Факторы направленного изменения ценотической значимости видов в агрофитоценозах

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Объясните взаимосвязь между понятиями: флористический состав, флористическое богатство, площадь его выявления, минимум - ареал, видовая насыщенность фитоценозов

флористический аргофитоценоз экотоп ценотический

Фитоценомз (от греч. цхфун -- "растение" и кпйньт -- "общий") -- растительное сообщество, существующее в пределах одного местообитания. Характеризуется относительной однородностью видового состава, определённой структурой и системой взаимоотношений растений друг с другом и со внешней средой. Фитоценоз -- суть конкретный сегмент растительности, в котором внутренние флористические различия меньше, чем различия с окружающей растительностью. Термин предложен польским ботаником И. К. Пачоским в 1915 году. Фитоценозы является объектом изучения науки фитоценологии (геоботаники).

Фитоценоз входит в состав биоценоза наряду с зооценозом и микробиоценозом. Биоценоз, в свою очередь, в сочетании с условиями абиотический среды (экотопом) образует биогеоценоз. Фитоценоз является центральным, ведущим элементом биогеоценоза, так как трансформирует первичный экотоп в биотоп, создавая среду обитания для других организмов, а также является первым звеном в круговороте веществ и энергии.

От растительности зависят свойства почв, микроклимат, состав животного мира, такие характеристики биогеоценоза, как биомасса, биопродуктивность и т. д. В свою очередь, элементами фитоценоза являются ценопопуляции растений -- совокупности особей одного вида в границах фитоценоза

Флористический состав - это полная совокупность видов растений, встречающихся в пределах конкретного растительного сообщества. Флористический состав - важнейший конституционный признак, во многом определяющий структуру и функции сообщества. Это очень информативный признак, говорящий об экологических условиях, в которых находится сообщество, о его истории, степени и характере его нарушенности и т.д.

Флористический состав характеризуется рядом показателей. Первый - это видовое богатство, то есть общее количество видов, свойственное фитоценозу. Этот показатель может изменяться в пределах от 1 (монодоминантные одновидовые сообщества) до 1000 и более видов (некоторые тропические леса).

По замечанию Р. Маргалефа, видовое богатство в любом случае можно расположить между двумя крайними ситуациями: модель "Ноев ковчег" - видов очень много, но каждый представлен всего одной парой особей, и "чашка Петри" - микробиологическая культура, в которой представлено огромное число особей одного вида. Видовое богатство - это самая простая мера альфа-разнообразия, то есть биотического разнообразия на уровне фитоценоза .

При всем интересе к показателю степени видового богатства очевидно, что использование его в сравнительно-аналитических построениях во многих случаях некорректно. Так, к примеру, несравнимы в отношении видового богатства маленькое болотце и участок тропического леса. Поэтому в геоботанике гораздо чаще используется показатель видовой насыщенности - число видов, отнесенное к единице площади. Но здесь следует отметить тот факт, что для того, чтобы определить видовую насыщенность фитоценоза , необходимо в любом случае знать его видовое богатство.

Если выявлять видовое богатство с помощью вписанных друг в друга квадратных или круглых площадок увеличивающегося размера, то, как правило, с ростом площади учетной единицы будет увеличиваться число выявленных в фитоценозе видов. Если построить из полученных значений кривую, то она довольно хорошо будет отражать зависимость увеличения числа видов от размера учетной площадки.

Как правило, такая кривая вначале будет резко подниматься вверх, а потом постепенно переходит на плато. Начало перехода на плато будет показывать, что на площадке данного размера уже выявлено подавляющее число видов в фитоценозе . Как правило, чем богаче видами фитоценоз , тем меньше размер площадки, при котором кривая уходит на плато.

Для того чтобы возможно полнее охарактеризовать флористический состав фитоценоза, сначала переписывают все растения, стоя в одной точке границы описываемого участка. После того как будут отмечены все растения, включая и самые малозаметные, видимые из точки наблюдения, медленно передвигаются вдоль границы, записывая новые растения, еще не попавшие в список. Обойдя весь участок делают его пересечение по диагонали, продолжая вписывать растения. Такой способ записи обеспечивает полноту списка и сохраняет описываемый участок от вытаптывания исследователем.

При однократном учете видового состава обычно нельзя получить полного списка видов, характеризующих фитоценоз. Некоторые виды имеют кратковременный период вегетации, покоясь остальную часть года в виде семян или подземных органов; другие виды поздно начинают свое развитие и не попадают в списки, составленные при весеннем описании фитоценоза. Поэтому для получения более полных сведений о флористическом составе сообщества необходимо составлять списки растений два-три раза в течение вегетационного периода.

Видовое богатство -- это общий набор видов сообщества, который выражается списками представителей разных групп организмов.

Видовое богатство - характеристика сообщества, определяемая относительным или абсолютным числом видов.

В зависимости от количества видов, слагающих сообщество, различают бедные и богатые видами биоценозы. Бедные природные сообщества обычны в условиях, когда один или несколько факторов среды сильно отклоняются от уровня оптимального для жизни. Примером таких сообществ могут служить полярные и арктические пустыни.

Богатые видами сообщества, напротив, возникают там, где условия жизни приближаются к оптимальным. Примерами их могут служить тропические леса, коралловые рифы с многочисленными видами, населяющими их.

Видовой состав биоценозов также зависит и от длительности их существования. Молодые, только формирующиеся сообщества обычно включают меньший набор видов, чем давно сложившиеся, зрелые.

Сложность видового состава сообществ в значительной мере зависит от разнородности среды обитания. В таких местообитаниях, где могут найти для себя условия различные по экологическим требованиям виды, формируются более богатые по флоре и фауне сообщества. Например, на лесных опушках обычно богаче растительность, гнездится больше видов птиц, встречается больше видов насекомых, чем в глубине леса, что объясняется разнообразием условий освещённости, влажности, температуры.

Видовое богатство фитоценоза (число видов на единицу площади) - важнейшая интегральная характеристика и одна из форм общего биологического разнообразия, т.е. богатства экосистем видами.

Видовое богатство зависит от многих факторов, первым из которых является размер учетной единицы, т.е. масштаб измерения видового разнообразия. Зависимость видового богатства от площади выявляют с помощью вписанных друг в друга квадратных или круглых площадок увеличивающегося размера. Таким образом, строится кривая "число видов/площадь". В большинстве случаев при заложении в фитоценозах площадок размером 0,1, 0,25, 1, 4, 9, 16, 25, 100 м2 и т.д. вначале резко поднимаются вверх, а потом постепенно переходят на плато.

Начало перехода на плато показывает, что на площадке этого размера в основном выявлены все виды фитоценоза. При однородном сложении растительности, чем фитоценоз богаче видами, тем меньше размер площадки.

Видовой пул и время могут взаимодействовать с расстоянием от источника диаспор и массовостью видов, поставляющих диаспоры. Следует заметить, что выявление факторов, определяющих видовое разнообразие, зависит от масштаба оценки феномена. В частности, возможна ситуация, когда в мелком масштабе главным фактором является ценотический характер доминантов, а в крупном - условия экотопа.

Ценопопуляция (от цено... и популяция), в фитоценологии -- обозначение растительной популяции, подчеркивающее ее связь с определенным фитоценозом. Термин предложил В. В. Петровский.

Ценопопуляция растений является совокупностью особей одного вида в пределах растительного сообщества (фитоценоза). В этой связи биологу, который впервые приступает к популяционным исследованиям или обращался ранее только к популяциям животных, следует учитывать существенные особенности растительных популяций (фитопопуляций), сильно влияющие на весь процесс их изучения, включая выбор вида растения, признаков особей, методов сбора материала, способов и аспектов анализа данных. При этом необходимо иметь в виду, что в отличие от популяций животных фитопопуляции адаптируются к воздействиям окружающей среды главным образом путем изменений характера продукционных процессов и анатомо-морфологических структур всего тела особей.

Гетерогенность ценопопуляций - важное свойство, позволяющее полнее использовать ресурсы. Она обусловлена как генетическими факторами, так и микроразличиями в условиях среды (различия одновозрастных особей) и различным возрастом особей. Считается, что вклад генотипа в формирование разнородности популяции сравнительно мал.

Основными формами разнообразия особей внутри популяции принято считать:

- возрастную (календарный возраст или возрастное состояние);

- генетическую;

- разнообразие по жизненности особей (выражается в разных размерах одновозрастных особей);

Разнообразие состава популяций растений связано:

- со способностью семян прорастать не сразу и длительно сохранять свою жизнеспособность;

- способностью взрослых растений длительное время переносить неблагоприятные условия произрастания, не отмирая.

- способностью многих растений длительное время пребывать ювенильном или прематурном состоянии (т.е. не переходить к цветению и плодоношению);

По Ю.А. Злобину можно выделить следующие причины гетерогенности популяций:

- варьирование условий прорастания семян (больше или меньше питательных веществ, света; наличие растений-"нянь"); например, молодые ели лучше растут под березой или осиной; маленькие кактусы страдают от перегрева и лучше развиваются под другими растениями. Справедливости ради стоит заметить, что при взрослении подопечного он может вступать в конкурентные взаимоотношения с "няней" и вытеснять ее;

- деятельность фитофагов (иногда обусловлена случайными причинами, иногда - различиями во вкусовых качествах) и паразитов;

- конкуренция между особями популяции, приводящая к элиминации слабых особей (конкурентное исключение).

- разница в темпах роста и развития особей (может быть обусловлена генетически или воздействием первых двух факторов);

- разница качества семян (в крупных семенах больше запас питательных веществ);

Изучение ценопопуляций осуществляется на пробных площадках, размер которых определяется величиной изучаемых растений и численностью ценопопуляции. Для травянистых растений и полукустарничков от 0,25 м2 до 4-25 м2, 1-25 м2 для подроста, 100 м2-0,25 га для взрослых деревьев и кустарников. Пробные площадки можно закладывать регулярным способом (трансекты, сборные квадратные площадки, состоящие из пробных) или случайно- регулярным способом.

Численность популяции определяется сплошным пересчетом всех особей в популяции (для маленьких ценопопуляций) или подсчетом числа особей на определенной площади.

Плотность популяции определяется как число особей или биомасса всей популяции в расчете на единицу площади. Это один из важных экологических показателей пространственного размещения популяций. По средней плотности популяции можно судить о степени благоприятности её местообитания.

Виталитет, или жизненность - степень процветания или угнетения организма (проявляющаяся в мощности особей и в различных перспективах развития. Возрастные группы ценопопуляций могут состоять из особей разных уровней жизненности. Жизненность характеризуется качественными параметрами развития и количественными параметрами роста (мощности).

Возрастная структура.

В основе исследований структуры и динамики ценопопуляций лежит возрастная дифференциация особей. Каждая особь может быть охарактеризована календарным (абсолютным) возрастом - отрезок времени с момента возникновения особи до момента исследования и биологическим возрастом (возрастным состоянием).

Первый подход используют в лесоведении в применении к древесным породам и кустарничкам, гораздо реже удается применить этот подход при исследовании травянистых растений, возраст которых определить трудно, а порой невозможно. Для популяционных исследований гораздо важнее определение возрастных состояний, и этот подход используют как российские, так и зарубежные исследователи.

2. Общие формы отбора видовых популяций агрофитоценоза

Биологический термин Агрофитоценоз (от греч. agro's - поле и фитоценоз) - пашенное сообщество, компонентами которого являются высеянные культурные растения и спутники - виды сегетальные сорные, связанные с почвой банками семян и банками вегетативных зачатков. Как агрофитоценоз рассматривается не конкретный посев, а вся ротация культур в севообороте в пределах однородного участка, при смене севооборота меняется агрофитоценоз.

Возможны однолетние агрофитоценозы и многолетние агрофитоценозы (посевы многолетних трав). Агрофитоценоз имеет некоторые черты сходства с естественными фитоценозами (эдафически обусловленное постоянство сегетальных сорных видов), однако в целом существенно отличен от них. Доминанты агрофитоценоза - культурные растения по составу и плотности популяции непосредственно контролируются человеком, причем далеко не во всех случаях он исходит из экологических посылок, нередко характер доминантой диктуется экономической конъюнктурой. В агрофитоценозе не выражены или выражены слабо процессы дифференциации ниш экологических и потому ослаблен режим замкнутости фитоценотической. Круговорот веществ и энергии в системе агрофитоценоза - экотоп также регулируется человеком, который отчуждает большую часть растительной массы и компенсирует потерю почвой минеральных элементов внесением удобрений. По этой причине по уровню организации агрофитоценозы соответствуют сообществам первых стадий сукцессии. В настоящее время ведутся исследования и достигнуты хорошие практические результаты по оптимизации состава агрофитоценоз за счет придания агроценопопуляциям свойств гетерогенности (смесь сортов, высев разнокачественного материала), включения в агрофитоценоз нескольких дифференцированных по нишам экологическим культурных растений, повышения режима фитоценотической замкнутости агрофитоценоза за счет селекции культурных растений с выраженными свойствами К- и S-типами стратегий, что позволяет снизить нормы удобрений, извести (при кислых почвах) и орошения и без использования гербицидов контролировать плотность популяций сегетальных видов. При создании агрофитоценоза используется также принцип программированной сукцессии. Плотность сегетальных (сорных) видов должна поддерживаться в агрофитоценозе ниже экономического порога, когда потеря урожайности от перехвата ими ресурсов культурных растений ниже, чем затраты на применение специальных приемов контроля. Совокупность агрофитоценозов составляет агрорастительность. Совместно с прочими компонентами биоты агрофитоценозы составляют агробиоценоз, а при включении в состав этого единства также и условий среды (почв, атмосферы) - агробиогеоценоз или в широком понимании агроэкосистему.

3. Разъясните наличие или отсутствие связи между понятиями: экотоп, экотип, биотоп и биотип

Формирование растительных сообществ протекает при постоянном взаимном влиянии растений, их составляющих и среды обитания. Каждое сообщество связано с определенным местообитанием. При изменении условий жизни, факторов внешней среды в процессе исторического развития сообщества, изменялись и виды, слагающие сообщества, подбирались, устанавливались и закреплялись их сочетания.

Совокупность условий, необходимых для существования того или иного вида, называется стацией (для растений - местообитание).

Участок земной поверхности, характеризующийся определенными абиотическими условиями, соответствующий одному биоценозу, называется биотопом.

Участок земной поверхности, характеризующийся определенными абиотическими условиями, соответствующий экосистеме любого ранга, называется экотопом.

Любой биоценоз изменяет среду обитания, с которой он связан. Сообщество характеризуется своей внутренней средой, отличающейся от среды, не преобразованной сообществом.

Экотип - (от эко...и тип), совокупность особей того или иного вида растений, животных или микроорганизмов, адаптированных к окружающей среде и обладающих наследуемыми признаками, экологически обусловленными. Экотип -- сочетание близких биотопов, переходящих друг в друга. Экотипы делятся на климатипы, возникающие под воздействием климатических факторов, эдафотипы, образующиеся под влиянием почвенных условий, и ценотипы-- поя влиянием биотической среды экосистемы. Понятие экотип близко к термину раса экологическая. Некоторые авторы считают их синонимами.

Биотип - группа организмов, входящих в состав местной популяции, имеющих одинаковый генотип и сходных практически по всем признакам.

Биологическими типами, или жизненной формой, называются также большие группы организмов, часто состоящие из многих видов и характеризующиеся сходными приспособлениями к использованию определённых условий обитания. К биологическим типам в этом значении термина относят, например, группу подземных роющих грызунов, группу эфемерных растений пустынь и т.д.

4. Перечислите те свойства, которые повышают ценотическую значимость культурных растений в сообществе

Не все виды играют в биоценозе одинаковую роль. Обычно среди растений различают компоненты-многолетники, постоянно присутствующие в биоценозе, и ингредиенты-однолетники, количество которых может резко колебаться год от года в зависимости от условий погоды.

Среди организмов, образующих биоценоз, различают доминанты, т.е. виды преобладающие по численности. Разным систематическим группам организмов, образующих биоценоз, свойственны свои доминанты. Кроме доминантов выделяют также субдоминанты, второстепенные и третьестепенные виды. Критерии разделения на эти группы как правило численные: число особей, биомасса, проективный покров (у растений), обилие. Некоторые ученые выделяют доминанты-растения только для главного яруса, считая господствующие растений второстепенных ярусов субдоминантами. Часто выделяют доминанты групп ярусов и даже отдельных ярусов.

По количеству доминант биоценозы бывают моно-, олиго- и полидоминантные. Часто происходит смена доминант от года к году, вызванная колебаниями параметров внешней среды ("защитная реакция биоценоза").

Ценотип - группы видов в составе одного биоценоза со сходной ценотической значимостью, близкие сходным влиянием на организацию фитоценоза (биоценоза).

Существуют два основных ценотипа: эдификаторы и ассектаторы. Эдификаторы - доминантные виды, определяющие все основные особенности биоценоза, они обладают наибольшей средообразующей ролью. Эдификаторы таким образом трансформируют окружающую среду, что остальные виды должны подстраиваться. Ассектаторы - постоянные, но не господствующие виды растений в растительном сообществе.

Наиболее общие закономерности сукцессий. Смена жизненных форм, видового разнообразия, изменение биомассы.

Флуктуации затрагивают только виды одного сообщества, однако по разным причинам одни сообщества могут сменяться другими. Этот процесс может проходить непоследовательно или последовательно. В последнем случае он называется сукцессией. Сукцессия - такая смена, при которой одно сообщество сменяется другим и которая протекает последовательно, без возврата к прежнему состоянию.

Если сообщество начинает развиваться на участке, полностью лишенном жизни (обсохшие днища морей и озер, песчаные наносы, лавовые потоки, обнажившиеся скалы и осыпи), сукцессия называется первичной.

Вторичная сукцессия - смена одного сообщества другим в результате изменений условий существования или значительных нарушениях состава сообщества.

Вторичные сукцессии могут происходить путем постепенного изменения сообщества в результате изменения им среды обитания или под влиянием внешних воздействий, не связанных с эти логическим развитием. Последний тип смен называется стихийным или внезапным. Внезапные смены могут быть: климатогенными, эдафтогенными, биогенными, пирогенными и антропогенными. Любая смена, начавшаяся под влиянием внешнего по отношению к сообществу фактора, постепенно переходит в эндодинамическую смену, определяемую все в большей степени воздействием сообщества на среду его обитания.

Примером постепенной смены сообществ может служить смена степного сообщества лесным. В северных степях травянистая растительность, постепенно изменяя химизм почвы, создает условия, более благоприятные для существования кустарниковых растений (степная вишня, степной миндаль), чем для трав. В результате травянистые степи сменяются кустарниковыми, которые привлекают таких потребителей плодов кустарников, как обыкновенный хомяк, серая куропатка и др. Среди кустарниковой степи появляются проростки деревьев, и постепенно кустарниковая степь сменяется лесным сообществом с березой и осиной, с грездящимися на деревьях птицами (грач, кобчик), с лесными видами трав и насекомых.

Внезапные смены происходят под влиянием катастрофических воздействий самого различного характера. Каждая такая смена начинается гибелью видов, характерных для данного сообщества, затем происходит постепенно восстановление этого сообщества. Любая сукцессия, вызванная катастрофической причиной, состоит из нескольких быстро сменяющих друг друга начальных стадий после произошедшей катастрофы, а затем значительно более медленное длительное восстановление исходного сообщества.

Общие закономерности:

1. Смена видов различных жизненных стратегий. Виды делятся на раннесукцессионные (эксплеренты и др.) - много семян, высокая скорость роста, светолюбивые, относительно небольшая продолжительность жизни - и позднесукцессионные (эпителенты и др.) - большая продолжительность жизни, тенелюбивые, мало семян, семена не летучие.

2. Изменение числа видов.

3. Изменение соотношения надземной и подземной биомассы (увеличивается доля надзменой), изменение величин самой биомассы (обычно возрастает). Обычно возрастает стабилизирующая роль растительности.

4. Постепенное снижение скорости сукцессии.

Список цитируемой литературы

флористический аргофитоценоз экотоп ценотический

Воронов А.Г. Геоботаника. Учеб. Пособие для ун-тов и пед. ин-тов. Изд. 2-е. М.: Высш. шк., 1973. 384 с.

Дылис Н.В. Структура лесного биогеоценоза. М.: Наука, 1969. 55 с.

Коробкин В.И., Передельский Л.В. Экология. Ростов на Дону: Феникс, 2005. 576 с. (Высшее образование).

Мазинг В.В. Что такое структура биогеоценоза // Проблемы биогеоценологии. М.: Наука, 1973. С. 148-156.

Основы лесной биогеоценологии / под ред. Сукачева В.Н. и Дылиса Н.В.. М..: Наука, 1964. 574 с.

Размещено на Allbest.ru