Основные пути приспособления организмов в условиях окружающей среды

2. Почему до сих пор, несмотря  на отсутствие реальных подтверждений,  ученые не отказались от мысли  обнаружить жизнь на Марсе?

3. Что, по-вашему, выгоднее —  строить вдвое больше зернохранилищ  с эффективным режимом хранения  зерна или стремиться получить  вдвое больший урожай?

4. Известно, что у многих рыб  температура тела постоянна. Значит  ли это, что их можно отнести  к теплокровным животным?

5. У лошадей, коров, овец и  других домашних животных постоянная  температура тела и при хороших,  и при плохих кормах. Значит  ли это, что регуляция температуры  у них не зависит от корма?

Чернова Н. М., Основы экологии: Учеб. дня 10 (11) кл. общеобразоват. учеб. заведений/ Н. М. Чернова, В. М. Галушин, В. М. Константинов; Под ред. Н. М. Черновой. — 6-е изд., стереотип. — М.: Дрофа, 2002. — 304 с.

89 7.2. Структура биоценоза

Структура любой системы – это закономерности в соотношении и связях ее частей. Структура биоценоза многопланова, и при изучении ее выделяют различные  аспекты.

7.2.2. Пространственная структура  биоценоза

Тот участок абиотической среды, которую занимает биоценоз, называют биотопом, т. е., иначе, битоп – место обитания биоценоза (от лат. биос – жизнь, топос – место).

Пространственная структура  наземного биоценоза определяется прежде всего сложением его растительной части – фитоценоза, распределением наземной и подземной массы растений.

При совместном обитании растений, разных по высоте, фитоценоз часто  приобретает четкое ярусное сложение:ассимилирующие надземные органы растений и подземные их части располагаются в несколько слоев, по-разному используя и изменяя среду. Ярусность особенно хорошо заметна в лесах умеренного пояса. Например, в еловых лесах четко выделяются древесный, травяно-кустарничковый и моховый ярусы. Пять или шесть ярусов можно выделить и в широколиственном лесу: первый, или верхний, ярус образован деревьями первой величины (дуб черешчатый, липа сердцевидная, клен платановидный, вяз гладкий и др.); второй – деревьями второй величины (рябина обыкновенная, дикие яблони и груша, черемуха, ива козья и др.); третий ярус составляет подлесок, образованный кустарниками (лещина обыкновенная, крушина ломкая, жимолость лесная, бересклет европейский и др.); четвертый состоит из высоких трав (борцы, бор развесистый, чистец лесной и др.); пятый ярус сложен из трав более низких (сныть обыкновенная, осока волосистая, пролесник многолетний и др.); в шестом ярусе – наиболее низкие травы, такие, как копытень европейский. Подрост деревьев и кустарников может быть разного возраста и разной величины и не образует особых ярусов. Наиболее многоярусны дождевые тропические леса, наименее – искусственные лесные насаждения (рис. 81, 82).

В лесах всегда есть и межъярусные (внеярусные) растения – это водоросли и лишайники на стволах и ветвях деревьев, высшие споровые и цветковые эпифиты, лианы и др.

Рис. 81. Многоярусный дождевой тропический лес Центральной Амазонки. Растительность полосы длиной 20 м и шириной 5 м

Рис. 82. Одноярусный саженый еловый лес. Монокультуры разного возраста

Ярусность позволяет растениям  более полно использовать световой поток: под пологом высоких растений могут существовать теневыносливые, вплоть до тенелюбивых, перехватывая даже слабый солнечный свет.

Ярусность выражена и в травянистых сообществах (лугах, степях, саваннах), но не всегда достаточно отчетливо (рис. 83). Кроме того, в них обычно выделяют меньше ярусов, чем в лесах. Впрочем, и в лесах иногда насчитываются всего два четко выраженных яруса, например в бору-беломошнике (древесный, образованный сосной, и напочвенный – из лишайников).

Рис. 83. Ярусность растительности луговой степи (по В. В. Алехину, А. А. Уранову, 1933)

Ярусы выделяют по основной массе ассимилирующих органов растений, оказывающих большое влияние  на среду. Ярусы растительности могут  быть разной протяженности: древесный  ярус, например, толщиной в несколько  метров, а моховой покров – всего  несколько сантиметров. Каждый ярус по-своему участвует в создании фитоклимата  и приспособлен к определенному  комплексу условий. Например, в еловом лесу растения травяно-кустарничкового  яруса (кислица обыкновенная, майник двулистный, черника и др.) находятся  в условиях ослабленного освещения, выровненных температур (более низких днем и более высоких ночью), слабого  ветра, повышенных влажности и содержания СО₂. Таким образом, древесный и травяно-кустарничковый ярусы находятся в разной экологической обстановке, что сказывается на функционировании растений и на жизни животных, обитающих в пределах этих ярусов.

Подземная ярусность фитоценозов связана с разной глубиной укоренения растений, входящих в их состав, с размещением активной части корневых систем. В лесах нередко можно наблюдать несколько (до шести) подземных ярусов.

Животные также преимущественно  приурочены к тому или иному ярусу  растительности. Некоторые из них  вообще не покидают соответствующего яруса. Например, среди насекомых  выделяют следующие группы: обитатели  почвы – геобий,наземного, поверхностного слоя – герпетобий, мохового яруса – бриобий, травостоя – филлобий, более высоких ярусов –аэробий. Среди птиц есть виды, гнездящиеся только на земле (куриные, тетеревиные, коньки, овсянки и др.), другие – в кустарниковом ярусе (певчие дрозды, снегири, славки) или в кронах деревьев (зяблики, корольки, щеглы, крупные хищники и др.).

Расчлененность в горизонтальном направлении – мозаичность – свойственна практически всем фитоценозам, поэтому в их пределах выделяют структурные единицы, которые получили разные названия: микрогруппировки, микроценозы, микрофитоценозы, парцеллы и т. п. Эти микрогруппировки различаются видовым составом, количественным соотношением разных видов, сомкнутостью, продуктивностью и другими свойствами.

Мозаичность обусловлена  рядом причин: неоднородностью микрорельефа, почв, средообразующим влиянием растений и их биологическими особенностями. Она может возникнуть в результате деятельности животных (образование  выбросов почвы и их последующее  зарастание, образование муравейников, вытаптывание и стравливание травостоя  копытными и др.) или человека (выборочная рубка, кострища и др.), вследствие вывалов древостоя во время ураганов и т. д.

А. А. Уранов обосновал понятие  «фитогенное поле». Этот термин обозначает тот участок пространства, на который  оказывает воздействие отдельное  растение, затеняя его, изымая минеральные  соли, меняя температуру и распределение  влаги, поставляя опад и продукты обмена и т. п. Особи разных видов растений обладают различным фитогенным полем, что проявляется в пространственной структуре фитоценозов.

Изменения среды под влиянием жизнедеятельности отдельных видов  растений создают так называемую фитогенною мозаичностъ. Она хорошо выражена, например, в смешанных хвойно-широколиственных лесах (рис. 84). Ель сильнее, чем лиственные породы, притеняет поверхность почвы, задерживает кронами больше дождевой влаги и снега, опад ели разлагается медленнее, способствует оподзоливанию почвы. В результате этого в елово-широколиственных лесах под широколиственными породами и осиной хорошо растут неморальные травы, а под елью – типичные бореальные виды.

Вследствие различий средообразующей  деятельности разных видов растений отдельные участки в елово-широколиственном лесу различаются многими физическими  условиями (освещенностью, мощностью  снегового покрова, количеством  опада и т. д.), поэтому жизнь в них идет по-разному: неодинаково развит травостой, подрост, корневые системы растений, мелких животных и т. д.

Рис. 84. Фитогенная мозаика липо-елового леса (по Н. В. Дылису, 1971). Участки: 1– елово-волосистоосоковый; 2 – елово-мшистый; 3 – густого елового подроста; 4 – елово-липовый; 5 – осинового подроста; 6 – осиново-снытевый; 7 – крупнопапоротниковый в окне; 8 – елово-щитовниковый; 9 – хвощовый в окне

Мозаичность, как и ярусность, динамична: происходит смена одних  микрогруппировок другими, разрастание  или сокращение их в размерах.

136 Деградация растительного покрова и животного мира

Растения как  единственные созидатели органической материи служат биоэнергетической  основой функционирования всей биосферы. От состояния растительного покрова  территории отдельных стран и  планеты в целом зависит общий  баланс веществ и энергии на Земле. Благодаря фотосинтезу, свойствённому  только зеленым растениям, создается  органическое вещество планеты.

Растительность  создает особые условия климата  в приземном слое атмосферы, играет стабилизирующую роль в окружающей среде. Растительный покров изменяет суточный и годовой ход температуры  и влажности, понижая амплитуду  их колебания. Травянистый, кустарниковый  и древесный покров влияют на поверхностный  и внутрипочвенный сток, на испарение  влаги, способствуют впитыванию талых  вод, улучшают режим минерального питания почв, положительно действуют на водный баланс суши и целом. Растительность обогащает почву органическими веществами, которые преобразуются при участии микроорганизмов в гумус. С помощью высших растений, особенно злаков, формируется структура почвы.

Разнообразие растительного  покрова Земли определяется такими основными факторами, как климат, рельеф, почвенно- гидро- логические условия. В соответствии с пространственными изменениями климата отмечается закономерная смена растительных зон от полюсов к экватору. Изменения растительного покрова происходят и с продвижением вглубь материков, и с поднятием коры, что также связано с изменением климатических условий. В пределах однородной по климату территории различия в рельефе, почвах и гидрологических условиях обусловливают особенности структуры растительного покрова, состава и продуктивности конкретных растительных сообществ. Региональное распределение растительности имеет первостепенное значение для использования естественных растительных ресурсов, их восстановления и охраны.

Растения служат источником питания людей, для кормления  сельскохозяйственных животных, в качестве лекарственного сырья и для многих других целей. Всего человеком используется около 20 тысяч видов растений, из них разводятся и культивируются около 2,5 тысяч.

Среди растительных ресурсов планеты особое место занимают лесные формации. Лес представляет собой природный комплекс, в составе  которого преобладают деревья одного или многих видов, растущие близко друг от друга и образующие более или  менее сомкнутый древостой. Вместе с тем лес рассматривается  как совокупность земли, древесной, кустарниковой и травяной растительности, микроорганизмов и других компонентов  окружающей среды, биологически взаимосвязанных  и влияющих друг на друга в своем  развитии.

Леса на земле  образуют самые крупные экологические  системы. Структура лесных экологических  систем зависит от физико-географических условий среды, видового состава  и биологических особенностей растений. Лес является главнейшим источником и аккумулятором органического  вещества, оказывает решающее воздействие  на энергетический обмен в биосфере, выступает носителем колоссальной энергии. Особенно велика его роль в  стабилизации кислородного баланса  атмосферы в планетарном масштабе. Так, 1 гектар средневозрастного леса поглощает ежегодно 4,6-6,5 тонн углекислого  газа и выделяет при этом 3,5-5 тонн кислорода. В масштабах планеты  наиболее значительна в этом процессе роль хвойных лесов северного  полушария и вечнозеленых лесов  тропиком и субтропиков.

Леса выполняют  водоохранные, защитные, санитарно-гигиенические, оздоровительные и иные полезные функции, улучшают окружающую среду, создают  условия для обитания диких животных. Санитарно-гигиеническая роль леса проявляется в выделении фитонцидов, которые убивают многие болезнетворные микробы. Фитонциды почек тополя и эвкалипта чувствительно действуют  ни вирус гриппа, фитонциды пихты  уничтожают коклюшную палочку и  возбудителей дифтерии, фитонциды дуба убивают возбудителей дизентерии, брюшного тифа. Благодаря действию фитонцидов 1 метр кубический воздуха в лесу содержит 200-300 бактерий, а в крупных  городах — в 200-500 раз больше.

Лес является одной  из основ хозяйственной деятельности человека, источником получения многих материальных ресурсов (древесины, пищевых, лекарственных и технических  ресурсов, продукции охотничьего  промысла), базой для развития лесного  хозяйства, деревообрабатывающей и  целлюлозно-бумажной промышленности, отдыха и туризма, других отраслей народного  хозяйства. От того, насколько рационально  используются ресурсы леса, во многом зависит рост экономики страны. Вызывает обеспокоенность тот факт, что 42% ныне заготавливаемой древесины  ныне расходуется на производство бумаги, а выбросы парниковых газов, связанные  с производством бумаги, втрое  превышают выбросы от всех авиаперевозок. Всего 10% населения планеты (жители Западной Европы и Северной Америки) потребляют более половины всей бумажной продукции.¹

Лесные ресурсы  включают стволовые запасы древесины  и разнообразные недревесные  ресурсы, а именно: технические (живицу, пробку и др.), кормовые, охотничье-промысловые, пищевые (грибы, плоды, ягоды, орехи  и др.), лекарственные растения. Лесные ресурсы относятся к возобновляемым и рассматриваются вместе с занимаемыми ими землями, которые могут использоваться в целях сохранения, воспроизводства и повышения продуктивности лесов.