If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

Jeżeli jesteś za filtrem sieci web, prosimy, upewnij się, że domeny *.kastatic.org i *.kasandbox.org są odblokowane.

Główna zawartość

Struktura biocenozy

Bogactwo gatunkowe i różnorodność gatunkowa. Dlaczego bardziej zróżnicowane ekosystemy mogą być bardziej stabilne. Role gatunków założycielskich i zwornikowych.

Kluczowe punkty:

  • Struktura biocenozy może być opisana za pomocą bogactwa gatunkowego, czyli liczby występujących w niej gatunków, i różnorodności gatunkowej, która jest miarą zarówno bogactwa gatunkowego, jak i równomierności (względnej liczebności).
  • Na strukturę biocenozy wpływa wiele czynników, w tym czynniki abiotyczne, interakcje pomiędzy gatunkami, poziom zaburzeń równowagi i zdarzenia losowe.
  • Niektóre gatunki, takie jak gatunki założycielskie i gatunki zwornikowe, odgrywają szczególnie ważną rolę w wyznaczaniu struktury swoich biocenoz.

Wprowadzenie

Różne biocenozy mogą się nieco różnić pod względem typów i liczby gatunków, które obejmują. Na przykład, niektóre biocenozy arktyczne mogą obejmować zaledwie kilka gatunków, podczas gdy niektóre biocenozy tropikalnych lasów deszczowych obejmują ogromne liczby gatunków na każdym metrze sześciennym.
Jednym sposobem na opisanie tej różnicy jest stwierdzenie, że te biocenozy mają różne struktury. Struktura biocenozy to skład biocenozy, który obejmuje liczbę należących do niej gatunków i ich względną liczebność1. Można też spojrzeć na to szerzej i wziąć pod uwagę wszystkie schematy interakcji pomiędzy różnymi gatunkami2.
W tym artykule zajmiemy się niektórymi sposobami, za pomocą których można określić ilościowo strukturę biocenozy. Następnie przyjrzymy się czynnikom, które kształtują strukturę biocenozy, skupiając się przede wszystkim na gatunkach założycielskich i gatunkach zwornikowych.

W jaki sposób mierzymy strukturę biocenozy?

Dwoma ważnymi miarami używanymi przez ekologów do opisywania składu biocenozy są bogactwo gatunkowe i różnorodność gatunkowa

Bogactwo gatunkowe

Bogactwo gatunkowe to liczba różnych gatunków występujących w danej biocenozie. Gdybyśmy znaleźli 30 gatunków w jednej biocenozie i 300 gatunków w innej, druga biocenoza charakteryzowałaby się większym bogactwem gatunkowym niż pierwsza.
Biocenozy z największym bogactwem gatunkowym najczęściej można znaleźć w rejonach znajdujących się w pobliżu równika, które charakteryzują się dużą ilością energii słonecznej (wspierającej produkcję pierwotną), wysokimi temperaturami, ogromnymi ilościami opadów deszczu i niewielkimi wahaniami sezonowymi. Biocenozy z najmniejszym bogactwem gatunkowym znajdują się w pobliżu biegunów, ponieważ dociera tam mniej energii słonecznej, jest zimniej, bardziej sucho i warunki są mniej przyjazne dla istot żywych. Schemat ten został przedstawiony poniżej dla bogactwa gatunkowego ssaków (bogactwa gatunkowego obliczonego wyłącznie dla gatunków należących do gromady ssaków, a nie wszystkich gatunków). Poza szerokością geograficzną jest wiele różnych czynników, które również mogą wpływać na bogactwo gatunkowe biocenozy.
Mapa przedstawia rozkład przestrzenny bogactwa gatunkowego ssaków w Ameryce Północnej i Południowej. Największa liczba gatunków ssaków, 179-228 na kilometr kwadratowy, występuje w Amazonii w Ameryce Południowej. Bogactwo gatunkowe jest ogólnie większe w tropikalnych szerokościach geograficznych i zmniejsza się w stronę północy i południa, spadając do zera w regionach arktycznych.
Globalne bogactwo gatunkowe obliczone dla gatunków należących do gromady ssaków. Obraz: "Community ecology: Figure 14," OpenStax College, Biology, CC BY 4.0. Modyfikacja pracy NASA, CIESIN, Columbia University.

Różnorodność gatunkowa

Różnorodność gatunkowa to miara złożoności biocenozy. Jest to funkcja obejmująca zarówno liczbę różnych gatunków występujących w biocenozie (bogactwo gatunkowe), jak i ich względną liczebność (wskaźnik równomierności). Większe liczby gatunków, a nawet w większym stopniu ich liczebność, prowadzą do większej różnorodności gatunkowej. Na przykład:
  • Biocenoza leśna z 20 różnymi gatunkami drzew miałaby większą różnorodność gatunkową niż biocenoza leśna z zaledwie 5 gatunkami drzew (zakładając, że w obu przypadkach liczebność każdego gatunku drzew byłaby podobna).
  • Biocenoza leśna z 20 różnymi gatunkami drzew o takiej samej liczebności charakteryzowałaby się większą różnorodnością gatunkową niż biocenoza leśna z taką samą liczbą gatunków o znacząco różniącej się liczebności (na przykład z 90% drzew należących do tego samego gatunku).
Ogólnie mówiąc, ekolodzy uważają, że bardziej zróżnicowane biocenozy są bardziej stabilne (czyli mają większą zdolność powrotu do równowagi po zaburzeniu) niż mniej zróżnicowane biocenozy. Możesz dowiedzieć się więcej na temat tego zjawiska w filmie poświęconym sieciom ekologicznym. Jednak relacja różnorodność-stabilność nie jest uniwersalną zasadą i istnieje kilka przypadków, w których inne czynniki (poza różnorodnością gatunkową) są ważniejsze dla ustalenia stabilności biocenozy i ekosystemu5,6.

Jakie czynniki kształtują strukturę biocenozy?

Struktura biocenozy to wynik wielu oddziałujących na siebie wzajemnie czynników, zarówno abiotycznych (nieożywionych), jak i biotycznych (związanych z żywymi organizmami). Oto kilka ważnych czynników wpływających na strukturę biocenozy:
Struktura biocenozy może być również kształtowana przez zdarzenia losowe, które miały miejsce w ciągu jej historii. Na przykład, załóżmy, że wiatr przywiał pojedyncze nasiono na dany teren. Jeśli nasiono wykiełkuje, gatunek może się przyjąć i po jakimś czasie osiągnąć dominującą pozycję (wykluczając pozostałe gatunki). Jeśli nasiono nie wykiełkuje, inny, podobny gatunek może zamiast niego ugruntować swoją pozycję i stać się gatunkiem dominującym.

Gatunki założycielskie i zwornikowe

Niektóre gatunki mają niezwykle silny wpływ na strukturę biocenozy, utrzymując równowagę biocenozy lub nawet umożliwiając jej istnienie. Te "specjalne" gatunki to gatunki założycielskie i gatunki zwornikowe.

Gatunki założycielskie

Gatunek założycielski odgrywa unikalną, kluczową rolę w tworzeniu i określaniu biocenozy. Gatunki założycielskie często zmieniają środowisko w taki sposób, że jego warunki mogą stać się sprzyjające innym organizmom, które tworzą biocenozę9,10,11.
Listownica (brunatnica) to gatunek założycielski tworzący podstawę lasów wodorostów u wybrzeży Kalifornii. Listownice stwarzają środowisko, które pozwala na przetrwanie innych organizmów, które razem z listownicami tworzą biocenozę lasu wodorostów9. Korale w rafie koralowej to kolejny gatunek założycielski. Egzoszkielety żywych i martwych koralowców tworzą większość struktury rafy, która chroni inne gatunki przed falami i prądami oceanicznymi. Bobry, które zmieniają swoje środowisko poprzez budowę tam, również mogą być uznane za gatunek założycielski9,11.
Fotografia przedstawiająca rafę koralową.
Rafa koralowa. Obraz: "Community ecology: Figure 13," OpenStax College, Biology, CC BY 4.0. Oryginalna praca: Jim E. Maragos, USFWS.

Gatunki zwornikowe

Gatunek zwornikowy to gatunek, który ma nieproporcjonalnie duży wpływ na strukturę biocenozy, zależny od jego biomasy lub liczebności. Gatunki zwornikowe różnią się od gatunków założycielskich pod dwoma ważnymi względami: mają większą szansę na znajdowanie się na wyższych poziomach troficznych (bycie drapieżnikami wyższego rzędu) i będą one działać w bardziej zróżnicowany sposób niż gatunki założycielskie, które najczęściej zmieniają swoje środowisko10,11.
Rozgwiazda Pisaster ochraceus, którą można znaleźć w północno-zachodniej części Stanów Zjednoczonych, jest prawdopodobnie najbardziej znanym przykładem gatunku zwornikowego. W klasycznym eksperymencie z dziedziny ekologii biocenoz rozgwiazdy zostały usunięte z zamieszkiwanej przez nie strefy pływów. W efekcie populacja ich ofiar (omułków) zwiększyła się, zmieniając skład gatunkowy biocenozy i gwałtownie zmniejszając różnorodność gatunkową. Kiedy rozgwiazdy były obecne, w dolnej części strefy pływów znaleziono około 25 gatunków pąkli i glonów, jednak kiedy zostały one usunięte, populacja omułek zaczęła się rozprzestrzeniać w dół strefy pływów i prawie całkowicie zastąpiła inne gatunki12.
Ten rodzaj nagłego spadku różnorodności lub runięcie struktury biocenozy ma miejsce, kiedy gatunek zwornikowy zostanie usunięty. W tym przypadku brak różnorodności nastąpił, ponieważ omułki wyparły inne gatunki, które w normalnej sytuacji nie ustąpiłyby ze względu na rozgwiazdy powstrzymujące omułki.
Fotografia przedstawiająca rozgwiazdę.
Obraz: "Community ecology: Figure 15," OpenStax College, Biology, CC BY 4.0. Oryginalna praca: Jerry Kirkhart.

Szukaj wiadomości poza Khan Academy

Chcesz dowiedzieć się więcej o opisanym powyżej klasycznym eksperymencie z udziałem gatunku zwornikowego? Zapoznaj się z interaktywną prezentacją na LabXchange.
LabXchange to bezpłatna platforma edukacyjna online stworzona przez Wydziale Arts and Sciences uniwersytetu Harvarda i wspierana przez Fundację Amgen.

Chcesz dołączyć do dyskusji?

Na razie brak głosów w dyskusji
Rozumiesz angielski? Kliknij tutaj, aby zobaczyć więcej dyskusji na angielskiej wersji strony Khan Academy.