BIOCENOZA

Biocenoza to ożywiona część ekosystemu, czyli zespół wszystkich populacji wzajemnie od siebie uzależnionych zajmujących określone środowisko. Biocenozy dzielimy na naturalne (jezioro, las, rzeka) oraz sztuczne (pole, sad, łąka). Każda biocenoza charakteryzuje się określoną strukturą troficzną. Struktura ta 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.

Producenci - to organizmy autotroficzne, zdolne do wytwarzania materii organicznej.

Konsumenci - to organizmy heterotroficzne, przystosowane do pobierania materii organicznej od innych organizmów. Są to np.: roślinożercy, drapieżcy, pasożyty.

Reducenci - to organizmy, które rozkładają, redukują substancje organiczne powodując ich mineralizację.

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

łańcuch detrytusowy - rozpoczyna się od martwej materii organicznej (detrytusu), kolejne ogniwa tworzą reducenci oraz konsumenci, np.detrytus - bakterie - pierwotniaki - skorupiaki - ryby - człowiek

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

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).

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.

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.

EKOSYSTEM

Ekosystem to zespół populacji łącznie z elementami środowiska nieożywionego - biotopem. Ekosystem stanowi układ otwarty, który funkcjonuje dzięki przepływowi energii i krążeniu materii. Energia przepływa jednokierunkowym strumieniem w układzie otwartym, materia krąży w obiegu zamkniętym. Najważniejszym źródłem energii jest energia słoneczna. Wyróżniamy ekosystem:

Antotroficzny, czyli samowystarczalny, posiadający wszystkie poziomy troficzne, np. las, łąka, jezioro.

Heterotroficzny, pozbawiony producentów, nazywany ekosystemem niepełnym, np. jaskinie.

Podstawą funkcjonowania ekosystemu są: obieg materii i przepływ energii.

Schemat przepływu Energii i obiegu Materii

W ekosystemie materia w formie pierwiastków chemicznych krąży w obiegach zamkniętych nazywanych cyklami biogeochemicznymi. Pierwiastki krążą między środowiskiem - producentami - konsumentami - reducentami i ponownie wracają do środowiska. Przedstawić to można na przykładzie obiegu azotu (patrz rola bakterii).

Azot jest pierwiastkiem wchodzącym w skład aminokwasów, tworzących białka, budujące ciało organizmów. Duże ilości azotu występują w atmosferze, ale jest on przyswajalny tylko dla sinic, bakterii (Azotobacter, Clostridium, Rhizobium), które wbudowują azot w białka i kwasy nukleinowe występujące w ich komórce. Rośliny pobierają azot w postaci jonów amonowych lub azotanowych obecnych w glebie. Budują białka będące pokarmem dla konsumentów. Produkty metaboliczne wydalane przez zwierzęta oraz martwe organizmy roślinne i zwierzęce są w procesie nitryfikacji przy udziale bakterii (Nitrosomonas i Nitrobacter) przekształcane w przyswajalne azotany. Mogą ponownie wrócić do obiegu. W przyrodzie równocześnie zachodzi proces denitryfikacji uwalniający wolny azot do atmosfery.

W ekosystemie energia przepływa. Dociera na ziemię ze słońca. Producenci fotosyntetyzujący przekształcają energię słoneczną w energię chemiczną (w procesie fosforylacji fotosyntetycznej), którą wykorzystują wszystkie organizmy do czynności fizjologicznych oraz wszelkich reakcji metabolicznych. Przepływ energii z jednego poziomu troficznego na następny łączy się zawsze ze stratami. Im krótszy łańcuch pokarmowy tym większy zysk energetyczny. Ostatecznie energia rozprasza się, musi być ciągle przekształcana i dostarczana przez producentów.

W ekosystemach w miarę upływu czasu zmienia się stan gatunkowy roślin i zwierząt oraz warunki środowiskowe. Zmiany w ekosystemie mogą być antropogeniczne (wywołane działalnością człowieka) oraz naturalne. Zmiany naturalne mogą być sezonowe, odwracalne. Mogą wystąpić zmiany naturalne wieloletnie, nazywane sukcesjami. Sukcesje są procesami nieodwracalnymi, trwającymi do ustalenia pełnej równowagi między asymilacją (produkcją) a dysymilacją (konsumpcją). Równowaga osiągana jest w stadium nazywanym klimaksem (najbardziej stabilne stadium sukcesji).

Sukcesja jest procesem kierunkowych zmian biocenozy, powodujących przeobrażenie się prostych ekosystemów w bardziej złożone. Mechanizm sukcesji polega na tym, że organizmy przekształcając środowisko, w czasie bytowania w nim, czynią je przydatnym dla innych organizmów.

Wyróżniamy dwa typy sukcesji:

Sukcesja pierwotna - występuje na terenach dziewiczych, pozbawionych jakichkolwiek organizmów. Miejsca objęte sukcesją pierwotną to: wydma, skała, hałda, zatopiony statek.

Sukcesja wtórna - występuje na miejscu zniszczonego ekosystemu lub na obszarach zajętych przez inną biocenozę. Sukcesja wtórna zachodzi o wiele szybciej niż pierwotna (od kilku do kilkudziesięciu lat). Miejscem występowania sukcesji wtórnej jest: pozbawione upraw pole, zarastający staw, pozostawiony bez opieki trawnik.

4

1

---