Что изучает наука биогеоценология
Биогеоценология
Биогеоценоло́гия (от др.-греч. βίος — жизнь, γῆ — земля, κοινός — общий и от др.-греч. λόγος — учение) — научная дисциплина, исследующая строение и функционирование биогеоценозов, отрасль знания на стыке биологии (экологии) и географии. Биогеоценология зародилась в недрах геоботаники, но впоследствии развивалась на стыке биологической и географической наук, отражая комплексный уровень изучения живой природы.
Содержание
История
Основоположник биогеоценологии — Владимир Николаевич Сукачёв.Он определил основные положения биогеоценологии. Развитием этой науки занимались также такие русские ученые, как основоположник научного почвоведения В. В. Докучаев, классик лесоводства Г. Ф. Морозов и В. И. Вернадский, развивший концепцию биосферы.
Биогеоценология возникла как особое направление в биологии в ходе изучения связей лесной растительности с условиями местообитания. Процессы в лесах протекают в течение длительного времени. Они связаны с возрастом насаждений, климатическими условиями и хозяйственной деятельностью человека. Исследования продолжаются в лесных биоценозах 20—30 лет и более. В таких исследованиях участвуют ботаники, зоологи, лесоводы, почвоведы и климатологи, реализующие общую программу системной методологией.
В отличие от В. Н. Сукачёва, профессор Н. В. Дылис — образно определил биогеоценоз как экосистему, но только в рамках фитоценоза.
Область исследований
Биогеоценология решает следующие вопросы:
Познание природных связей и взаимодействий между живыми и косными компонентами биогеоценозов и их причинно-следственными отношениями позволяют достоверно прогнозировать последствия стихийного и антропогенного воздействия на ход сложившихся процессов и структуру биогеоценозов.
Последствия стихийного и антропогенного воздействие на ход природных процессов можно достоверно спрогнозировать, зная природные связи и взаимодействия между компонентами биогеоценозов и их причинно-следственные отношения. Существует также возможность повлиять на ход природных процессов и использовать хозяйственные ресурсы более рационально.
Основные типы биогеоценологии
Практическое применение
Биогеоценология играет большую роль в практике лесного и сельского хозяйства. Также эта наука оказывается важной для изучения реды жизни человека на Земле и для космонавтики, защиты промышленных изделий, продуктов питания, кормов от повреждения биологическими компонентами биосферы, для охраны природы. Биогеоценология связана с ландшафтоведением, почвоведением, климатологией, биоценологией, микробиологией, биогеохимией.
Биогеоценология и биогеоценологи
Биогеоценолог (от греч. bíos — жизнь; ge — земля; koinós — общий; lógos — слово, учение) — ученый, изучающий взаимосвязанные и взаимодействующие комплексы живой и косной природы — биогеоценозы и их планетарную совокупность — биогеосферу. Биогеоценологов готовят на биологических, почвоведческих и географических факультетах ВУЗов, в том числе на факультете почвоведения МГУ им. М. В. Ломоносова.
Лекция 1. Введение в биогеоценологию. БИОГЕОЦЕНОЗЫ: ПОНЯТИЕ, СУЩНОСТЬ, СВОЙСТВА
Москалюк Т.А.
Воронов А.Г. Геоботаника. Учеб. Пособие для ун-тов и пед. ин-тов. Изд. 2-е. М.: Высш. шк., 1973. 384 с.
Основы лесной биогеоценологии / Под ред. В.Н. Сукачева и Н.В. Дылиса. М.: Наука, 1964. 574 с.
Степановских А.С. Общая экология: Учебник для вузов. М.: ЮНИТИ, 2001. 510 с.
Цветков В.Ф. Лесной биогеоценоз. Архангельск, 2003. 2-е изд. 267 с.
Вопросы
1. Понятие о биогеоценозе и биогеоценологии.
2. Компонентный состав биогеоценоза.
3. Сущность биогеоценоза.
4. Свойства биоценозов: саморегуляция и самовоспроизведение. Принцип Ле-Шателье.
5. Биогеоценоз и экосистема: различия между этими понятиями.
1. Понятие о биогеоценозе и биогеоценологии
Человеку в своей повседневности постоянно приходится иметь дело с конкретными участками окружающих его природных комплексов: участками поля, луга, болота, водоема. Любой участок земной поверхности, или природный комплекс, должен рассматриваться как определенное природное единство, где вся растительность, фауна и микроорганизмы, почва и атмосфера тесно взаимосвязаны и взаимодействуют друг с другом. С этим взаимосвязями необходимо считаться при всяком хозяйственном использовании природных ресурсов (растительных, животных, почвенных и др.).
Природные комплексы, в которых полностью сформировалась растительность, и которые могут существовать сами по себе, без вмешательства человека, а если человек или что-то другое, нарушит их, то они будут восстанавливаться, причем по определенным законам. Такие природные комплексы и есть биогеоценозы (рис. 1 и 2).
Самые сложные и важные природные биогеоценозы – лесные (рис. 3). Ни в одном природном комплексе, ни в одном типе растительности эти взаимосвязи не выражены так резко и так многогранно, как в лесу.
Лес представляет собой наиболее мощную «пленку жизни». Лесам принадлежит доминирую-щая роль в сложении растительного покрова Земли. Они покрывают почти третью часть суши планеты – 3,9 млрд. га. Если учесть, что пустыни, полупустыни и тундры занимают около 3,8 млрд. га, а более 1 млрд. га приходится на бросовые, застроенные и другие непродуктивные земли, то становится очевидным, насколько велико значение лесов в формировании природных комплексов и выполняемой им функции живого вещества на Земле. Масса органического вещества, сосредоточенного в лесах, составляет 1017–1018 т, что в 5–10 раз превышает массу всей травянистой растительности.
Именно поэтому особое значение придавалось и придается биогеоценологическим исследованиям лесных систем и термин «биогеоценоз» был предложен академиком В.Н. Сукачевым в конце 30-х гг. 20 в. применительно к лесным экосистемам. Но оно правомерно по отношению к любой природной экосистеме в любом географическом районе Земли.
Определение биогеоценоза по В.Н.Сукачеву (1964: 23) считается классическим – «. это совокупность на известном протяжении земной поверхности однородных природных явлений (атмосферы, горной породы, растительности, животного мира и мира микроорганизмов, почвы и гидрологических условий), имеющая особую специфику взаимодействий этих слагающих ее компонентов и определенный тип обмена веществ и энергией: между собой и с другими явлениями природы и представляющая собой внутреннее противоречивое единство, находящееся в постоянном движении и развитии …».
В этом определении отражаются все сути биогеоценоза, черты и особенности, присущие только ему:
Кроме того, каждый конкретный биогеоценоз должен:
— быть однородным по своей истории;
— быть достаточно долговременным сложившимся образованием;
— ясно отличаться по растительности от соседних биогеоценозов и эти отличия должны быть закономерными и экологически объяснимыми.
Область знаний о биогеоценозах называется биогеоценологией. Чтобы управлять природными процессами, надо знать закономерности, которым они подчинены. Эти закономерности изучает ряд наук: метеорология, климатология, геология, почвоведение, гидрология, различные отделы ботаники и зоологии, микробиология и др. Биогеоценология же обобщает, синтезирует результаты перечисленных наук под определенным углом зрения, обращая основное внимание на взаимодействия компонентов биогеоценозов между собой и вскрывая общие закономерности, управляющие этими взаимодействиями.
Предмет изучения биогеоценологии – взаимодействия компонентов биогеоценозов между собой и общие законы, управляющие этими взаимодействиями.
2. Компонентный состав биогеоценозов
Компоненты биогеоценоза (рис. 4) не просто существуют рядом, а активно взаимодействуют между собой. Главными и обязательными компонентами являются биоценоз и экотоп.
Биоценоз, или биологическое сообщество – совокупность совместно обитающих трех компонентов: растительности (фитоценоз), животных (зооценоз) и микроорганизмов (микробоценоз).
Каждый из компонентов представлен множеством особей разных видов. Роль всех компонентов: растений, животных и микроорганизмов, в биоценозе различна.
Так, растения образуют относительно постоянную структуру биоценоза благодаря своей неподвижности, в то время как животные не могут служить структурной основой сообщества. Микроорганизмы, хотя в большинстве и не прикреплены к субстрату, передвигаются с небольшой скоростью; вода и воздух переносят их пассивно на значительные расстояния.
Животные зависят от растений, поскольку не могут строить органическое вещество из неорганического. Некоторые микроорганизмы (как все зеленые, так и ряд не зеленых) в этом отношении автономны, так как способны к построению органического вещества из неорганического за счет энергии солнечных лучей или энергии, выделяемой при химических реакциях окисления.
Различия (биоморофологические, экологические, функциональные и др.) в особенностях организмов, составляющих эти три группы, настолько велики, что и методы их исследования заметно различаются. Поэтому существование трех отраслей знания – фитоценологии, зооценологии и микробоценологии, изучающих соответственно фитоценозы, зооценозы и микробоценозы, вполне правомерно.
Сообщество организмов ограничено биотопом (в случае с устрицами – границами отмели) с самого начала существования.
3. Сущность биогеоценоза
Сущность функционирования биогеоценоза можно представить в виде сложной системы множества синхронных биопотоков, направленных в биогеоценоз извне и исходящих из него (рис. 6). Предлагается различать две стороны этой сущности (Бяллович, 1969).
Вторая сторона сущности отражает мобильность и многофункциональность биогеоценоза. Её можно представить сочетанием радиалей (R) и латералей (L). За этими понятиями скрывается мобильная составляющая биогеоценоза, т.е. биопотоки.
Радиали означают все движущееся в радиальном направлении – из одного яруса (биогеогоризонта) в другой, т.е. по вертикали.
Латерали символизируют все движущееся в пределах яруса (биогоризонта) в боковых направлениях – из одной парцеллы в другую, т.е. по горизонтали. Параметры радиалей и латералей измеряются в единицах, отражающих те или иные процессы.
Стационали создают биогеоценозу дискретность (прерывистость), а радиали и латерали – плавность, сглаженность), т.е. образуют своеобразный континуум круговорота вещества и энергии в пределах ярусов и парцелл ценоза.
Пример «потоков». В экосистемах с доминированием сосудистых растений, (лесные биогеоценозы, луга), наибольшее количество питательных веществ участвует во внутренних циклах, представляющих потоки от почвенных запасов элементов в растения и обратно – из растений в почву.
Внутрисистемный приход включает как жидкие, так и сухие выпадения из атмосферы, а также выветривание из подстилающей горной породы.
Внутрисистемный выход происходит с гидрологическим движением ионов и частиц вещества через почву. При этом имеет место частичная потеря, которая особенно важна для циклов круговорота некоторых химических элементов (S,N).
Характер и мощность внутрисистемных, или внутрибио-геоценотических, потоков определяют общий (интегральный) продукционный потенциал и пространственную структуру биогеоценоза. Этот потенциал обусловлен как собственными особенностями биогеоценоза, так и масштабами и интенсивностью его внешних связей – с соседними (смежными) биогеоценозами и экосистемами других, более высоких рангов.
В природе не бывает совершенно одинаковых биогеоценозов, даже если таковые имеют очень близкий состав компонентов, потому что в разных условиях среды одинаковые компоненты ценозов могут отличаться особенностями выполняемых функций, своими особыми продукционными показателями. Это общий закон мироздания.
4. Свойства биоценозов: саморегуляция и самовоспроизведимость. Принцип Ле-Шателье
Согласно принципу Ле-Шателье, биогеоценоз способен поддерживать свое состояние при резких, неблагоприятных для него, воздействиях внешних факторов или возмущениях. При этом он изменяется таким образом, что снижает эффект возмущения и, таким образом, сохраняет свой status quo.
Пример. Восстановление прежнего типа сообщества после пожара, рубки леса, ветровала, вытаптывания и др. Отмечается высокая активность роста и высокая скорость обменных процессов растений, произрастающих в экстремальных условиях.
ПРИМЕРОМ деградации является распашка и уничтожение естественной растительности на значительных пространствах в зоне сухой степи. Это воздействие резко снижает запасы влаги в почве, способствует ветровой эрозии почв и экосистема переходит в новое состояние с очень низкой биологической продуктивностью. Степные экосистемы сменяются при этом экосистемами пустынь. Некоторые ученые экологи считают, что именно так на месте саванны в Северной Африке примерно 10 тыс. лет назад образовалась пустыня Сахара.
Другой пример – по лесной зоне Дальнего Востока – уничтожение лесов рубками и особенно пожарами. Вначале высокопродуктивные коренные леса (рис. 7) с ценными лесообразующими породами сменяются менее продуктивными малоценными вторичными лесами (порослевые дубняки, белоберезняки, ясеневники и др.). С повторными пожарами происходит смена уже вторичных лесов – на разнотравные луговые и кустарниковые сообщества, а затем и последние сменяются разного рода пустырями и каменистыми россыпями.
Один из самых характерных примеров невосстановимого разрушения биогеоценозов – горные полигоны, на которых добыча полезных ископаемых ведется открытым способом. Лесные пойменные биогеоценозы, самые продуктивные и разнообразные по видовому составу, превращаются в лунные ландшафты. Уничтожение теплоизоляционного слоя – растительного покрова – на почвах с многолетней мерзлотой тоже приводит к нарушению динамического равновесия и явлению термокарста.
Для всякого биогеоценоза существуют пределы толерантности (устойчивости). Одни более толерантны, или устойчивы, к воздействию внешних возмущающих факторов, другие менее. Но пока мало известно о пределах толерантности естественных экосистем, и среди ученых имеются разногласия. Например, одни говорят, что экосистемы тундры очень неустойчивы и легко уязвимы. Другие, напротив, считают, что самые неустойчивые – экосистемы влажных тропических лесов, а экосистемы тундры не менее устойчивы, чем экосистемы тайги и степи. Толерантность разных экологических систем должна быть изучена как можно скорее, иначе под мощным антропогенным воздействием окажутся как раз наиболее уязвимые экосистемы.
Проблема эта очень сложна тем, что разные экосистемы оказываются в разной степени устойчивыми по отношению к разрушающим факторам.
НАПРИМЕР, колея от трактора на склоне в зоне тайги через 50 лет зарастет и исчезнет, а вот такая же колея в зоне тундры через 50 лет превратится в овраг глубиной до 20-30 м и шириной до 10-20 м.
5. Биогеоценоз и экосистема: различия между этими понятиями
Несколько раньше, чем Сукачев разработал представление о биогеоценозе, в 1935 г., английским ботаником А. Тенсли был введен термин «экосистема».
Экосистема, по А. Тенсли, – «совокупность комплексов организмов с комплексом физических факторов его окружения, т. е. факторов местообитания в широком смысле». Для экосистем характерен разного рода обмен не только между организмами, но и между организмами и средой их обитания, иначе называемый круговоротом веществ. Эти же качества присущи и биогеоценозу.
Наиболее заметные изменения в состоянии биосферы, нарушения экологического равновесия происходят на уровне биогеоценоза. Поэтому большинство ученых в частности Ю. Одум (1975, 1986) и не считают отличия между понятиями «биогеоценоз» и «экосистема» существенными, ставят знак равенства между приведенными понятиями, подразумевая под экосистемой биоценоз, образующий вкупе с биотопом (экотопом) биогеоценоз. Это оправданно еще и тем, что термин «экосистема» широко применяется в смежных науках, особенно природоохранного содержания.
Однако ряд российских ученых не разделяют этого мнения, видя определенные отличия биогеоценоза от экосистемы.
Выделяют по размерам следующие типы экосистем:
Биогеоценозу из перечисленного соответствует среднее положение между микро- и мезоэкосистемой. Он представляет элементарную единицу биосферы; это наименьшая единица, в которой осуществляются в биосфере вещественно-энергетический круговорот. Ни одна из частей биогеоценоза не в состоянии полностью осуществить этот круговорот.
Различия между экосистемой и биогеоценозом можно свести к следующим положениям:
— понятие экосистемы шире, чем понятие биогеоценоза ; оно применимо к биологическим системам разной сложности и размеров; экосистемы часто не имеют определенного объема и строгих границ;
2) в биогеоценозе органическое вещество всегда продуцируют растения, поэтому основной компонент биогеоценоза – фитоценоз ;
— в экосистемах органическое вещество не всегда создается живыми организмами, нередко поступает извне.
(приносится течением – озеро, море; вносится человеком – сельскохозяйственные угодья, переносится ветром или осадками – растительные остатки на эродированных склонах гор).
3) биогеоценоз потенциально бессмертен ;
— существование экосистемы может закончиться с прекращением прихода в нее вещества или энергии.
4) экосистема может быть и наземным и водным образованием;
— биогеоценоз всегда наземная или мелководная экосистема.
5) – в биогеоценозе всегда должен быть единый эдификатор (эдификаторная группировка или синузия), определяющий всю жизнь и строй системы.
— В экосистеме их может быть несколько.
На ранних стадиях развития экосистема склона – это будущий лесной ценоз. Она состоит из группировок организмов с разными эдификаторами и довольно неоднородными условиями среды. Лишь в будущем на одну и ту же группировку могут оказывать влияние не только её эдификатор, но и эдификатор ценоза. И второй будет основным.
Биогеоценология
Компоненты живой и неживой природы взаимодействуют между собой, изучением всех этих взаимодействий занимается биоценология. Высокоорганизованной биокосной экосистемой выступает именно биогеоценоз.
Базируясь на системном подходе можно сказать, что биоценология является наукой о биогеоценозах. По мнению ученых все процессы взаимосвязаны, а природные явления настолько взаимозависимы, что на этих принципах построены различные природоохранные программы.
История биогеоценологии
Несмотря на то, что фундаментальные положения о связи живой и неживой природы были заложены уже давно, как отдельная наука биоценология начала развиваться полвека назад. Первые достоверные предположения о роли живой природы были высказаны учеными еще несколько столетий назад. В свое время В. В. Докучаев сформулировал мысль относительно живой природы. Как раз тогда активно изучалась тематика минералов, полезных ископаемых, горных пород и т. д. Уделялось внимание изучению растений, животного мира, но никто не осмеливался рассматривать живые и неживые компоненты природы комплексно, учитывая их взаимоотношения, взаимосвязи и прочее. В. В. Докучаев настаивал на том, чтобы иметь в виду единую, неделимую природу. Тем самым, ученый напророчил развитие новой дисциплины – биогеоценологии. Учеником В. В. Докучаева был Г. Морозов, который изучал лес, с позиций системности: физическая среда, живые организмы, взаимосвязи и взаимовоздействия компонентов. Лес как биоценоз, по словам Г. Морозова, представляет собой особый сложно организованный индивидуум.
Свою жизнь изучению болотных экосистем посвятил Р. И. Аболин, который привнес много ценный мыслей и сыграл важную роль в развитии биоценологии. Ботаник, специалист по лесной растительности – Высоцкий, демонстрировал комплексные взгляды на изучение природы.
Не нашли что искали?
Просто напиши и мы поможем
Свое завершение и логичную словесную интерпретацию, идеи Докучаева получили гораздо позднее. В публикациях известного ученого В. М. Сукачева в полной мере отражены ключевые положения биоценологии. По мнению исследователя, биогеоценоз является частью биосферы, пределы фитоценоза чаще всего определяют его границы. Термин «биогеоценоз» был предложен В.М. Сукачевым на основе исследований наземных исторически сложившихся комплексов организмов, которые заселяют определенные участки земной поверхности, в частности лесов. При этом следует отметить, что термин «биогеоценоз» в своем определении более обременительный, поскольку учитывает взаимодействие всех компонентов, составляющих живую оболочку планеты, то есть биосферу.
Биогеоценоз
Здесь важно разделить понятия «экосистема» и «биогеоценоз» в конкретном случае. Дело в том, что биогеоценоз имеет некоторые границы, что обусловлено его связью с тем или иным участком земной поверхности. Как любая другая сложная система, биогеоценоз состоит из компонентов, которые находятся в тесной взаимосвязи. Растения, животные, насекомые и др., все это живые элементарные тела. Почва, вода, атмосфера, горные породы – это части биогеоценоза, неживая природа. Все структурные элементы биогеоценоза взаимодействуют между собой – обмен энергией и веществом. Живые существа обмениваются не только между собой, но и с окружающей средой. Несмотря на свою динамичность, такая экосистема отличается особенным единством. Есть категории, которые не принимают участия в формировании биогеоценоза, поэтому не могут считаться его компонентами. Речь пойдет о климате, времени, рельефе и т. д. Тем не менее, эти факторы оказывают особое влияние на сформированный биогеоценоз, воздействуя на него опосредованно или напрямую.
Сложно разобраться самому?
Попробуй обратиться за помощью к преподавателям
В настоящее время трудно представить любой биогеоценоз, на который бы не оказывал влияние человек и последствия его деятельности. В. М. Сукачев относил к факторам экосистем антропогенное воздействие. Человек использует природные ресурсы: растения, воду, воздух и т. д., качественно и количественно меняя компонентный состав сложной системы. Важно понимать, что биогеоценоз не является суммой факторов, это сложно интегрированная система, которая функционирует в рамках определенных закономерностей.
Компоненты биогеоценоза не только входят его в состав, подчиняются ему как целостной системе, но и отражая в своей специфике и функционале ключевые особенности заявленной экосистемы. Типичный пример: биогеоценоз – еловый лес, воздух в нем отличается от воздуха в березовом лесу. Природа может похвастаться огромным разнообразием биогеоценозов, которые отличаются не только размерами, но и компонентным составом.
Экосистемы не выглядят как абстрактное явление, это полностью сформированные организации, которые сморятся вполне конкретно: болотные, стеновые, пустынные, пресноводные, морские экосистемы и прочее.
Что изучает биоценология?
Помимо непосредственно самих биогеоценозов, наука занимается изучением и других предметов. Существует триада базовых положений, которые вписываются в учение о биоценологии:
Биогеоценология
Вы будете перенаправлены на Автор24
Биогеоценология как наука об экосистемах (биогеоценозы) базируется на идее целостности, единства, тесной взаимосвязи и взаимозависимости явлений в природе. Ее научные принципы созвучны с современными положениями кибернетики и системного анализа, а на их теоретических разработках основываются рекомендации по рациональному пользованию и охране окружающей среды.
Формирование биогеоценологии
Биогеоценология как особый научное направление начала формироваться примерно 50 лет назад, хотя представление о взаимосвязи живой и неживой природы сложилось гораздо раньше; в общих чертах это представление входит в фундаментальные доктрины материалистической диалектики.
Готовые работы на аналогичную тему
Сейчас биогеоценология заняла видное место среди экологических и биологических наук. Она получила широкое признание ученых и играет важную роль в углубленном изучении природы.
Биогеоценоз
Из приведенного определения следует, что:
В состав биогеоценоза не входят рельеф, климат, земное притяжение, время, поскольку они не являются материальными телами и не принимают участия в биогеоценотическом метаболизме. Однако они оказывают на биогеоценозы большое разностороннее влияние, как прямое, так и косвенное. Все указанные явления являются факторами экосистем, а не компонентами. К факторам экосистем В.М. Сукачев также относит деятельность человека, связанную с использованием их компонентов: растений, животных, воздуха, воды и т.д.
Биогеоценоз состоит из структурно и функционально очень разнородных компонентов живой и косной природы, но он не является механической смесью их или суммой его составляющих. Зато биогеоценоз является очень сложной интегрированной системой, действует и развивается в соответствии с особыми закономерностями, которые отличаются от законов, которые управляют поведением отдельных компонентов.
Каждый компонент входит в состав биогеоценоза как его часть, подчиненная биогеоценозу как целостности; скорректированная им в своих свойствах и функциях с общей структурно функциональной организацией системы и поэтому отражает в каждом конкретном биогеоценозе не только свою субстанциональную специфику, но и общие особенности последнего. Например, атмосферный воздух елового биогеоценоза преобразован иначе, чем в соседнем березняке или сосновом бору. Биогеоценозы в природе очень разнообразны и разнообразие эта трудно обозримо. Различают множество конкретных экосистем: лесные, болотные, тундровые, стеновые, пустынные, пресноводные, морские и др.
Другие предметы изучения биогеоценологии
Приступая к изучению основ биогеоценология, следует иметь в виду и это три очень важных положения: