Учение о популяции позволило перейти к изучению более сложных форм существования материи в природе - к биогеоценозам. Исследованием биогеоценозов занимается биогеоценология - наука, изучающая взаимоотношения между особями, относящимися к разным популяциям данной группировки, а также между ними и окружающей средой. В ее задачу входит установление границ экосистемы, анализ существующих в ней пищевых цепей, изучение видового состава, его плотности и др.
Учение о биогеоценозе разработал выдающийся российский ученый В.Н. Сукачев на примере лесных сообществ. Однако открытие В.Н. Сукачевым закономерности взаимодействия и взаимозависимости живых организмов с абиотическими условиями в равной мере приемлемы для любых условий земной поверхности и водных условий. Понятие биогеоценоза введено В.Н. Сукачевым в 1940 году. Оно явилось логическим развитием идей русских ученых В.В. Докучаева, Г.Ф. Морозова, Г.Н. Высоцкого, В.И. Вернадского.
Основными направлениями биогеоценологии являются следующие:
- исследование свойств и функций составляющих биогеоценозы компонентов и расшифровка механизма их связей;
- изучение потоков вещества и энергии в них, а также доля и формы участия их компонентов в материально-энергетическом метаболизме всего комплекса, и особенно в его биологической продуктивности;
- изучение преобразования одними компонентами состояний, свойств и работы других; определение их роли в изменении и динамике биогеоценоза;
- установление реакций компонентов и биогеоценоза в целом на стихийные воздействия и хозяйственную деятельность человека;
- изучение устойчивости биогеоценозов и ее регуляторных механизмов;
- исследование взаимосвязей и взаимодействий как между соседними, так и между отдаленными биогеоценозами, обеспечивающими единство биосферы и ее крупных частей.
Все организмы в пределах биогеоценоза находятся в тесной пищевой, пространственной, видовой и размерной взаимозависимости. Пищевая зависимость разнообразна и имеет примерно такие цепи: растения - растительноядные животные - хищники - хищники хищников - черви - грибы - водоросли - бактерии (последние организмы живут в основном за счет разрушения и разложения мертвых растений и животных, а также тканей живых организмов или их отходов и отбросов).
Особенно важную роль в биогеоценозе играют зеленые растения (высшие и низшие), дающие основную массу живого вещества. Через процессы фотосинтеза, дыхания они поддерживают баланс кислорода и углекислого газа в воздухе, а также участвуют в круговороте воды.
В каждом биогеоценозе количество обитателей - животных, растений и других организмов или биомассы - неодинаково. Соотношения между структурными подразделениями данного биоценоза в среднем за год более или менее постоянно. Виды, которые имеют наибольшее количество особей или биомассы, являются доминантными.
Положение и роль вида в биогеоценозе, его специализацию называют экологической нишей вида. Соотношение между видами, популяциями, числом особей в биогеоценозе по временам года может меняться в зависимости от наличия пищи, от погодных условий и т. д.
Сообщества животных и растений биогеоценоза в зависимости от естественных или антропогенных факторов могут сменяться после лесных пожаров, высыхания болота, вырубки леса, распашки земли, а также в силу естественных закономерностей в природе. Примером может служить периодическая смена породного состава леса:
под пологом лиственного леса в средней полосе нашей страны появляется подрост ели и других хвойных пород;
по мере отмирания недолговечных осины, березы, ольхи в первый ярус выходят хвойные деревья, образуя качественно новый биогеоценоз;
после старения и выпадения деревьев хвойных пород преобладающими вновь становятся лиственные породы со свойственным им животным миром.
Последовательную смену одних сообществ или организмов другими на определенном участке называют сукцессией.
Биогеоценоз различают по продуктивности. Наибольшей первичной продуктивностью обладают биогеоценоз тропических лесов, лесов умеренного климата, саванн, сельскохозяйственных угодий, а наименьшей - пустыни и тундры. Вторичную продуктивность получают от животных и других организмов, существующих за счет растений.
Познание внутренней структуры динамики взаимодействия между составными элементами биогеоценоза, ритмов жизни растительно-животных сообществ позволяет разрабатывать меры для максимального их использования с целью получения наибольшего количества необходимой человеку продукции, а также обеспечить долговечность биотических сообществ, уменьшать отрицательные последствия преобразующей деятельности человека, вплотную подойти к управлению биосферой.
Особенно существенное значение биогеоценология имеет для практики лесного и сельского хозяйства, изучения среды жизни человека на Земле, для космонавтики, защиты промышленных изделий, продуктов питания, кормов от повреждения биологическими компонентами биосферы, для реализации эффективных природоохранных мероприятий.
Популяции разных видов в природных условиях объединяются в системы более высокого ранга — сообщества и биоценоз.
Термин «биоценоз» был предложен немецким зоологом К. Мебиусом и обозначает организованную группу популяций растений, животных и микроорганизмов, приспособленных к совместному обитанию в пределах определенного объема пространства.
Любой биоценоз занимает определенный участок абиотической среды - биотоп.
Биотоп — пространство с более или менее однородными условиями, заселенное тем или иным сообществом организмов.
Размеры биоценотических группировок организмов чрезвычайно разнообразны — от сообществ на стволе дерева или на болотной моховой кочке до биоценоза ковыльной степи. Биоценоз (сообщество) — не просто сумма образующих его видов, но и совокупность взаимодействий между ними. Экология сообществ - синэкология — это также научный подход в экологии, в соответствии с которым, прежде всего, исследуют комплекс отношений и господствующие взаимосвязи в биоценозе. Синэкология занимается преимущественно биотическими экологическими факторами среды. Термин «синэкология» предложен в 1902 г. швейцарским ботаником К. Шретером. Синэкология формально выделена как раздел экологии на Международном ботаническом конгрессе в 1910 г.
Сообщество и биоценоз в строго научном смысле не являются синонимами. Биоценоз населяет строго определенный биотоп, а потому более или менее четко ограничен в пространстве. Он обязательно состоит из продуцентов, консументов и редуцентов. Сообществом также является система популяций видов, конкурирующих между собой и формирующих экологические ниши, но совершенно не обязательно состоящая из всех трех биотических экологических компонентов. Можно, например, выделить сообщества только растений, однако сказать «биоценоз растений» нельзя. Тем не менее в одних строго научных изданиях, например известных американских экологов, понятия «биотическое сообщество» и «биоценоз» совпадают как живая часть природной системы, в других же изданиях под термином "сообщество" понимают биоценоз, а для обозначения сообществ растений, насекомых и т. п. вводят термин «ассамблея».
В пределах биоценоза различают фитоценоз — устойчивое сообщество растительных организмов, зооценоз — совокупность взаимосвязанных видов животных и микробиоценоз — сообщество микроорганизмов:
ФИТОЦЕНОЗ + ЗООЦЕНОЗ + МИКРОБИОЦЕНОЗ = БИОЦЕНОЗ.
При этом в чистом виде ни фитоценоз, ни зооценоз, ни микробиоценоз в природе не встречаются, как и биоценоз в отрыве от биотопа.
Биоценоз формируют межвидовые связи, обеспечивающие структуру биоценоза — численность особей, распределение их в пространстве, видовой состав и тому подобное, а также структуру пищевой сети, продуктивность и биомассу. Для оценки роли отдельного вида в видовой структуре биоценоза используют обилие вида — показатель, равный числу особей на единицу площади или объема занимаемого пространства.
