Понятие биоценоза в биологии: особенности продуцентов и консументов

Понятие биоценоза в биологии

Дадим определение биоценозу, так как оно непосредственно связана с продуцентами и консументами.

Понятие биоценоза было введено Карлом Мебием в 1877 году.

Беря во внимание концепцию биоценоза, формируются определенные варианты экологических сообществ:

• зооценоз — как сообщество фауны;
• фитоценоз — как сообщество флоры;
• микробиоценоз — как микробное сообщество.

Если говорить о географической протяженности биоценоза, то она определяется требованием относительно однородного видового состава. В биоценозе выделяют 3 основные группы организмов на основании их участия в биогенном круговороте веществ:

1. Продуценты, которые являются первичными изготовителями или производителями.
2. Консументы или потребители.
3. Редуценты или восстановители.

Особенности продуцентов и консументов

Специфика продуцентов

Как получают энергию продуценты (производители)?

Почти всегда продуценты — это фотосинтетически активные организмы: растения, цианобактерии, протисты и прочие одноклеточные. Среди исключений — археи и бактерии, которые тоже являются одноклеточными организмами, но при окислении неорганических химических соединений (химиоавтротрофов) в гидротермальных ваннах в глубоком океане могут продуцировать биомассу. Такие организмы относят к самому низшему трофическому уровню.

Первичными производителями не являются грибы и прочие организмы, получающие биомассу из окисляющих органических материалов. Они называются разлагающими.

Произрастающие в тундровом климате лишайники — яркий пример первичного производителя: посредством взаимного симбиоза они сочетают в себе фотосинтез водорослями (или атомную фиксацию цианобактериями) и защиту разлагающегося гриба.

Специфика консументов

Кто такие консументы?

Формально консументы — это гетеротрофы: в эту группу входят животные, грибы и некоторые бактерии. Потребление энергии у них происходит разными способами, поэтому консументами могут быть травоядные, хищные, паразитирующие животные.

К консументам также относят такое плотоядное растение как мухоловка Венеры.

Согласно экологической пищевой цепи, консументы делятся на 3 категории потребителей:

1. Первичных. Это травоядные животные — они питаются растениями.
2. Вторичных. К ним относятся плотоядные животные — они охотятся на других животных. Также в эту группу входят животные, которые употребляют в пищу как растения, так и животные.
3. Третичных. Их еще называют хищниками-вершинами, потому что они располагаются на вершине пищевой цепи и питаются как вторичными потребителями, так и основными потребителями. Это как полностью плотоядные животные, так и всеядные.

В экосистеме консументам отводится важное место, так как они отвечают за баланс цепочки продуктов питания и сохраняют популяцию растений в рамках допустимого. Если баланс не будет соблюдаться, то система разрушится, что, в свою очередь, спровоцирует снижение количества затронутых видов. Как результат — нарушенная экосистема и нефункциональная сеть потребителей.

Продукция группировки и особенности трофических пирамид

Биоценоз, продуценты и консументы — понятия, связанные с математическими или экологическими расчетами продуктивности экосистем. Невозможно рассчитать продуктивность группировки, основываясь на сведениях продукции всех ее популяций. Единственная возможность такого расчета — холистический подход к расчету отдельных частей биопродукции процесса группировки в целом.

При добавлении к величине чистой продукции величины дыхания, можно получить величину валовой продукции. Так можно получить все главные продукционно-деструкционные значения экосистемы: валовая продукция, чистая продукция и общая деструкция.

Приведем общую схему расчетов продукционного процесса группировки n трофических уровней:

P=A1-R1-R2-...-Rn.

Здесь Р — это чистая продукция группировки, А1 является энергией, ассимилированной первым трофическим уровнем (уровень продуцентов), R1 — количество рассеиваемой при дыхании первым трофическим уровнем энергии, R2 — второй трофический уровень, а Rn — n-нный трофический уровень.

Энтропизация энергии, пропорциональной величине дыхания консументов всех трофических уровней — их непосредственное значение в процессе формирования продукции группировки.

Наблюдается непосредственная зависимость величин первичной и вторичной продукции. Важно, что консументы всех порядков в биотической группировке оказывают большое влияние на уровень биопродукционного процесса предварительного трофического уровня.

Способность создавать и поддерживать высокий уровень внутренней упорядоченности (состояния с низким уровнем энтропии) — практически самая важная термодинамическая характеристика био- и экосистем, а также биосферы вообще. Достигать этого состояния получается за счет постоянного и интенсивного рассеяния энергии, доступной для использования (световой, неорганических и органических веществ), с последующим преобразованием ее в световую энергию.

Энергетическая структура экосистемы проявляется через особенности трофической сети, цепей питания и соотношения трофических уровней. В основе современной энергетики биосферы лежит фотосинтетическое восстановление диоксида углерода. Органические вещества и молекулярный кислород образуются в ходе его восстановления. Донором водорода в такой реакции может выступать сероводород (характерно для фотосинтезирующих серобактерий), вода (свойственно цианобактериям и зеленым водорослям), разнообразные органические соединения (как среди пурпурных бактерий).

Из этого становится понятно, что энергетическая структура экосистемы имеет вид определенной цепочки:

• энергия на входе — это энергия солнца или химических соединений;
• продуценты — фотоавтотрофы или хемотрофы;
• консументы 1-го, 2-го и n-го порядков.

Соотношение трофических уровней в графическом или числовом изображении — это трофическая или экологическая пирамида. Есть пирамиды численности, биомассы, энергии, продукции. Если говорить о правильности форм, то здесь выделяются пирамиды энергии и производства.