Rappelez-vous du manuel "Plantes. Bactéries. Champignons et lichens », comment la forêt, la prairie, la steppe diffèrent entre elles par les plantes qui y poussent et les animaux vivants. Considérez dans les figures 191-196 les principaux types de relations entre les organismes. Lesquels d'entre eux sont mutuellement bénéfiques, lesquels sont bénéfiques pour les organismes d'un seul côté et lesquels sont mutuellement nocifs ?
Tous les organismes sur Terre ne vivent pas isolés les uns des autres. Toute partie de terre ou de plan d'eau est habitée par des individus de populations adaptées à la coexistence différents types organismes.
Compréhension générale de la biocénose. Un ensemble de populations d'organismes de différents types de plantes, d'animaux, de champignons, de bactéries, habitant conjointement une zone particulière de terre ou de plan d'eau avec le même relief, le même climat et d'autres conditions nature inanimée, ainsi qu'interrelié par diverses relations, est appelé une communauté naturelle, ou biocénose (du grec. bios - vie et koinos - commun).
Le terme « biocénose » a été introduit dans la science en 1877 par un Allemand le scientifique Karl August Möbius (Fig. 190). Explorer les huîtres en eaux peu profondes la mer du Nord, le scientifique a attiré l'attention sur le fait que des représentants des mêmes espèces de poissons, crustacés, vers, coelentérés et autres animaux cohabitent avec les huîtres.
Riz. 190. Karl August Möbius (1825-1908)
La biocénose comme système biologique le niveau supra-organisme est formé dans le processus de sélection naturelle à partir d'organismes de différentes espèces présentes dans la nature. Il peut exister même lorsque les organismes de certaines espèces sont remplacés par d'autres ayant des besoins similaires pour les conditions de vie.
Les biocénoses comprennent à la fois des communautés d'organismes d'une souche en décomposition (pourrie), une touffe de mousse, des flaques d'eau et des communautés de forêts, de marécages, de lacs et même de grandes étendues telles que la steppe, les récifs coralliens et la toundra. Les petites biocénoses font partie des plus grandes. Ainsi, tous les habitants des clairières forestières, des souches pourries, des troncs arbres tombés font partie de la biocénose forestière.
Les biocénoses sont généralement nommées en fonction des plantes prédominantes (dominantes), par exemple : épinette oseille, épinette à mousse verte, chênaie, ou selon le type de végétation : prairie, steppe, marais.
La relation des organismes dans la biocénose. Entre organismes d'espèces différentes qui composent une biocénose particulière, mutuellement bénéfiques, bénéfiques pour l'un et pour les autres les relations sont défavorables ou indifférentes à l'autre.
Riz. 191. Mutualisme : 1 - bernard-l'ermite et anémones ; 2 - bœuf et antilope
Le type de cohabitation mutuellement bénéfique, dans laquelle la présence d'un partenaire devient une condition préalable à la vie de chacun d'eux, est appelé symbiose (du grec.symbos - vivre ensemble). Un exemple de symbiose est la relation entre les arbres forestiers et les champignons du chapeau qui cohabitent avec eux (Fig. 192). Les champignons chapeaux tressent les racines des arbres avec des fils de mycorhize et, grâce à la mycorhize résultante, extraient la matière organique des racines et améliorent la capacité des arbres à absorber leurs systèmes racinaires. De plus, les arbres reçoivent les minéraux dont ils ont besoin des champignons du chapeau.
Riz. 192. Symbiose : mycorhize du champignon du chapeau et racine de la plante
La propriété franche ou l'hébergement est une relation dans laquelle certains organismes, utilisant les particularités du mode de vie ou de la structure d'autres organismes, tirent des avantages unilatéraux pour eux-mêmes sans nuire aux autres organismes. Des exemples d'exploitation ou de logement en liberté peuvent être la relation d'un poisson coincé, suçant le corps du requin et utilisant les restes de sa nourriture (Fig. 193).
Riz. 193. Recherche libre et hébergement : Stickfish et Shark
Riz. 195. Prédation : 1 - une araignée avec une victime ; 2 - Vénus piège à mouches avec proie - mouche ; 3 - oiseau de proie (balbuzard pêcheur) qui a attrapé un poisson
La compétition (du lat. Konkuro - I collide) survient entre des organismes d'espèces ayant des besoins similaires en nourriture, eau, abris, aires de reproduction et autres ressources vitales de l'environnement lorsqu'elles sont rares. Des relations de compétition apparaissent, par exemple, entre le brochet et la perche, vivant dans le même plan d'eau douce et se nourrissant du même poisson (Fig. 196).
Riz. 196. Espèces concurrentes : brochet et perche
En l'absence de l'une ou l'autre des ressources vitales, la compétition entre les organismes s'intensifie et une espèce peut complètement évincer une autre de son habitat. Sélection naturelle vise le développement dans les organismes de différences d'adaptation aux conditions de vie, réduisant la compétition entre eux.
Ainsi, il existe des relations entre les organismes qui assurent leur coexistence sur une certaine zone terre ou plan d'eau. Ces connexions mutuellement bénéfiques, utiles-nocives, utiles-indifférentes et mutuellement nuisibles entre les organismes de la biocénose soutiennent sa vie.
Le deuxième sens des relations entre organismes est celui des relations topiques - la mise à disposition d'un abri par certaines espèces, ou, plus largement, d'un lieu d'installation pour une autre espèce. Les plantes sont plus souvent les propriétaires de "l'appartement". De nombreuses espèces d'animaux s'installent sur les branches, à la surface de l'écorce, dans les creux, parmi l'herbe, etc. Le séjour constant sur un certain substrat est la raison de l'apparition de leur couleur et de leur forme, appelées condescendantes. De couleur et de forme similaires au substrat sur lequel ils vivent ou à des parties individuelles de plantes, les animaux deviennent moins visibles pour leurs ennemis. Parfois, le rôle du propriétaire de "l'appartement". réalisée par des animaux - habitants de la biocénose. Ce sont, par exemple, des algues qui vivent dans la laine des mammifères sud-américains - les paresseux. Un nombre important d'animaux sont connus nidicol - habitants des terriers d'autres animaux.
La quatrième direction des relations est celle des relations d'usine, dans lesquelles une espèce animale utilise des parties d'un autre animal ou d'une autre plante pour la construction de nids, la litière dans des terriers, etc. L'un des exemples les plus frappants relations d'usine- l'utilisation des troncs d'arbres et de leurs branches par les castors dans la construction de barrages et de cabanes. Cependant, il existe de nombreux autres exemples - la construction de nids par des oiseaux, de petits animaux (à partir de brindilles, de feuilles, de graines volantes, etc.).
Pour comprendre le rôle de certains organismes dans la vie d'une communauté, une évaluation de leur nombre est indispensable. Nous avons parlé de la division des espèces selon le degré de leur dominance. Il existe d'autres moyens d'estimer le nombre (l'abondance) d'une espèce. Distinguer les estimations absolues (en nombre) et relatives (en points ou en %) de l'abondance. Dans une évaluation numérique, le nombre d'individus par unité de surface, le volume des espèces par unité de volume de la communauté, la masse des espèces par unité de surface, de volume ou en termes de nombre d'individus sont déterminés.
Les estimations numériques du nombre, malgré leur pénibilité, sont le plus souvent utilisées, car elles sont les plus précises et permettent un traitement statistique automatique des résultats.
Les méthodes d'évaluation de la taille de la population donnent beaucoup moins résultats précis, bien que moins laborieuse. Pour les plantes, entre autres, une échelle à cinq points est utilisée, proposée par le botaniste allemand O. Drude (cop3, cop2, cop1, sp, sol). Les estimations relatives de l'abondance des plantes sont le plus souvent basées sur des pourcentages de superficie. occupé par des projections de parties aériennes de superficie totale sur laquelle la mesure a été effectuée. On applique également le calcul des plus petites distances entre les plantes, la somme des sections transversales des troncs, la somme des aires des bases des tiges, etc.. Pour de nombreux animaux, mobiles et, de plus, menant une mode de vie, les méthodes d'évaluation numérique sont peu applicables. Parmi les scores, une échelle à trois points est généralement utilisée : l'espèce est nombreuse, commune et rare. Les critères d'évaluation indirects peuvent être : le nombre de trous, ou trous d'entrée (pour les fouisseurs), le comptage par voix (principalement pour les oiseaux), le nombre de traces par unité de surface, le nombre de tables d'alimentation (accumulations de restes végétaux non consommés), etc. .
Les connexions trophiques dans la communauté forment un réseau dense de chaînes alimentaires, comprenant des producteurs au début de toute chaîne alimentaire, ainsi que des consommateurs de divers ordres et des décomposeurs. De plus, chaque maillon suivant de la chaîne alimentaire donne moins de poids que le précédent, donc tout chaîne alimentaire caractérisé, comme on dit, par une pyramide de biomasse.
La communauté se caractérise, comme mentionné ci-dessus, par son environnement interne, qui diffère de l'environnement qui n'a pas été transformé par la communauté. Cette environnement interne transformé par la communauté est loin d'être homogène. Chaque espèce, chaque forme de vie, formant une communauté, y trouve les conditions les plus favorables à leur existence. Souvent, pour remplir des fonctions différentes, la même espèce a besoin conditions différentes... Ainsi, la communauté est une combinaison de groupes écologiquement divers.
La nature du séjour de l'espèce dans la biocénose est très importante. Les plantes sont généralement immobiles. Les groupes de plantes qui forment une communauté diffèrent par la quantité d'organes qu'ils perdent pendant les périodes défavorables de l'année. Ainsi, certains d'entre eux toute l'année sont stockés inchangés ; d'autres ne perdent que des feuilles pour une saison défavorable ; d'autres encore - des feuilles et plus ou moins de tiges ; le quatrième - en plus des feuilles et des tiges aériennes, une partie importante des organes souterrains, ne conservant que des bulbes, des tubercules et des rhizomes, stockant des racines, spécialement conçues pour supporter ces conditions défavorables; enfin, les cinquièmes pendant une période défavorable ne restent que sous forme de graines et de fruits.
Les animaux sont moins étroitement associés à une communauté particulière. On peut distinguer les changements dans la nature du séjour des animaux dans une communauté selon les phases de métamorphose, l'heure de la journée et les saisons. Certaines espèces traversent toutes les phases de développement dans la même biocénose, ne changeant souvent de lieu de résidence qu'à différentes phases. Ainsi, de nombreux coléoptères en phase d'œuf et de larve vivent dans le sol et, à l'état adulte, ils vivent dans environnement aérien... Les poussins de certains oiseaux éclosent à la surface du sol et, devenant capables de voler, migrent vers les cimes des arbres, etc. D'autres espèces passent par des phases de développement dans une cénose, d'autres dans une autre.
Souvent, les animaux changent leur séjour dans la communauté au cours de la journée. Ainsi, les hérons se nourrissent sur les rives des plans d'eau, nichent et dorment dans la cime des arbres, le crabe blanc (un habitant des îles et des côtes tropicales) et d'autres oiseaux volent à la recherche de nourriture au-dessus de l'océan, où ils se nourrissent et faire éclore des poussins sur les branches arbres forestiers, où ils leur apportent de la nourriture, etc. Enfin, les animaux diffèrent souvent par la nature de leur séjour dans les communautés selon les saisons de l'année. Il existe des espèces qui vivent dans la même communauté tout au long de l'année et se trouvent toute l'année dans état actif; d'autres, vivant dans la même communauté toute l'année, passent une partie de l'année en état d'hibernation ou d'animation suspendue, tandis que d'autres ne sont associés à une certaine communauté que pendant la période de reproduction, et passent le reste du temps dans des communautés d'autres des pays; certaines espèces, au contraire, ayant fait éclore des oursons dans des communautés de pays éloignés, ne s'installent dans cette communauté que pour le reste de l'année, lorsque les conditions d'existence deviennent défavorables où elles ont fait éclore des oursons ; enfin, de nombreuses communautés sont visitées, entières groupe d'espèces seulement deux fois par an - pendant les migrations de printemps et d'automne. Bien sûr, dans les communautés de diverses zones géographiques le rapport entre les animaux de différents groupes n'est pas le même. Ainsi, dans les communautés tropicales humides, il n'y a pas de migrants complètement ou presque complètement saisonniers et de formes et espèces qui entrent en torpeur ou en hibernation et s'envolent à une saison défavorable de l'année. Dans les régions arides, de nombreuses espèces s'engourdissent ou migrent à une période défavorable de l'année. Dans les pays froids, il y a un grand pourcentage de formes migratrices et peu vivant toute l'année, etc.
Les animaux peuvent dans le processus de la vie se connecter les uns aux autres avec des communautés proches et plus éloignées. Ainsi, de nombreux animaux passent par diverses phases de développement dans différents environnements, certaines étapes de développement ont lieu dans Environnement aquatique, d'autres - en terrestre, en communautés éloignées les unes des autres. Tels sont, par exemple, de nombreux insectes - moustiques, moucherons, libellules, etc. Lors des déplacements quotidiens des oiseaux, par exemple, ils peuvent s'éloigner de la communauté avec laquelle la majeure partie de leur vie est liée, sur des kilomètres et des dizaines de kilomètres, avec migrations saisonnières- des centaines et des milliers de kilomètres.
Selon leur attachement à la communauté, tous les organismes peuvent être divisés en deux groupes principaux : permanents (sessiles), qui comprennent les plantes et les champignons terrestres, et dans les communautés aquatiques, les formes benthiques et non permanentes (vagales), qui comprennent la plupart des des animaux et des plantes aquatiques libres.
Relations dans la biocénose et sa structure
Selon la classification de V.N. Beklemechev, direct et indirect relation interspécifique selon la valeur qu'elles peuvent avoir pour occuper une espèce dans la biocénose d'une certaine niche écologique, elles se divisent en 4 types : trophique, topique, phorique et usine.
Des connexions trophiques apparaissent lorsqu'une espèce se nourrit d'une autre : soit des individus vivants, soit leurs restes morts, soit des déchets.
Les connexions topiques caractérisent le changement des conditions de vie d'une espèce à la suite de l'activité vitale d'une autre. Ils peuvent être négatifs ou positifs par rapport à l'une et l'autre espèce, ou aux deux à la fois.
Les connexions phoriques sont la participation d'une espèce à la propagation d'une autre (la zoochorie est le transfert de sperme, de spores, de pollen ; la phorèse est le transfert de petits animaux par d'autres animaux).
Les liens d'usine sont des relations dans lesquelles une espèce s'engage en utilisant pour ses structures (fabrications) des produits d'excrétion, soit des restes morts, soit des individus vivants d'une autre espèce.
Les connexions trophiques et topiques ont plus grande valeur dans la biocénose, constituent la base de son existence.
Sur la base des connexions énumérées, diverses relations biotiques apparaissent, qui, selon la classification proposée par Yu. Odum, peuvent être réduites à ce qui suit :
Formes relations biotiques
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interactions |
Nature générale de l'interaction |
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Neutralisme |
Aucune population n'influence une autre |
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Compétition (interaction directe) |
Suppression mutuelle directe des deux types |
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Concurrence (en raison des ressources) |
Suppression indirecte avec une pénurie de ressources communes |
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Amensalisme |
La population 2 supprime la population 1, mais n'est pas affectée par elle-même |
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Prédation |
Les prédateurs 1 sont généralement plus gros que les proies 2 |
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Le commensalisme |
La population 1, commensale, bénéficie de la mutualisation ; population 2 cette union est indifférente |
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Mutualisme |
L'interaction est favorable pour les deux espèces, il est impératif |
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Protocoopération |
L'interaction est bénéfique pour les deux espèces, mais pas nécessairement |
Manque d'interactions significatives ;
Croissance améliorée et autres avantages pour la population ;
3 - retard de croissance et détérioration des conditions de population
Neutralisme- il s'agit d'une forme de relations biotiques dans laquelle la cohabitation de deux espèces sur un même territoire n'entraîne ni positive ni conséquences négatives... Les espèces ne sont pas directement liées les unes aux autres, mais dépendent de l'état de la communauté dans son ensemble.
Concurrence est la relation qui s'établit entre des espèces ayant des Exigences environnementales... Chaque espèce, lorsqu'elle vit ensemble, est désavantagée, car la présence de l'autre réduit la possibilité de maîtriser les ressources alimentaires, les abris, etc.
Amensalisme- une relation dans laquelle pour l'une des deux espèces en interaction les conséquences de la cohabitation sont négatives, et l'autre n'en tire aucun préjudice ou bénéfice. Cette forme est plus fréquente chez les plantes.
Prédation- une forme de relations interspécifiques, une manière d'obtenir de la nourriture et de la nutrition pour les animaux (rarement des plantes), dans laquelle ils attrapent, tuent et mangent d'autres animaux.
Le commensalisme, ou parasite, la co-alimentation est une forme de symbiose dans laquelle l'un des partenaires du système (commensal) se nourrit des débris alimentaires ou des produits d'excrétion de l'autre (propriétaire), sans causer de préjudice à ce dernier.
La biocénose, comme tout système superorganique, se caractérise par des régularités dans le rapport et les connexions de ses parties, c'est-à-dire. une certaine structure.
La structure de la biocénose est multiforme, et lors de son étude, différents aspects peuvent être distingués : espèces, caractéristiques spatiales, écologiques.
Les individus d'espèces différentes n'existent pas isolément dans les biocénoses, ils entrent dans diverses relations directes et indirectes. Ils sont généralement divisés en quatre types : trophique, tonique, phorique et usine.
Relations trophiques surviennent lorsqu'une espèce de la biocénose se nourrit d'une autre (soit ses restes morts, soit les produits de son activité vitale). Une coccinelle mangeant des pucerons, une vache mangeant de l'herbe dans un pré, un loup chassant un lièvre sont autant d'exemples de relations trophiques directes entre espèces.
Lorsque deux espèces sont en compétition, une relation trophique indirecte naît entre elles en raison de la ressource alimentaire. Ainsi, le loup et le renard entrent dans des liens trophiques indirects lorsqu'ils utilisent une ressource alimentaire aussi commune que le lièvre.
Le transfert de graines de plantes est généralement effectué à l'aide de dispositifs spéciaux. Les animaux peuvent les capturer passivement. Alors pour la laine grands mammifères la bardane ou les graines de bardane peuvent s'accrocher à leurs épines et être transportées sur de longues distances.
Les graines non digérées qui ont traversé le tube digestif des animaux, le plus souvent des oiseaux, sont activement transférées. Par exemple, dans les tours, environ un tiers des graines sont éclos et conviennent à la germination. Dans nombre de cas, l'adaptation des plantes à la zoochorie est allée si loin que la germination augmente dans les graines qui ont traversé les intestins des oiseaux et sont exposées à l'action des sucs digestifs. Les insectes jouent un rôle important dans le transfert des spores fongiques.
La forésie des animaux est manière passive dispersion caractéristique des espèces qui nécessitent un transfert d'un biotope à un autre pour une vie normale. Les larves d'un certain nombre de tiques, se trouvant sur d'autres animaux, par exemple des insectes, s'installent à l'aide des ailes d'autres personnes. Les bousiers sont parfois incapables d'abaisser leurs élytres en raison des acariens densément accumulés sur leur corps. Les oiseaux transfèrent souvent de petits animaux ou leurs œufs sur des plumes et des pattes, ainsi que des kystes de protozoaires. Le caviar de certains poissons, par exemple, peut résister au séchage pendant deux semaines. Du caviar de mollusque bien frais a été trouvé sur les pattes d'un canard abattu dans le Sahara, à 160 km du réservoir le plus proche. Pour les courtes distances sauvagine peut même transporter les alevins de poissons pris accidentellement dans leur plumage.
Connexions d'usine- un type de relation biopénotique dans laquelle des individus d'une espèce utilisent des déchets, des restes morts, voire des individus vivants d'une autre espèce pour leurs structures. Par exemple, les oiseaux construisent des nids à partir de brindilles sèches, d'herbe, de poils de mammifères, etc. Les larves de Caddis utilisent des morceaux d'écorce, des grains de sable, des fragments ou des coquilles avec des mollusques vivants pour la construction.
De tous les types de relations biotiques entre espèces dans la biocénose, les relations topiques et trophiques sont de la plus grande importance, car elles maintiennent les organismes de différentes espèces proches les uns des autres, les unissant en communautés assez stables (biocénoses) de différentes échelles.
Interaction des populations dans les biocénoses
Les types d'interactions entre les populations dans les biocénoses sont généralement divisés en positif (utile), négatif (défavorable) et neutre. Cependant, dans une communauté en équilibre, les interactions et les connexions de toutes les populations assurent la stabilité maximale de l'écosystème, et de ce point de vue, toutes les interactions sont utiles.
Seules les interactions dans une population hors équilibre avec son mouvement spontané vers l'équilibre sont positives et négatives.
Les liens écologiques entre prédateurs et proies guident l'évolution des populations accouplées.
Le commensalisme- la forme de relation entre deux populations, lorsque l'activité de l'une d'entre elles fournit de la nourriture ou un abri à l'autre (au commensal). En d'autres termes, le commensalisme est l'utilisation unilatérale d'une population par une autre sans nuire à la première.
Neutralisme- une forme de relations biotiques dans lesquelles la cohabitation de deux populations sur un même territoire n'entraîne pour elles des conséquences ni positives ni négatives. Les relations de type neutralisme se développent surtout dans les communautés saturées de populations.
Avec amensalisme pour l'une des deux populations en interaction, les conséquences de la cohabitation sont négatives, tandis que l'autre n'en subit ni préjudice ni bénéfice. Cette forme d'interaction est plus courante chez les plantes.
Concurrence - la relation de populations ayant des exigences écologiques similaires, existant en raison de ressources communes manquant. La compétition est la seule forme de relation écologique qui affecte négativement les deux populations en interaction.
Si deux populations ayant les mêmes besoins écologiques se retrouvent dans la même communauté, tôt ou tard un concurrent chasse l'autre. C'est l'un des plus courants Réglementations environementales qui a reçu le nom la loi de l'exclusion concurrentielle. Les populations concurrentes peuvent s'entendre dans la biocénose même si le prédateur ne permet pas une augmentation du nombre d'un concurrent plus fort.
Par conséquent, chaque groupe d'organismes contient un nombre important de concurrents potentiels ou partiels, qui sont en relations dynamiques les uns avec les autres.
La compétition a un double sens dans les biocénoses. C'est un facteur qui détermine en grande partie la composition spécifique des communautés, car les populations intensément concurrentes ne s'entendent pas entre elles. Dans le même temps, la compétition partielle ou potentielle permet aux populations de capter rapidement des ressources supplémentaires qui sont libérées lorsque les activités des voisins sont affaiblies, et de les mélanger dans des connexions biocénoses, ce qui préserve et stabilise la biocénose dans son ensemble.
Complémentarité et coopération surviennent lorsque l'interaction est bénéfique pour les deux populations, mais qu'elles ne dépendent pas complètement l'une de l'autre, elles peuvent donc exister séparément. Il s'agit de la forme d'interactions positives la plus importante sur le plan de l'évolution entre les populations dans les biocénoses. Cela inclut également toutes les principales formes d'interactions dans les communautés dans le rang producteurs - consommateurs - réducteurs.
Les interactions positives sont devenues la base de la suppression des restrictions de ressources par le biote en organisant les cycles des nutriments.
Tous les types de relations biocénotiques énumérés, distingués selon le critère du bénéfice ou du préjudice des contacts mutuels pour les partenaires individuels, sont caractéristiques non seulement des relations interspécifiques, mais également intraspécifiques.
Aucun organisme n'existe en dehors des liens avec d'autres organismes. Les relations que les organismes nouent déterminent les conditions de leur fonctionnement et de la vie des espèces au sein de la communauté.
Selon la classification de V.N. Beklemishev, les relations interspécifiques, en fonction de la valeur qu'elles peuvent avoir dans la biocénose, sont divisées en les types suivants : 1) trophique, 2) topique, 3) phorique, 4) usine.
Connexions trophiques surviennent lorsqu'une espèce se nourrit d'une autre - soit des individus vivants, soit leurs restes morts ou leurs déchets. Les oiseaux qui se nourrissent d'insectes, les bousiers qui mangent les déjections des gros animaux et les abeilles qui récoltent le nectar et le pollen des plantes, entrent dans une relation trophique directe avec les espèces qui leur fournissent de la nourriture. Dans le cas d'une compétition entre deux espèces due à des objets alimentaires, une relation trophique indirecte apparaît entre elles du fait que l'activité d'une espèce affecte l'approvisionnement en nourriture de l'autre. Par exemple, les chenilles de la teigne des nonnes, mangeant les aiguilles des pins, facilitent l'accès aux arbres affaiblis pour les scolytes.
Sur la base des connexions topiques et trophiques dans la biocénose, consortiums- un groupe d'organismes d'espèces différentes, s'installant sur le corps ou à l'intérieur d'un individu de n'importe quelle espèce, qui est le membre central du consortium. Ainsi, le pin sylvestre avec tous les organismes qui l'habitent (bactéries, champignons, mousses, lichens, oiseaux, etc.) est un consortium très complexe.
Les connexions trophiques et topiques sont de la plus haute importance dans la biocénose, car elles maintiennent les organismes de différentes espèces proches les uns des autres, déterminant ainsi la composition spécifique de la communauté et son échelle.
Connexions phoriques C'est la participation d'une espèce à la propagation d'une autre. Les animaux jouent le rôle de porteurs. Leur transfert de fruits, de graines, de pollen et de spores de plantes est appelé zoochorie, et la propagation d'autres animaux plus petits - phorèse(à partir de lat. foras- dehors). La propagation des primordiums végétaux par les animaux peut être passive et active. La crise passive se produit lorsque le corps d'un animal touche accidentellement une plante dont les graines et les fruits ont des excroissances spéciales, à l'aide desquelles ils s'accrochent à la fourrure des animaux (par exemple, bardane, bardane, velcro, etc.). Voie active le transfert est la consommation de fruits dont les graines ne sont pas digérées et sont excrétées avec les fientes. Les spores fongiques sont propagées par de nombreux insectes.
La phorésie des animaux est répandue principalement parmi les petits arthropodes. Ainsi, de nombreux insectes volants visitant des accumulations de débris organiques en décomposition rapide transportent différentes sortes les acariens qui migrent ainsi d'une accumulation de matières alimentaires à une autre. Avec l'aide de la phorèse, certains types de nématodes se propagent également aux insectes.
Connexions d'usine se produisent lorsqu'une espèce utilise des déchets, des restes morts ou des individus vivants d'une autre espèce pour ses structures. Par exemple, les oiseaux utilisent des branches d'arbres, des poils d'animaux, du duvet et des plumes d'oiseaux, etc. pour construire des nids. De nombreux insectes déposent leurs œufs dans des maisons faites de feuilles de plantes, de coquilles de mollusques, etc.
Le résultat de l'interaction de deux individus dans la biocénose peut être positif, négatif ou neutre pour l'un ou les deux partenaires. Relation mutuellement bénéfique les espèces sont appelées mutualisme... Le degré de ces connexions peut être différent - des contacts temporaires et inutiles à un tel état où la présence d'un partenaire devient une condition obligatoire pour la vie de chacun d'eux. Ces liens utiles obligatoires sont appelés symbiose... La symbiose est très répandue dans la nature. Exemple classique relation symbiotique- les lichens, représentant une cohabitation étroite de champignons et d'algues. Les algues alimentent le champignon en produits photosynthétiques, et le champignon alimente les cellules d'algues en eau et minéraux et est aussi un substrat pour eux. Chez de nombreuses espèces qui se nourrissent de nourriture végétale ou du sang d'animaux supérieurs (ruminants, rongeurs, tiques, sangsues), des symbiotes ont été trouvés qui aident à la digérer. On sait la cohabitation de nombreuses espèces d'arbres avec des champignons, des légumineuses - avec bactéries nodulaires et etc.
Moins nécessaire, mais extrêmement bénéfique, est la relation mutualiste entre les plantes et les oiseaux, mangeant leurs fruits succulents et distribuant des graines qui ne sont pas digérées dans les intestins des oiseaux.
Concurrence Est une relation qui n'est pas bénéfique pour les deux partenaires. Ils surviennent entre des organismes ayant des exigences écologiques similaires pour l'environnement, qui existent au détriment des ressources qui sont rares. Les formes d'interaction compétitive peuvent être différentes : de la lutte physique directe à la coexistence pacifique. Néanmoins, si deux espèces ayant les mêmes besoins écologiques se retrouvent dans la même communauté, tôt ou tard une espèce supplante l'autre. Cette règle a été formulée par G.F. Gause et reçu le nom droit d'exclusion concurrentielle.
Le gagnant du concours est l'espèce qui, dans les conditions environnementales données, a au moins de petits avantages sur l'autre. La possibilité de déplacement compétitif d'une espèce par une autre est le résultat de l'individualité écologique de l'espèce. Dans des conditions inchangées, ils auront une compétitivité différente, car ils diffèrent nécessairement les uns des autres en termes de résistance à tous les facteurs. Mais du fait que dans la nature l'environnement est changeant à la fois dans l'espace et dans le temps, cela permet à de nombreux concurrents de coexister. Par exemple, les années humides, les mousses peuvent pousser dans la forêt, et les années sèches, elles sont encombrées d'une couverture de carex velus. Des espèces concurrentes peuvent coexister dans la communauté même si l'augmentation du nombre d'un concurrent plus fort est freinée par un prédateur. La compétition dans la biocénose est un facteur qui détermine en grande partie la composition en espèces d'une communauté, et permet également aux espèces de s'emparer rapidement des ressources qui se libèrent lorsque les activités des voisins sont affaiblies et de les remplacer dans les biocénoses, ce qui préserve et stabilise la communauté.
Le commensalisme C'est l'utilisation unilatérale d'une espèce par une autre sans lui nuire. Il est divisé en parasitisme et hébergement.
Freelogging basé sur la consommation d'un type de restes de nourriture après l'autre. Par exemple, les hyènes ramassent les restes de proies qui n'ont pas été mangées par les lions. Les commensaux des grands requins sont des petits poissons qui les accompagnent.
Hébergement- lorsque certaines espèces utilisent des structures ou des corps d'autres espèces comme abris et « appartements ». Par exemple, dans les nids d'oiseaux, les trous de rongeurs, un grand nombre d'espèces d'arthropodes vivent, y trouvant de la nourriture en raison de restes organiques en décomposition ou d'autres espèces de cohabitants. Les alevins de certains poissons se cachent sous les ombrelles des méduses protégées par des cellules urticantes. L'hébergement est aussi l'installation de plantes épiphytes sur des troncs d'arbres.
Les relations telles que le commensalisme sont de nature très importantes, car elles contribuent à une utilisation plus complète des ressources alimentaires, au développement de l'environnement et à une cohabitation étroite des espèces.
Amensalisme- Ce sont des relations négatives pour un organisme et indifférentes pour un autre. Par exemple, les espèces herbacées aimant la lumière qui poussent sous un arbre sont opprimées en raison de l'ombrage de sa couronne, alors que pour l'arbre lui-même, leur voisinage peut être indifférent. Les relations de ce type conduisent également à la régulation du nombre d'organismes, affectent la distribution et la composition en espèces de la biocénose.
Les relations dans lesquelles les organismes de la biocénose ne s'influencent pas sont appelées neutralisme... Dans ce cas, les espèces ne sont pas directement liées les unes aux autres, mais dépendent de l'état de la communauté dans son ensemble. Par exemple, les écureuils et les orignaux vivant dans la même forêt n'interagissent pas les uns avec les autres. Une variété de relations dans la biocénose - condition essentielle sa stabilité.
Niche écologique
L'existence à long terme dans le cadre d'une communauté multispécifique a conduit à la formation évolutive d'un tel système de relations dans lequel chaque espèce occupe spatialement et fonctionnellement une certaine position dans la biocénose. Ce poste est considéré comme niche écologique espèce. C'est-à-dire que la niche écologique d'une espèce est comprise comme sa place dans la nature et l'ensemble du mode de vie, y compris les relations avec les facteurs environnementaux, les types de nourriture, l'heure et la méthode d'alimentation, le lieu de reproduction et son rôle fonctionnel dans la biocénose.
Le concept de « niche écologique » est beaucoup plus volumineux et significatif que le concept « d'habitat ». L'écologiste américain Y. Odum a appelé au sens figuré l'habitat « l'adresse » de l'espèce (organisme) et la niche écologique - sa « profession ». Dans un habitat, en règle générale, vit un grand nombre de organismes de différents types. Mais chacun d'eux a sa propre et une seule niche écologique. Par exemple, un habitat dans la forêt est occupé par un élan et un écureuil, mais leurs niches écologiques sont complètement différentes : l'écureuil vit principalement dans les cimes des arbres, se nourrit de graines et de fruits ; tout le cycle de vie d'un wapiti est associé à l'espace sous-log - se nourrissant de parties vertes de plantes, reproduction et abri dans des fourrés d'arbustes, etc.
La nature de la niche écologique occupée est déterminée à la fois par les possibilités écologiques de l'espèce et par la mesure dans laquelle ces possibilités peuvent être réalisées dans des biocénoses spécifiques. Il existe des concepts de niche écologique fondamentale et réalisée. En dessous de fondamental l'ensemble des conditions dans lesquelles une espèce peut exister et se reproduire avec succès est compris. Niche écologique réalisée- Il s'agit de la position d'une espèce dans une communauté spécifique, où elle est limitée par des relations biocénotiques complexes.
La spécialisation de l'espèce dans l'alimentation, l'utilisation de l'espace, le temps d'activité et d'autres conditions conduit à un rétrécissement de sa niche écologique. Pour rétrécir ou élargir la niche écologique de l'espèce dans la communauté grande influence fournis par les concurrents. Les observations dans la nature et les expériences montrent que dans tous les cas où les espèces ne peuvent éviter la compétition pour les ressources de base, les concurrents les plus faibles sont progressivement expulsés de la communauté. Cependant, chez les espèces étroitement apparentées vivant ensemble, il existe généralement une distinction très fine entre les niches écologiques. Dans ce cas, ils acquièrent la capacité de coexister dans la biocénose. Alors, en train de brouter savanes africaines les ongulés utilisent la nourriture des pâturages de différentes manières : les zèbres coupent la cime des graminées, les gnous se nourrissent de ce que les zèbres leur laissent, les gazelles arrachent les graminées les plus basses, etc. Dans notre forêts d'hiver les oiseaux insectivores qui se nourrissent d'arbres évitent également la compétition entre eux au détriment de de nature différente chercher. Par exemple, les sittelles et les pikas ramassent de la nourriture sur les troncs ; recherche de mésanges charbonnières sur des branches d'arbres, dans des buissons, sur des souches; les mésanges à longue queue cherchent de la nourriture au bout des branches.
Les niches écologiques des espèces sont variables dans l'espace et dans le temps. Ils peuvent changer à différentes étapes. cycle de la vie, comme, par exemple, dans les larves et les coléoptères de May beetle, les têtards et les grenouilles.
La compétition interspécifique rétrécit la niche écologique de l'espèce, tandis que la compétition intraspécifique, au contraire, contribue à son expansion. Avec l'augmentation du nombre d'espèces, commence l'utilisation d'aliments complémentaires, le développement de nouveaux territoires, l'émergence de nouvelles relations biocénotiques.
Les communautés se forment selon le principe du remplissage des niches écologiques. Dans une communauté formée naturellement, toutes les niches sont généralement occupées, de sorte que la probabilité d'y introduire de nouvelles espèces est très faible. Si les connexions biocénotiques dans une communauté sont affaiblies ou que toutes les niches ne sont pas occupées, dans ce cas de nouvelles espèces qui ne sont pas typiques de cette communauté peuvent être introduites dans la biocénose. Dans de tels cas, une augmentation rapide de leur nombre est souvent observée, car ils trouvent des conditions favorables et n'y ont pas d'ennemis (prédateurs, concurrents, etc.). Un exemple est l'introduction et la dispersion intensives du doryphore de la pomme de terre, de l'érable à feuilles de frêne, de la berce du Caucase et de nombreuses autres espèces d'organismes.
Questions de contrôle et devoirs
1. Qu'est-ce que la biocénose ? Quels sont les modèles caractéristiques d'addition, de fonctionnement et de développement.
2. Qu'entend-on par structure des espèces biocénose ? Quels facteurs affectent richesse en espèces communautés naturelles ?
3. Donnez des exemples de types de dominants et d'édificateurs. Expliquez leur rôle dans les biocénoses.
4. Décrire la structure spatiale de la biocénose. Expliquez son importance écologique.
5. Nommer les types de connexions et de relations entre les organismes dans les biocénoses. Donnez des exemples d'interactions positives et négatives entre les espèces. Quelle est leur signification pour l'existence des biocénoses ?
6. Qu'entend-on par niche écologique ? En quoi diffère-t-il de l'habitat ?
7. Pourquoi les plantes cultivées ne peuvent pas pousser dans communautés naturelles ou, après avoir "couru à l'état sauvage", perdent-ils leurs qualités variétales ?
8. Selon Yu. Odum, l'humanité doit établir des relations mutualistes avec la nature. Es-tu d'accord avec ça?
CHAPITRE 6. Écosystèmes
Le concept d'écosystèmes
Les communautés d'organismes sont inséparablement liées à l'environnement inorganique par des liens matériels et énergétiques. Toute combinaison d'organismes et de composants inorganiques dans laquelle la circulation de substances peut avoir lieu est appelée écosystème... Le terme a été proposé en 1935 par l'écologiste anglais A. Tensley, qui considérait les écosystèmes comme les unités de base de la nature à la surface de la Terre.
Pour maintenir la circulation des substances, il est nécessaire que le système contienne des réserves de substances inorganiques sous une forme assimilable et trois fonctionnellement différentes groupes environnementaux organismes : producteurs, consommateurs et décomposeurs.
Producteurs- ce sont des organismes autotrophes (plantes vertes, bactéries photo- et chimiosynthétiques), capables de synthétiser dans leur organisme des substances organiques à partir d'inorganiques.
Consommations- les organismes hétérotrophes qui consomment la matière organique des producteurs ou d'autres consommateurs et la transforment en de nouvelles formes. Les consommateurs sont principalement des animaux et des humains.
Réducteurs vivent de résidus organiques morts, les décomposant en composés inorganiques, qui sont à nouveau consommés par les producteurs. Ceux-ci incluent la plupart des bactéries, des champignons, des invertébrés du sol (vers, arthropodes). Les écosystèmes peuvent se former à partir de résidus organiques en décomposition (cadavres d'animaux, résidus végétaux, etc.), dans ce cas ils n'ont pas de producteurs, mais contiennent des consommateurs et des décomposeurs ou seulement des décomposeurs. Cependant, de tels écosystèmes ne sont pas capables de s'auto-entretenir et n'existent que tant qu'il existe des réserves d'animaux morts. matière organique, par exemple, un tronc en décomposition d'un arbre en décomposition, un tas de compost, etc.
L'échelle des écosystèmes dans la nature est diverse. Il existe des microécosystèmes (un coussin de lichen, un arbre en décomposition avec toute la population), des mésoécosystèmes (lac, prairie, forêt, etc.), des macroécosystèmes (océan, continent, etc.) et, enfin, l'écosystème global - la biosphère.
Les grands écosystèmes terrestres sont appelés biomes... Chaque biome comprend de nombreux écosystèmes plus petits et interconnectés. Ainsi, les écosystèmes n'ont pas un certain volume et peuvent couvrir un espace de n'importe quelle longueur.
Aucun écosystème sur Terre n'a un cycle complètement fermé. Une partie de la matière s'effectue au-delà de leurs frontières : les continents échangent de la matière avec les océans, une partie de la matière est reçue par notre planète depuis l'espace, et une partie est donnée à l'espace. L'élimination de la matière en dehors des écosystèmes est particulièrement importante dans les plans d'eau courants, sur les pentes abruptes des montagnes, dans les rivières, les ruisseaux, etc. C'est-à-dire qu'un écosystème est un système ouvert.
L'organisation écosystémique de la vie est l'une des conditions nécessaires son existence. Dans n'importe quel habitat particulier et sur la planète dans son ensemble, les réserves de substances inorganiques nécessaires au maintien de l'activité vitale des organismes ne seraient pas suffisantes pendant une courte période si elles ne se renouvelaient pas. Seul un système de cycles pourrait conférer à ces réserves la propriété d'infini, nécessaire à la continuation de la vie. Seuls des groupes d'organismes fonctionnellement différents peuvent soutenir et effectuer la circulation des substances.
Parallèlement au développement du concept d'écosystèmes dans notre pays, la doctrine des biogéocénoses se développe avec succès, dont l'auteur était V.E. Soukatchev (1942). Les notions d'« écosystème » et de « biogéocénose » sont par essence similaires, mais la première d'entre elles s'applique à désigner des systèmes de tout rang assurant la circulation de la matière, et la « biogéocénose » est une notion territoriale, se référant aux zones terrestres occupées par phytocénoses. Dans les biogéocénoses, la présence d'une communauté végétale est obligatoire, alors que les écosystèmes peuvent ne pas avoir de lien végétal. Ainsi, chaque biogéocénose est un écosystème, mais tout écosystème n'appartient pas au rang de biogéocénose.
Flux d'énergie dans les écosystèmes
L'activité vitale des organismes et la circulation des substances dans les écosystèmes ne sont possibles que grâce au flux constant d'énergie. Toute vie sur Terre existe grâce au rayonnement solaire, qui est converti par les organismes photosynthétiques en énergie chimique de composés organiques. Les organismes hétérotrophes tirent leur énergie de la nourriture. Tous les organismes vivants sont des objets de nutrition pour les autres, c'est-à-dire sont interconnectés par des relations énergétiques. Un certain nombre d'organismes se nourrissant les uns des autres forment circuit d'alimentation, qui est un mécanisme de transfert d'énergie des producteurs aux consommateurs et aux réducteurs. Dans chaque communauté, les liens alimentaires sont entrelacés dans un réseau trophique complexe, car les organismes de toutes sortes sont de la nourriture potentielle pour de nombreux autres. Par exemple, les pucerons peuvent servir de source de nourriture pour coccinelles et leurs larves, araignées, oiseaux insectivores et de nombreuses autres espèces.
La place de chaque maillon de la chaîne alimentaire s'appelle niveau trophique... Les chaînes alimentaires qui commencent par des organismes photosynthétiques sont appelées chaînes de pâturage(ou pâturage), et les chaînes dans lesquelles le premier niveau trophique est occupé par des restes organiques morts - chaînes de décomposition détritique.
Dans les filières pastorales, le premier niveau trophique est toujours occupé par les producteurs ; le deuxième - les consommateurs herbivores et les carnivores, vivant d'espèces herbivores, appartiennent au troisième niveau trophique; consommer d'autres carnivores - respectivement au quatrième (Fig. 16.)
Riz. 16. Schéma de circuit d'alimentation simplifié
On distingue ainsi les consommateurs de premier, deuxième et troisième ordres, occupant différents niveaux dans les circuits de puissance. Vues avec un large éventail les aliments peuvent être inclus dans les chaînes alimentaires à différents niveaux trophiques, et ceux spécialisés dans les aliments végétaux sont toujours le deuxième maillon des chaînes alimentaires (par exemple, les ongulés, les lagomorphes, etc.). La nourriture consommée par les animaux est généralement incomplètement absorbée, la partie non digérée est excrétée pendant environnement externe sous forme d'excréments.
La majeure partie de la nourriture assimilée, ainsi que l'énergie qu'elle contient, est consacrée au maintien de tous les processus vitaux des animaux, et une partie relativement faible à la construction du corps, à la croissance et à la reproduction. Toute l'énergie dépensée pour le métabolisme se transforme en chaleur et se dissipe dans environnement... Dans le même temps, la dépense pour respirer est plusieurs fois supérieure à la dépense énergétique pour augmenter la masse de l'organisme lui-même. C'est-à-dire que la majeure partie de l'énergie lors de la transition d'un niveau trophique de la chaîne alimentaire à un autre est perdue, car le prochain consommateur ne reçoit que l'énergie contenue dans la masse de l'organisme. Selon les calculs, ces pertes peuvent représenter jusqu'à 90 % de l'énergie à chaque étape de la transmission le long de la chaîne alimentaire, et seulement environ 10 % de l'énergie va au consommateur suivant. À cet égard, la chaîne alimentaire ne peut pas être très longue, elle ne comprend généralement que 4 à 5 maillons, car l'approvisionnement en énergie accumulé par le producteur dans les chaînes alimentaires s'épuise rapidement. L'énergie perdue dans les chaînes d'approvisionnement ne peut être reconstituée que par l'arrivée de nouvelles portions de celle-ci. Par conséquent, dans les écosystèmes, il ne peut pas y avoir de cycle de l'énergie similaire au cycle des substances. L'écosystème ne fonctionne que grâce à l'apport constant d'énergie de l'extérieur sous forme de rayonnement solaire ou de réserves toutes faites de matière organique.