Вопрос 6. Малонарушенные леса, экологические функции, их роль в поддержании биоразнообразия. Теория биологического насоса.

Теория биотического насоса.

Теория биотического насоса (ТБН, теория лесного насоса) — научная теория, описывающая физический механизм процесса регуляции лесами круговорота воды. Согласно данной теории, биотический лесной насос поддерживает устойчивость климата суши и океанов в оптимальном для всей биосферной жизни состоянии. Он регулирует величину сезонных осадков и облачность над океаном и сушей в требуемых для всего многообразия жизни пределах.

Основные принципы работы биотического насоса атмосферной влаги.

Сущность работы биотического насоса атмосферной влаги состоит в том, что естественный лес закачивает влажный воздух с океана, увеличивая осадки до уровня, при котором гравитационный речной сток с оптимально увлажненной почвы компенсируется на любом расстоянии от океана.

Биотический насос атмосферной влаги

Водяной пар, испарившийся с поверхностей листьев, конденсируется в холодных верхних слоях атмосферы. Из-за этого воздух над лесом разрежается, его давление падает. Это создает восходящие потоки воздуха над лесом, засасывающие влагу с океана и приносящие его на сушу. Когда водяной пар конденсируется в капли (молекулы водяного пара исчезают из атмосферного воздуха, переходя в жидкую фазу), давление падает. Конденсация водяного пара приводит к понижению давления и появлению горизонтального подсоса. Конденсация больше там, где больше испарение. А оно больше там, где растет лес. У леса огромная поверхность — много листьев, и влаги там испаряется больше, чем с поверхности океана. Если суша покрыта лесом, она обеспечивает постоянную зону пониженного давления и действует как насос, тянущий на себя атмосферную влагу с океана. Воздух в приземном слое распространяется из области с меньшим испарением в область с большим испарением.

Вопрос 7. Поддержание биоразнообразия в сообществах.

Для поддержания устойчивости сообществ важны биотические взаимодействия и связи между популяциями разных видов. Это обеспечивает взаиморегуляцию плотности популяций: хищники регулируют численность своих жертв, паразиты – хозяев, конкурирующие виды – друг друга и т. п. В свою очередь, на сообщество оказывают влияние экологические факторы абиотической среды, которые могут усиливать биотические взаимодействия. Так, мягкие зимы в течение ряда лет в средней полосе России привели к вспышкам размножения короеда-типографа, с которым уже не могут справиться его естественные враги, например большой пёстрый дятел.

Большое влияние на биоразнообразие сообществ оказывают связи между организмами, занимающими соседние звенья в пищевых цепях. Например, встречаются растительноядные насекомые, которые питаются исключительно одним видом растения, так называемые монофаги (от греч. monos – один, единственный и phagos – пожиратель). Жизнь монофагов зависит от кормового растения: с его исчезновением они тоже могут исчезнуть из сообщества. Так произошло с популяцией бабочки парусник Аполлон, обитавшей до 70-х гг. XX в. в районе Приокско-Террасного заповедника под Москвой. Её гусеницы питались листьями одного вида очитка, который произрастал на лугах. Сенокос в течение нескольких лет подряд привёл к полному исчезновению вначале кормового растения этого насекомого, а затем – и популяции самой бабочки. Следовательно, жёсткие связи при резком воздействии на сообщество могут привести к исчезновению отдельных видов. Именно поэтому для поддержания биоразнообразия сообществ важна определённая гибкость биотических взаимодействий между видами.

Сложность поддержания биоразнообразия зависит не только от мощного воздействия перечисленных факторов, но и от их комплексного характера влияния. Среда, воздействующая на организмы, не является простым набором факторов, что отражает одно из классических положений экологии – закон взаимодействия факторов. Совместное действие факторов может иметь аддитивный (дополнительный) или синергетический эффект, когда влияние больше суммы его составляющих. Таким образом формальные оценки значимости факторов не учитывают их взаимодействия и взаимовлияния. Следует отметить неоднозначный характер последствий деятельности человека, что может сопровождаться не только снижением биоразнообразия на разных уровнях, но его увеличением. Справедливым является обвинение в непосредственном уничтожении видов еще с периода исчезновения многих крупных плейстоценовых млекопитающих за счет охоты на них древнего человека. Однако со времени «неолитической революции» начинался и другой процесс – формирование человеком биоразнообразия при развитии земледелия, растениеводства и животноводства. Искусственные системы такие, как сельскохозяйственные угодья, пригородные зоны нередко бывают более продуктивными и имеют достаточно высокое биоразнообразие. Известным фактом является повышенное биоразнообразие луговых сообществ, а также разнообразие самих лугов, большинство которых относятся к вторичным экосистемам. Они возникли, благодаря уничтожению человеком лесов и кустарников, осушения болот и спуска озер, орошению степных и полупустынных биогеоценозов. Отсутствие сенокошения приводит к снижению биоразнообразия лугов. Для некоторых групп организмов усиление мозаичности ландшафтов служит благоприятным обстоятельством. Например, при выборочных рубках леса возникающие поляны, опушки, полосы вдоль дорог отличаются повышенным разнообразием цветковых растений и насекомых-опылителей. В то же время при сведении лесов фрагментация местообитаний негативно воздействует на популяции крупных млекопитающих. Следовательно, особенности биологии и экологии видов, таксономическая структура, сукцессии сообществ и развитие экосистем должны учитываться в разработке стратегии сохранения биоразнообразия

Для поддержания устойчивости сообществ важны биотические взаимодействия и связи между популяциями разных видов. Это обеспечивает взаиморегуляцию плотности популяций: хищники регулируют численность своих жертв, паразиты – хозяев, конкурирующие виды – друг друга и т. п. В свою очередь, на сообщество оказывают влияние экологические факторы абиотической среды, которые могут усиливать биотические взаимодействия. Так, мягкие зимы в течение ряда лет в средней полосе России привели к вспышкам размножения короеда-типографа, с которым уже не могут справиться его естественные враги, например большой пёстрый дятел.

Большое влияние на биоразнообразие сообществ оказывают связи между организмами, занимающими соседние звенья в пищевых цепях. Например, встречаются растительноядные насекомые, которые питаются исключительно одним видом растения, так называемые монофаги (от греч. monos – один, единственный и phagos – пожиратель). Жизнь монофагов зависит от кормового растения: с его исчезновением они тоже могут исчезнуть из сообщества. Так произошло с популяцией бабочки парусник Аполлон, обитавшей до 70-х гг. XX в. в районе Приокско-Террасного заповедника под Москвой. Её гусеницы питались листьями одного вида очитка, который произрастал на лугах. Сенокос в течение нескольких лет подряд привёл к полному исчезновению вначале кормового растения этого насекомого, а затем – и популяции самой бабочки. Следовательно, жёсткие связи при резком воздействии на сообщество могут привести к исчезновению отдельных видов. Именно поэтому для поддержания биоразнообразия сообществ важна определённая гибкость биотических взаимодействий между видами.