СИНЭКОЛОГИЯ

СИНЭКОЛОГИЯ

Термин «синэкология» предложил
швейцарский ботаник К. Шретер (1092
г.)

Синэкология (от греч. syn - вместе) раздел экологии, изучающий
ассоциации популяций разных видов
растений, животных и
микроорганизмов (биоценозов), пути
их формирования и их
взаимодействие с окружающей
средой.
Понятие «биоценоз» было
предложено в 1877 г.
немецким зоологом
К.Мебиусом.
«биоценоз – это глубоко
закономерное сочетание
организмов разных видов в
определенных условиях»

Биоценоз (от греч bios - жизнь, koinos общий) - это совокупность популяций
растений, животных и
микроорганизмов, живущих совместно
в одних и тех же условиях среды.
Экотоп – компоненты, относящиеся к
неживой природе, образующие косное
единство: атмосфера (климатоп) +
почва-грунт (эдафотоп)
Биотоп - относительно однородное по
абиотическим факторам среды
пространство, занятое биоценозом.
Структура биоценоза и схема взаимодействия между
его компонентами (по В.Н. Сукачеву, 1940)
Cообщество

Сообщество широком смысле
можно рассматривать как систему
популяций видов, обитающих
совместно и относящихся к
разным трофическим уровням, т.
е. продуцентов, консументов и
редуцентов (в этом смысле
сообщество = биоценоз)
Cообщество
В более узком смысле этот термин
применяют к группе популяций одного
трофического блока:
фитоценоз - сообщество растений;
зооценоз – сообщество животных;
микробоценоз
– сообщество
микроорганизмов
Специфика систем надорганизменного
уровня организации (В. Тишлер, 1971).
1. Сообщества всегда складываются из
готовых частей (представителей
различных видов или целых
комплексов видов), имеющихся в
окружающей среде. Способ их
возникновения этим отличается от
формирования отдельного организма,
которое происходит путем
постепенного дифференцирования
зачатков.
2. Части сообщества заменяемы. Один
вид или комплекс видов может занять
место другого со сходными
экологическими требованиями без
ущерба для всей системы. Части (органы)
же любого организма уникальны
3. Сообщества существуют, главным
образом, за счет уравновешивания
противоположно направленных сил
4. Сообщества основаны на количественной
регуляции численности одних видов
другими
5. Предельные размеры организма
ограничены его внутренней,
наследственной программой. Размеры
надорганизменных систем
определяются внешними причинами.
6. Сообщества часто имеют расплывчатые
границы, иногда неуловимо переходя
одно в другое. Однако они вполне
объективно, реально существуют в
природе.

Термин «экосистема» впервые был
предложен в 1935 г. Английским
экологом А. Тэнсли
Экосистема - это любая совокупность
взаимодействующих живых
организмов и условий среды,
функционирующая как единое целое
за счет обмена веществом, энергией и
информацией.

В целом биогеоценоз выступает по
отношению к экосистеме, как
частное к общему.
Экосистема

«Экосистемы - основные природные
единицы на поверхности земли, в которые
входит не только комплекс организмов, но
и весь комплекс физических факторов –
факторов местообитания в самом
широком смысле» (А. Тенсли, 1935).
Экосистема есть такой комплекс, в
котором между биотическими и
абиотическими компонентами
происходит обмен веществом, энергией и
информацией.
Процессы, осуществляющие связь
компонентов экосистемы
 Преобразование и перемещение
вещества (круговорот веществ);
 Расходование энергии и ее
накопление в связанной форме
(поток энергии)
 Упорядочение этих процессов
путем информационного
взаимодействия
Роль различных компонентов в
экосистемах
 В наземных экосистемах
ведущие компоненты:
- растительность
- почва
 В водных:
- Фитопланктон и макрофиты

Термин «биогеоценоз» предложил в
1942 г. В. Н. Сукачев.

Биогеоценоз (БГЦ) – исторически
сложившийся комплекс живых
организмов, занимаемых
определенную территорию
(определенный тип почв, климат и т.д.)
внутри которого вырабатываются
специфические отношения.
Три характерные черты БГЦ:
1. историзм – характерно
длительность существования во
времени. В отличие от экосистемы,
которая может образовываться во
время падения капли;
 2. обязательная привязка к почве;
 3. специфические отношения между
компонентами

Структура биогеоценозов (БГЦ)
Видовая структура биоценоза
◦ Видовое разнообразие (видовое
богатство) – это:
◦ а) число видов
◦ б) соотношение их по
численности или массе
(выровненность).
Правила Уоллеса (1859):
по мере продвижения с севера на юг видовое
разнообразие увеличивается.Число видов
обеспечивается диапазоном имеющихся ресурсов.
Число видов возрастает с увеличением
площади.
При стрессовых антропогенных воздействиях
видовое разнообразие сокращается.
Видовое разнообразие может сокращаться в
результате конкуренции.
Чем ỳже экологические ниши видов, тем больше
видовое разнообразие сообщества.
Все виды делятся на несколько групп:

1. эдификаторы - виды, определяющие структуру
сообщества и его специфику, в основном растения
строители; отличаются сильно выраженной
средообразующей способностью
2. доминанты –
численно
преобладающие виды
(огоньки, папоротники);
3. сопутствующие – виды-индикаторы, наиболее
чувствительны к изменениям условий среды
(лишайники).
Виды разнообразия (Р. Уиттекер, 1960)
α - разнообразие (внутри местообитания
или одного сообщества);
 β - разнообразие (между
местообитаниями);
 γ - разнообразие (в обширных регионах
биома, континента, острова и т. д.)

Крюгер и Тейлор, 1979:
 δ - разнообразие (связанное с
изменениями климатических факторов).
Пространственно-временная
организация БГЦ:
1. надпочвеный
 2. напочвенный
 3. почвенный

Вертикальная структура БГЦ
Древесный ярус
Ярус подлеска
Травяно-кустарничковый
ярус
Мохово-лишайниковый ярус
Надпочвенный ярус

Представляет собой всю видимую часть
БГЦ. В нём четко выделяется
геоботанические ярусы (деревья,
кустарники, травы, мхи). Для каждого из
этих ярусов характерен свой живой мир,
свой биоценоз.
Правило Раункиера для верхнего
яруса:
число
видов
численность
В любом сообществе
есть большой хвост
малочисленных видов
и незначительный
всплеск доминантных
Значение яруса:






1. он является основным поставщиком
кислорода и биомассы;
2.для него характерно начало миграции
химических элементов;
3.является поставщиком фитанцидов
(убивает все известные микроорганизмы);
4.место обитания самых разнообразных
видов растений и животных;
5.участие в противоэрозионных процессах.
Регулятор гидротермального баланса;
6.буферная система относительно
воздействия факторов внешней среды.
Напочвенный ярус:

Представляет собой подстилку. Зависит от типа
фитоценоза (зел.растений), отсутствует в пустыне,
в степях представлен войлоком, наиболее хорошо
выражен в лесах, где зависит от характера опада.
Этот слой может быть рыхлым или плотным, может
быть хорошо аэрированным или наоборот
«безжизненным». Подстилку составляют
сапрофиты, которые питаются, в основном
неорганическими остатками, это беспозвоночные
грибы, изредка автотрофные организмы, например,
водоросли.
Значение яруса:
1. среда обитания подстилающих
живых организмов (герпетобионтов клещи);
 2.теплоизоляционный слой,
защищающий почву и живые
организмы;
 3. среда, где прорастают семена
растений;
 4. среда, где начинается активное
разложение (деструкция)
органического вещества;

Почвенный ярус:

Обусловлен географической широтой
местности, суммой осадков, потоками тепла
и света. Тип её определяется материнскими
породами, рельефом местности, временем
формирования, живыми организмами в ней
обитающими.
Значение яруса:
1. определяет тип БГЦ;
 2. здесь находятся корни растений;
 3. здесь происходит конечный этап
превращения химических веществ;
 4. уникальная трехфазная система.

Пространственно-функциональная
организация:
консорция, парцелла и синузия
Элементы горизонтальной
структуры БГЦ
Парцеллы – это структурные части
горизонтального расчленения БГЦ,
отличающиеся друг от друга
составом, структурой и свойствами
своих компонентов, спецификой их
связи и обмена.
Элементы горизонтальной
структуры БГЦ
◦ Консорция – комплекс автотрофных
растений и связанных с ними организмов.
это совокупность популяций организмов,
жизнедеятельность которых в пределах
одного биоценоза трофически и
топически связана с центральным видом
Консоргент (детерминант) – ядро
консорции, консорты - группы
организмов, связанные с ядром.
Элементы горизонтальной
структуры БГЦ
Синузия – экологически и
пространственно обособленная часть
фитоценоза, состоящая из растений
одной или нескольких близких
жизненных форм.
Это группа особей одной и той же
близкородственной формы,
находящейся в подчинении БГЦ.
Например, выделяют синузию огоньков,
папоротников. (Галгс 1918 г.)
Пространственная структура
биогеоценоза:
консорция, парцелла и синузия
Отношения организмов в
биоценозах
 Трофические – связи по линии
питания, один вид питается другим –
либо их мёртвыми остатками, либо
продуктами их жизнедеятельности.
Типы связей в биоценозах:

Топические – факторы местообитания - живые
организмы являются местообитанием или влияют на
условие обитания другого вида (формирование
субстрата, на котором поселяются или избегают
поселяться представители других видов; влияние на
движение воды, воздуха, изменение температуры,
освещённости окружающего пространства и т.д.)
Типы связей в биоценозах:

Форические – факторы переноса – это
участие одного вида в распространении
другого.
Перенос животными семян, спор, пыльцы растений –
зоохория
Перенос животными других, более
мелких животных – форезия
Типы связей в биоценозах:

Фабрические – факторы производства – тип
биоценотических отношений, в которые
вступает вид, используя для своих сооружений
(фабрикации) продукты выделения или
мёртвые остатки или даже живых особей
другого вида.
Например: птицы употребляют для постройки гнёзд
ветви деревьев, листья, траву, шерсть
млекопитающих, пух и перья других видов птиц и
т.д.
Принцип *плотной упаковки ниш*
Р. Макартура
 Виды, объеденные в сообщества,
используют все возможности для
существования, с минимальной
конкуренцией и максимальной
биологической продуктивностью.
Пространство при этом
заполняется с наибольшей
полнотой.
Линейные границы БГЦ или
постепенный переход?
 Постепенный переход одного
БГЦ в другой - континуум
 Переходная зона между
различными БГЦ – экотон
 Сгущение видов и особей в
экотонах носит название
краевого эффекта (правило
экотона)
Важнейшие функции БГЦ – поток
энергии и круговорот веществ
Эти функции осуществляются на основе
ТРОФИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ
БГЦ –
комплекса функциональных
связей, основанных на
пищевых взаимоотношениях
Трофическая структура БГЦ
В любой экосистеме существует
два блока:
 Автотрофный (продуценты)
 Гетеротрофный (консументы и
деструкторы или редуценты)
Трофическая структура БГЦ
1. Продуценты – организмыавтотрофы – все, кто производит
органические вещества;
фотоавтотрофы –
(фотосинтетики) питаются с
использованием кванта света,
(зеленые растения, синезеленые водоросли).
хемоавтотрофы –
синтезируют, используя
энергию химических связей,
(организмы глубоководных
вод, серные бактерии,
железобактерии).
2. Консументы–организмы-гетеротрофы
потребляющие органические вещества,
созданные продуцентами.
Консументы 1-го порядка
(фитофаги) – питаются
исключительно зелеными
растениями;
 Консументы
2-го порядка
(зоофаги) – плотоядные
животные, питаются
фитофагами;
Консументы 3-го порядка –
хищники, питаются и
фитофагами и зоофагами.
3.Редуценты–организмы-деструкторы,
разлагающие органические вещества.
К ним относятся микроорганизмы, грибы;
организмы, питающиеся мертвым органическим
веществом и минерализующие его до простых
неорганических соединений.
Трофические цепи и сети
Трофическая цепь - это передача
вещества и энергии от источника к
конечному потребителю путем
поедания одних организмов другими.
Пищевые цепи сложным образом
переплетаются между собой, образуя
трофическую (пищевую) сеть.
Пищевые, или трофические цепи
Примеры пищевых цепей:
 На суше: Сок растения-→тля- → божья
коровка- → паук- → насекомоядная
птица- → хищная птица
 В водоеме: Одноклеточные
водоросли→ мелкие рачки →
дафнии→ молодой елец →
щука→выдра.
 Каждое звено пищевой цепи –
трофический уровень.
Пастбищные цепи (цепи выедания) - процессы, связанные с
синтезом и трансформацией органического вещества в
трофических сетях. Начинаются с автотрофных растений и
фитопланктона и идут к фитофагам и консументам
следующих порядков.
Детритные цепи идут от детрита к детритофагам и
консументам следующих порядков. Начинается с какогонибудь разлагающегося организма
Продуктивность результат жизнедеятельности
экосистемы, выражающийся в
определенном усвоении количества
энергии, в увязывании этой энергии и
образования органического вещества.
Способность экосистемы создавать
определенную биомассу в единицу
времени, на единицу площади.
Измеряется в тоннах на гектар в год.
Биологическая продуктивность

Биологическая продуктивность –
количество воспроизведенной биомассы
на единицу площади (объема) за
единицу времени (кг/м2 в день, т/км2 в
год и т. д.)

Биомасса – количество живого вещества
(масса или энергия) на единицу площади
или объема (например, биомасса
луговых фитоценозов – 23 т сырого веса
на га )
Различают:
 1. первичную – продуктивность
продуцентов;
 2. вторичную – продуктивность
гетеротрофов;
 3. валовую – общая продуктивность,
все, что создано экосистемой;
 4. чистая – валовая «-» то, что уходит
на развитие самой экосистемы.

Продуктивность зависит от
особенностей географической широты,
от типа растительного покрова.
Продуктивность суши – 29%;
Продуктивность океана – 71%;
Основной создатель океан, за счет
высокой скорости размножения.
17% - пастбища, луга;
28% - леса;
10% - пашни;
36% - пустыни и полупустыни;
9% - полярная зона.
Экологические
пирамиды
Ч.Элтон
Экологическая пирамида
В любой цепи питания не вся пища
используется на рост особи, т.е. на
накопление биомассы. Часть пищи
расходуется на удовлетворение
энергетических затрат организма: на
дыхание, движение, размножение,
поддержание температуры тела.
Переход биомассы с нижележащего
трофического уровня на вышележащий
связан с потерями вещества и энергии.
Трофический уровень представляет собой комплекс организмов.
Между ними происходит взаимодействие в процессе переноса
питательных веществ и энергии от источника.
Трофические цепи (трофический уровень) предполагают определенное
положение организмов на той или иной ступени (звене) в ходе этого
перемещения.
Правило экологических пирамид
Ч. Элтона (1927г.)
В среднем, порядка 10% биомассы и
связанной с ней энергии переходит с
каждого уровня на следующий. В силу
этого, суммарная биомасса, продукция и
энергия, а часто численность особей
прогрессивно уменьшается по мере
восхождения по трофическим уровням.
Правило 10% (Линдемана)
Среднемаксимальный переход с
одного трофического уровня
экологической пирамиды на другой
10% энергии не ведет к
неблагоприятным последствиям и
для экосистемы в целом, и для
теряющего энергию трофического
уровня
Экологические пирамиды
(пирамиды Элтона):
Бывают 3-х типов:
 1. численности;
 2.биомассы;
 3.энергии.
Изображается в виде прямоугольников, каждый
из которых относится к какому-то трофическому
уровню. Высота пирамиды соответствует числу
трофических уровней и ограничена законом 10ти. Ширина каждого прямоугольника прямо
пропорциональна биомассе, численности,
энергии в зависимости от типа пирамиды.
Распределение вещества и энергии
в системах подчиняются законам:
1. Живое вещество в любой системе
распределяется по принципу
кругооборота;
2. Энергия в экосистеме в своем
распределении подчиняется закону 10ти (Линдемана): при переходе энергии
с одного трофического уровня на
другой уменьшается в 10 раз. Чем
больше видов в экосистеме, тем
надежнее, устойчивее она будет.