Nesubrendusios bendruomenės yra skirtingose raidos stadijose, o brandžios – kulminacija.Medžiagų ciklas ir energijos srautas jose subalansuotas, vieni organizmai naudoja kitų atliekas. „Climax“ bendruomenės gali ilgai išsilaikyti tinkamomis esamomis aplinkos sąlygomis.
Projektas. Pietų Uralo (SU) teritoriją užima 2 rūšių augmenija - miškas ir stepė. Miškų plotas apima vakarinę ir šiaurinę Pietų Ukrainos dalis. Pietų Ukrainos miško bendrijų formavime dalyvauja 11 pagrindinių mišką formuojančių rūšių. Kai kurios medžių rūšys yra plataus asortimento ir yra paplitusios visame Pietų Ukrainos miškų regione (paprastoji pušis, Sukačiovinis maumedis, nusviręs ir pūkuotas beržas, drebulė, pilkasis alksnis). Kita dalis rūšių, įskaitant reikšmingiausias (kulminacines) rūšis – plačialapes ir tamsiąsias spygliuočių rūšis, paplitusi tik dalyje Pietų Ukrainos miškų regiono. Plačialapės rūšys (žiedinis ąžuolas, norveginis klevas, mažalapė liepa ir kalninė guoba) paplitusios vakarinėje miškų regiono dalyje, rytinė ąžuolų arealo riba kerta Pietų Ukrainą iš šiaurės į pietus. Šiaurinėje PV dalyje auga tamsių spygliuočių rūšys (sibirinė eglė, sibirinė eglė), arealo riba kerta PV iš vakarų į rytus. Pietų Ukrainos teritorijoje išvardytos medžių rūšys įvairiais deriniais sudaro skirtingų tipų miškus. Medynų sudėtį ir rūšių santykį lemia ekotopų sąlygos bei rūšių ekologinės ir biologinės savybės.
Kulminaciniai miškai (klimax - kopėčios;, miškai, kuriuose nesutrikdoma natūrali sukcesijos eiga, dėl ko susidaro gana stabili (klimakso) bendruomenė, kuriai būdinga faunos, floros ir aplinkos pusiausvyra ir neribotą laiką išliekanti be išorės. trukdžių.
Pietų Uralo miškai – tai netrikdomos nuo 2 iki 4,5 tūkst. metų amžiaus ekosistemos, išsidėsčiusios sunkiai pasiekiamose ar saugomose teritorijose. Jų rūšių įvairovę daugiausia lemia abiotiniai veiksniai, tokie kaip šilumos kiekis, dirvožemio turtingumas, drėgmės režimas. Dominuojančios medžių rūšys didele dalimi reguliuoja kitų augalų augimo sąlygas. Visuose tirtuose miško plotuose stebima gretimų fitocenozių rūšių tarpusavio skverbtis, o „savų“ rūšių dalis neviršija 50 proc. Vakarinių ir rytinių kalnų šlaitų miškuose optimaliomis sąlygomis didėja jų bendrijos rūšių vaidmuo, centrinės aukštosios dalies miškuose biologinę įvairovę formuoja gretimų augalų bendrijų rūšys.
Pietų Uralo augalijos rūšių turtingumas labai priklauso nuo teritorijų istorijos, geografinės padėties ir reljefo pobūdžio.
Per visą savo istoriją Pietų Uralo kalnai arba sugriuvo iki kalvotos lygumos, tada vėl iškilo. Pietų Uralo flora susiformavo holoceno ir pleistoceno klimato atvėsimo ir atšilimo laikotarpiais. Dėl to Pietų Urale gyveno skirtingos kilmės ir ekologijos augalai.
Rytiniame Uralo kalnagūbrio šlaite yra sąlyginė siena tarp dviejų pasaulio dalių – Europos ir Azijos. Uralo kalnai yra svarbi klimato siena, jie sudaro kliūtį vakarų oro masėms, atnešančioms lietų ir nestabilų orą. Krituliai pasiskirsto netolygiai, didžioji jų dalis iškrenta į aukščiausių kalnų priešvėjinius šlaitus ir viršūnes, klimato žemyniškumas didėja iš šiaurės vakarų į pietryčius. Būtent tai lemia reikšmingus Europos (vakarų) ir Azijos (rytų) šlaitų floros skirtumus.
Miškas yra sudėtingas daugelio įvairių augalų, kurie labai skiriasi dydžiu, struktūra, dauginimu, mitybos rūšimi ir kt., derinys. Tai tarsi gyvas mechanizmas, didelis ir labai sudėtingas, o atskiri augalai yra jo dalys. , detales. Medžiai ir visi kiti miško augalai yra glaudžiai tarpusavyje susiję savo gyvenimo veikloje, daro įtaką vieni kitiems.
Todėl miškas vadinamas augalų bendrija arba fitocenoze. Tai tikrai kažkas holistinio, gerai suderinto, su savo vidiniais ryšiais, o ne atsitiktinė atskirų augalų kolekcija.
Šiuolaikiniai natūralūs miškai nuėjo ilgą formavimosi ir vystymosi kelią. Daugelį amžių miške buvo pasirenkama tam tikra augalų, galinčių sugyventi, kompozicija. Kartkartėmis po miško laja vienaip ar kitaip prasiskverbdavo naujų augalų, tačiau ne visi išlikdavo ir buvo išsaugoti. Visaverčiais augalų bendrijos nariais tapo tik patys atkakliausi, labiausiai prisitaikę gyventi tam tikromis sąlygomis. Miško augalų bendriją formuoja tik augalai, kurie sugeba sėkmingai atsispirti kaimynų įtakai.
(„bio-“) ir negyvieji („geo-“) komponentai tam tikrame žemės paviršiaus plote. Biogeocenozės doktriną ir patį terminą sukūrė žymus rusų botanikas V.N. Sukačiovas.
Žemėje yra daug ekosistemų. Kiekvieno iš jų esminė savybė yra medžiagų cirkuliacija ir energijos srautai. Dėl didelio gyvų organizmų vaidmens medžiagų ciklas ekosistemose dažnai vadinamas biologinis ciklas
medžiagų vartai.
Biologinis medžiagų ciklas yra pagrindinė ekosistemos egzistavimo sąlyga.
Medžiagų cirkuliacija biogeocenozėje vyksta dėl to, kad joje yra keturi sudedamieji komponentai (82 pav.): 1) abiotinis komponentas(maisto medžiagų ir saulės energijos tiekimas); 2) gamintojai (kuriantys organines medžiagas); 3) vartotojai (vartojantys organines medžiagas); 4) skaidytojai (skaidančios negyvas organines medžiagas).
Organizmai, skaidantys negyvus augalų, gyvūnų ir kitų gyvojo pasaulio atstovų likučius iki mineralinių junginių (anglies dioksido, vandens ir mineralinių druskų). Skaidytojai vyrauja bakterijos, taip pat grybai ir kai kurie gyvūnai (pirmuoniai). Šių ekologinėmis funkcijomis skirtingų organizmų grupių bendra veikla yra biogeocenozės medžiagų biologinio ciklo variklis.
Biogeocenozės (ekosistemos) yra stabilios tik tada, kai visi keturi komponentai, sudarantys jų sudėtį, visiškai palaiko medžiagų apykaitą.
Medžiagų cirkuliaciją biogeocenozėse (ekosistemose) palaiko nuolatinis vis naujų energijos dalių antplūdis. Nors pagal energijos tvermės dėsnį ji neišnyksta be pėdsakų, o tik pereina iš vienos formos į kitą, tačiau ekosistemose negali būti energijos ciklo. Išeikvota gyvybinei organizmų veiklai, jų pasisavinama energija pamažu virsta šilumine forma ir išsisklaido supančioje erdvėje. Taigi ekosistemos veikla primena malūno rato žiedinį sukimąsi (medžiagų cirkuliaciją) sraunios vandens srovėje (energijos srautas).
Ta pati materijos dalis ir joje esanti energija negali būti be galo perduodama per sudėtingą maisto tinklą, jungiantį organizmus biogeocenozėje. Tiesą sakant, maisto tinklas susideda iš trumpų žodžių susipynimo maisto (trofinės) grandinės - nuosekli organizmų, maitinančių vienas kitą, serija, kurioje galima atsekti pradinės energijos dalies sąnaudas. Kiekviena serijos nuoroda vadinama trofinis lygis.
Paimkite, pavyzdžiui, trumpą mitybos grandinę: kopūstai (pirmasis trofinis lygis) - ožka (antrasis trofinis lygis) - vilkas (trečias lygis). Ekologiniu požiūriu kopūstas yra gamintojas, ožka – pirmos eilės vartotojas kaip žolėdis, o plėšrus vilkas – antros eilės vartotojas. Sekime, kaip šioje grandinėje praleidžiama kopūsto galvoje surišta saulės energija, žinant, kad tik nedidelė dalis gyvūno suvirškinto maisto patenka į organizmo augimą, t.y.
nusėdęs į jo kūną. Likusi dalis išleidžiama medžiagų apykaitai palaikyti, reprodukcijai užtikrinti, o dalis pašalinama iš organizmo kaip nesuvirškinta.
Apskaičiuota, kad vidutiniškai apie 10% sugertos energijos atitenka augimui. Vadinasi, ožkos organizme pasiliks net mažiau nei dešimtoji kopūsto galvoje esančios energijos, nes dalis kopūsto medžiagos nepasisavinama. Kai ožką suėda vilkas, tada ne daugiau kaip vienas procentas energijos, kurios buvo kopūsto galvoje, bus skirta jo kūno augimui.
Kiekvienoje paskesnėje maisto grandinės grandyje sulaikomos energijos kiekis sumažėja apie 10 kartų, o jau po 4-5 grandžių beveik visiškai išdžiūsta. Ši vadinamoji ekologinė „dešimties procentų taisyklė“ turi didelę praktinę reikšmę. Tai leidžia suprasti, kaip ekosistemoje vartojami produktai – per tam tikrą laiką augalų sukurta organinė medžiaga. Norint sukurti 1 kg žolėdžių gyvūnų masės, reikia 10 kartų daugiau saulės energijos nei 1 kg augalų masės.
Todėl mėsėdžių auginimas kainuoja 100 kartų daugiau.
Organinių medžiagų ir energijos perdavimui maisto grandinėmis galioja „dešimties procentų taisyklė“.
„Dešimties procentų taisyklė“ gali būti išreikšta grafiškai vadinamąja forma ekologinės piramidės. Juose rodomas: asmenų, įtrauktų į maisto grandinę, skaičius (gyventojų piramidė), ekosistemos biomasė (bendra organizmų masė). (biomasės piramidė), cirkuliacijoje dalyvaujančios energijos (energijos piramidė).Žemutinė pakopa atitinka pirmąjį, trofinį lygį, o kiekviena paskesnė pakopa yra 10 kartų mažesnė už ankstesnę (83 pav.).
Žmonių visuomenė gyvena iš pirminės ir antrinės augalų ir gyvūnų produkcijos. Gyvūninės kilmės produktai tiek gamtai, tiek žmonėms kainuoja brangiau nei augaliniai produktai. Todėl bado problema skirtingų šalių gyventojams pirmiausia prasideda nuo antrinių produktų – gyvulinių baltymų, reikalingų žmogaus mitybai, stygiaus.
Net ir pačiose stabiliausiose Žemės biogeocenozėse (ekosistemose) medžiagų cirkuliacija nėra uždara. Dalį medžiagos neša vėjai ir srovės, nuneša
reljefo įdubimus, migruoja kartu su paviršiniu nuotėkiu ir gruntiniu vandeniu. Dėl to visos sausumos ir vandenynų ekosistemos yra sujungtos į vieną pasaulinę ekosistemą – biosferą. Iš daugelio tarpusavyje susijusių ciklų susiformuoja per daugelį milijonų metų nusistovėjęs globalus biologinis medžiagų ciklas biosferoje, palaikantis gyvybės stabilumą planetoje.
Biosferos doktriną sukūrė V.I. Vernadskis. Jis apibūdina biosferą ne tik kaip gyvybės pasiskirstymo Žemėje sritį, bet ir kaip planetos dalį, kurią visiškai pakeitė gyvybė. Pasak Vernadskio, svarbiausių biogeninių elementų ciklus biosferoje sukuria organizmai. Jų dėka Žemės kriauklių cheminės medžiagos pakaitomis pereina iš negyvosios gamtos į gyvąją, o iš gyvosios vėl į negyvąją.
Todėl biosfera dar vadinama pasaulinė ekosistema. Biologinis ciklas prasidėjo nuo pirmųjų organizmų (koacervatų arba protobiontų) atsiradimo ir tęsiasi jau milijardus metų. Taip palaikoma biosferos gyvybė ir egzistavimas (84 pav.).
Biosfera kaip pasaulinė ekosistema yra natūralus Žemės planetos evoliucijos produktas. Kartu biosfera yra pagrindinė žmogaus gyvenimo ir ekonominės veiklos arena. Savo globaliu pasireiškimu biosfera veikia kaip milžiniška ekosistema, kuri augalų pagalba kaupia Saulės energiją ir paverčia ją gyvomis sistemomis, užtikrinančia gyvybės mūsų planetoje tęstinumą ir įvairovę.
1. Kaip „biocenozės“, „ekosistemos“ ir „biogeocenozės“ sąvokos yra susijusios viena su kita?
2. Kokia yra pagrindinė egzistavimo sąlyga
ekosistemos?
3*. Pagalvok.
Ar tos pačios rūšys gali patekti į skirtingas mitybos grandines?
Kodėl žmogus daugiausia augina žolėdžius gyvūnus?
Kodėl maisto tinklas neturi pabaigos ir pradžios, o maisto grandinės turi?
§ 58 Biogeocenozių raida ir kaita
Biogeocenozės su subalansuota medžiagų apykaita gali egzistuoti neribotą laiką, kol išorinės jėgos išveda jas iš pusiausvyros. Ir išties, tamsi spygliuočių taiga, plunksnų žolių stepės, plačialapių ąžuolų miškai savo vietas užėmė tūkstančius metų po paskutinio apledėjimo, ir tik žmogaus veikla per pastarąjį šimtmetį labai pakeitė šiuos kraštovaizdžius.
Tuo pačiu metu gamtoje yra daug nestabilių biogeocenozių, kurios keičia kryptį net ir be jokių išorinių trukdžių. Negilūs ežerai seklūs ir užželia, vietoje šlapios pievos greitai atsiranda krūmynai, kerpes ant uolų pamažu keičia samanos, o vėliau – žolės, po jomis susidaro plonas dirvožemio sluoksnis. Visa tai yra nestabilių ekosistemų, kurių bendruomenės greitai keičia rūšių sudėtį, pavyzdžiai.
Biogeocenozės vystymasis nevyksta taip, kaip organizmo vystymasis. Organizmo augimą ir sudėtingumą lemia jo paveldimumas, tai yra, zigotoje esantys genai. Biogeocenozės atsiranda pagal kitą principą. Jie susidaro remiantis atsitiktine (spontaniška) aplinkoje esančių rūšių, galinčių egzistuoti tam tikromis sąlygomis, atranka. Taip atsirandanti rūšių sudėtis ilgą laiką neegzistuoja, bet keičiasi. Pokyčių procesas tęsiasi tol, kol susikuria bendruomenė, galinti išlaikyti subalansuotą ciklą. Šis ekosistemos savaiminio vystymosi procesas vadinamas ekologinis sukcesija(lot. successio – „tęstinumas“) (85 pav.).
Perdavimas gali būti pirminis ir antrinis, t.y. atkuriamieji.
Pirminė sukcesija prasideda nuo atvirų teritorijos zonų – stulpų, seklumos, plikų uolų, puraus smėlio ar žmogaus sukurtų sąvartynų – apsėdimo. Šiuos negyvus plotus pirmiausia užima rūšys, kurios gali greitai plisti.
Jų sėklas ir sporas neša vėjas ir vanduo, atskrenda vabzdžiai, atbėga smulkūs graužikai, dalis jų šioje vietoje įsišaknija. Bendruomenės, kurios susidaro iš tokių atsitiktinių rūšių, vadinamos pionierių bendruomenėmis. Paprastai jie yra nestabilūs, o jų rūšis, sugebėjusias iš dalies pakeisti aplinką, greitai išstumia nauji užpuolikai.
Pionierių etape bendruomenė nėra subalansuota. Ji dar nesusiformavo
sudėtingos mitybos grandinės, visos ekologinės nišos neužimtos, augaliniai produktai nevisiškai panaudojami vartotojų, skaidytojai ir kaupiasi ekosistemoje. Čia apsigyvenusios naujos rūšys taip pat keičia aplinką, todėl ji tampa netinkama sau, todėl greitai jas išstumia konkurentai. Dėl to viena biogeocenozė kokybiškai pakeičiama kita, t.y. biogeocenozių kaita.Šiame etape atsirandančios pionierių sistemos taip pat vadinamos nesubrendusiomis.
Biogeocenozių kaita – tai vienos biogeocenozės pakeitimas kita, kokybiškai skirtinga nuo ankstesnės.
Subrendusiose biogeocenozėse medžiagų apykaita subalansuota.
Antrinė arba atkuriamoji sukcesija prasideda po dalinio ekosistemų sutrikimo. Tokių pažeidimų pasitaiko, pavyzdžiui, po miško gaisro, miško kirtimo, neapdirbtų žemių arimo. Tokiais atvejais sunaikinami ne visi ekosistemos elementai, išlieka gyvų organizmų suformuotas dirvožemis, išsaugomos sėklos, šakniastiebiai, sporos, išgyvena kai kurios gyvūnų rūšys. Atkuriamieji paveldėjimai vyksta kiek kitaip nei pirminiai, tačiau jie taip pat lemia stabilių, brandžių biogeocenozių susidarymą.
Pirminių sukcesijų laikas gamtoje skaičiuojamas šimtais metų, antriniai vyksta kiek greičiau. Pavyzdžiui, europinės Rusijos dalies eglynai po kirtimų atsikuria per 60–80 metų, pereidami laikinų bendrijų tarpsnius.
Krūmų krūmynai ir smulkialapiai miškai.
Kartu su didelio masto ir ilgalaikiais paveldėjimo procesais gamtoje vyksta daug mažos apimties ir trumpalaikių paveldėjimo. Apauga, taip pat išgyvena eilę etapų, yra žemiškas kurmių išmetimas, medžių užsikimšimas miške, žemė voverės stepėse, išdžiūvusių balų dugnas, tvenkiniai ir kt. Kartu su augalija – ir gyvūnai, ir mikrobai. bendruomenės gyventojų kaita šiose srityse. Tokios mažos sukcesijos nuolat atsiranda didelėse stabiliose biogeocenozėse, atstatančiose jose vietinius trikdžius ir išlaikant ekosistemų vientisumą bei stabilumą.
Ekologinė sukcesija yra natūralių ekosistemų vystymosi, savitarnos ir atkūrimo mechanizmai.
Ekologinio paveldėjimo dėsnių supratimas yra svarbus daugeliui žmogaus veiklos aspektų. Turėtumėte žinoti, kad biogeocenozė negali būti labai stabili ir tuo pačiu metu kaupti pirminės produkcijos perteklių. Kuriant dirbtines ekosistemas (laukus, sodus ir daržus), reikia suprasti, kad jos itin
nestabilus ir reikalauja nuolatinio žmogaus palaikymo: arimo, tręšimo, sėjos, laistymo ir kt. Šis nepastovumas pasireiškia kenkėjų protrūkiais ir piktžolių atakomis, ir dirvos erozija, ir mineralinių junginių išeikvojimu. Jei kitais metais laukas vėl neapsėjamas, jis sukcesijos būdu greitai virsta dykyne, o vėliau – pieva ar krūmynu.
Perdavimo valdymas yra vienas iš pagrindinių ekologiškai kompetentingo bendradarbiavimo su gamta būdų. Kad nepakenktų jo stabilumui ir gautų pirminę produkciją, žmonės turi organizuoti kraštovaizdį taip, kad juose būtų ir brandžios, ir nesubrendusios ekosistemos. Senas šūkis "Paverskime visą Žemę žydinčiu sodu!" nepavyko aplinkos apsaugos patikrinimo. Sodas yra novatoriška ir nestabili ekosistema, o žmonija neturi jėgų kovoti su gamta. Sodai, laukai kraštovaizdyje turėtų kaitaliotis su miškais, kupstais, velėnomis, rezervuarais ir kitomis natūralių biogeocenozių rūšimis, suteikdami visą įvairovę, kuria grindžiamas biosferos natūralios aplinkos stabilumas.
1. Kaip paveldėjimas pasireiškia gamtoje?
2*. Kokios yra bendruomenių saviugdos priežastys?
3*. Pagalvok.
Ar gamta nuskurdins ar praturtės, jei manysime, kad visas nestabilias bendruomenes pakeis tvarios?
Kuo žmogui naudingos nesubrendusios bendruomenės?
§ 59 Pagrindiniai laukinės gamtos tvarumo dėsniai
Žmonės turi suprasti populiacijų, bendruomenių ir ekosistemų tvarumo pagrindą, kad savo veiklą atitiktų gamtos dėsniams. Įvardinkime keletą svarbiausių ekologinių modelių, padedančių išlaikyti tvarumą: cikliškumas, neigiamas grįžtamasis ryšys, biologinė rūšių įvairovė.
Cikliškumas (gr. kyklos - „cirkuliacija“), tai yra pakartotinis maistinių medžiagų naudojimas, yra biologinio ciklo pagrindas, nuo kurio priklauso ekosistemos stabilumas (biogeocenozė) (86 pav.).
Vandenilis, deguonis, anglis, azotas, fosforas ir kiti biogeniniai elementai biosferoje vykdo nuolatinę ir daugybinę migraciją tarp organizmų kūnų ir fizinės aplinkos. Dabar gyvų žmonių kūne yra atomų, buvusių senovės stegocefalijų, dinozaurų, pirmųjų paukščių ir mamutų kūnuose.
Dėl cikliško ribotų medžiagų naudojimo jos praktiškai neišsenkamos. Tuo remiasi amžinybė. Priešingu atveju ji
būtų išmiręs Žemėje, išnaudojęs visus turimus išteklius.
neigiamas atsiliepimas yra tai, kad nukrypimai nuo normalios sistemos būsenos sukelia tokius joje pokyčius, kurie pradeda neutralizuoti šiuos nukrypimus. Dėl to atsiranda reguliavimas, ty sistemos grįžimas į ankstesnę normą.
Visų sudėtingų biosistemų savikontrolė grindžiama neigiamais atsiliepimais.
Kai kurių rūšių masinio dauginimosi protrūkiai vyksta net natūraliose bendrijose. Paprastai jų populiacijų tankį kontroliuoja daugybė
vartotojų, tačiau po atšiaurių žiemų ar sausų vasarų dalis priešų žūva, dėl to kyla rūšies individų skaičiaus protrūkis. Pavyzdžiui, Sibiro šilkaverpių drugeliai taigos miškuose turi mažiausiai 60 vartotojų rūšių. Kai kurie maži
AT rūšių biologinė įvairovė yra galingiausias ekosistemos stabilumo mechanizmas (biogeocenozė). Gyvajai gamtai galioja įvairovės principas, nes Žemėje nėra dviejų visiškai vienodų ne tik rūšių ar bendrijų, bet ir individų. Individų kintamumo pagrindu veikia natūrali atranka, rūšių įvairovės pagrindu formuojasi bendrijos, ekosistemos.
Rūšių įvairovė leido gyvybei įveikti visus biosferos „kampus“, egzistuoti visose geografinėse platumose, bet kokio tipo klimate, vandenynų gelmėse ir dirvožemio storyje.
Biologinis medžiagų ciklas reikalauja, kad dalyvautų rūšys, atliekančios tiesiogiai priešingas funkcijas. Akivaizdu, kad gyvybės atsiradimo aušroje egzistavo pirminių organizmų įvairovė, kitaip biologinis ciklas negalėjo atsirasti.
Rūšių įvairovė leidžia joms kurti bendrijas, užimti visas ekologines nišas ir taip maksimaliai išnaudoti aplinkos išteklius. Biogeocenozėse, kaip matėme, tarp rūšių susidaro savotiškas „darbo pasidalijimas“, jų tarpusavio papildomumas ir tai stabilizuoja biogeocenozę.
Išskyrus papildomumo suteikia biologinė įvairovė pakeičiamumas rūšys ekosistemose. Atskiras rūšis gali pakeisti jų konkurentai, nepažeidžiant bendros ekosistemos sveikatos. Kai kurių rūšių išnykimas iš bendrijos taip pat gali praeiti beveik be pėdsakų, jei tai neliečia pagrindinių aplinkos formuotojų. Kadangi poreikių uždarų rūšių ekologinės nišos gali iš dalies sutapti, vienos iš jų išnykimas biogeocenozei nepavojingas. Jo funkcijos vienu metu gali būti kelių tipų pagal konkurencinio išleidimo taisyklę. Bet tai įmanoma, jei ekosistemoje yra daug įvairių rūšių.
Svarbiausi procesai ekosistemose turi daugialypį palaikymą, ty skirtingų rūšių veikla gali lemti panašų rezultatą.
Pavyzdžiui, tokioje svarbioje funkcijoje kaip negyvų organinių medžiagų skaidymas vienu metu dalyvauja daug organizmų grupių, turinčių didelę rūšių įvairovę: bakterijos, grybai, pirmuonys, apvalieji ir anelidai, nariuotakojai. Daugumoje dirvožemio tipų sliekai vaidina lemiamą vaidmenį šiuose procesuose. Tačiau Kanadoje sliekų nėra daugumoje jos teritorijos, nepaisant to, ten susidaro ekosistemos, savo išvaizda ir ciklų pobūdžiu panašios į europietiškas.
Biologinė rūšių įvairovė yra būtina pirminės ir atkuriamosios sukcesijos tėkmės sąlyga. Viena iš sukcesijos proceso stabdymo didžiulėse žmogaus drumstose erdvėse priežasčių yra maža gretimų teritorijų rūšių įvairovė, norimų augalų rūšių sėklų ir juos lydinčių gyvūnų – apdulkintojų, skaidytojų ir kt. rūšių įvairovė, bendrijose nesikeičiama link tvarių ekosistemų (biogeocenozės).
Todėl gamtos stabilumas grindžiamas aiškiai apibrėžtais gamtos sistemų sudėties ir dinamikos dėsniais, kurių žmonės neturi teisės nepaisyti, nes tai prieštarauja jų pačių gerovei.
1. Įvardykite pagrindinius ekosistemos stabilumo dėsnius.
2. Paaiškinkite biologinės įvairovės vertę
esant biogeocenozei.
3*. Pagalvok.
Kodėl cheminiai elementai nuolat dalyvauja biologiniame cikle, bet tai neįvyksta su energija?
Ar žmogus pramonėje naudojasi gamtoje įprastu cikliškumo principu?
Kaip neigiamas grįžtamasis ryšys palaiko ekosistemos atsparumą?
§ 60 Racionalus gamtos naudojimas ir jos apsauga
Daugelį amžių žmonija gamtą traktavo kaip beveik neišsenkamą gerovės šaltinį. Suarti daugiau žemės, iškirsti daugiau medžių, išgauti daugiau anglies ir rūdos, nutiesti daugiau kelių ir gamyklų buvo laikoma pagrindine laipsniško vystymosi ir klestėjimo kryptimi.
Jau senovėje, prasidėjus žemdirbystei ir gyvulininkystei, žmogaus veikla lėmė didelių ekosistemų pasikeitimą ir didelių teritorijų niokojimą.
Taip Senovės Graikijoje ir Mažojoje Azijoje sumažėjo miškų, dėl perganymo labai išsiplėtė dykumų teritorijos, smarkiai sumažėjo medžiojamųjų kanopinių žvėrių skaičius. Ekologinės katastrofos, kilusios dėl gamtinių ryšių pažeidimo, ne kartą įvyko skirtinguose Žemės regionuose. Didelių plotų arimo sukeltos dulkių audros pakėlė ir nunešė derlingus dirvožemio sluoksnius JAV, Ukrainoje, Kazachstane. Dėl miškų naikinimo laivybai tinkamos upės tapo seklios. Sauso klimato vietovėse per didelis laistymas sukėlė dirvožemio įdruskėjimą. Stepių regionuose driekėsi daubos, atimdamos iš žmonių derlingas žemes. Užteršti ežerai ir upės virto nuotekų rezervuarais.
XX amžiaus viduryje jau tapo akivaizdu, kad aplinkos trikdžiai, kuriuos sukelia antropogeninis poveikis, turi ne tik vietinę, bet ir planetinę reikšmę. Iškilo klausimas apie planetos ekologinio pajėgumo žmonijos egzistavimui ribas.
Gyventojų skaičiaus augimas ir technogeninis gamtos naudojimo pobūdis lėmė aplinkosaugos pažeidimų grėsmę ne tik atskiroms valstybėms ir šalims, bet ir visai biosferai. Keičiasi planetiniai medžiagų cirkuliacijos ciklai. Dėl to žmonija susidūrė su daugybe pasaulinių aplinkos problemų, kurias sukėlė antropogeninis poveikis aplinkai. Įvardinkime kai kuriuos iš jų.
Gamtos išteklių išeikvojimas. Ištekliai, kurių sąskaita gyvena žmonija, skirstomi į dvi kategorijas: atsinaujinančius (dirvožemis, augmenija, laukinė gamta) ir neatsinaujinančius (rūdos ir iškastinio kuro atsargos). Atsinaujinantys ištekliai yra pajėgūs atsigauti, bet, žinoma, jei jų suvartojimas neviršija kritinių ribų. Dėl intensyvaus vartojimo pastebimai sumažėjo išteklių.
Iš atsinaujinančių išteklių labai nukentėjo dirvožemis, miškai ir medžiojamieji gyvūnai. Miškų plotas planetoje sparčiai mažėja, šiuo metu kasmet po 2 proc. Žmonės jau sumažino 2/3 natūralių miškų. Mes stebime unikalių atogrąžų miškų naikinimą Pietų Amerikoje ir Afrikoje. Jie gali visiškai išnykti per 2–3 dešimtmečius kartu su turtingiausiu gyvūnų pasauliu. Sibiro taiga, esant dabartiniam veikimo režimui, taip pat gali būti pažeista per ateinančius 40–50 metų. Žuvų ištekliai upėse ir vandenynuose smarkiai sumažėjo. Menkių, lašišų, eršketų, daugelio silkių ir banginių populiacijos sumažėjo. Dirvožemio nuostoliai dėl įdruskėjimo ir erozijos – derlingojo sluoksnio sunaikinimo ir pašalinimo vandeniu ir vėju – įgavo milžiniškus mastus. Abu atsiranda dėl netinkamos žemės ūkio technologijos. Kasmet prarandama dešimtys milijonų hektarų vertingiausių gamtinių žemių.
Aplinkos tarša. AT Dėl pramoninės gamybos į atmosferą, vandenį ir dirvožemį kaip atliekos patenka didžiulis kiekis kenksmingų medžiagų, kurių kaupimasis kelia grėsmę daugumos rūšių, taip pat ir žmonių, gyvybei.
Galingas taršos šaltinis yra šiuolaikinė žemdirbystė, kuri prisotina dirvą pertekliniais trąšų ir nuodų kiekiais kenkėjams kontroliuoti.
Sumažėjusi biologinė įvairovė. Dėl žmogaus kaltės gyvūnų ir augalų rūšių įvairovė šiuo metu katastrofiškai mažėja. Kai kurios rūšys išnyko dėl tiesioginio naikinimo (keleivių laukinių balandžių turas, jūrų Stelerio karvėir pan.). Žymiai pavojingesni pasirodė staigūs natūralios aplinkos pokyčiai ir buveinių naikinimas. Dėl ši mirtis gresia 2/3 esamų rūšių. Dabar antropogeninio gamtos skurdimo tempai tokie, kad kasdien nyksta kelios gyvūnų ir augalų rūšys. Žemės istorijoje rūšių nykimo procesus balansavo speciacijos procesai.
Šiuo metu evoliucijos tempai pasirodė nepalyginami su griaunančia žmogaus įtaka planetos rūšių įvairovei.
Žmogaus veiklos sukelti pokyčiai biosferoje kelia grėsmę pirmiausia pačiai žmonijai. Laukinė gamta apskritai yra tokia galinga jėga, kad ji atsigauna po rimčiausių kataklizmų Žemėje. Tačiau kartu kinta jos formos, keičiasi ekosistemų būklė. Prie to prisitaikyti negalinčios rūšys išnyksta. Žmonija taip pat yra prisitaikiusi prie tam tikros biosferos būklės – oro, vandens, dirvožemio, augalijos sudėties, klimato režimo, išteklių prieinamumo. Aplinkos kokybės keitimas prives žmoniją į mirtį.
Žmogus, skirtingai nei kitos rūšys, turi protą ir geba sąmoningai pertvarkyti savo veiklą.
Mūsų laikais visuomenė pradėjo pripažinti pasaulines grėsmes aplinkai. Aplinkai kompetentingas, racionalus gamtos išteklių naudojimas yra vienintelis įmanomas žmonijos išlikimo kelias. Neįmanoma užtikrinti išlikimo be ekologijos mokslo plėtros. Tai leidžia suprasti, kokiais būdais reikia kurti santykius su gamta įvairiose žmogaus veiklos srityse.
Gamtoje yra ir stabilių, ir nestabilių ekosistemoms. Ąžuolynas, plunksnų žolių stepė, tamsūs spygliuočių taigos eglynai yra ilgalaikių, tvarių ekosistemų pavyzdžiai. Dykumos, šlapios pievos, seklūs vandenys, jei paliekami savieigai, greitai keičiasi. Jos palaipsniui apauga kita augmenija, apgyvendinamos kitų gyvūnų ir virsta kitokio tipo ekosistemomis. Pelkės vietoje auga miškas, apleistoje dirbamoje žemėje atkuriama stepė ir kt.
Pagrindinė ekosistemų nestabilumo priežastis – medžiagų ciklo disbalansas.
Jei į biocenozės vienų rūšių aktyvumas nekompensuoja kitų aktyvumo, tuomet neišvengiamai pasikeis aplinkos sąlygos. Populiacijos pakeisti aplinką sau nepalankia linkme ir išstumti kitų rūšių, kurioms naujos sąlygos yra naudingesnės aplinkai. Šis procesas tęsiasi iki pusiausvyros bendruomenė, kuris sugeba išlaikyti medžiagų balansą ekosistemoje.
Taigi tai vyksta gamtoje ekosistemos vystymasis iš nestabilios būsenos į stabilią. Šis procesas vadinamas paveldėjimo. Pavyzdžiui, mažų ežerėlių užaugimą galima atsekti per vieną ar kelias žmonių kartas (1 pav.). Dėl deguonies trūkumo apatiniuose sluoksniuose irstantys organizmai nepajėgūs užtikrinti visiško nykstančių augalų irimo. Susidaro durpiniai telkiniai, ežeras pagilu, iš pakraščių apauga ir virsta pelke. Ją keičia šlapia pieva, pievą – krūmai, o paskui – miškas.
Ryžiai. vienas. Bendrijų kaita užaugant rezervuarui
Paveldėjimas prasideda bet kuriame žemės sklype, kuris buvo atidengtas dėl bet kokios priežasties: slenksčiuose, seklumose, puriame smėlyje, plikose uolienose, žmogaus sukurtose uolienose ir kt. Jis pereina keletą reguliarių etapų.
Pirmuoju etapu atviroje zonoje gyvena organizmai, atsitiktinai čia patekę iš aplinkinių vietovių. buveines: sėklos, sporos, skraidantys ir ropojantys vabzdžiai, įsikūrę graužikai, paukščiai ir tt Ne visi jie gali įsitvirtinti šioje vietoje, daugelis arba miršta, arba palieka ją. Antrame etape įpratusios rūšys pradeda vystytis ir keistis buveinė netrukdydami vienas kitam.
Trečiajame etape, kai svetainė yra visiškai išvystyta, konkurenciniai santykiai paaštrėja. Kadangi rūšys keičia aplinką sau nepalankia kryptimi, kai kurios jų išstumiamos ir atsiranda naujų. Pavyzdžiui, velėninėje vietovėje nebegali sudygti piktžolių, kurios pirmosios išvystė šią vietą, sėklos. Jie išnyksta. Laipsniškas rūšies sudėties kaitos procesas gali trukti gana ilgai.
Paskutiniame etape pagaliau nuolatinė bendruomenės narystė, kai rūšys rūšiuojamos ekologinės nišos netrukdydami vienas kitam, susijungę maisto grandinės ir abipusiai naudingus santykius bei nuosekliai vykdyti medžiagų apyvartą. Reguliavimo ryšiai tokioje biocenozėje yra stiprūs ir gali palaikyti ekosistemą neribotą laiką, kol išorinės jėgos ją išves iš šios būsenos.
Taigi ekosistemų savaiminė raida vykdoma per rūšių ryšį su jų poveikiu aplinkai, tai yra per reguliarius biocenozių pokyčius.
Biocenozių kaita paeiliui visada pereina iš mažiausiai stabilios būsenos į stabiliausią. Šių pokyčių tempas palaipsniui lėtėja. Sulėtėjimas yra vienas iš pagrindinių paveldėjimo bruožų. Artėjant prie stabilios būsenos, jie gali ilgai išlikti atskirais etapais. Seklus rezervuaras užauga greičiau, nei vėliau beržyną šioje vietoje pakeičia ąžuolas.
Nestabilios stadijos, kai keičiasi biocenozės, vadinamos nesubrendusios bendruomenės, stabilus - subrendęs.
Taip pat prasideda kryptingi biocenozių pokyčiai, jei jau susiformavusioje ekosistemoje yra dalinių sutrikimų. Jie veda į jo atkūrimą, todėl jie vadinami atkūrimo pamainos arba antriniai paveldėjimai.
Pavyzdžiui, po gaisro eglynuose eglė negali iš karto atsinaujinti, nes jos sodinukai neatlaiko šviesamėgių ir greitai augančių žolelių konkurencijos: ugniažolės (gluosnio), nendrinės žolės ir kt. Žoles keičia avietės. šviesamėgių lapuočių medžių krūmynai ir pomiškiai, o tik po jais pavėsyje auga jaunos eglutės. Kiekvienas iš šių vystymosi etapų yra ilgesnis ir stabilesnis nei ankstesnis. Eglyno atkūrimo procesas gamtoje trunka kelis dešimtmečius.
Biocenozių vystymuisi sukcesijos metu būdingi keli bendrieji dėsniai: laipsniškas rūšių įvairovės didėjimas, dominuojančių rūšių pasikeitimas, mitybos grandinių komplikacija, ilgų vystymosi ciklų rūšių dalies padidėjimas bendrijose, didėjimas. abipusiai naudinguose santykiuose biocenozėse ir kt.
Palaipsniui didinkite bendrą sumą biomasė ir augalinius produktus, tačiau šių produktų naudojimas maisto grandinės. Visa tai lemia pokyčių tempo sulėtėjimą ir stabilių ekosistemų kūrimąsi.
Brandžiose, atspariose bendruomenėse naudojami bet kokie augalai heterotrofai Tai yra pagrindinė ekosistemų stabilizavimosi priežastis. Jei žmogus pašalina produktus iš tokių ekosistemų (pavyzdžiui, medieną iš brandžių miškų), jis neišvengiamai jas pažeidžia.
Pradinėse biocenozių vystymosi stadijose, kol nesusiformavo maisto grandinės, ekosistemose susidaro augalų produkcijos perteklius, o tokios biocenozės naudingos žmogui.
Spartūs bendrijų pokyčiai vyksta pūvančių augalų liekanų, gyvūnų gaišenų ir mėšlo sankaupose. Šios bendruomenės gyvena iš energijos atsargų, sukauptų negyvoje organinėje medžiagoje. Rūšių kaita tęsiasi tol, kol šios atsargos visiškai išsenka. G. F. Gause tokius pokyčius mėgintuvėliuose demonstravo šieno užpilu.
Žmogaus veikla nuolatos lemia įvairių biocenozių pokyčius – dėl kirtimų, žemių sausinimo ir laistymo, durpynų plėtros, kelių tiesimo ir kt. Daliniai ar gilūs ekosistemų sutrikimai sukelia natūralius jų savaiminio gijimo procesus.
Tačiau gamtos galimybės nėra neribotos. Savaiminis biocenozių išgydymas
dažnai trukdo įvairios išorinės priežastys. Pavyzdžiui, kasmetiniai upių potvyniai visą laiką sutrikdo stabilių biocenozių formavimąsi jų krantuose, o čia bendruomenės egzistuoja nuolat nesubrendusioje būsenoje. Taip pat nuolatinis laukų arimas neleidžia atkurti natūralios augmenijos teritorijoje. Dykvietėse gali negyventi augalai ar gyvūnai dešimtmečius, jei koks nors veiksnys labai nukrypsta nuo normos, pavyzdžiui, labai toksiškas apverstos uolienos, didelis dirvožemio tankis arba nepakankama drėgmė.
Kita biocenozių atkūrimo galimybių pažeidimo priežastis – rūšių įvairovės mažėjimas aplinkoje. Jei nėra augalų sėklų ar gyvūnų rūšių, kurios atlieka svarbų vaidmenį atitinkamuose bendruomenės vystymosi etapuose, šaltinio, ekosistema išlieka mažiau stabilioje stadijoje.
Pavyzdžiui, plynai kirtant eglynus dideliuose plotuose, jie su laiku apauga menkavertėmis smulkialapėmis rūšimis ir tokioje būsenoje išsilaiko ilgai, nes nėra iš kur gauti eglių sėklų.
Gebėjimas valdyti ekosistemų savikūrimo ir atsistatymo procesus yra labai svarbus šiuolaikinės ūkinės veiklos uždavinys, kai žmogus nuolatos pajudina visą gyvą planetos dangą. Pakilimas ribojančius veiksnius Tiekiant atitinkamas augalų sėklas ir įskiepijant reikiamas gyvūnų rūšis, galima paspartinti stabilių bendrijų formavimąsi arba, priešingai, atitolinti procesus mums reikalingoje vystymosi stadijoje.
Panaši informacija.