Динамика экосистем. Циклические изменения экосистем. Экологические сукцессии.

Динамичность экосистем.
Динам-ть – сп-ть э/с к измен.и разв. Э/с предст.собой целостн.сист.,кот.объед-т жив.орг-мы(биоценоз) и н/ж ср.(биотоп). Абиот.среда чрезв.изменчива,мен-ся клим-е,эдафич.и прочие факт.,а это опр-ет колеб-е числ-ти попул-ции,измен-е сост.и связей биоценоза. Т.о.экос.,как открытые системы непрер-но измен-ся и разв-ся под влиянием внеш.и внутр.факторов. Масштабы врем.различны,в кот.выр-ся динамика: изм-я могут иметь сут.или сезон.ритмику,дл-ся тысячелетие или ряд лет. Изм-я м.б.циклич-ми(с возвр.к исходному сост-ю) и напрв-ми.
Циклические измен-я э/с: Циклич.изм.к.-либо явл-ся рез-том ее общ.приспособ-я к суточ.и сезон.динам.абиот.усл-й,определяемой движ.Земли и луны. Они выраж-ся в: а)суточных и б)сезонных измен-х облика биоценоза,связ-х с суточ.и сезон.ритмами в жизни раст.и жив.,сменами видового состава на протяж.годового цикла. При этом сохр-ся принц-е черты стр-я и св-ва данной экос.,подд-ся ее целостность и функцион-е. Напр.,лес летом и лес зимой несм.на огромные различия не превр-ся в разные э/с,это разные сезон.состояния одной и той же э/с,они входят в ее общую харак-ку.
а)Суточные измен-я. В теч.суток не происх.принц.перестроек видового сост.и форм взаимосв-й в биоц. Перем.св-ны с деят-тью видов с разной сут.актив-ю. Так,в лесах умер.зоны наиб.акт-ны нас-е,птицы,б-во видов цветк.раст-й; в ночное время акт-ны др.виды:ночные бабочки,совы,мн.млекопит-е,козодои,раскрыв.цвет.раст-я,опыляем.ночн.нас-ми. В нек.случ.суточ.дин-ка биоц.опр.темп-м фактором; так,в пустыне летом днем набл.резк.спад актив-ти б-ва видов. Разделение периодов акт-ти по врем.,снижает конк-ю,приводит к услож-ю биоц.и более полному использ-ю ресурсов среды.
б)Сезонные изм-я. Более сущест-ны. В небл.сезон года многие виды мигр-ют в р-ны с лучшими усл-ми. Некот.виды переж.этот сезон в неактив.сост-ии (диапауза у насек.,хлодовое окоченение у пресмык.,спячка у млекоп.) и тоже выпадают из сост.биоц.в это вр. В фитоценозах происх.струк-ные изм-я(выпад-е однолетников,отмир.трав-й раст-ти,листопад у дер.и кустраников) и функ-ные(изм-е интенс-ти фотосинтеза,накоп-е запас.пит-х вещ-в и др.) Во всех случ.уменьш-е числа актив.видов ведет за собой общ.сниж-е ур-ня биогенн.круговор.вещ-в. Т.о.число видов явл-ся важным факт.регул-ции в э/с. Итак,суточ.и сезон.имз-я в стр-ре и функ-нии экосистемы не приводит к качес-м изм-ям э/с,это разные временные аспекты одной и той же э/с. В др.случ.динам.э/с имеет принц.другой харак-р,когда измен.в сообществе приводит к смене этого сооб-ва другим. Такое разв-е э/с наз-ся эколог.сукцессией.
Экологические сукцессии. Сукцессии длятся годы и стол-я и происх.по разным причинам: -они могут порождаться внутр-ми взаим.в э/с,это аутогенная сукцессия. Каждый организм в рез-те своей ЖД меняет вокруг себя среду; когда какие-либо попул.долго сущ-ют в сост.биоцен.,они меняют свою ОС в небл.для себя сторону. В рез-те,они оказ-ся вытесненными попул-ми тех видов для кот.эти изм-я ср.оказ-сь благоприятными; -м.б.вызваны и внеш.по отнош-ю к данной э/с факт.,такие как: геолог.изм.,изм.клим.,антропог.возд-е,такие сукцессии аллогенные. Сукцессии м.б.перв-ми и вторичными. Первичные – начин.на субстрате,лишенном жизни.Так,ч/з ряд промеж-х сооб-в форм-ся устойч.сооб-ва на скалах,застывших пот.лавы. Пример!:форм-е биоц.на голой скале.Обнажается голая часть,посел-ся цианобакт.,бакт.Они обр-ют на камне черные натеки. Здесь могкт обитать насек.многохвостки,кот.пит-ся ост-ми бакт.Затем посел-ся накипные лиш-ки.На этой стад.форм-ся компл.видов,сост-х из микроскопич.водор.,прост-х,нематод,нек.насек-х и клещей. Все они спос-ют созд-ю первичной почвы. Позднее посел-ся листовые лиш-ки со св.набором консументов и редуц.На обр-ся почве(мелкоземе) прикр.мхи. Под мхами колеб-е темп.и влаж.уже<,чем на пов-ти камня. Т.о.абиот.усл-я в такой микросист.стан-ся стабильнее,а сооб-во>слож.и разнообразным. Затем,на базе возн-й почвы посел-ся сосуд.раст-я,одновременно идет обогащение зооценозом. Такой посл-й ряд,закон-но сменяющих др.др.сооб-в наз.сукцессионной серией. А отн-но недолговечные сооб-ва сериальн.стад.завер-ет сукцессию формир-ем устой-го долговечного сооб-ва наз-ся климаксовыми сооб-ми. Вторичные – нач-ся в том сл.,если уже в сложившемся биоц.наруш-ся связи орг-в(в рез-те пожара,вырубки). Смена сооб-в,ведущие к восст-ю прежнего сост.и стр-ры биоц. ->демутационной сукцессией назыв. Пример!:восст-е климаксового сооб-ва елов.леса после пож.Стадии сукц.назыв.один-во,что после пож.,то и после вырубки. Появ-е ОТК-го пр-ва на месте леса,меняет режим освещения,темп.,влаж.и др.факторы.Эти измен.неблаг.для таежных видов раст.и жив.=>их разв-е угнетается. Вместо них,на освещенных,сухих и прогрев-х иестах форм-ся временное одноярус.сооб-во светолюбивых трав. Первыми посел-ся виды с легкораспр-ми семенами(Иван-чай)-стадия открытой вырубки. Позднее нач-ся лесовозобн-е,=>прораст.светолюб.виды лист-х раст-й(бер.,осина,ивы и др.),посел-ся кустарники. Одноврем-но форм-ся связанный с луговой/кустарн.раст-ю зооценоз(разнообр.нас.и др.беспозв.,грызуны,и исходно св-е с лугами и полями).Разв-е куст-в ягодных привл.б-е кол-во птиц,налич.хор.прогрев-мых мест – рептилий. Форм-ся сооб-во заростающей вырубки(след.стадия).Эта стад.заним.в сренем.3 года.Затем нач-ся инт-ное разв.светолюбивых мелколист-х деревьев(бер.,осины),пост-но подросшие дер.вытесняют куст-ки и наиб.светол.виды трав.Кустарниково-луговое сооб-во смен-ся молодым лесом,с несомкнутыми кронами.Зооцен.на этой стад.обедняется за счет эмигр-и видов ранее св-х с куст.и богатым разнообразием(примерно10лет).После смыкания крон сооб-во переходит в стад.лиственного леса(ч/з 12-15лет после нач.сукц.)Биоц.услож-ся за счет форм-я комплекса видов,хар-ных для лист-х лесов.Под древ-м пологом в усл.затенения и повыш.влаж-ти нач-ся интенсив.прораст.семян ели,пост-но хвойный подрост оконч-но заглушает лугов.раст-ть,ее сменяют жхи и лесное разнотравье.Старые листвен.деревья затеняются выходящими в 1ярус елями.Возоб-е лист-х дер.прекр-ся.Смыкание еловых крон,еще>угнетает бер.и осина.В конце концов лист-е дер.выпадают из сост.биоц.и восст-ся исходных тип лесн.сооб-ва с доминированием ели,=>мен-ся и зооценоз.Весь процесс зан.прим-но 90-150 лет.Втор.сукц.не всегда доходит до восст-я исход.биоц.Под действ.разл.факт.она мож.останов.на 1из промеж-х стадий.Напр.,выпас скота на пожарищах мож.повернуть ход сукцессии в стор.форм-я суходольного луга,потому что скот вытаптывает раст-я.Иногда мож.происх.пост-но упрощ-е стр-ры сооб-ва и сниж.его продук-ти.Напр.,перевыпас скота может привести к форм-ю сооб-ва с пустырной раст-ти(колючки).Сукц.,ведущая у упрощ.стр-ры и сниж.прод-ти – дигрессионная.И в случ.перв.и втор.сукц.мож.выд-ть одни и те же этапы.
Основные этапы сукцессий: 1)Возн-е незанятого жизнью пр-ва,оно имеет локальн.хар-р.2)Миграция на него разл.орг-в или их зачатков.Занос спор и прочего имеет случ.хар-р в зав-ти от набора видов,кот.им-ся в окруж.э/с.3)Приживание их на данном уч-ке.Приж-ся лишь те,экол.валент-ть кот.соот-ют данному комп.абиот.усл-й.4)Конкуренция вселенцев м/у собой и вытеснение отд-х видов.Приж-ся виды постеп.заним.весь биотоп.5)Преобр-е орг-ми биотопа.Постеп-но стабил-я аб.усл-й и о тнош.м/у видами.Конкур.от-я замен-ся «+» связями.Процесс завершается форм-ем устойчивого сооб-ва.
С энерг.позиц.в проц.сукц.происходит: на первых эт.сукц-ии,когда еще беден видовой состав сооб-ва и пищевые сети не соверш-ны,не весь прирост биомассы раст.потреб-ся гетеротрофами. П>Д. Высока чистая прод-я сооб-ва.Накап-ся и биомасса жив-х орг-в и запасы мертвого неразлож.орг-го вещ-ва. П>Д возникает. В зрелых уст-х сооб-х практ.весь годовой прирост раст-ти расходуется гетер-ми,=>ЧПС=0. Т.о.сукц.нач-ся с состояния П>Д и стрем.к П=Д. Отн-е прод-ии деструкции явл.фун-м показ-м отн-й зрел-ти экос.С точ.зрел.круг.вещ-ва происх.: снач.раст-е черпают биоген.элем.из запаса почвы,пост-но по мере истощ.этих зап.и накоп.в э/с мертвой орг-ки,ее разлож-е стан.осн-м ист.минер-го пит-я растений. Кругов.стан-ся замкнутым.Такова схема типич.экол.сукцессии,заним-й от неск.десятков до неск.сотен лет.А фунд-е крупномасш-е формы динам.экос-м пред-ны вековыми сер.,смен-ми др.др.на протяж-ии многих столетий экосистем.Сукц.такого масшб.охв-ли целые геол.периоды и происх.в связи с изм-м клим.,рельефа и др.св-в пов-ти З.Они отражают историю разв-я биосферы.

 

Биосфера. Границы биосферы.

Биосфера — оболочка Земли, заселённая живыми организмами, находящаяся под их воздействием и занятая продуктами их жизнедеятельности; «пленка жизни»; глобальная экосистема Земли. Это часть планеты Земля, на которой имеет место взаимодействие вещества Земли с материей Солнца. Результатом этого взаимодействия является возникновение жизни и всех живых организмов на планете. Жизнь во всем своем многообразии представляет собой механизм процесса накопления солнечной материи на Земле. Существующий «круговорот» веществ в биосфере, на самом деле имеет начало и конец: начало — это материя Солнца, достигающая планеты непрерывно, конец — это вещество Земли, масса которой непрерывно увеличивается. Термин «биосфера» был введён в биологии Жаном-Батистом Ламарком в начале XIX в., а в геологии предложен австрийским геологом Эдуардом Зюссом в 1875 году. Целостное учение о биосфере создал русский биогеохимик и философ В. И. Вернадский.. Он впервые отвёл живым организмам роль главнейшей преобразующей силы планеты Земля, учитывая их деятельность не только в настоящее время, но и в прошлом. Биосфера располагается на пересечении верхней части литосферы, нижней части атмосферы и занимает всю гидросферу.

* Верхняя граница в атмосфере: 15÷20 км. Она определяется озоновым слоем, задерживающим коротковолновое УФ-излучение, губительное для живых организмов.

* Нижняя граница в литосфере: 3,5÷7,5 км. Она определяется температурой перехода воды в пар и температурой денатурации белков, однако в основном распространение живых организмов ограничивается вглубь несколькими метрами.

* Нижняя граница в гидросфере: 10÷11 км. Она определяется дном Мирового Океана, включая донные отложения.

Слои Биосф 1. Апобиосф до 100 км в высоту 2. Парабиосф до 25 км в высоту 3. Эубиосфера 6км вверх-6км вниз 4. Гипобиосф 5. Метабиосф (былые биосф)

Вертикал стр-ра: Геобиосф Гидробиосф Аэробиосф

1. Геобиосф террабиосф (эоловая зона, фитосфера, педосф) литобиосф (гипотеррабиосф телуробсф)

2. Гидробсф океанобсф + аквабсф (фотосфера, дисфотосфера, афотосфера)

Горизонт стр-ра:

Биогеогр царства Биогеогр области (материк) Биозоны (Биогеогр пояс) биомы геохим ландшафт биогеоценотич комплексы биогеоценозы

Биосфера состоит из:

Живое вещество — вся совокупность тел живых организмов, населяющих Землю, физико-химически едина, вне зависимости от их систематической принадлежности. Масса живого вещества сравнительно мала и оценивается величиной 2,4…3,6·1012 т (в сухом весе) и составляет менее одной миллионной всей биосферы (ок. 3·1018 т), которая, в свою очередь, представляет собой менее одной тысячной массы Земли. Но это одна «из самых могущественных геохимических сил нашей планеты», поскольку живое вещество не просто населяет биосферу, а преобразует облик Земли. Живое вещество распределено в пределах биосферы очень неравномерно.

Биогенное вещество — вещество, создаваемое и перерабатываемое живым веществом. На протяжении органической эволюции живые организмы тысячекратно пропустили через свои органы, ткани, клетки, кровь всю атмосферу, весь объём мирового океана, огромную массу минеральных веществ. Эту геологическую роль живого вещества можно представить себе по месторождениям угля, нефти, карбонатных пород и т. д.

Косное вещество — продукты, образующиеся без участия живых организмов.

Биокосное вещество, которое создается одновременно живыми организмами и косными процессами, представляя динамически равновесные системы тех и других. Таковы почва, ил, кора выветривания и т. д. Организмы в них играют ведущую роль.

Вещество, находящееся в радиоактивном распаде.

Рассеянные атомы, непрерывно создающиеся из всякого рода земного вещества под влиянием космических излучений.

Вещество космического происхождения.