Практическая работа №13. Классификация биоценозов. Отношения между организмами в биоценозе

Теоретическая часть. Классификация биоценозов. Различают три основных типа биоценозов: наземные, пресноводные и морские. Каждый из этих типов может быть подразделен на соподчиненные группы. Так пресноводные биоценозы могут быть подразделены на речные, озерные, болотные. Наземные могут включать в себя горные, низменные, внутриконтинентальные, береговые и др. подтипы. Морские биоценозы подразделяются на шельфовые, планктонные, бентические, пелагические и др. группы. Наземные биоценозы или сообщества называются биомами или формациями (обычно эти термины применяются к растительным сообществам).

Биом представляет собой однородное сообщество, не зависящее от состава растительности. Он занимает довольно большое пространство и регулируется макроклиматом. К наземным биомам относятся тундра (альпийская и арктическая), северные хвойные леса, листопадные леса, степи умеренных зон, тропические степи и саванны, жестколистные леса, пустыни, сезонные тропические леса, тропичекие дождевые леса, зональные биомы горных стран. К пресноводным биоценозам относятся лентические (лимнические) биоценозы (озера, пруды), лотические (речные и ручейные) биоценозы, а также биоценозы болот и маршей. К морским биоценозам относятся биоценозы пелагиали, батиали, шельфа, зон апвеллинга, лиманов, приливо-отливной зоны. Понятие биома часто ассоциируется с экосистемой. В этом отношении оно очень близко к понятию геобиоценоз. В природе столь обширные области, как биомы, на самом деле неоднородны. В пределах биома всегда можно выделить локальные, хорошо очерченные группировки видов. Это и есть ассоциации. Некоторые очень небольшие сообщества хорошо сохраняют свою индивидуальность и пространственно ясно очерчены. Главная их особенность – непродолжительное существование во времени. Разлагающийся труп животного, ствол мертвого дерева, участок под камнем, скала служат ареной жизни микроассоциаций, называемых синузиями. Синузии – это кусочки биоценозов и их автономность относительна.

Взаимоотношения организмов в биоценозах. Каждый организм живет в окружении множества других организмов, вступает с ними в самые разнообразные отношения, как с отрицательными, так и с положительными для себя последствиями, и в конечном счете не может существовать без этого живого окружения. Прежде всего, между организмами возникают трофические (пищевые) взаимоотношения, когда одни представители биоценоза служат пищей для других. Именно трофические связи между организмами осуществляют передачу энергии в биоценозе. Не менее важными являются конкурентные взаимоотношения, возникающие тогда, когда один и тот же ресурс используют несколько видов сообщества. Однако, между организмами возникает и масса непищевых, не менее важных в их жизнедеятельности, взаимоотношений. Укажем на некоторые из них:

· фабрические - при использовании мертвого тела для строительства и устройства гнезд, нор;

· форические - один виды используют другие для перемещения и распространения (например, рыба-прилипала, перемещающаяся на акуле; сюда же относят и распространение семян, так что вы, отдирая репей от своей одежды, уже вступили в форические взаимоотношения);

· синойкия, или квартиранство. Примером такого квартиранства может быть поселение зеленых водорослей в желобках волос ленивца, который таким образом маскируется под зеленый фон.

Практическая часть. На основании существования трофических связей между организмами в биоценозе решите экологические задачи. Трофические связи подчиняются правилу экологической пирамиды (правилу 10% или правилу Линдемана): при переходе с одного трофического уровня на другой полезной энергии сохраняется не более 10%.

Пример задачи 1. Составить цепь питания с максимально возможным числом звенев, последним из которых являются рыбоядные звери. Вычислить массу водорослей необходимую для существования выдры массой 25кг, которая питается рыбой.

Ответ: а). В природных цепях питания (трофических цепях) при переходе от звена к звену теряется большая часть (в среднем 90 %) потенциальной энергии, которая рассеивается в виде тепла. Поэтому число звеньев (видов организмов) в цепи питания ограничено и не превышает обычно 4—5.

Цепь питания: водоросли или водные высшие растения – растительноядные рыбы (карась) — рыбы хищные(щука) – рыбоядные хищники (выдра).

б) Чтобы прокормить выдру массой 25 кг потребуется примерно 250-300 кг рыбы. А для прокорма такого количества рыбы потребуется примерно 2500-3000 кг растительной продукции.

Пример задача 2. Определите минимальную территорию м² экосистемы острова, которая обеспечивает суточную жизнедеятельность 5 волков. Схема трофической цепи: растения (трава) – травоядные животные (копытные) – хищники (волк). Суточный прирост одного волка равен 360 ккал, растения полностью покрывают остров и их суточная чистая первичная продукция составляет 90 ккал/м2. Процесс трансформации энергии из одного трофического уровня на другой протекает в соответствии с правилом Линдемана.

Ответ: Так как суточный прирост на 1 волка составляет 360 ккал, то для 5 волков эта величина будет равна 1800 ккал. Значит согласно правилу Линдемана 5 волков израсходуют 18000 ккал травоядных животных. На прокорм этого количества травоядных животных потребуется уже 18 * 10 (в степени 4) ккал. Так как первичная продукция растений составляет 90 ккал/м2, то минимальная территория, необходимая для жизнедеятельности 5 волков составит 180000: 90 =2000 м2 или 0,2 га.

Задача 1. Составить цепь питания с максимально возможным числом звенев, последним из которых являются хищные птицы. Вычислить массу организмов на всех уровнях, необходимую для существования хищной птицы, если её условная масса равна 4 кг.

Задача 2. Одна мышь биомассой 5 г. рождает двух детёнышей массой 1 г. и 0,5 г. За 3-4 недели выкармливания детёнышей молоком их масса становится 5 г. и 4 г. соответственно. На основании правила экологической пирамиды определите, какая биомасса зерна необходима самке выкормить своё потомство, без учёта затрат энергии для поддержания собственного организма.

Задача 3. Пользуясь правилом Линдемана, определите, сколько нужно травы (в сухом веществе; содержание сухого вещества в траве примерно 15%), чтобы вырос один орёл массой 5 кг. (Пищевая цепь: трава – заяц – орел), условно допустив, что на каждом трофическом уровне поедаются только представители предыдущего уровня.

Задача 4. В сосновом лесу общий запас древесины составляет 5*10(в 6 степени) кг. Одна личинка соснового усача поедает 50 г древесины. Примерно в 20% личинках этого жука развиваются наездники — эфиальты (в одной личинкуе -1 наездник). Какое максимальное количество эфиальтов может сформироваться в сосновом лесу, когда усачам для питания доступна только 0,01 % древесины сосны.

Задача 5. Какой должна быть площадь горохо-овсеного поля, чтобы прокормить пару лисиц по 10 кг (содержание воды 70%), если его продуктивность составляет 500 г/м². Сколько мышей съедят лисицы, если масса одной мыши в среднем равна 20 г. (содержание воды 60%). Расчёты выполнить в пересчёте на сухую массу.

Задача 6. На одном пшеничном поле площадью 10 га мыши за лето съели 30 кг зерна. Рассчитайте урождай пшеницы, если известно, что прирост биомассы мышей за летний период составил 0,02% урожая. Переход энергии происходит в соответствии с правилом Линдемана.

Задача 7. У высокородного оленя 52% питательных веществ еды используется на дыхание, а 30 % выделяются экскрементами в не переваренном виде. Рассчитайте количество кг зелёной массы, которую в среднем должен каждый день съедать телёнок, чтобы его масса за летний период повысилась на 15 кг. Принимаем во внимание, что содержание сухого вества в зелёной массе растения не превышает 10%.

Задача 8. Известно, что в небольшом водоёме на протяжении года продуценты произвели 25 кг первичной валовой продукции. Рассчитайте, сколько вещества аккумулируется консументами 3 порядка данного водоёма, когда известно, что на дыхание автотрофы используют 20% синтезированного органического вещества. Переход энергии происходит в соответствии с правилом Линдемана.