тенслі)

2. Складові компоненти біогеоценозу та основні фактори, які забезпечують його існування

3. Основні етапи використання речовин та енергії в екосистемах. Втрати енергії при переході з одного трофічного рівня на другий

4. Первинна продукція - продукція автотрофних організмів. Екологічна ефективність екосистем

5. Екологічна піраміда. Піраміди мас, чисел та енергії

6. Загальні принципи стійкості екосистем

Висновок

1. Співвідношення понять "біогеоценоз" (В.М. Сукачов) та "екосистема" (А. Тенслі)

У 1935 р. англійський ботанік А. Тенслі уперше ввів в екологію термін "екосистема". Екосистеми бувають різноманітних розмірів, простими і складними, штучними (акваріум, теплиця, пшеничне поле, населений космічний корабель) і природними (озеро, ліс, океан).

Екосистема - це комплекс організмів і водночас середовище їхнього існування з усіма взаємозв'язками і взаємодією між: ними.

Розрізняють водні і наземні екосистеми. Всі вони утворюють на поверхні планети строкату мозаїку. При цьому в одній природній зоні зустрічається багато схожих екосистем. Вони можуть об'єднуватися в однорідні комплекси або можуть бути розділені іншими екосистемами.

Члени угруповання так тісно взаємодіють із середовищем проживання, що біоценоз часто важко розглядати окремо від біотопу. Наприклад, ділянка землі - це не просто "місце", але і певна кількість ґрунтових організмів і продуктів життєдіяльності рослин і тварин. Тому їх об'єднують під назвою біогеоценозу: "біотоп + біоценоз = біогеоценоз".

Поняття біогеоценозу ввів російський учений В. Сукачов у 1942 р.

Біогеоценоз ~ сукупність на визначеній частині земної поверхні однорідних природних явищ (склад атмосфери, гірських порід, рослинності, тваринного світу та світу мікроорганізмів), які мають свою специфіку взаємодій компонентів і визначений тип обміну речовин та енергії, находиться в постійному русі і розвитку.

Отже, біогеоценоз - це елементарна наземна екосистема, головна форма існування природних екосистем.

Незважаючи на те, що біогеоценоз і екосистема, за висловлюванням Ю. Одума, є синонімами, окремі дослідники вкладають у ці поняття різний зміст і використовують їх довільно, не беручи до уваги сутність цього явища. Це вносить певний безлад у розуміння цих понять, що шкодить як науковцям, так і практикам.

Відзначимо також, що на Заході науку про розвиток рослинного і тваринного світу в зв'язку з умовами їх місцезростання виділяють в

самостійну галузь екології - синекологію. Фітоценологію, зооценологію, біогеоценологію там не виділяють в окремі наукові дисципліни, як це робиться в нас, а включають як складові екології. Тому зарубіжні вчені вважають, що термін "екосистема" як одиниця взаємовідносин сукупності живих організмів з неживим середовищем більш зручний для користування. Однак, якщо навіть погодитися з тим, що екосистема є об'єктом вивчення екології, то доведеться визнати, що всі живі організми (рослинного, тваринного і мікробного походження) перебувають у постійній взаємодії як між собою, так і з усіма останніми косними факторами середовища існування. Крім того, вони виконують величезну роботу, пов'язану з обміном речовини і перетворенням її в енергію, що не дає підстав обмежуватися лише констатацією зв'язків живих організмів з косними факторами у вигляді єдиної фізичної системи.

Отже, терміни "біогеоценоз " і 'екосистема" можна вважати синонімами лише в тому випадку, коли вони розглядаються як біоценоз, який займає певну ділянку земної поверхні з подібними атмосферними, літосферними, гідросферними умовами і характеризується однорідністю взаємозв'язків і взаємовпливів всередині біоценозу та зв'язків з його середовищем місцезростання, наявністю в цьому комплексі живої і неживої природи кругообігу речовини і енергії.

Хоча біогеоценоз - це однорідна ділянка земної поверхні, але її однорідність є відносною, оскільки всередині біогеоценозу нема жодної суттєвої біоценологічної, геоморфологічної, гідрологічної і грунтово-геохімічної межі. Однак, досить невизначеною залишається міра цієї відносності: з одного боку, біогеоценози мають певну просторову (вертикально-горизонтальну) структуру, і є сукупністю підсистем, з іншого боку, дуже часто біогеоценози не мають різких меж між собою і тому їх дуже важко розмежувати "в натурі".

Е.М. Лавренко і М.В. Диліс (1968) запропонували дуже влучне визначення: "біогеоценоз - екосистема в межах фітоценозу". Дійсно, після встановлення меж біогеоценозу цей природний об'єкт можна вивчати як екосистему. Але, як відомо, просторова структура фітоценозу є дуже неоднорідною і строкатою, а тому виділити межі з сусіднім фітоценозом є непросто. Це пояснюється й тим, що одні фітоценологи вважають рослинний покрив дискретним і виділяють його межі, інші ж схиляються до думки про континуум, або ж неперервність, рослинного покриву і доводять неможливість встановлення цих меж.

Отже, біогеоценоз - це сукупність рослинності, тваринного світу, мікроорганізмів і певної ділянки земної поверхні, які пов'язані між: собою обміном речовин та енергії.

Однією із загальних і обов'язкових ознак біогеоценозу є взаємодія автотрофних і гетеротрофних ланок. Науку про біогеоценози називають біогеоценологією. Вона вивчає біоценотичні процеси, які відбуваються в кожному конкретному біогеоценозі (екосистемі), зокрема, продуктивність, обмін речовиною і енергією. Положення В.М. Сукачова про те, що обмін речовиною і енергією є такою ж характерною властивістю біогеоценозу, як і склад рослин і тварин, а також специфіка взаємозв'язків і взаємодії між ними має принципове значення, оскільки саме участь усіх взаємодіючих організмів у речовинно-енергетичному обміні функціонально об'єднує їх в єдину систему, яка включає їх і абіотичне середовище. Однак, структура біогеоценозу, тобто, склад утворюючих його видів, властивості кожного середовища і особливості взаємодії між ними, визначають специфіку речовинно-енергетичного обміну. Біоценологію (синекологію) від біогеоценології відрізняє передусім те, що остання включає як складову частину досліджуваної системи абіотичний комплекс, біоценологія ж вивчає лише сукупність організмів.

Важливою характеристикою екосистем є розмаїття видового складу. Вчені виявили деякі закономірності в існуванні екосистем різного рівня:

Чим різноманітніші умови біотопів у межах екосистеми, тим більше видів містить відповідний біоценоз. Яскравим прикладом є тропічні ліси, де живе більшість існуючих видів тварин і рослинності.

Чим більше видів містить екосистема, тим менше особин нараховують відповідні видові популяції. Так, у системах із малою видовою розмаїтістю (пустелі, степу, тундри) деякі популяції досягають великої чисельності, а в тропічних лісах популяції, зазвичай, нечисельні.

Чим більша розмаїтість біоценозу, тим більша екологічна стійкість екосистеми. Так, екосистема моря стійкіша за екосистему озера, тому що її населяють різноманітні види тварин, а рослинний світ її надзвичайно багатий.

Експлуатовані людиною системи, що представлені одним видом або дуже малим їх числом (агроценози з землеробськими монокультурами) нестійкі за своєю природою і не можуть самопідтримуватися. Тому людям слід бути особливо дбайливими щодо таких екосистем.

Жодна частина екосистеми не може існувати без іншої. Якщо з якоїсь причини відбувається порушення структури екосистеми, зникає група організмів, вид, то все угруповання може сильно змінитися або навіть зруйнуватися.

2. Складові компоненти біогеоценозу та основні фактори, які забезпечують його існування

Якщо повернутись до запропонованої нами спрощеної схеми рівнів організації живої матерії то помітно, що сукупність угруповань на визначеній ділянці простору і буде складати екосистему. У такому випадку складовими компонентами екосистеми будуть популяції видів, що населяють певний простір, які, у свою чергу, і творять угруповання. Разом з тим, даний вищий рівень організації живої матерії знаходиться, насамперед, у енергетичних зв'язках комплексу абіотичних факторів, в значній мірі може впливати на фізико-хімічні умови середовища.

Вивчаючи екосистеми, еколог досліджує складові компоненти, і на основі узагальнення робить висновок про стан екосистеми в цілому. Отже, вивчаються структурні властивості популяцій та угруповань, що творять дану екосистему. В екосистемології розрізняють три складові компоненти, що у взаємозв'язку з абіотичними факторами і творять екосистему. А саме: фітоценоз, зооценоз. Складові компоненти екосистеми та взаємозв'язки між ними наведені на мал.1.

Мал.1. Складові компоненти екосистеми та взаємодія між ними

Як видно з схеми, фітоценоз тут представлений блоком первинних продуцентів, зооценоз - макроконсументами, мікробоценоз мікроконсументами та деструкторами. Об'єднанні вони в екосистему на основі взаємовпливу з природним середовищем.

Ю. Одум дещо деталізує структуру екосистеми, виділяючи в ній такі компоненти:

неорганічну речовину (С, N. СО„ Н