Классы
Предметы

Экологическая структура биоценозов

Из этого урока вы узнаете о том, что все биоценозы Земли, несмотря на сложность и разнообразие, имеют сходную экологическую структуру. Вы сможете обобщить свои знания об основных живых компонентах экосистемы: продуцентах, консументах и редуцентах, познакомитесь с понятиями «фитофаги», «ксилофаги», «детритофаги», «копрофаги» и «ризофаги». Выясните, что эквивалентными бывают не только математические величины, но и виды живых существ. Узнаете о том, что сообщества живых организмов тесно связаны с образующими среду обитания видами – эдификаторами, без которых в корне меняется структура и состав биоценоза.

Общая экологическая классификация видов

Видовой состав биоценозов может быть разным, однако каждый биоценоз для обеспечения своей устойчивости должен включать представителей определенных групп живых существ.

Самая общая экологическая классификация предусматривает наличие трех групп:

Продуценты

Консументы

 Редуценты

Продуценты производят органическое вещество, используя энергию солнца (или химическую энергию) и неорганические вещества.

Продуценты

К продуцентам относятся растения. Кроме того, продуцентами являются многие синтезирующие микроорганизмы, в частности цианобактерии (рис. 1).

Рис. 1. Продуценты (слева направо): травянистые и древесные растения, цианобактерии. В процессе фотосинтеза продуценты образуют органическое вещество, которое становится частью круговорота веществ в биоценозе

В некоторых сообществах, которые существуют в экстремальных местообитаниях, продуцентами являются хемосинтезирующие микроорганизмы. В любом биоценозе продуценты по производимой биомассе превосходят все остальные экологические группы.

Консументы

Консументы – виды, которые потребляют органическое вещество живых других организмов или их прижизненных выделений.

Консументы потребляющие продуцентов, называются консументами первого порядка, например травоядные животные, чешуекрылые насекомые и т. д.

Животных, которые потребляют консументов первого порядка, называют консументами второго порядка, например пингвины, насекомоядные птицы и т. д.

Редуценты

Редуценты разлагают органическое вещество до неорганического. К редуцентам относят бактерии, грибы, осуществляющие минерализацию органического вещества (разрушающего его до воды, углекислого газа и аммиака).

Устойчивый биоценоз должен обязательно содержать всех представителей этих трех групп, которые олицетворяют круговорот вещества и энергии.

Эдификаторы

Наличия продуцентов, консументов и редуцентов недостаточно. Продуценты не только изготавливают органическое вещество, но и создают определенный фон условий среды для других членов сообществ. Например, под пологом дуба образуется затенённое, прохладное, влажное и защищённое от ветров местообитание. Злаки, в свою очередь, создают плотную корневую систему удерживающие почвенные частицы (дернину). Такие средообразующие виды, называются эдификаторами (рис. 2). 

А

Рис. 2. Растения-эдификаторы. Слева направо: дуб, ель, пшеница. Эти растения создают особую среду обитания для других видов живых существ

Биоценоз обычно имеет особый вид-эдификатор, по которому его можно отличить от других биоценозов.

Консументы должны содержать не только виды животных, употребляющих листья и траву (фитофагов), но и животных, питающихся древесиной (ксилофагов) или плодами (копрофагов) (рис. 3). 

Рис. 3. Разные группы консументов первого порядка: ксилофаги, копрофаги и фитофаги

Консументы первого порядка, употребляющие корни растений, как хрущ (см. видео), называются ризофагами.

Хищники и паразиты

Консументы второго порядка представлены в биоценозах хищниками и паразитами (см. видео).

Паразиты долго используют организм хозяина, а хищники питаются, сразу убивая жертву.

Консументы, употребляющие мертвые растения и животных, называются некрофаги.

Организмы, представляющие редуцентов

Консументы питающиеся прижизненными выделения животных, например экскрементами, называются копрофаги.

Все существа, потребляющие отмершие остатки, называются сапрофагами.

Те организмы, которые употребляют органическое вещество почвы, как дождевые черви и мокрицы, называются детритофаги (рис. 4).

  

Рис. 4. Группы консументов, питающихся мёртвыми остатками организмов

Редуценты также представляют собой большую и разнородную группу. Все редуценты представлены микроорганизмами. 

Виды-эквиваленты

Виды, которые в разных сообществах выполняют одну и ту же экологическую роль, называются видами-эквивалентами (рис. 5).

Это явление широко распространено. Например, куница в европейской и соболь в азиатской тайге играют сходную роль консумента второго порядка – мелкого таежного хищника. Бизоны в прериях Северной Америки и антилопы в саванах Африки, как дикие лошади и дикие куланы в степях Азии, являются консументами первого порядка – травоядными копытными. 

Рис. 5. Виды-эквиваленты. Консументы первого порядка: бизон, антилопа, дикая лошадь и кулан; консументы второго порядка: куница и соболь

Какой вид будет выполнять ту или иную биологическую функцию, определяется в зависимости от наличия других видов в среде.

При этом общая экологическая структура остается обычно постоянной и закономерной.

Например, в глубинных слоях Мирового океана консументы второго порядка преобладают, в то время как в верхних слоях Мирового океана, где много фотосинтезирующего фитопланктона, преобладают фильтраторы, то есть консументы первого порядка, поедающие этот фитопланктон.

Таким образом, устойчивый биоценоз должен включать все экологические группы организмов.

Соотношение между организмами разных экологических групп называется экологической структурой биоценоза.

Отсутствие любой из этих групп, сразу отразится на всем сообществе. При этом неважно, какие конкретно виды будут входить в эти группы.

Экстремальные местообитания продуцентов

Сообщества, сформированные вокруг продуцентов-хемосинтетиков, располагаются на дне океана вокруг черных курильщиков (сероводородных гейзеров). На их глубину не доходят солнечные лучи и не опускается органическое вещество из верхних слоев. Единственным источником органического вещества там является хемосинтез.

Хемосинтез осуществляется бактериями, окисляющими сероводород, которые живут внутри червеобразных животных – вестиментифер. Вестиментиферы получают от микробов органическое вещество и наращивают свою биомассу. Вестиментиферами питаются крабы и другие обитатели глубин.

Сообщество редуцентов

Микроорганизмы редко описываются при характеристике биоценозов. Но это не значит, что их сообщество просто устроено.

Сообщество микроорганизмов-редуцентов, может быть устроено следующим образом: отмершие остатки растений поедают бактерии сахаролитики и протеолитики, выедающие из них легко доступные углеводы и белки. От них остаются плохо усвояемые целлюлозные нити.

Другие микробы, разрывают эти нити на части.

Третья группа микроорганизмов отрывает мономеры с концов этих нитей. 

Следующие микробы усваивают оторванные мономеры.

Так функционирует сообщество редуцентов.

Немногие микроорганизмы способны проделывать все эти процессы самостоятельно, но гриб, например опенок, может разлагать такой субстрат.

Путаница с термином «редуценты»

Существуют разногласие по поводу того, какие организмы называть консументами, а какие редуцентами.

Некоторые исследователи, называют редуцентами существа, потребляющие мертвое органическое вещество. Таким образом, дождевой червь и навозный жук являются редуцентами.

Правильнее понимать под термином «редуценты» только микроорганизмы, которые осуществляют конечную минерализацию, то есть преобразование органического вещества в неорганическое.

 

Список литературы

  1. А.А. Каменский, Е.А. Криксунов, В.В. Пасечник. Общая биология, 10–11 класс. – М.: Дрофа, 2005. По ссылке скачать учебник: (Источник)
  2. Д.К. Беляев. Биология 10–11 класс. Общая биология. Базовый уровень. – 11-е издание, стереотипное. – М.: Просвещение, 2012. – 304 с. (Источник)
  3. В.Б. Захаров, С.Г. Мамонтов, Н.И. Сонин, Е.Т. Захарова. Биология 11 класс. Общая биология. Профильный уровень. – 5-е издание, стереотипное. – М.: Дрофа, 2010. – 388 с. (Источник)
  4. В.И. Сивоглазов, И.Б. Агафонова, Е.Т. Захарова. Биология 10–11 класс. Общая биология. Базовый уровень. – 6-е издание, дополненное. – М.: Дрофа, 2010. – 384 с. (Источник)

 

Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

  1. Bioword.narod.ru (Источник).
  2. Sbio.info (Источник).
  3. Bio.fizteh.ru (Источник).
  4. Bioenc.ru (Источник).
  5. Biologiya-uroki.ru (Источник).

 

Домашнее задание

  1. Перечислите основные группы организмов, которые образуют трофическую цепь экосистемы.
  2. Приведите пример экосистем в вашем районе. Опишите их, используя термины урока.
  3. Чем консументы первого и второго порядка отличаются от редуцентов?
  4. Какую роль в пищевых цепях играют редуценты?
  5. Чем редуценты отличаются от детритофагов? Приведите примеры.
  6. Могут ли биогеоценозы существовать без продуцентов? Ответ обоснуйте.
  7. Какие виды называют эквивалентными? Приведите примеры.
  8. Как можно на практике использовать знания об экологической структуре экосистем?
  9. Почему не удается вырастить тропический лес, ведь хвойные леса и дубравы давно выращивают путем создания лесопосадок?
  10. Обсудите с друзьями проблему экологического равновесия и передачи вещества и энергии в системе продуценты – консументы – редуценты. Как человек участвует в этой передаче?