Гипермаркет знаний>>Биология>>Биология 9 класс>> Саморазвитие экосистемы

Саморазвитие экосистемы

1.    Какими изменениями в составе животное. и растительного населения сопровождается образование верхового болота?
2.    В чем сходство этого процесса с процессов зарастания покинутого сельскохозяйственного поля?

Экологическая сукцеесия.

Если прекратить возделывать когда-то отвоеванное у леса пахотное поле, то лес, ранее занимавший эту территорию, вновь вернется сюда. Однако прежде на этом месте возникнет ряд сообществ, которые. сменяя друг друга, подготовят дорогу лесу. Эти сменяющие друг друга сообщества можно уподобить стадиям развития, через которые проходят многие организмы, прежде чем достигнут зрелости.

Последовательная смена одних сообществ другими на определенной территории носит название экологической сукцессии (буквально — преемственность) и является закономерной. Сукцессия управляется самим сообществом и не зависит от местоположения или видовой принадлежности составляющих его организмов.

Для того чтобы понять природу экологической сукцессии, представим себе сообщество, в котором общий прирост биомассы автотрофов за единицу времени в энергетическом выражении точно соответствует количеству энергии, необходимому для поддержания жизни всех составляющих его организмов. Биомасса организмов в такой системе остается постоянной, а сама система неизменной, или равновесной.  Весь прирост биомассы будет потрачен на поддержание жизнедеятельности организмов.

Можно представить себе различные типы равновесия.

Первый из них характерен для замкнутого сообщества: сюда не поступает никакая дополнительная биомасса, а собственная продукция сообщества (суммарный прирост биомассы) целиком расходуется на поддержание его жнзни. Равновесие здесь подобно рассмотренному выше случаю.

Второй тип равновесия присущ некоторым экосистемам текучей воды, органическое вещество которых возникает только в результате деятельности автотрофов, но и благодаря притоку извне. Равновесие здесь означает, что расходы на поддержание жизни сообщества равны приросту биомассы собственных автотрофов плюс биомассе органического вещества, поступившего извне.

В сельскохозяйственных экосистемах (третий тип равновесия), наоборот, имеет место постоянное изъятие части урожая. Поэтому в таких экосистемах равновесие достигается лишь в том случае, если общие энергозатраты организмов равны той величине прироста биомассы автотрофов, которая остается в системе после изъятия урожая.

Если общий расход энергии на поддержание жизни сообщества меньше прироста биомассы продуцентов, в экосистеме будет происходить накопление органического вещества, если больше — его убыль.

И то и другое будет приводить к изменениям сообщества. При избытке ресурса всегда найдутся виды, которые смогут его освоить. При недостатке ресурса часть видов вымрет. Такие изменения и составляют сущность экологической сукцессии.

Главная особенность экологической сукцессии состоит в том, что изменения сообщества всегда происходят в направлении, возвращающем его к равновесному состоянию.

Развитие леса на оставленном поле является примером сукцессии, происходящей в ясно выраженном автотрофном состоянии, ибо в первый момент появляются автотрофные организмы.

Примером сукцессии другого рода являются процессы, происходящие в реке, загрязненной большим количеством органических веществ (например, с соседнего поля в реку пождями смыло внесенные органические удобрения).

Избыточное органическое вещество в этом случае начнут активно использовать гетеротрофы, они станут активно размножаться, увеличивая свою численность. Обилие гетеротрофов приведет к тому, что органическое вещество будет потребляться быстрее, чем оно создается в данной реке естественным путем. В конце концов, излишки органики будут использованы, и численность гетеротрофов вновь постепенно вернется к естественному уровню (т. е. будет определяться продукцией автотрофов).

Каждая стадия сукцессий представляет собой определенное сообщество с преобладанием тех или иных видов и жизненных форм. Они сменяют друг друга, пока не наступит состояние равновесия. Сукцессия, которая начинается на лишенном жизни месте (например, на вновь образовавшейся песчаной дюне), называется первичной сукцессией. Термин вторичная сукцессия относится к сообществам, которые развиваются на месте уже существовавшего ранее сформированного сообщества.

Как пример первичной сукцессии можно назвать поселение накипных и листоватых лишайников на камнях. Со временем выделения лишайников образуют на каменистом субстрате некое подобие почвы, где поселяются все более высокоорганизованные растения — кустистые лишайники, зеленые мхи, травы и другие растения.

Примером вторичной сукцессии являются изменения, происходящие после раскорчевки и запашки площадей, занятых прежде лесом (если, конечно, распаханный участок оставлен и впоследствии не обрабатывается), или после порубки леса, устройства пруда и т. д.

Скорость изменений при вторичной сукцессии гораздо выше, чем при первичной. Это объясняется тем, что первичное сообщество оставляет после себя достаточное количество питательных веществ, развитую почву, что значительно ускоряет рост и развитие новых поселенцев.

Значение сукцессий. В ходе сукцессии облик сообществ постоянно меняется. Меняется и функционирование экосистемы. Сукцессия — это закономерный и направленный процесс, поэтому общие изменения, происходящие на той или иной ее стадии, свойственны любому сообществу и не зависят от его видового состава или географического местоположения. В качестве главных можно назвать следующие четыре свойства сукцессионных изменений.

Первое: виды растений и животных в процессе сукцессии непрерывно сменяются. На рисунке 65 схематично показана картина изменений видового состава растительного сообщества в ходе вторичной сукцессии на покинутом земельном участке.

Изменение видового состава часто определяется соперничеством разных видов за одни и те же пищевые или  иные ресурсы; ведь происходящие в ходе сукцессии изменения экосистемы создают благоприятные условия для колонизации сообщества новыми видами. По этой причине сукцессионные изменения всегда сопровождаются повышением видового богатства, т. е. разнообразия организмов. Это — второе важное сукцессионное изменение.
К третьему следует отнести увеличение биомассы органического вещества. Население сообщества как бы уплотняется по мере увеличения видового богатства. Вспомните, каким плотным ковром покрывают травы лесные поляны, каким густым бывает старый лес, как много там видов растений, как тесно они уживаются.

Наконец, четвертое изменение состоит в снижении скорости прироста биомассы сообщества (продукции сообщества) и в увеличении количества энергии, требуемой для поддержания его жизни. Это наиболее важное явление сукцессии. На ранних стадиях первичной сукцессии скорость прироста биомассы растениями высока, но на последующих стадиях она падает.

Продолжительность сукцессии во многом определяется структурой сообщества. Изучение первичной сукцессии на таких местах, как песчаные дюны, свидетельствует о том, что в этих условиях для достижения равновесия требуются многие сотни лет. Вторичные сукцессии, например на вырубках, протекают гораздо быстрее. Все же требуется не менее 200 лет, чтобы в условиях умеренного влажного климата смог восстановиться лесной массив.
Если климат особенно суров (как, например, в пустыне, тундре или в степи), продолжительность сукцессий невелика, так как сообщество не может существенно изменить неблагоприятное физическое окружение. Вторичная сукцессия в степи, например, продолжается около 50 лет.

На рисунке 65 указана продолжительность основных стадий вторичной сукцессии в умеренном климате: первая — стадия травянистой растительности — длится около 10 лет: вторая — стадия кустарников — от 10 до 25 лет; третья — стадия лиственных деревьев — от 25 до 100 лет; четвертая — стадия хвойных деревьев — более 100 лет.
На ход сукцессии могут оказывать влияние периодические изменения климата, бури, засухи, пожары, часто случайные изменения. Так, например, пожар может не только прервать сукцессию, но и возвратить систему в начальное состояние.

Зрелые стадии сукцессии являются более стойкими пс сравнению с ранними. Засуха может сильно влиять на ран нюю стадию сукцессии, например на посевы ржи или пшеницы. На лесной биоценоз в устойчивой фазе существования она оказывает гораздо меньшее влияние (если, конечно, засуха не повторяется год от года).
Значение экологической сукцессии. Зрелое, т. е. достигшее состояния равновесия, сообщество отличается от молодого (т. е. такого, где жизнь только начала развиваться) высокой насыщенностью организмами, их разнообразием, белее развитой трофической структурой, уравновешенностью: между энергией, получаемой извне и используемой для поддержания жизни. Это позволяет ему противостоять изменениям многих физических факторов (например, температуры или влажности) и даже некоторым видам химических загрязнений. Ведь организмы, воздействуя на свою среду. меняют ее свойства, делают ее более приспособленной для жизни. В то же время почти вся энергия, доступная организмам, составляющим зрелое сообщество, тратится на пол- держание их жизнедеятельности.

Молодые сообщества, наоборот, более уязвимы по отношению к внешним воздействиям. Однако молодое сообщество способно продуцировать новую биомассу в гораздо больших количествах, чем зрелое. Прекрасный пример — поле, засеянное пшеницей. Если погодные условия благоприятны и в почве достаточно питательных веществ, урожай будет хсроший. Но стоит появиться сорнякам (если оставить поле обработки) — урожай снизится. Если дать сообществу тазвиваться естественным путем и дальше, то со временем на этом поле появятся не только новые травы, но и кустарники и даже деревья. Пшеницы будет все меньше и меньше, снизится и общий прирост массы растений. Питательные вещества и энергия будут расходоваться в основном на поддержание жизни.

Человек может собирать богатый урожай в виде чистой продукции, искусственно поддерживая сообщество на ранних стадиях сукцессии. Это требует больших затрат энергии. Ведя сельскохозяйственное производство, человек использует энергию машин и механизмов, собственного труда лля поддержания сельскохозяйственного сообщества (например, поля, засеянного пшеницей) на ранней стадии сукцессии. Человек препятствует проникновению в это сообщество других видов, которые могут конкурировать с пшеницей за питательные ресурсы или потреблять биомассу г астений на свои нужды. Ведь в зрелом сообществе годовой прирост биомассы растений расходуется в основном на дыхание растений и животных и может быть даже равен нулю.

С другой стороны, с точки зрения человека, устойчивость сообщества, находящегося в стадии равновесия, его пособность противостоять воздействию физических факторов (и даже управлять ими) является очень важным и весьма желательным свойством.

Пахотные земли, например, являются молодыми сукцессионными стадиями. Они поддерживаются в таком состоянии благодаря непрерывному труду земледельца. Леса же представляют собой более старые, более разнообразные и бол:ее стабильные сообщества.

Чрезвычайно важно, чтобы обоим типам экосистем человек уделял одинаковое внимание. Если уничтожить лес в погоне за временным доходом от древесины, уменьшатся запасы воды и почва будет снесена со склонов. Это снизит продуктивность равнинных районов. Иными словами, леса представляют для человека ценность не только как поставщики древесины или источник дополнительных площадей, вторые могут быть заняты культурными растениями.

Люди все еще слабо осознают последствия экологических крушений, совершаемых в погоне за экономической выгодой. Даже тех знаний, которые накоплены экологией в настоящее время, достаточно для уверенности в том, что превращение нашей биосферы в один обширный ковер пахотных земель таит в себе огромную опасность. Для нашего собственного выживания определенные ландшафты должны быть представлены естественными сообществами.

Экологическая сукцессия. Равновесие. Первичная (вторичная) сукцессия.

1.    В чем заключается главная особенность экологической сукцессии?
2.    В чем различия между первичной и вторичной сукпессиями? Приведите примеры.
3.    Назовите главные типы сукцессионных изменений.
4.    Какими факторами определяется продолжительность сукцессии?

Каменский А. А., Криксунов Е. В., Пасечник В. В. Биология 9 класс
Отправлено читателями с интернет-сайта

_{Онлайн библиотека с учениками и книгами, плани-конспекти уроков с Биологии 9 класса, книги и учебники согласно календарного плана планирование Биологии 9 класса}

Содержание урока
 конспект уроку и опорный каркас                      
 презентация урока 
 акселеративные методы и интерактивные технологии
 закрытые упражнения (только для использования учителями)
 оценивание 

Практика
 задачи и упражнения,самопроверка 
 практикумы, лабораторные, кейсы
 уровень сложности задач: обычный, высокий, олимпиадный
 домашнее задание 

Иллюстрации
 иллюстрации: видеоклипы, аудио, фотографии, графики, таблицы, комикси, мультимедиа
 рефераты
 фишки для любознательных
 шпаргалки
 юмор, притчи, приколы, присказки, кроссворды, цитаты

Дополнения
 внешнее независимое тестирование (ВНТ)
 учебники основные и дополнительные 
 тематические праздники, слоганы 
 статьи 
 национальные особенности
 словарь терминов                          
 прочие 

Только для учителей
 идеальные уроки 
 календарный план на год 
 методические рекомендации 
 программы
 обсуждения

Если у вас есть исправления или предложения к данному уроку, напишите нам.

Если вы хотите увидеть другие корректировки и пожелания к урокам, смотрите здесь - Образовательный форум.