Вопрос 13. Динамика экосистем. Суксессии и климакс. Критерии устойчивости экосистем. Суксессии и биологическое разнообразие. Гипотеза промежуточных нарушений.

Динамика Экосистем

Динамика экосистемы - развитие биоценоза во времени, изменение его видовой структуры и протекающих в нем процессов в результате: - внутренних воздействий (например, отмирание или вытеснение одних видов другими); - внешних воздействий ( вырубка леса, влияние катастроф).

Различают циклическую динамику и поступательную.

1) К циклической динамике относят:

- суточную динамику, связанную с изменением активности растений и животных в течение суток (изменения в фотосинтезе, смена периодов активности и сна и т.п.).

- сезонную динамику (обратимые в течение года), связанную с температурным режимом,

снабжением растений водой, времен года (спячка, миграции у животных; периоды цветения, плодоношения). Сезонной изменчивости м.б. подвержена ярусная структура биоценоз (Например: травяной ярус исчезает во время зимы). Изменения в ФЦ: продуктивность (скорость образования продукции), биомасса (общая масса растений в ФЦ), соотношение видов, структура сообществ. ***Сез. Дин. позволяет существовать совместно большему числу видов растений, чем при их одновременном развитии. (Весной – ранние эфемероиды, летом – позднелетние травы, кустарники, деревья).

- Многолетнюю цикличность (флюктуация). Она вызвана периодичностью солнечной активности (период порядка 10-11 лет), зависит от изменения по годам метеорологических и гидрологических условий, от особенностей жизненных циклов некоторых видов растений. Наиболее чётко проявляются в луговых сообществах, в которых в разные годы могут быть разные доминантные виды растений и разный флористический состав участников. (однолетние виды)

2) Последовательный ряд изменений видовой и трофической структур экосистемы, всей ее организации, называется поступательной динамикой, или сукцессией.

По масштабу времени: - быстрые (длятся десятилетия); - средние (столетия); - медленные (тысячелетия); - очень медленные (десятки тысяч

По обратимости: - обратимые (восстанавливается исходный тип сообщества, существовавший на данном месте до этого); - необратимые (образуется новый тип сообщества, ранее здесь не существовавшее).

По причине возникновения: - аутогенные(самопорождающиеся) синоним: Эндогенные (имеющие внутреннюю причину). основная причина изменения растительности заключается во внутренних процессах, происходящих в самом сообществе - аллогенные (порожденные извне) синоним: Экзогенные (имеющие внешнюю причину) – результат частичного или полного разрушения исходных сообществ или трансформации исходного экотопа под действием внешних (по отношению к биогеоценозу) факторов. Пример: Изменение водного режима пойменных лесов в результате строительства плотин бобрами: лес болото

Сукцессии и климакс.

Сукце́ссия (от лат. наследование) — последовательная закономерная смена одного биологического сообщества другим на определённом участке среды. Цепь последовательно сменяющих друг друга в ходе сукцессии экосистем, называется сукцессионной серией. Отдельная экосистема в этой серии называется стадией сукцессии. Причина возникновения сукцессии - нарушение равновесия, или возмущение, системы. Равновесие м.б. нарушено разными процессами: изменением жизнедеятельности организмов, входящих в сообщество; пожаром; вырубкой деревьев; засухой, наводнением, загрязнением среды, и т.д.

Классификация сукцессий

Эндогенные сукцессии

• Первичные (на местах, ранее лишенных растительности) – на скалах, обрывах, сыпучих песках и т. п. При заселении таких участков живые организмы необратимо меняют местообитание и сменяют друг друга.

• Вторичные (после разрушения исходных сообществ) – протекают быстрее, чем первичные. (Пример: ельник, уничтоженный после пожара)

Климаксное сообщество - сообщество, находящееся я в устойчивом состоянии. Это открытая система, в которой индивидуальные организмы, энергия, органическое вещество, элементы мин.питания изменяются, но которая в целом сохраняется относительно константной во времени; Для климаксного сообщества часто характерен единственный доминантный вид или несколько кодоминантных видов. Потенциально бессмертно, если его не разрушить.

Критерии устойчивости экосистем.

1) Круговорот веществ. Основная причина устойчивости экосистем − сбалансированность потоков вещества и энергии. Устойчивая экосистема должна в необходимом количестве получать вещества из окружающей среды и избавляться от отходов.

2) Саморегуляция (процесс ограничения численности особей каждого вида, а не уничтожение их друг дргуом).

3) Видовое разнообразие (чем больше видовое разнообразие, тем шире взаимоотношения му организмы, тем разветленнее пищевые сети). Если исчезнет какой-то один вид - кто-то встанет на его место.

Способность популяции или экосистемы поддерживать подвижно-устойчивое равновесие при изменении условий окружающей среды называется гомеостазом экосистем.

Механизм поддержания гомеостаза основан на принципе «обратной связи», который заключается в том, что отклонение экосистемы от состояния равновесия приводит в действие силы, возвращающие ее в равновесное состояние. - «Положительная обратная связь» добавляет помехи и стремится вывести экосистему из состояния равновесия. - «Отрицательная обратная связь» стремится скомпенсировать отклонения и вернуть систему в состоянии равновесия (Пример: Хищник-Жертва).

Антропогенные сукцессии

А.с. - экологические сукцессии, которые протекают под влиянием деятельности человека (пожаров, выпаса скота). А.с. имеют разную длительность (от нескольких лет до тысячелетий),

быть прогрессивными (сопровождаются повышением биологической продукции экосистем и их видового богатства) или регрессивными (значения этих показателей уменьшаются).

Гипотеза промежуточных нарушений.

Промежуточная частота или интенсивность нарушений может увеличить разнообразие Когда частота нарушений высока БР будет низким (С ее презентации)

График показывает принципы промежуточного возмущения гипотезы: I. при низких уровнях экологического нарушения видовой насыщенности уменьшается по мере увеличения конкуренции исключения, II. на промежуточных уровнях возмущения, разнообразие максимальна, поскольку виды, которые процветают на обоих ранних и поздних стадиях сукцессии могут сосуществовать, III. при высоких уровнях нарушения видовой насыщенности уменьшается из-за увеличения движения видов. (С интернета)

Предполагает, что местное разнообразие видов максимизируется, когда экологическое нарушение является не слишком редким и не слишком частым. То есть максимальное разнообразие достигается при среднем уровне нарушений.