Саморазвитие экосистем (сукцессия).

Если в биоценозах деятель­ность одних видов не компенси­рует деятельность других, то ус­ловия среды неминуемо изменя­ются. Популяции меняют среду в неблагоприятную для себя сто­рону и вытесняются другими видами, для которых новые ус­ловия экологически более выгод­ны. Этот процесс продолжается до тех пор, пока не сформирует­ся уравновешенное сообщество, которое способно поддержать ба­ланс веществ в экосистеме.

Таким образом, в природе про­исходит саморазвитие экосис­тем от неустойчивого состояния к устойчивому.

Например, зарастание неболь­ших озер можно проследить на протяжении одного или несколь­ких поколений людей, Из-за недостатка кислорода в придонных слоях организмы разлагатели не в состоянии обеспечить полный распад отмирающих растений. Образуются торфянис­тые отложения, озеро мелеет, зарастает с краев и превращает­ся в болото. Оно сменяется мок­рым лугом, луг - кустарниками, а затем лесом.

Саморазвитие экосистем начи­нается на любом участке суши, который обнажился в результа­те каких-либо причин: на осы­пях, отмелях, сыпучих песках, голых скалах, отвалах горных пород, созданных человеком, и др. Оно проходит ряд закономер­ных этапов.

На первом этапе обнажив­шийся участок заселяется слу­чайно попадающими сюда орга­низмами из окружающих местообитаний: семенами, спорами, летающими и ползающими насе­комыми, расселяющимися грызунами, птицами и т. д. Далеко не все из них способны прижить­ся на этом месте, и многие или погибают, или покидают его.

На втором этапе прижившие­ся виды начинают осваивать и изменять среду обитания, еще не мешая, друг другу.

На третьем этапе, когда учас­ток полностью освоен, обостря­ются конкурентные отношения. Так как виды изменяют среду в неблагоприятную для себя сто­рону, часть из них вытесняется, и появляются новые. Например, на задернованном участке уже не могут прорастать семена со­рняков, которые первыми осва­ивали эту территорию. Они ис­чезают. Процесс постепенной смены видового состава может длиться достаточно долго.

На заключительном этапе ус­танавливается, наконец, посто­янный состав сообщества, когда виды распределены по эколо­гическим нишам, не мешая, друг другу, связаны пищевыми цепя­ми и взаимовыгодными отноше­ниями и согласованно осущест­вляют круговорот веществ. В та­ком биоценозе сильны регуляторные связи, и он может неопределенно долго поддержи­вать экосистему, пока внешние силы не выведут его из этого состояния.

Таким образом, саморазвитие экосистем осуществляется через отношения между видами и их воздействие на среду обита­ния, т. е. через закономерные изменения биоценозов.

Саморазвитие биоценозов всегда идет от наименее устой­чивого состояния к наиболее ус­тойчивому. Скорость этих изме­нений постепенно замедляется. Замедление темпов - одна из главных особенностей саморазвития экосистем. Приближаясь к устойчивому состоянию, они мо­гут надолго задерживаться на отдельных стадиях. Мелкий во­доем зарастает быстрее, чем впоследствии березовый лес на этом месте заменяется дубовым.

Неустойчивые стадии при смене биоценозов называют не­зрелыми сообществами, устойчи­вые - зрелыми.

Направленные изменения био­ценозов начинаются и в том слу­чае, если происходят какие-либо частичные нарушения в уже сформировавшейся экосистеме. Они приводят к ее восстановле­нию, поэтому называются восстановительными сменами.

Например, после пожара в еловом лесу ель не может возоб­новиться сразу, так как ее про­ростки не выдерживают конку­ренции светолюбивых и быстрорастущих трав: кипрея, вейника и др. Травы сменяются зарослями малинни­ка и подростом светолюбивых лиственных деревьев, и лишь под их пологом в тени начинают подрастать молодые елочки. Каждая из этих стадий развития длительнее и устойчивее преды­дущей. Процесс восстановления ельника занимает в природе не­сколько десятилетий.

Для саморазвития биоценозов ха­рактерен целый ряд общих закономерностей: постепенное увеличе­ние видового разнообразия, смена доминирующих видов, усложнение цепей питания, увеличение в сообществах доли видов с длитель­ными циклами развития, усиление взаимовыгодных связей в биоце­нозах и т. д.

Постепенно нарастают общая биомасса и продукция растений, но также растут и масштабы ис­пользования этой продукции в цепях питания. Все это приво­дит к замедлению темпов изме­нений и к установлению стабиль­ных экосистем.

В зрелых, устойчивых сооб­ществах все, что наращивают растения, используется гетеротрофами - это главная причина стабилизации экосистем. Если человек изымает продукцию из таких экосистем (например, дре­весину из зрелых лесов), он не­минуемо нарушает их.

На начальных этапах развития биоценозов, пока не сложились цепи питания, в экосистемах со­здается избыток растительной продукции, и такие биоценозы выгодны человеку.

Деятельность людей постоян­но приводит к сменам различных биоценозов - в результате рубок леса, осушения и обводнения зе­мель, выработки торфяников, прокладки дорог и т. д. Частич­ные или глубокие нарушения экосистем вызывают природные про­цессы их самовосстановления.

Однако природные возможнос­ти не безграничны. Самовосстанов­ление биоценозов часто тормозит­ся различными внешними причи­нами. Например, ежегодные раз­ливы рек все время нарушают формирование устойчивых биоце­нозов на их берегах, и здесь со­общества существуют в постоянно незрелом состоянии. Точно так же постоянная вспашка полей пред­отвращает восстановление естес­твенной растительности на этой территории. Пустыри могут деся­тилетиями не заселяться растени­ями или животными, если какой-либо фактор сильно отклоняется от нормы, например, сильно ток­сичны вывернутые породы, высока плотность грунта или недоста­точно влаги.

Другая причина в нарушении восстановительных возможностей биоценозов - снижение видового разнообразия в окружающей сре­де. Если неоткуда взяться семенам растений или видам животных, играющим важную роль на соот­ветствующих этапах развития со­обществ, экосистема остается на менее устойчивой стадии.

Например, при сплошных руб­ках еловых лесов на больших тер­риториях они зарастают со време­нем малоценными мелколиствен­ными породами и надолго задер­живаются в этом состоянии, так как неоткуда взяться семенам ели.

Все суксессии можно разделить на две большие групп. Это, прежде всего аллогенные сукцессии, причины которых определяются внешними влияниями (природными или антропогенными), изменяющими условия среды. При аллогенной сукцессии источник изменения биоценоза находится в окружающей его среде. Движущие силы сукцессии имеют направленный характер: среда – растительность. К такому типу сукцессии можно отнести переход от эвтрофного озере, обогащенного питательными веществами стоков к болоту или наземному сообществу. Сукцессии, происходящие в результате изменения условий среды самими сообществами в отсутствие постепенного изменения абиотических факторов, называются автогенными. В данном случае источником смены служит сама растительность, которая посредством изменения среды своего существования меняет структуру. Происходит как бы «самоотрицание» растительности. Схематично этот процесс можно представить следующим образом: растительность – среда-растительность.

Автогенные сукцессии могут быть первичными: развитие сообществ идет во вновь образовавшихся местообитаниях, на новых субстратах, где растительность ранее отсутствовала (песчаные дюны, застывшие потоки лавы, на породах, обнажившихся в результате эрозии или отступления льдов).

Если на какой-либо местности существовала растительность, но по каким-либо причинам она была уничтожена, то ее естественное восстановление называется вторичной сукцессией. Примерами таких сукцессий является локальное уничтожение леса болезнями, ураганом, пожаром и т.д.

По мере развития биоценоза изменения его структуры и видового состава протекают до определенного предела, после которого сообщество приходит в относительное стабильное состояние, главным образом за счет стабилизации структуры растительности. Такое относительно устойчивое и равновесное по отношению к внешней среде растительное сообщество носит название климаксового. Таким образом, климакс представляет собой заключительную стадию развития биоценоза, на которой он находится в равновесном состоянии с окружающей средой довольно продолжительное время.

Умение управлять процессами саморазвития и самовосстановле­ния экосистем - очень важная за­дача современной хозяйственной деятельности, когда человек при­водит в постоянное движение весь живой покров планеты. Снимая ограничивающие факторы, постав­ляя соответствующие семена рас­тений и вселяя необходимые виды животных, можно ускорить фор­мирование стабильных сообществ или, наоборот, задержать процес­сы на нужной нам стадии раз­вития.

ЭТО ИНТЕРЕСНО: