Биоценоз – сообщество живых организмов
В природе организмы не живут сами по себе, а обитают среди других. В связи с этим в экологии особое внимание уделяется изучению отдельных сообществ тесно взаимодействующих живых организмов, наблюдаются и исследуются происходящие в них процессы, выявляются закономерности.
Биоценоз – это сообщество всех живых организмов определенной местности (биотопа). Отсюда биотоп – это место обитания биоценоза, или участок абиотической среды, который занимает биоценоз.
Организмы в биоценозе объединяет однородность их общего жизненного пространства и различные по характеру и степени зависимости взаимосвязи между собой. Популяции разных видов одного биоценоза выполняют разную роль, занимая разные экологические ниши, но имеют сходные требования к абиотической среде (климату, рельефу), то есть каждый вид по своему адаптирован к ней.
Чем более разнородна среда обитания биоценоза, тем больше видов могут найти в нем подходящее для себя место. Известен так называемый опушечный эффект, когда в мозаичной местности (например, лес с полянами, оврагами, опушками и др.) обитает больше разных видов, чем в подобной, но однородной.
Соседние биоценозы часто не переходят резко друг в друга. Переходная полоса называется экотоном. Обычно он более богат видами, чем каждый отдельный биоценоз.
В подавляющем большинстве сообществ выделяют продуцентов, консументов и редуцентов. Продуценты (в основном растения) способны создавать из неорганических веществ органические, привносят их в биоценоз и, таким образом, являются первыми звеньями пищевых цепей. Разнообразные консументы потребляют готовые органические вещества (травоядные, хищники, паразиты). Редуценты преимущественно разрушают органику до неорганических веществ (бактерии, грибы).
Биоразнообразие биоценоза определяется количеством составляющих его видов. Биомасса – совокупная масса всех организмов.
Во многих случаях биомасса зависит от поступающей солнечной энергии и других факторов, способствующих жизни (благоприятных водного и температурного режимов). Часто чем больше биомасса, тем больше биоразнообразие, которое в свою очередь определяет устойчивость биоценоза. Наибольшее видовое разнообразие отмечается в тропических лесах.
В конкретных сообществах выделяют свои доминантные виды. Их представители либо наиболее многочисленные, либо составляют существенную биомассу от общей, либо имеют какое-либо определяющее для биоценоза значение. Так доминантные растительные виды определяют тип сообщества, населяющих животных, видовой состав других растений. То есть они являются средообразователями.
Ярусность – это пространственная вертикальная характеристика биоценоза, определяемая растениями. Выделяют древесный, кустарниковый, травяной, приземистый ярусы. У животных тоже может быть ярусность, но из-за их подвижности она не столь явная.
Кроме ярусности бывает расчлененность в горизонтальном направлении – мозаичность (микрогруппировки различаются количественным составом представителей разных видов, видовым составом, плотностью). Мозаичность – следствие неоднородности рельефа, средообразующего влияния растений, может быть результатом деятельности животных.
Биоценоз состоит из экологических ниш, каждая из которых определяет свой набор связей с другими видами и свои требования к факторам среды. С такой функциональной точки зрения какой именно вид займет ту или иную экологическую нишу не столь важно для целостности и устойчивости сообщества.
С другой стороны, один вид может занимать разные экологические ниши в зависимости от стадии своего развития (например, бабочки и их гусеницы).
Популяции разных видов, занимающие в одном сообществе сходные экологические ниши (имеющие идентичные экологические потребности), находятся в конкурентных отношениях между собой. В итоге одна популяция вытесняет другую (закон Гаузе, или правило конкурентного исключения). Подобное не происходит, если условия среды незначительно меняются так, что сначала благоприятствуют одному виду, потом другому. Иной способ "разойтись" – занять несколько разные ниши (питаться немного по-разному, жить в разных местах одного биоценоза, разнести фазу активности на разное время).
Если закон Гаузе все же реализуется, то более слабый конкурент вытесняется, или он вынужден искать новую экологическую нишу (приспосабливаться к новому в процессе своей эволюции).
Сходные, но немного отличающиеся друг от друга экологические ниши позволяют сообществу при потере (снижении численности) одного вида оставаться устойчивым за счет увеличения численности другого.
Также в изменяющихся внешних условиях жизнеспособность сообщества как надорганизменной системы обеспечивают многочисленные его виды, которые не являются доминантными. В устойчивом сообществе таких таких видов намного больше, чем видов-доминантов. Малочисленные виды обеспечивают резерв биоценоза.
Видовая структура биоценоза – соотношение видов по численности.
Биотические связи – связи между живыми организмами. Они формируются в процессе совместной эволюции видов. Биоценозы пронизаны различными по своей природе биотическими связями, которые бывают как прямыми (когда представители разных видов непосредственно взаимодействуют между собой), так и косвенными, то есть опосредованными (через "посредника").
К прямым биотическим связям относят трофические (одни едят других), топические (одни живут на других или пользуются созданными условиями), форические (одни расселяют других), фабрические (используют другие виды или продукты их жизнедеятельности для строительства собственных убежищ).
Трофические связи являются главными в сообществе живых организмов. Трофические связи могут быть широкими или специализированными. Первыми обладают многоядные и всеядные виды, вторыми – питающиеся одним или несколькими другими видами.
Трофические связи биоценоза сдерживают рост численности обитающих в нем популяций.
Конкуренцию (например, за пищу, места обитания) следует отнести к косвенным связям. В случае межвидовой конкуренции индивиды могут не иметь причин взаимодействовать друг с другом, но испытывают влияние из-за ограниченности ресурсов, уменьшения их количества за счет вида-конкурента.
В сообществах встречаются взаимовыгодные отношения. Например, животные распространяют семена, поедая плоды, насекомые опыляют растения. К взаимовыгодным связям также относятся мутуализм, симбиоз. Примеры последнего – связь растений с клубеньковыми бактериями и грибами.
Биотические связи не всегда двухсторонние. Один вид может получать выгоду или вред от жизнедеятельности другого, которому, в свою очередь, наличие первого безразлично. Например, когда в норах относительно крупных животных прячутся мелкие насекомые.
В устойчивых сообществах хищник уничтожает примерно такое количество особей вида-жертвы, какое восполняется за счет размножения.
Колебания численности жертвы оказывают влияние на колебания численности хищника. Периодическое увеличение количества первого ведет к последующему увеличению количества особей второго.
Считается, что исчезновение вида-хищника может привести к более пагубным последствиям для биоценоза. Ведь в этом случае жертва размножается и уничтожают весь свой корм (свою кормовую базу).
Хищники обычно менее специализированные на конкретных видах, служащих им пищей, чем травоядные, которые нередко питаются определенным типом растений или даже их частью. Поскольку хищники тратят много энергии на поимку, узкая специализация была бы для них слишком энергозатратна и приводила бы к гибели в случае исчезновения жертвы.
В сообществах с высоким биоразнообразием конкурирующие виды различаются друг от друга в более мелких аспектах, чем в сообществах, где разных видов не так много.
Вспышки численности того или иного вида характерны для бедных видами сообществ. В биоценозах с достаточным биоразнообразием подобное встречается редко, так как вид всегда испытывает конкуренцию, которая подавляет рост численности.
Изъятие из сообщества одного конкурента приводит к росту численности другого. Ослабление межвидовой конкуренции приводит к расширению экологической ниши вида.
Кроме благоприятных факторов среды на биоразнообразие также влияет длительность существования биоценоза. При прочих равных в зрелых сообществах видов больше, чем в молодых.
Естественный биоценоз представляет собой способную к саморегуляции систему, при этом изменчивую.
Однако к биоценозам относят не только естественные (природные), но и созданные человеком – искусственные (например, сад, поле, парк). Такие сообщества бедны видами. Их стабильность поддерживается с помощью разработки и реализации специальной системы мер.