Устойчивость экосистемы - один из наиболее значимых показателей состояния Она представляет собой способность в целом и ее составных частей успешно противостоять негативным внешним факторам, сохраняя при этом не только свою структуру, но и свои функции. Важнейшая характеристика устойчивости заключается в относительном затухании возникающих колебаний. Подобная способность плотно изучается для определения последствий от воздействия антропогенных факторов.

Понятие "устойчивость экосистемы" нередко представляется синонимом экологической стабильности. Как и любое другое явление в природе, вся сущность экосистемы стремится к равновесию (баланс биологических видов, баланс энергии и другие). Таким образом, особую роль играет механизм саморегуляции.

Основная задача данного процесса - совместное существование множества живых организмов, а также объектов неживой природы при ограничении и регуляции численности каждого вида. Устойчивость экосистемы обеспечивается за счет отсутствия полного уничтожения популяции. Имеющееся видовое разнообразие позволяет каждому представителю питаться несколькими формами, стоящими на более низком Таким образом, если численность вида значительно сокращается и находится близко к порогу уничтожения, можно "переключиться" на другую более распространенную форму жизни. В этом и заключаются факторы устойчивости экосистем.

Как уже говорилось ранее, экологическая стабильность считается синонимом понятия устойчивости. Это не случайно. Сохранить окружающую среду в стабильном состоянии возможно только при условии, что закон динамического равновесия не будет нарушен. В противном случае под угрозой может оказаться не только качество природной среды, но даже существование целого комплекса различных природных компонентов.

Устойчивость экосистемы, обеспечиваемая законом динамического внутреннего равновесия, подчиняется также балансу крупных территорий и балансу компонентов. Именно эти понятия лежат в основе природопользования. Кроме того, разработка специальных комплексов мероприятий, которые направлены на также должна проводиться с учетом вышеперечисленных законов и балансов.

Устойчивость экосистемы можно также представить как экологическое равновесие. Оно представляет собой особое свойство живых систем, которое не нарушается даже при воздействии различных антропогенных факторов. При разработке проектов по освоению новых территорий необходимо учитывать соотношение экстенсивно и интенсивно используемых земель на представленной площади. Это могут быть различные урбанизированные комплексы, луга для выпаса крупного рогатого скота, зоны сохранившихся естественных лесов. Нерациональное освоение территорий может нанести значительный ущерб как экологии данного конкретного региона, так и природной экосистеме в целом.

Энергетика или продуктивность биогеоценоза

Понятие о трофической цепи

Синтез первичного органического вещества

Согласно второму началу термодинамики, все виды энергии в конечном счете превращаются в тепловую и рассеиваются. Пер­вичное органическое вещество образуется в основном зелеными растениями, в процессе фотосинтеза, эта реакция идет против термодинамического градиента, т.е. идет накопление энергии в органическом веществе за счет преобразования энергии фотонов в энергию химических связей. В год растения запасают энергию 20,9 х 10 22 кДж. Кроме того, синтез органического вещества может осуществляться бактериями.

Трофическая цепь - образуется в биогеоценозе при последова­тельной передаче вещества и эквивалентной ему энергии от одних организмов другим. Т.к. растения строят свой организм без по­средников, то их называют автотрофами, а т.к. они к тому же соз­дают первичное органическое вещество, то их еще называют про­дуцентами.

Схема простой пищевой цепи в биогеоценозе.

Организмы, не способные строить свое вещество из минераль­ных компонентов вынуждены для этого использовать созданное автотрофами, называются гетеротрофами или консументами. Раз­личают консументы первого, второго порядка и т.д. Короткие трофические цепи - осша-заяц-лиса. Сложная взаимосвязь между общими звеньями разных трофических цепей образует трофиче­скую сеть.

В процессе питания на всех этапах трофической сети появляются отходы, которые частично или полностью заменяются реду­центами. Это бактерии, грибы, простейшие, мелкие беспозвоноч­ные и т.д., которые в процессе своей жизнедеятельности разлага­ют органические остатки всех трофических уровней до минераль­ных веществ.

В экологической системе идет непрерывный поток энергии от одного пищевого уровня к другому. На каждом этапе часть энергии рассеивается (теряется) и компенсируется ее поступлением от Солнца. Продуктивность экосистемы определяется некоторой единицей времени (скорость образования биомассы).

Различают первичную продуктивность (продуктивность про­дуцентов) и вторичную (продуктивность консументов).

Первичная продуктивность не превышает 0,5%, вторичная еще гораздо меньше. При передаче энергии от одного звена к другому теряется до 99%.

Для того, чтобы биогеоценоз или естественная экосистема на­ходилась в состоянии биостата необходимо:

1. Сбалансированность потоков вещества и энергии и процес­сов обмена веществ между организмом и окружающей средой.

2. Наличие биотического круговорота, обеспечивающегося ме­ханизмами обратной связи

3. Наличие видового разнообразия в экосистемах, и как следст­вие, стабильность экосистем определяется числом связей между видами трофической пирамиды.

Экосистема (биогеоценоз)- это область или природная зона с присущими ей условиями климата и набором флоры и фауны. Она сама организует, регулирует и развивает свою деятельность.

Устойчивость природных экосистем

Устойчивость (гомеостаз) - это самое важное свойство биологической системы, зависящее от ее разнообразия и размера.

Оно характеризуется:

Способностью возвращаться в нормальное состояние после любого отрицательного воздействия;

Возможностью стойко переносить перемены без нарушений свойств.

Главная задача всех представителей экосистемы, обеспечить ее баланс и сохранность.

Это достигается путем взаимодействия организмов:

Разрушающих мертвые клетки и живущих за счет них (редуцентов);

Образующих органические вещества из неорганических для построения своего тела (продуцентов);

Не способных создавать органический материал из неорганического и потребляющих его (консументов).

В местах обитания постоянно возобновляются запасы неорганических веществ. Их возврат совершается в ходе дыхания и других жизненных процессов организмов, а так же после их смерти, в результате разложения.

Постоянство экологической системы зависит от количества населяющих ее видов и сложности цепочки питания. Чем ветвистее цепь, тем стабильнее система в целом.

Хотя биогеоценоз является закрытой структурой, но при этом он не имеет полностью замкнутого круговорота, так как минимальный обмен со средой обитания все-таки производится.

Оставаться статичной может только неживая природа.

Причины устойчивости и смены экосистем

Естественные зоны называют равновесными тогда, когда они «контролируют» скопление всех типов растений и зверей и поддерживают баланс. При этом отмирание непрерывно компенсируется появлением новых представителей.

Постоянные перемены происходят всегда и зависят от сезона, влияния погоды и времени суток. Они затрагивают даже самые, казалось бы, надежные природные области. Если эти преобразования цикличны (их значение колеблется на среднем уровне и не нарушает динамическое равновесие), то они не приводят к глобальным изменениям.

Но если внешние условия неблагоприятно сказываются на сообществах, их численность может сократиться, а потом вообще исчезнуть. А это неизбежно приведет к трансформации всей области.

Что произойдет во время смены биогеоценоза:

Увеличение видового разнообразия и общей массы;

Замещение некоторых растений и животных другими видами;

Усложнение цепей питания.

При изменениях, потере каких - то семейств, в биогеоценозе начнут накапливаться останки животных и растений из-за нарушений в пищевой цепочке. В итоге ее постоянство даст сбой и произойдет трансформация.

Если она происходит естественным образом, то это очень долгий процесс (например, зарастание озера), не считая стихийных бедствий (землетрясений, наводнений и т.д.).

Человек и его деятельность глобальным образом вмешивается в жизнь экосистем. Это приводит к нарушению их гармонии и способствует гибели.

Биогеоценоз

Свойства биогеоценоза

• естественная, исторически сложившаяся система
• система, способная к саморегуляции и поддержанию своего состава на определенном постоянном уровне
• характерен круговорот веществ
• открытая система для поступления и выхода энергии, основной источник которой - Солнце

Основные показатели биогеоценоза

• Видовой состав - количество видов, обитающих в биогеоценозе.
• Видовое разнообразие - количество видов, обитающих в биогеоценозе на единицу площади или объема.

В большинстве случаев видовой состав и видовое разнообразие количественно не совпадают и видовое разнообразие напрямую зависит от исследуемого участка.

• Биомасса - количество организмов биогеоценоза, выраженное в единицах массы. Чаще всего биомассу подразделяют на:
  • биомассу продуцентов
  • биомассу консументов
  • биомассу редуцентов
• Продуктивность
• Устойчивость
• Способность к саморегуляции

Пространственные характеристики

Переход одного биогеоценоза в другой в пространстве или во времени сопровождается сменой состояний и свойств всех его компонентов и, следовательно, сменой характера биогеоценотического метаболизма. Границы биогеоценоза могут быть прослежены на многих из его компонентов, но чаще они совпадают с границами растительных сообществ (фитоценозов). Толща биогеоценоза не бывает однородной ни по составу и состоянию его компонентов, ни по условиям и результатам их биогеоценотической деятельности. Она дифференцируется на надземную, подземную, подводную части, которые в свою очередь делятся на элементарные вертикальные структуры - био-геогоризонты, очень специфичные по составу, структуре и состоянию живых и косных компонентов. Для обозначения горизонтальной неоднородности, или мозаичности биогеоценоза введено понятие биогеоценотических парцелл. Как и биогеоценоз в целом, это понятие комплексное, так как в состав парцеллы на правах участников обмена веществ и энергии входят растительность, животные, микроорганизмы, почва, атмосфера .

Механизмы устойчивости биогеоценозов

Одним из свойств биогеоценозов является способность к саморегуляции, то есть к поддержанию своего состава на определенном стабильном уровне. Это достигается благодаря устойчивому круговороту веществ и энергии. Устойчивость же самого круговорота обеспечивается несколькими механизмами:

• достаточность жизненного пространства, то есть такой объем или площадь, которые обеспечивают один организм всеми необходимыми ему ресурсами.
• богатство видового состава. Чем он богаче, тем устойчивее цепи питания и, следовательно, круговорот веществ.
• многообразие взаимодействия видов, которые также поддерживают прочность трофических отношений.
• средообразующие свойства видов, то есть участие видов в синтезе или окислении веществ.
• направление антропогенного воздействия.

Таким образом, механизмы обеспечивают существование неменяющихся биогеоценозов, которые называются стабильными. Стабильный биогеоценоз, существующий длительное время, называется климаксическим. Стабильных биогеоценозов в природе мало, чаще встречаются устойчивые - меняющиеся биогеоценозы, но способные, благодаря саморегуляции, приходить в первоначальное, исходное положение.

Формы существующих взаимоотношений между организмами в биогеоценозах

Совместная жизнь организмов в биогеоценозах протекает в виде 6 основных типов взаимоотношений:

Wikimedia Foundation . 2010 .

• Биотоп
• Экосистема

Смотреть что такое "Биогеоценоз" в других словарях:

биогеоценоз - биогеоценоз … Орфографический словарь-справочник

БИОГЕОЦЕНОЗ - (от био..., гео... и...ценоз), геобиоценоз, экоценоз (Kassas, Girgis, 1965), биоэкос (Нестеров, 1975), ценоэкосистема (Быков, 1970), геоэкосистема (Сочава, 1970), геоэкобиота (Герасимов, 1973), биценотоп (Иоганзен, 1971), по В. Н. Сукачеву… … Экологический словарь

БИОГЕОЦЕНОЗ - (от био..., греч. ge Земля и ценоз), однородный участок земной поверхности с определённым составом живых (биоценоз) и косных (приземный слой атмосферы, солнечная энергия, почва и др.) компонентов, объединённых обменом вещества и энергии в единый… … Биологический энциклопедический словарь

биогеоценоз - экосистема Словарь русских синонимов. биогеоценоз сущ., кол во синонимов: 1 экосистема (3) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин … Словарь синонимов

БИОГЕОЦЕНОЗ - Эволюционно сложившаяся, пространственно ограниченная, длительно самоподдерживающаяся, однородная экологическая система, в которой функционально взаимосвязаны живые организмы и окружающая их абиотическая среда. Биогеоценоз характеризуется… … Словарь бизнес-терминов

БИОГЕОЦЕНОЗ - (от био... гео... и греч. koinos общий) однородный участок земной поверхности с определенным составом живых (биоценоз) и косных (приземный слой атмосферы, солнечная энергия, почва и др.) компонентов и динамическим взаимодействием между ними… … Большой Энциклопедический словарь

БИОГЕОЦЕНОЗ - особый взаимообусловленный комплекс на определенном участке земной поверхности, с присущим этому участку геол. строением, почвенным и водным режимами, микроклиматом, растительным сообществом и населяющим его миром животных и микроорганизмов. Все… … Геологическая энциклопедия

БИОГЕОЦЕНОЗ - (от греч. bios жизнь, де земля и fcoinos общий) англ. biogeocenosis; нем. Biogeoconose. Относительно пространственно ограниченная (внутренне однородная природа) система функционально взаимосвязанных живых организмов и окружающей их абиотической… … Энциклопедия социологии

Биогеоценоз - совокупность на известном протяжении земной поверхности однородных природных явлений (атмосферы, горной породы, растительности, животного мира и мира микроорганизмов, почвы и гидрологических условий), имеющая свою особую специфику взаимодействий… … Словарь черезвычайных ситуаций

биогеоценоз - Совокупность на известном протяжении земной поверхности однородных явлений (атмосферы, горной породы, растительности, животного мира и мира микроорганизмов, почв и гидрогеологических условий), слагающих их компонентов и определенный тип обмена… … Справочник технического переводчика

В основе устойчивости БГЦ лежат механизмы саморегуляции слагающих его популяций, сложившиеся на основе материально-энергетических взаимоотношений с окружающей региональной средой. Каждая популяция устанавливает в своей биоценотической среде оптимальный уровень своей численности во всех половых и возрастных группах. На этой основе между популяцией и биогеоценозом складываются наиболее оптимальные количественные материально-энергетические соотношения. Взаимосвязь и взаимодействие всех популяций между собой и средой обитания является условием развития вида и устойчивого существования БГЦ как сиетемы.(Пример: система популяция-биогеоценоз)

Устойчивость биогеоценоза – это его качественная определенность - как элементарной ячейки биогеосферы. Устойчивый БГЦ обладает относительным постоянством структуры и возможностями обмена веществом и энергией с соседними БГЦ. В нем существует эволюционно сложившееся взаимодействие факторов, стремящихся поддержать относительно устойчивое состояние в данное время. Такое состояние называют БГЦ гомеостазом.

Динамика биогеоценоза. Все биогеоценозы, несмотря на относительную устойчивость и стабильность испытывают большие или меньшие перестройки в своей структуре и метаболизме,что приводит к качественным и количественным изменениям. По В.Н.Сукачеву(1964) они могут быть циклическими(периодическими): суточные, сезонные, многолетние и т.п. и сукцессионными. Динамика - это изменчивость БГЦ, возникающая в результате накопления количественных изменений в его составе, структуре и функциональной организации.

Циклические изменения обратимы и не изменяют качественную специфику данного биогеоценоза. В отличие от этого сукцессионные изменения представляют собой процессы качественной смены одних биогеоценозов другими. Такие смены могут быть двух категорий:

Вторая категория – биогеоценогенез - процесс формирования биогеоценозов, смены их во времени и развития биогеоценотического покрова на той или иной территории (Сукачев). Он включает два взаимосвязанных этапа: 1. - сингенез, 2. –эндогенез.

Сингенез - это процесс формирования биогеоценозов на лишенных жизни участках Земли. По Ф.Клементсу (1936) сингенез проходит три стадии: миграция, эцезис, конкуренция, по В.Н.Сукачеву только две: миграция и эцезис. При этом по В.Н.Сукачеву стадии миграции и эцезиса проходят на каждом этапе заселения.

Пример, схема И.В.Стебаева касается формирования БГЦ на твердых скальных породах.

Произошло обрушение горных пород после землетрясения. В результате обвала образовались обширные склоны в виде каменистых россыпей из твердых скальных пород, совершенно лишенные растительности.

Первыми заселяют эти россыпи корковые и листоватые лишайники. Вместе с ними поселяется и гетеротрофная микрофлора. На этом этапе заселения твердых скальных пород различаются стадии и миграции, и эцезиса.

Для фазы миграции характерно увеличение видового разнообразия, ценокомплекс размещен мозаично.

На фазе эцезиса происходит слияние раздельных пятен лишайников в сплошной ковер, увеличивается количество сопутствующих видов - панцирных клещей, ногохвосток и других низших насекомых.

Затем наступает этап развития литофильных мхов. На этом этапе заселение мхами происходит также в две фазы - миграции и эцезиса. Аналогично этим этапам происходит смена литофильных мхов зелеными гипновыми мхами, а также смена гипновых мхов высшими сосудистыми растениями. На каждом этапе проходят обе стадии сингенеза-миграции и эцезиса. На последних двух стадиях данное местообитание заселяют высшие насекомые и дождевые черви, а также трофически связанные с ними группы хищников,

В ходе развития этих стадий происходит все большее разрушение поверхности горной породы, увеличивается мощность рыхлого субстрата. Идет обогащение мелкозема гумусом и минеральными веществами, постепенное превращение его в почвы. Формируются маломощные, малоразвитые почвенные покровы.

С развитием почвы идет усложнение структурно-функциональной организации БГЦ - слоя, его дифференциация по элементам морфологической и трофической структуры и в конченом итоге, становление биогеоценотической системы.

По иному происходит сингенез на рыхлых субстратах. Здесь отсутствует стадия из примитивных лишайников и моховых сообществ, связанных с биологическим разложением скальных пород и формированием примитивного почвенного слоя. Процесс сингенеза с начала до конца идет на базе высших сосудистых растений и соответствующих сопутствующих представителей животного и микробного населения. Интересную схему сингенеза представил Б А,Быков (1970). В этой схеме различаются три стадии:

1. Проценоз - колония. Заселение пространства инициальными видами высших сосудистых растений, обычно относящихся к одной экобиоморфе. Поселения растений разобщены, между ними отсутствуют взаимодействия и взаимовлияния, воздействие на среду слабое.

2. Проценоз - группировка. Идет формирование растительных сообществ с помощью нескольких взаимодействующих популяций, относящихся к одной или двум экобиоморфам. Среда обитания подвергается заметному изменению.

3. Гиперценоз. Образуются фитоценотипы – доминанты, субдоминанты, сопутствующие виды. Растет популяционно – видовое разнообразие,формируется структура и внешний облик фитоценоза.

Этот процесс завершается становлением относительно стабильного сообщества, обладающего свойственным ему составом живых и косных компонентов, структурно-функциолнальной организацией, сложной системой разносторонних связей и механизмов саморегуляции.

Более проще выраженная схема сингенеза дана А. П. Шенниковым (1964).

1. Экотопическая группировка растений раздельного сложения

2. Открытый фитоценоз раздельно-зарослевого сложения

3. Сомкнутый фитоценоз относительно диффузного строения Практически это то же самое, что и схема Быкова, но по другому названная.