Образование
Какую роль в экосистеме играют грибы? Значение грибов в природе
16 марта 2015Если заговорить о грибах, первое, что приходит в голову - осенний лес, тихая охота. Еще можно вспомнить про дрожжи, сыр с плесенью и пенициллин. А вот о том, какую роль в экосистеме играют грибы, зачем они нужны природе, мало кто задумывается. Давайте поговорим об этом.
Вред или польза?
Говорят, что если положить на одну чашу весов пользу, которую человек получает от этих организмов, а на другую - их вред, чаши уравновесятся. Хотя, рассуждая о том, какую роль в экосистеме играют грибы, так ставить вопрос нельзя. Природе важно и нужно все.
Изучающая грибы наука микология считается одним из разделов ботаники. Но грибы давно уже выделены в отдельное царство. То есть существует царство растений и отдельно - царство грибов.
Одной из главных особенностей является то, что структурный углевод в составе клеточной стенки этих организмов - хитин. Он же является составной частью наружного скелета насекомых, членистоногих. Хитин обладает интересными свойствами, одно из которых - способность выводить из организма человека вредные вещества, уменьшать содержание холестерина. В то же время из-за него грибы считаются тяжелой пищей. Детям до 6-7 лет их лучше не давать, кормящим матерям тоже лучше не есть их. Ферментная система ребенка может не справиться с таким продуктом.
Зачем природе нужны грибы?
Одна из основных их функций - разложение, переработка органических остатков. В результате биодеструкции погибших растительных и животных организмов в природный круговорот возвращаются углерод и минеральные вещества.
Грибы участвуют в процессах почвообразования, влияют на их структуру, состав и даже температурный режим. Ведь при гниении повышается температура разлагающихся остатков. Это хорошо известно огородникам, выращивающим овощи на теплых грядках.
Грибы в процессе своей жизнедеятельности создают биомассу из мицелия и плодовых тел (то, что мы с детства знаем как мухоморы, сыроежки, подберезовики и др.). Ими питаются не только люди, но также насекомые и различные животные.
Грибокорень
Неоценимо значение грибов в создании микоризы. Оказывается, грибы не только разрушают деревья, но могут быть полезными для них. В природе широко распространено явление симбиоза - выгодного для обоих организмов сосуществования.
Микоризу образует ассоциация из нитей мицелия и корней деревьев. Гриб получает от высшего растения питательные вещества в доступной форме и, в свою очередь, помогает ему добывать воду и фосфор из почвы. У дерева фактически появляются дополнительные корни.
Микориза может быть внешней, окружающей корни, а также может проникать внутрь. Между клетками двух организмов идет активный обмен веществ. Какую роль в экосистеме играют грибы в данном случае? Жизнь леса просто невозможна без них, особенно в засушливых областях.
На грани выживания
В местах, где климат суров и растительность очень скудная, грибы образуют симбиотические сообщества не с деревьями, а с водорослями, известные как лишайники. Их можно встретить в тундре и пустыне, на скалах, зданиях, коре деревьев - там, где, казалось бы, для жизни условий нет. Но грибы добывают воду даже из воздуха, из росы, а водоросль преобразует на свету углекислый газ в органическое питание для обоих.
Обживание новых пространств, наработка в этих местах органики - таково еще одно значение грибов в природе.
Грибы-хищники
По образу жизни и способу питания грибы подразделяют на:
На навозных кучах живут грибы-копрофилы, на пожарищах - карбофилы.
А еще некоторые грибы способны «охотиться». Их добычей могут быть амебы, насекомые, нематоды. Нити гриба прилипают к жертве, окутывают слизью, некоторые даже способны задушить ее, затем прорастают внутрь и питаются ею. Это еще один пример того, какую роль в экосистеме играют грибы.
Огромный и многоликий
Видимый для человека мир грибов составляет крошечную часть от существующего многообразия их видов. Грибы, фото и названия которых знакомы с детства, - это мухомор, белый, опенок, сыроежка, бледная поганка и многие другие. Они - в детских раскрасках и кулинарных книгах, справочниках по неотложной медицине и учебниках фармакологии. Грибы для человека могут быть изысканной пищей и смертельной отравой, способны лечить и вызывать болезни, спасать и губить урожай, делать непригодным жилье.
С грибов началась эра антибиотиков в медицине. Сейчас все больше подтверждений находит использование для поднятия иммунитета, борьбы с онкологическими заболеваниями трутовика лакированного, кордицепса, шиитаке и др.
Такие они, наши видимые и невидимые, нужные и опасные соседи.
Если заговорить о грибах, первое, что приходит в голову - осенний лес, тихая охота. Еще можно вспомнить про дрожжи, сыр с плесенью и пенициллин. А вот о том, какую роль в экосистеме играют грибы, зачем они нужны природе, мало кто задумывается. Давайте поговорим об этом.
Вред или польза?
Говорят, что если положить на одну чашу весов пользу, которую человек получает от этих организмов, а на другую - их вред, чаши уравновесятся. Хотя, рассуждая о том, какую роль в экосистеме играют грибы, так ставить вопрос нельзя. Природе важно и нужно все.
Изучающая грибы наука микология считается одним из разделов ботаники. Но грибы давно уже выделены в отдельное царство. То есть существует и отдельно - царство грибов.
Одной из главных особенностей является то, что структурный углевод в составе клеточной стенки этих организмов - хитин. Он же является составной частью наружного скелета насекомых, членистоногих. Хитин обладает интересными свойствами, одно из которых - способность выводить из организма человека вредные вещества, уменьшать содержание холестерина. В то же время из-за него грибы считаются тяжелой пищей. Детям до 6-7 лет их лучше не давать, кормящим матерям тоже лучше не есть их. Ферментная система ребенка может не справиться с таким продуктом.
Зачем природе нужны грибы?
Одна из основных их функций - разложение, переработка органических остатков. В результате биодеструкции погибших растительных и животных организмов в природный круговорот возвращаются углерод и минеральные вещества.
Грибы участвуют в процессах почвообразования, влияют на их структуру, состав и даже температурный режим. Ведь при гниении повышается температура разлагающихся остатков. Это хорошо известно огородникам, выращивающим овощи на теплых грядках.
Грибы в процессе своей жизнедеятельности создают биомассу из мицелия и плодовых тел (то, что мы с детства знаем как мухоморы, сыроежки, подберезовики и др.). Ими питаются не только люди, но также насекомые и различные животные.
Грибокорень
Неоценимо значение грибов в создании микоризы. Оказывается, грибы не только разрушают деревья, но могут быть полезными для них. В природе широко распространено явление симбиоза - выгодного для обоих организмов сосуществования.
Микоризу образует ассоциация из нитей мицелия и корней деревьев. Гриб получает от высшего растения питательные вещества в доступной форме и, в свою очередь, помогает ему добывать воду и фосфор из почвы. У дерева фактически появляются дополнительные корни.
Микориза может быть внешней, окружающей корни, а также может проникать внутрь. Между клетками двух организмов идет активный обмен веществ. Какую роль в экосистеме играют грибы в данном случае? Жизнь леса просто невозможна без них, особенно в засушливых областях.
На грани выживания
В местах, где климат суров и растительность очень скудная, грибы образуют симбиотические сообщества не с деревьями, а с водорослями, известные как лишайники. Их можно встретить в тундре и пустыне, на скалах, зданиях, коре деревьев - там, где, казалось бы, для жизни условий нет. Но грибы добывают воду даже из воздуха, из росы, а водоросль преобразует на свету углекислый газ в органическое питание для обоих.
Обживание новых пространств, наработка в этих местах органики - таково еще одно значение грибов в природе.
Грибы-хищники
По образу жизни и способу питания грибы подразделяют на:
На навозных кучах живут грибы-копрофилы, на пожарищах - карбофилы.
А еще некоторые грибы способны «охотиться». Их добычей могут быть амебы, насекомые, нематоды. Нити гриба прилипают к жертве, окутывают слизью, некоторые даже способны задушить ее, затем прорастают внутрь и питаются ею. Это еще один пример того, какую роль в экосистеме играют грибы.
Огромный и многоликий
Видимый для человека мир грибов составляет крошечную часть от существующего многообразия их видов. Грибы, фото и названия которых знакомы с детства, - это мухомор, белый, опенок, сыроежка, и многие другие. Они - в детских раскрасках и кулинарных книгах, справочниках по неотложной медицине и учебниках фармакологии. Грибы для человека могут быть изысканной пищей и смертельной отравой, способны лечить и вызывать болезни, спасать и губить урожай, делать непригодным жилье.
С грибов началась эра антибиотиков в медицине. Сейчас все больше подтверждений находит использование для поднятия иммунитета, борьбы с онкологическими заболеваниями кордицепса, шиитаке и др.
Такие они, наши видимые и невидимые, нужные и опасные соседи.
Экосистема — это функциональное единство живых организмов и среды их обитания. Основные характерные особенности экосистемы — ее безразмерность и безранговость. Замещение одних биоценозов другими в течение длительного периода времени называется сукцессией. Сукцессия, протекающая на вновь образовавшемся субстрате, называется первичной. Сукцессия на территории, уже занятой растительностью, называется вторичной.
Единицей классификации экосистем является биом — природная зона или область с определенными климатическими условиями и соответствующим набором доминирующих видов растений и животных.
Особая экосистема — биогеоценоз — участок земной поверхности с однородными природными явлениями. Составными частями биогеоценоза являются климатоп, эдафотоп, гидротоп (биотоп), а также фитоценоз, зооценоз и микробоценоз (биоценоз).
С целью получения продуктов питания человек искусственно создает агроэкосистемы. Они отличаются от естественных малой устойчивостью и стабильностью, однако более высокой продуктивностью.
Экосистемы — основные структурные единицы биосферы
Экологическая система, или экосистема, — основная функциональная единица в экологии, так как в нее входят организмы и
неживая среда — компоненты, взаимно влияющие на свойства друг друга, и необходимые условия для поддержания жизни в той ее форме, которая существует на Земле. Термин экосистема впервые был предложен в 1935 г. английским экологом А. Тенсли.
Таким образом, под экосистемой понимается совокупность живых организмов (сообществ) и среды их обитания, образующих благодаря круговороту веществ, устойчивую систему жизни.
Сообщества организмов связаны с неорганической средой теснейшими материально- энергетическими связями. Растения могут существовать только за счет постоянного поступления в них углекислого газа, воды, кислорода, минеральных солей. Гетеротрофы живут за счет автотрофов, но нуждаются в поступлении таких неорганических соединений, как кислород и вода.
В любом конкретном месте обитания запасов неорганических соединений, необходимых для поддержания жизнедеятельности населяющих его организмов, хватило бы ненадолго, если бы эти запасы не возобновлялись. Возврат биогенных элементов в среду происходит как в течение жизни организмов (в результате дыхания, экскреции, дефекации), так и после их смерти, в результате разложения трупов и растительных остатков.
Следовательно, сообщество образует с неорганической средой определенную систему, в которой поток атомов, вызываемый жизнедеятельностью организмов, имеет тенденцию замыкаться в круговорот.
Рис. 8.1. Структура биогеоценоза и схема взаимодействия между компонентами
В отечественной литературе широко применяется термин «биогеоценоз», предложенный в 1940 г.B . Н Сукачевым. По его определению, биогеоценоз — «совокупность на известном протяжении земной поверхности однородных природных явлений (атмосферы, горной породы, почвы и гидрологических условий), имеющая особую специфику взаимодействий этих слагающих ее компонентов и определенный тип обмена веществом и энергией их между собой и другими явлениями природы и представляющая собой внутренне противоречивое диалектическое единство, находящееся в постоянном движении, развитии».
В биогеоценозе В.Н. Сукачев выделял два блока: экотоп — совокупность условий абиотической среды и биоценоз — совокупность всех живых организмов (рис. 8.1). Экотоп часто рассматривают как абиотическую среду, не преобразованную растениями (первичный комплекс факторов физико-географической среды), а биотоп — как совокупность элементов абиотической среды, видоизмененных средообразующей деятельностью живых организмов.
Существует мнение, что термин «биогеоценоз» в значительно большей степени отражает структурные характеристики изучаемой макросистемы, тогда как в понятие «экосистема» вкладывается, прежде всего, ее функциональная сущность. Фактически же между этими терминами различий нет.
Следует указать, что совокупность специфического физико-хи- мического окружения (биотопа) с сообществом живых организмов (биоценозом) и образует экосистему:
Экосистема = Биотоп + Биоценоз.
Равновесное (устойчивое) состояние экосистемы обеспечивается на основе круговоротов веществ (см. п. 1.5). В этих круговоротах непосредственно участвуют все составные части экосистем.
Для поддержания круговорота веществ в экосистеме необходимо наличие запаса неорганических веществ в усвояемой форме и трех функционально различных экологических групп организмов: продуцентов, консументов и редуцентов.
Продуцентами выступают автотрофные организмы, способные строить свои тела за счет неорганических соединений (рис. 8.2).
Рис. 8.2. Продуценты
Консументы - гетеротрофные организмы, потребляющие органическое вещество продуцентов или других консументов и трансформирующие его в новые формы.
Редуценты живут за счет мертвого органического вещества, переводя его вновь в неорганические соединения. Классификация эта относительная, так как и консументы, и сами продуценты выступают частично в роли редуцентов в течение жизни, выделяя в окружающую среду минеральные продукты обмена веществ.
В принципе круговорот атомов может поддерживаться в системе и без промежуточного звена — консументов, за счет деятельности двух других групп. Однако такие экосистемы встречаются скорее как исключения, например на тех участках, где функционируют сообщества, сформированные только из микроорганизмов. Роль консументов выполняют в природе в основном животные, их деятельность по поддержанию и ускорению циклической миграции атомов в экосистемах сложна и многообразна.
Масштабы экосистемы в природе весьма различны. Неодинакова также степень замкнутости поддерживаемых в них круговоротов вещества, т.е. многократность вовлечения одних и тех же элементов в циклы. В качестве отдельных экосистем можно рассматривать, например, и подушку лишайников на стволе дерева, и разрушающийся пень с его населением, и небольшой временный водоем, луг, лес, степь, пустыню, весь океан и, наконец, всю поверхность Земли, занятую жизнью.
В некоторых типах экосистем вынос вещества за их пределы настолько велик, что их стабильность поддерживается в основном за счет притока такого же количества вещества извне, тогда как внутренний круговорот малоэффективен. Таковы проточные водоемы, реки, ручьи, участки на крутых склонах гор. Другие экосистемы имеют значительно более полный круговорот веществ и относительно автономны (леса, луга, озера и т.п.).
Экосистема — практически замкнутая система. В этом состоит принципиальное отличие экосистем от сообществ и популяций, являющиеся открытыми системами, обменивающимися со средой обитания энергией, веществом и информацией.
Однако ни одна экосистема Земли не имеет полностью замкнутого круговорота, поскольку минимальный обмен массой со средой обитания все-таки происходит.
Экосистема является совокупностью взаимосвязанных энергопотребителей, совершающих работу по поддержанию ее неравновесного состояния относительно среды обитания за счет использования потока солнечной энергии.
В соответствии с иерархией сообществ жизнь на Земле проявляется и в иерархичности соответствующих экосистем. Экосистемная организация жизни является одним из необходимых условий ее существования. Как уже отмечалось, запасы биогенных элементов, необходимых для жизни организмов на Земле в целом и на каждом конкретном участке на ее поверхности, небезграничны. Лишь система круговоротов могла придать этим запасам свойство бесконечности, необходимое для продолжения жизни.
Поддерживать и осуществлять круговорот могут только функционально различные группы организмов. Функционально-экологическое разнообразие живых существ и организация потока извлекаемых из окружающей среды веществ в циклы — древнейшее свойство жизни.
С этой точки зрения устойчивое существование многих видов в экосистеме достигается за счет постоянно происходящих в ней естественных нарушений местообитаний, позволяющих новым поколениям занимать вновь освободившееся пространство.
Концепция экосистемы
Основным объектом изучения экологии являются экологические системы, или экосистемы. Экосистема занимает следующее после биоценоза место в системе уровней живой природы. Говоря о биоценозе, мы имели в виду только живые организмы. Если же рассматривать живые организмы (биоценоз) в совокупности с факторами окружающей среды, то это уже экосистема. Таким образом, экосистема — природный комплекс (биокосная система), образованный живыми организмами (биоценоз) и средой их обитания (например, атмосфера — косной, почва, водоем — биокосной и т.д.), связанными между собой обменом веществ и энергии.
Общепринятый в экологии термин «экосистема» ввел в 1935 г. английский ботаник А. Тенсли. Он считал, что экосистемы, «с точки зрения эколога представляют собой основные природные единицы на поверхности земли», в которые входит «не только комплекс организмов, но и весь комплекс физических факторов, образующих то, что мы называем средой биома, — факторы местообитания в самом широком смысле». Тенсли подчеркивал, что для экосистем характерен разного рода обмен веществ не только между организмами, но и между органическим и неорганическим веществом. Это не только комплекс живых организмов, но и сочетание физических факторов.
Экосистема (экологическая система) — основная функциональная единица экологии, представляющая собой единство живых организмов и среды их обитания, организованное потоками энергии и биологическим круговоротом веществ. Это фундаментальная общность живого и среды его обитания, любая совокупность совместно обитающих живых организмов и условий их существования (рис. 8).
Рис. 8. Различные экосистемы: а — пруда средней полосы (1 — фитопланктон; 2 — зоопланктон; 3 — жуки-плавунцы (личинки и взрослые особи); 4- молодые карпы; 5 — щуки; 6 — личинки хорономид (комаров-дергунцов); 7- бактерии; 8 — насекомые прибрежной растительности; б — луга (I — абиотические вещества, т.е. основные неорганические и органические слагаемые); II- продуценты (растительность); III- макроконсументы (животные): А — травоядные (кобылки, полевые мыши и т.д.); В — косвенные или питающиеся детритом консументы, или сапробы (почвенные беспозвоночные); С- «верховые» хищники (ястребы); IV- разлагатели (гнилостные бактерии и грибы)
Понятие «экосистема» можно применить к объектам различной степени сложности и величины. Примером экосистемы может служить тропический лес в определенном месте и в конкретный момент времени, населенный тысячами видов живущих вместе растений, животных и микробов и связанный происходящими между ними взаимодействиями. Экосистемами являются такие природные образования, как океан, море, озеро, луг, болото. Экосистемой может быть кочка на болоте и гниющее дерево в лесу с живущими на них и в них организмами, муравейник с муравьями. Самой большой экосистемой является планета Земля.
Каждая экосистема может характеризоваться определенными границами (экосистема елового леса, экосистема низинного болота). Однако само понятие «экосистема» безранговое. Она обладает признаком безразмерности, ей не свойственны территориальные ограничения. Обычно экосистемы разграничиваются элементами абиотической среды, например рельефом, видовым разнообразием, физико-химическими и трофическими условиями и т.н. Размер экосистем не может быть выражен в физических единицах измерения (площадь, длина, объем и т.д.). Он выражается системной мерой, учитывающей процессы обмена веществ и энергии. Поэтому под экосистемой обычно понимают совокупность компонентов биотической (живые организмы) и абиотической среды, при взаимодействии которых происходит более или менее полный биотический круговорот, в котором участвуют продуценты, консументы и редуценты. Термин «экосистема» применяется и по отношению к искусственным образованиям, например экосистема парка, сельскохозяйственная экосистема (агроэкосистема).
Экосистемы можно разделить на микроэкосистемы (дерево в лесу, прибрежные заросли водных растений), мезоэкосистемы (болото, сосновый лес, ржаное поле) и макроэкосистемы (океан, море, пустыня).
О равновесии в экосистемах
Равновесными называются такие экосистемы, которые «контролируют» концентрации биогенов, поддерживая их равновесие с твердыми фазами. Твердые же фазы (остатками живых организмов) являются продуктами жизнедеятельности биоты. Равновесными будут и те сообщества и популяции, которые входят в равновесную экосистему. Такой вид биологического равновесия называется подвижным , поскольку процессы отмирания непрерывно компенсируются появлением новых организмов.
Равновесные экосистемы подчиняются принципу устойчивости Лe Шателье. Следовательно, эти экосистемы обладают гомеоста- зом, — иными словами, способны минимизировать внешнее воздействие при сохранении внутреннего равновесия. Устойчивость экосистем достигается не смещением химических равновесий, а путем изменения скоростей синтеза и разложения биогенов.
Особый интерес представляет способ поддержания устойчивости экосистем, основанный на вовлечении в биологический круговорот органического веществ, ранее произведенного экосистемой и отложенного «про запас» — древесины и мортмассы (торф, гумус, подстилка). В этом случае древесина служит как бы индивидуальным материальным богатством, а мортмасса — коллективным, принадлежащим экосистеме в целом. Это «материальное богатство» увеличивает запас устойчивости экосистем, обеспечивая их выживание при неблагоприятных изменениях климата, стихийных бедствиях и др.
Устойчивость экосистемы тем больше, чем больше она по размеру и чем богаче и разнообразнее ее видовой и популяционный состав.
Экосистемы разного типа используют различные варианты индивидуальных и коллективных способов запасания устойчивости при различном соотношении индивидуального и коллективного материального богатства.
Таким образом, основная функция совокупности живых существ (сообщества), входящих в экосистему, — обеспечить равновесное (устойчивое) состояние экосистемы на основе замкнутого круговорота веществ.
Рассмотрим, какую роль в экосистеме играют представители разных групп живых организмов, как растения, животные, грибы.
Экологическая система
Такая биологическая система включает совокупность живых организмов и среды их обитания, а также, системы связей между ними, благодаря которым происходит взаимный обмен энергией и веществами.
Примером экосистемы для нашей задачи, может служить лес. Экосистема которого включает:
- растения - деревья и травы, растущие в нем;
- животные - обитающие в заданном ареале;
- грибы - растущие в лесу.
- птицы - живущие на ветках деревьев
В зависимости от территориальных особенностей ареала, в определенных местах могут находится и другие виды. Например, если в лесу есть пруд или протекает речка, то к этой системе можно добавить и рыб.
В целом экосистема подразумевает в себе совокупность всех обитателей этой системы, которые находятся и живут в одних условиях. При этом все элементы системы связаны между собой пищевой цепочкой. Связь заключается в адаптации и роли каждого элемента системы для других видов организмов этой системы.
Роль растений, животных и грибов
Разнообразные виды живых организмов в экосистеме тесно связаны между собой и по отдельности не могут существовать. Растения, животные и грибы пользуются результатами жизнедеятельности друг друга. Они служат как пищей друг для друга, так и создают определенные особенности поведения.
Например, растения питаются влагой из земли и минеральными веществами. В результате фотосинтеза, образуются питательные вещества. Сами растения растут и размножаются благодаря этому и создают пищевую среду для животных.
Животные питаются растениями и с одной стороны получают питательные вещества для себя, а с другой стороны ограничивают количество растений. Также животные могут использовать растения для маскировки, для своей жизнедеятельности.
Грибы перерабатывают погибшие организмы в гной, что дает минеральные вещества земле из которой питаются растения. Также грибы являются пищей для животных, а погибшие животные органическими веществами для растений.
Состав и структура экосистем.
Энергетика и продукция экосистемы
Экологические пирамиды
Виды экосистем.
Состав и структура экосистем
Если обратится к лекции №1 данного курса можно обнаружить, что в область изучения экологии входят три основных уровня организации жизни: популяционный, экосистемный и биосферный. Для решения многих глобальных проблем и принятия решений ключевую роль играет изучение организменного уровня.
Как известно, живые организмы и их неживое (абиотическое) окружение неразделимо связаны друг с другом и находятся в постоянном взаимодействии, образуя экосистемы.
Экосистема – это совокупность всех живых организмов, проживающих на общей территории вместе с окружающей их неживой средой.
Экосистема - основная функциональная единица в экологии, поскольку в неё входят и организмы и неживая среда - компоненты, взаимно влияющие на свойства друг друга и необходимые для поддержания жизни в той её форме, которая существует на Земле.
Примером может служить луг, лес, озеро.
Достаточно часто понятие экосистемы отождествляют с понятием биогеоценоз, однако эти термины не являются синонимами. Понятие экосистемы более широкое, охватывает все виды совокупностей живых организмов и среды обитания, биогеоценозом можно назвать лишь природные образования (лес, луг и т.п.). Т.о. любой биогеоценоз является экосистемой, но не любая экосистема является биогеоценозом.
В состав экосистемы представлен двумя группами компонентов: абиотическими – компоненты неживой природы (экотоп) и биотическими - компоненты живой природы (биоценоз).
Биоценоз – совокупность представителей растительного (фитоценоз), животного (зооценоз) мира и мира микроорганизмов (микробиоценоз). Экотоп включает две главные составляющие: климат во всех его многообразных проявлениях и геологическую среду – почвы-грунты или эдафотоп. Все компоненты данной системы находятся в постоянном и сложном взаимодействии (рис. 1).
Совершенно очевидным является тот факт, что экосистема является не однородной в пространстве и времени, в связи с чем, достаточно важным является рассмотрение пространственной структуры биогеоценоза. Прежде всего это ярусное строение фитоценозов, являющееся приспособлением в борьбе за солнечный свет. В широколиственных лесах выделяют до 6 ярусов.
В пространственной структуре биогеоценоза наблюдается также мозаичность – изменение растительного и животного сообщества по площади (концентрирование растительности вокруг водоемов).
Участие различных видов в формировании экосистемы не одинаково, так в экосистеме представители одного вида могут доминировать (например: сосна обыкновенная в сосновом бору), другие могут встречаться единично (снежный барс).
Виды, которые преобладают по численности, называются доминантными . Среди них есть такие, без которых другие виды существовать не могут или эдифакторы . Второстепенные виды - малочисленные и даже редкие играют огромную роль в формировании устойчивой экосистемы. Так был установлен всемирный закон устойчивости экосистем, согласно которому: чем выше биоразнообразие экосистемы, соответственно, чем больше «второстепенных» видов, тем она устойчивее.
С точки зрения трофической структуры (от греч. trophe – питание) экосистему можно разделить на два яруса:
верхний автотрофный (самостоятельно питающийся) ярус или «зеленый пояс», включающий растения или их части, содержащие хлорофилл, где преобладают фиксация энергии света, использование простых неорганических соединений и накопление сложных органических соединений. Организмы, входящие в «зеленый пояс», называются автотрофными (от лат.: auto-сам, trofo-питание). Основной особенностью данных организмов является способность синтезировать органические вещества из неорганических в процессе фотосинтеза. Так как, будучи автотрофами, они создают первичное органическое вещество, продуцируя его из неорганического, они носят название продуцентов .
нижний гетеротрофный (питаемый другими) ярус, или «коричневый пояс», в котором преобладает использование, трансформация и разложение сложных соединений. Организмы, входящие в данный пояс не могут строить собственное вещество из минеральных компонентов, вынуждены использовать то, что создано автотрофами, поедая их. Они называются гетеротрофами (от лат.: hetero-другими trofo-питание).
Однако специфика гетеротрофов может быть различна. Так часть организмов, использующая в питании готовые питательные вещества растений называются фитофагами - травоядными (фитос - pастение, фагос - пожиpатель, гр.) или растительноядными. Фитофаги - вторичные аккумуляторы солнечной энергии, первоначально накопленной растениями. консументами первого порядка (например: заяц, корова). Данная группа организмов относится к первичным консументам .
Многим животным эволюция предопределила необходимость использования животных белков. Это группа зоофагов или хищников, поедающих фитофагов и более мелких хищников. Хищники - важнейшие pегулятоpы биологического равновесия: они не только pегулиpуют количество животных-фитофагов, но выступают как санитары, поедая в первую очередь животных больных и ослабевших. Примером может служить поедание хищными птицами мышей-полевок. Данная группа организмов относится к вторичным консументам . Животные, питающиеся консументами второго порядка носят название консументов третьего порядка и т.д.
В любой системе неизбежно образуются органические отходы (трупы животных, экскременты и т.п.), которые также могут служить пищей для гетеротрофных организмов, получивших название редуцентов или сапрофитов .
Поэтому с биологической точки зрения в составе экосистемы удобно выделять следующие компоненты:
неорганические вещества (C, N, CO2, H2O и др.) включающееся в круговороты.
органические соединения (белки, углеводы, липиды, гумусовые вещества), связывающие биотическую и абиотическую части.
воздушную, водную и субстратную среду, включающую климатический режим и другие физические факторы.
продуцентов, автотрофных организмов, в основном зеленые растения, которые могут производить пищу из простых неорганических веществ.
макроконсументов или фаготрофов (от греч. phagos - пожиратель) - гетеротрофных организмов, основном животных, питающихся другими организмами или частицами органического вещества.
микроконсументов, сапротрофов, деструктрофов - гетеротрофных организмов, в основном бактерий и грибов, получающих энергию либо путем разложения мертвых тканей, либо путем поглощения растворенного органического вещества, выделяющегося самопроизвольно или извлеченного сапротрофами из растений и других организмов.
Все организмы, входящие в состав экосистемы, связаны тесными пищевыми связями (так один организм служит пищей для другого, который поедается третьим и т.д.). таким образом, в биогеоценозе образуется цепь последовательной передачи вещества и эквивалентной ему энергии от одних организмов к другим, или так называемая трофическая цепь.
Примерами таких цепей могут служить:
ягель олень волк (экосистема тундры);
трава корова человек (антропогенная экосистема);
микроскопические водоросли (фитопланктон) жучки и дафнии (зоопланктон) плотва щука чайки (водная экосистема).
Одна трофичиские цепи в экосистеме тесно переплетаются, образуя трофические сети. Так широко известно явление «трофического каскада»: морские вадры питаются морскими ежами, которые едят бурые водоросли, уничтожение охотниками выдр привело к уничтожению водорослей вследствие роста популяции ежей. Когда запретили охоту на выдр, водоросли стали возвращаться на места обитания.
Значительную часть гетеротрофов составляют сапрофаги и сапрофиты (грибы), использующие энергию детрита. Поэтому различают два вида трофических цепей: цепи выедания , или пастбищные, которые начинаются с поедания фотосинтезирующих организмов, и детритные цени разложения, которые начинаются с остатков отмерших растений, трупов и экскрементов животных