Вопрос 16. Взаимосвязь биологической продуктивности и экологической стабильности.

Стабильность (гомеостаз) определяется следующими условиями:

1. Разнообразие экологического и видового состава: обеспечивает устойчивость экосистем по продуктивности и составу.

2. Фенологическое разнообразие видов: все виды развиваются не одновременно, а по фазам, это влияет на БП т.к. экономно расходуются природные ресурсы.

3. Компенсированность круговорота веществ: круговороты должны быть замкнуты.

4. Экосистемы должны быть открыты и самоуправляемые: изменение продуктивности всегда сопровождается перестройкой количества составляющих видов.

Биологическая продуктивность управляет гомеостазом экосистемы, что подтверждается при сравнении естественных и искусственных ЭС. В искусственных экосистемах

1. Однообразие

2. Одна фенология

3. Циклы круговорота нарушены т.к. 50-60% биомассы изымается человеком.

4. Экосистемы контролируются человеком.

Человек использует существующие экосистемы для жизни (требуется разнообразие экосистем) и для питания (мах однообразие ЭС), следовательно, человеку для экологической стабильности приходиться решать 2 задачи: качество жизненного пространства; количество урожая т.е. сохранить продуктивность естественных экосистем и с наименьшими затратами и изменениями использовать экосистемы для получения продуктивности.

Вопрос 17. Экологические сукцессии, естественные и искусственные. Использование в практических целях.

Сукцессия – последовательная смена во времени одних биоценозов другими на определенном участке земной поверхности. При Сукцессиях развитие сообщества определяется внедрением или усиленным размножением находящихся в сообществе видов растений и (или) животных. Пример: фитогенная сукцессия – заторфовывание, зоогенная сукцессия – гибель соснового леса из-за уничтожения сосен сибирским шелкопрядом и длительная демутация биоценоза. При отсутствии нарушений сукцессия завершается возникновением сообщества, находящегося в равновесии со средой – климаксе. Климакс сообщества – это достижение равновесия между абиотическими и биотическими компонентами

В ходе сукцессии изменяются следующие признаки экосистем:

1. Энергетика сообщества (валовая и чистая продукция)

2. Структура экосистемы (возрастание разнообразие)

3. Удлиняются жизненные циклы видов

4. Изменяются круговороты веществ (круговорот минеральных веществ становится замкнутым, возрастает роль детрита)

Гомеостаз экосистемы в процессе сукцессии определяется:

1. развивается симбиоз

2. возрастает концентрация биогенных элементов

3. высокая стабильность взаимодействия

4. в сообществах много информации(генетической)

5. уменьшается энтропия

Сукцессии вызываемые внешними факторами(экзогенные сукцессии) могут быть природными и антропогенными и чаще всего они носят дегрессионный характер. Сукцессии вызванные внутренними факторами = эндогенные сукцессии = экологические = естественные. Основа сукцессии это неполнота биологического круговорота. В сукцессии реализуется правило экологического дублирования т.е. одни виды замещаются другими с противоположными требованиями. Всегда формируются виды более устойчивые к новым условиям.

Естественные сукцессии:

Первичные – на чистом субстрате (горы, скалы)

Вторичные - на месте уже существующих биоценозов (озеро → болото) .

Сукцесионной динамике подвержены и природно-антропогенные комплексы. Отличительной особенностью сукцессионной динамики антропогенных ландшафтов является многократное вмешательство человека в природу, сопровождающееся постоянным повышением контрастности сред. Классический пример – переложная система земледелия (подсечно-огневая в лесных районах, залежная в степных)

*Подсечно-огневая система на Севере России: Рамень(коренной лес)→вырубили летом→след. Весной остатки сожгли и прямо по золе распахпахали→засеяли льном (льница)→след. Год участок под паром→еще через год засеивают рожью→чередуют посевы овса и ячменя с паром. Через 6-8 лет участок забрасывают на 20 лет. За 20 лет участок поскрывается молодым лесом- жерденником. Все поновой. Когда один участок забрасывается, то переходят на новый.

В ходе сукцессии в экосистеме увеличивается число видов, образуются разветвленные цепи питания, формируется ярусность и мозаичность, снижаются темпы роста биомассы. В климаксовом сообществе почти весь годовой прирост растительности расходуется в цепях питания, поэтому чистая продукция экосистемы приближается к нулю.

Знание причин смены экосистем имеет большое значение для практической деятельности человека. В сообществах, находящихся на начальных стадиях сукцессии, изъятие избытка чистой продукции не приводит к их разрушению. Вмешательство же в климаксовое сообщество, где вся энергия используется наиболее полно, вызывает нарушение равновесия в нем. Так, сплошная рубка леса на больших площадях приводит не тоько к полному разрушению лесного сообщества, но и к изменению почвенного покрова, который формировался в течение тысячелетий. На месте лесов возникают более примитивные сообщества - болота, пустоши. Надо помнить о том, что любую разрушенную экосистему очень трудно, а иногда и невозможно восстановить. Для восстановления крупной экосистемы естественным путем требуются столетия.

Практическое использование связано с использование экосистем:

• Изъятие видов

• Сбор растительного сырья

• Использование под выпас, сенокос

Для практического значения важно знать на какой стадии сукцессионного развития находится экосистема. Если это сообщество находится в стадии развития она неустойчива к воздействию.

Климаксные сообщества всегда устойчивы к воздействию. Определение стадии сукцессии всегда дает возможность сделать прогноз: восстановится эта экосистема или нет. Большое значение имеет при создании ООПТ, размещении промышленности и с/х.