Нарушения, кризисы и катастрофы

33.

Развитие и эволюция экосистема. Биогеоценозы формируются в течение длительного времени. При этом происходит приспособление организмов к среде обитания и друг к другу. Живые организмы в процессе жизнедеятельности изменяют среду обитания, одни виды вытесняют постепенно другие. Все экосистемы эволюционируют во времени.. Сукцессии, обусловленные.

Внешними прич (аллогенные) сукцессии - в этом случае сукцессионные смены вызваны внешними, абиотическими причинами; возникают при различных воздействиях на биоценозы со стороны человека (мелиоративное осушение болот, загрязнение водоемов, выпас скота.

Внут прич(внутренние) сукцессии вызываются в первую очередь изменением структуры и системы связей в существующих сообществах -зарастание скал, зарастание озер, обочин дорог, восстановление леса после вырубки или пожара.

Первые экосистемы, сущ 3 млрд. лет назад. были населены мельчайшими анаэр гет-ми, существовавшими за счет орг вещества, синтезируемого в абиотических процессах. Затем последовало возникновение автот водорослей, преобразовавших восстановительную атмосферу в кислородную. На протяжении длительного геологического времени организмы эволюционировали и возникали системы, все возрастающие по сложности и разнообразию, которые 1) могли контролировать атмосферу и 2) содержали в себе все более крупные и высокоорганизованные виды многоклеточных. Фактор эвол- естес отбор..

Эволюция экосистем - это сложный процесс, в котором участвуют две главных составляющих: эволюция видов одного трофического уровня и эволюция отношений между видами разных трофических уровней. Итогом природной эволюции является разнообразие экосистем. У взаимодействующих организмов разных трофических уровней в ходе эволюции может формироваться широчайшая гамма коадаптаций: от различных форм мутуализма (облигатного или протокооперации), аменсализма, комменсализма до приспособлений, смягчающих антагонистические отношения (между растениями и фитофагами, хищниками и жертвами, хозяевами и паразитами).

Последовательная смена экосистем под влиянием процессов, протекающих внутри сообщества при взаимодействии с окружающей средой, называется экологическими сукцессиями. ЕЕ можно определить по следующим трем параметрам:

1) это упорядоченный процесс развития сообщества, связанный с изменениями во времени видовой структуры и протекающих в сообществе процессов; он определенным образом направлен и, таким образом, предсказуем;

2) сукцессия происходит в результате изменения физической среды под действием сообщества, т.е. сукцессия контролируется сообществом, несмотря на то что физическая среда определяет характер сукцессии, скорость изменения, а часто и устанавливает пределы, до которых может дойти развитие;

3) кульминацией развития является стабилизированная экосистема, в которой на единицу имеющегося потока энергии приходится максимальная биомасса (или высокое содержание информации) и максимальное количество симбиотических связей между организмами.

Последовательность сообществ, сменяющих друг друга в данном прост-ве, называется серией; более или менее переходные сообщества называются по-разному: последовательные стадии, стадии развития, стадии первых поселенцев, тогда как терминальная стабилизированная система известна под названием климакса. Который теоретически должен быть постоянным во времени и существовать до тех пор, пока его не нарушат сильные внешние возмущения.

Cтратегия сукцессии - есть усиление контроля над физической средой (или гомеостаз со средой) в том смысле, что система достигает максимальной защищенности от резких изменений среды.

Сначала несколько неприхотливых пионерных видов заселяют территорию и начинают формировать почвы, а в водных экосистемах - донные отложения. В конце концов эти пионерные виды изменяют почву (или отложения) и прочие условия настолько, что участок ста-новится менее пригодным для них самих и более пригодным для но-вой группы растений и животных с другими экологическими требова-ниями. Такой процесс, при котором сообщества видов растений и животных замещаются с течением времени другими, обычно более сложными сообществами, называется экологической сукцессией или просто сукцессией. Экологическая сукцессия обычно про-должается до тех пор, пока сообщество не станет стабильным и само-обеспечивающимся. Конечное сообщество, занявшее нарушенный участок, называется зрелым сообществом, а экосистема в целом - климаксовой.

Этапы сукц. 1. Возникнов-е незанятого жизнью участка. 2. Миграция на него разл.организмов. 3. Приживание их на участке 4. Конкуренция их м/у собой и вытеснение отдельн.видов. 5. Преобразование живыми орг-ми местооб-я и постепенн.стабилизация отношений.

Общие закономерности сукцессионного процесса. Для лю­бой сукцессии, особенно первичной, характерны следующие общие закономерности протекания процесса.

1. На начальных стадиях видовое разнообразие незначительно, продуктивность и биомасса малы. По мере развития сукцессии эти показатели возрастают.

2. С развитием сукцессионного ряда увеличиваются взаимосвя­зи между организмами, усложняются цепи и сети питания.

3. Уменьшается количество свободных экологических ниш, и в климаксном сообществе они либо отсутствуют, либо находятся в минимуме.

4. Интенсифицируются процессы круговорота веществ, потока энергии и дыхания экосистем.

5. Скорость сукцессионного процесса в большей мере зависит от продолжительности жизни организмов, играющих основную роль в сложении и функционировании экосистем. Наиб продо сукцессии в лесных экосистемах. Короче они в экосистемах, где автотрофное звено представлено трав раст, и еще быстрее протекают в водных экосистемах.

6. Неизменяемость завершающих (климаксных) стадий сукцес­сий относительна. Динамические процессы при этом не приоста­навливаются, а лишь замедляются. Продолжаются динамические процессы, обусловливаемые изменениями среды обитания, сменой поколений организмов и другими явлениями. Относительно боль­шой удельный вес занимают динамические процессы циклическо­го (флуктуационного) плана.

7. В зрелой стадии климаксного сообщества биомасса обычно достигает максимальных или близких к макси­мальным значений. Неоднозначна продуктивность отдельных со­обществ на стадии климакса. Обычно считается, что по мере раз­вития сукцессионного процесса продуктивность увеличивается и достигает максимума на промежуточных стадиях, а затем в кли­максном сообществе резко уменьшается. Последнее связывают, во-первых, с тем, что в это время максимум первичной продукции потребляется консументами, а во-вторых, экосистема развивает чрезвычайно большую массу ассимиляционного аппарата, что ве­дет к дефициту освещенности, следствием чего является сниже­ние интенсивности фотосинтеза при одновременном возрастании потерь продуктов ассимиляции на дыхание самих автотрофов.

Биоэнергетика развития экосистемы. Иными словами, в зрелой, или климаксной, экосистеме наблюдается тенденция к равновесию между связанной энергией и энергией, затрачиваемой на поддержание биомассы Отношение биомассы к продукции возрастает в течение сукцессии до тех пор, пока не произойдет стабилизация экосистемы, в которой на единицу доступного потока энергии будет приходиться максимум биомассы и симбиотических связей между организмами (или высокое содержание информации). Итак, B/P → max в климаксных системах. Как следствие этого, чистая продукция сообщества велика на ранних стадиях и мала в зрелой систем.

Изменение видовой структуры экосистемы. На ранних стадиях сукцессии, когда плотность населения мала, преобладает r-отбор, то есть успешно вселяются виды с высокой скоростью размножения и роста, так называемые r- стратеги. При равновесной плотности, характерной для поздних стадий сукцессии, давление отбора благоприятствует К-стратегам, то есть видам с низким потенциалом роста, но более высокой способностью к выживанию в условиях конкуренции, и r-стратеги в широких масштабах замещаются К-стратегами. По мере развития сукцессии возрастает видовое богатство.

Первичная сукцессия. Данная сукцессия начинается с освоения бесплодной среды, которая до этого не была обитаема. Это может быть разрушенная горная порода, скала, песчаный пляж. Здесь велика роль «первых поселенцев»: бактерий, лишайников, водорослей. Выделяя продукты своей жизнедеятельности, они изменяют материнскую породу, разрушают ее и способствуют почвообразованию. Отмирая, первичные живые организмы обогащают поверхностный слой органическими веществами, что позволяет поселиться мхам. Мхи по мере роста и развития продолжают процесс образования почвы. Формируется примитивное сообщество, способное существовать в неблагоприятных условиях. Оно постепенно создает условия, обеспечивающие все большее разнообразие организмов. Сообщество растений и животных усложняется, пока не достигает определенного равновесия со средой.

Сообщество, достигшее равновесия со средой, называют климаксовым.

Оно поддерживает свою стабильность до тех пор, пока не нарушается равновесие.

Вторичная сукцессия. Данная сукцессия возникает и развивается на месте имевшегося ранее сформированного сообщества. Например, на месте сгоревшего леса или заброшенного поля.

На пожарище поселяются светолюбивые растения. Под их пологом начинают развиваться теневыносливые виды. Появление растительности улучшает состояние почвы, на которой поселяются уже другие виды, вытесняя первых поселенцев. В зависимости от почвы вторичная сукцессия может идти быстро или медленно, пока наконец не образуется климаксовое сообщество.

Озеро при нарушении в нем экологического равновесия может превратиться в луг, а затем и в лес, характерный для данной климатической зоны. Климаксовое сообщество зависит от климатических условий и типа почвы.

Климаксом называют терм-ую стаб-ю экосистему, в которой она устойчиво удерживается длительное время практически при любой амплитуде внешних воздействий.

Критерием 1. климаксной ст -видовой состав. 2. отношение P/R.. Годовая продукция P уравновешиваются годовым потреблением (дыханием) R.

Для каждой клим зоны удобно различать единственный клима климакс и различное число здафических климаксов. Кли­матический климакс — это теор-ое сообщество, к достижению которого направлено все развитие экосистемы в данном районе, находящееся в равновесии с об­щими клима условиями. Теоретическое сооб­щество реализуется там, где физические условия сре­ды не столь экстремальны, чтобы изменять воздействие преобладающего климата. Там, где рельеф местности, почва, водоемы, пожары, заболачивание и другие фак­торы препятствуют развитию климатического климакса, сукцессия заканчивается формированием эдафического климакса. Так, в зависимости от рельефа и особенно­стей почвы на примыкающих друг к другу морских тер­расах с одинаковой материнской породой развиваются различные сообщества..

Суще еще, Катастрофический кли­макс—терминальное состояние экосистемы, возникаю­щее благодаря периодически появляющимся катастро­фам, таким как пожары, вредители и т. д. Прир катастрофы уничтожают климаксное сообщество и спо­собствуют тем самым повторению сукцессии, длящейся до климаксного состояния, при котором экосистема особенно подвержена воздействию катастрофического фактора.

Человек часто влияет на развитие экосистемы, пре­пятствуя достижению ею климаксного состояния. Когда сообщество, не представляющее собой климатический или эдафический климакс для данной местности, под­держивается человеком или домашними животными, то его называют дисклимаксом или антропогенным субклимаксом. К примеру, чрезмерный выпас может породить пустынное сообщество там, где по условиям региональ­ного климата могла бы сохраняться степь. Пустынные сообщества в данном случае—дисклимакс, а степь — климатический климакс.

Нарушения, кризисы и катастрофы

Чем стабильнее климаксное сообщество, тем масштабнее и значительнее должно быть аллогенное воздействие, нарушающее его стабильность. При этом характер и масштаб возмущений могут быть различными – например, различают экологические катастрофы и кризисы.

Катастрофа — комплекс изменений в системе, которые ведут к ее исчезновению, необратима.

Экологическая катастрофа – вымирание видов без появления новых, окончание кризиса с разрушением структуры, функций, массовым вымиранием видов, размыканием круговоротов веществ.

Причинами катастроф -окальные засухи, моры), а также перестройки (прежде всего климатические) во всей биосфере, связанные с периодами горообразования, глобальных потеплений или похолоданий, образования, движения или таяния ледников. Во время тех древних катастроф вымирало более половины всех живущих на Земле видов, причем исчезали климаксные (устойчивые) сообщества и планета заселялась как бы заново, уже другими видами, которыми начинались новые (первичные) сукцессионные ряды.

Экологическая катастрофа — это природная аномалия (длительная засуха, массовый мор, например, скота и т. д.),

Экологический кризис — это обрат из-ие равновесного состояния прир комплексов. Он хар-ся не столько усилением воздействия человека на природу, сколько резким увеличением влияния измененной людьми природы на общественное развитие.

Стадии, поражения экологической системы:

1) дестабилизация;

2) модификация (с обратимым нарушением структурных, функциональных связей или отношений);

3) трансформация (как правило, с естественно-необратимыми нарушениями связей и отношений,

4) деструкция (глубокое необратимое поражение или распад («распыление») системы).

 

 

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: