В чем различия понятий биогеоценоза и экосистемы: структура, свойства и виды

Классификация экосистем

Классификация экосистем осуществляется по:

расположению в пространстве,
масштабу,
типу возникновения,
источнику энергии.

По расположению

Бывают наземные и водные системы. Наземные — это системы твердой поверхности нашей планеты. В их распределении наблюдается определенная климатическая зональность. Выделяют виды экосистем:

арктическая тундра;
бореальные хвойные леса, летнезеленые лиственные и смешанные леса, степь, пампасы умеренной зоны;
альпийская (высокогорная) тундра;
субтропические заросли жестколистных кустарников — чапараль;
тропические пустыни, злаковники, саванна, вечнозеленые сухие и дождевые леса.

Водные виды делятся на морские (моря, океаны, соленые озера, ватты) и пресноводные (пресные озера, реки, ручьи).

По масштабу

Часть экологов выделяет 3 вида экосистем в зависимости от размера: микросистемы, мезосистемы, макросистемы. Отдельными системами они считают, например, разлагающийся пень, лес, где он находится, и целый континент. Самая большая это биосфера, которая включает в себя совокупность всех наземных и водных видов.

По типу возникновения

Различают естественные (природные) и искусственные, или антропогенные (созданные человеком) типы экосистем. Для первых характерны условность границ, большое разнообразие видов, устойчивость, способность саморегулироваться и восстанавливаться. Человек не влияет на обмен вещества и энергии.

Искусственные системы имеют четкие границы. Они не могут существовать без вмешательства человека, который отбирает для них определенные растения и животных. Они создаются, например для получения сельскохозяйственной продукции (пашни, теплицы, сады, рыбные пруды), отдыха (парки, поля для гольфа), снабжения водой (оросительные каналы, городские пруды).

По источнику энергии

В зависимости от наличия и количества живых организмов, производящих органические вещества (автотрофы, продуценты), бывают такие виды экосистем:

автотрофные, которые делятся на фотоавтотрофные, использующие солнечную энергию, и хемотрофные, потребляющие химическую энергию. Это леса, болота, пашни, сады.
гетеротрофные. В естественных (океанические глубоководные) организмы получают энергию, перерабатывая остатки животных и растений, которые попадают к ним из автотрофных. Антропогенные (грибные фермы, фабрики, города) зависят от электроснабжения.

Сравнение двух примеров

Сравнив примеры биогеоценоза, мы видим, насколько непохожи и по видовому составу, и по внешнему виду экосистемы пруда и леса. Это обусловлено тем, что у организмов, населяющих их, разная среда обитания. В пруду это вода и воздух, в лесу – почва и воздух. Тем не менее функциональные группы организмов являются однотипными. В лесу продуценты – это мхи, травы, кустарники, деревья; в пруду – водоросли и плавающие растения. В лесу в состав консументов входят насекомые, птицы, звери и другие беспозвоночные, населяющие подстилку и почву. К консументам в пруду относятся различные земноводные, насекомые, ракообразные, хищные и растительноядные рыбы. В лесу редуценты (бактерии и грибы) представлены наземными формами, а в пруду – водными. Отметим также, что и пруд, и лиственный лес, – это естественный биогеоценоз. Примеры искусственных мы приводили выше.

Биогеоценоз: что это такое?

Под биогеоценозом понимают совокупность живых существ, объединенных территорией проживания. Научным языком это единство биотопа (живые организмы) и экотопа (вода, воздушное пространство, почва).

В пределах биогеоценоза организмы тесно связаны между собой. Примером такого объединения может служить, например, луг. На нем произрастает трава, в ней живут кузнечики, для которых она является пищей. Кузнечиков же, в свою очередь, едят луговые мыши.

А совсем рядом с этим лугом находится озеро. Это уже совсем другой биогеоценоз с иными связями. Здесь живут лягушки и рыбы. Для водоема характерна своя уникальная растительность. Лягушки никогда не перемещаются на луг, а луговые мыши, в свою очередь, не идут к озеру.

Получается, что луг и озеро – это два отдельных самостоятельных биогеоценоза.

Однако границы биогеоценозов не всегда определяются четко. Например, те же насекомые спокойно могут летать и над лугом, и над озером, служа пищей обитателям обоих природных объектов.

Биогеоценозы обладают рядом характерных признаков:

Число видов (по этому признаку биогеоценозы могут быть бедными или богатыми);
Плотность – численность организмов, обитающих на квадратном метре территории;
Устойчивость – имеется в виду способность долгое время существовать в первозданном виде;
Общий вес живых организмов – суммарный вес обитающих в пределах биогеоценоза животных, грибов, бактерий;
Продуктивность – скорость роста биомассы, напрямую зависящая от условий обитания;
Саморегуляция – способность без вмешательства человека самостоятельно восстанавливаться после воздействия внешних факторов (например, после урагана или пожара).

Разновидности биогеоценоза

У биогеоценоза есть также свои подвиды. Различают естественный и искусственный биогеоценозы. С естественный все понятно, он был образован без вмешательства человека и с течением времени, причем довольно длительного начина от 1000 лет. А вот в искусственном различают:

Городской биогеоценоз — создается людьми. Именно человек определяет видовой состав, ухаживает, обрабатывает за растениями и животными, находящимися в данном биогеоценозе. Ярким примером данной экосистемы может послужить парк.
Агробиоценоз. Эту экосистему также создает человек, но для сельскохозяйственной деятельности. Самый известный для нас пример это поле или плантация.

Городской биогеоценоз

Почему биогеоценозы сменяют друг друга

В результате функционирования пищевых связей разных трофических уровней происходит обмен веществом и энергией. Система воспроизводит саму себя, но не остается на неизменном уровне. В ней возможны различные типы изменений. Они связаны со следующими факторами:

изменение климата — как сезонное, так и глобальное;
смена рельефа;
воздействие антропогенного фактора — вырубка лесов, осушение болот, загрязнение атмосферы и др.

Примечание

Источником для круговорота веществ служит солнечная энергия. Она сначала превращается в энергию химических связей, потом — в тепловую и механическую.

Пруд как биогеоценоз

Рассмотрим теперь пруд. Это пример биогеоценоза, средой жизни организмов в котором является вода. Крупные плавающие или укореняющиеся растения (рдесты, кувшинки, камыш) поселяются на мелководье прудов. Мелкие плавающие растения распространены по всей толще воды, до той глубины, куда проникает свет. В основном это водоросли, которые называются фитопланктоном. Их иногда много, в результате чего вода делается зеленой, “цветет”. Множество сине-зеленых, зеленых и диатомовых водорослей содержится в фитопланктоне. Головастики, личинки насекомых, ракообразные питаются растительными остатками или живыми растениями. Рыбы и хищные насекомые поедают мелких животных. А за растительноядными и более мелкими хищными рыбами охотятся крупные хищные. Разлагающие органические вещества организмы (грибы, жгутиковые, бактерии) широко распространены по всей территории пруда. В особенности много их на дне, поскольку здесь скапливаются остатки мертвых животных и растений.

Функциональное значение

Идея о функциональном значении биогеоценозов и экосистем была предложена в начале 20-го века. Она заключается в том, что эти два понятия отражают не только структурные особенности природных сообществ, но и их роль в функционировании биосферы.

Функциональное значение биогеоценозов и экосистем состоит в следующем:

Участие в круговороте веществ и энергии: биогеоценозы и экосистемы активно участвуют в обмене веществ и энергии между живыми и неживыми компонентами природы. Они обеспечивают выделение кислорода, утилизацию отходов и переработку органических веществ.
Регуляция климата: биогеоценозы и экосистемы способны влиять на климатические процессы, регулируя распределение солнечной энергии, влаги и тепла. Они являются важными регуляторами местных и глобальных климатических условий.
Поддержание биологического разнообразия: биогеоценозы и экосистемы являются местом обитания огромного количества видов живых организмов. Они поддерживают биологическое разнообразие, выполняя функции природных заповедников и стимулируя эволюционные процессы.
Оказание услуг человечеству: биогеоценозы и экосистемы предоставляют человеку множество полезных услуг, включая питание, очищение воды и почвы, регулирование водного и ветрового режимов, предоставление природных ресурсов и создание эстетической ценности.

Функциональное значение биогеоценозов и экосистем подчеркивает их важность для сохранения и поддержания жизни на Земле

Свойства биогеоценоза

Основными свойствами биогеоценоза являются:

Целостность. Солнечная энергия и питательные вещества обеспечивают все живые организмы. Неиспользованная пища переносится во внешнюю среду, возвращаясь в круговорот веществ, который происходит непрерывно;
Устойчивость. Сложившийся биогеоценоз способен выдержать испытания внешней среды;
Саморегуляция. Поддерживание определенного количества живых существ в разных пищевых цепях и сетях;
Самовоспроизводство. Способность организмов к размножению и воссозданию популяций;
Изменение. Явления, связанные с , влияют на численный состав организмов.

Типы связей между организмами

Живые организмы определенным образом связаны друг с другом. Различают следующие типы связей между видами:

трофические,
топические,
форические,
фабрические.

Наиболее важными являются трофические и топические связи, так как именно они удерживают организмы разных видов друг возле друга, объединяя их в сообщества.

Трофические связи возникают между видами, когда один вид питается другим: живыми особями, мертвыми остатками, продуктами жизнедеятельности. Трофическая связь может быть прямой и косвенной. Прямая связь проявляется при питании львов живыми антилопами, гиен трупами зебр, жуков-навозников пометом крупных копытных и т. д. Косвенная связь возникает при конкуренции разных видов за один пищевой ресурс.

Топические связи проявляются в изменении одним видом условий обитания другого вида. Например, под хвойным лесом, как правило, отсутствует травянистый покров.

Форические связи возникают, когда один вид участвует в распространении другого вида. Перенос животными семян, спор, пыльцы растений называется зоохория, а мелких особей — форезия.

Фабрические связи заключаются в том, что один вид использует для своих сооружений продукты выделения, мертвые остатки или даже живых особей другого вида. Например, птицы при постройке гнезд используют ветки деревьев, траву, пух и перья других птиц.

Свойства биогеоценозов

Биогеоценозы являются системами, а любой системе присущи определенные свойства. К числу основных свойств биогеоценозов относят:

целостность. Ее обеспечивают тесные связи между организмами и средой их обитания. Если какой-либо из компонентов изменяется, то нарушается весь поток энергии и круговорот веществ. Соответственно, изменяется и сам биогеоценоз;
устойчивость. Ее определяет взаимоприспособленность разнообразных видов к сосуществованию и адаптация к условиям среды, а также способность противостоять различным изменениям этих условий;
способность самовоспроизводиться. Она зависит от того, как взаимодействуют саморегулируемые популяции, включенные в состав биогеоценозов. Самовоспроизведение обеспечивается природными ресурсами окружающей среды: водой, светом, теплом и др;
способность к саморегуляции. Саморегуляция заключается в том, что число особей и популяций отдельного вида колеблется. Также она включает биопродуктивность популяций, способы и скорость круговорота веществ в биогеоценозе и энергетических потоков вокруг определенных значений (то есть, оптимальных).

Замечание 1

Регулирующие факторы в этом случае — внутривидовые и межвидовые связи: хищник — жертва, хозяин — паразит, растение — травоядное).

В процессе своей деятельности человек сознательно или несознательно меняет соотношение компонентов в биогеоценозах. Все это может привести к тому, что изменится не только биогеоценоз, но и вся биосфера.

Структура биогеоценоза

Из рисунка можно понять, что живые организмы находятся в окружении абиотической среды, оказывающей на них прямое или косвенное влияние.

Факторами этой среды являются:

климатические (атмосфера);
эдафические (почва, грунт);
гидрографические (вода);
орографические (рельеф).

Граница биогеоценоза, как правило, проходит по границе фитоценоза (растительного сообщества) и не имеет чётко выраженных контуров.

Переход от одного растительного сообщества к другому происходит постепенно по мере изменений природных условий. Классический пример биогеоценоза – лиственный лес или озеро.

Ученые рассматривают несколько структур:

Видовая

Она предполагает разнообразие живых организмов, их состав и количество. Сокращение одного вида носит угрозу существованию биогеоценоза.

Пространственная

Популяции распространяются по ярусам, в зависимости от своих потребностей. Чаще всего ярусность определяется растениями. Животные способствуют распространению семян и пыльцы.

Трофическая

Животные в составе одного биогеоценоза служат пищей друг для друга. Сложные пищевые связи образуют пищевые сети.

Поскольку биогеоценозы складываются сотни лет подряд, ученые периодически вводят новые компоненты в их структуру.

Разновидности биогеоценоза

— создается людьми. Именно человек определяет видовой состав, ухаживает, обрабатывает за растениями и животными, находящимися в данном биогеоценозе. Ярким примером данной экосистемы может послужить парк.
Агробиоценоз
. Эту экосистему также создает человек, но для сельскохозяйственной деятельности. Самый известный для нас пример это поле или плантация.

Биогеоценоз животных

Наиболее значимыми в процессах биогеоценоза являются насекомые, черви, ящерицы, пауки и т.д. Они выполняют одну из функций, необходимых для всего процесса биогеоценоза — переработка отмерших останков и отходов. Так же виды беспозвоночных, которые питаются корнями и клубнями растений; наземные, питающиеся листьями, цветами, семенами, корой деревьев и плотоядные или хищные беспозвоночные, которые питаются животной биомассой, соками животных, и кровососущие относятся к этим процессам.

Мыши, сурки, кроты — животные, которые живут в почве, для своей жизнедеятельности им необходимо рыть норы и ходы, за счёт чего почва рыхлится и обогащается кислородом.

За счёт поедания одними животными — других, происходит должный процесс регуляции численности тех или иных видов и сохраняется равновесие и баланс в природе.

Виды экосистемы

Экосистема может быть естественной, а также искусственной:

Естественная
, образована под воздействием природных факторов в течении длительного времени. Люди могут оказывать влияние на эту экосистему. Например, лес. В лесу люди берут древесину, собираю грибы и ягоды, охотятся на животных и т.п. Но на таких биологических участках воздействие природных факторов подавляет влияние людей.
Антропогенные
— это экосистемы, которые создают и используют люди в сельскохозяйственных целях. К примеру, пастбище. В антропогенных экосистемах возможно сохранение естественных экосистем в начальном виде, таких как реки или болота.

Естественную от антропогенной системы отличают по тому какой источник энергии обеспечивает их.

Среди экосистем существуют еще одна классификация экосистем:

Автотрофные
– это системы, находящиеся на энергетически обеспечении, либо за счет той солнечной энергии которую потребляют продуценты – фотоавтотрофные экосистемы, либо за счет той химической энергии продуцентов — хемоавтотрофные экосистемы.
Гетеротрофные
– это система которой используется химическая энергия, или созданная человеком через энергетические устройства, или вместе с углеродом от органических веществ.

Различия между экосистемой и биогеоценозом.

Во-первых, биогеоценоз — это частный случай экосистемы
. Ведь, биогеоценоз ограничен фитоценозом, а когда его невозможно выявить, то тогда этот участок суши называют экосистемой. Просто у биоценоза много схожих черт с экосистемой, поэтому их часто используют, как синонимы.
Во-вторых, понятие «экосистема» гораздо шире и распространённее, чем «биогеоценоз».
В-третьих, в экосистеме наблюдается разноранговость, чего в биогеоценозе нет.
В-четвертых, биоценоз выделяется только на суше, а экосистема может выделяться везде.

Черта между экосистемой и биогеоценозом очень тонкая, но она есть!

Понятия «биогеоценоз» и «экосистема» большинство ученых считают словами-синонимами. Лишь очень тонкий специалист может найти семантические отличия между этими понятиями, исключив разницу в написании и звучании этих слов.

Живое и неживое

Различия между двумя понятиями также включают национальный и исторический фактор. Они появились в разных местах и в разное время. Термин «биоценоз» предложил К.Мебиус в 1877 году, а понятие биогеоценоза разработал В.Сукачев в 1942 году.

Но главная разница состоит, конечно, не в этом, а в том, что понятие «биогеоценоз» включает в себя, наряду с биологическими, объекты и факторы неживой природы. Оно подразумевает анализ взаимосвязей и влияний и между живыми, и живого с неживым. Термин же «биоценоз» охватывает только живое, существующее в определенных границах и условиях. Скажем, минеральная среда в него не включается.

Есть еще одно принципиальное различие – происхождение. Биогеоценоз возникает исключительно естественным путем, без целенаправленного вмешательства. Биоценоз же может быть и искусственного происхождения – вполне уместно говорить о биоценозе плодового сада или поля злаковых.

Понятие биогеоценоза

Определение

Биогеоценоз – это сообщество живых организмов (по сути, биоценоз) и взаимодействующие с ними факторы окружающей среды, все компоненты этой системы оказывают взаимное влияние.

Термин предложен советским экологом В. Н. Сукачевым. Сам ученый разделял понятия «биогеоценоз» и «экосистема», хоть и подчеркивал их близость.

Биогеоценоз – открытая динамичная природная система. Как и любая экосистема, биогеоценоз стремится сохранить свою структуру и функции в пространстве и времени, базируясь на процессах метаболизма. Гомеостаз достигается через сохранение баланса между поступлением и оттоком энергии, перераспределение образующих веществ по разным уровням и их возвращение в систему для последующего потребления.

Биогеоценоз пресного водоема

Устойчивость биогеоценоза

Живое и неживое

Листопадный лес как пример биогеоценоза

Листопадный лес является сложной экологической системой. В состав биогеоценоза в нашем примере входят такие виды растений, как дубы, буки, липы, грабы, березы, клены, рябины, осины и другие деревья, листва которых осенью опадает. Несколько их ярусов выделяется в лесу: низкий и высокий древесный, мохового напочвенного покрова, трав, кустарников. Растения, населяющие верхние ярусы, являются более светолюбивыми. Они лучше выдерживают колебания влажности и температуры, нежели представители нижних ярусов. Мхи, травы и кустарники теневыносливы. Они существуют летом в полумраке, образующимся после развертывания листвы деревьев. Подстилка лежит на поверхности почвы. Она образуется из полуразложившихся остатков, веточек кустарников и деревьев, опавшей листвы, мертвых трав.

Лесные биогеоценозы, в том числе листопадные леса, характеризуются богатой фауной. Их населяет множество норных грызунов, хищников (медведь, барсук, лисица), землероющих насекомоядных. Встречаются и живущие на деревьях млекопитающие (бурундук, белка, рысь). Косули, лоси, олени входят в состав группы крупных травоядных. Кабаны широко распространены. В разных ярусах леса гнездятся птицы: на стволах, в кустарниках, на земле или на вершинах деревьев и в дуплах. Имеется множество насекомых, питающихся листьями (к примеру, гусеницы), а также древесиной (короеды). В верхних слоях почвы, а также в подстилке обитает, кроме насекомых, огромное число и других позвоночных (клещи, дождевые черви, личинки насекомых), множество бактерий и грибов.

Воздействие человека

Нарушение естественного биологического равновесия. Например, в результате введения чуждых ей организмов и связанное с этим вытеснение местных видов.
Преобразование ландшафта. Сюда относятся вырубка леса для освобождения площадей для сельского хозяйства. Или получения древесины (ежегодно вырубается 13 млн. га), осушение естественных или создание искусственных озер.
Вымирание видов животных (браконьерство).
Загрязнение окружающей среды. Примеры — выбросы углекислого газа при сжигании ископаемого топлива, разрушение озонового слоя фреоном.
Добыча песка, природных гравия и камня. Происходит изменение химического состава почв или водоёмов, образуются отходы. Все это негативно влияет на биотопы и разрушает места обитания живых организмов.
Долговременные последствия использования атомной/ядерной энергии. Яркий пример — Чернобыльская катастрофа.

Ввиду непрерывного ухудшения экологии негативное воздействие человека на нее изучают многие ученые. Согласно результатам исследования “Экономика экосистем и биоразнообразия”, защита и сохранение экологических систем всегда обходятся дешевле, чем их восстановление или замена искусственными.

Уровни биогеоценоза

Трофический (пищевой) уровень — комплекс организмов с одинаковым типом питания, занимающих определенное положение в пищевой цепи.

Пищевая цепь – последовательность живых организмов, способных передавать питательные вещества и энергию от продуцентов (растений) к консументам (хищникам). Соседние звенья пищевой цепи формируют отношения по принципу «пища – потребитель». То есть, если одна группа организмов становится пищей для другой группы, звенья будут сцеплены.

Классификация уровней:

первый — образуют продуценты (фотосинтезирующие растения);
второй — консументы I порядка (травоядные животные: овцы, зайцы, насекомые);
третий — консументы II порядка (первичные хищники, для которых пищей служат травоядные животные: змея, поедающая грызунов, или волк, питающийся кроликом);
четвертый — консументы III порядка (хищники, питающиеся консументами II порядка, или вторичные хищники: сова, поедающая змей).

Особи одного вида могут занимать несколько трофических уровней в зависимости от источников пищи (например, белый медведь, потребляя ягоды, считается консументом I порядка, но, поедая грызуна, становится консументом II порядка).

Вершину пищевой цепи обычно занимают высшие хищники, которые, как правило, не имеют серьезных врагов (например, крокодил или акула).

Заключенная в одних организмах энергия потребляется другими организмами в процессе круговорота веществ. Перенос энергии и пищи от ее источника — автотрофов (продуцентов) через ряд организмов происходит по пищевой цепи, путем поедания одних организмов другими. Пищевая цепь — это ряд видов или их групп, каждое предыдущее звено в котором служит пищей для следующего.

Структуры биогеоценоза

Пространственная — определяется в большинстве своём растениями, которые разделены на отдельные друг от друга в пространстве и времени структуры. Разделение происходит по горизонтали и вертикали. Эти структуры называются ценоэлементами.

Разделение по вертикали — ярусность (над землёй и под землёй).

Надземные ярусы определяются количеством света и высотой, так, например, в лесу первым ярусом будут самые высокие деревья, вторым деревья пониже, третьим высокие кустарники, четвёртым низкие кустарники, пятый — травы и шестой мхи и лишайники.

Подземные ярусы существуют при помощи корневых систем различных растений, которые интересны разным видам организмов. Например: у бобовых на корнях образуются пузырьки, где живут азотфиксирующие микроорганизмы, а некоторые грибы образуют микоризу с корнями деревьев и растений.

По горизонтали — микрогруппировки, которые существуют в определённых границах, имеющие свои функции, условия роста, внешние признаки. Но данная структура всё же во многих случаях имеет свойство плавно переходить из одной группировки в другую. Например: некоторые виды птиц вьют гнёзда в кронах лип и дубов, а добывают пищу на полях, оврагах, водохранилищах.

Видовая — структура, определяющая видовое значение организмов в биогеоценозе. Роль всех групп организмов совершенно разная и определена численностью размером площади обитания.

Существуют доминанты, влиятельность которых определённым образом сказывается на процессе жизнедеятельности. Лидер среди деревьев — ель, среди трав — кислица, мох, а среди грызунов — полёвки.

Влияние доминантов не одинаково, существует более влиятельные структуры, которые создают среду, определяют строение и видовой состав для всего экосообщества — эдификаторы,

Трофическая — то есть пищевая структура.

Трофическая структура подразумевает взаимодействие между живыми организмами, за счет питания одних особей другими. Это называется трофическими связями.

Существует 3 группы организмов, которые переносят необходимые вещества и обмениваются энергией в биогеоценозе.

продуценты–растения.
консументы– микроорганизмы, некоторые виды насекомоядных растений, животные, птицы.
редуценты– грибы, бактерии и группы животных, которые питаются отходами жизнедеятельности других организмов и органическими веществами мертвых тел.

В экологии существуют трофические или пищевые цепи. Когда перенос веществ и энергии от одного организма к другому, осуществляется с помощью последовательных связей.

Существует два вида цепей — пастбищные и детритные.

Пастбищные существуют за счёт растений, которые фотосинтезируют и размножаются, а детритные — за счёт микроорганизмов, которые берут энергию из веществ, появляющихся в процессе разложения.