IV.8. Стабильность и устойчивость экосистем

Читать

IV.8. Стабильность и устойчивость экосистем
sh: 1: –format=html: not found

С. Г. Зубанова

Экология

шпаргалка

1. Основные понятия (термины) экологии. Системность

Основным понятием в экологии является «экосистема». Этот термин введен в употребление А. Тенсли в 1935 г. Под экосистемой понимают любую систему, состоящую из живых существ и среды их обитания, которые объединены в единое функциональное целое.

Основными свойствами экосистем являются:способность осуществлять круговорот веществ, противостояние внешним воздействиям, производство биологической продукции.

Обычно выделяют: микроэкосистемы (например, небольшой водоем), которые существуют, пока в них присутствуют живые организмы, способные осуществлять круговорот веществ; мезоэкосистемы (например, река); макроэкосистемы (например, океан) а также глобальную экосистему – биосферу

Более крупные экосистемы при этом включают в себя экосистемы меньшего ранга.

Экосистемы (биогеоценозы) обычно состоят из двух блоков. Первый блок, «биоценоз», включает в себя взаимосвязанные организмы разных видов, второй блок, «биотоп», или «экотон», – среду обитания.

Каждый биоценоз включает в себя множество видов, но представленных не отдельными особями, а популяциями, иногда их частями. Популяция – это обособленная часть вида, занимающая какое-то определенное пространство и способная к саморегулированию, поддерживанию оптимальной численности особей вида.

В экологии достаточно часто используют также термин «сообщество».

его неоднозначно Под ним понимают совокупность взаимосвязанных организмов различных видов, а также аналогичную совокупность лишь растительных (растительное сообщество, фитоценоз), животных (зооценоз) организмов или микробов (микробоценоз).

Системность экологии состоит в том, что эта наука изучает системы, их звенья и члены, находящиеся в тесной взаимозависимости и взаимосвязи. Поэтому необходимо учитывать множество факторов при рассмотрении различных экологических явлений и при планировании каких-либо вмешательств в экосистемы.

Различают три типа систем.

1. Изолированные, не обменивающиеся с соседними веществом и энергией.

2. Закрытые, которые обмениваются с соседними энергией, но не веществом.

3. Открытые, обменивающиеся с соседними веществом и энергией. Большинство природных (экологических) систем относится к открытым.

Функционирование систем невозможно без связей. Их делят на прямые и обратные. Прямая – связь, при которой один элемент действует на другой без ответной реакции (действие древесного яруса леса на выросшее под его кроной травянистое растение). Обратная – связь, где один элемент отвечает на действие другого.

2. Среда и факторы среды, их классификация

Среда обитания – природные тела и явления, находящиеся в прямых и косвенных взаимоотношениях с организмом (организмами). Отдельные элементы среды являются факторами.

1. Окружающая среда – среда, измененная человеком. Природная среда, окружающая природа – это среда, измененная в малой степени.

2. Или не измененная человеком.

3. Местообитание – среда жизни организма или вида, в которой проходит весь цикл его развития.

Влияние среды на организмы оценивают через экологические факторы (любой элемент или условие среды, на которые организм реагирует приспособительными реакциями).

Классификация факторов.

1. Факторы неживой природы (абиотические): климатические, атмосферные, почвенные и др.

2. Факторы живой природы (биотические) – влияние одних организмов на другие: со стороны растений (фитогенные), животных (зоогенные) и т. п.

3. Факторы человеческой деятельности (антропогенные): прямое влияние на организмы (промысел) или косвенное – на местообитание (загрязнение среды).

Современные экологические проблемы и возрастающий интерес к экологии связаны с действием антропогенных факторов.

Существует классификация факторов степени адаптации к ним организмов по периодичности (смена суток, сезонов года, приливноотливные явления и т. п.) и направленности действия (потепление кли мата, заболачивание территорий и т. п.). Организмы легче всего адаптируются к четко изменяющимся факторам (строго периодические, направленные).

Адаптация к ним часто является наследственно обусловленной. Даже если фактор меняет периодичность, то организм продолжает некоторое время сохранять адаптацию к нему, действовать в ритме биологических часов (при смене часовых поясов). Наибольшие трудности для адаптации представляют факторы неопределенные, например антропогенные факторы.

Многие из них выступают как вредные (загрязняющие вещества). Из быстроизменяющихся факторов большое беспокойство сегодня вызывают изменения климата (в частности, из-за парникового эффекта), изменение водных экосистем (из-за мелиорации и т. п.). В некоторых случаях по отношению к ним организмы используют механизмы преадаптаций, т. е.

адаптаций, выработанных по отношению к другим факторам. Например, устойчивости растений к загрязнению воздуха в некоторой степени способствуют структуры, замедляющие процессы поглощения веществ, которые также благоприятны и для засухоустойчивости, в частности плотные покровные ткани листьев.

Это нужно учитывать например при подборе видов для выращивания в районах с высокой промышленной нагрузкой, а также для озеленения городов.

3. Среды жизни и адаптации к ним организмов

На Земле можно условно выделить четыре среды жизни: почвенную, водную, наземно-воздушную и среду организмов (когда одни организмы становятся средой для других)

Средообразующие факторы – это те, которые обусловливают свойства сред.

Водная среда. Эта среда самая однородная среди других. Она почти не изменяется в пространстве, в ней нет четких границ между экосистемами. Амплитуды значений факторов тоже невелики.

В частности, амплитуды температуры не превышают 50 °С (для наземно-воздушной среды – до 100 °С). Среду характеризует высокая плотность (океанические воды – 1,3 г/см3, пресные – близки к единице). Давление здесь изменяется в зависимости от глубины.

Лимитирующие факторы – кислород и свет. кислорода часто не более 1 % от объема. В воде мало теплокровных организмов из-за двух причин: небольшое колебание температур и недостаток кислорода.

Основной адаптационный механизм теплокровных животных (киты, тюлени) – противостояние неблагоприятным температурам. И их существование также невозможно без периодической связи с воздушной средой.

Большинство обитателей водной среды имеют переменную температуру тела (группа пойкилотерм-ных). К высокой плотности воды организмы адаптируются, либо используя ее как опору, либо имеют плотность (удельный вес), мало отличающуюся от плотности воды (группа планктона).

Наземно-воздушная среда. Она наиболее сложная по свойствам и по разнообразию в пространстве. Характерны: низкая плотность воздуха, значительные колебания температуры, высокая подвижность.

Лимитирующие факторы – недостаток или избыток влаги и тепла.

Для организмов наземно-воздушной среды характерны три механизма адаптации к изменению температуры: физический (регулирование теплоотдачи), химический (постоянная температура тела), поведенческий.

Для регулирования водного баланса организмы используют также три механизма: морфологический (форма тела), физиологический (высвобождения воды из жиров, белков и углеводов), через испарение и органы выделения, поведенческий (выбор основного расположения в пространстве).

Почвенная среда. Ее свойства сближают с водной и наземно-воздушной средами.

Многие мелкие организмы здесь – гидробионты, они живут в поровых скоплениях свободной воды. В почвах также невелики колебания температур. Амплитуды их затухают с глубиной. Наличие пор, заполненных воздухом – сходство с наземно-воздушной средой. Специфические свойства: плотное сложение (твердая часть или скелет). Лимитирующие факторы: недостаток тепла, а также недостаток или избыток влаги.

Источник: https://www.litmir.me/br/?b=132082&p=2

Стабильность и устойчивость экосистем

IV.8. Стабильность и устойчивость экосистем

Важнейшими показателями динамики экосистем являются устойчивость и стабильность. Определение устойчивости экосистем уже давалось – это способность экосистемы возвращаться в исходное состояние после снятия внешнего воздействия, выведшего ее из равновесия.

Под стабильностью экосистемы понимают ее способность сохранять свою структуру и функциональные свойства при воздействии на нее внешних факторов.

Иногда понятия устойчивость и стабильность рассматриваются как синонимы, но тогда следует различать два вида устойчивости: резидентная устойчивость (стабильность) – способность оставаться в устойчивом (равновесном) состоянии под нагрузкой, и упругая устойчивость (собственно устойчивость) – способность быстро восстанавливаться при снятии нагрузки. В разных терминах имеются различные смысловые оттенки, которые нужно учитывать.

Системы с высокой резидентной устойчивостью способны воспринимать значительные воздействия, не изменяя существенно своей структуры, то есть практически не выходя за пределы равновесного состояния.

Поэтому понятие упругой устойчивости для них не определено (если система не выходила за пределы равновесия, то как можно говорить о возвращении в равновесное состояние после снятия возмущения). Если внешнее воздействие превышает определенные критические значения, то такая система обычно разрушается.

В технике подобное качество называется жесткостью. Предельные значения внешних воздействий, которые система способна выдержать без разрушения соответствуют запасу жесткости. Когда говорят о высокой резидентной устойчивости, то имеется в виду именно высокий запас жесткости данной системы.

Это несколько отличается от понятия высокой стабильности, так как здесь в первую очередь внимание обращается на неизменность структуры. Тундра, например, обладает высокой стабильностью, но она очень ранима, у нее малый запас жесткости, то есть малая резидентная устойчивость. Экосистему тундры очень легко разрушить.

Достаточно проехать вездеходу. Колеи, которые он оставляют за собой, сохраняются десятилетиями. Такие экосистемы по аналогии с техникой можно назвать хрупкими.

Системы с малой резидентной устойчивостью для нормального существования должны обладать высокой упругой устойчивостью.

Они более чувствительны к внешним возмущениям, под действием которых они как бы «прогибаются», частично деформируя свою структуру, но после снятия или ослабления внешних воздействий быстро возвращаются в исходное равновесное состояние.

При превышении пороговых воздействий такая система теряет устойчивость, то есть все дальше удаляется от состояния равновесия. Диапазон воздействий, которые может выдержать система без разрушения, в технике соответствует запасу упругости.

Таким образом, степень упругой устойчивости можно оценить как упругостью, определяющей степень сопротивления внешнему воздействию и скорость возврата в исходное состояние после снятия воздействия, так и запасом упругости.

В отличие от упругих систем, пластичные системы после снятия внешнего воздействия не возвращаются в исходное состояние, а приходят к какому-то другому равновесному состоянию. Так согласно точке зрения оппонентов теории моноклимакса, для экосистем характерно не одно, а несколько состояний равновесия (климакса). Таким образом, для пластичных экосистем характерна малая упругая и малая резидентная устойчивость.

Похоже на то, что резидентная и упругая устойчивости взаимоисключают друг друга, точнее, экосистеме трудно развивать оба вида устойчивости. Например, одни леса состоят из деревьев с толстой корой, обладающих повышенной резидентной устойчивостью к пожарам. Но если такой лес все-таки сгорит, то его восстановление, как правило, крайне проблематично.

Напротив, многие леса очень часто горят (низкая резидентная устойчивость), но быстро восстанавливаются (высокая упругая устойчивость).

Ориентация экосистем на один из видов устойчивости определяется, как правило, изменчивостью среды: при стабильных условиях экосистемы склонны к более высокой резидентной устойчивости, при изменчивых условиях предпочтение отдается упругой устойчивости.

Рис.12.3

Природа обоих видов устойчивости состоит в наличии в экосистеме разного рода обратных связей. В основном это отрицательные обратные связи, которые направлены на стабилизацию параметров экосистемы, возвращая их значения к какой-то изначально заданной величине.

Однако немаловажную роль играют и положительные обратные связи, усиливающие благоприятные для системы изменения, например, в плане роста и выживаемости организмов.

Однако деятельность положительных обратных связей обязательно должна быть ограничена соответствующими отрицательными обратными связями, иначе ничем не контролируемая экспансия жизни может привести экосистему к гибели. В обоих случаях схема управления выглядит одинаково (рис.25).

Механизмы реализации обратных связей называются механизмами гомеостаза (от греческих слов homoios – подобный, одинаковый и ststis – состояние).

Обычно они достаточно сложны, так как их компоненты связаны в единые информационные сети факторами среды, а также различными физическими и химическими агентами – «посредниками», подобно тому, как нервная или гормональная системы связывают в одно целое части организма.

Примером может служить сильная реакция организмов в экосистеме на слабые концентрации некоторых веществ.

С энергетической точки зрения можно выделить одну закономерность, о которой уже говорилось ранее: обладатели высококачественной энергии, оставаясь в меньшинстве, управляют большими потоками энергии более низкого качества. Например, хищники управляют численностью травоядных животных.

В то же время активность хищников и их численность управляется численностью их жертв по цепи обратной связи. По этой цепи на более высококачественный энергетический уровень (к хищникам) подается небольшая часть низкокачественной энергии – хищники уничтожают не всех жертв, а лишь небольшой их процент. Причем влияние этой части энергии на управление всей системой существенно усиливается деятельностью хищников.

Помимо отрицательной обратной связи устойчивость экосистемы может быть обеспечена избыточностью компонентов.

Например, если в системе имеется несколько автотрофов, каждый из которых характеризуется своим температурным диапазоном функционирования, то скорость фотосинтеза сообщества в целом может оставаться неизменной, несмотря на колебания температуры. То же самое можно сказать и про гетеротрофов.

Поэтому видовое разнообразие способствует повышению устойчивости экосистем (закон Эшби). При этом как в случае резидентной, так и в случае упругой устойчивости расширяется диапазон пороговых воздействий, которые способны выдержать экосистема без разрушения (запас жесткости и запас упругости).

Так, например, для тундры с ее бедным разнообразием характерны такие проявления низкой упругой устойчивости, как периодические резкие увеличения численности мелких грызунов – леммингов. О малой резидентной устойчивости тундры мы уже говорили.

Экосистема тундры очень ранима и очень долго восстанавливается. В то же время тропические леса с их богатым разнообразием способны достаточно быстро залечивать свои раны.

Легенды повествуют о целых городах, поглощенных джунглями, население которых не могло справиться с их натиском и вынуждено было уходить в другие районы.

Если разные стадии сукцессии экосистемы считать квазистатическими состояниями, то здесь можно отметить ряд закономерностей. На первых стадиях сукцессии экосистемы способны очень быстро возобновляться. Например, мы можем распахать по весне все поле, но уже к осени оно будет укрыто травами.

Это говорит о достаточно высокой упругой устойчивости на начальных стадиях сукцессии, которая по мере движения к климаксу постоянно снижается. То есть на каждой следующей стадии для восстановления исходного состояния требуется гораздо больше времени.

Климаксный лес характеризуется очень малой упругой устойчивостью.

Для резидентной устойчивости тенденция обратная. На первых стадиях сукцессии резидентная устойчивость остается достаточно невысокой – системы очень чувствительны к внешним воздействиям, откликаясь на них повышенным динамизмом.

Например, заросли кустарника или молодой березняк может быть легко поврежден вездеходом (малая резидентная устойчивость), однако вторичная сукцессия достаточно быстро «затянет» повреждение (высокая упругая устойчивость). По мере роста видового разнообразия резидентная устойчивость непрерывно растет.

При этом растет одновременно и жесткость системы (стабильность) и запас жесткости (взрослый лес вездеход так просто не одолеет). Однако по мере приближения к климаксу, как уже было показано, экосистема становится более чувствительна к действию некоторых катастрофических факторов среды (бури, пожары и т.п.).

То есть на фоне продолжающегося роста стабильности (жесткости), запас жесткости экосистемы при движении ее к климаксу, по-видимому, начинает уменьшаться, что можно объяснить преобладанием в ней старых деревьев. Это говорит о том, что она становится все более хрупкой.

Как уже было сказано, для реальных лесов характерен, как правило, мозаичный климакс. По-видимому, именно такой лес имеет наилучший комплекс показателей устойчивости и стабильности.

Периодические сильные воздействия на него в целом лес выдерживает достаточно жестко, жертвуя лишь наиболее старыми и хрупкими участками, которые, даже если они превращаются после пожара в абсолютно пустые пространства, в условиях непосредственной близости неповрежденного леса восстанавливаются сравнительно быстро.

Примером абсолютно нежизнеспособных экосистем являются агроценозы, создаваемы человеком из однолетних и двулетних культурных растений, то есть продукты сельскохозяйственной деятельности человека. Многие экологи даже не считают их экосистемами, хотя есть все основания считать их экосистемами с искусственно поддерживаемыми начальными стадиями сукцессии.

Заброшенные поля сразу же втягиваются в естественный ход сукцессии. Что касается возделываемых полей, то они существуют только за счет человека.

Свидетельством их нежизнеспособности является крайне малая устойчивость как упругая, так и резидентная, что является следствием очень скудного видового разнообразия как флоры (все сорняки подавляются гербицидами), так и фауны («вредных» насекомых мы травим пестицидами).

Малая упругая устойчивость проявляется, например, в резких вспышках численности конкретных видов вредителей. Подобные вспышки в естественной природе наблюдаются очень редко. Малая резидентная устойчивость проявляется, например, в повышенной чувствительности посевов к природным условиям, таким как град, засуха, повышенное количество осадков и т.д.

Осваивая все большие территории планеты, человек продолжает стратегию обеднения видового разнообразия. Этим он все более подрывает способность природы сопротивляться внешним воздействиям и возвращаться в исходное состояние.

Как знать, может быть, роковая черта, за которой начинаются необратимые изменения, уже пройдена. Это значит, что биосфера никогда больше не придет к исходному состоянию.

Это значит, что мы вступили на путь глобальных перемен, которые постепенно изменят жизнь на Земле самым коренным образом. Будет ли в этом мире место человеку?

Источник: http://ekologyprom.ru/kurs-lekczij-po-ekologii/364-stabilnost-i-ustojchivost-jekosistem.html

IV.8. Стабильность и устойчивость экосистем

IV.8. Стабильность и устойчивость экосистем

Термины «стабильность»и «устойчивость» в экологии обычнорассматриваются как синонимы, и подними понимается способ­ность экосистемсохранять свою структуру и функциональныесвой­ства при воздействии внешнихфакторов.

Более целесообразно,однако, разграничивать эти термины,по­нимая под «стабильностью»данное выше определение, а под«ус­тойчивостью» – способностьэкосистемы возвращаться в исход­ное(или близкое к нему) состояние послевоздействия факторов, выводящих ее изравновесия. Кроме этого, для более полнойха­рактеристики реакции экосистемна внешние факторы целесооб­разнопользоваться в дополнение к названнымеще двумя термина­ми: «упругость»и «пластичность».

Упругая системаспособна воспринимать значительныевоздей­ствия, не изменяя существенносвоей структуры и свойств. Вмес­те стем при определенных (запороговых)воздействиях такая сис­тема обычноразрушается или переходит в новоекачество.

Пластичнаясистемаболее чувствительна квоздействиям, но она под их влияниемкак бы «прогибается» и затем относительнобыстро возвращается в исходное илиблизкое к исходному состоя­ние припрекращении или уменьшении силывоздействия.

Примером упругихэкосистем являются климаксные (например,хвойные леса в лесной зоне, коренныетундровые сообщества, типчаково-ковыльныестепи и т. п.).

Пластичными экосистемамидля лесной зоны являются лиственныелеса как промежуточные ста­диисукцессий.

Они, например, выносят внесколько раз больше рекреационных(связанных с посещением населения) идругих (па­стьба скота, разного родазагрязнения) нагрузок, чем климаксныеэкосистемы, в которых эдификаторамивыступают хвойные виды.

При рассмотрениистабильности и устойчивости каксинонимов, обычно считается, что этикачества тем значительнее, чемразно­образнее экосистемы.

Данноеположение является настолькоуни­версальным, что формулируетсякак закон: разнообразие – сино­нимустойчивости (автор Эшби).

С этой точкизрения тундровые и пустынные экосистемырассматриваются как малоустойчивые(не­стабильные), а тропические леса,максимально богатые по видо­вомусоставу, – как самые устойчивые(стабильные).

Для экосистем снизкой устойчивостью характерны вспышкичисленности отдельных видов. Последнеесвязывается с тем, что в маловидовыхэкосистемах слабо проявляются силы,уравнове­шивающие численностьразличных видов (конкуренция, хищниче­ство,паразитизм).

Так, для тундровых экосистемтипичны перио­дические резкиеувеличения численности мелких грызунов- лем­мингов. В качестве результатанизкой устойчивости этих экосис­темрассматривается легкое разрушение ихпод влиянием внешних воздействий(перевыпаса, технических нагрузок и т.п.).

Так, колеи, образующиеся после проходатяжелой техники (тракторов, везде­ходов),сохраняются десятилетиями.

С этих же позицийк неустойчивым и низкостабильным относятагросистемы, создаваемые человеком ипредставленные обычно одним преобладающимвидом растений, интересующим человека.

С этой же точки зрения как неустойчивыеи нестабильные следует рассматриватьсосновые леса на бедных песчаных илищебнистых почвах.

Их древесный яруспредставлен в таких условиях од­нимвидом (сосной), беден в них и напочвенный(травяной, мохо­вой) покров.

Однако еслиэкосистемы, приведенные выше в качествеприме­ров, рассматривать с позицийназванных выше различии устойчиво­стии стабильности, то они попадают в разныекатегории (табл. 4).

Устойчивость,стабильность и другие параметры экосистемза­висят часто не столько от структурысамих сообществ (например, их разнообразия),сколько от биолого-экологических свойстввидов-эдификаторов и доминантов,слагающих эти сообщества.

Так, высокаястабильность и значительная устойчивость,как видно из табл. 4,присущисосновым лесам на бедных песчаныхпочвах, несмотря на малое видовоеразнообразие этих экосистем.

Это связано,во-первых, с тем, что сосна довольнопластична, и поэтому на изменениеусловий, например уплотнение почв, онаре­агирует снижением продуктивностии редко – распадом экосисте­мы.

Однакои в последнем случае, в силу бедностисубстрата пи­тательными веществамии влагой, ее молодое поколение невстре­чает серьезной конкуренции состороны других видов, и экосисте­мадовольно быстро вновь восстанавливаетсяв том же виде эдафического (почвенного)климакса.

Таблица 4

Характеристикиустойчивости и стабильности отдельныхэко­систем

*по основнымзвеньям: фитоценозам и почвам

Иные параметрыустойчивости и стабильности характерныдля сосняков на богатых почвах, где онимогут сменяться еловыми лесами,обладающими более сильными эдификаторнымисвойства­ми. Здесь, несмотря назначительное разнообразие (по видовомусоставу, ярусности, трофической структуреи т. п.

), экосистемы со­сновых лесовхарактеризуются низкой стабильностьюи низкой ус­тойчивостью. Сосна в данномслучае выступает как промежуточ­наястадия сукцессионного ряда. Ей удаетсязанимать и удержи­вать какое-то времятакие местообитания только в силукаких-то необычных обстоятельств.

Например, после пожаров, когда унич­тожаютсяболее сильные конкуренты (ель, лиственныедревесные породы).

Источник: https://studfile.net/preview/1731383/page:16/

Стабильность экосистем, их предсказуемость и устойчивость

IV.8. Стабильность и устойчивость экосистем
https://pixabay.

com/ru/photos/%D0%B4%D0%B5%D1%80%D0%B5%D0%B2%D0%BE-%D1%80%D0%B0%D1%81%D1%82%D1%83%D1%89%D0%B8%D0%B9-%D1%81%D0%B0%D0%B4%D0%BE%D0%B2%D0%BE%D0%B4%D1%81%D1%82%D0%B2%D0%BE-%D0%BF%D0%BE%D1%81%D0%B0%D0%B4%D0%BA%D0%B0-1247796/

Несколько экспериментальных исследований воздействия биоразнообразия на стабильность были предприняты, главным образом потому, что стабильность является долгосрочным атрибутом системы и тестированием на него.

Данные исследования требуют либо длительных экспериментов, либо экспериментов с короткоживущими организмами.

Экологическое полевое исследование, однако, выявило сокращение видов растений, также снижение количества пастбищ, что приводит к засухе. Колебания производительности общин также были значительно ниже при меньшем разнообразии видов.

Кроме того, исследования микробных сообществ в малых экспериментальных камерах также показали, что колебания в экосистемных функциях, таких как продуктивность, может быть выше, когда видовое богатство уменьшается.

Таким образом, утрата разнообразия влечет за собой утрату стабильности экосистемы.

Можно выделить три вывода исследования:

1. Снижение видового богатства может привести к снижению общего уровня функционирования экосистемы.

2. По крайней мере один вид на функциональную группу должен быть постоянным, иначе может изменяться общий уровень функционирования экосистемы.

3. Природа реакции экосистем на снижение биоразнообразия зависит от сообщества.

Хотя эти три момента неоднократно повторялись в самых разнообразных экспериментах, все еще существуют споры о механизмах, лежащих в их основе.

Исследования в будущем

Исследования, проведенные на сегодняшний день, решительно поддерживают идею о том, что функционирование экосистемы чувствительно к изменениям в локальных условиях, и зависит от видовой идентичности, состава и разнообразия сообществ.

Хотя нынешние исследования ограничены по своим масштабам, они все же демонстрируют, что растительная продукция, использование питательных веществ, выщелачивание, плодородие почвы, предсказуемость и стабильность экосистемных процессов может затормозиться из-за сокращений в области биоразнообразия.

Каковы последствия изменений в биоразнообразии на уровне отдельных регионов?

https://www.pinterest.ru/pin/412712753334430011/

Большинство исследований было сосредоточено только на изменениях в количестве и разнообразии видов и/или функциональных групп. Тем не менее, текущие исследования убедительно свидетельствуют о том, что ландшафтные изменения биоразнообразия влияют на экосистемы.

Необходимы экспериментальные исследования, которые манипулируют биоразнообразием как в больших, так и в малых масштабах.

Насколько важно разнообразие на всех уровнях пищевой цепи для функционирования экосистемы?

За исключением некоторых исследований, большинство экспериментов на сегодняшний день учитывали только разнообразие видов растений, а не вариации в численности травоядных, хищников, паразитов, разлагателей и других игроков в пищевой цепи.

Тем не менее, эти существа не только составляют самое большое количество земной биоты, но также являются важными игроками в потоке материалов и энергии.

Эксперименты, которые имеют решающее значение для нашего понимания экологических проблем, должны учитывать последствия утраты биоразнообразия.

Каким образом другие глобальные изменения будут влиять на функционирование экосистем?

В настоящее время лишь немногие эксперименты непосредственно изучают взаимодействие между такими факторами, как повышенное содержание вредных веществ в атмосфере (углекислый газ, повышенное излучение, увеличение выпадений азота, глобальное потепление) и изменение в моделях биоразнообразия.

Тем не менее, один проект, который исследует взаимодействие трех из этих факторов, в настоящее время реализуется в природно-исторической зоне Миннесоты, США.

Каковы экономические последствия функционирования экосистемы?

В настоящее время экономические оценки сосредоточены на аспектах рыночной стоимости либо экосистемных услуг, либо биоразнообразия.

Дальнейший анализ, который включает в себя как биоразнообразие, так и функционирование экологической системы, может обеспечить лучшее понимание потенциального экономического воздействия утраты биоразнообразия.

Источник: https://zen.yandex.com/media/id/5db1c8b8fbe6e700af4b34b0/stabilnost-ekosistem-ih-predskazuemost-i-ustoichivost-5dbe937d9515ee00b1fbbe5f?feed_exp=ordinary_feed&from=channel&rid=1932882784.535.1574019503002.53740&integration=publishers_platform_yandex

Page 3

Классификация факторов:

Чаще всего факторы делят на три группы.

1. Факторы неживой природы (абиотические, или физико-хими­ческие). К ним относятся климатические, атмосферные, почвен­ные (эдафические), геоморфологические (орографические), гидро­логические и другие.

2. Факторы живой природы (биотические) – влияние одних орга­низмов или их сообществ на другие. Эти влияния могут быть со стороны растений (фитогенные), животных (зоогенные), микроор­ганизмов, грибов и т. п.

3. Факторы человеческой деятельности (антропогенные). В их чис­ле различают прямое влияние на организмы (например, промысел) и косвенное – влияние на местообитание (например, загрязнение среды, уничтожение кормовых угодий, строительство плотин на реках и т. п.).

Современные экологические проблемы и возрастающий интерес к экологии связан с действием антропогенных факторов.

Интересна классификация факторов по периодичности и направлен­ности действия, степени адаптации к ним организмов. В этом отноше­нии выделяют факторы, действующие строго периодически (сме­ны времени суток, сезонов года, приливно-отливные явления и т. п.), действующие без строгой периодичности, но повторяющиеся вре­мя от времени.

Сюда относятся погодные явления, наводнения, урага­ны, землетрясения и т. п. Следующая группа – факторы направ­ленного действия, они обычно изменяются в одном направлении (потепление или похолодание климата, зарастание водоемов, забола­чивание территорий и т. п.). И последняя группа – факторы неопре­деленного действия.

Сюда относятся антропогенные факторы, наи­более опасные для организмов и их сообществ.

Из перечисленных групп факторов организмы легче всего адап­тируются или адаптированы к тем, которые четко изменяются (строго периодические, направленные). Адаптационность к ним такова, что часто становится наследственно обусловленной.

И если фактор меняет периодичность, то организм продолжает в течение некоторого времени сохранять адаптации к нему, т. е. действовать в ритме так называемых «биологических часов».

Такое явление, в частности, имеет место при смене часовых поясов.

Некоторые трудности характерны для адаптации к нерегулярно-пе­риодическим факторам, но организмы нередко имеют механизмы пред­чувствия их возможности (землетрясения, ураганы, наводнения и т. п.) и в какой-то мере могут смягчать их отрицательные последствия.

Наибольшие трудности для адаптации представляют факторы, при­рода которых неопределенна, к ним организм, как правило, не готов, вид не встречался с такими явлениями и в процессе эволюции. Сюда, как отмечалось, относится группа антропогенных факторов. В этом их ос­новная специфика и антиэкологичность. Многие из этих факто­ров, кроме того, выступают как вредные.

Их относят к группе ксенобиотиков (греч. ксенокс – чужой). К последним относятся практичес­ки все загрязняющие вещества.

В числе быстроизменяющихся факто­ров большое беспокойство в настоящее время вызывают изменение климата, обусловливаемое так называемым «тепличным, или парнико­вым, эффектом», изменение водных экосистем в результате преобразо­вания рек, мелиорации и т. п.

Только в отдельных случаях по отношению к таким факторам организмы могут использовать механизмы так на­зываемых преадаптаций, т. е. те адаптации, которые выработа­лись по отношению к другим факторам.

Так, например, устойчи­вости растений к загрязнениям воздуха в какой-то мере способствуют те структуры, которые благоприятны для повышения засухоустойчиво­сти: плотные покровные ткани листьев, наличие на них воскового нале­та, опушенности, меньшее количество устьиц и другие структуры, за­медляющие процессы поглощения веществ, а следовательно, и отрав­ление организма. Это необходимо учитывать, в частности, при подборе ассортимента видов для выращивания в районах с высокой промыш­ленной нагрузкой, для озеленения городов, промплощадок и т.п.

Поделитесь с Вашими друзьями:

Page 4

Регулирование водного баланса организмами.

У животных различают три механизма: морфологический – через форму тела, покровы; физиологический – посредством высвобождения воды из жиров, белков и углеводов (метаболическая вода), через испа­рение и органы выделения; поведенческий – выбор предпочти­тельного расположения в пространстве.

Растения избегают обезвоживания либо посредством запаса­ния воды в теле и защиты ее от испарения (суккуленты), либо че­рез увеличение доли подземных органов (корневых систем) в об­щем объеме тела. Уменьшению испарения способствуют также различного рода покровы (волоски, плотная кутикула, восковой на­лет и др.). При избытке воды механизмы ее экономии слабо выра­жены. Наоборот, некоторые растения способны выделять избыточ­ную воду через листья, в капельно-жидком виде («плач растений»).

Воздействия человека на наземно-воздушную среду и ее обитателей многообразны. Они рассматриваются во второй части работы.

Почвенная среда. Эта среда имеет свойства, сближающие ее с водной и наземно-воздушной средами.

Многие мелкие организмы живут здесь как гидробионты – в поровых скоплениях свободной воды. Как и в водной среде, в почвах невелики колебания температур. Амплитуды их быстро затухают с глубиной. Существенна вероятность дефицита кислорода, осо­бенно при избытке влаги или углекислоты. Сходство с наземно-воздушной средой проявляется через наличие пор, заполненных воз­духом.

К специфическим свойствам, присущим только почве, относит­ся плотное сложение (твердая часть или скелет). В почвах обычно выделяют три фазы (части): твердую, жидкую и газообразную. В. И.

Вернадский почву отнес к биокосным телам, подчеркивая этим большую роль в ее образовании и жизни организмов и продук­тов их жизнедеятельности. Почва- наиболее насыщенная живы­ми организмами часть биосферы (почвенная пленка жизни).

По­этому в ней иногда выделяют четвертую фазу – живую.

Есть основание рассматривать почву как среду, которая играла промежуточную роль при выходе организмов из воды на сушу (М. С. Гиляров). Кроме перечисленных выше свойств, сближаю­щих эти среды, в почве организмы находили защиту от жесткого космического излучения (при отсутствии озонового экрана).

В качестве лимитирующих факторов в почве чаще всего высту­пает недостаток тепла (особенно при вечной мерзлоте), а также недостаток (засушливые условия) или избыток (болота) влаги. Реже лимитирующими бывают недостаток кислорода или избыток угае-кислоты.

Жизнь многих почвенных организмов тесно связана с порами и их размером. Одни организмы в порах свободно передвигаются.

Другие (более крупные организмы) при передвижении в порах из­меняют форму тела по принципу перетекания, например дождевой червь, или уплотняют стенки пор.

Третьи могут передвигаться толь­ко разрыхляя почву или выбрасывая на поверхность образующий ее материал (землерои). Из-за отсутствия света многие почвен­ные организмы лишены органов зрения. Ориентация осуществля­ется с помощью обоняния или других рецепторов.

Воздействия человека проявляются в разрушении почв (эрозии), загрязнении, изменении химических и физических свойств. Эти вопросы рассматриваются в ч. II работы (ra.VIII).

Поделитесь с Вашими друзьями:

Page 5

Биосфере, как и составляющим ее другим экосистемам более низкого ранга, присуща система свойств, которые обеспечивают ее функционирование, саморегулирование, устойчивость и другие параметры. Рассмотрим основные из них.

1. Биосфера – централизованная система.

Центральным зве­ном ее выступают живые организмы (живое вещество). Это свой­ство всесторонне раскрыто В. И. Вернадским, но, к сожалению, часто не дооценивается человеком и в настоящее время: в центр биосферы или ее звеньев ставится только один вид – человек (ан­тропоцентризм).

2. Биосфера – открытая система. Ее существование немыс­лимо без поступления энергии извне. Она испытывает воздействие космических сил, прежде всего солнечной активности. Впервые представления о влиянии солнечной активности на живые организ­мы (гелиобиология) разработаны А. Л.

Чижевским (1897-1964), ко­торый показал, что многие явления на Земле и в биосфере тесно связаны с активностью солнца. Все больше накапливается дан­ных, свидетельствующих, что резкое увеличение численности от­дельных видов или популяций («волны жизни») – результат измене­ния солнечной активности.

Высказываются мнения, что солнечная активность оказывает воздействие на многие геологические про­цессы (катаклизмы, катастрофы), а также на социальную актив­ность человеческого общества или отдельных его этносов.

В частности, есть сторонники той точки зрения, что серия ано­мальных явлений, имевших место, например, в 1989 году, связана с высокой солнечной активностью.

На протяжении только 1,5-2 ме­сяцев наблюдались такие аномальные явления, как землетрясение на острове Итуруп, авария на продуктопроводе в районе Челябинс­ка, гибель атомной подводной лодки «Комсомолец», события в Тби­лиси, активизация военных действий в Нагорном Карабахе и др.

3. Биосфера – саморегулирующаяся система, для которой, как отмечал В. И. Вернадский, характерна организованность. В настоящее время это свойство называют гомеостазом, понимая под ним способность возвращаться в исходное состояние, гасить возникающие возмущения включением ряда механизмов.

Гомеостатические механизмы связаны в основном с живым веществом, его свойствами и функциями, рассмотренными выше.

Биосфера за свою историю пережила ряд таких возмущений, многие из которых были значительными по масштабам, и справлялась с ними (извер­жения вулканов, встречи с астероидами, землетрясения, горообра­зование и т. п.

) благодаря действию гомеостатических механиз­мов и, в частности, принципа, который в настоящее время носит название Ле Шателье-Брауна: при действии на систему сил, выводящих ее из состояния устойчивого равновесия, пос­леднее смещается в том направлении, при котором эффект этого воздействия ослабляется.

Опасность современной экологической ситуации связана прежде всего с тем, что нарушаются многие механизмы гомеостаза и прин­цип Ле Шателье-Брауна, если не в планетарном, то в крупных регио­нальных планах. Их следствие – региональные кризисы.

В стадию глобального кризиса биосфера, к счастью, еще, по-видимому, не всту­пила. Но отдельные крупные возмущения она уже гасить не в силах.

Результатом этого является либо распад экосистем (например, рас­ширяющиеся площади опустыненных земель), либо появление неус­тойчивых, практически лишенных свойств гомеостаза систем типа агроценозов или урбанизированных (городских) комплексов.

Челове­честву, к сожалению, отпущен крайне малый промежуток” времени для того, чтобы не произошел глобальный кризис и следующие за ним катастрофы и коллапс (полный и необратимый распад системы).

4. Биосфера – система, характеризующаяся большим разнооб­разием. Разнообразие – важнейшее свойство всех экосистем. Биосфе­ра как глобальная экосистема характеризуется максимальным среди других систем разнообразием. Последнее обусловливается многими при­чинами и факторами.

Это и разные среды жизни (водная, наземно-воз-душная, почвенная, организменная); и разнообразие природных зон, раз­личающихся по климатическим, гидрологическим, почвенным, биоти­ческим и другим свойствам; и наличие регионов, различающихся по химическому составу (геохимические провинции); и, самое главное, объединение в рамках биосферы большого количества элементарных экосистем со свойственным им видовым разнообразием.

В настоящее время описано около 2 млн. видов (примерно 1,5 млн. животных и 0,5 млн. растений). Полагают, однако, что число видов на Земле в 2-3 раза больше, чем их описано. Не учтены многие насекомые и микроорганизмы, особенно в тропических ле­сах, глубинных частях океанов и в других малоосвоенных местообитаниях.

Кроме этого, современный видовой состав – это лишь небольшая часть видового разнообразия, которое принимало учас­тие в процессах биосферы за период ее существования. Дело в том, что каждый вид имеет определенную продолжительность жизни (10-30 млн. лет), и поэтому с учетом постоянной смены и обновле­ния видов число видов, принимавших участие в становлении био­сферы, исчисляется сотнями миллионов.

Считается, что к настоя­щему времени арену биосферы оставили более 95% видов.

Разнообразие биосферы за счет элементарных экосистем по вер­тикали обусловливается ярусностью или экогоризонтами раститель­ного покрова и связанных с ними животных организмов, а в гори­зонтальном направлении неравномерностью распределения орга­низмов и их группировок и связанных с ними факторов (увлажне­ние, микрорельеф, обеспеченность элементами питания и т. п.).

Для любой природной системы разнообразие – одно из важней­ших ее свойств.

С ним связана возможность дублирования, под­страховки, замены одних звеньев другими (например, на видовом или популяционном уровнях), степень сложности и прочности пи­щевых и других связей.

Поэтому разнообразие рассматривают как основное условие устойчивости любой экосистемы и биосферы в целом. Это свойство настолько универсально, что сформулировано в качестве закона (автор его У. Р. Эшби).

К сожалению, как будет показано во второй части работы, практи­чески вся без исключения деятельность человека подчинена упроще­нию экосистем любого ранга. Сюда следует отнести и уничтожение отдельньк видов или резкое уменьшение их численности, и создание агроценозов на месте сложных природных систем.

Например, полнос­тью исчезли с лица земли степи как тип экосистем и ландшафтов, резко уменьшились площади лесов (до появления человека они зани­мали примерно 70% суши, а сейчас – не более 20-23%).

Идет даль­нейшее, невиданное по масштабам уничтожение лесных экосистем в настоящее время, особенно наиболее ценных и сложных тропических, спрямление русел рек, создание промышленных районов и т. п.

Простые экосистемы с малым разнообразием удобны для эксп­луатации, они позволяют в короткое время получить значительный объем нужной продукции (например, с сельскохозяйственных по­лей), но за это приходится рассчитываться снижением устойчивос­ти экосистем, их распадом и деградацией среды.

Не случайно, что биологическое разнообразие отнесено Конфе­ренцией ООН по окружающей среде и развитию (1992 г.) к числу трех важнейших экологических проблем, по которым приняты спе­циальные Заявления или Конвенции. Кроме сохранения разнообра­зия, такие конвенции приняты по сохранению лесов и по предотвра­щению изменений климата.

Следует подчеркнуть, что значимость разнообразия для природ­ных систем в значительной мере действительна и для социальных структур. Всякое стремление к упрощению социальной структуры общества, перевод ее на однообразие, авторитаризм могут дать кратковременный положительный результат, за которым неминуе­мо проявляются отрицательные последствия.

Поделитесь с Вашими друзьями:

Page 6

Взаимосвязи организмов. Взаимосвязи обычно классифици­руются по «интересам», на базе которых организмы строят свои отношения.

Самый распространенный тип связей базируется на интересах питания. Такие связи носят название пищевых или трофичес­ких (греч. трофо – питание).

В данный тип связей выделяется пи­тание одного организма другим или продуктами его жизнедеятель­ности (например, экскрементами), питание сходной пищей (напри­мер, мертвым органическим веществом). Этим типом связей объединяются растения и насекомые, опыляющие их цветки.

На базе трофических связей возникают цепи питания.

Связи, основанные на использовании местообитаний, носят на­звание топических (греч. топос – место).

Например, топические связи возникают между животными и растениями, которые предо­ставляют им убежище или местообитание (насекомые, прячущие­ся в расщелинах коры деревьев или живущие в гнездах птиц, расте­ния, поселяющиеся на стволах деревьев (но не паразиты). Не толь­ко трофическими, но и топическими отношениями связаны парази­ты с организмами, на которых они паразитируют.

Рис.3

Трофическая (функциональная) структура экосистемы (цепь пи­тания) и круговорот вещества в ней

Следующий тип связей носит название форических (лат. форас -наружу, вон). Они возникают в том случае, если одни организмы участвуют в распространении других или их зачатков (семян, пло­дов, спор). Животными это распространение может осуществлять­ся как на наружных покровах, так и в пищеварительном тракте.

Выделяют также тип связей, которые носят название фабрических (лат. фабрикатио – изготовление). Для них характерно ис­пользование одними организмами других или продуктов их жизне­деятельности, частей (например, растений, перьевого покрова, шер­сти, пуха) для постройки гнезд, убежищ и т. п.

Поделитесь с Вашими друзьями:

Page 7

Продуктивность различных экосистем биосферы. До недав­него времени принималось за аксиому, что основной объем первичной продукции образуется в морях и океанах, на долю которых приходится около 70% поверхности земного шара.

Однако по последним данным, полученным в основном в результате осуществления Международной биологической программы (МБП), которая проводилась в 1964-1974 гг., было установлено, что основная масса первичной продукции обра­зуется в экосистемах суши (около 115 млрд. тонн в год) и только около 55 млрд. тонн в год – в экосистемах океана (табл. 2).

Дело в том, что внутренние воды океана, расположенные за пределами прибрежной (шельфовой) зоны, по продуктивности близки к пустыням наземных экосистем (10-120 г/м2 за год первичной продукции). Для сравнения отметим, что продуктивность лесов тайги составляет в среднем око­ло 700-800, а влажных тропических лесов – 2000-2200 г/м2 за год.

Второй вопрос, на который важно получить ответ: какие же экосис­темы в пределах океана и суши являются наиболее продуктивными?

В. И. Вернадский в свое время выделил очаги наибольшей кон­центрации жизни, назвав их пленками и сгущениями живого ве­щества. Под пленками живого вещества понимается его по­вышенное количество на больших пространствах.

В океане обычно выделяют две пленки: поверхностную, или планктон­ную, и донную, или бентосную. Мощность поверхностной пленки обусловливается в основном эуфотической зоной, то есть тем слоем воды, в котором возможен фотосинтез.

Она колеблется от несколь­ких десятков и сотен метров (в чистых водах) до нескольких санти­метров (в загрязненных водах).

Донная пленка образована в основ­ном гетеротрофными экосистемами, и поэтому ее продукция пред­ставлена вторичной, а количество ее зависит в основном от поступ­ления органического вещества с поверхностной пленки.

В наземных экосистемах также выделяют две пленки живого вещества. Приземная, заключенная между поверхностью почвы и верхней границей растительного покрова, имеет толщину от не­скольких сантиметров (пустыни, тундры, болота и др.) до несколь­ких десятков метров (леса). Вторая пленка – почвенная.

Эта плен­ка наиболее насыщена жизнью. На 1 м2 почвенного слоя насчиты­вают миллионы насекомых, десятки и сотни дождевых червей и сотни миллионов микроорганизмов. Толщина данной пленки нахо­дится в прямой зависимости от мощности почвенного слоя и его богатства гумусом.

В тундрах и пустынях это несколько санти­метров, на черноземах, особенно тучных, – до 2-3 метров.

Повышенные концентрации живого вещества в биосфере обыч­но приурочены к условиям так называемого «краевого эффек­та», или экотонов.

Такой эффект возникает на стыках сред жиз­ни или различных экосистем.

В приведенных примерах для водных экосистем поверхностная пленка – это зона контакта атмосферы и водной среды, донная – водной толщи и донных отложений, почвен­ная – атмосферы и литосферы.

Поделитесь с Вашими друзьями:

Источник: http://biolobo.ru/n-a-voronkov-osnovi-obshej-ekologii.html?page=54

mozok.click

IV.8. Стабильность и устойчивость экосистем

Основные понятия и ключевые термины: СТАБИЛЬНОСТЬ ЭКОСИСТЕМЫ. Экологическая сукцессия. Искусственные экосистемы. Вспомните! Что такое экосистемы?

Подумайте!

В 1884 г. французский химик и физик Анри Луи Ле Шателье (1850-1936) сформулировал принцип: если на систему, находящуюся в состоянии равновесия, подействовать фактором, то равновесие смещается в направлении процесса, который ослабляет это действие.

Можно ли применить этот принцип к экосистемам?

СОДЕРЖАНИЕ

Как обеспечивается стабильность экосистем?

СТАБИЛЬНОСТЬ (УСТОЙЧИВОСТЬ) ЭКОСИСТЕМЫ – способность экосистемы сохранять свою структуру и функционирование под действием внешних факторов. Любая экосистема, трухлявый пень или большая река, имеет внутренние механизмы саморегуляции для поддержания постоянства состава и функционирования, то есть экологического гомеостаза, но у разных экосистем он будет разным. Возникает вопрос, почему?

Основное условие стабильности экосистем – видовое разнообразие.

Виды-продуценты обеспечивают образование большого количества первичного органического вещества, от которого зависят следующие звенья цепей питания.

Большое количество пищи способствует существованию консументов нескольких порядков, среди которых есть взаимозаменяемые виды, сходные по своим экологическим функциями.

Благодаря этому возникают разветвлённые трофические сети, обеспечивающие функционирование экосистемы, если уменьшается количество отдельных видов.

И наконец, значительное количество видов-редуцентов осуществляет полную минерализацию органических остатков до неорганических соединений: их могут снова использовать продуценты. Таким образом, чем больше разнообразие видов в экосистеме, тем выше будут её стабильность и продолжительность существования.

Основные условия стабильности экосистем
1. Значительное видовое разнообразие
2. Высокая первичная биопродукция
3. Сложность цепей питания
4. Разветвлённость трофических сетей
5. Полнота минерализации остатков

Экосистемы являются динамическими структурами из многих видов продуцентов, консументов, редуцентов, связанных между собой трофическими цепями. Равновесие в системах «хищник – жертва», «опылители – цветочные растения», «фитофаг – растение», «паразит –

хозяин» устанавливается как эволюционные отношения на протяжении многих тысяч лет. За это время виды адаптируются друг к другу и к среде обитания.

Экосистема только стремится к стабильности, но никогда её не достигает: во-первых, изменяются внешние

условия, во-вторых, виды изменяют среду обитания.

В зависимости от способности экосистем поддерживать своё динамическое равновесие их разделяют на динамически устойчивые (экосистема устойчиво функционирует в широком диапазоне изменений окружающих воздействий, и в ней много взаимозаменяемых видов) и динамично неустойчивые (экосистема функционирует в ограниченном диапазоне изменений окружающих воздействий, и в ней немного взаимозаменяемых видов). Так, коралловый риф, ручей, пруд – примеры неустойчивых экосистем, а широколиственный лес, степь, тайга, буковый карпатский пралес -устойчивых (ил. 160).

Итак, стабильность экосистем зависит от механизмов саморегуляции экосистемы, связанных с видовым биоразнообразием.

Каково значение и этапы экологических сукцессий?

Стабильность экосистем обеспечивается механизмами саморегуляции при более или менее стабильных условиях окружающей среды. Но в случае изменения этих условий в них происходят изменения.

Экологические сукцессии (лат. succesio – преемственность) – направленные последовательные изменения группировок организмов на определённом участке среды, которые приводят к восстановлению или преобразованию экосистемы в соответствии с природными условиями.

Основателем теории сукцессий является Ф. Клементс (1874-1945).

Причинами сукцессий могут быть: изменения климата, природные катаклизмы (извержения вулканов, землетрясения, наводнения), вымирание или акклиматизация видов, неполнота круговорота веществ, влияние человека – основной фактор изменений современных экосистем (ил. 161).

По особенностям формирования сукцессии делят на первичные и вторичные. Первичные сукцессии – это появление и развитие группировок в местах, где их раньше не было (например, развитие экосистем на скальных породах, оползнях, отмелях рек, вулканических островах). Вторичные сукцессии – это восстановление природных со

обществ после определённых нарушений (например, восстановление лесов после пожаров или вырубки, степей – после распашки). Таким образом, экологические сукцессии являются механизмами появления, развития, самоподдержания и восстановления экосистем! Каковы основные этапы формирования сукцессий?

• Процесс сукцессии начинается с заселения лишайниками, низшими грибами и растениями. Впоследствии на этих участках формируются или восстанавливаются зооценозы и микробиоценозы.

• Группировки организмов, которые существуют в начале сукцессий, называются пионерными. Они обычно неустойчивы, с незначительным видовым разнообразием, несложными цепями питания, слабой минерилазацией остатков и др.

• Пионерные группировки сменяются промежуточными группировками. Это также неустойчивые группировки, но в них увеличивается видовое разнообразие, разветвляются трофические сети и др.

• Завершаются сукцессии, как правило, формированием зрелых (климаксных) экосистем с максимально возможной в данных природных условиях степенью устойчивости.

Итак, постоянные изменения среды обитания вызывают сукцессии, конечная цель которых – достижение стабильного состояния.

https://www.youtube.com/watch?v=0fNh54w6HGE

Какие особенности искусственных экосистем?

Искусственные экосистемы – это обеднённые видами группировки растений, животных, грибов и микроорганизмов, созданные человеком. Их назначение состоит в обеспечении человека пищей и сырьём, создании условий проживания, организации научных исследований и др.

Одна из определяющих особенностей искусственных экосистем -преобладание одного или нескольких доминантных видов организмов, что сказывается на длине трофических цепей, сложности трофических сетей и т. п.

В таких экосистемах действует в основном искусственный отбор, направленный на максимальную производительность организмов, необходимых человеку.

Искусственные экосистемы имеют ограниченный видовой состав, не способны к саморегуляции, неустойчивы по своей природе, поскольку в условиях стресса они уязвимы для конкурентов, возбудителей болезней, паразитов, хищников и др. Человек должен постоянно вмешиваться в структуру и функционирование экосистем, чтобы предотвратить изменения.

Создавая искусственные экосистемы, человек должен понимать их особенности и организовывать ландшафты таким образом, чтобы не нарушалась стабильность природных больших экосистем.

Сады или поля должны чередоваться с лесами, природными водоёмами, лугами и биогеоценозами других типов (ил. 162).

Всё это будет обеспечивать то многообразие, что является залогом стабильности отдельных экосистем и природы в целом.

Итак, искусственные экосистемы имеют ту же структуру (абиотическую и биотическую части), условия существования (видовое разнообразие, цепи питания и т. п.), но лишены таких свойств, как стабильность и устойчивость во времени.

ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ

Задание на сопоставление

Сравните с помощью таблицы природные и искусственные экосистемы и сформулируйте вывод об их стабильности во времени.

ОТНОШЕНИЕ Биология + Экология

В современной экологии появился термин виды-агрессоры (от лат. aggressio – нападение). Эти виды быстро распространяются на новых территориях и вытесняют аборигенные виды. Так, среди растений к такой группе относят борщевик Сосновского (ил.

163, 1), амброзию полыннолистную и др. Среди животных – это рыбы серебряный карась и ротан-головешка (ил. 163, 2), моллюск рапана и др. Не имея врагов и будучи чрезвычайно плодовитыми, они быстро создают многочисленные популяции.

Почему экосистемы под их влиянием изменяются?

Сделайте вывод о целостности и саморегуляции экосистемы.

ОценкаЗадания для самоконтроля
1 – 61. Что такое стабильность экосистем? 2. Назовите виды экосистем по устойчивости. 3. Что такое экологическая сукцессия? 4. Каковы причины сукцессий? 5. Что такое искусственные экосистемы? 6. Приведите примеры искусственных экосистем.
7 – 97. Как обеспечивается стабильность экосистем? 8. Каковы значение и этапы экосукцессий? 9. Какие особенности искусственных экосистем?
10 – 1210. Примените знания и на конкретных примерах сравните природные и искусственные экосистемы.

Это материал учебника Биология 9 класс Соболь

Источник: https://mozok.click/1166-ekosistemy-i-ih-stabilnost.html

Проблема стабильности экосистем

IV.8. Стабильность и устойчивость экосистем

  • Что понимается под устойчивостью экосистемы?

  • Объясните экологический смысл правила 1%.

*Важнейшей особенностью любой естественной экосистемы (биогеоценоза) является ее способность к саморегулированию, т. е. к поддержанию основных параметров во времени и пространстве на определенном уровне. Способность экосистем сохранять свою структуру и функции при воздействии внешних факторов называется стабильностью экосистем.

Следует различать понятия “стабильность экосистемы” и “устойчивость экосистемы”. Под устойчивостью понимают способность экосистемы возвращаться в исходное (или близкое к нему) состояние после воздействия факторов, выводящих ее из равновесия.

Относительную стабильность экосистем обеспечивает устойчивый круговорот веществ и поток энергии.

Наиболее стабильны биогеоценозы, достигшие климаксного состояния. При этом стабильность биогеоценоза находится в прямой зависимости от его сложности, т. е. чем больше видовое разнообразие биогеоценоза, тем он стабильнее.

В сложных биогеоценозах формируются сложные пищевые взаимоотношения, сложные цепи и сети питания. Биоценозы с упрощенной структурой крайне неустойчивы, в них происходят резкие колебания численности отдельных популяций.

В естественных условиях через любую биологическую систему, в том числе и биоценоз, постоянно проходит поток энергии. Согласно второму закону термодинамики, рассеивание энергии связано с принципом стабильности. В силу этого любой естественный биоценоз развивается в направлении устойчивого состояния. Это было ранее показано на примере сукцессий, ведущих к климаксу.

Все искусственно создаваемые в сельскохозяйственной практике экосистемы полей, садов, пастбищных лугов, огородов, теплиц и др., все агроценозы (от греч. agros – поле) – сообщества растений, созданные человеком, представляют собой системы, специально поддерживаемые человеком на начальных стадиях сукцессии.

В агроценозах используется именно их свойство производить высокую чистую продукцию, так как все конкурентные воздействия на культивируемые растения со стороны сорняков и вредителей сдерживаются агротехническими мероприятиями.

Агроценозы неустойчивы, они требуют неустанной деятельности по их поддержанию со стороны человека (борьба против массового размножения вредителей или болезней и др.).

Пример агроэкосистемы

С экологических позиций крайне опасно упрощать природное окружение человека, превращая весь ландшафт в агрохозяйственный. “Если дикая природа отступает, – писал Ч.

Элтон, – мы должны научиться передавать часть ее стойкости и богатства
ландшафтам тех земель, с которых мы снимаем наши урожаи”
.

Наряду с поддержанием высокопродуктивных полей следует особенно заботиться о сохранении как можно более многообразных заповедных, не подвергающихся усиленному антропогенному воздействию, участков разного масштаба.

**Заканчивая обсуждение проблемы стабильности экосистем, сформулируем очень важное экологическое правило, называемое правилом 1%.

Изменение энергетики природной экосистемы в среднем на 1% (от 0,3 до 1%) выводит систему из состояния равновесия.

Оценки В. Г. Горшкова свидетельствуют о том, что устойчивое существование глобальной экосистемы – биосферы (подробно в главе 4) возможно, если доля потребления чистой первичной продукции (на уровне консументов высших порядков) не превосходит 1%.

Один процент от современного содержания кислорода в свободной атмосфере планеты сделал возможным появление организмов, энергетические процессы в которых основывались на дыхании кислородом (водные организмы).

Понадобилось накопление десятой части от современного содержания кислорода в тропосфере, чтобы жизнь смогла выйти на сушу, смогли осуществляться обмен веществ и энергетические процессы у наземных организмов и их сообществ. Иногда в научной литературе точки 1% и 10% называют точками Пастера.

Точки Пастера – критические для истории биосферы Земли уровни содержания кислорода в атмосфере планеты:
а) точка 1% – соответствует достижению уровня содержания кислорода в атмосфере Земли 1% от современного, когда стала возможна аэробная жизнь;
б) точка 10% – соответствует достижению уровня содержания кислорода в атмосфере Земли 10% от современного, что привело к формированию озонового экрана (озоносферы) и дало возможность жизни существовать среди мелководья и выйти на сушу.

Источник: http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/0aa16c08-ad07-4cf2-b53b-047d0bf26d18/Metod_mat/help/sin_eco/str13.htm

Book for ucheba
Добавить комментарий