Механизм экологической сукцессии
Экологическая сукцессия — это закономерная смена сообществ организмов на одной и той же территории во времени. Она происходит из-за изменений условий среды и деятельности самих организмов и обычно приводит к более устойчивому сообществу.
Что такое сукцессия
Любая территория представляет собой место обитания множества организмов. Совокупность популяций разных видов, которые живут вместе и взаимодействуют между собой, образует биоценоз. Биоценоз не остаётся неизменным: меняются освещённость, влажность, температура, состав почвы, количество пищевых ресурсов и конкуренция между видами.
Экологическая сукцессия — последовательная, направленная и закономерная смена биоценозов на одной территории, приводящая к изменению видового состава, структуры и связей в сообществе.
Сукцессия отличается от случайной смены организмов. При сукцессии изменения связаны между собой: первые поселенцы изменяют условия среды, благодаря чему появляются другие виды. Поэтому можно выделить определённые этапы процесса.
Сукцессия идёт от менее сложного и обычно менее устойчивого сообщества к более сложному и устойчивому. Однако направление и скорость процесса зависят от климата, почвы, воды, рельефа и воздействия человека.
Причины и виды сукцессии
Сукцессию вызывают внешние факторы и изменения, возникающие внутри самого сообщества. К внешним причинам относятся пожар, вырубка леса, наводнение, извержение вулкана, осушение болота, распашка почвы и загрязнение. Внутренние причины связаны с жизнедеятельностью организмов: растения затеняют почву, корни разрушают горные породы, опавшие листья образуют перегной, животные переносят семена и изменяют состав почвы.
- Первичная сукцессия начинается на участке, где раньше не было почвы и сообщества: на свежей вулканической породе, обнажённой скале или песчаной поверхности.
- Вторичная сукцессия начинается на территории, где почва и часть организмов сохранились после нарушения: на месте пожара, вырубки, заброшенного поля или осушенного участка.
Первичная сукцессия обычно идёт медленно: сначала должны появиться почва и органическое вещество. Вторичная сукцессия протекает быстрее, потому что в почве остаются семена, корни, микроорганизмы и остатки прежнего сообщества. Подробнее причины удобно рассматривать на странице причины сукцессии, а восстановление после нарушений — на странице восстановление экосистем.
Первичная сукцессия начинается без сформированной почвы. Если после пожара уцелела почва, это вторичная сукцессия, даже если большинство растений и животных погибло.
Этапы развития сообщества
В начале сукцессии появляются виды-пионеры — организмы, способные жить в неблагоприятных условиях. Это могут быть лишайники, мхи, бактерии, травянистые растения. Они закрепляются на поверхности, накапливают органические остатки и постепенно создают условия для других видов.
- Заселение территории. Семена, споры и мелкие организмы попадают на свободный участок.
- Формирование почвы и изменение среды. Организмы разрушают субстрат, накапливают остатки, изменяют влажность и освещённость.
- Появление трав и кустарников. Увеличиваются количество органического вещества и разнообразие связей между организмами.
- Формирование лесного или другого зрелого сообщества. Появляются крупные растения, многочисленные животные, сложные пищевые сети.
- Относительная устойчивость. Сообщество достигает состояния, при котором его состав меняется медленно, если внешние условия сохраняются.
Последовательность не всегда заканчивается лесом. В пустыне устойчивым может стать пустынное сообщество, на болоте — болотное, в степи — степное. Итоговое состояние определяется климатом и водным режимом территории. Его называют климатическим сообществом или климаксом.
На месте вырубленного леса сохранилась почва, но исчезли деревья. Какая сукцессия начнётся?
Закономерности сукцессии
По мере сукцессии изменяются не только названия видов, но и свойства всей экосистемы. Обычно растут биомасса, запас органического вещества, высота растительного покрова и сложность пищевых связей. Сначала сообщество быстро меняется, затем темп изменений уменьшается.
Здесь \(P_{net}\) — чистая продукция сообщества, \(P\) — образование органического вещества в ходе фотосинтеза, \(R\) — его расход на дыхание. В молодых сообществах продукция часто значительно превышает расход, поэтому быстро накапливается биомасса. В зрелом сообществе образование и расход органического вещества становятся ближе друг к другу.
С течением сукцессии обычно увеличиваются видовое разнообразие, ярусность, количество связей между организмами, мощность почвы и устойчивость к небольшим нарушениям. При этом скорость роста биомассы и относительная доля быстрорастущих видов обычно уменьшаются.
| Признак | Начальные этапы | Зрелое сообщество |
|---|---|---|
| Видовое разнообразие | Небольшое | Обычно больше |
| Почва | Тонкая или отсутствует | Хорошо сформирована |
| Пищевые связи | Простые | Сложные, разветвлённые |
| Устойчивость | Низкая | Выше при небольших нарушениях |
| Скорость изменений | Жоғары | Небольшая |
Климакс не означает полную неподвижность. В зрелом сообществе продолжаются рождение и гибель организмов, смена поколений и сезонные изменения, но общий облик сообщества сохраняется.
Разобранный пример
После извержения вулкана образовалась голая поверхность из застывшей лавы. Через несколько лет появились лишайники, затем мхи и травы, позже — кустарники и деревья. Определите вид сукцессии и объясните последовательность.
Показать Шешім Шешім
Это первичная сукцессия, потому что она начинается на поверхности без почвы. Виды-пионеры изменяют субстрат и создают условия для последующих видов; поэтому сообщество постепенно усложняется.
Как решать тапсырмалар о сукцессии
- Определите исходное состояние территории: есть ли почва и сохранились ли организмы.
- Назовите причину изменения: природное событие, деятельность адам или влияние самих организмов.
- Расположите этапы от пионерных организмов к более требовательным и крупным.
- Проверьте закономерность: должны увеличиваться сложность сообщества и устойчивость, а изменения со временем обычно замедляются.
Не считайте любую сезонную смену сукцессией: смена летнего и зимнего облика обратима и повторяется ежегодно. Не утверждайте, что любое зрелое сообщество обязательно является лесом. Не путайте увеличение численности одного вида с сукцессией: сукцессия — это смена всего сообщества.
Проверь себя
Главное
- Экологическая сукцессия — закономерная смена сообществ на одной территории.
- Первичная сукцессия начинается без почвы, вторичная — при сохранении почвы или её части.
- Виды-пионеры изменяют среду и создают условия для последующих организмов.
- Обычно растут сложность, биомасса, видовое разнообразие и устойчивость сообщества, а скорость изменений снижается.
- Итоговое сообщество определяется климатом, почвой, водным режимом и воздействием адам.