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 бувають автотрофні та гетеротрофні. Автотрофні – сукцесії, що викликані зміною автотрофного блоку. Сукцесія фітоценозу спричинює сукцесію зоо- і мікробоценозу.

Сукцесії із зміною рослинності поділяються на первинні та вторинні. Первинні сукцесії починаються на безжиттєвій ділянці, а вторинні – внаслідок зміни екоумов, спричиненої життєдіяльністю самого фітоценозу. Вторинні сукцесії в свою чергу поділяються за причинами виникнення на природні (внутрішні, зовнішні) і антропогенні.

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

1 стадія – польові бур’яни однорічники і дворічники;

2 стадія – через 2-4 роки заявляються кореневищні злаки (пирій повзучий, гострець гіллястий, буркун лікарський);

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

4 стадія – через 25-50 років розселяються 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. На початку, з’являються рослини, потім – кущі, далі – листяні дерева, згодом – поява ялинок, які потім поступово витісняють листяні, нарешті – ялинковий ліс, в якому зникають 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, витоптуванням рослин людьми, вирубування лісу, пожежі. Наприклад, внаслідок надмірного випасання худоби у степу на пісках Нижнього Дніпра замість екосистеми степу виникла екосистема пісків, тому що із зміною рослинності змінилось тваринне населення і ґрунт.

Гетеротрофна сукцесія – відбувається за участю 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 (грець. 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» (грець. – 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 газоподібному станах. Отже, біосфера трифазна.

Область існування живої речовини охоплює атмосферу (до тропопаузи), літосферу (кору вивітрювання), всю гідросферу (сферу води) – тобто біосфера триярусна, далі розглянемо кожен 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 (грець. athmos – пар) – газоподібна оболонка Землі. Маса її – 5,І5*10¹⁵ т ( 1/10⁶ частина маси Землі). Майже 75% маси атмосфери зосереджено у нижньому 10-кілометровому шарі, тобто у межах біосфери,

Вплив діяльності людини на атмосферу в наш час дуже 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 СО₂ в наш час стали промислові підприємства та автомашини, які до того й виділяють близько 700 млн. т чадного газу СО щорічно. Якщо таке становище не зміниться і надалі, то промисловість і автомашини за рік використовуватимуть до 95% щорічної кількості О₂, виділеного рослинами. Це ставить під загрозу рівновагу кисню в атмосфері.