Сезонная динамика экосистем
Более значительные отклонения в биоценозах наблюдаются при сезонной динамике. Эти отклонения обусловлены биологическими циклами организмов, которые зависят от сезонной цикличности природных явлений.
Смена времен года оказывает значительное влияние на жизнедеятельность животных и растений:
— у животных – спячка, зимний сон, диапауза и миграции;
— у растений – периоды цветения, плодоношения, активного роста, листопада и зимнего покоя.
Сезонной изменчивости подвержена нередко и ярусная структура биоценоза. Отдельные ярусы растений в соответствующие сезоны года могут полностью исчезать (например, травянистый ярус).
Длительность биологических сезонов в разных широтах неодинакова. В связи с этим сезонная динамика биоценозов арктической, умеренной и тропической зон различна.
Наиболее четко сезонная динамика выражена в экосистемах умеренного климата и в северных широтах, которые отличаются резкими изменениями физических параметров среды летом и зимой.
— в тундрах, для которых в летнее время характерен большой набор видов птиц, насекомых и других животных; а на зиму большая часть из них мигрирует на юг (большинство птиц, северные олени), а другие впадают в оцепенение и выключаются из активной жизни (насекомые, некоторые беспозвоночные животные).
— длинная полярная ночь закрывает возможность фотосинтеза для растений в тундровых экосистемах.
В тропиках сезонная динамика выражена не столь четко, но все же имеет место.
Наиболее распространенная ее форма – смена засушливых и влажных периодов — явление не столь ритмичное, как смена летних и зимних периодов, но биологически не менее значимое.
Во всех случаях уменьшение числа активных видов влечет за собой снижение общего уровня биогенного круговорота веществ и является важным фактором регуляции биосферных процессов.
В связи с тем, что характер суточных и сезонных изменений более или менее постоянен в течение длительного времени (столетия или даже тысячелетия), в биоценозах исторически сформировались механизмы, приводящие сообщество в целом в соответствие с периодичностью изменения условий обитания.
Поэтому, характерной чертой процесса суточной и сезонной динамики является сохранение принципиальных свойств данной экосистемы, поддержание ее целостности и функциональной устойчивости.
Биоценоз испытывает лишь периодические колебания качественных и количественных характеристик.
4.2. Экологические сукцессии
Динамика биоценозов может быть принципиально иной, когда под влиянием комплекса факторов меняются фундаментальные свойства экосистем и происходит их изменение в виде серии сменяющихся друг друга сообществ.
Экологическая сукцессия (от лат. преемственность, наследование) представляет собой развитие биоценозов, при котором происходит последовательная смена во времени одного сообщества другим.
Последовательный ряд постепенно и закономерно сменяющих друг друга в сукцессии сообществ называется сукцессионной серией (сукцессионным рядом).
Причинами подобных смен могут являться внешние по отношению к биоценозу факторы, действующие длительное время в одном направлении.
Такими факторами могут быть как естественные (отступление ледников, наводнения, землетрясения, извержения вулканов, пожары и т.д.,), так и антропогенные (расчистка лесных угодий, распашка степей, добыча полезных ископаемых, создание прудов и водохранилищ, пожары, загрязнение экосистем и т.д.)
Сукцессии, обусловленные действием внешних факторов, называются экзогенетическими.
Эндогенетические сукцессии происходят в результате процессов, которые происходят внутри самого биоценоза.
Эндогенетические сукцессии наблюдаются в природе, когда в процессе своего развития сообщество изменяет среду так, что она становится более благоприятной для другого сообщества. Формирующееся новое сообщество в свою очередь делает среду еще более неблагоприятной для прежнего сообщества. Менее приспособленные к новым условиям среды виды замещаются более приспособленными и так до тех пор, пока не появятся виды, которых условия среды полностью устраивают и они уже не замещаются другими видами.
Сукцессия заканчивается формированием конечного, завершающего или так называемого климаксного сообщества, наиболее адаптированного по отношению к условиям среды, способного поддерживать себя неограниченно долго, внутренние компоненты которого уравновешены друг с другом и окружающей средой.
Иными словами, климаксный биоценоз находится в состоянии гомеостаза.
Однако существование абсолютно климаксного биоценоза невозможно, так как взаимное воздействие его компонентов никогда не прекращается и в результате совершаются сукцессии. Этот процесс постоянен, так как развитие биоценозов, как и любого природного явления, не может остановиться.
Со временем микроорганизмы, растений и животные в биоценозе приобретают лишь некоторую относительную устойчивость – сбалансированность отдельных компонентов в сообществе. Но такое климаксное состояние биоценоза не может быть постоянным во времени и пространстве.
Поэтому, термин «климакс» можно использовать лишь условно в смысле приобретения биоценозом определенной замедленности в развитии, поскольку даже при кажущейся неизменности в биоценозе все-таки протекают процессы, подготавливающие его к сукцессии.
Процессы сукцессии в природе могут занимать различные временные промежутки.
Известны изменения экосистем, идущие на протяжении многих столетий, которые охватывают целые геологические периоды и отражают общие пути эволюции биосферы. Такие смены экосистем называются вековыми сукцессиями.
Процессы сукцессии, идущие в геологических масштабах времени, тесно связаны с геологическими и климатическими изменениями, а также с эволюцией видов.
Если в результате изменения условий среды одни виды вымирают, а другие изменяются под действием естественного отбора, данный процесс рассматривается как эволюционная сукцессия.
Примерами вековой смены экосистем могут служить:
изменения сообществ растений и животных по мере отступления ледников после крупных оледенений;
сукцессия от широколиственных лесов к пустыням в северной части Средней Азии, связаны с вековым изменением климата.
В большинстве случаев процессы сукцессии совершаются в сравнительно короткие промежутки времени, измеряемые годами и десятилетиями.
лесной пожар может моментально уничтожить сложившийся на протяжении тысячелетий устойчивый биоценоз и на пожарище начинает довольно быстро создаваться новое сообщество. При этом будет наблюдаться частая смена ряда сообществ. В конечном итоге восстанавливается биоценоз исходного типа или же он незначительно отличается от первоначального;
зарастание небольшого озера с последующим появлением на его месте болота, а затем леса. Вначале по краям озера образуется сплавна – плавающий ковер из осок, мхов и других растений. Постоянно озеро заполняется отмершими остатками растений – торфом. Образуется болото, постепенно зарастающее лесом.
Рис. 1. Процесс исчезновения озера: а — озеро; б — по мере увеличения в озере осадочных материалов оно мелеет; в — в дальнейшем озеро превращается в болото и покрывается растительностью; г— в конце концов это место превращается в сушу. Обычно этот процесс занимает несколько тысяч лет даже для мелководных озер
Формирование елового леса на заброшенных пашнях – другой классический пример сукцессии.
Еловый лес в своем развитии проходит несколько этапов.
Первыми на заброшенных пашнях появляются береза, осина и ольха, поскольку семена этих деревьев легко разносятся ветром. Такие первопоселенцы обычно называют пионерами. Наиболее стойкие из них заселяют заброшенную или распаханную территорию, утверждаются там и постепенно изменяют среду, создавая тем самым новые условия, к которым сами со временем оказываются неприспособленными.
Эти условия становятся пригодными для растений-захватчиков, которые вытесняют пионеров и начинают доминировать в сообществе до тех пор, пока в результате их деятельности вновь не изменяться условия и они не начнут замещаться более приспособленными формами.
Условия, благоприятные для появления ели, создаются только после смыкания крон берез, которое происходит примерно через 30-50 лет. Постепенно формируется смешанный лес. Однако он существует сравнительно недолго, так как светолюбивые березы не выносят затенения и под пологом елей их возобновления не происходит.
Устойчивый еловый лес на заброшенной пашне образуется примерно через 80—120 лет после первых всходов березы.
В процессе развития березового, а затем и елового леса в биоценоз включаются все новые виды растений и животных, которые сопровождают доминантов. Одновременно происходит замещение одних видов другими. По мере того как увеличивается их число, в сообществе возникают и заполняются новые экологические ниши.
Таким образом, приведенные примеры убедительно свидетельствуют о том, что экологическая сукцессия является результатом изменений, которые вносятся в среду обитания самими сообществами.
Это закономерный, направленный процесс, который заканчивается образованием климаксового сообщества, характеризующегося максимальной величиной биомассы и наибольшим разнообразием слагающих его видов.
По общему характеру сукцессии подразделяются на первичные и вторичные.
Первичной называется сукцессия, которая начинается на абсолютно лишенном жизни месте.
При первичных сукцессия скорость изменения сообществ, как правило, невелика. Сукцессионные ряды, последовательно сменяющие друг друга, удерживаются значительный промежуток времени, а достижение экосистемой климаксового состояния затягивается иногда на многие столетия.
Примерами первичных сукцессий в масштабе геологических периодов являются формирование фауны и флоры на скалах, песках, лавовом потоке, в послеледниковый период, после поднятия островов в океане.
Сукцессия называется вторичной, если сообщество развивается на месте, где раньше существовал хорошо развитый биоценоз.
В таких местах обычно сохраняются богатые жизненные ресурсы. Поэтому вторичные сукцессии приводят к образованию климаксового сообщества значительно быстрее, чем первичные.
В современных условиях вторичные сукцессии наблюдаются повсеместно. Они обусловлены последствиями, возникающими в результате пожаров, наводнений, распашки степей, вырубки лесов, осушения болот.
Источник
§ 23. Сезонные изменения экосистем. Весна. Лето
Сезонные изменения экосистем обусловлены колебаниями продолжительности светового дня, температуры воздуха и т. д.
2. Какие изменения происходят в лесной экосистеме весной?
Весной пробуждаются деревья, появляются почки, начинают цвести растения. У многих зверей весной появляется потомство. Активизируется население лесной подстилки и почвы. Размножаются грибы, бактерии, почвенные насекомые, черви.
3. Какие раннецветущие растения вы знаете? Как вы думаете, какие факторы способствуют их раннему цветению?
Ветреница, мать-и-мачеха, прострел (сон-трава), перелеска. Их раннему цветению способствуют питательные вещества, запасенные в подземных органах в прошлом году.
4. Какие перемены в природе происходят в лесу летом?
Летом цветут и образуют семена многочисленные травянистые растения и кустарники. Цветут и деревья. Появляются плодовые тела у грибов, на нижней стороне шляпки которых позже образуются многочисленные споры. В жаркие летние дни размножаются насекомые. В июне появляются детеныши у летучих мышей, ящериц и птиц. В середине лета начинают линять (менять перьевой покров) тетерева и глухари. В августе перелетные птицы начинают собираться в стаи, готовясь к отлету.
5. Установите, какие явления происходят весной, а какие летом: а) появление потомства у ежихи; б) линька у тетерева и глухаря; в) распускание почек на деревьях; г) цветение черники; д) появление детенышей у летучих мышей.
6. Поздней весной в лесу слышен птичий хор, но в начале лета становится намного тише. С чем это связано?
Поздней весной у большинства птиц начинается брачный период, сопровождающийся привлечением особей противоположного пола, строительством гнезд, защитой кормовой территории. Это выражается в пении птиц или других формах звуковой сигнализации между ними, драках между самцами, турнирных боях. В начале лета становится намного тише, так как птицы заняты выкармливанием птенцов, добычей для них корма, обучением молодняка.
Присоединяйтесь к Telegram-группе @superresheba_6, делитесь своими решениями и пользуйтесь материалами, которые присылают другие участники группы!
Источник