§ 26. Смена биогеоценоза. Экологическая сукцессия

СТРАНИЦА 252

Подумайте, что произойдёт с любым искусственным биоценозом, если человек перестанет за ним ухаживать. Объясните причины, приведите примеры.

Искусственные биоценозы появились в результате деятельности человека. Созданы человеком поля, сады, пруды и тому подобное. Земледелие привело к уничтожению на больших площадях естественных биоценозов, от которых агроценоз отличается невозможностью долгого самостоятельного существования. Если человек перестает за ним ухаживать, то все культурные растения будут уничтожены дикими,т.к им нужен постоянный уход человека. В этом биоценозе начнут прогрессировать сорняки и другие вредители сельского хозяйства,что через некоторое время приведет к образованию биоценоза.

СТРАНИЦА 254

Приведите примеры влияния всех видов экологических факторов, вызывающих вторичные сукцессии.

Вторичные сукцессии развиваются на субстрате, первоначально измененном деятельностью комплекса живых организмов. Такие сукцессии чаше всего имеют восстановительный характер.

Пример: восстановление лесного биоценоза после пожаров или вырубок (антропогенный).

(Абиотический) На освещенных, относительно сухих и хорошо прогреваемых местах формируется временное одноярусное сообщество из светолюбивых трав.

(Биотический) Первыми развиваются виды с легко распространяемыми семенами: вейник, иван-чай и др.— это стадия открытой вырубки. Позднее начинается лесовозобновление: прорастают светолюбивые лиственные породы (осина, береза, ивы и др.); поселяются кустарники. Одновременно формируется связанный с лугово-кустарниковой растительностью комплекс животного населения: насекомые и другие беспозвоночные, грызуны, исходно-связанные с лугами и лесными полянами, птицы, рептилии, После чего начинается интенсивное развитие светолюбивых мелколиственных древесных пород (осины, березы).

Постепенно подросшие деревья вытесняют кустарники и наиболее светолюбивые виды трав; кустарниково-луговое сообщество сменяется лиственным жердняком — молодым лесом с несомкнутыми кронами. Это влечет за собой и изменение животного населения: на стадии жердняков оно обедняется за счет эмиграции видов, ранее связанных с кустарниками и богатым разнотравьем. Под древесным пологом, в условиях затенения и повышенной влажности (абиотический) начинается интенсивное прорастание семян ели. Постепенно хвойный молодняк окончательно заглушает луговую травянистую растительность; ее сменяют мхи и лесное разнотравье.

Улучшение условий для роста ели ингибирует восстановление мелколиственных лесных пород. Старые лиственные деревья затеняются выходящими в первый ярус елями; смыкание еловых крон еше больше угнетает березы и осины, которые выступают уже в качестве второстепенных членов древостоя. В конце концов лиственные деревья выпадают, и восстанавливается исходный тип лесного сообщества с господством ели.

СТРАНИЦА 255

Заполните схему по предложенному образцу.

СТРАНИЦА 256

• Почему именно растительное сообщество определяет вид биогеоценоза?

Граница биогеоценоза устанавливается по границе фитоценоза (растительного сообщества), который является его важнейшим компонентом.

• Что такое сукцессия? Каковы её причины?

Последовательная, необратимая, направленная смена одного биогеоценоза другим называется сукцессией. В зависимости от состояния и свойств среды различают первичные и вторичные сукцессии

Динамичность биогеоценозов особенно четко проявляется при изменении на данной территории климата и почвенно-грунтовых условий (заболачивание, засоление) в результате хозяйственной деятельности человека (вырубки лесов, орошения земель в засушливых районах, осушения болот, внесения удобрений на луга, распашки, усиленного выпаса скота и т. д.). Все это нарушает сложившийся видовой состав биоценозов и приводит к его глубокой перестройке, к смене одного биогеоценоза другим. Ведущее значение в процессе смены наземных биогеоценозов принадлежит растениям, но их деятельность неотделима от деятельности остальных компонентов системы, и биогеоценоз всегда живет и изменяется как единое целое. Например, после вырубки леса или лесного пожара в бессточных или слабосточных понижениях, где грунтовые воды лежат не глубоко, начинаются процессы заболачивания. В результате переувлажнения почвы ухудшается ее аэрация и угнетается деятельность почвенных микроорганизмов, в том числе бактерий гниения. Процессы окисления при этом затухают, что приводит к накоплению органических остатков. В связи с изменением экологических условий поселяются влаголюбивые виды растений.

• Расскажите о первичных сукцессиях, приведите примеры.

Первичные сукцессии начинаются на лишенных жизни местах — на скалах, песчаных дюнах, наносах рек, застывших лавовых потоках и т. п. При заселении подобных участков такие неприхотливые к условиям среды живые организмы, как бактерии, циано-бактерии, некоторые водоросли, накипные лишайники, необратимо изменяют свое местообитание и постоянно сменяют друг друга. Основная роль в этом процессе принадлежит накоплению отмерших растительных остатков или продуктов их разложения. Многие нитчатые цианобактерии поглощают из воздуха азот и обогащают им среду, еще малопригодную для жизни.

Лишайники играют существенную роль в почвообразовательном процессе, так как, выделяя органические кислоты, они растворяют и разрушают горные породы, на которых поселяются, а за счет разложения их слоевищ происходит формирование почвенного гумуса. Бактерии путем расщепления органических веществ гумуса способствуют накоплению элементов минерального питания.

Постепенно формируется почва, изменяется гидрологический режим участка, его микроклимат. Таким образом, лишайники и другие прокариоты и эукариоты создают условия для других, более совершенных организмов, в том числе высших растений и животных. Такая смена экосистемы длится тысячи лет.

• Объясните на примере, что такое вторичная сукцессия.

Термин «вторичная сукцессия» относится к сообществам, которые развиваются на месте уже существовавшего ранее сформированного сообщества. В местах, где хозяйственная деятельность людей не вмешивается во взаимоотношения организмов, складывается климаксовое сообщество, которое может существовать неопределенно долгое время — до тех пор, пока какое-либо воздействие извне (вспашка земли, рубка леса, пожар, извержение вулкана, наводнение) не нарушит его природную структуру. В случае разрушения сообщества в нем начинается сукцессия — медленный процесс восстановления исходного состояния. Примеры вторичных сукцессий: зарастание заброшенного поля, луга, гари или вырубки. Вторичная сукцессия длится несколько десятков лет. Она начинается с того, что на освобожденном участке почвы появляются однолетние травянистые растения. Это — типичные сорняки: одуванчик, осот, мать-и-мачеха и другие. Их преимущество в том, что они быстро разрастаются и производят семена, приспособленные к распространению на далекие расстояния с помощью ветра или животных. Однако уже через два-три года их вытесняют конкуренты — многолетние травы, а затем — кустарники и деревья, прежде всего осина. Эти породы затеняют землю, а их обширные корневые системы забирают из почвы всю влагу, так что проросткам видов, первыми попавших на поле, становится трудно расти. Однако сукцессия на этом не останавливается; за осиной появляется сосна; а последними — медленно растущие теневыносливые породы, например ель или дуб. Через сто лет на этом участке восстанавливается то сообщество, которое было на месте поля до сведения леса и вспашки земли.

• Какие экосистемы являются устойчивыми? Приведите примеры.

Устойчивость экосистем поддерживается благодаря сбалансированному воспроизведению каждого из множества ее компонентов – популяций. Устойчивость обеспечивается в процессе взаимодействия видов между собой на фоне комплекса физических факторов.

В лиственных лесах, по сравнению с хвойными, флора и фауна более разнообразна, более жизнеспособна .Процесс саморегуляции экосистемы проявляется в том, что все разнообразие ее населения существует совместно, не уничтожая друг друга полностью, а лишь ограничивая численность особей каждого вида какого-либо уровня.В лесу листьями древесных растений питаются сотни видов насекомых, но каждый вид представлен незначительным количеством особей, поэтому их общая деятельность не наносит сильного вреда деревьям. Но насекомые отличаются плодовитостью, и если бы отсутствовали неблагоприятные погодные условия, если бы их не уничтожали хищные насекомые, птицы, болезнетворные микроорганизмы, то численность любого вида насекомых возросла бы настолько, что разрушило бы экосистему. Значит отношения хищник-жертва стабилизируют экосистему. Изменение условий внешней среды может вызвать гибель большинства особей популяции, и чем больше генетически разнородной является какая-то популяция экосистемы, тем больше шанс у нее выжить, размножиться и восстановить численность популяции. Стабильность экосистемы зависит от степени колебаний условий внешней среды. В тропиках и субтропиках стабильны и оптимальны температурные условия, влажность, освещенность. Поэтому тропические экосистемы отличаются самой высокой устойчивостью, а вот тундровые намного менее устойчивы.

Составьте план ответа на вопрос «Каково влияние антропогенного фактора на экологические сукцессии?».

Смена экосистем под влиянием деятельности человека

Смена сообществ под влиянием деятельности человека. Если смена сообществ под влиянием жизнедеятельности самих организмов — постепенный и длительный процесс, охватывающий период в десятки, сотни и даже тысячи лет, то смена сообществ (лежащая в основе смены экосистем), вызванная деятельностью человека, происходит быстро, в течение нескольких лет.

Быстрое (скачкообразное) развитие экосистем часто сопровождается сокращением их видового разнообразия, замедлением процессов саморегуляции и устойчивости. В результате в таких экосистемах формируются сообщества упрощенного типа, с бедной видовой структурой. Например, разнотравные степи человек превращает в пашни, пойменные луга оказываются залитыми водохранилищами. Так, распашка целинных земель во второй половине ХХ века привела к уничтожению естественных степных экосистем в Казахстане и на юге России. В результате исчезли многие виды насекомых, млекопитающих, различные виды трав.

Большую нагрузку испытывают пригородные леса из-за массового посещения их людьми. Вследствие вытаптывания травостоя наземные органы растений травмируются, почва уплотняется, повреждается подрост. В результате лес изреживается, осветляется. Тенелюбивые и теневыносливые травы сменяются на светолюбивые, характерные для луговых экосистем.

Перевыпас скота изменяет луговые и степные экосистемы: широко распространяются те травы, которые не поедаются животными (полынь, чертополох), снижается обилие кормовых злаков. Многие растения не успевают зацвести и дать семена. В результате уменьшается видовое разнообразие экосистемы, упрощаются ее структура, пищевые сети.

Водоемы также испытывают на себе антропогенное воздействие. Если в них попадают сточные воды, удобрения с полей, бытовые отходы, то кислород, растворенный в воде, тратится на их окисление. В результате снижается видовое разнообразие, различные водные растения (сальвиния плавающая, горец земноводный) заменяются ряской, водоросли — синезелеными, возникает "цветение воды". Ценные промысловые рыбы сменяются малоценными, исчезают моллюски, многие виды насекомых. Богатая водная экосистема превращается в экосистему загнивающего водоема.