Развитие и устойчивость экосистем. Сукцессия
Любой биоценоз динамичен, в природных экосистемах происходят постоянные изменения состояния популяций организмов.
Многообразие изменений, происходящее в любом сообществе, подразделяется на циклические и поступательные.
Циклические изменения сообществ отражают суточную, сезонную и многолетнюю периодичность внешних условий и проявления эндогенных ритмов организмов.
Суточные ритмы жизни наблюдаются в пустынях где большие колебания температуры, влажности и др. в течение суток.
Сезонные ритмы наиболее выражены в условиях контрастно выраженных лета и зимы.
Многолетние ритмы – многолетние изменения в составе биоценозов вслед за периодическими изменениями климата, связанные с изменением общей циркуляции атмосферы (обусловленной ритмами солнечной активности).
Поступательные изменения сообществ происходят под действием внешних, длительно действующих в одном направлении факторов.
Поступательные изменения приводят, в конечном счете, к смене этого сообщества другим, с иным набором господствующих видов.
Различают поступательные изменения:
- экзогенетические смены (под действием внешнего фактора);
- эндогенетические смены – сукцессия.
Дигрессия – вид экзогенетической смены биоценоза, при котором упрощается, обедняется его состав. Пример – превращение степей Нижнего Днепра в сыпучие пески под влиянием неумеренного выпаса скота.
Эндогенетические смены – происходят под действием фактора, возникающего внутри самого сообщества и его взаимодействия с абиотической средой.
Сукцессия – процесс саморазвития сообщества (от лат. successio – преемственность, последовательность). Причина сукцессии – неполнота биологического круговорота в биоценозе, в результате которого живое меняет вокруг себя среду, изымая из нее ряд веществ и насыщая ее продуктами метаболизма.
Результат сукцессии – изменение окружающей среды в неблагоприятную стороны и вытеснение вида популяциями других видов, для которых изменение экологической среды является выгодными (конкуренция). Обычно наблюдается сукцессионная серия – развитие сообществ, в котором виды последовательно сменяют друг друга.
Различают виды сукцессий:
- первичная сукцессия – постепенное заселение организмами появившейся девственной суши, оголенной материнской породы (отступившее море или ледник, высохшее озеро, песчаные дюны, голые скалы и застывшая лава после вулканического извержения и т.п.);
- вторичная сукцессия имеет характер постепенного восстановления свойственного данной местности сообщества после нанесенных повреждений (последствий бури, пожара, вырубки, наводнения, выпаса скота, запуска полей). Возникшая в результате вторичной сукцессии система может существенно отличаться от первоначальной, если изменились некоторые характеристики ландшафта или климатические условия.
Все более или менее регулярные изменения экосистем, не выходящие за границы устойчивости экосистемы – ее обычного размера, видового состава, биомассы, продуктивности, характеризуют климаксное состояние экосистемы.
Постоянство важнейших экологических параметров обозначают как гомеостаз экосистемы.
Устойчивость экосистемы, как правило, тем больше, чем больше она по размеру и чем богаче и разнообразнее ее видовой и популяционный составы.
Длительное существование биоценоза возможно лишь в том случае, если изменения среды, вызванные деятельностью одних организмов, точно компенсируются деятельностью других.
Антропное воздействие на среду – мощнейший фактор изменения условий обитания, он может привести к невозможности существования человека во вновь созданных им же условиях.
Агроэкосистемы
Агроэкосистемы – особый вид экосистем, создаваемых человеком для получения высокой чистой продукции автотрофов, отличаются от природных экосистем рядом особенностей.
1. В агроэкосистемах резко снижено разнообразие организмов, как растительных, так и животных. Видовое разнообразие разводимых человеком животных ничтожно мало по сравнению с природным видами.
2. Культивируемые человеком виды поддерживаются искусственным отбором в состоянии, неспособном выдерживать борьбу за существование с дикими видами без поддержки человека
3. Агроэкосистемы получают дополнительный поток энергии и веществ кроме солнца и природных веществ. Продукция удаляется из экосистемы и не поступает в цепи питания. Вредители – уничтожаются.
В настоящее время около 30% суши занято пахотными землями и пастбищами, деятельность людей по поддержанию этих систем становится глобальным экологическим фактором.
Условия идеальной агроэкосистемы: высокопродуктивность и стабильность с экологической точки зрения несовместимы. Замена природного круговорота веществ в цепях питания искусственным отчуждением урожая и вносом минеральных удобрений обрывает множество цепей питания, дисбалансирует сообщество. Дисбаланс экологических сообществ в агроценозах приводит к экологическим взрывам (чрезмерное увеличение численности отдельных организмов). Например – фитофтора на картофеле, колорадский жук в Европе.
Искусственная регуляция численности вредителей – необходимое экономическое условие содержания агроэкосистем. Однако, стабилизация численности яблоневой плодожорки на уровне, когда гибнет большая часть урожая, не угрожает яблоне, как виду, но с хозяйственной точки зрения недопустимо. Применение мощных ядохимикатов, гербицидов, пестицидов и т.д. приводит к «бумеранг–эффекту» – часто еще более мощной вспышке нашествия вредителей в результате подавления, уничтожения не только самого вредителя, но и его естественных врагов.
Лекция 4
Биосфера
Всякое организованное существо образует целое, единую замкнутую систему, части которой соответствуют друг другу и содействуют путем взаимного влияния одной конечной цели. Ни одна из этих частей не может изменяться без того, чтобы не изменялись другие и, следовательно, каждая из них, взятая в отдельности, указывает и определяет другие.
Жорж Кювье
(Кювье, Жорж Леопольд-Никола-Фредерик 1769-1832; Cuvier J. – зоолог, анатом, палеонтолог – Франция)