СУКЦЕССИИ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ

Преемственность, последовательная замена биоценозов, возникающих в пределах одного биотопа под влиянием процессов внутреннего развития сообществ, их взаимодействия с окружающей средой определяет динамику биоценоза и называется сукцессией экологической системы.

Механизм сукцессии заключается в том, что биотическое сообщество, создавая собственную биосреду и поддерживая ее, постепенно «стареет», при этом накапливаются условия для его деградации н создаются предпосылки для образования более сложного сообщества. Постаревшее сообщество постепенно и закономерно сменяется другим.
Любая природная экосистема развивается за счет распределения вещества, энергии и информации между компонентами экосистемы. Вещество, энергия поступает в экосистему из окружающей среды. Например, продуценты берут из почвы воду и растворенные в ней минеральные элементы питания: азот N, фосфор Р, калий К; из атмосферы — диоксид углерода С02. В процессе развития системы эти вещества перераспределяются н превращаются в новую форму — органическое вещество. Солнечная энергия распределяется по закону однонаправленного потока энергии, используется в фотосинтезе и фиксируется в растениях в биологически активных веществах: белках, жирах, углеводах, АТФ. Растения, почва и атмосфера взаимодействуют друг с другом, образуют простейшую экосистему, при этом трофические связи играют важную роль в круговороте веществ и, в конечном итоге, формировании биоценоза. В результате саморазвития системы происходит смена одного биоценоза другим, т. е. экологическая сукцессия, последовательное формирование более устойчивых биоценозов.
Различают два типа сукцессии: первичную и вторичную.
Примером первичной сукцессии может быть явление обрастания скал, при котором первоначально лишайники создают микрофлору. Затем появляются низшие растения — мхи, затем — высшие растения, такие как травы, лес. Лес также постепенно заселяется (коловратки, нематоды и т. д.), при этом все этапы способствуют накоплению и образованию почвы.
Вторичная сукцессия — восстановление природной экосистемы, когда-то существовавшей на данной территории, или нарушенных установившихся в биоценозе связей в результате пожара, вырубки леса, вспашки поля или по другим причинам, при условии сохранения почвы и остатков прежнего населения — организмов.
В сукцессии экосистем можно выделить этапы: возникновение не занятого участка; миграция иа возникший участок различных организмов или йх зачатков; приживание организмов иа данном участке; конкуренция между собой и вытеснение отдельных видов; преобразование мест обитания живыми организмами и стабилизация отношений между ними.
Например, заселение образовавшейся каменной россыпи происходит последовательно по этапам: бактерии и водоросли; лишайники, мхи и их спутники животные, способствующие накоплению почвенного слоя; высшие растения (папоротники) и связанные с ними животные и микроорганизмы.
Зарастание озера и превращение его в болото, лесная сукцессия после пожара, осуществляются по схеме:

луг -gt;¦ кустарнички -gt; березовый/осиновый лес -gt;
-gt;• смешанный сосново-лиственный лес -* сосновый лес.
Смена этапов сукцессии природной экосистемы происходит в эволюционном порядке от простого — к сложному, без выпадения промежуточных этапов. Например, зарастание озера, образование торфяного болота, образование елового леса на заброшенных землях.
Чем сложнее система, тем больше в ней связей и запас информации, и тем менее она чувствительна к каким-либо помехам, и тем более она устойчива. В этом случае она способна поддерживать динамическое развитие в системе; сохранять самопроизвольное распределение вещества и энергии; регулировать процессы само- воспроизводства; осуществлять наиболее полно биотический и био- геохимический круговорот веществ.
Взаимодействие компонентов экосистемы осуществляется за счет круговорота веществ, в результате которого на l-м пищевом уровне только 10% вещества и энергии усваиваются растениями. Остальная часть вещества выпадает из круговорота веществ в виде продуцентов распада, метаболитов (веществ, возникающих в результате обмена), а энергия рассеивается в виде тепла. При оптимальных условиях экологических факторов эти вещества, попадая в окружающую среду, вновь вовлекаются в круговорот веществ редуцентами. При отклонении от оптимальных условий эти вещества постепенно накапливаются в окружающей среде, и создаются условия, неблагоприятные для доминирующего вида в биоценозе.
Внешние экологические факторы, действующие на биоценоз в одном направлении длительное время, — загрязнение водоемов, иссушение болотных почв в результате мелиорации, водная и ветровая эрозия почв, выпас скота — вызывают внутренние изменения и неполноту биологического круговорота в биоценозе. Изменения динамики, структуры в экосистемах являются причиной появления метаболита.

В результате саморазвития системы происходит смена одного биоценоза другим, т. е. экологическая сукцессия, последовательное формирование более устойчивых биоценозов.
Значение трофических связей животных на 2-м пищевом уровне определяется, прежде всего, ролью питания в их жизни, поскольку пища служит основным источником пополнения энергетических ресурсов организма. Количественная оценка пищевой цепи показывает, что количество особей, составляющих последовательный ряд звеньев, неуклонно уменьшается от одного звена к другому и составляет пирамиду чисел Элтона.
Отношения организмов в биоценозах делятся на прямые и косвенные, прямые в свою очередь, представлены трофическими,

топическими, форическими, в виде участия одного вида в распространении другого, например, перенос животными семян, спор, пыльцы.
Положение вида в общей системе биоценоза, комплекс его биоце- нотических связей и требований к абиотическим факторам определяет его экологическую нишу. Экологическая ниша отображает участие вида в биоценозе, при этом рассматривается не территориальное его размещение, а функциональное проявление организма в сообществе.
Экологическая ниша — это место в живом окружении, отношение вида к пище и врагам.
Например, зеленое растение, принимая участие в сложении биоценоза, обеспечивает энергию целому ряду организмов, питающихся тканями листьев, корней, цветами, плодами, выделениями корней. Специализация видов в отношении пищевых ресурсов увеличивает стабильность структуры сообщества. Например, разделение птиц на экологические группы, основанное по месту питания. В воздухе — парящие, подстерегающие, питающиеся нектаром; в кроне деревьев — насекомоядные, питающиеся семенами; на стволах — идущие, долбящие кору, хищники; на почве — насекомоядные, питающиеся семенами.
Закон Гаузе определяет закон конкурентных отношений: два вида с одинаковыми экологическими требованиями не уживаются в одной нише, один и тот же вид в разных биоценозах может занимать разные экологические ниши. Например, черника в бору относится к теневым растениям; в лесах умеренной полосы, в лесотундре н тундре — к световым.
Соотношение экологических групп организмов, выполняющих в сообществе в каждой экологической нише определенные функции, составляет экологическую структуру биоценоза.

Таким образом, глобальная биосфера состоит из зональных макроэкосистем. Экосистемы сгруппированы в достаточно регулярных зонах, как по горизонтали, так и по вертикали, и состоят из биотопа и биоценоза, в которые входят макроэкосистемы (континент, океан), мезоэкоеистемы (лес, пруд), мнкроэкосистемы (ствол гниющего дерева). Важнейшая структурная характеристика экологической ниши — наличие границ сообществ или пограничного эффекта (рис. 14). Как правило, биоценозы плавно переходят один в другой, в результате образуются переходные зоны, которые отличаются температурным режимом, влажностью, освещенностью.

При пространственном переходе одного биоценоза в другой число экологических ниш возрастает. Со сменой физико-географических поясов Земли аналогичные ландшафтные зоны и их свойства периодически повторяются, т. е. действует закон периодичности географической зональности (рис. 15).

В каждой из географической зон — тропики, субтропики, умеренный пояс, в зависимости от соотношения количества тепла и влаги леса переходят в пустыни (1Г — радиационный индекс сухости — отношение радиационного баланса к количеству тепла, необходимому для испарения годовой суммы осадков).
Сукцессия завершается стадией, когда все виды экосистемы, размножаясь, сохраняют относительно постоянную численность и дальнейшей смены состава ее биоценоза не происходит. Такое равновесное состояние называют климаксом, а экосистему кдимаксо- вой — замедление всех процессов развития, например, во влажном климате — тропический лес, в сухом климате — пустыня.
ВОПРОСЫ Объясните роль биологического многообразия в устойчивости экосистем. В чем заключается закон динамического равновесия? Изложите сущность закона однонаправленности потока энергии. Изобразите потоки вещества и энергии в виде экологической пирамиды. Почему этот закон называют еще «правилом 10% »? Объясните роль закона биологической продуктивности. Расскажите об основах биоценоза. Раскройте связи биоценоза, экотопа и биотопа. Какие особенности формирования биоценоза вам известны? Проиллюстрируйте роль эдификатора в развитии биоценоза. В чем сущность динамики биоценоза? Приведите примеры первичной и вторичной сукцессии. Назовите этапы сукцессии экосистем и раскройте их иа примере. Используя понятие экологической ниши, сформулируйте закон конкурентных отношений. В чем сущность пограничного эффекта экологической ниши?

<< | >>

↑

Источник: Салова Т. Ю., Громова Н. Ю., Шкрабак В. С., Курмашев. Основы экологии. Аудит и экспертиза техники и технологии. 2004

Еще по теме СУКЦЕССИИ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ:

- Детская психология - Общая экология - Природопользование - Социальная экология - Экологический мониторинг - Экология города и региона - Экология человека -