§ 43. Пространственная структура биоценоза
Любой биоценоз в природе занимает определенное пространство. Оно разделяется между видами в зависимости от их биологических особенностей. Это приводит к формированию пространственной структуры. Пространственная структура биоценоза — закономерное расположение видов в биотопе как в вертикальном, так и в горизонтальном направлениях. Для биоценоза характерны вертикальная (ярусность) и горизонтальная (мозаичность) структуры.
Вертикальная структура биоценоза (ярусность)
В наземных биоценозах основную роль в формировании вертикальной структуры играют растения разной высоты. Совокупность растений, занимающих одинаковое положение по отношению к уровню почвы, называется растительным ярусом.
Главную роль при формировании видового состава растительных ярусов играет количество света, достигающее каждого яруса. От него зависят температурный режим и влажность на разных уровнях (ярусах) биоценоза. Верхние ярусы составляют светолюбивые растения. Ниже располагаются теневыносливые, а в самом низу произрастают тенелюбивые виды. Такое распределение растений способствует более полному усвоению солнечной энергии. До поверхности почвы доходит лишь 1—5 % солнечного света, поступающего в биоценоз. В одноярусных фитоценозах большая часть поступающей солнечной энергии не усваивается. Она идет на нагревание почвы и частично отражается.
В каждом ярусе складывается своя система связей и взаимоотношений между компонентами. Растительные ярусы создают микроклимат для существования других видов. Каждый растительный ярус заселяется определенными видами животных и микроорганизмов. Ярусы отличаются друг от друга совокупностью экологических условий, составом видов растений, животных и микроорганизмов. Вертикальная структура биоценоза, состоящая из разных ярусов, называется ярусностью.
Большинство видов приспособлено к конкретным ярусам. Однако некоторые виды в силу различных обстоятельств в разное время жизни занимают разные ярусы. Их называют внеярусными видами. Например, нельзя отнести к конкретному ярусу лианы, лишайники, некоторые виды мхов и неспециализированных паразитов.
В наземных биоценозах различают надземную и подземную ярусность. Ярусы нумеруются римскими цифрами. Первым считается самый удаленный от уровня почвы ярус (как надземный, так и подземный). Наиболее четко ярусность выражена в лесных биоценозах. В них фитоценозы образованы различными жизненными формами растений. Там представлены деревья, кустарники, кустарнички, однолетние и многолетние травы, занимающие разное положение относительно уровня почвы.
Надземная ярусность в лиственном лесу обычно включает пять, иногда шесть, растительных ярусов. Ярус I образован деревьями первой величины (дуб, береза, ясень, липа). К ярусу II относятся деревья второй величины (дикие яблоня, груша, черемуха, рябина). Ярус III — это подлесок из кустарников (лещина, крушина, бересклет, можжевельник, калина, бузина). Ярус IV представлен высокими травами и кустарничками (папоротники, крапива, чистотел, вереск, багульник). Ярус V составляют низкие травы и кустарнички (черника, брусника, земляника, толокнянка, ландыш), а также мхи и лишайники. В нижних ярусах обычно присутствует подрост древесных растений. Если ярусов много (4—5), то фитоценоз считается сложным, а если их мало (1—2), — простым.
Животные приурочены к определенным ярусам фитоценоза. Ярус I населяют листогрызущие насекомые (обитатели кроны деревьев). В ярусе II обитают птицы и стволовые вредители (жуки короеды, усачи, златки). В ярусах III и IV — копытные и хищные млекопитающие, птицы, грызуны. Ярус V богат различными многоножками, жужелицами, клещами и другими мелкими членистоногими.
Подземная ярусность обусловлена разной глубиной расположения корневой системы. Чем выше деревья, тем глубже в почву проникают их корни. Расположение корней на разной глубине снижает остроту конкуренции между растениями за воду и минеральное питание.
Возникновение ярусности — результат длительного приспособления разных видов друг к другу и формирования межвидовых связей и взаимоотношений. Ярусность способствует значительному ослаблению конкуренции между видами за ресурсы и территорию. Благодаря этому увеличивается численность особей на единице площади, более полно и рационально используются условия и ресурсы биотопа.
Вертикальное распределение видов в биоценозе оказывает влияние на его горизонтальную структуру.
Горизонтальная структура биоценоза (мозаичность)
Неоднородность почвенных условий, рельефа, деятельность человека определяют характер горизонтального распределения видов в биотопе — горизонтальную структуру биоценоза. Под действием вышеуказанных факторов в биоценозе происходит формирование растительных микрогруппировок. Например, в луговых биоценозах можно обнаружить микрогруппировки бобовых, злаков, сложноцветных. Они различаются видовым составом, соотношением численности видов, продуктивностью, биомассой. В каждой такой растительной микрогруппировке формируется определенный микроклимат, видовой состав животных, грибов и микроорганизмов. Совокупность всех этих компонентов, связанных трофическими и топическими связями, является структурной единицей горизонтальной структуры биоценоза. В лесном биоценозе, например, четко видны различия между опушкой и поляной в глубине леса. Существенно отличаются участки леса с выраженным кустарниковым подростом и со сплошным моховым покровом или с покровом из черничника. Таким образом, горизонтальная структура биоценоза является отражением разнообразия условий среды в биотопе в горизонтальном направлении.
Благодаря формированию горизонтальной структуры биоценоз более полно использует возможности биотопа. В нем активно потребляются пищевые ресурсы, увеличивается количество видов и, как следствие, возрастает стабильность биоценоза.
Повторим главное. Пространственная структура биоценоза — расположение видов в вертикальном (ярусность) и горизонтальном (мозаичность) направлениях. Вертикальная структура формируется благодаря наличию растений разной высоты, образующих ярусы. В биоценозах различают надземную и подземную ярусность. Горизонтальная структура биоценоза формируется вследствие неоднородности почвы и рельефа в биотопе.
Проверим знания
1. Какой компонент биоценоза играет главную роль в формировании вертикальной структуры биоценоза?
2. В каком ярусе лесного биоценоза живут дождевые черви? Какова их роль в образовании почвы?
3. Из приведенного перечня растений выберите представителей яруса II лиственного леса: бузина, дуб, папоротник орляк, липа, черемуха, ясень, береза, рябина, лещина, яблоня дикая, крушина, ежевика, черника.
1. Установите соответствие между надземными ярусами лиственного леса и входящими в их состав видами животных.
Ярусы: I; II; III; IV; V.
Виды: а) заяц, кабан, лисица, волк; б) клещи, жужелицы, многоножки, шмели; в) птицы, жуки короеды, усачи, златки; г) листогрызущие насекомые; д) лось, косуля, зубр, олень благородный.
2. Установите причинно-следственные связи между экологическими факторами биотопа и видовым составом растительных ярусов биоценоза. Исходя из этого, объясните причину различия видового состава растений в разных ярусах.
*Индивидуальное домашнее задание. Проанализируйте вертикальную пространственную структуру биоценозов лиственного и хвойного лесов. В чем состоит отличие? Объясните причину с экологической точки зрения.
Источник
Изучение вертикальной структуры леса
Данное исследование посвящено обучению школьников навыкам проведения полного геоботанического описания растительного сообщества на примере сложного многоярусного леса. Для проведения работы желательно выбрать лес с явным разделением на несколько ярусов древесной растительности, с развитым подростом, подлеском, кустарничковым и травяным ярусами.
Первый этап работы — выбор и маркировка площадки для описания. В отличие от ряда предшествующих работ по ботанике, желательно разметить площадку для более наглядного визуального контроля ее окраин. Форма и размер площадки зависят от строения и густоты растительности, но как правило это квадрат со стороной от 20 до 50 метров.
Первый этап после разметки площадки — описание общих характеристик сообщества: его географического положения, положения в рельефе, особенностей окружающей территории.
Далее приступают к поярусному описанию растительности. Для каждого яруса в отдельности определяют видовой состав, высоту, диаметр стволов, возраст, высоту прикрепления и сомкнутость крон, а также формулу древостоя.
Основные измерения производят для всех типичных деревьев данного яруса, начиная с верхних и заканчивая подростом и подлеском. Особое внимание при описании уделяют молодому подросту, проросткам основных лесообразующих пород, которые важны для характеристики процесса возобновления леса..
Заключительным этапом является описание кустарничкового и травяного ярусов растительности.
По итогам описания растительности в лабораторных условиях составляются две схемы — вертикальной и горизонтальной структуры лесного сообщества. Высоту деревьев и сомкнутость крон изображают в масштабе, к схемам прилагают данные подробных описаний, а также полные списки видов растений, обнаруженных на площадке.
Авторский проект NARODKO.RU
Копирование материалов — только при согласовании и указании ссылки на сайт.
Источник