Климакс экосистема

Динамика экосистемы (цикличность, сукцессия, климакс)

Экосистема испытывает те же динамические процессы, что и в ее популяциях и сообществах: цикличность, смену популяций и биоце­нозов и др.

Суточная, сезонная и многолетняя периодичность внешних усло­вий и проявление внутренних (эндогенных) ритмов организмов флуктуации популяций достаточно синхронно отражаются в цикличности всего сообщества – биоценоза.

Суточные циклынаиболее резко выражены в условиях климата высокой континентальности, где значительная разница между днев­ными и ночными температурами. Например, в песчаных пустынях Средней Азии в жаркий полдень многие животные прячутся в норы или ведут ночной образ жизни летом, а некоторые зимой переходят на дневной (змеи, пауки и др.). Однако суточные ритмы наблюдаются во всех географических зонах, и даже в тундре в полярный день растения закрывают и открывают свои цветки в соответствии с этими ритмами.

Сезонная цикличностьвыражается в том, что на определенный пе­риод из биоценоза «выпадают» группы животных и даже целые попу­ляции, впадающие в спячку, в период диапауз или оцепенений, при исчезновении однолетних трав, опаде листвы и т. п. Это в слабой форме выражено даже во влажных тропических лесах.

Многолетняя цикличностьпроявляется благодаря флуктуациям климата. Многолетняя периодичность в изменении численности биоценоза, вызванная резко неравномерным выпадением осадков по годам, с периодическим повторением засух, хорошо иллюстрируется повторением массовых размножений животных, например саранчевых (налеты саранчи).

Многолетняя цикличность может быть связана с особенностями развития растений – эдификаторов. Например, в буковых лесах сомк­нутые кроны многолетних деревьев угнетает растительность нижних ярусов, но как только бук упадет, начинают бурно расти молодые дере­вья и крона восстанавливается. Так происходит обновление букового леса, на которое в естественных условиях требуется цикл в 250 лет.

под экологической сукцессией понимают вообще весь процесс развития экосистемы. Более конкретное определение дает этому явлению Н. Ф. Реймерс: «Сукцессия– последова­тельная смена биоценозов, преемственно возникающая на одной и той же территории (биотопе) под влиянием природных факторов (в том числе и внутренних противоречий самих биоценозов) или воз­действия человека». Изменения в сообществе в результате сукцессии носят закономерный характер и обусловлены взаимодействием орга­низмов между собой и с окружающей абиотической средой.

Экологическая сукцессия происходит в определенный отрезок времени, в который происходит изменение видовой структуры сооб­щества и абиотической среды его существования вплоть до кульмина­ции его развития – возникновения стабилизированной системы. Та­кую стабилизированную экосистему называют климаксом. В этом со­стоянии система находится тогда, когда в ней на единицу энергии приходится максимальная биомасса и максимальное количество симбиотических связей между организмами. Однако к этому состоянию система проходит ряд стадий развития, первые из которых часто называют стадией первых поселенцев. Поэтому, в более узком смысле, сукцессия – это последовательность сообществ, сме­няющих друг друга в данном районе.

Стабильность сообщества может быть длительной лишь в том слу­чае, если изменения среды, вызванные одними организмами, точно компенсируются деятельностью других, с противоположными эко­логическими требованиями. Это условие нарушается при нарушении круговорота веществ и тогда часть популяций, которые не могут вы­держать конкуренцию, вытесняются другими, для которых эти усло­вия благоприятны и гомеостаз восстанавливается.

Для возникновения сукцессии необходимо свободное пространст­во. В зависимости от первоначального состояния субстрата, различа­ют первичную и вторичную сукцессии. Первичная сукцессия – это, ес­ли формирование сообществ начинается на первоначально свобод­ном, субстрате, а вторичная сукцессия –это последовательная смена одного сообщества, существовавшего на данном субстрате, другим, более совершенным для данных абиотических условий.

Первичная сукцессия позволяет проследить формирование сооб­ществ с самого начала. Она может возникнуть на склоне после опол­зания или обвала, на образовавшейся отмели при отступлении моря и изменении русла рекой, на обнаженных эоловых песках пустыни, не говоря уже об антропогенных нарушениях: свежая лесосека, на­ивная полоса морского побережья, искусственные водохранилища.

Вторичная сукцессияявляется, как правило, следствием деятель­ности человека, например, в результате вырубки леса или пожара. В частности, описанная выше смена растительности при формировании ельника чаще происходит в результате вторичной сукцессии, возникающей на вырубках ранее существовавшего леса (ельника). Вторичная сукцессия заканчивается стабильной стадией сообщества через 150 – 250 лет, а первичная длится 1000 лет. Примеры первичной и вторичной сукцессии приведены соответственно в приложении 4, П.3 и П.4.

Сукцессионные процессы и климакс

Первые переселенцы, которые приживаются на новом участке, – это организмы, толерантные к абиотическим условиям нового для них местообитания. Не встречая особого сопротивления среды они чрезвычайно быстро размножаются (саранча, эфемерная раститель­ность и т. п.), т. е. на ранних этапах в эволюции экосистемы преобла­дает r-стратегия (рост численности). Но постепенно возрастает видо­вое разнообразие за счет достаточно быстрой смены и увеличения количества популяций и начинает возрастать значение К-фактора (ограничитель роста).

Увеличение видового разнообразия приводит к усложнению свя­зей внутри сообщества, умножению симбиотических связей, сниже­нию чрезмерной рождаемости и доминирования массовых видов и т. д. Наконец действия r- и K-факторов уравновешиваются и сооб­щество развивающейся серии становится стабильным, или климаксным,– это есть результат самоподдерживающегося сообщества, находящегося в рав­новесии с физическим местообитанием. Развиваю­щееся сообщество преобразует и само местообитание.

На первых этапах для растительных форм первостепенное значе­ние имеют почвенные биогенные элементы. Но черпать их из запасов почв до бесконечности невозможно и, по мере истощения этих запа­сов, разложение отмершей органики становится основным источни­ком питания минеральными веществами биогеохимического круго­ворота.

Однако такой круговорот возможен лишь в автотрофной систе­ме, черпающей энергию от Солнца. На ранних стадиях сукцессионной серии чистой продукции полу­чается значительно больше, и при ее изымании человеком сукцессия только приостанавливается, но основа продуктивности на этих эта­пах не подрывается. Напротив, в условиях климакса чистая продуктивность снижается и, в принципе, становится константой. В этом случае очень важно знать величину этой константы, с тем что­бы четко представлять себе ту величину чистой продукции, которую можно изъять из системы, сохранив ее способность к самовозобнов­лению.

Так, например, вырубку лесов надо вести на локальных участках, с оставлением части территории с коренными типами пород. Это со­кратит время восстановления фитоценозов, так как сукцессионные серии сократятся до нескольких десятилетий (30 – 50 лет). Сплошная рубка приведет к разрушению всей экосистемы, в том числе ее эдафической части. Восстановление лишь почв потребует тысячелетия. Бо­ле того, сукцессионная серия может пойти не по пути формирования прежнего лесного сообщества, а по пути формирования пустыни и болот или других малопродуктивных экосистем.

Таким образом, сообщество не может одновременно быть выcокостабильным и давать большой выход чистой продукции, который можно было бы изъять без вреда для самого биоценоза.

Полнота сукцессии и видовое разнообразие возможны в случае надежной «работы» круговорота питательных веществ. Только в этом случае можно говорить о стабильности экосистемы, которая достигается в результате преобразования сообщества на основе длительной эволюции видов.

Полным биологическим разнообразием обладает биосфера, которая и является самой стабильной глобальной экосистемой – экосферой. Но биологическое разнообразие, обеспечивающее ее стабильность, – это прежде всего разнообразие стабильных природных эко­систем, отличающихся видовым разнообразием естественной биоты.

Контрольные вопросы

1.Что понимается под экосистемой?

2. Охарактеризуйте трофическую структуру экосистемы.

3. Какое экологическое значение имеют продуцирование и разложение в при­роде?

4. Что такое продуктивность экосистемы и уровни продуцирования?

1. Что такое биомасса экосистемы и каковы экологические последствия ее неста­бильности?

2. Что отражается экологическими пирамидами численности? биомассы? про­дукции (энергии)?

3. Что такое цикличность экосистем, как и какими факторами она обусловлена?

4. Что такое сукцессия? Причины ее возникновения.

5. В чем сущность первичной и вторичной сукцессии? Эвтрофикация.

6. Что понимается под сукцессионной серией и как возникает климаксное сооб­щество?

7. Почему сообщество не может одновременно быть высокостабильным и давать большой вы-

ход чистой продукции?

Дата добавления: 2015-05-19 ; просмотров: 2257 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Использованные источники:

Климакс (экология)

Климакс в экологии и геоботанике — заключительное, относительно устойчивое состояние сменяющих друг друга экосистем, возникающее в результате смен, или сукцессий, и в значительной мере соответствующее экологическим условиям определенной местности. Климакс зависит от климатических факторов, от местных особенностей почв и от воздействий человека на природу. [1]

Теоретически климаксное сообщество может поддерживать себя неопределенно долго, все внутренние его компоненты уравновешены друг с другом, и оно находится в равновесии с физической средой [2] .

В полевых условиях очень сложно выделить устойчивое климаксовое сообщество. Обычно удается лишь заметить, что скорость сукцессии падает до определенного уровня, после которого наблюдатель уже не замечает каких-либо изменений. Период достижения «климаксовой» стадии требует в разных сообществах различного времени. Часто для завершения стабилизации необходимо 100—300 лет, однако вероятность возникновения пожара или урагана за это время настолько высока, что сукцессия может никогда не завершиться. Если не забывать, что лесные сообщества северной умеренной зоны, а возможно, и тропиков все еще восстанавливаются после последнего ледникового периода, то встает вопрос, не является ли климаксовая растительность лишь теоретической [3] .

Содержание

Концепции климакса Править

У концепции климакса долгая история. Один из первых исследователей сукцессии Фредерик Клементс [4] был приверженцем теории моноклимакса и утверждал, что в любой климатической зоне существует только один истинный климакс. К его возникновению ведут все сукцессии.

В конечном счете, многие экологи (в том числе Тенсли) эту теорию отвергли, и была предложена теория поликлимакса. Согласно ей климакс в данном участке может определяться одним или несколькими факторами: климатом, почвенными условиями, топографией, пожарами и т. д., поэтому в одной климатической зоне вполне может существовать целый ряд специфических типов климакса [3] .

Классификация Править

Климаксное состояние сообщества разными авторами по-разному подразделяются. Так, Тенсли предлагал классифицировать их, в зависимости от сдерживающего фактора, на:

Разумовский, который один из первых разрабатывал представления о сукцессиях предлагал делить климаксы на:

• рецидивный — возникает при повторении одних и тех же нарушений, которые отбрасывают местообитание назад на одну или несколько стадий по уже пройденному пути смены
• ретардационный — возникает при крайнем замедлении смены под влиянием постоянно действующих факторов не вызывающих нарушение сообщества
• диаспорический — в отличие от двух предыдущих не связано с непосредственным действием внешних факторов на местообитание или сообщество. Этот тип климакса связан с отсутствием вида-эдификатора — то есть вида — строителя, чаще всего доминанта, играющего определенную роль в строительстве сообщества. [5]

Использованные источники:

Сукцессия и климакс экосистемы

Изменения в сообществах могут быть циклическими и поступательными.

Циклические изменения– периодические изменения в биоценозе (суточные, сезонные, многолетние), при которых биоценоз возвращается к исходному состоянию.

Суточные циклы связаны с изменением освещенности, температуры, влажности и других экологических факторов в течение суток и наиболее резко выражены в условиях континентального климата. Суточные ритмы проявляются в изменении состояния и активности живых организмов.

Сезонная цикличность связана с изменением экологических факторов в течение года и наиболее сильно выражена в высоких широтах, где велик контраст зимы и лета. Сезонная изменчивость проявляется не только в изменении состояния и активности, но и количественного соотношения отдельных видов. На определенный период многие виды выключаются из жизни сообщества, впадая в спячку, оцепенение, перекочевывая или улетая в другие районы.

Многолетняя изменчивость связана с флуктуациями климата или другими внешними факторами (степень разлива рек), либо с внутренними причинами (особенно жизненного цикла растений-эдификаторов, повторения массового размножения животных).

Поступательные изменения – изменения в биоценозе, в конечном счете, приводящие к смене одного биоценоза другим, так как каждый организм в результате жизнедеятельности изменяет вокруг себя среду, изымая из нее часть веществ и насыщая ее продуктами своего метаболизма. Относительно длительное существование популяций на одном месте изменяет биотоп, так, что он становится малопригодным для одних видов, но пригодным для других. В результате на этом месте развивается другой более приспособленный к новым условиям биоценоз. Такая последовательная смена биоценозов (экосистем), выраженная в изменении видового состава и структуры сообщества называется сукцессией. К сукцессиям относятся опустынивание степей, зарастание озер и образование болот и др.

В зависимости от первоначального состояния субстрата, на котором развивается сукцессия, различают первичные и вторичные сукцессии.

Первичные сукцессии развиваются на лишенных жизни местах и биологически неактивных субстратах (скалах, обрывах, песчаных дюнах, наносах рек, застывших лавовых потоках и т.п.). При заселении таких участков происходят необратимые изменения местообитания, что обуславливает смену биоценозов. Постепенное накопление органических остатков растительного и животного происхождения приводит к формированию почвенного покрова, изменению гидрологического режима и т.п. Первичная сукцессия заканчивается стабильной стадией через 1000 лет.

Вторичные сукцессии развиваются на местах, где ранее существовал уже биоценоз, и являются, как правило, следствием деятельности человека. Это восстановление экосистемы когда-то существовавшей на данной территории (в результате вырубки, пожара, наводнений, осушения болот, вспашки и т.п.). Завершается она, как правило, быстрее (150-200 лет) и легче, чем первичная, т.к. в нарушенном местообитании сохраняется почвенный профиль, семена, зачатки и часть прежнего населения и прежних связей.

В своем развитии экосистемы стремятся к устойчивому состоянию. Сукцессионные изменения происходят до тех пор, пока не сформируется стабильная экосистема, производящая максимальную биомассу на единицу энергетического потока.

Последовательный ряд постепенно и закономерно сменяющих друг друга в сукцессии сообществ называется сукцессионной серией. Первые переселенцы — это организмы, которые толерантны к абиотическим условиям нового местообитания и чрезвычайно быстро размножаются, т.е. на ранних этапах в эволюции экосистемы преобладает r-стратегия (рост численности). Но постепенно возрастает видовое разнообразие и начинает увеличиваться значение К-фактора (ограничитель роста). Наконец действия r- и К- факторов уравновешиваются и сообщество развивающейся серии становится стабильным, или климаксным. Климакс экосистемы (климаксное сообщество) это самоподдерживающееся сообщество, находящееся в равновесии с окружающей средой (Ю. Одум, 1975).

В разных абиотических условиях формируются неодинаковые климаксовые экосистемы. В жарком и влажном климате это будет дождевой тропический лес, в сухом и жарком – пустыня. Основные биомы Земли – это климаксовые экосистемы соответствующих географических областей.

Изменения в экосистеме во время сукцессии. Продуктивность и биомасса. Как уже отмечалось, сукцессия является закономерным, направленным процессом и изменения, которые происходят на той или иной ее стадии, свойственны любому сообществу и не зависят от его видового состава и географического местоположения.

Основными называют четыре типа сукцессионных изменений:

1. В процессе сукцессии виды растений и животных непрерывно сменяются.

2. Сукцессионные изменения всегда сопровождаются повышением видового разнообразия организмов.

3. Биомасса органического вещества увеличивается по ходу сукцессии.

4. Снижение чистой продукции сообщества и повышение интенсивности дыхания.

Таким образом, продуктивность сообщества на разных стадиях сукцессии различна. На начальных стадиях приход ее превышает расход (затраты на дыхание). В результате быстро увеличивается биомасса сообщества. По мере приближения сукцессии к климаксному уровню продуктивность, достигнув максимума, начинает уменьшаться. В климаксном сообществе продуктивность и дыхание (приход и расход) уравновешиваются. Это означает, что в климаксном сообществе все создаваемые пищевые вещества используются, вследствие чего чистая продукция остается невысокой.

В противоположность лесовосстановительному процессу в ходе сукцессии, экосистемы, в частности леса, подвержены деградации, дигрессии.

Деградация — изменения в экосистеме, в потере способности выполнять ресурсо- и средовосстанавливащие функции.

— отторжение лесных земель под строительство;

— сплошная рубка лесов;

— малоэффективное естественное и искусственное возобновление леса и др.

— пожары неантропогенного происхождения;

Дигрессия — деградация лесов (экосистем), продолжающаяся в течение значительного времени и вызываемая постоянно действующими факторами. Этими факторами могут быть:

— выбросы промышленных предприятий;

— перевыпас скота на пастбищах;

— вторичное засоление и др.

Дигрессия идет поэтапно (постадийно), постоянно углубляясь, если действие отрицательного фактора не устранено. Конечная стадия дигрессии — катаценоз, т.е. разрушение и исчезновение данной экосистемы.

Например, дигрессию лесной экосистемы под влиянием рекреационных нагрузок подразделяют на 5 стадий: 1– без внешне заметных нарушений; 2 – вытаптывание подстилки и проникновение опушечных видов под полог леса; 3 – изреживание верхнего полога, подроста и подлеска, внедрение луговых и сорных видов под полог леса; 4 – полное разрушение подстилки, разрастание луговых трав, задернение почвы; 5 – полное разрушение насаждений и исчезновение экосистемы.

studopedia.org — Студопедия.Орг — 2014-2018 год. Студопедия не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования (0.003 с) .

Использованные источники:

Сукцессия и климакс

ТЕМА 3. Динамика и эволюция экосистем

Под влиянием многих факторов видовой состав экосистем может с течением времени меняться. Такое направленное предсказуемое развитие экосистемы до установления равновесия между биотическим сообществом – биоценозом, и абиотической средой – биотопом, — называется сукцессией. Экологическая сукцессия – последовательная смена биоценозов, преимущественно возникающих на одной и той же территории под воздействием природных или антропогенных факторов. Сукцессия, начинающаяся на участие, прежде не занятом, называется первичной (лишайники на пашнях — кустарники, мхи, травы и т.д.). Если сообщество развивается на месте уже существовавшего, то говорят о вторичной сукцессии (после раскорчевания или порубки леса, при устройстве водоема и т.д.).

Скорость сукцессий различна. [В историческом аспекте смена фауны и флоры по геологическим периодам есть не что иное, как экологическая сукцессия.] Сукцессия завершается формированием нового сообщества, которое адаптировано к климатическим условиям. Такое сообщество называется климаксом. Так динамично развиваются экосистемы.

В отличие от сукцессий, эволюция экосистем представляет собой длительный процесс их исторического развития. Эволюционные процессы необратимы. Эволюция экосистем – это история развития жизни на Земле от возникновения биосферы до наших дней. В основе эволюции лежат естественный отбор на видовом или более широком уровне.

В идеальном случае климакс должен существовать достаточно долго: пока его не нарушат внешние воздействия.

Для описания состояния и изменений экосистемы определяющими являются факторы времени и пространства.

Временной фактор, установление промежутка времени, в течение которого система сохраняет свои свойства и параметры, является элементом любого описания состояния системы. Для экосистем это связано со свойством устойчивости. При воздействиях на экосистему (возмущениях), которые не превышают порога ее устойчивости, компенсационные механизмы экосистемы (механизмы гомеостаза) возвращают ее в исходное состояние. Более сильные воздействия переводят экосистему в другое состояние, которое тоже может быть устойчивым, но имеет уже другие параметры, описывающие ее состояние и свойства.

В настоящее время усиливается роль антропогенного фактора в эволюции экосистем. Антропогенные воздействия нарушают естественные круговороты вещества и потоки энергии. Следствием антропогенного воздействия на окружающую среду является снижение устойчивости экосистем к воздействиям. С этой точки зрения различают сукцессии деградационные (в противоположность восстановительным). Если процессы деградации приводят к существенным, негативным для человека последствиям, то он оценивает состояние экосистем как кризисное, или катастрофическое.

46.53.219.210 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)
очень нужно

Использованные источники: