14. Równowaga biocenotyczna; struktura biocenoz; sukcesja ekologiczna;
Biocenoza to wielogatunkowy zespół organizmów, żyjących na określonym terenie, w tym samym czasie. Biocenozę tworzą populacje różnych gatunków, połączone siecią złożonych zależności funkcjonalnych.
Rozróżnia się biocenozę:
a) naturalną - zbiorowisko roślin, zwierząt i mikroorganizmów zasiedlających dany teren, nie przekształcone przez człowieka, np. biocenoza rezerwatu
b) sztuczna - zbiorowisko roślin i zwierząt oraz mikroorganizmów przekształcone przez człowieka np. biocenoza pola, sadu.
Pod względem sposobu odżywiania się populacje tworzące biocenozę podzielono na grupy zwane poziomami troficznymi. Są to producenci i konsumenci.
Producenci rośliny zielone i samożywne protisty zdolne do samodzielnego wytwarzania związków organicznych w procesie fotosyntezy. Wyprodukowane przez nie substancje są wykorzystywane do przemian metabolicznych bądź wbudowywane we własne tkanki i tworzą tzw. biomasę roślinną. Korzystają z niej konsumenci, czyli organizmy heterotroficzne. Te zaś można podzielić na roślinożerców (konsumentów I rzędu), którzy żywią się bezpośrednio roślinami, drapieżniki I rzędu (czyli konsumentów II rzędu), żywiących się roślinożercami i drapieżniki II rzędu (konsumentów III rzędu) zjadających z kolei drapieżniki I rzędu. Martwymi szczątkami producentów, roślinożerców i drapieżników żywi się liczna grupa saprofagów (szczątkojadów), które same stają się pożywieniem dla drapieżników. Niektóre saprofagi, głównie bakterie i grzyby, przekształcają (czyli redukują) związki organiczne do postaci związków nieorganicznych, stąd też nazywani są reducentami.
Zależności pokarmowe między populacjami można przedstawić w postaci tzw. łańcuchów pokarmowyc
W biocenozie łańcuchy te tworzą całą rozległą sieć pokarmową. Całkowite poznanie połączeń w tej sieci nie jest możliwe.
Strukturę i funkcję pokarmową biocenozy przedstawia piramida ekologiczna.
Jeżeli biocenoza dobrze funkcjonuje, to w sieci pokarmowej nie ma żadnych zakłóceń i panuje równowaga biologiczna między wszystkimi populacjami, które tworzą tę sieć. Wówczas istnieje więcej możliwości powiązań i współzależności między poszczególnymi gatunkami. Daje to możliwość ustalenia się stanu równowagi dynamicznej, czyli stabilnego stanu biocenozy. Wtedy biocenoza jest bardziej odporna na zakłócenia.
Równowaga biocenotyczna - stan biocenozy, w którym nie ulega ona większym zmianom ilościowym i jakościowym, w wyniku działania procesów samoregulacji ekologicznej. Liczba producentów, konsumentów i destruentów jest w zasadzie stała i ulega tylko nieznacznym wahaniom.
a)las:
1. sosna-kornik-dzięcioł-kuna leśna
2. świerk->kornik->dzięcioł
3.zioła, grzyby-ślimaki-żaby-zaskrońce-bocian
b)łąka:
1. trawa- biedronka-wróbel-sroka/jastrząb
2.zioła, grzyby-ślimaki-żaby-zaskrońce-bocian
3. mucha-żaba-bocian
c)pole:
1.Jęczmień- Wróbel - Jastrząb
2.ziemniak—stonka—bażant—lis
3. kapusta- bielinek-kuropatwa - lis
d) wodna
glon-płoć-szczupak-jastrząb
glony-rozwielitka-szczupak
plankton-rozwielitka-płoć-szczupak
plankton-ukleja-jazgarz-okoń
szczupak-sum-rybołów
martwa materia organiczna-wiciowce-okoń-szczupak
Struktura biocenoz- Każdy organizm, w zależności od tego w jaki sposób zdobywa materię organiczną, może być przyporządkowany do jednej z trzech grup organizmów, tj. producentów, konsumentów lub reducentów.Te trzy grupy i powiązania pokarmowe pomiędzy nimi określa się mianem struktury troficznej biocenozy.
Od ich obecności uzależnione jest, czy dana biocenoza jest samowystarczalna i tym samym - czy może istnieć samodzielnie.
Producenci (autotrofy) są to organizmy samożywne, które przetwarzają substancje nieorganiczne w cząsteczki organiczne przy pomocy energii słonecznej. Dzieje się to
w procesie fotosyntezy.
W przypadku braku dostępu do światła może zachodzić proces chemosyntezy, gdzie jako źródłem energii może być wykorzystywane na przykład utlenianie siarkowodoru.
Masa organiczna wytworzona przez producentów staje się źródłem pokarmu dla innych organizmów.
Do producentów - autotrofów należą wszystkie rośliny zielone, bakterie fotosyntetyzujące i chemosyntetyzujące,
a w biocenozach wodnych glony i sinice.
Może się zdarzyć, że w jakimś ekosystemie nie będą występować producenci.
Mówimy wówczas o ekosystemie niepełnym. Do takich należą na przykład jaskinie, gdzie materia organiczna dostarczana jest z zewnątrz.
Konsumenci (heterotrofy) to organizmy cudzożywne. Energię potrzebną im do funkcjonowania pobierają ze związków organicznych innych organizmów. Materię organiczną zyskują z roślin lub zwierząt.
Organizmy odżywiające się roślinami (roślinożercy) - określamy mianem fitofagów,
te które odżywiają się zwierzętami (mięsożercy) to zoofagi, natomiast odżywiające się martwymi szczątkami roślin i zwierząt (detrytusożercy)
- to saprofagi.
Generalnie konsumentów możemy podzielić na trzy podstawowe grupy:
Konsumenci I rzędu - są to organizmy odżywiające się wyłącznie producentami,
czyli roślinożercy.
Do najbardziej typowych przykładów
tej grupy należą np. krowa i antylopa.
Konsumenci II rzędu - to gatunki żywiące się konsumentami I rzędu, czyli gatunki mięsożerne. Do nich możemy zaliczyć między innymi bażanta (zjada on owady roślinożerne, czyli konsumentów I rzędu).
Konsumenci III rzędu -to organizmy mięsożerne odżywiające się konsumentami II rzędu, np. wilk albo szczupak.
Oczywiście może się zdarzyć, że wystąpią jeszcze kolejne grupy konsumentów np. IV rzędu itd. Niektóre gatunki trudno umiejscowić na stałe w jednej z powyższych grup. Do takich gatunków należą zarówno lis, niedźwiedź, szczur, świnia jak i człowiek.
W sytuacji kiedy człowiek zjada ziemniaki jest konsumentem I rzędu.
Kiedy zjada krowę (konsumenta I rzędu), która odżywia się wyłącznie produ- centami, staje się konsumentem II rzędu. Natomiast kiedy spożywa świnię (gatunek zarówno roślino jak i mięsożerny), która wcześniej zjadła konsumenta I rzędu
i tym sposobem stała się konsumentem II rzędu, człowiek staje się konsumentem III rzędu.
Reducenci (destruenci), nazywani są też saprofitami. Jest to grupa organizmów heterotroficznych, które rozkładają martwe związki organiczne (pochodzące zarówno od roślin jak i zwierząt) do prostych substancji nieorganicznych (dwutlenek węgla i woda), jednocześnie uwalniając między innymi azot, fosfor i potas. Te substancje są z kolei przyswajane przez producentów. Typowy przykład reducentów stanowią grzyby saprofityczne i bakterie.
Przepływ materii i energii w ekosystemie możemy przedstawić za pomocą. łańcuchów pokarmowych (troficznych).
Zjawisko to polega na pobieraniu
i przyswajaniu pokarmu przez organizmy reprezentujące kolejne ogniwa łańcucha.
Można wyróżnić dwa typy łańcuchów troficznych:
Łańcuch spasania:
producenci
konsumenci I
konsumenci II i III
reducenci.
Przykładem tutaj mogą być zależności
w środowisku wodnym.
Fitoplankton (producenci) jest konsumowany przez rozwielitkę (roślinożerca, czyli konsument I rzędu).
Ta z kolei może zostać zjedzona przez ukleję (rybę, będącą konsumentem II rzędu). Ryba może zostać zjedzona przez kaczkę (konsumenta III rzędu), natomiast odchody kaczki będą rozkładane przez reducentów.
Niekoniecznie rola konsumentów w tej sytuacji musi się skończyć na konsumentach III rzędu. Kiedy kaczka zostanie zjedzona na przykład przez człowieka stanie się on w tym wypadku konsumentem IV rzędu, itd.
Łańcuch detrytusowy :
martwa materia organiczna - detrytusożercy (detrytofagi. saprofagi)
konsumenci I
konsumenci II
konsumenci III
reducenci.
Obumarle liście (detrytus) są spożywane przez dżdżownicę (detrytusożercę- konsument I rzędu), która z kolei może stanowić pożywienie ptaka (konsument II rzędu), ten zaś może paść ofiarą ptaka drapieżnego (konsument III rzędu). Natomiast odchody tego ostatniego będą rozkładane przez reducentów.
Zarówno producenci, jak i organizmy roślinożerne bądź mięsożerne stanowią pewne etapy przepływu energii
w ekosystemie. Są to jednak etapy całkowicie odmienne. Organizmy, które należą do grupy znajdującej się na tej samej pozycji w łańcuchu pokarmowym zajmują ten sam poziom troficzny
W zależności od tego, z jak złożoną biocenozą mamy do czynienia, liczba poziomów troficznych może być różna. Im biocenoza jest bogatsza, tym więcej poziomów troficznych w niej występuje. A im biocenoza uboższa, tym łańcuchy pokarmowe są krótsze.
Sukcesja ekologiczna - Jest to proces, w którym ma miejsce następstwo gatunków w czasie, bądź wymiana całych ich zespołów.
Kryteria sukcesji ekologicznej
- Jest uporządkowanym procesem zmian zachodzących w biocenozie
- Zachodzi w wyniku modyfikacji środowiska przez biocenozę (zmiany chemiczne i mikroklimatyczne)
- Osiąga swój szczyt z chwilą ukształtowania się ekosystemu stabilnego
• Czas trwania zmian sukcesyjnych
• Rodzaje sukcesji
- Sukcesja pierwotna - obszary, bądź siedliska, które nie były dotychczas zasiedlane przez organizmy żywe
- Sukcesja wtórna - szeregi rozwojowe, występujące w obszarach uprzednio zasiedlanych przez organizmy żywe
• Szereg sukcesyjny - zmiany i następstwo zespołów w czasie od momentu wstępnego zasiedlenia siedliska, do zakończenia procesu przemian i ustabilizowania się zespołu ostatecznego.
- Faza zespołu otwartego - napływ migrantów na pustą przestrzeń i stopniowe osiedlanie się
- Faza zespołu zamkniętego - od momentu osiągnięcia zwarcia przez roślinność
• Charakterystyka zjawisk występujących w szeregu sukcesyjnym
- Kierunkowość rozwoju - wzrasta więź między komponentami zespołu (np. mniej zwarte do bardziej zwartych)
- Sukcesje naturalne są jednokierunkowe
- Sukcesja wtórna ma charakter restytucyjny, prowadzi do odtworzenia biocenoz pierwotnych dla danego miejsca
- Szeregi sukcesyjne w tej samej krainie geobotanicznej mają charakter zbieżny, prowadzą one do jednego lub kilku zespołów o charakterze klimaksowym
• Klimaks - końcowe, stabilne stadium rozwojowe biocenozy, uwarunkowany lokalnym klimatem.
• Zmiany struktury gatunkowej szeregu sukcesyjnego:
- Skład gatunkowy w początkowych stadiach zmienia się szybko, w następnych wolniej
- Liczba gatunków autotrofów podczas sukcesji pierwotnej we wczesnych stadiach zwiększa się, a w późniejszych maleje
- Liczba gatunków heterotrofów wzrasta przez cały czas trwania sukcesji
- Różnorodność gatunkowa jest największa na początku, następnie stabilizuje się, a nawet obniża
- Stowarzyszenie pomiędzy gatunkami i osobnikami obniża się; zasiedlenie staje się coraz bardziej Homogeniczne.
3