Учение о биоценозе. Видовая, пространственная и трофическая структуры биоценоза

Биоценоз (от гр. bios —жизнь и koinos — общий)— устойчивая система совместно существующих на определенном участке суши или водоема популяций автотрофных и гетеротрофных организмов (биота) и созданной ими биоценотической среды .Биоценоз является продуктом естественного отбора. Его выживание, устойчивое существование во времени и пространстве зависит от характера взаимодействия составляющих популяций и возможно лишь при обязательном поступлении извне солнечной энергии.

Ни один биоценоз не может развиваться сам по себе, вне и независимо от среды. В природе складываются определенные комплексы, где организмы связаны между собой сложными биотическими взаимоотношениями и трофическими связями, происходят сложные процессы (ценокинез) продуцирования и распределения биомассы, круговорот веществ (трансбиотические взаимоотношения), биоценотичсский отбор видов. В экосистеме биоценоз функционирует как продуктивная система, обладающая способностью саморегуляции и восстановления.

Биомассу наземных биоценозов составляют преимущественно высшие растения (продуценты); на массу животных (консументов) приходится лишь 0,001—0,01 % общей биомассы; биомасса же микроорганизмов и грибов (редуцентов) достигает несколько больших величин. Биотическое сообщество постоянно меняет свой внешний облик (например, летний и зимний лес). Однако оно обладает структурой и функциями, которые можно изучить, описать и которые являются уникальными атрибутами данной группы.

Концепция сообщества имеет большое значение и в экологической практике, поскольку функционирование организма зависит от сообщества. Поэтому если необходимо контролировать какой-либо вид (способствовать его процветанию или, напротив, подавить), то часто лучше модифицировать сообщество, чем предпринимать прямую атаку на этот вид. Например, нужно учитывать, что сорные растения развиваются только при постоянном нарушении почвенного покрова, следовательно, лучший способ борьбы с сорняками, растущими по обочинам дорог, — прекращение перекапывания и вспашки придорожных полос и содействие развитию стабильного растительного покрова, с которым сорняки конкурировать не могут.

Сообщество — не простая сумма образующих его видов, это и совокупность взаимодействий между ними.

Сообществам присущи собственны законы сложения, функционирования и развития, т. е. они представляют собой природные системы. Выделяют следующие важнейшие особенности сообществ: сообщества всегда возникают (складываются) из готовых частей — представителей различных видов или целых комплексов их, имеющихся в окружающей среде;

•части сообщества заменяемы; один вид (или комплекс видов) может занять место другого со сходными экс логическими требованиями без ущерба для системы;

•сообщества су: чествуют в основном за счет уравновешивания противоположно направленных сил; интересы многих видов в сообществах пр. то противоположны (например, хищники — антагонисты всех жертв, но тем не менее они существуют в рамках единого сообщества);

* сообщества основаны на количественном регулировании одних видов другими;

•размеры сообществ определяются внешними причинами, а предельные размеры организмов ограничены их внутренней наследственной программой; так называемые основные сообщества характеризуются большими размерами и завершенностью организации, что обеспечивает им относительную независимость; мелкие сообщества в той или иной степени зависят от соседних сообществ;

•сообщества часто имеют расплывчатые границы, иногда неуловимо переходя одно в другое; однако они вполне объективно, реально существуют в природе.

Необратимые во времени последовательные смены, например фитоценозов, происходящие на одной и той же территории, называются сукцессиями. Сукцессии ведут к формированию или восстановлению устойчивого, стабильного фитоценоза или же, наоборот, к его дигрессии ,ухудшению состояния, неустойчивости, распаду.

Экологическая сукцессия развивается под воздействием естественных или антропогенных факторов и представляет собой последовательную смену одной экосистемы другой.

Структурная организация сообществ. Под структурой любой системы понимают закономерности в соотношении и связях ее частей. К структуре сообществ относит: всевозможные способы связей и взаимодействия между отдельными компонентами сообщества (например, тип распределения ресурсов и пространственно-временное обилие видов); свойства, обусловленные этими взаимоотношениями и проявляющиеся на уровне сообщества (трофические уровни, скорости и эффективности связывания энергии и ее переноса, круговорот питательных веществ, сукцессия и т. п.).

Любое сообщество можно представить в виде пищевой сети, т. е. системы всех трофических (пищевых) связей между видами, входящими в его состав. Пищевая сеть обычно состоит из нескольких пищевых цепей, каждая из которых является отдельным ее каналом. Первый трофический уровень представлен первичными продуцентами, или автотрофами. К ним относятся все зеленые растения, которые используют солнечный свет для образования органического вещества. Все остальные организмы, входящие в состав сообщества, прямо или косвенно зависят от снабжения энергией, аккумулированной растениями.

Помимо первичных продуцентов в сообщества входят гетеротрофы, которые представлены консументами и деструкторами. Так, второй трофический уровень образуют травоядные животные, называемые первичными консументами. Плотоядных, питающихся травоядными, называют вторичными консументами, или первичными хищниками. Хищники, питающиеся первичными хищниками, образуют четвертый трофический уровень и называются вторичными хищниками и т.д. Многие животные питаются как растениями, так и животными; их невозможно отнести к определенному уровню.

Важным компонентом сообщества являются деструкторы, или редуценты (организмы, в основном бактерии и грибы, превращающие органические остатки в неорганические вещества).

Внутри биоценоза формируются в той или иной степени тесные группировки, комплексы популяций, которые зависят от растений-эдификаторов или от других элементов биоценоза. _{

^Пространственная структура биоценоза определяется прежде всего сложением его растительной части — фитоценоза, распределением наземной и подземной массы растений. В ходе длительного эволюционного развития, приспосабливаясь к определенным абиотическим и биотическим условиям, живые организмы так разместились в биоценозе, что практически не мешают друг другу. Их распределение носит ярусный характер. Ярусмость — явтение вертикального расслоения биоценозов на разновысокие структурные части. Особенно четко она выражена в растительных сообществах (фитоценозах). Ярусность способствует увеличению числа организмов на единице площади, ослаблению-конкуренции, полному использованию условий среды. В лесу обычно выделяют 5...6 ярусов. Выражена ярусность и в травянистых сообществах, но менее отчетливо — здесь ярусов меньше.

В биоценозе вертикальное распределение организмов обусловливает определенную структуру и в горизонтальном направлении. Расчлененность в горизонтальном направлении получила название мозаичность; она свойственна практически всем фитоценозам. В их пределах выделяют такие структурные единицы, как микрогруппировки, микроценозы, микрофитоценозы, синузии, парцеллы. Причинами мозаичности являются также неоднородность микрорельефа, средообразующее влияние растений и их биологические особенности. Мозаичиость может быть результатом антропогенных воздействий (выборочные рубки, кострища и др.) или жизнедеятельности животных (выбросы почвы, образование муравейников, вытаптывание травостоя копытными

Экологическая структура биоценоза характеризуется составом экологических групп организмов, выполняющих в сообществе в каждой экологической нише определенные функции. Экологические группы организмов, занимая сходные экологические нищи, в разных биоценозах могут иметь разный видовой состав. Так, на увлажненных территориях доминируют гигрофиты, а в сухих аридных условиях — склерофиты и суккуленты. Экологическую структуру биоценоза отражает и соотношение групп организмов, объединяемых сходным типом питания. Например, в лесах преобладают сапрофаги (питающиеся органическими остатками), в степных зонах — фитофаги (питающиеся растениями). Экологическая структура биоценоза в комплексе с видовой и пространственной служит его характеристикой и дает возможность определить свойства того или иного биоценоза, выяснить его устойчивость в пространстве и во времени, а также прогнозировать последствия изменений, вызванных антропогенным воздействием.

2.Г0Л0ВНЕВЫЕ ЗАБОЛЕВАНИЯ пшеницы

Возбудители относятся к высшим грибами класса Базидиомицеты, подкласса Телиомицеты, порядка Головневые. Возбудители — паразиты с узкой филогенетической специализацией, т. е. каждый вид гриба питается на определенной культуре. Они отличаются высокой агрессивностью. В одной зерновке, пораженной твердой головней, содержится 8...20 млн телиоспор. Телиоспоры служат как для сохранения, так и для распространения возбудителя, чаще всего с семенным материалом. Головневые болезни снижают урожайность на 20...30 % и более. Головневые заболевания пшеницы. Твердая головня — распространенное и вредоносное заболевание. Встречается во всех районах РФ, где возделывают пшеницу. Возбудители — Tilletia carieslvX . (Т. tritici ) и Т. levis Kuhn. Четкие симптомы болезни проявляются только в начале фазы молочной спелости зерна. Пораженные колосья несколько сплюснуты, колосовые чешуи раздвинуты в стороны. При раздавливании колосков вместо «молочка» выделяется сероватая жидкость, имеющая запах селедочного рассола. В больном колосе цместо зерна образуются темные сорусы, состоящие из множества телиоспор. Пораженные колосья из-за небольшой массы не поникают. Во время уборки и обмолота зерновки разрушаются, телиоспоры попадают на здоровые зерна, проникая к хохолку и задерживаясь в бороздке. При посеве телиоспоры с семенами попадают в почву, прорастают, образуя бг зидии с базидиоспорами, которые после копуляции формируют инфекционные гис >ы, проникающие в проростки пшеницы. Грибница распространяется диффузно по эастению, попадает в листья, стебли и колосья. Зараженные растения внешне не отличаются от здоровых.

Источником заражения могут быть и телиоспоры, оставшиеся в почве, однако они недолго сохраняют жизнеспособность в почве и погибают под действием почвенных микроорганизмов. Заражение растений от спор, находящихся в почве, может произойти при посеве озимой пшеницы по пшенице, когда разрыв между вспашкой и новым посевом менее 2...3 нед.

Интенсивность заражения зависит от температуры и влажности почвы. Телиоспоры интенсивнее всего прорастают при влажности 40...60 % ПВ и температуре 5...10°С. При поздних сроках посева озимой пшеницы и очень ранних сроках посева яровой пшеницы наблюдается наибольшее поражение возбудителем твердой головни. Пораженность усиливается также с увеличением глубины заделки семян.

Твердая головня пшеницы нередко является причиной снижения всхожести и густоты посевов из-за гибели зараженных растений.

Пыльная головня встречается во всех районах возделывания пшеницы. Возбудитель заболевания — гриб Ustilago tritici Jens. Поражает яровую и озимую пшеницу. Заражение происходит в период цветения. Попав на рыльце цветка пшеницы, телиоспоры прорастают и образуют диплоидные гифы, которые достигают завязи При посеве зараженного зерна трогается в рост и грибница, находящаяся внутри зерновки. Диффузно распространяясь по стеблю, она проникает иногда даже в молодые листья. В период колошения у пораженных растений разрушаются все части колосков: завязи, чешуйки, ости (кроме стержня), которые превращаются в черную пылящую массу телиоспор, покрытых прозрачной непрочной оболочкой, вследствие чего телиоспоры легко разлетаются.

Заражению способствуют высокая влажность воздуха и повышенная температура (20...25°С), при 7...8°С рост гриба прекращается.

Стеблевая головня в виде небольших очагов отмечена в Ставропольском крае. Возбудитель — Urocystis tritici Koern. Проявляется на стеблях, листьях и влагалищах в виде продольных, несколько выпуклых, светлых полос. Затем они темнеют, становятся свинцово-серыми. При подсыхании эпидермиса полосы растрескиваются, обнажается темная масса спор. Растения отстают в росте, колос представляет собой скрученную массу больной ткани. Основными источниками инфекции являются семена, покрытые спорами.

В почве телиоспоры сохраняются не более 1 года. Урожайность больных растений примерно в 5 раз меньше, чем здоровых.

Термический способ обработки семян рекомендуют для питомников размножения и посевов суперэлйты, иногда и элиты. Для этого используют комплект оборудования КТС-0,5. Семена погружают в воду на З...4ч при температуре 45 °С или на 2 ч при 47 °С, затем высушивают до кондиционной влажности. После термотерапии всхожесть семян некоторых сортов снижается, поэтому вначале целесообразно провести термообработку пробной партии семян и проверить их всхожесть. Термическое обеззараживание предупреждает заболевание пыльной головней пшеницы, ячменя и ржи, возбудители которых сохраняются в виде грибницы внутри семян.

Протравливание семян фунгицидами эффективно против всех видов головневых заболеваний зерновых культур. Фитоэкспертиза семян дает возможность дифференцированно выбирать нормы химических протравителей семян. К агротехническим мероприятиям относится соблюдение севооборотов, разрабатываемых для[ каждой эколого-географической зоны с учетом приемов обработки почвы, доз и соотношений удобрений, сроков и способов посева.

Применение микроэлементов (бора, кобальта, молибдена, меди и марганца) повышает устойчивость зерновых культур к головневым заболеваниям.