Саморазвитие экосистемы
Что такое смена биогеоценоза
- Наблюдая за каким-либо биогеоценозом в течение ряда лет, можно заметить, что в нём меняются условия жизни, появляются новые виды, обладающие сильными средообразующими свойствами, что сказывается на взаимоотношениях видов, входящих в биогеоценоз, и на его структуре.
- Одни изменения непродолжительны-сообщество легко восстанавливает свою стабильность
- Другие приводят к существенным изменениям общей структуры биогеоценоза, замене господствующих видов.
- Биогеоценоз становится качественно отличным от того, который был раньше: с новым типом круговорота веществ, иной направленностью потока энергии, новым составом видов и особым ритмом их развития, с иной продуктивностью.
В природе существуют как стабильные, так и нестабильные экосистемы
- Стабильные – длительно существующие устойчивые экосистемы (дубрава, ковыльная степь, ельники тёмнохвойной тайги)
- Нестабильные – пустоши, сырые луга, мелкие водоёмы
Что произойдёт с пахотным полем, если его прекратить возделывать?
Что произойдёт с сообществом после пожара?
Что произойдёт с сообществом при постепенном зарастании озера?
Что такое сукцессия?
- Сукцессия – последовательная смена одних сообществ другими на определённой территории в результате действия природных факторов или воздействия человека.
- Учение о сукцессии разработали американские ботаники Г. Коулес в 1899 г. и Ф. Клементс в 1916 г.
Сукцессия управляется самим сообществом
- Не зависит от местоположения
- Не зависит от видовой принадлежности составляющих её организмов.
- Сукцессия – это закономерный и направленный процесс.
Чем может быть вызвана смена сообщества?
Естественный путь
Изменение
климата
Суточные изменения
Изменение
рельефа
Почвообразование
Сезонные изменения
Изменение
гидрологического
режима
Эволюционные изменения
Природные
катаклизмы
Деятельность
самих организмов
Чем может быть вызвана смена сообщества?
Деятельность человека
Может продлить
жизнь сообщества
(оазис в пустыне,
рекультивация
земель и т.д.)
Сократить жизнь
сообщества
(вырубка леса,
осушение болот,
загрязнение
окружающей среды,
распашка
степей и т.д.)
Какова основная причина неустойчивости экосистем?
- Несбалансированный круговорот веществ. Деятельность одних организмов не компенсируется деятельностью других. Условия среды изменяются. Популяции одних видов вытесняются другими, для которых новые условия экологически более выгодны.
- Биогеоценозы со сбалансированным круговоротом веществ могут существовать бесконечно долго, пока внешние силы не выведут их из состояния равновесия.
Равновесие в биоценозах бывает трёх типов
Общее дыхание сообщества - это суммарные энергозатраты.
1. В идеальном случае процессы продуцирования уравновешиваются процессами дыхания. Биомасса организмов остаётся постоянной, а сама система неизменной, или равновесной
Создание веществ = расходу веществ
(замкнутое сообщество)
2. Создание веществ + приток извне = расходу веществ
(открытое сообщество)
3.Создание веществ + изъятие расхода веществ
(сельскохозяйственные экосистемы)
накопление органического вещества, избыток ресурсов. Появятся виды, которые смогут их освоить. Расход энергии прироста биомассы. Недостаток ресурсов. Часть видов вымирает. " width="640"
Изменение количества биомассы в экосистеме
Прибыль
Убыль
Расход энергии прироста биомассы продуцентов = накопление органического вещества, избыток ресурсов. Появятся виды, которые смогут их освоить.
Расход энергии прироста биомассы. Недостаток ресурсов.
Часть видов вымирает.
Главная особенность экологической сукцессии
- Изменения сообщества всегда происходят в направлении, возвращающем его к равновесному состоянию.
- В экологических системах уравновешиваются процессы создания и разрушения органического вещества автотрофами и гетеротрофами за счёт деятельности множества видов.
- Каждая стадия сукцессии представляет собой сообщество с преобладанием тех или иных видов и жизненных форм. Они сменяют друг друга, пока не наступит состояние устойчивого равновесия.
Основные типы сукцессионных изменений
1 . По выраженному автотрофному типу (поле → лес), т.к. в первый момент появляются автотрофные организмы.
2. По гетеротрофному типу (загрязнение реки органическими удобрениями).
Классификация сукцессий
- Прогрессивные – в ходе которых повышается продуктивность и видовое богатство.
- Регрессивные – носят обратный характер.
- Природные – естественные.
- Антропогенные – участвует человек.
- Постоянные и непостоянные – по масштабу времени, обратимости.
- Первичные - начинаются на лишённом жизни месте.
- Вторичные – развиваются на месте существовавшего ранее сообщества.
Первичная сукцессия - начинается на лишённом жизни месте.
Заселение
Осыпей
Сыпучих
песков
Голых скал
Отвалов,
созданных
человеком
Отмелей
Искусственных
водоёмов
Первичная сукцессия
Первичная сукцессия
Стадии заселения новых пространств при первичной сукцессии ( скорость невелика, длительна по времени 200-300 лет и более)
- Выветривание горных пород
↓
- Разрушение горных пород лишайниками, накопление органических и минеральных веществ
↓
- Появление травянистых растений
↓
↓
- Формирование комплекса видов, характерных для данного типа экосистем
↓
- Появление в экосистеме устойчивости и саморегуляции
Вторичная сукцессия – развивается на месте ранее существовавшего сообщества
1. Нарушения экосистемы происходят после:
- Лесного пожара
- Рубки леса
- Вспашки целины
- Раскорчевки площадей, занятых лесом
- Устройства пруда и т.д.
2. Скорость восстановления сообщества выше, чем при первичной сукцессии, т. к первичное сообщество оставляет после себя достаточное количество питательных веществ, развитую почву.
3. Продолжительность по времени меньше (150-200 лет), чем при первичной сукцессии.
Вторичная сукцессия
Вторичная сукцессия (антропогенное воздействие)
Стадии развития вторичной (восстановительной) сукцессии
↓
- Внесение новых видов животных и растений
↓
↓
- Формирование нового сообщества
Общая картина вторичной сукцессии на покинутом сельскохозяйственном участке
Формирование елового леса
- Процесс формирования елового леса как коренного сообщества занимает не менее 80—120 лет. Иногда в силу особых почвенно-климатических условий эта смена затягивается на более длительный срок, надолго задерживая появление ценного в биологическом и хозяйственном отношении елового леса
Масштабы сукцессии
- Мелкомасштабные и кратковременные (земляные выбросы кротов, завалы деревьев в лесу, сусликовины в степях, днища высохших луж и т.д.)
- Крупномасштабные и долгосрочные
Зрелое сообщество и молодое сообщество