Розвиток і зміна екосистем

Причини зміни екосистем. Спостерігаючи за одним і тим же биогеоценозом, можна побачити, як помітно змінюється його вигляд протягом року. Випалена в кінці літа степ не схожа на ту ж степ навесні, барвисту від квітучих тюльпанів, ірисів, примул, крокусів. Зимовий ліс, одягнений в снігові "шапки", абсолютно не схожий осінній, пофарбований в помаранчеві, жовті, багряні фарби. Змінюється вигляд луки в міру того, як навесні і влітку цвітуть на ньому різні трави. У той же час, крім сезонних змін, в екосистемах відбуваються і багаторічні зміни.

Незважаючи на те, що екосистема - це стійка, саморегульована система, їй властиво розвиток. Під розвитком будь-якої системи розуміють необоротне якісна зміна, яке зазвичай супроводжується кількісними змінами. Так, в процесі розвитку екосистеми прості спільноти в ній заміщуються більш складними, з багатим видовим складом, зі складною просторовою і трофічної структурами. Тобто в основі розвитку екосистеми лежить зміна спільнот (рослинних, тварин, грибних, мікробіологічних), що входять до складу біоценозу даної екосистеми.

Розвиток і зміну співтовариств можна спостерігати на кротовинах, які заростають, змінюючи ряд послідовних етапів, кілька років. Оголення грунту, що утворилися в результаті падіння старих дерев, відновлюються триваліше - десятки років. Великі вирубки лісу або ділянки після згарищ вимагають для відновлення 100-200 років.

Зміна природних співтовариств може проходити під впливом біотичних абіотичних факторів і людини.

Зміна співтовариств під впливом життєдіяльності організмів триває сотні і тисячі років. Головну роль в цих процесах відіграють рослини.

Прикладом сменисообщества під впливом життєдіяльності організмів може служити процес заростання водойм. Більшість озер поступово міліє і зменшується в розмірах. На дні водойми з часом накопичуються залишки водних і прибережних рослин і тварин, частинки грунту, змиті зі схилів. Поступово на дні утворюється товстий шар мулу. У міру того, як озеро міліє, його береги заростають очеретом і очеретом, потім осоками. Органічні залишки накопичуються ще швидше, утворюють торф'янисті відкладення. Багато рослин і тварини заміщуються видами, чиї представники більш пристосовані для життя в нових умовах. Згодом на місці озера утворюється інше співтовариство - болото. Але на цьому зміна спільнот не припиняється. На болоті можуть з'являтися невибагливі до грунту кущі та дерева, а в кінцевому підсумку болото може змінитися лісом.

Таким чином, зміна спільнот відбувається тому, що в результаті зміни видового складу співтовариств рослин, тварин, грибів, мікроорганізмів поступово змінюється середовище проживання і створюються умови, сприятливі для проживання інших видів.

Помічено, що процес зміни спільнот має тенденцію завершуватися стадією зрілого спільноти. з багатим видовим складом, розгалуженими харчовими мережами, здатністю до саморегуляції. В результаті формується стійка екосістема- знаходиться у відносній рівновазі з середовищем.

Зміна спільнот під впливом діяльності людини. Якщо зміна спільнот під впливом життєдіяльності самих організмів - поступовий і тривалий процес, який охоплює період в десятки, сотні і навіть тисячі років, то зміна спільнот (що лежить в основі зміни екосистем), викликана діяльністю людини, відбувається швидко, протягом декількох років.

Швидке (стрибкоподібне) розвиток екосистем часто супроводжується скороченням їх видового різноманіття, уповільненням процесів саморегуляції і стійкості. В результаті в таких екосистемах формуються спільноти спрощеного типу, з бідної видовий структурою. Наприклад, різнотравні степи людина перетворює в ріллі, заплавні луки виявляються залитими водосховищами. Так, розорювання цілинних земель у другій половині ХХ століття призвела до знищення природних степових екосистем в Казахстані і на югеУкаіни. В результаті зникли багато видів комах, ссавців, різні види трав.

Велике навантаження випробовують приміські ліси через масове відвідування їх людьми. Внаслідок витоптування травостою наземні органи рослин травмуються, грунт ущільнюється, пошкоджується підріст. В результаті ліс зріджуються. освітлюється. Тіньолюбні і тіньовитривалі трави змінюються на світлолюбні, характерні для лугових екосистем.

Перевипас худоби змінює лугові і степові екосистеми: широко поширюються ті трави, що не з'їдаються тваринами (полин, будяк), знижується різноманітність кормових злаків. Багато рослини не встигають зацвісти і дати насіння. В результаті зменшується видове різноманіття екосистеми, спрощуються її структура, харчові мережі.

Водойми також відчувають на собі антропогенний вплив. Якщо в них потрапляють стічні води, добрива з полів, побутові відходи, то кисень, розчинений у воді, витрачається на їх окислення. В результаті знижується видове різноманіття, різні водні рослини (сальвінія плаваюча, горець земноводних) замінюються ряскою, водорості - синезеленими, виникає "цвітіння води". Цінні промислові риби змінюються малоцінними, зникають молюски, багато видів комах. Багата водна екосистема перетворюється в екосистему загниваючого водойми.

Відомо чимало випадків, коли людина порушувала видову структуру екосистеми в результаті внесення в нього нових видів. Так, на початку XIX ст. в Австралію з Америки був завезений кактус опунція для створення колючих огорож на пасовищах. Він розмножився настільки, що став формувати вигляд багатьох співтовариств, витісняючи звичні види рослин, привів до зміни цілого ряду екосистем. До середини ХХ ст. Австралія могла перетворитися в континент з суцільних колючих заростей, однак цього не сталося завдяки завезеної на материк метелику кактусовій вогнівки, гусениці якої поїдають опунцію. Після того, як чисельність кактуса вдалося відрегулювати за допомогою гусениць, порушені екосистеми поступово відновилися.

Якщо вплив людини, яка викликала зміну співтовариств, припиняється, то, як правило, починається природний процес самовідновлення екосистеми. Провідну роль в ньому продовжують грати рослини. Так, на пасовищах після припинення випасу з'являються високорослі трави, в лісі - типові лісові рослини, озеро очищається від засилля одноклітинних водоростей і синьо-зелених, в ньому знову з'являються риби, молюски, ракоподібні.

Якщо ж видова і трофічна структури екосистеми спрощені настільки, що процес її самовідновлення вже не може відбуватися, то людина знову змушений втручатися в це природне співтовариство, але тепер з благими цілями: на пасовищах висівають трави, в лісі саджають нові дерева, водойми очищають і запускають туди молодь риб.

Цікавий досвід, застосовуваний в Бердичівському краї: на вже непродуктивні пасовища завозять сіно, розкидаючи його по поверхні. Сіно містить насіння всього комплексу видів рослин степової екосистеми. Через три - чотири роки ця ділянка стає вже близьким до природної степу.

Екосистема здатна до самовідновлення лише при часткових порушеннях. Тому вплив господарської діяльності людини не повинно перевищувати того порога, після якого екосистема не може здійснювати процеси саморегуляції. Для цього вплив людини на екосистеми нормують: визначають, скільки худоби можна утримувати на 1 га пасовища, скільки відпочиваючих можуть відвідувати приміський лісопарк, порівнювати загальну кількість стічних вод з тим, яке може знешкодити сама водна екосистема.

Зміна екосистем під впливом абіотичних факторів. На розвиток і зміну екосистем великий вплив надавали і надають різкі зміни клімату, коливання сонячної активності, горотворні процеси, виверження вулканів. Ці фактори називають абіотичними - чинниками неживої природи. Вони порушують стабільність середовища проживання живих організмів.

Розглянемо приклади зміни екосистем під впливом кліматичних змін. В історії розвитку життя на Землі клімат змінювався неодноразово. У теплі періоди, коли випадало велику кількість опадів, в екосистемах переважали види з підвищеними вимогами до тепла і вологи. На планеті поширювалися вологі тропічні ліси. Значне підняття суші в результаті тектонічних процесів приводило до розвитку посушливого клімату. В результаті на великій частині Землі відбувалася зміна екосистем: ліси змінювалися саванами, степами, виникали пустелі. Нові екосистеми характеризувалися іншим комплексом видів, володіли інший видовий, просторової, трофічної структурою.

Література для підготовки:

1. Аллен Р.Д. Наука про життя: посібник для вчителя. - М. Мир, 1981. - С. 284-290.