Розвиток екосистем: сукцесії та екологічний клімакс

Екологічною сукцесією (лат. sucessіо – зміна, послідовність) – називається зміна угруповань організмів і біотопу під впливом взаємодії організмів між собою та неживою природою. Приклад:занедбана ділянка у лісі заростає бур’яном, потім багаторічними травами, чагарником, а пізніше деревами. Так само – озеро перет­ворюється в болото. Це все приклади сукцесій. Сукцесії буваютьавтотрофнітагетеротрофні. Автотрофні – сукцесії, що викликані зміною автотрофного блоку. Сукцесія фітоценозу спричинює сукцесію зоо- і мікробоценозу.

Сукцесії із зміною рослинності поділяються на первиннітавторинні.Первиннісукцесії починаються на безжиттєвій ділянці, авторинні– внаслідок зміни екоумов, спричиненої життєдіяльністю самого фітоценозу. Вторинні сукцесії, у свою чергу, поділяються за причинами виникнення на природні (внутрішні, зовнішні) й антропогенні.

Розглянемо для прикладу сукцесію під дією внутрішніх фак­торів на занедбаному полі пд.-приазовського степу:

1 стадія – польові бур’яни однорічники і дворічники;

2 стадія – через 2–4 роки з’являться кореневищні злаки (пирій повзучий, гострець гіллястий, буркун лікарський);

3 стадія – через 13–24 роки зростуть дернинні злаки (калерія струнка, типчак, ковили);

4 стадія – через 25–50 років розселяться характерні для степу рослини. Тільки через 150–200 років степ і переліг стануть однаковими.

Сукцесія під дією зовнішніх факторів зумовлена зміною клі­мату, ґрунту, діяльністю тварин, вітровалом, зсувом, пожежею. Наприклад, згорів ялинковий ліс. Спочатку з’являються рослини, потім – кущі, далі – листяні дерева, згодом – ялинки, які поступово витіснять листяні, нарешті – ялинковий ліс, в якому зникнуть листяні дерева.

Сукцесія штучна (антропічна) – викликана діяльністю людини. Прикладом штучної сукцесії є меліорація, будівництво артезіанських колодязів, будівництво АЕС (ГЕС), посилене випасання худоби, надмірне удобрювання, забруднення пестицидами, гербіцидами, побутовими відходами, витоптування рослин людьми, вирубування лісу, пожежі. Наприклад, внаслідок надмірного випасання худоби у степу на пісках Нижнього Дніпра замість екосистеми степу виникла екосистема пісків, тому що зі зміною рослинності змінилось тваринне населення і ґрунт.

Гетеротрофна сукцесія – відбувається за участі лише гетеротрофів. Це можливо лише там, де є накопичення органіки – у пні, поваленому дереві, буртах, річці, забрудненій органікою, тощо.

Екоклімакс– це стан стійкої рівноваги між живими угрупованнями і середовищем системи; кінцевий результат сукцесій. Клімаксова екосистема перебуває в стані гомеостазу (грец.homeos– однаковий +statis– стан, нерухомість) – стані відносної динамічної рівноваги, сталості складу і властивостей. Найстабіль­нішою екосистемою на Землі є екосистема тропічного лісу. Вона залишається майже «незмінною» протягом останніх 20 млн років; ялинові, букові ліси, ялицеві діброви, ковилові степи існують у природі сотні тисяч років «не змінюючись».

2.2.2. Загальна характеристика біосфери

До поняття «біосфера» (грец. bios – життя + sphaira – куля) близько підійшов французький біолог Ж.-Б. Ламарк (1802 р.). Але сам термін «біосфера» вперше застосував австрійський геолог Е. Зюсс (1875 р.). Саме він виділив біосферу як окрему оболонку Землі, охоплену життям. Детально розробив вчення про біосферу академік В.І. Вернадський, що був першим президентом Українсь­кої академії наук.

Біосфера має свої певні компоненти: жива речовина, гірські породи, вода, повітря, сонячна радіація.

Біосфера включає речовини в твердому, рідкому і газоподіб-ному станах. Отже, біосфера трифазна.

Сфера існування живої речовини охоплює атмосферу (до тропопаузи), літосферу (кору вивітрювання), всю гідросферу (сферу води), тобто біосфера триярусна. Розглянемо кожний ярус окремо.

Товщина біосфери: на полюсах Землі приблизно 10 км, на екваторі – 28 км. Вона охоплює нижні шари атмосфери (7 км – на полюсах, 18 – на екваторі), всю гідросферу та літосферу – до глибини 3–11 км на суші та 0,5–1,0 км під дном океану. Тобто, у біосферу включають ту частину географічної оболонки, де діють живі істоти. Об’єм біосфери – 10*10⁹ км³ (0,4 % об’єму Землі), маса біосфери сягає 3*10¹⁸ т – близько 0,05 % маси Землі.

Атмосфера. Атмосфера(грец.athmos– пар) – газоподібна оболонка Землі. Маса її – 5,15*10¹⁵т (1/10⁶частина маси Землі). Майже 75 % маси атмосфери зосереджено у нижньому 10 – кіло­метровому шарі, тобто у межах біосфери.

Вплив діяльності людини на атмосферу сьогодні досить відчутний і посилиться у майбутньому. Вже тепер щороку в атмосферу потрапляє до 18 млрд т СО₂. Це стільки, скільки його виділяє усе живе при диханні + кількість, що поглинається у процесі фотосинтезу. Новим джерелом СО₂на сьогодні стали промислові підприємства та автомашини, які до того й виділяють близько 700 млн т чадного газу СО щорічно. Якщо таке становище незміниться і надалі, то промисловість і автомашини за рік викорис­то­вуватимуть до 95 % щорічної кількості О₂, виділеного рослинами. Це ставить під загрозу рівновагу кисню в атмосфері.