Изучение структуры водных биоценозов

Цель работы:исследовать видовую структуру донного биоценоза.

Водный биоценоззанимает определенный участок гидросферы с определенным составом живых компонентов. Понятием «экосистема» пользуются только в том случае, когда учитываются потоки вещества и энергии в водоеме. Существуют различные подходы к определению и изучению водных биоценозов: флоро-фаунистический принцип описания, описания на основании прямых трофических связей и связей через экологический метаболизм. Биоценотические исследования (изучение строения и развития водных сообществ) получили фундаментальное развитие в морской и пресноводной гидробиологии. Для характеристики организации и функционирования гидробиоценозов рассматривают видовую, размерную, трофическую, хорологическуюструктуру.

Рассмотрим структурные и функциональные изменения, которые происходят в биоценозах по мере формирования. В процессе сукцессиибиоценоз приближается к состоянию наибольшей устойчивости – климаксу. Помимо сукцессии для биоценозов характерны закономерные изменения, имеющие обратимый характер – флуктуации. Флуктуации связаны, например, с чередованием сезонов года. Формирование и существование климаксных сообществ возможно только в стабильных условиях внешней среды, где изменения предсказуемы по периоду, фазе, амплитуде и не выходят за пределы толерантности организмов. Если изменения резки и непредсказуемы (например, загрязнение или эвтрофирование водоемов и водотоков), климаксное сообщество распадается или нарушается: происходит сокращение видового состава, замена одних видов другими, сохраняется число трофических уровней и т. д. При этом доминирование переходит к видам животных с более короткими жизненными циклами, высокими продуктивными возможностями, популяции которых характеризуются высокими удельными скоростями обмена, генеративного роста, увеличения численности особей в популяции, высокими величинами удельных потоков энергии, высокой смертностью. Такие животные могут быть отнесены
к r-стратегами они в большей степени подвержены влиянию факторов внешней среды. В процессе развития сообщества их постепенно сменяют более конкурентоспособные виды-доминанты (k-стратеги).

По биологическому значению взаимоотношения между особями разных видов классифицируются как нейтральные, благоприятные или неблагоприятные. Отсюда типы взаимоотношений могут быть следующими:

Нейтрализм– оба вида независимы и не оказывают друг на друга никакого влияния;

Конкуренция– виды конкурируют в поисках пищи, укрытия, мест кладки яиц и т. п. Оба вида называют конкурирующими;

Мутуализм – симбиотические взаимоотношения, когда оба сожительствующих вида извлекают взаимную пользу;

Сотрудничество – оба вида образуют сообщество. Оно не является обязательным, так как каждый вид может существовать отдельно, изолированно, но жизнь в сообществе им обоим приносит пользу;

Комменсализм (дословно – «питание вместе за одним столом») – взаимоотношения видов, при которых один из партнеров получает пользу, не нанося ущерб другому. При комменсализме как полезно-нейтральных взаимосвязях выделяют: сотрапезничество – потребление разных веществ или частей одной и той же пищи, нахлебничество – потребление остатков пищи хозяина, квартиранство – использование одними видами других (их тел или их жилищ) в качестве убежища или жилища;

Амменсализм– тип межвидовых взаимоотношений, при котором в совместной среде обитания один вид подавляет существование другого вида, не испытывая противодействия;

Паразитизм – это форма взаимоотношений между видами, при которой организмы одного вида (паразита, потребителя) живут за счет питательных веществ или тканей организма другого вида (хозяина) в течение определённого времени. Хозяевами, как и паразитами, могут быть и животные,
и растения;

Хищничество– такой тип взаимоотношений, при котором представители одного вида поедают (уничтожают) представителей другого, т. е. организмы одного вида служат пищей для другого;

Протокооперация (первичное сотрудничество) – простой тип симбиотических связей. При этой форме совместное существование выгодно для обоих видов, но не обязательно для них, т.е. не является непременным условием выживания видов (популяций).

Следует помнить, что типы взаимоотношений конкретной пары могут изменяться в зависимости от внешних условий или стадий жизни взаимодействующих организмов. К тому же в природе во взаимоотношения оказывается вовлечённой не пара, а гораздо большее число. Межвидовые отношения в природе бесконечно разнообразны.

Конкуренциязанимает центральное место в экологических процессах и явлениях. В водных сообществах наиболее хорошо изучены конкурентные пищевые взаимоотношения среди рыб, когда разные их виды имеют одинаковый пищевой спектр. Конкуренция определяет структуру бентосных биоценозов, так как донные организмы конкурируют за пищу и субстрат. Среди растений конкуренция возникает при недостатке света или минеральных веществ. Отношения хищник-жертва, в большей степени, характерны для пелагических сообществ. Природные сообщества, развиваясь, приспосабливают свою структуру к условиям среды и оптимизируют видовой состав и количественные соотношения видов. Поддержание стабильной структуры сообщества требует затрат энергии.

Учет количества и биомассы организмов как специфический метод гидробиологии представляет собой средство изучения популяций отдельных видов, выявление их численности и массы, а также исследование образа жизни гидробионтов и их взаимосвязей с элементами окружающей среды.

Для количественной характеристики видовой структуры биоценозов оценивают степень доминантностикаждого вида. Виды в биоценозах подразделяют на:

1. Доминирующие – виды, составляющие наибольшую долю от общей биомассы (не менее 25%) и имеющие высокую численность.

2. Субдоминантные – виды, находящиеся на 2 месте по численности и биомассе.

3. Второстепенные – виды, численность и биомасса которых составляет менее 10% от общей.

4. Малочисленные – виды с низкой биомассой и численностью, но высокой частотой встречаемости.

5. Редкие– виды, единично встречающиеся в биоценозе, независимо от биомассы.

6. Случайные – случайно попавшие в пробу.

Для количественной характеристики видовой структуры биоценозов обычно используют индексы видового разнообразия,среди которых наибольшее распространение в гидробиологии получил индекс Шеннона (Н). Он отражает число видов и степень их доминирования:

,

n_i – число особей i-го вида в пробах

N – общая численность особей всех видов в пробах

В настоящее время широко используется для оценки видового разнообразия сообществ организмов, на основе которого делается заключение и о качестве среды их обитания. В отличие от других индексов разнообразия, индекс Шеннона в меньшей степени зависит от величины выборки. Индекс Шеннона по отношению к водным биоценозам может рассматриваться как одна из интегральных характеристик структуры системы, выражающая степень ее сложности.

Материалы и оборудование: количественные пробы бентоса, бинокулярный микроскоп, препаровальные иглы, пинцеты, шпатели, чашки Петри, технические и торсионные весы, фильтровальная бумага, кюветы, определители.

Порядок выполнения работы:

1) выполнить определение, указать систематическое положение каж­дого вида;

2) определить численность и биомассу каждого вида;

3) результаты занести в таблицу;

4) выделить доминантные, субдоминантные, малочисленные и случайные виды;

5) рассчитать индекс видового разнообразия

Контрольные вопросы:

1. Дайте определение понятию «биоценоз».

2. Чем отличаются гидробиоценозы от наземных сообществ?

3. Какие виды, представленные в биоценозах, называют доминантными и как оценивают степень доминантности?

4. Назовите характерные черты биоценозов пелагиали. В чем их отличия от биоценозов бентали?

5. Какими показателями определяется видовая структура биоценоза?

6. Назовите основные функциональные характеристики биоценозов.

Лабораторная работа 10

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: