אקולוגיה, בהשוואה לבוטניקה, זואולוגיה או אנטומיה, היא דיסציפלינה ביולוגית צעירה יחסית שצמחה באמצע המאה ה-19. הוא מתחשב בקשרים של חפצים חיים וקהילותיהם בינם לבין הסביבה הפיזית. אחד מחלקיו - סינקולוגיה - חוקר את האקולוגיה והאורגניזמים החיים שלה המהווים חלק מביו-גאוצנוזים: צמחים, חרקים, פטריות, בעלי חיים באינטראקציה זה עם זה. המדע עצמו מקורו בעבודותיהם של מדענים כמו L. Dollo, O. Abel, D. N. Kashkarov, V. N. Sukachev.
במאמר זה נכיר את המושגים הבסיסיים של סעיף זה של אקולוגיה ונברר את המבנה ומנגנוני התפקוד של מערכות אקולוגיות.
ביוגאוצנוזות כמרכיבים של הביוספרה
מכלולים של פרטים ממינים ביולוגיים שונים - אוכלוסיות - אינם חיים בנפרד. הם מאוחדים בקהילות גדולות יותר - ביוקנוזות. יתר על כן, בין פרטים בתוך נתוןמערכות אקולוגיות, נוצרים סוגים שונים של מערכות יחסים, למשל, כגון אללופתיה, טפילות, הדדיות, תחרות, קשרים טרפוקנוטיים. סינקולוגיה חוקרת את היחסים בין אורגניזמים שהם חלק מהביוגאוצנוזיס, וכן חוקרת את הפרטים הספציפיים של היחסים הבין-ספציפיים של תת-מערכות צמחים ובעלי חיים היוצרות קהילה חיה.
מה הכוונה במערכת אקולוגית
כיום, לא רק המונח "ביוגאוצנוזה" נמצא בשימוש פעיל במדעי הסביבה, אלא גם מושג כזה כמו "מערכת אקולוגית" שהציג א. טנסלי. שתי המילים משמשות להתייחסות לקומפלקסים טבעיים ולמרכיביהם: פיטו-קהילות ואוכלוסיות בעלי חיים שחוקרות סינקולוגיה בהתבסס על תפיסת היחסים של כל היצורים החיים עם סביבתם. יש לציין שבין שני המונחים אין צורך לשים סימן שוויון. ההגדרה של "ביוגאוצנוזיס", שניתנה על ידי V. Sukachev, נושאת עומס סמנטי גדול, שכן היא מחשיבה קומפלקסים טבעיים, תוך התחשבות במחזור החומרים וזרמי האנרגיה המתרחשים בהם. אבל המושג "מערכת אקולוגית", שהפך נפוץ במיוחד בספרות המדעית הפופולרית, בשל אופיו היעיל, משמש כיום לאפיון מגוון רחב של ביו-קומפלקסים, טבעיים ומלאכותיים כאחד.
Theory of biogeocenosis מאת V. N. Sukachev
דעותיו של המדען נוצרו בהשפעתם של ביולוגים רוסים בולטים: V. Dokuchaev, שעסק במדעי הקרקע, ו-V. Vernadsky, מייסד תורת הביוספרה. בשילוב הידע של גיאוכימיה, ייעור, גיאובוטניקה, V. Sukachev יצר דיסציפלינה חדשה -ביו-גיאוקנולוגיה. זה, כמו סינקולוגיה, הוא ענף של אקולוגיה החוקר את היחסים של אורגניזמים חיים בתוך ביומה, מחשיב את הדפוסים של יחסים בין-ספציפיים ואוכלוסיות של פרטים השייכים לפיטו-וזואוקנוזים. בהתבסס על רעיונותיו של המדען, כל שכבות הביוספרה רוויות חיים, מתרחשים בהן תהליכים של המרות הדדיות של ביומסה ואנרגיה. הם מבוססים על רשתות מזון.
הם כוללים יצרנים - אורגניזמים אוטוטרופיים, בעיקר צמחים. אחרי זה מגיעים צרכנים מהסדר הראשון, השני, השלישי, שהם הטרוטרופים.
החוליה האחרונה בשרשראות הטרופיות הן משתמשות של חומר אורגני מת - מפרקים. אלה כוללים חיידקי אדמה, פטריות ספרטרופיות וכמה חרקים. כל הגורמים בעלי הטבע הדומם הכלולים בביוגאוצנוזיס, כגון אדמה, מים, אטמוספירה, נקראים ביוטופים.
שיטות מחקר סינקולוגי
בתחילת היווצרות המדע, מדענים קיבלו חומר ניסיוני באמצעות מחקר - משלחות. באמצע המאה ה-20, שיטות כמו ניסויים נייחים לאורך כל השנה, השיטה של אטומים מתויגים ומעקב רדיו הפכו לדומיננטיים. במאה ה-21 החלו להשתמש באופן פעיל במעקב בעזרת לוויינים מלאכותיים של כדור הארץ אחר תנועת אוכלוסיות בעלי חיים. לדוגמה, ארטיודקטילים גדולים המסומנים ברדיוצ'יפים. בהתחשב בעובדה שסינקולוגיה היא ענף באקולוגיה החוקר את היחסים של מספר רב של אורגניזמים זה עם זה, מדענים משתמשים גם בניתוח מתמטי וגם בקיברנטיקה.האחרון משמש למודל ולניבוי הרכיבים המרכיבים את המערכות הטבעיות.
מה חוקרת פיטוצנולוגיה פונקציונלית
צמחים הם המשתתפים החשובים ביותר בחיי המערכות האקולוגיות. כתוצאה מפוטוסינתזה, הם מספקים לכל שאר היצורים החיים מזון המספק מאגר אנרגיה מסוים. סינקולוגיה חוקרת את הקשר בין מרכיבי הפיטוקנוזה לבין אוכלוסיות של אורגניזמים הטרוטרופיים: חרקים, אוכלי עשב וטורפים.
הרכב הפרחוני של קהילות צמחים ברוב הביוקנוזות מורכב למדי ונקרא רווית מינים. אורגניזמים צמחיים מיוצגים במערכות אקולוגיות בצורה של נדבכים, שיש לו חשיבות רבה ליצירת מגוון נישות אקולוגיות. ההטרוגניות האופקית של הצמחים נקראת פסיפס, ובניגוד לשכבות, תלויה מעט באורך שעות האור. אבל זה נובע ישירות מסוגי מערכות היחסים, כמו אללופתיה ותחרות. פיטוקנוזות משתנות, הדינמיקה שלהן נקבעת על ידי מקצבים ורצפים ביממה, כגון כריתת יערות, גיאוקטקליזמות, שריפות יער.
סיבות לדינמיקה של אוכלוסיית בעלי חיים
מדענים מפורסמים כמו S. A. Severtsov, N. V. Turkin, C. L. Elton חקרו שינויים במספר הפרטים בקהילות תוך-ספציפיות. וג' יואיט הציג את המונח "גלי חיים". הם מתרחשים במתחמים טבעיים, ויחד עם תהליכים טרופוקנוטיים, הם אינדיקטוריםפוטנציאל ביוטי של המערכת האקולוגית. לחקר הדינמיקה הכמותית של פרטים יש חשיבות מעשית רבה לאמצעים אנטי-מגיפיים השולטים במקצבי הרבייה הצירקדיים של מכרסמים המפיצים זואונוזות כמו מגפה וטולרמיה. סינקולוגיה חוקרת גם את השפעת פעילות האדם על מצב הזואוקנוזים, בפרט, ירידה באוכלוסיות של מינים נדירים ובסכנת הכחדה, ירידה במספר חיות הצייד יקרות הערך בקהילות.
סוגי קשרים בין אורגניזמים בביומות
נזכיר שסינקולוגיה היא ענף באקולוגיה החוקר את הקשר בין פרטי החי והצומח. אלה כוללים הדדיות, תחרות, אללופתיה. לדוגמא, הפיטוקנולוגיה ידעה זה מכבר על חוסר ההתאמה של כמה צמחים זה לזה: אגוז שחור משחרר חומרים רעילים לעצי פרי פומים וגלעינים, מעכב את צמיחתם ואת הפרי, וגם מוביל למוות של צמחים.
הדדיות היא צורה של דו-קיום של אוכלוסיות ממינים ביולוגיים שונים, שממנה זוכים האורגניזמים לתועלת הדדית (סרטן נזיר ושושנת ים, דגלים שחיים במעיים של חרקים ועוזרים להם לפרק סיבים).
חילופי אנרגיה בביוספרה
ביוגאוצנוזות המרכיבות את המעטפת החיה של כדור הארץ, מבצעות את הטרנספורמציה של ביו-מסה ואנרגיה, והן מערכות פתוחות. קומפלקסים טבעיים אלו זקוקים לזרימה של אנרגיית אור. פוטוטרופים משתמשים בו לסינתזה של חומרים אורגניים, מולקולות ATP וNADPxN2. סינקולוגיה היא מדע החוקר את התמורות ההדדיות של ביומסה ואנרגיה.
הם נראים כמו פירמידה אקולוגית ושרשרות המזון שלה. הדינמיקה של האנרגיה מהרמה הטרופית הנמוכה עד הגבוהה ביותר מצייתת לחוקים פיסיקליים כלליים, יתרה מכך, ההבדל בין פוטנציאל האנרגיה של רמות שכנות הוא 10-20%, ושאר האנרגיה מתפזרת בצורה של חום. בעבודה זו התוודענו למדור האקולוגיה - סינקולוגיה, וגילינו את שיטות המחקר שלו, כמו גם את החשיבות לתמיכת החיים של הביוספרה.
