TEMAT 3: BIOCENOZA

Biocenoza to ożywiona część ekosystemu, czyli naturalny zespół wszystkich populacji (oragnizmów) wzajemnie od siebie uzależnionych zajmujących określone nieożywione środowisko.

Biocenozy dzielimy na naturalne (jezioro, las, rzeka) oraz sztuczne (pole, sad, łąka).

Każda biocenoza charakteryzuje się określoną strukturą troficzną, która przedstawia powiązania pokarmowe między organizmami tworzącymi określony poziom troficzny.

Poziom troficzny - to grupa organizmów zajmująca taką samą pozycję w łańcuchu pokarmowym. Wyróżniamy poziom: producentów, konsumentów, reducentów.

1. Producenci - to organizmy autotroficzne (samożywne), zdolne do wytwarzania (produkowania) materii organicznej w procesie fotosyntezy lub chemosyntezy. Należą tu wszystkie rośliny zielone oraz bakterie fotosyntezujące lub chemosyntezujące.

2. Konsumenci - to organizmy heterotroficzne (cudzożywne), przystosowane do pobierania (konsumowania) materii organicznej od innych organizmów. Zalicza się do nich zwierzęta: roślinożerne (fitofagi), mięsożerne (zoofagi) oraz saprofagi (odżywiające się martwą materią organiczną) i pasożyty. Wśród konsumentów wyróżnia się następujące grupy:

• konsumenci I rzędu - organizmy odżywiające się pokarmem roślinnym, a więc roślinożercy i pasożyty roślinne,

• konsumenci II rzędu - organizmy odżywiające si kosztem organizmów roślinożernych, a więc drapieżcy i pasożyty zwierzęce,

• konsumenci III rzędu - organizmy odżywiające się mięsożernymi konsumentami II rzędu.

3. Reducenci (destruenci)- to organizmy heterotroficzne (głównie bakterie i grzyby saprofityczne), które rozkładają, redukują substancje organiczne powodując ich mineralizację. Zredukowana (przetworzona) martwa materia organiczna jest następnie przyswajana w postaci prostych związków nieorganicznych (mineralnych) przez producentów.

Organizmy należące do różnych poziomów troficznych ustawione w takiej kolejności, że każdy poprzedni jest pokarmem dla następnego, tworzą łańcuch troficzny.

Wyróżniamy dwa typy łańcuchów:

• łańcuch spasania - rozpoczyna się od producentów, następne ogniwa tworzą roślinożercy, drapieżcy, np.

liście ziemniaka - stonka - bażant - człowiek

lub

liście drzew - larwa owada (gąsiennica) - szpak - kuna

• łańcuch detrytusowy - rozpoczyna się od martwej materii organicznej (detrytusu), kolejne ogniwa tworzą reducenci oraz konsumenci, np.

detrytus (martwa materia organiczna) - bakterie - pierwotniaki - skorupiaki - ryby - człowiek

Każdą biocenozę można przedstawić za pomocą sieci zależności pokarmowych utworzonych z licznych łańcuchów pokarmowych.

Tabela 1. Podstawowe poziomy troficzne w łańcuchu spasania w różnych biocenozach

Biocenoza (przykłady)	Poziom I producenci	Poziom II Konsumenci I rzędu Roślinożercy	Poziom III Konsumenci II rzędu Drapieżcy I	Poziom IV Konsumenci III rzędu Drapieżcy II
Staw	fitoplankton	zooplankton	ukleja	szczupak
Las	igły sosny	larwy owada	wilga	kuna
Pole uprawne	liście ziemniaka	stonka	bażant	człowiek
Łąka	koniczyna	ślimak	jaszczurka	jastrząb

Tabela 2. Podstawowe poziomy troficzne w łańcuchu detrytusowym

Poziom I Martwa materia organiczna (przykłady)	Poziom II Konsumenci I rzędu Detrytofagi	Poziom III Konsumenci II rzędu Drapieżcy I	Poziom IV Konsumenci III rzędu Drapieżcy II
Obumarłe liście roślin wodnych	nicienie	larwy owadów	traszka
Obumarłe szczątki zwierząt wodnych	wieloszczet	ślimak	ryba

Strukturę troficzną biocenozy można opisać uwzględniając:

• liczebność - obrazującą liczbę osobników kolejnych poziomów troficznych, występujących w danym ekosystemie na jednostce powierzchni,

• biomasę - czyli łączną masę organizmów kolejnych poziomów troficznych przypadającą na jednostkę powierzchni,

• energię wiązaną na jednostce powierzchni w jednostce czasu na kolejnych poziomach troficznych lub produkcję.

Strukturę troficzną biocenozy można przedstawić graficznie w postaci piramidy.

Wyróżniamy:

• piramidę liczebności - przedstawiającą ilość osobników w poszczególnych poziomach troficznych

• piramidę biomas - przedstawiającą masę organizmów poszczególnych poziomów troficznych

• piramidę energii - przedstawiającą przepływ energii i produktywność poszczególnych poziomów troficznych. Ilość energii przepływającej z jednego poziomu na następny zawsze maleje. Powodem jest jej rozproszenie jako ciepła oraz zużycie dla potrzeb organizmów na niższym poziomie.

Produktywność to intensywność, z jaką produkowana jest materia i magazynowana energia w związkach organicznych.

Produkcja pierwotna brutto to ilość materii wyprodukowanej przez producentów w jednostce czasu na jednostkę powierzchni (np. kg/ha/dzień).

Przykład produkcji pierwotnej:

pustynia - 0,1 kg/ha/dzień

plantacja trzciny - 47,3 kg/ha/dzień

uprawa pszenicy - 9,4 kg/ha/dzień

las - 30,0 kg/ha/dzień

Producenci część wytworzonej materii zużywają w swoich procesach fizjologicznych. Ostatecznie tworzą produkcję pierwotną netto, która jest produkcją pierwotną brutto pomniejszoną o straty związane z oddychaniem.

Produkcja wtórna - to masa substancji organicznej wytwarzana przez konsumentów.

Wszystkie organizmy tworzące biocenozę stanowią jej biomasę.

(Biomasa = fitomasa + zoomasa).

Populacje występujące w biocenozie mogą na siebie wzajemnie oddziaływać. Interakcje mogą być protekcyjne lub antagonistyczne.

Przy braku zależności mówimy o neutralizmie.

Do zależności protekcyjnych, nazywanych nieantagonistycznymi, zaliczamy:

• symbiozę - która jest rodzajem współżycia organizmów czerpiących obopólne korzyści, np. bakterie brodawkowe i korzenie roślin motylkowych. Jeśli występuje rodzaj współżycia tzw. koniecznego, wówczas ten układ nazywamy mutualizmem - przykładem są porosty, których ciało zbudowane jest z glonów i strzępek grzyba.

• komensalizm - jeden z występujących organizmów w układzie jest komensalem, czerpiącym korzyść z obecności drugiego osobnika, tzw. gospodarza, który nie ponosi szkód, np. porosty występujące na pniach drzew.

• protokooperacja - dotyczy dwóch organizmów świadczących sobie wzajemnie usługi, “korzyści”, ale nie jest to konieczne do ich egzystencji.

Do zależności antagonistycznych zaliczamy:

• konkurencję - występuje wówczas, gdy są w danym siedlisku populacje o podobnych wymaganiach życiowych (np. podobne sposoby odżywiania, jednakowe wymagania środowiskowe). W konkurencji wygrywa populacja liczebniejsza lub mająca większe umiejętności przystosowawcze.

• pasożytnictwo - polega na wykorzystywaniu organizmu żywiciela przez pasożyta. Wyróżniamy pasożyty zewnętrzne i wewnętrzne. Pasożyty wytworzyły wiele cech przystosowujących do pasożytnictwa, np. narządy czepne, oskórki chroniące przed strawieniem, doskonałe rozmnażanie.

• drapieżnictwo - dotyczy sytuacji, w której osobnik jednego gatunku (drapieżnik) chwyta, zabija i zjada osobniki drugiego gatunku (ofiara). Drapieżca w stosunku do ofiary jest zwykle większy (gdy jest mniejszy poluje stadnie). Zabijane są zwykle osobniki młode, stare, słabe, chore. Ilość osobników drapieżców jest ściśle uzależniona od ilości ofiar. Drapieżcy posiadają szereg przystosowań ułatwiających zdobycie pożywienia (dobry węch, wzrok, rozwinięte kły, pazury, ewentualnie dzioby), a ofiary do obrony przed pożarciem (barwa ochronna, szybkie nogi, czujność).

• amensalizm - występuje wówczas, gdy czynności życiowe jednej populacji szkodzą innym, np. tworzone przez bobry żeremia zmieniają warunki wodne w biocenozie, wykluczając obecność dotychczasowych populacji.

• antybioza - wytwarzanie antybiotyków (związków chemicznych) przez jedną grupę bakterii powoduje zahamowania wzrostu innej.

1