Саморазвитие экосистем

Саморазвитие экосистем

Из данного урока вы узнаете об изменениях экосистем, которые называют сукцессиями. Также вы познакомитесь с особенностью экологической экосистемы и понятием гомеостаза. В данном уроке приведены следующие понятия: экологическая сукцессия, суммарный прирост, гомеостаз

В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам

Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет.

Получите невероятные возможности

Конспект урока «Саморазвитие экосистем»

Из-за внутренних законов развития биогеоценоза в растительном и животном мире постоянно происходят изменения.

Если понаблюдать за каким-то участком экосистемы, то сразу мы их не обнаружим. Потому что естественные изменения происходят медленно. Только лет через десять, а то и больше мы сможем их заметить.

Например, на берегу озера растёт ива, окружённая лужайкой клевера и других низкорослых трав.

Вернёмся на это же место лет через десять. Мы видим, рухнувший ствол ивы, который уже дотлевает на берегу. Лужайка, густо поросла травой, берега озера заросли рогозом, ольшаником.

Как же будет развиваться это сообщество дальше?

Вначале водная гладь обмелеет, затянется со всех сторон сплавиной, на дно опустятся отмершие части растений. Постепенно зеркало воды затянется травой. Этот процесс будет длиться несколько десятков лет, а затем на месте озера образуется верховое торфяное болото.

Ещё позже болото начнёт зарастать древесной растительностью, скорее всего сосной.

По прошествии какого-то периода времени процессы торфообразования на месте бывшего водоёма приведут к созданию избыточного увлажнения и к гибели леса.

Наконец, появится новое болото, но уже отличное от того, что было прежде.

Вместе с изменением растительности меняется и животный мир территории. Для озера типичны водные беспозвоночные, рыбы, водоплавающие птицы, земноводные, некоторые млекопитающие — ондатра, норки.

Изменения экосистемы привели к тому что на месте озера образовался сфагновый сосняк. Теперь здесь обитают другие птицы и млекопитающие — глухарь, куропатка, лось, заяц.

Так с течением времени формируется новый биоценоз, который заметно отличается от первоначального видового состава.

В конце 19 века датский ботаник, эколог Йоха́ннес Эуге́ниус Ва́рминг сказал: «В прежнее время растительные сообщества рассматривали как устойчивые находящиеся в покое и мирно живущие друг возле друга группы. Однако на самом деле таких отношений в растительном мире не существует. Между растительными сообществами идёт борьба. Каждое отдельное сообщество постоянно стремиться вторгнуться в область других. И каждое изменение в жизни сразу же нарушает устойчивое до сих пор равновесие, вызывает перемещение и изменение во взаимных отношениях групп.»

Так Варминг достаточно точно охарактеризовал, наши наблюдения за озером.

Часто пахотные поля возделывают на месте вырубленного леса. Если такое поле забросить и не засеивать культурными растениями. То жизнь на нем станет постепенно меняться… изначально на нем возникает ряд сообществ, которые будут сменять друг друга.

Сначала поле быстро покроется разнообразными однолетними растениями.

Затем начнут прорастать семена древесных пород: сосны, ели, берёзы, осины. Которые легко и на большие расстояния разносятся ветром и животными. В слабозадернённой почве семена начинают прорастать. А в последствии на таком поле вновь начнёт расти лес.

Как на примере озера, так и на примере пахотного поля мы наблюдаем постепенную последовательную смену одних сообществ другими.

Такая смена сообществ в биологии называется сукцессией.

Экологическая сукцессия ─ это последовательная закономерная смена одного биологического сообщества (фитоценоза, микробного сообщества и т. д.) другим на определённом участке среды во времени в результате влияния природных факторов (в том числе внутренних сил) или воздействия человека.

Типы равновесий экосистем

Для поддержания жизни всех организмов, составляющих сообщество, в экосистеме необходим постоянный круговорот веществ. И прирост биомассы автотрофов должен покрывать затраты энергии гетеротрофов.

Другими словами, для устойчивого состояния сообщества, продукция трофического уровня должна покрывать пищевые потребности организмов следующего уровня.

Если прирост биомассы растений покрывает затраты энергии других организмов сообщества. То биомасса организмов в такой системе остаётся постоянной, а сама система неизменной, или равновесной.

В таком случае прирост биомассы будет потрачен на поддержание жизнедеятельности организмов.

Такое сообщество будет замкнутым. В замкнутом сообществе не происходит поступления дополнительной биомассы из вне. А собственный суммарный прирост биомассы полностью расходуется на поддержание его жизнедеятельности.

Это первый тип равновесия экосистемы, он характерен для замкнутого сообщества.

Примером второго типа равновесия может являться текучая река. В ней органическое вещество возникает не только в результате деятельности автотрофов, но и благодаря притоку веществ.

В таком типе равновесия расходы на поддержание жизни сообщества равны приросту биомассы собственных автотрофов, плюс биомасса органического вещества, которая поступает извне.

Третий тип равновесия характерен для сельскохозяйственных экосистем.

Здесь, происходит постоянное изъятие органических веществ (то есть урожая).

В таких экосистемах равновесие практически отсутствует. Обратного возврата использованных веществ не происходит. Поэтому для существования такой экосистемы человеку необходимо искусственно поддерживать сообщество.

Таким образом если прирост биомассы сообщества количественно больше, чем потраченная биомасса (то есть энергия) на поддержание жизни сообщества, то в экосистеме будет происходит накопление органического вещества. А если сообщество потратило больше чем накопило, то в экосистеме органическое вещество будет убывать.

Любые изменения как мы уже говорили влияют на сообщество. При избытке органических веществ количество организмов увеличивается, при их недостатке уменьшается. Такие изменения и есть сущность экологической сукцессии.

Например, если в реку смыло большое количество отходов с полей. Избыток органического вещества будет использоваться гетеротрофами, они начнут размножаться и увеличивать свою численность.

Но вот органическое вещество полностью использовалось, и численность гетеротрофов вновь постепенно возвращается к естественному уровню.

Таким образом изменения сообщества всегда происходят в направлении, возвращающем его к равновесному состоянию. Это главная особенность экологической сукцессии ─ стремление к гомеостазу, то есть постоянству внутренней среды.

Гомеоста́з — это саморегуляция, способность открытой системы сохранять постоянство своего внутреннего состояния за счёт определённых реакций, которые направленны на поддержание динамического равновесия.

Изначально сукцессия экосистемы происходит быстро. Затем её скорость снижается.

Вспомним берёзовую рощу. Берёза почти всегда первой поселяется на новых местах.

Её всходы образуют густую поросль, которая затеняет почву. Поэтому на местах расселения берёзы происходит смена светолюбивых растений на теневыносливые.

В берёзовом лесу поселяются майские хрущи, берёзовая пяденица, затем многочисленные птицы — зяблик обыкновенный, пеночка-весничка, мелкие млекопитающие — землеройка, крот, ёж.

На ранних стадиях сукцессии светолюбивая берёза — серьёзный конкурент для ели. Однако, когда берёзки подрастают, происходит изменение условий освещения. Это благоприятно сказываться на молодых елях, которые ускоряют свой рост.

Если на ранних этапах сукцессии прирост ели составлял 1-3 см в год, то по прошествии 10-15 лет он достигает уже 40-60 см. А где-то к 50 годам ель догоняет берёзу в росте, и образуется смешанный елово-берёзовый древостой.

Из животных в таком лесу появляются зайцы, белки. Среди птичьего населения поселяются иволги, чижи.

Смешанный елово-берёзовый лес постепенно сменяется еловым. Ель перегоняет в росте берёзу, создаёт значительную тень, и берёза, не выдержав конкуренции, постепенно выпадает из древостоя.

Таким образом происходит сукцессия, при которой вначале березовый, а затем смешанный елово-берёзовый лес сменяется чистым ельником. Естественный процесс смены березняка ельником длится более 100 лет.

Выделяют два основных типа сукцессий: первичную и вторичную сукцессию.

Первичная сукцессия начинается на лишённых жизни местах, ранее не заселённых субстратах, где отсутствовала растительность — на песчаных дюнах, застывших потоках лавы, породах, обнажившихся в результате эрозии или отступления льдов.

Вторичная сукцессия начинается на месте уже существовавшего ранее сообщества, которое по каким-либо причинам было уничтожено.

Другими словами, вторичная сукцессия — это естественное восстановление экосистемы.

Примером первичной сукцессии может служить заселения вновь образованных песчаных дюн, где растительность прежде отсутствовала.

Изначально здесь поселяются многолетние растения, способные переносить засушливые условия, например, пырей ползучий. Он укореняется и размножается на зыбучем песке, укрепляет поверхность дюны и обогащает песок органическими веществами. Таким образом физические условия среды, изменяются.

Затем появляются однолетние травы. Их рост и развитие способствуют обогащению субстрата органическим материалом.

Эти растения способствуют появлению проростков сосны, которые закрепляются здесь и, подрастая, через много поколений образуют сосновые леса на песчаных дюнах.

Таким образом по прошествии определённого периода времени на песчаных дюнах вырастает лес. Это пример первичной сукцессии.

Примером вторичной сукцессии может быть рассмотренное ранее озеро, из которого образовалось торфяное болото.

Изменение растительности начинается с того, что края водоёма зарастают водными растениями.

Постепенно на поверхности воды создаётся более или менее плотный слой растительности. Отмершие остатки растений накапливаются на дне водоёма. Из-за малого количества кислорода в застойных водах растения медленно разлагаются и постепенно превращаются в торф. Начинается формирование болотного биоценоза.

С течением времени формируется экосистема верхового болота.

Свойства сукцессионных изменений

Любому сообществу свойственны общие изменения, которые не зависят от видового состава или географического местоположения.

Выделяют главные свойства сукцессионных изменений.

Первое. Виды растений и животных в процессе сукцессии непрерывно сменяют друг друга.

Происходящие в ходе сукцессии изменения экосистемы создают благоприятные условия для заселения территории новыми видами.

Таким образом повышение видового богатства является вторым сукцессионным изменением.

По мере увеличения видового богатства происходит уплотнение сообщества.

В результате чего возрастает биомасса органического вещества. Это третье свойство сукцессионных изменений.

Четвёртое изменение состоит в снижении скорости прироста биомассы сообщества и в увеличении количества энергии, которая необходима для поддержания его жизни.

Например, старый лес, в нем уже не так интенсивно растут и размножаются виды. То есть скорость прироста биомассы (продукция) уменьшается. Однако потребление органических веществ, гораздо выше, чем на ранних стадиях сукцессии.

Последовательная смена одних сообществ другими происходит с разными скоростями, в зависимости от того является ли сукцессия первичной или вторичной.

Изменения при вторичной сукцессии происходят быстрее, чем при первичной. Потому как, вторичная сукцессия начинается на месте уже существовавшего ранее сообщества. Оставившего после себя достаточное количество питательных веществ, развитую почву, которые значительно ускоряют рост растений и различных организмов.

На продолжительность сукцессии также влияют и климатические условия.

Так при суровом климате (пустыне, например) продолжительность сукцессии невелика. Так как сообщество не может изменить неблагоприятное физическое окружение.

Пожар может не только прервать сукцессию, но и возвратить систему в начальное состояние.

Продолжительность вторичной сукцессии в умеренном климате.

Первая стадия травянистой растительности длиться 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.

Сообщество, которое состоит из зрелых растений и особей, отличается от сообщества, которое состоит из молодой растительности и особей животных, более устойчивым состоянием. Оно способно противостоять изменениям различных многих физических факторов. Так как зрелое сообщество имеет высокое разнообразие и насыщенность организмов, а также более развитую трофическую структуру.

Молодые сообщества, более уязвимы по отношению к внешним воздействиям.

Ни один вид растений или птиц не может процветать на протяжении всей сукцессии. По мере роста древостоя животное население в значительной степени меняет свой состав. Появляются хищники и паразиты, которые контролируют видовую структуру биоценоза. Поэтому последовательная и непрерывная смена видов во времени — характерная черта большинства сукцессионных процессов.

В процессе сукцессии биомасса живых организмов возрастает, а круговорот веществ увеличивается.

Биогеоценоз — определение, структура и свойства

Устойчивая система, в которой живые организмы находятся в тесной связи с неорганическими компонентами природной среды и существуют независимо от влияния человека, называется биогеоценозом. Этот термин подразумевает также замкнутую территорию, на которой происходит взаимодействие, обязательный обмен энергией и существование круговорота веществ внутри ограниченного ею растительного комплекса.

• Биологические понятия
• Показатели и свойства
• Структурный состав
• Взаимоотношения между компонентами
• Механизм саморегуляции
• Общие черты и особенности

Биологические понятия

Определение «биогеоценоз» в биологию предложил ввести советский ученый В. Н. Сукачев в 1940 году. Академик не только предложил использовать этот термин, но и создал развернутую теорию о природных сообществах, ограниченных собственным ареалом. Экологическое учение, популярное на западе, использует более широкое понятие «экосистема», которое придумал англичанин А. Тенсли. Главное различие между терминами:

• биогеоценоз является сообществом растений, животных и абиотических факторов, составляющих единый растительный комплекс, например, лиственный лес или пресный водоем;
• экосистема может описывать как процессы, происходящие в капле воды, так и охватывать огромные площади природной среды.

Агроценоз представляет собой искусственную экосистему. Она создается людьми, поэтому в ней не могут сформироваться устойчивые связи, тогда как естественные биогеоценозы образовывались на протяжении столетий под влиянием естественного отбора и существуют за счет только солнечной энергии. Искусственный отбор осуществляется людьми и отличается дополнительными энергетическими веществами, которыми они снабжают свои поля и плантации.

Биоценоз — более узкое понятие, включающее только совокупность всех живых организмов, населяющих определенное пространство, и не учитывающее неорганические компоненты окружающей среды. Термины «экосистема» и «биогеоценоз» можно считать тождественными при биологическом описании лесов, лугов и степей. Природные сообщества, лишенные фитоценоза (растительности), являются экосистемами. Можно сказать, что биогеоценоз — это всегда экосистема, но не в каждой экосистеме существует биогеоценоз.

Показатели и свойства

К неорганическим компонентам биогеоценоза (БГЦ) относят состав атмосферы и почвы, температуру и давление окружающей среды, влажность и другие гидрологические параметры, под воздействием которых живые организмы приобретают присущие их виду черты. Если в природные комплексы с полностью сформировавшейся растительностью вмешивается человек, то их восстановление происходит по законам, которые определяют основными свойствами биогеоценоза. К ним относятся:

1. Целостность. Заключается в обеспечении солнечной энергией и питательными веществами всех живых организмов и непрерывном переносе неиспользованной пищи обратно в круговорот веществ.
2. Устойчивость. Способность сложившегося БГЦ выдерживать воздействия со стороны внешней среды.
3. Саморегуляция. Поддержание численности живых существ в различных пищевых цепочках на определенном уровне.
4. Самовоспроизводство. Организмы, составляющие БГЦ должны быть способны к размножению для сохранения и воссоздания популяций.
5. Изменение. Количество организмов зависит от сезонных чередований погодных условий.

Для нормального существования БГЦ должны соблюдаться три показателя. Первый — видовое разнообразие, под которым подразумевается совокупность организмов всех классов и групп, обитающих в определенном природном комплексе. Нарушение какого-либо трофического уровня (звена в пищевой цепи) оказывает влияние на всю систему. Второй показатель — плотность популяций.

Она находится в прямой зависимости от обеспеченности участников питанием и характеризуется продуктивностью БГЦ — его общей биомассой, состоящей из живого вещества всех разновидностей животных и растений, в него входящих.

Чтобы экосистема считалась БГЦ, она должна представлять собой географическое образование и быть однородной по всем параметрам: микроорганизмам, населяющими почвенный слой, флоре и фауне, рельефу, глубине залегания и режиму грунтовых вод, почвообразующей породе. Кроме того, вид обмена веществ у каждого БГЦ особенный, присущий только ему.

Структурный состав

БГЦ состоит из материальных тел, которые называются его компонентами. Их подразделяют на 2 группы:

1. Живые или биотические (биоценоз).
2. Косные или абиотические вещества (сырье) — экотоп, биотоп.

К последним относятся углекислый газ, вода, кислород и другое. Биотические компоненты БГЦ могут жить под землей или водой, вести наземный образ жизни. Каждому из них отведено определенное место в пищевой цепи (трофический уровень), они находятся в тесной взаимосвязи друг с другом и по-разному участвуют в процессах обмена веществ. В структуру биогеоценоза входят:

• продуценты;
• консументы;
• редуценты.

Продуценты выполняют роль преобразователей солнечной энергии в органику и минералы, т. е. обеспечивают питание обитателям БГЦ. Это растения, основным процессом в которых выступает фотосинтез. Они являются источником пищи для консументов, к которым относятся травоядные животные, насекомые и некоторых разновидности паразитирующих растений.

Консументы одних видов могут употреблять в пищу другие виды консументов — крупные хищники нападают на травоядных животных, грызунов и мелких хищников. Органические останки используются для питания другими животными или растениями. Даже на самого грозного хищника после смерти нападают редуценты — бактерии и грибки. Их задача — разложить органику до неорганического состояния. Таким образом, редуценты замыкают круг взаимосвязей между флорой и фауной.

Кратко схему БГЦ можно представить как передачу переработанной растениями энергии Солнца животным, которые преобразуют ее в органические вещества.

Микроорганизмы, минерализующие органику, дают возможность представителям флоры усваивать соединения азота: растениям усваивать азот. В этом великом круговороте участвуют практически все химические элементы, присутствующие на планете.

Взаимоотношения между компонентами

В каждом БГЦ существуют сложные связи между участниками, носящие разветвленный характер. Симбиоз и мутуализм относятся к взаимополезным, так как в этих случаях обе стороны получают выгоду. Некоторые участники системы квартируют у других видов или являются по отношению к ним нахлебниками. Такие взаимоотношения, когда преимущество оказывается у одного организма без нанесения им ущерба другому, считаются полезно нейтральными.

Если один участник получает пользу за счет причинения вреда другому, то связь является полезно вредной. В эту категорию входят паразитизм и хищничество. Антагонизм и конкуренция, при которых организмы враждуют друг с другом, относятся к взаимо вредным взаимодействиям. Аменсализм является нейтрально вредной связью, а отношениями, от которых нет ни вреда, ни пользы обеим сторонам, считаются нейтральными. Каждый вид взаимосвязей — это ограничивающий фактор, играющий важную роль для поддержания в БГЦ динамического равновесия.

Механизм саморегуляции

Сложной системе БГЦ, где каждый участник процесса является важным и необходимым, присущ механизм саморегуляции, или динамического равновесия. Его действие легко понять на примере. Если погодные условия предполагают интенсивный рост растений, то увеличивается и количество органических питательных веществ, что вызывает ощутимый рост популяций животных, потребителей растительной пищи. Хищники активно охотятся, и количество травоядных уменьшается, но разрастается их собственная популяция.

Пищи становится недостаточно, и часть хищников вымирает. В результате экосистема возвращается в состояние равновесия. Об устойчивости БГЦ можно судить и по косвенным признакам. Динамическое равновесие характеризуется видовым разнообразием, широким жизненным пространством, отсутствием антропогенного воздействия, межвидовым взаимодействием в большом диапазоне.

Общие черты и особенности

Все БГЦ являются долговременными образованиями, которые складывались не одно столетие. Они имеют между собой хорошо выраженные отличия по видовому составу растительности, которые всегда закономерны и объяснимы с биологической точки зрения. Существующие в природе экосистемы имеют естественное происхождение. Типичные примеры биогеоценоза — луг или степь. На них первичным звеном в качестве продуцента выступают луговые (степные) травы, перерабатывающие энергию Солнца.

Вторичным звеном в цепи питания могут быть кустарники и другие растения, значение которых в производстве глюкозы для БГЦ невелико. Травы и кустарники становятся пищей для птиц, мелких зверей и насекомых, которыми, в свою очередь, питаются хищники. Останки мертвых растений и животных попадают в почву, где микроорганизмы их перерабатывают до неорганического состояния.

В отличие от лугов и степей, фитоценозы лиственных лесов разделены на нескольких ярусов. Высокие деревья, как обитатели верхнего яруса, имеют намного лучший доступ к солнечной энергии, чем растения, живущие в тени на более низких ярусах. Еще ниже кустарников и трав находится слой опади (сухих и гнилых листьев), в котором обитают грибы. Для среды обитания животных в лиственном лесу тоже характерна ярусность. Примеры фитоценозов:

• разнотравные луга и дубняки;
• злаковые луга;
• лишайниковые лиственничники;
• широколиственные леса.

Интересный вариант БГЦ — пруд. Его участники живут в воде, над водой и на дне водоема. Растительность пруда представлена классом водорослей, часть из которых постоянно находится под водой, а часть плавает на поверхности. Ими питаются разнообразные представители фауны — рыбы, ракообразные, брюхоногие, насекомые.

Хищникам нетрудно найти себе добычу, а микроорганизмы обитают не только в придонных почвах, но и в толще воды.

Искусственные системы

Примерами рукотворных БГЦ могут выступать агробиоценозы, организация которых осуществляется в процессе хозяйственной деятельности человека, а их состояние характеризуется рядом антропогенных факторов. В аграрном секторе к ним относятся виды посевного материала, успешность борьбы с сорняками, уничтожение вредителей, состав и количество удобрений, способы полива.

Искусственные биокомплексы без человеческого участия быстро вырождаются — заброшенные посевы зарастают сорняками, подвергаются нашествию активно размножающихся вредителей и в итоге погибают. Во время этого происходит изменение свойств БГЦ — без антропогенного фактора он теряет способность к саморегуляции и устойчивости.

Условия формирования

В отличие от искусственных, возникающих за короткое время, формирование естественных продолжается намного дольше и иногда достигает сотен и тысяч лет. Участникам необходимо долго приспосабливаться друг к другу, а высокая устойчивость определяется стабильным характером взаимодействия между участниками БГЦ. Динамическое равновесие в таких системах может нарушиться только в результате масштабных природных катаклизмов, значительных техногенных катастроф или грубого антропогенного вмешательства, связанного с разрушениями в биосфере.

Несмотря на то что естественным БГЦ свойственна устойчивость, их свойства со временем могут изменяться, преобразовываясь из одних в другие. Иногда реорганизация происходит быстро, например, в случае обмеления и зарастания небольших водоемов, которые за короткое время превращаются в болота или полностью пересыхают.

В других случаях БГЦ изменяется в течение длительного периода. Например, скальные породы постепенно зарастают мхами, на них появляются трещины, заполненные гумусом. В нем начинает появляться другая растительность, еще больше разрушающая скальную породу. В итоге меняется общий ландшафт, который заселяют новые представители фауны.

Таким образом, свойства БГЦ без антропогенного влияния меняются постепенно, но неуклонно, и только человек способен резко увеличить скорость этих изменений, что довольно часто приносит вред экологии.

Саморазвитие и смена экосистем. Устойчивость и динамика экосистем

В видеоуроке рассматриваются первичная и вторична сукцессии, типы равновесий экосистем и главные свойства сукцессионных изменений. В данном уроке приводятся следующие понятия: сообщество (биоценоз), сукцессия.

В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам

Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет.

Получите невероятные возможности

Конспект урока «Саморазвитие и смена экосистем. Устойчивость и динамика экосистем»

И растения, и животные связаны между собой многообразными отношениями. Все эти организмы образуют природные сообщества.

Cообществом (биоценозом) называется совокупность видов растений и животных, которые длительное время сосуществуют в определённом пространстве и представляют собой определённое экологическое единство.

Изменения происходят в нарушенных и сформировавшихся экосистемах и могут быть направлены как на восстановление, так и на смену самих экосистем. Последовательно идущие друг за другом смены сообществ на одной территории называют саморазвитием биогеоценоза.

В сообществах постоянно происходят изменения. Изменяется их видовой состав, численность тех или иных групп организмов, трофическая структура, продуктивность и все остальные показатели. То есть сообщества изменяются во времени.

Закономерный и последовательный процесс смены сообществ на определённом участке, вызванный взаимодействием живых организмов между собой и окружающей их абиотической средой, называется сукцессией.

Примерами сукцессий являются постепенное зарастание сыпучих песков, каменистых россыпей, отмелей и др.

Бывшие поля быстро покрываются разнообразными однолетними растениями. Сюда же попадают семена древесных пород: сосны, ели, берёзы. Они легко и на большие расстояния разносятся ветром и животными. В слабозадернённой почве семена начинают прорастать. В наиболее благоприятном положении оказываются светолюбивые мелколиственные породы.

Классический пример сукцессии — зарастание озера. Вначале водная гладь мелеет, затягивается со всех сторон сплавиной, на дно опускаются отмершие части растений. Постепенно зеркало воды затягивается травой. Этот процесс будет длиться несколько десятков лет, а затем на месте озера или старицы образуется верховое торфяное болото.

Ещё позже болото постепенно начнёт зарастать древесной растительностью, скорее всего сосной.

Вместе с изменением растительности меняется и животный мир территории, подверженной сукцессии.

Для старицы или озера типичны водные беспозвоночные, рыбы, водоплавающие птицы.

Земноводные и некоторые млекопитающие — ондатра, норки.

Итог сукцессии — сфагновый сосняк. Теперь здесь обитают другие птицы и млекопитающие — глухарь, куропатка, лось, медведь, заяц и т. д.

Любое новое местообитание — обнажившийся песчаный берег реки, застывшая лава потухшего вулкана — сразу оказывается ареной заселения новыми видами. Какие конкретно виды растений и животных будут заселять новое местообитание, будет зависеть от биотических и абиотических факторов.

Вновь поселившиеся организмы постепенно изменяют среду обитания. Например, меняют её влажность. Следствием такого изменения среды является развитие новых, устойчивых к изменениям видов и вытеснение предыдущих. С течением времени формируется новый биоценоз с заметно отличающимся от первоначального видовым составом.

Вначале сукцессионные изменения происходят быстро. Затем их скорость снижается. Всходы берёзы образуют густую поросль, которая затеняет почву, и даже если вместе с берёзой прорастают семена ели, её всходы, оказавшись в весьма неблагоприятных условиях, сильно отстают от берёзовых.

Светолюбивая берёза — серьёзный конкурент для ели. К тому же специфические биологические особенности берёзы дают ей преимущества в росте.

Берёзки в возрасте 2-3 лет могут достигать высоты 100-120 см, тогда как ёлочки в том же возрасте едва дотягивают до 10 см. Постепенно, к 8-10 годам берёзы формируют устойчивое берёзовое насаждение высотой до 10-12 м. Под развивающимся пологом берёзы начинает подрастать и ель, образуя подрост разной степени густоты. Перемены происходят и в нижнем, травяно-кустарничковом ярусе. Постепенно, по мере смыкания крон берёзы, светолюбивые виды, характерные для начальных стадий сукцессии, начинают исчезать и уступают место теневыносливым.

Изменения касаются и животного компонента биоценоза. На первых стадиях поселяются майские хрущи, берёзовая пяденица.

Затем многочисленные птицы — зяблик, славка, пеночка.

Мелкие млекопитающие — землеройка, крот, ёж. Изменение условий освещения начинает благоприятно сказываться на молодых ёлочках, которые ускоряют свой рост.

Если на ранних этапах сукцессии прирост ёлок составлял 1-3 см в год, то по прошествии 10-15 лет он достигает уже 40-60 см. Где-то к 50 годам ель догоняет берёзу в росте, и образуется смешанный елово-берёзовый древостой. Из животных появляются зайцы, лесные полёвки и мыши, белки. Сукцессионные процессы заметны и среди птичьего населения: в таком лесу поселяются иволги, питающиеся гусеницами.

Смешанный елово-берёзовый лес постепенно сменяется еловым. Ель перегоняет в росте берёзу, создаёт значительную тень, и берёза, не выдержав конкуренции, постепенно выпадает из древостоя.

Таким образом происходит сукцессия, при которой вначале берёзовый, а затем смешанный елово-берёзовый лес сменяется чистым ельником. Естественный процесс смены березняка ельником длится более 100 лет. Именно поэтому процесс сукцессии иногда называют вековой сменой.

Различают первичные и вторичные сукцессии.

Первичные сукцессии возникают на субстратах, не затронутых почвообразованием, и связаны с формированием не только фитоценоза, но и почвы.

Примером первичной сукцессии может являться поселение накипных и листовых лишайников на камнях. Под действием выделений лишайников каменистый субстрат постепенно превращается в подобие почвы, где поселяются уже кустистые лишайники, зелёные мхи, затем травы и другие растения и т. д.

Также примером первичной сукцессии является заселение вновь образованных песчаных дюн, где растительность прежде отсутствовала. Здесь вначале поселяются многолетние растения, способные переносить засушливые условия, например пырей ползучий.

Он укореняется и размножается на зыбучем песке, укрепляет поверхность дюны и обогащает песок органическими веществами. Физические условия среды, находящейся в непосредственной близости от многолетних трав, изменяются.

Вслед за многолетниками появляются однолетники.

Их рост и развитие часто способствуют обогащению субстрата органическим материалом, так что постепенно создаются условия, подходящие для произрастания таких растений, как ива, толокнянка, чабрец. Эти растения предшествуют появлению проростков сосны, которые закрепляются здесь и, подрастая, через много поколений образуют сосновые леса на песчаных дюнах.

Вторичные сукцессии развиваются на месте сформировавшихся биоценозов после их нарушения, например в результате эрозии, засухи, пожара, вырубки леса и т. п.

Примером вторичной сукцессии является образование торфяного болота при зарастании озера, где влаголюбивые виды растений (камыш, тростник, осока) начинают разрастаться вблизи берегов сплошным ковром. Отмершие остатки растений накапливаются на дне водоёма. Из-за малого количества кислорода в застойных водах растения медленно разлагаются и постепенно превращаются в торф. Появляются сфагновые мхи, на сплошном ковре которых произрастают клюква, багульник, голубика. Здесь же могут поселяться сосенки, образуя редкую поросль. С течением времени формируется экосистема верхового болота.

Ни один вид растений или птиц не может процветать на протяжении всей сукцессии. По мере роста древостоя животное население в значительной степени меняет свой состав.

Появляющиеся хищники и паразиты контролируют видовую структуру биоценоза. Поэтому последовательная и непрерывная смена видов во времени — характерная черта большинства сукцессионных процессов.

Продолжительность сукцессии во многом определяется структурой сообщества. При первичной сукцессии для развития устойчивого сообщества требуются многие сотни лет.

Вторичные сукцессии протекают значительно быстрее первичных. Это объясняется тем, что первичное сообщество оставляет после себя достаточное количество питательных веществ, развитую почву, что создаёт условия для ускоренного роста и развития новых поселенцев.

Типы равновесий экосистем

В основе сукцессии лежит неполный биологический круговорот в данном сообществе. Каждый живой организм в результате жизнедеятельности меняет вокруг себя среду, изымая из неё часть веществ и насыщая её продуктами метаболизма.

Растения аккумулируют солнечную энергию, запасают её в виде органических соединений.

Часть этой энергии расходуется самим растением. Оставшаяся энергия (чистая продукция) распределятся далее по трофическим уровням.

Если организмы будут потреблять меньше энергии, чем производить, то в экосистеме будет происходить накопление органического вещества, если больше — его уменьшение. И то, и другое будет приводить к изменениям сообщества.

При избытке ресурса всегда найдутся виды, которые смогут его освоить, при его недостатке — часть видов вымрет. Такие изменения и составляют сущность экологической сукцессии.

Изменения сообщества всегда происходят в направлении к равновесному состоянию.

Если прирост биомассы растений покрывает затраты энергии других организмов сообщества, то биомасса организмов в такой системе остаётся постоянной, а сама система неизменной, или равновесной.

В таком случае прирост биомассы будет потрачен на поддержание жизнедеятельности организмов. Такое сообщество будет замкнутым. В замкнутом сообществе не происходит поступления дополнительной биомассы извне. А собственный суммарный прирост биомассы полностью расходуется на поддержание его жизнедеятельности.

Итак, это первый тип равновесия экосистемы, характерный для замкнутого сообщества.

Примером второго типа равновесия может являться текучая река. В ней органическое вещество возникает не только в результате деятельности автотрофов, но и благодаря притоку веществ.

В таком типе равновесия расходы на поддержание жизни сообщества равны приросту биомассы собственных автотрофов плюс биомасса органического вещества, которая поступает извне.

Третий тип равновесия характерен для сельскохозяйственных экосистем.

Здесь происходит постоянное изъятие органических веществ (то есть урожая). В таких экосистемах равновесие практически отсутствует. Обратного возврата использованных веществ не происходит. Поэтому для существования такой экосистемы человеку необходимо искусственно поддерживать сообщество.

Любому сообществу свойственны общие изменения, которые не зависят от видового состава или географического местоположения.

Выделяют главные свойства сукцессионных изменений.

Первое свойство. Виды растений и животных в процессе сукцессии непрерывно сменяют друг друга.

Второе свойство. Во время сукцессии происходит повышение видового богатства.

Третье свойство. По мере увеличения видового богатства происходит возрастание биомассы органического вещества.

Четвёртое свойство сукцессионных изменений. На поздних стадиях сукцессии снижается скорость прироста биомассы сообщества и увеличивается количество энергии, которая необходима для поддержания его жизни.

Если сравнивать зрелое сообщество и молодое, то можно сказать, что зрелое сообщество с его большим разнообразием и обилием организмов, развитой трофической структурой и с уравновешенными потоками энергии способно противостоять изменениям физических факторов (например, температуры, влажности) и даже некоторым видам химических загрязнений в гораздо большей степени, чем молодое сообщество.

В зрелом сообществе прирост биомассы (продукция) уменьшается. Однако потребление органических веществ гораздо выше, чем в молодом сообществе. Молодое сообщество, в отличие от зрелого, способно производить новую биомассу в гораздо больших количествах, чем старое.

Таким образом, устойчивость экосистемы обеспечивается видовым разнообразием растительного и животного мира, способностью к саморегуляции численности компонентов всего биоценоза путём ограничения числа особей в популяциях, высокой первичной продуктивностью, отсутствием неиспользованных органических остатков, а также стабильностью климатических факторов.

Источник https://videouroki.net/video/44-samorazvitie-ehkosistem.html

Источник https://nauka.club/biologiya/biogeotsenoz.html

Источник https://videouroki.net/video/35-samorazvitie-i-smena-ehkosistem-ustojchivost-i-dinamika-ehkosistem.html