Сукцессии экосистем под влиянием хозяйственной деятельности человека
Пастбищная дегрессия. Экосистемы степей и лугов изменяются под влиянием сильного выпаса скота. Высокорослые растения могут приспособиться только к умеренному выпасу или сенокошению и потому на пастбищах, где скота пасется много, постепенно исчезают из травостоя. Им на смену приходят низкорослые растения с прижатыми к земле розетками листьев. Такие растения меньше страдают от копыт животных, и их труднее скусывать. Не боятся сильного выпаса высокорослые колючие (чертополохи) или горькие (полыни) растения, которые не поедаются животными. В степях на смену ковылям вначале приходит типчак, а потом и низкая полынь австрийская. В лучше увлажненных луговых экосистемах при выпасе разрастаются подорожники, одуванчик, клевер ползучий, лапчатка гусиная, гречишка птичья (рис. 56).
Рекреационные сукцессии (от латинского слова рекреацио – отдых) – это изменение экосистем под влиянием отдыхающих. Чаще всего они происходят в лесах, которые посещают люди для отдыха. Вначале к лесным видам, таким, как сныть, копытень и подмаренник душистый, начинают примешиваться более устойчивые к вытаптыванию луговые травы: мятлик узколистный, подорожники. Со временем настоящие лесные травы полностью исчезают и им на смену приходят луговые растения. В это же время в лесу прекращается возобновление деревьев, так как ухудшаются условия для всходов древесных растений. Обедняется птичье население, и на смену лесным птицам приходят птицы–спутники человека. Из-за уплотнения почвы начинаются болезни корневых систем деревьев, они усыхают и лес гибнет.
Сукцессии эвтрофикации озер (от греческого слова эутрофия – хорошее питание). В экосистемах озёр, если в них попадают удобрения с полей или органические вещества промышленных и бытовых стоков, происходят изменения. Исчезают водные растения, растущие только в чистой воде (горец земноводный, сальвиния плавающая), и разрастаются растения загрязненных вод – роголистник, ряски. Происходит «цветение воды» – взрывное размножение водорослей и особенно цианобактерий, которое выделяют в воду ядовитые вещества. При разложении мертвых остатков погибших организмов интенсивно размножающимися аэробными бактериями в воде резко снижается содержание кислорода. Из-за нехватки кислорода гибнут животные, в первую очередь рыбы. Озеро превращается в большую зловонную лужу с бурой пеной.
Кроме сукцессий, т.е. постепенных изменений экосистем, иногда происходят «скачкообразные» изменения экосистем, вызываемые нарушениями – рубкой леса, распашкой степи, пожаром, разливом нефти и др.
Восстановительные сукцессии экосистем
Если действие внешних факторов (как правило, связанных с человеком, реже природных, например пожаров от молний и сильных наводнений), вызвавших сукцессию и нарушивших экосистемы, прекращается, то обычно начинается процесс самовосстановления экосистемы. Восстановительные сукцессии, также, как и сукцессии при зарастании скал и озер, протекают под влиянием внутренних факторов, однако, как правило, значительно быстрее. Большая скорость сукцессии связана с тем, что экосистема, которая восстанавливается, была разрушена не полностью: в почве остаются семена, корневища и клубни растений, а также многие виды животных в покоящихся стадиях.
При снижении пастбищной нагрузки на пастбищах восстанавливаются высокорослые травы; при уменьшении влияния на лес отдыхающих – лесные растения. В озере избыток элементов питания осаждается на дно с мертвым планктоном и захоранивается в сапропеле, роль цианобактерий снижается, восстанавливаются популяции зеленых и диатомовых водорослей. Со временем вешние воды и птицы на своих лапках заносят икринки рыб и семена водных растений, появляются плотва, окунь и другие типичные обитатели озера. На вырубках восстанавливается древостой, на заброшенной пашне – степь или лес. Восстанавливаются естественные экосистемы на строительных площадках и отвалах пустой породы возле карьеров горных разработок и горно-обогатительных комбинатов. Зарастание отвалов препятствуют развеиванию породы и запылению атмосферы.
На 57 показаны три стадии сукцессии зарастания нарушенных участков (откосы дорог, заброшенная пашня, бурты земли после строительства). Под влиянием внутренних факторов на смену растениям-однолетникам (марь белая, лебеда и др.) приходят двулетники (чертополохи, татарник, полынь обыкновенная), которых затем вытесняют луговые травы, в первую очередь, пырей ползучий. Эта сукцессия не требует внешних вмешательств, и если ей не мешать, то в лесной зоне после луговых трав появятся всходы деревьев и вырастет лес, а в степной зоне восстановится степь.
Однако, если экосистема нарушена очень сильно, она может и не восстановиться. На пастбищах приходится высевать травы, в лесах – сажать новые деревья, пруды после того, как произойдет самоочищение воды, – заселять молодью рыбы.
Зарастанию отвалов пустой породы, если их условия неблагоприятны для роста растений, помогает человек. Он покрывает поверхность отвала слоем почвы толщиной в 10–20 см и высевает семена трав, кустарников и деревьев. Такие мероприятия называются рекультивацией.
При рациональном природопользовании влияние хозяйственной деятельности человека не должно превышать того порога, после которого экосистема не может сама себя восстановить. Для этого влияние человека (антропогенные нагрузки) нормируют. При экологическом нормировании нагрузок определяют, сколько скота можно содержать на одном гектаре пастбища, сколько отдыхающих могут посещать пригородный лесопарк в течение года, какое количество сточных вод может обезвредить сама водная экосистема и т.д.
Контрольные вопросы
1. Как изменяются луга и степи под влиянием сильного выпаса?
2. Как изменяется лес под влиянием отдыхающих?
3. Какие изменения происходят в экосистеме водоема при его эвтрофикации?
4. Какую роль в природе играют восстановительные сукцессии?
5. Что такое экологическое нормирование антропогенной нагрузки?
6. В каких случаях необходимо проводить рекультивацию?
Справочный материал
В восстановительных сукцессиях большую роль играют рудеральные растения, которые первыми заселяют нарушенные участки, выступают в роли «ремонтной бригады». Их семена переносятся ветром, водой и животными, цепляются к одежде. У многих из них в почве есть «банки» семян, которые десятки лет сохраняют всхожесть и массово прорастают, если нарушается поверхность почвы и меняется ее водно-воздушный режим.
При рекультивации часто используют не культурные виды трав, а смесь семян, полученных из естественных сообществ, которые расположены в сходных экологических условиях. В США для рекультивации нередко берут из леса почву, в которой есть семена трав и кустарников.
В Англии широко используют смеси семян луговых трав, которые собирают с естественных лугов. В степной зоне европейской части России при рекультивации применяется... сено. Скошенное в два срока и разбросанное по рекультивируемой поверхности сено содержит семена большинства растений степной экосистемы. Через четыре года этот участок по составу видов уже близок к естественной степи.
На Аляске (США) при рекультавации земель, нарушенных добычей нефти и газа, использовали прием управления сукцессией – вносили в невысоких дозах минеральные удобрения, которые помогали злакам, заселяющим нарушенные участки, быстрее формировать сомкнутый покров.