Поняття про динаміку екосистем

Поняття про динаміку екосистем. Екосистеми піддаються безперервним змінам. Одні види поступово відмирають або витісняються, поступаючись місцем іншим. Усередині екосистем постійно протікають процеси руйнування і новоутворення. Наприклад, старі дерева відмирають, падають і перегниває, а спочивають поруч до пори до часу в грунті насіння проростає, даючи новий цикл розвитку життя.

Поступові процеси зміни екосистем можуть носити інший характер в разі катастрофічних впливів на них. Якщо руйнування біоценозу викликано, наприклад, ураганом, пожежею або рубкою лісу, то відновлення вихідного біоценозу відбувається повільно.

Зміна екосистеми в часі в результаті зовнішніх і внутрішніх впливів носить назву динаміки екосистеми.

Зміни спільнот відображаються добової, сезонної і багаторічної динамікою екосистем. Такі зміни обумовлені періодичністю зовнішніх умов.

Добова динаміка екосистем. Складові будь-яку екосистему види неоднаково реагують на фактори зовнішнього середовища. Тому одні з них більш активні в денний час доби, інші - до вечора і вночі. Добова динаміка відбувається в спільнотах всіх зон - від тундри до вологих тропічних лісів.

Найчіткіше добова динаміка виражена в природних зонах з різким коливанням факторів середовища на протязі доби. Наприклад, в пустелі життя влітку в полуденний час завмирає, хоча деякі тварини і проявляють певну активність.

У помірній зоні в денний час панують комахи, птахи і деякі інші тварини. У сутінковий і нічний час активними стають нічні комахи, наприклад, Бражник, комарі, багато ссавців, з птахів - Дрімлюги, сови та ін. (Рис. 2.9). Добова динаміка простежується і у рослин. Більшість покритонасінних розкривають свої квітки тільки в денний час. Однак у деяких рослин спостерігається збільшення життєвої активності до ночі. Так, ввечері посилюється аромат такий представниці сімейства орхідейних, зустрічається в наших лісах, як любка дволиста, що служить для залучення нічних комах-запилювачів.

Надзвичайно цікаве добове явище спостерігається у представників тваринного планктону (зоопланктону) в морях і прісних водоймах. Вдень вони тримаються на глибині, а вночі піднімаються в поверхневі шари.

Сезонна динаміка екосистем визначається зміною пір року. Це виражається в зміні не тільки стану і активності організмів окремих видів, але і їх співвідношення. В першу чергу сезонна динаміка

зачіпає видовий склад. Несприятливі сезонні погодні умови змушують багато видів мігрувати в райони з кращими умовами існування. У видів же, що залишаються зимувати в екосистемі, значно змінюється їх життєва активність. Більшість видів дерев і чагарників на зиму скидає листя. Припиняється активний розподіл клітин освітньої тканини. Вегетативні органи однорічних рослин відмирають. У багаторічних трав життєздатними залишаються тільки коренева система і зимуючі бруньки, прикриті від замерзання ґрунтом і сніжним покровом. Деякі види осілих тварин впадають в сплячку, попередньо накопичивши запаси енергетичної сировини - жиру. Інші ведуть взимку активний спосіб життя і здатні забезпечити себе кормом.

Таким же чином до зміни сезонів року пристосувалися і тварини. Навесні у них з'являється потомство. Активізація життєвих процесів припадає на літній період, а восени вони вже починають готуватися до майбутньої зимівлі.

Сукцессіі.Екологіческой сукцесій називається поступова, нео-братімая, спрямована зміна одних біоценозів іншими на одній і тій же території під впливом природних факторів або впливу людини.

Спостерігати сукцесію можна на занедбаних полях раннього віку, піщаних дюнах або піщаних морських і річкових берегах. Якщо ми будемо розглядати сукцесію на кинутих землях, які не використовуються в сільському господарстві, то можна бачити, що колишні поля швидко покриваються різноманітними однорічними рослинами. Сюди ж можуть потрапити, подолавши іноді великі відстані за допомогою вітру або тварин, насіння деревних порід: сосни, ялини, берези, осики.

Спочатку зміни відбуваються швидко. Потім, у міру появи рослин, що ростуть повільніше, швидкість сукцессии знижується. Сходи берези утворюють густу поросль, яка затінює грунт, і навіть якщо разом з березою проростають насіння ялини, її сходи, опинившись в досить несприятливих умовах, сильно відстають від березових. Світлолюбна береза ​​є серйозним конкурентом для ялини. До того ж специфічні біологічні особливості берези дають їй переваги в рості. березу називають

«Піонером лісу», так як вона майже завжди першою поселяється на порушених землях і володіє широким діапазоном пристосовності.

Берізки у віці 2-3 років можуть досягати висоти 100-120 см, тоді як ялинки в тому ж віці ледве дотягують до 10 см. Поступово, до 8-10 років берези формують стійке березове насадження висотою до 10-12 м. Під розвиваються пологом берези починає підростати і ялина, утворюючи різного ступеня густоти підріст. Зміни відбуваються і в нижньому, трав'яний-кустарничковом ярусі. Постепено, у міру змикання крон берези, світлолюбні види, характерні для початкових стадій сукцесії, починають зникати і поступаються місцем тіньовитривалим.

Змішаний ялицево-березовий ліс поступово змінюється лісом ялиновим. Ялина переганяє в рості суперницю-березу, створює значну тінь, і світлолюбна белоствольная красуня, не витримавши конкуренції, поступово випадає з деревостану. Таким чином відбувається сукцесія, при якій спочатку березовий, потім змішаний ялицево-березовий ліс змінюється чистим ялинником. Природний процес зміни березняка ялинником триває понад 100 років. Саме тому іноді процес сукцесії називають вікової зміною.

Якщо розвиток спільнот йде на новоутворених, раніше ніким і нічим не заселених місцях проживання, - на піщаних дюнах, застиглих потоках лави, породах, що оголилися в результаті ерозії або відступу льодів, то така сукцесія називається первинною.

Як приклад первинної сукцесії наведемо процес заселення новостворених піщаних дюн, де рослинність перш була відсутня. Тут спочатку поселяються багаторічні рослини, здатні переносити посушливі умови. Вони зміцнюють поверхню дюни і збагачують пісок органічними речовинами. Слідом за багатолітниками з'являються однорічники. Їх зростання і розвиток часто сприяють збагаченню субстрату органічним матеріалом, так що поступово створюються умови, які підходять для вирощування таких рослин, як верба, мучниця, чебрець. Ці рослини передують появі проростків сосни, які закріплюються тут і, підростаючи, утворюють через багато поколінь соснові ліси на піщаних дюнах.

Прикладом первинної сукцесії є також відродження життя на залитих потоками лави схилах вулкана (рис. 2.10, 2.11).

Вченим ця гігантська катастрофа надала абсолютно безпрецедентні можливості. Скільки потрібно часу для того, щоб на Кракатау знову сформувався біоценоз? Хто першим проникне і влаштується на острові, як далі піде розвиток життя?

Якщо на будь-якій місцевості раніше існувала рослинність, але з яких-небудь причин вона була знищена, то її природне відновлення називається вторинною сукцесій.

Прикладом вторинної сукцесії є розглянуте вище заростання покинутого поля. До таких сукцесій може привести, наприклад, часткове знищення лісу хворобами, ураганом, землетрусом або пожежею. Більшість сукцессии, які спостерігаються в даний час, є сукцесії антропогенними (від грец. Anthropos - людина), тобто що відбуваються в результаті впливу людини на природні екосистеми. Це випас худоби, рубка лісів, виникнення вогнищ загоряння, розорювання земель, затоплення грунтів, опустелювання і т.п.

Прикладом вторинної сукцесії може бути освіту торф'яного болота при заростання озера (рис. 2.12). Зміна рослинності на болотах починається з того, що краю водойми заростають водоростями. Вологолюбні види (камиштростнік, осока) починають розростатися поблизу берегів суцільним килимом. Поступово створюється більш-менш щільний шар рослинності на поверхні води. Відмерлі залишки рослин поступово накопичуються на дні водойми. Через малу кількість кисню в застійних водах загиблі рослини повільно розкладаються і поступово перетворюються в торф. Починається формування болотного біоценозу. З'являються сфагнові мохи, на суцільному килимі яких поселяються журавлина, багно, лохина. Тут же можуть поселятися сосонки, утворюючи рідкісну поросль худих дерев. Поступово, з плином часу, утворюється екосистема верхового болота.

Жоден вид рослин або тварин не може процвітати протягом усього сукцессии. У міру зростання деревостану склад тваринного населення багато в чому змінюється. З'являються хижаки і паразити в значній мірі контролюють видову структуру біоценозу. Тому послідовна і безперервна зміна видів у часі є характерною рисою більшості сукцессіонних процесів.

При розвитку біоценозу зміни його структури і складу видів протікають до певної межі, після якого настає відносно стабільне стан спільноти, головним чином за рахунок стабілізації структури рослинності. Таке відносно стійке і збалансоване по відношенню до зовнішнього середовища рослинне співтовариство носить назву клімаксовие спільноти. Таким чином, клімакс (від грец. Klimax - сходи) являє собою заключну стадію розвитку біоценозу, на якій він знаходиться в рівноважному стані з навколишнім середовищем досить тривалий час.

Протягом сукцессии біомаса живих організмів зростає, а кругообіг речовин збільшується.

Динаміка екосистем охоплює добові, сезонні зміни, а також багаторічні (сукцесії). Сукцесії є механізмом утворення нових спільнот або на незаселених раніше території (первинні сукцесії), або при зміні вже існуючих біоценозів (вторинні сукцесії). Заключною стадією розвитку біоценозу, найбільш продуктивною і стійкою, є клімаксовие співтовариство.