Парниковый эффект и его возможные последствия

Глава 3 Биотоп и биоценоз 

Понятие биоценоза. Живые организмы встречаются  на Земле не в любых случайных  сочетаниях, как независимые особи, а образуют закономерные комплексы (сообщества). Впервые на возможность выделения таких сообществ обратил внимание немецкий биолог Карл Август Мёбиус (1825— 1908). В 1877 г. он предложил для обозначения комплекса живых организмов, постоянно встречающихся вместе, при наличии одинаковых условий существования, термин биоценоз (от греч. bios — жизнь и koinos — общий, делать что-либо общим). 

Биоценоз —  это исторически сложившаяся  группировка растений, животных, грибов и микроорганизмов, населяющих относительно однородное жизненное пространство (участок суши или водоема) . 

Итак, каждый биоценоз состоит из определенной совокупности живых организмов, относящихся к  разным видам. Но мы знаем, что особи  одного вида объединяются в природные  системы, которые называются популяциями. Поэтому биоценоз может быть определен  также и как совокупность популяций всех видов живых организмов, заселяющих общие места обитания. 

В состав биоценоза  входят совокупность растений на определенной территории — фитоценоз (от греч. phyton — растение), совокупность животных, проживающих в пределах фитоценоза, — зооценоз (от греч. zoon — животное), микробоценоз — совокупность микроорганизмов, населяющих почву, и микоценоз (от греч. mykes — гриб) — совокупность грибов. Примерами биоценозов являются лиственный, еловый, сосновый или смешанный лес, луг, болото и т.д. 

Каждый биоценоз развивается в пределах однородного  пространства, которое характеризуется  определенным сочетанием абиотических факторов, таких как количество приходящей солнечной радиации, температура, влажность, химический и механический состав почвы, ее кислотность, рельеф местности и др. Такое однородное пространство (часть абиотической среды), занимаемое биоценозом, называется биотоп. Это может быть какой-либо участок суши или водоема, берег моря или склон горы. Биотоп — это неорганическая среда, которая является необходимым условием существования биоценоза. Между биоценозом и биотопом существует тесное взаимодействие. 

Масштабы биоценозов могут быть различны — от сообществ  подушек лишайников на стволах деревьев, моховых кочек на болоте или разлагающегося пня до населения целых ландшафтов. Так, на суше можно выделить биоценоз суходольного (незаливаемого водой) луга, биоценоз сосняка-беломошника, биоценоз ковыльной степи, биоценоз пшеничного поля и т .д. 

В водной среде  биоценозы обычно выделяют в соответствии с экологическими подразделениями водоемов — биоценоз прибрежных песчанистых или

илистых грунтов, биоценоз приливной зоны моря, биоценоз крупных водных растений прибрежной зоны озера, биоценоз пресного водоема  и т.д. . 

В конкретный биоценоз включаются не только организмы, постоянно обитающие на определенной территории, но и те, которые оказывают существенное воздействие на его жизнь, хоть и обитают в других биоценозах. 

Например, многие насекомые размножаются в водоемах, где являются важным источником питания рыб и некоторых других животных. В молодом возрасте они входят в состав водного биоценоза, а во взрослом состоянии ведут наземный образ жизни, т.е. выступают как элементы сухопутных биоценозов. Зайцы могут питаться на лугу, а обитать в лесу. То же касается и многих видов лесных птиц, которые ищут себе пропитание не только в лесу, а и на прилегающих лугах или болотах. 

Видовая структура  биоценоза. Каждый биоценоз можно описать, основываясь на совокупности составляющих его видов. Видовое разнообразие различных биоценозов разное, что обусловлено их разным географическим положением. Установлено: оно уменьшается по направлению от тропиков в сторону высоких широт, что объясняется ухудшением условий жизни организмов. 

Например, во влажных  тропических лесах Малайзии на 1 га леса можно насчитать до 200 видов древесных пород. Биоценоз соснового леса в условиях Беларуси может включать максимум до десяти видов деревьев на 1 га, а на севере таежной области на такой же площади присутствует 2—5 видов. Наиболее бедными биоценозами по набору видов являются альпийские и арктические пустыни, самыми богатыми — тропические леса. 

Если какой-либо вид растения (или животного) количественно  преобладает в сообществе (имеет  большую биомассу, продуктивность или численность), то такой вид называется доминантным, или доминирующим. 

Доминантные виды есть в любом биоценозе. В дубраве  это могучие дубы. Используя основную долю солнечной энергии и наращивая  наибольшую биомассу, они затеняют почву, ослабляют движение воздуха и создают особые условия для жизни других обитателей леса. 

Однако кроме  дубов в дубраве проживает  большое количество других организмов. Например, дождевые черви, живущие здесь, улучшают физические и химические свойства почвы, пропуская через пищеварительную систему частицы отмерших растений и опавших листьев. Дуб и червь вносят свой особый вклад в жизнедеятельность биоценоза, однако роль дуба здесь определяющая, поскольку вся жизнь дубового леса обусловливается этой древесной породой и связанными с ней растениями. Поэтому именно дуб является доминирующим видом в таком лесу. 

Пространственная  структура биоценоза. Виды распределяются в пространстве в соответствии с  их потребностями и условиями  местообитания. Такое распределение  в пространстве видов, составляющих биоценоз, называется пространственной структурой биоценоза. Различают вертикальную и горизонтальную структуру биоценоза. 

Вертикальная  структура биоценоза образована отдельными его элементами, особыми  слоями, которые называются ярусами. Ярус — совместно произрастающие группы видов растении, различающиеся по высоте и положению в биоценозе ассимилирующих органов (листья, стебли, подземные органы — клубни, корневища, луковицы и т.п.). Как правило, разные ярусы образованы разными жизненными формами (деревьями, кустарниками, кустарничками, травами, мхами). Наиболее четко ярусность выражена в лесных биоценозах (рис. 2.3). Так, первый ярус здесь обычно формируют самые большие деревья с высоко расположенной листвой, которая хорошо освещается солнцем. Неиспользованный свет может поглощаться деревьями поменьше, образующими второй, подпологовый, ярус. Около 10 % солнечной радиации перехватывается ярусом подлеска, который образуют различные кустарники, и только от 1 до 5 % — растениями травяного покрова (травяно-кустарничковый ярус). 

Напочвенный слой мхов и лишайников формирует мохово-лишайнико-вый  ярус. Итак, схематично в лесном биоценозе  выделяется 5 ярусов. 

Подобно распределению  растительности разные виды животных в биоценозах также занимают определенные уровни. В почве живут почвенные черви, микроорганизмы, землеройные животные. В листовом опаде, на поверхности почвы живут различные многоножки, жужелицыклещи и другие мелкие животные. В верхнем пологе леса гнездятся птицы, причем одни могут питаться и гнездиться ниже верхнего яруса, другие — в кустарниках, а третьи — возле самой земли. Крупные млекопитающие обитают в нижних ярусах. 

Ярусность наблюдается  также в биоценозах океанов и  морей. Разные виды планктона держатся на разной глубине, в зависимости  от освещения, а разные виды рыб — в зависимости от того, где они находят себе пропитание. 

Живые организмы  распределены в пространстве неравномерно. Обычно они составляют группировки, что является приспособительным  фактором в их жизни. Такие группировки  организмов определяют горизонтальную структуру биоценоза. 

Расчлененность  в горизонтальном направлении —  мозаичность — свойственна практически  всем биоценозам. Примеров такого распределения  можно привести множество. Огромными  косяками передвигаются с места  на место многие виды рыб. В большие стаи собираются водоплавающие и воробьиные птицы, готовящиеся к дальним перелетам. Североамериканские олени карибу в условиях тундры образуют огромные стада. В южноамериканских тропиках группы муравьев, вооруженные могучими челюстями и жалами, выстраиваются фронтом 20-метровой ширины и идут в атаку, истребляя всех, кто замешкался и не в силах спастись бегством. 

Такие же примеры  можно привести и для растений: пятнистое размещение особей клевера  на лугу, пятна мхов и лишайников, скопление кустарничков брусники в  сосновом лесу, обширные пятна кислицы  в еловом лесу, земляничные поляны на светлых опушках. 

Наличие мозаичности имеет важное значение для жизни сообщества. Мозаичность позволяет более полно использовать различные типы микроместообитаний. Особям, образующим группировки, свойственна высокая выживаемость, они наиболее эффективно используют пищевые ресурсы. Это ведет к увеличению численности и разнообразию видов в биоценозе, способствует его устойчивости и жизнеспособности. 

Отношения организмов в биоценозах. Особи разных видов  существуют в биоценозах не изолированно; они вступают между собой в  разнообразные прямые и косвенные отношения. Прямые отношения разделяют на четыре типа: трофические, топические, форические, фабрические. 

Трофические отношения  возникают тогда, когда один вид  в биоценозе питается другим (либо мертвыми остатками особей этого  вида, либо продуктами их жизнедеятельности). Божья коровка, питающаяся тлей, корова на лугу, поедающая сочную траву, волк, охотящийся на зайца, — это все примеры прямых трофических связей между видами. 

Топические отношения  характеризуют изменение условий  обитания одного вида в результате жизнедеятельности другого. Ель, затеняя почву, вытесняет светолюбивые виды из-под своей кроны, ракообразные поселяются на коже китов, мхи и лишайники располагаются на коре деревьев. Все эти организмы связаны друг с другом топическими связями. 

Форические отношения  — участие одного вида в распространении  другого. В этой роли обычно выступают  животные, переносящие семена, споры, пыльцу растений. Так, обладающие цепляющимися шипами семена лопуха или череды могут  захватываться шерстью крупных млекопитающих и переноситься на большие расстояния. 

Фабрические отношения  — тип связей, при которых особи  одного вида используют для своих  сооружений продукты выделения, мертвые  остатки либо даже живых особей другого  вида. Например, птицы строят гнезда из сухих веточек, травы, шерсти млекопитающих и т.п. Личинки ручейников для строительства своих домиков используют кусочки корыпесчинки, обломки раковин или же сами раковины с живыми моллюсками мелких видов. 

Примером косвенных  межвидовых отношений могут служить следующие. Насекомоядные птицы не питаются растениями, но поедают многих насекомых, которые кормятся листьями или опыляют цветки. Поедая насекомых-опылителей, птицы косвенным образом воздействуют на число производимых деревом плодов, т.е. на количество пищи, доступной животным, которые питаются плодами и проростками, на хищников и паразитов этих животных и т.д. 

Из всех типов  биотических отношений между  видами в биоценозе наибольшее значение имеют топические и трофические  связи, поскольку они удерживают друг возле друга организмы разных видов, объединяя их в достаточно стабильные сообщества разного масштаба. 

По размеру  биоценозы могут быть разными  — от мелких (кочка на болоте, муравейник, подушки лишайников на стволах деревьев, небольшой пруд) до очень больших (биоценоз леса, луга, озера, болота, ковыльной степи). 

Биоценозы чаще всего не имеют четких границ. В  природе они переходят друг в  друга постепенно, благодаря чему невозможно определить, где кончается  один биоценоз и начинается другой. Например, биоценоз сухого леса постепенно переходит в биоценоз увлажненного луга, который сменяется болотом. Визуально мы можем отграничить лесной биоценоз от лугового и болотного, но сказать четко, где проходит линия границы, мы не в состоянии. В подавляющем большинстве случаев мы будем иметь дело со своеобразной переходной полосой различной ширины и длины, потому что жесткие, резкие границы в природе — редкое исключение. Такая переходная полоса (или зона) между смежными физиономически различимыми сообществами называется экотоном. 

Исторически сложившиеся  группировки совместно обитающих  и взаимосвязанных организмов разных видов называются биоценозами. В  состав биоценоза входят фитоценоз, зооценоз, микоценоз и мик-робоценоз. Каждый биоценоз характеризуется видовой  и пространственной (вертикальной и горизонтальной) структурой и различными биотическими взаимоотношениями организмов. 
 
 
 
 

Заключение  

Таким образом, было показано, что средняя температура  на любом уровне достаточно плотной  планетной тропосферы (с давлениями выше 200 мбар) однозначно определяется интенсивностью солнечного излучения, атмосферным давлением на этом уровне, теплоемкостью тропосферы, влажностью воздуха и его способностью поглощать инфракрасное (тепловое) излучение. Однако, чем интенсивнее происходит поглощение теплового излучения в тропосфере, тем ниже становится ее средняя приземная температура. Приведенный парадоксальный, на первый взгляд, вывод объясняется тем, что при этом снижается температурный градиент в тропосфере и возрастает интенсивность конвективного выноса тепла из тропосферы в стратосферу. Найденная закономерность позволила выполнить ряд прогнозных расчетов. Так, при мысленной замене азотно-кислородной атмосферы Земли на углекислотную, но с тем же давлением 1 атм., средняя приземная температура понижается (а не повышается) почти на 2 ° С. Отсюда видно, что насыщение атмосферы углекислым газом, несмотря на поглощение им инфракрасного излучения, при прочих равных условиях, всегда приводит не к повышению, а только к понижению и парникового эффекта и средней поверхностной температуры планеты.