BIOCENOZA: CHARAKTERYSTYKA, SKŁADNIKI, RODZAJE I PRZYKŁADY - BIOLOGIA - 2026

Biocenozy , społeczność biologiczny lub społeczność ekologiczna jest zgrupowanie populacji organizmów, które żyją we wspólnym obszarze. W tej definicji mamy implicite, że obszar musi być wydzielony w celu zdefiniowania społeczności. W większości przypadków rozgraniczenie jest czysto arbitralne.

Społeczności charakteryzują się niezwykłą złożonością, ponieważ na każdym poziomie organizacji (jednostka, populacja, gatunek itp.) Występuje zróżnicowanie. Jest to dodatek do faktu, że jednostki oddziałują na siebie na wiele sposobów, w tym między innymi poprzez konkurencję, mutualizm, drapieżnictwo lub komensalizm.

Źródło: Key45

Co więcej, wyznaczanie granic społeczności jest (dla niektórych autorów) kwestią kontrowersyjną, ponieważ kwestionuje się istnienie społeczności jako jednostki biologicznej.

Gałąź biologii, której celem jest badanie społeczności jako poziomu organizacji, nazywana jest ekologią społeczności, której celem jest określenie aspektów, takich jak skład i różnorodność gatunków w nich występujących. Obejmuje to badanie dwóch lub więcej gatunków znajdujących się na tym samym obszarze, ocenę interakcji i konkurencji.

Ekolodzy starają się zrozumieć funkcjonowanie społeczności, wydedukować, jak nimi zarządzać, a tym samym zachować bioróżnorodność.

Historia

Na początku XX wieku miała miejsce ważna debata związana z naturą społeczności.

W tamtych czasach istniały dwa skrajne i przeciwstawne poglądy: jeden z nich uważał społeczności za nadorganizm, w którym składające się na nie jednostki ustanowiły między sobą bardzo głębokie relacje.

Uważano, że związek jest tak ekstremalny, że społeczności można sklasyfikować tak, jak organizmy są klasyfikowane: za pomocą taksonomii Linneusza.

Odwrotny pogląd był całkowicie indywidualistyczny, argumentując, że każdy organizm ma określone cechy, które pozwalają mu zasiedlić określony obszar.

Zgodnie z tym pomysłem społeczność składała się z zestawu gatunków, które posiadały podobne cechy lub charaktery, a zatem współistniały w tym samym regionie. Zwolennikiem tego pomysłu był HA Gleason. Obecnie najbliższe współczesnej wizji są idee tego autora.

cechy

W obszarze biologii społeczność definiuje się jako zbiór dwóch lub więcej populacji, które oddziałują na siebie na określonym obszarze. Są to wysoce dynamiczne byty, które mają różne rozmiary i różne poziomy interakcji.

Populacje to grupy organizmów należących do tego samego gatunku, a w społecznościach można znaleźć różne populacje. Zatem w każdym z tych środowisk znajdziemy zarówno zwierzęta, rośliny, jak i mikroorganizmy.

Opiszemy teraz najistotniejsze aspekty społeczności biologicznej, pod względem jej struktury oraz licznych i złożonych relacji, które w niej występują.

Struktura i komponenty

Istnieją cztery podstawowe parametry używane przez biologów do opisu struktury społeczności. Są to: ich bogactwo gatunkowe, interakcje między nimi, różnorodność gatunków i ich cechy fizyczne.

Bogactwo gatunkowe

Pierwsza z nich jest najłatwiejsza do określenia ilościowego i polega na policzeniu liczby gatunków, które istnieją w społeczności, którą chcesz zbadać.

Im więcej gatunków ma społeczność, tym jest bogatsza. Generalnie najbogatsze społeczności znajdują się w rejonach położonych blisko równika.

To duże bogactwo jest prawdopodobnie spowodowane dużą ilością promieniowania słonecznego (zwiększając tym samym produktywność organizmów fotosyntetyzujących), wysoką temperaturą, kilkoma wahaniami temperatury i dużymi ilościami opadów na tych obszarach.

Natomiast w miarę zbliżania się do biegunów bogactwo gatunkowe maleje, ponieważ środowisko uważa się za mniej sprzyjające rozwojowi i osiedlaniu się życia.

Interakcje

Drugi czynnik to suma interakcji zachodzących między każdym z gatunków tworzących społeczność. Na ogół zaczyna się badanie interakcji rówieśniczych, a następnie tworzy się sieć. Sieci te mogą zawierać wszystkie typy interakcji, które omówimy później.

Różnorodność gatunkowa

O parametrze różnorodności decyduje względna liczebność (jak jednolite są gatunki pod względem cech) oraz liczba gatunków obecnych w zbiorowisku.

Zaproponowano, aby stabilność społeczności była proporcjonalna do różnorodności, jaką w niej znajdujemy. Uważa się jednak, że ta zasada nie zawsze ma zastosowanie.

Matematycznie istnieje szereg wskaźników, które pozwalają na ilościowe określenie różnorodności gatunków biocenozy. Wśród najbardziej znanych i najczęściej używanych w literaturze mamy indeks Simpsona i indeks Shannona-Wienera.

Cechy fizyczne

Wreszcie mamy fizyczne atrybuty społeczności, w tym czynniki biotyczne i abiotyczne.

W miarę jak struktura społeczności zwiększa swoją złożoność (ze względu na dużą liczbę gatunków lub interakcje między nimi), można zaimplementować programy komputerowe do jej scharakteryzowania.

Czy wszystkie gatunki w społeczności są równie ważne?

Z ekologicznego punktu widzenia nie wszystkie gatunki w danej społeczności mają taką samą wagę lub znaczenie.

Niektóre mają znacznie większe znaczenie, wpływając nieproporcjonalnie na liczebność i różnorodność pozostałych gatunków. Nazywa się to gatunkami zwornikowymi.

Przeprowadzono słynny eksperyment w ekologii społeczności, wykorzystując jako organizm badany gwiazdę morską należącą do gatunku Pisaster ochraceus. Usunięcie gwiazdy z jej naturalnego środowiska spowodowało, że zjadany przez nią gatunek małży zaczął nieproporcjonalnie wzrastać.

Małż wpłynął negatywnie na znaczną liczbę gatunków, zmniejszając bogactwo gatunkowe zbiorowiska. Z tego powodu P. ochraceus jest uważany za kluczowy gatunek w tej biocenozie.

Na kontynencie europejskim kluczowym gatunkiem są również nietoperze z rodziny pteropodów, które są odpowiedzialne za zapylanie i rozsiewanie nasion znacznej liczby roślin.

Rodzaje

Istnieją dwa główne typy społeczności: większe i mniejsze. Większa społeczność jest definiowana jako społeczność wystarczająco duża, aby utrzymać się i regulować samodzielnie. Na przykład społeczności, które spotykamy w stawie lub w lesie.

Z kolei większe społeczności składają się z mniejszych społeczności, zwanych również społeczeństwami. Są one znacznie mniejsze pod względem i wielkości i nie są w stanie samodzielnie się utrzymać, ponieważ są zależne od sąsiednich społeczności.

Relacje między osobnikami w biocenozie i przykłady

W społecznościach istnieje wiele sposobów interakcji jej członków, co zdarza się nieustannie. Wiele razy los populacji jest bezpośrednio związany z jej interakcją z inną grupą gatunków, albo poprzez wymianę składników odżywczych, poprzez konkurencję, albo przez zapewnienie siedlisk dla swojego towarzysza.

Biolodzy klasyfikują interakcje w zależności od wpływu przystosowania jednego gatunku na drugi i odwrotnie. Sprawność fizyczna lub postawa biologiczna definiuje się jako zdolność jednostki do wytworzenia żywotnego i płodnego potomstwa.

Komensalizm

W komensalizmie jeden gatunek czerpie korzyści (to znaczy ma pozytywny wpływ na przystosowanie populacji) z interakcji, podczas gdy inne zaangażowane gatunki nie są dotknięte. W praktyce relacja komensalna jest niezwykle trudna do przetestowania, ponieważ niewiele relacji przekłada się na zerową zmianę sprawności.

Ten typ relacji występuje w roślinach zwanych epifitami. Organizmy te znajdują się na gałęziach niektórych wysokich drzew, aby otrzymywać światło słoneczne, uzyskując bezpośrednie korzyści. Drzewo nie jest dotknięte obecnością rośliny.

Relacja będzie trwała jako „komensalna”, o ile liczba epifitów nie będzie ekstremalnie wysoka. Jeśli liczba ta wzrośnie w znacznych ilościach, które blokują światło słoneczne docierające do drzewa, oba gatunki zaczną konkurować.

Konkurencja

Gdy dwa gatunki poszukują wspólnego zasobu, który z jakiegoś powodu jest ograniczony, będą konkurować o jego zdobycie. W ekologii wiadomo, że dwa gatunki nie mogą ze sobą konkurować w nieskończoność: jeden w końcu wyprze drugi. Jest to znane jako zasada wykluczenia konkurencji.

Innym możliwym scenariuszem sympatii między dwoma gatunkami jest to, że jeden z nich modyfikuje cechę, która ogranicza konkurencję.

Na przykład, jeśli dwa gatunki ptaków używają tego samego zasobu (powiedzmy, konkretnego nasiona), będą konkurować o pożywienie. Jeśli oba gatunki są bardzo podobne pod względem ekologicznym, należy je oddzielić wzdłuż jakiejś osi niszy, aby utrzymać koegzystencję.

Ponieważ konkurencja ma negatywny wpływ na przystosowanie gatunku, dobór naturalny będzie działał zdecydowanie, aby jej uniknąć. Ta ewolucyjna zmiana w wykorzystaniu zasobów spowodowana istnieniem konkurencji przez kilka pokoleń nazywana jest zróżnicowaniem niszowym.

Zmniejszenie sprawności nie zawsze ma taką samą wielkość dla zawodników. Jeśli którykolwiek z gatunków jest lepszy, jego sprawność zmniejszy się w mniejszym stopniu niż jego towarzysza.

Konsumpcja

Spożycie jednego gatunku przez inny może przybrać formę roślinożerności, drapieżnictwa lub pasożytnictwa. We wszystkich tych scenariuszach organizm, który pozyskuje lub wchłania składniki odżywcze, odnosi korzyść ze swojej sprawności, podczas gdy gatunek spożywany lub pełniący rolę żywiciela jest niekorzystny.

Ewolucyjnie istnienie tych antagonistycznych relacji między gatunkami może prowadzić do kilku scenariuszy. Pierwszą z nich, bardziej intuicyjną, jest to, że jeden z gatunków ginie swoją zdobycz lub żywiciela.

Ewolucyjne konsekwencje: wyścig zbrojeń

Po drugie, wzajemne naciski selektywne przekładają się na pojawienie się nowej, lepszej „broni” w każdym z gatunków, generując wyścig zbrojeń. W nim każdy gatunek zaangażowany w interakcję zwiększa skuteczność swojej broni.

Na przykład rośliny rozwijają chemiczne mechanizmy obronne przeciwko roślinożercom, a one rozwijają mechanizmy detoksykacji. Kiedy w populacji roślin pojawi się nowa toksyna, konsumenci (w przypadku wyścigu zbrojeń) poprawią swoje strategie detoksykacji.

To samo dotyczy relacji między drapieżnikami a ich ofiarą: za każdym razem, gdy poprawia się ich umiejętności ruchowe, poprawia je również druga osoba.

Aplikacje konsumenckie

Znając sieć interakcji określonej społeczności, możesz maksymalnie wykorzystać te informacje. Na przykład, gdy chcesz wyeliminować szkodnika (z uprawy lub obszaru), możesz wprowadzić naturalnego konsumenta szkodnika, aby go wyeliminować bez stosowania toksycznych chemikaliów w ekosystemie.

Ten sposób zwalczania szkodników nazywany jest czynnikami biokontrolerów i okazał się dość skuteczny w regionach, w których został wdrożony.

Wzajemność

Ostatni rodzaj interakcji występuje, gdy dwa zaangażowane gatunki odnoszą korzyści w zakresie sprawności.

Klasycznym przykładem jest związek między roślinami a ich czynnikami zapylającymi. Ci pierwsi otrzymują nagrodę energetyczną, a roślinom udaje się rozproszyć swoje gamety. Zapylaczami mogą być owady, ptaki lub nietoperze.

Inny przykład mutualizmu występuje między bakteriami wiążącymi azot a roślinami, w których te bakterie rosną. Roślina pełniąca rolę żywiciela dostarcza bakteriom substancji ochronnych i odżywczych (takich jak cukry), a to dostarcza potrzebnego im amonu lub azotanu.

Historycznie rzecz biorąc, ten rodzaj relacji nazywano symbiozą, w której oba gatunki wspólnie osiągały z tego korzyści. Dziś termin symbioza ma znacznie szersze znaczenie i jest używany do opisania bliskiego związku między dwoma gatunkami.

Nie jest przykładem altruizmu

Na koniec należy zauważyć, że w relacjach wzajemnych nie spotyka się dwóch gatunków, które są ze sobą altruistyczne. Podczas interakcji każdy gatunek stara się maksymalnie ograniczyć korzyści, a koszty jak najmniej.

Dlatego też w relacjach wzajemnych typowe jest obserwowanie rozwoju cech, które dążą do oszukania partnera.

Na przykład niektóre gatunki kwiatów wytwarzają jasne, kolorowe struktury, które przyciągają zapylacze, ale nie zawierają nektaru. Istnieje wiele przykładów złożonych struktur - niektórym udaje się nawet naśladować kształt samicy owada, tak że samiec próbuje kopulować z kwiatem.

Podobnie, niektóre zwierzęta kradną nektar z kwiatów i nie wykonują usługi zapylania, ponieważ otwierają dziurę w kwiatku i nie wchodzą w kontakt z pyłkiem.

Bibliografia

1. Freeman, S. (2017). Nauki biologiczne. Edukacja Pearson.
2. Gauch, HG i Gauch Jr, HG (1982). Analiza wielowymiarowa w ekologii społeczności. Cambridge University Press.
3. Jaksic, F. (2007). Ekologia społeczności. Wydania UC.
4. Lawton, JH i Kinne, O. (2000). Ekologia społeczności w zmieniającym się świecie. Oldendorf, Niemcy: Ecology Institute.
5. Morin, PJ (2009). Ekologia społeczności. John Wiley & Sons.
6. Naess, A. (1990). Ekologia, społeczność i styl życia: zarys ekozofii. Prasa uniwersytecka Cambridge.
7. Vellend, M. (2010). Konceptualna synteza w ekologii społeczności. Quarterly review of biology, 85 (2), 183-206.
8. Verhoef, HA i Morin, PJ (red.). (2010). Ekologia społeczności: procesy, modele i zastosowania. Oxford University Press.
9. Webb, CO, Ackerly, DD, McPeek, MA i Donoghue, MJ (2002). Filogeny i ekologia społeczności. Coroczny przegląd ekologii i systematyki, 33 (1), 475-505.