Экология по сравнению с ботаникой, зоологией или анатомией является относительно молодой биологической дисциплиной, возникшей в середине 19-го столетия. Она рассматривает связи живых объектов и их сообществ между собой и физической средой обитания. Один из её разделов – синэкология - изучает экологию и ее живые организмы, входящие в состав биогеоценозов: растения, насекомых, грибы, животных во взаимодействии друг с другом. Сама наука берет свое начало в работах таких ученых, как Л. Долло, О. Абель, Д. Н. Кашкаров, В. Н. Сукачев.
В данной статье мы познакомимся с основными понятиями этого раздела экологии и выясним структуру и механизмы функционирования экологических систем.
Биогеоценозы как компоненты биосферы
Совокупности особей различных биологических видов – популяции - обитают необособленно. Они объединены в более крупные сообщества - биоценозы. Более того, между особями внутри данной экосистемы возникают разного рода взаимоотношения, например, такие как аллелопатия, паразитизм, мутуализм, конкуренция, трофоценотические связи. Синэкология изучает взаимосвязи между организмами, которые входят в биогеоценоз, а также исследует специфику межвидовых связей растительных и животных подсистем, образующих живое сообщество.
Что понимают под экологической системой
В настоящее время в экологической науке активно используют не только термин «биогеоценоз», но и такое понятие, как «экосистема», введенное А. Тенсли. Оба слова применяют для обозначения природных комплексов и их составляющих: фитосообществ и популяций животных, которые синэкология изучает исходя из представлений о взаимосвязи всех живых организмов со средой их обитания. Нужно отметить, что между двумя терминами не стоит ставить знак равенства. Определение «биогеоценоза», данное В. Сукачевым, несет большую смысловую нагрузку, так как рассматривает природные комплексы с учетом круговорота веществ и потоков энергии, происходящих в них. А вот понятие «экосистема», получившее широкое распространение, особенно в научно-популярной литературе, в силу своей обтекаемости применяется сейчас для характеристики самых разнообразных биокомплексов, как природных, так и искусственных.
Теория биогеоценоза В. Н. Сукачева
Воззрения ученого формировались под влиянием выдающихся биологов России: В. Докучаева, занимавшегося почвоведением, и В. Вернадского – основателя учения о биосфере. Объединив знания геохимии, лесоведения, геоботаники, В. Сукачев создал новую дисциплину – биогеоценологию. Она, так же как и синэкология, – раздел экологии, изучающий взаимосвязи живых организмов внутри биома, рассматривает закономерности межвидовых и популяционных взаимоотношений особей, относящихся к фито- и зооценозам. Исходя из идей ученого, все слои биосферы насыщены жизнью, в них происходят процессы взаимопревращений биомассы и энергии. Их основой служат цепи питания.
Они включают в себя продуценты – автотрофные организмы, прежде всего растения. Далее следуют консументы первого, второго, третьего порядка, представляющие собой гетеротрофов.
Конечным звеном в трофических цепях являются утилизаторы мертвой органики – редуценты. К ним относятся почвенные бактерии, грибы сапротрофы, также некоторые насекомые. Все факторы неживой природы, входящие в биогеоценоз, например почва, вода, атмосфера, получили название биотоп.
Методы синэкологических исследований
В начале становления науки ученые получали экспериментальный материал с помощью исследований – экспедиций. В середине 20-го столетия доминирующими стали такие методы, как стационарные круглогодичные эксперименты, метод меченых атомов, радиотрекинг. В 21-м столетии стало активно применяться слежение с помощью искусственных спутников Земли за передвижением популяций животных. Например, крупных парнокопытных, меченных радиочипами. Учитывая тот факт, что синэкология – это раздел экологии, изучающий взаимоотношения большого количества организмов между собой, ученые применяют как математический анализ, так и кибернетику. Последнюю используют для моделирования и прогнозирования компонентов, составляющих природные системы.
Что изучает функциональная фитоценология
Растения являются важнейшими участниками в жизни экосистем. В результате фотосинтеза они обеспечивают всех остальных живых существ пищей, дающей определенный энергетический резерв. Синэкология изучает взаимоотношения между компонентами фитоценоза и популяциями гетеротрофных организмов: насекомых, растительно- и плотоядных животных.
Флористический состав сообществ растений большинства биоценозов достаточно сложен и называется видовой насыщенностью. Растительные организмы представлены в экосистемах в виде ярусов, что имеет большое значение для создания разнообразных экологических ниш. Горизонтальная разнородность растений называется мозаичностью и, в отличие от ярусности, мало зависит от длины светового дня. Зато она напрямую обусловлена видами взаимоотношений, таких как аллелопатия и конкуренция. Фитоценозы изменяются, их динамика обусловлена циркадными ритмами и сукцессиями, такими как вырубка лесов, геокатаклизмы, лесные пожары.
Причины динамики численности популяций животных
Такие известные ученые, как С. А. Северцов, Н. В. Туркин, Ч. Л. Элтон, изучали изменения количества особей во внутривидовых сообществах. А Ч. Хьюит ввел термин «волны жизни». Они происходят в природных комплексах и вместе с трофоценотическими процессами являются показателями биотического потенциала экосистемы. Изучение количественной динамики особей имеет большое прикладное значение для противоэпидемических мероприятий, которые контролируют циркадные ритмы размножения грызунов, распространяющих такие зоонозы, как чума и туляремия. Синэкология изучает также и влияние деятельности человека на состояние зооценозов, в частности снижение популяций редких и вымирающих видов, сокращение численности в сообществах ценных промысловых животных.
Виды взаимоотношений организмов в биомах
Напомним, что синэкология – раздел экологии, изучающий взаимоотношения между особями растительного и животного мира. К ним относятся мутуализм, конкуренция, аллелопатия. Например, в фитоценологии давно известно о фактах несовместимости некоторых растений друг с другом: черный орех выделяет токсичные для семечковых и косточковых плодовых деревьев вещества, тормозит их рост и плодоношение, а также приводит к гибели растений.
Мутуализм – форма сосуществования популяций различных биологических видов, от которой организмы получают взаимную пользу (рак-отшельник и актиния, жгутиконосцы, живущие в кишечнике насекомых и помогающие им расщеплять клетчатку).
Энергообмен в биосфере
Биогеоценозы, составляющие живую оболочку Земли, осуществляют превращение как биомассы, так и энергии, и являются открытыми системами. Эти природные комплексы нуждаются в притоке световой энергии. Фототрофы используют её для синтеза органических веществ, молекул АТФ и НАДФхН2. Синэкология – это наука, которая изучает взаимные превращения биомассы и энергии.
Они имеют вид экологической пирамиды и её цепей питания. Динамика энергии от низшего трофического уровня к высшему подчиняется общим физическим законам, более того, разница между энергетическими потенциалами соседних уровней составляет 10-20%, а остальная энергия рассеивается в виде тепла. В данной работе мы ознакомились с разделом экологии - синэкологией, и выяснили методы её исследований, а также значение для жизнеобеспечения биосферы.
