Ekologia, w porównaniu do botaniki, zoologii czy anatomii, jest stosunkowo młodą dyscypliną biologiczną, która pojawiła się w połowie XIX wieku. Rozważa powiązania żywych obiektów i ich społeczności między nimi a środowiskiem fizycznym. Jedna z jego sekcji - synekologia - zajmuje się ekologią i jej żywymi organizmami wchodzącymi w skład biogeocenoz: roślinami, owadami, grzybami, zwierzętami w interakcji ze sobą. Sama nauka wywodzi się z prac takich naukowców jak L. Dollo, O. Abel, D. N. Kaszkarow, V. N. Sukachev.
W tym artykule zapoznamy się z podstawowymi pojęciami tego działu ekologii oraz poznamy strukturę i mechanizmy funkcjonowania systemów ekologicznych.
Biogeocenozy jako składniki biosfery
Zgromadzenia osobników różnych gatunków biologicznych - populacje - nie żyją oddzielnie. Są one zjednoczone w większe zbiorowiska - biocenozy. Ponadto między jednostkami w ramach danegoekosystemów, powstają różnego rodzaju relacje, np. allelopatia, pasożytnictwo, mutualizm, konkurencja, powiązania trofocenotyczne. Synekologia bada relacje między organizmami, które są częścią biogeocenozy, a także bada specyfikę międzygatunkowych relacji podsystemów roślinnych i zwierzęcych, które tworzą żywą społeczność.
Co oznacza system ekologiczny
Obecnie nie tylko termin „biogeocenoza” jest aktywnie używany w naukach o środowisku, ale także takie pojęcie jak „ekosystem” wprowadzone przez A. Tansleya. Oba słowa są używane w odniesieniu do naturalnych kompleksów i ich składników: fitospołeczności i populacji zwierząt, których badania synekologiczne opierają na koncepcji związku wszystkich żywych organizmów z ich środowiskiem. Należy zauważyć, że między tymi dwoma terminami nie jest konieczne umieszczanie znaku równości. Definicja „biogeocenozy”, podana przez V. Sukaczewa, niesie ze sobą duży ładunek semantyczny, ponieważ uwzględnia naturalne kompleksy, biorąc pod uwagę krążenie substancji i przepływy energii w nich zachodzące. Ale pojęcie „ekosystemu”, które stało się szeroko rozpowszechnione, zwłaszcza w literaturze popularnonaukowej, ze względu na swój uproszczony charakter, jest obecnie używane do scharakteryzowania szerokiej gamy biokompleksów, zarówno naturalnych, jak i sztucznych.
Teoria biogeocenozy autorstwa V. N. Sukaczewa
Poglądy naukowca ukształtowały się pod wpływem wybitnych rosyjskich biologów: W. Dokuczajewa zajmującego się gleboznawstwem oraz W. Wernadskiego, twórcy doktryny biosfery. Łącząc wiedzę z zakresu geochemii, leśnictwa, geobotaniki, W. Sukachev stworzył nową dyscyplinę -biogeocenologia. Podobnie jak synekologia, jest to dział ekologii, który bada relacje między organizmami żywymi w biomie, bierze pod uwagę wzorce relacji międzygatunkowych i populacyjnych osobników należących do fito- i zoocenoz. W oparciu o pomysły naukowca wszystkie warstwy biosfery są nasycone życiem, zachodzą w nich procesy wzajemnego przekształcania biomasy i energii. Opierają się na łańcuchach żywnościowych.
Obejmują producentów - organizmy autotroficzne, przede wszystkim rośliny. W dalszej kolejności następują konsumenci pierwszego, drugiego i trzeciego rzędu, którzy są heterotrofami.
Ostatnim ogniwem w łańcuchach troficznych są użytkownicy martwej materii organicznej - rozkładacze. Należą do nich bakterie glebowe, grzyby saprotroficzne i niektóre owady. Wszystkie czynniki przyrody nieożywionej zawarte w biogeocenozie, takie jak gleba, woda, atmosfera, nazywane są biotopami.
Metody badań synekologicznych
Na początku powstawania nauki naukowcy otrzymywali materiał doświadczalny poprzez badania - ekspedycje. W połowie XX wieku dominowały takie metody, jak stacjonarne eksperymenty całoroczne, metoda znakowanych atomów i śledzenie radiowe. W XXI wieku zaczęto aktywnie wykorzystywać śledzenie ruchu populacji zwierząt za pomocą sztucznych satelitów Ziemi. Na przykład duże parzystokopytne oznaczone radiochipami. Biorąc pod uwagę fakt, że synekologia jest gałęzią ekologii badającą wzajemne relacje dużej liczby organizmów, naukowcy posługują się zarówno analizą matematyczną, jak i cybernetyką. Ta ostatnia służy do modelowania i przewidywania składników tworzących systemy naturalne.
Co to jest funkcjonalne badanie fitocenologii
Rośliny są najważniejszymi uczestnikami życia ekosystemów. W wyniku fotosyntezy dostarczają wszystkim innym żywym istotom pożywienie, które zapewnia pewną rezerwę energii. Synekologia bada związek między składnikami fitocenozy a populacjami organizmów heterotroficznych: owadów, roślinożerców i drapieżników.
Skład florystyczny zbiorowisk roślinnych w większości biocenoz jest dość złożony i nazywany jest nasyceniem gatunkowym. Organizmy roślinne są reprezentowane w ekosystemach w postaci poziomów, co ma ogromne znaczenie dla tworzenia różnorodnych nisz ekologicznych. Pozioma niejednorodność roślin nazywana jest mozaiką i, w przeciwieństwie do warstw, w niewielkim stopniu zależy od długości godzin dziennych. Ale wynika to bezpośrednio z rodzajów relacji, takich jak allelopatia i konkurencja. Fitocenozy zmieniają się, ich dynamika determinowana jest rytmami dobowymi i sukcesjami, takimi jak wylesianie, geokataklizmy, pożary lasów.
Przyczyny dynamiki populacji zwierząt
Tacy znani naukowcy, jak S. A. Severtsov, N. V. Turkin, CL Elton, badali zmiany liczby osobników w społecznościach wewnątrzgatunkowych. A C. Hewitt wprowadził termin „fale życia”. Występują w naturalnych kompleksach i wraz z procesami trofocenotycznymi są wskaźnikamipotencjał biotyczny ekosystemu. Badanie dynamiki ilościowej osobników ma ogromne znaczenie praktyczne dla środków przeciwepidemicznych kontrolujących dobowe rytmy reprodukcji gryzoni, które rozprzestrzeniają takie choroby odzwierzęce, jak dżuma i tularemia. Synekologia zajmuje się również badaniem wpływu działalności człowieka na stan zoocenoz, w szczególności zmniejszania się populacji gatunków rzadkich i zagrożonych, zmniejszania się liczby cennych zwierząt łownych w zbiorowiskach.
Rodzaje relacji między organizmami w biomach
Przypomnij sobie, że synekologia jest gałęzią ekologii, która bada relacje między osobnikami flory i fauny. Należą do nich mutualizm, konkurencja, allelopatia. Na przykład fitocenologia od dawna wie o niezgodności niektórych roślin ze sobą: orzech czarny uwalnia substancje toksyczne dla drzew ziarnkowych i pestkowych, hamuje ich wzrost i owocowanie, a także prowadzi do obumierania roślin.
Mutalizm to forma współistnienia populacji różnych gatunków biologicznych, z której organizmy czerpią obopólne korzyści (pustelnik i zawilec, wiciowce, które żyją w jelitach owadów i pomagają im rozkładać błonnik).
Wymiana energii w biosferze
Biogeocenozy, które tworzą żywą powłokę Ziemi, przeprowadzają transformację zarówno biomasy, jak i energii i są systemami otwartymi. Te naturalne kompleksy wymagają dopływu energii świetlnej. Fototrofy wykorzystują go do syntezy substancji organicznych, cząsteczek ATP iNADPxN2. Synekologia to nauka zajmująca się badaniem wzajemnych przemian biomasy i energii.
Wyglądają jak ekologiczna piramida i jej łańcuchy pokarmowe. Dynamika energii od najniższego do najwyższego poziomu troficznego podlega ogólnym prawom fizyki, ponadto różnica potencjałów energetycznych sąsiednich poziomów wynosi 10-20%, a reszta energii jest rozpraszana w postaci ciepła. W tej pracy zapoznaliśmy się z sekcją ekologia - synekologia i poznaliśmy metody jej badań, a także znaczenie dla podtrzymania życia biosfery.
