Ja beigs kopt savulaik no meža atgūto aramlauku, tad šeit atkal atgriezīsies mežs, kas iepriekš aizņēma šo teritoriju. Taču vispirms šajā vietā radīsies vairākas kopienas, kuras, viena otru nomainot, gatavos ceļu mežam. Šīs secīgās kopienas var pielīdzināt attīstības posmiem, kuriem organismi iziet cauri pirms brieduma sasniegšanas.
Šādu konsekventu izmaiņu procesus sauc par ekoloģisko sukcesiju (no latīņu sukcesijas — secība, pārmaiņas) un ir dabiski. Pēctecību kontrolē pati kopiena, un tā nav atkarīga no to veidojošo organismu atrašanās vietas vai sugas.
Lai izprastu ekoloģiskās sukcesijas būtību, iedomāsimies kopienu, kurā bruto, tas ir, kopējā autotrofu ražošana enerģijas izteiksmē precīzi atbilst kopienas enerģijas patēriņam (elpošanai), kas tiek izmantota tās vitālās aktivitātes nodrošināšanai. veidojošie organismi. Organismu biomasa šādā sistēmā paliek nemainīga, un pati sistēma paliek nemainīga jeb līdzsvars (ražošanas procesus līdzsvaro elpošana).
Dabā var iedomāties dažādus līdzsvara veidus. Pirmais līdzsvara veids ir raksturīgs slēgtai kopienai. Šeit netiek piegādāti nekādi papildu produkti, un kopienas produkti pilnībā paliek tajā. Līdzsvars šeit ir līdzīgs iepriekš apskatītajam gadījumam. Otrs līdzsvara veids ir raksturīgs dažām plūstošā ūdens ekosistēmām. To organiskās vielas rodas ne tikai autotrofu funkcionēšanas rezultātā, bet arī kā pieplūdums no ārpuses. Līdzsvars šeit nozīmē, ka “kopējā elpošana” ir vienāda ar pašas kopienas bruto produkciju, ko papildina organisko vielu piegāde no ārpuses.
Trešajam līdzsvara veidam, kas raksturīgs lauksaimniecības ekosistēmām, gluži pretēji, ir raksturīga pastāvīga produkcijas daļas izņemšana. Tāpēc šādās ekosistēmās līdzsvars tiek sasniegts tikai tad, ja “kopējā elpošana” ir vienāda ar produkcijas daudzumu, kas paliek sistēmā pēc tam, kad daļa no tās ir noņemta. Ja “kopējā elpošana” ir mazāka par bruto primāro produkciju, ekosistēmā notiks organisko vielu uzkrāšanās, ja tā ir lielāka, tā izzudīs.
Abi radīs pārmaiņas sabiedrībā. Ja resurss ir pārpilns, vienmēr būs sugas, kas to varēs izmantot. Ja trūkst resursu, dažas sugas izmirs. Šādas izmaiņas veido ekoloģiskās pēctecības būtību. Pēctecības procesa galvenā iezīme ir tāda, ka izmaiņas sabiedrībā vienmēr notiek līdzsvara stāvokļa virzienā. Meža attīstība pamestā laukā ir piemērs sukcesijai, kas notiek skaidri noteiktā autotrofā stāvoklī, jo pirmajā brīdī šeit parādās autotrofiski organismi.
Citāda veida sukcesijas piemērs ir upe, kas piesārņota ar lielu daudzumu organisko atkritumu (iedomāsimies, ka šādas upes krastos ir uzcelta un darbojas cūku ferma). Šajā gadījumā heterotrofi sāk aktīvi izmantot lieko organisko vielu. Tajā pašā laikā tas tiek patērēts ātrāk nekā tiek radīts, tas ir, pastāvīgi samazinās organiskās vielas. Katrs sukcesijas posms pārstāv noteiktu kopienu, kurā dominē noteiktas sugas un dzīvības formas. Atsevišķos pēctecības attīstības posmus sauc par sērijveida posmiem. Tie aizstāj viens otru, līdz iestājas galīgā līdzsvara stāvoklis.
Pēctecību, kas sākas tukšā, nedzīvā vietā, sauc par primāro pēctecību. Piemēram, augu apmetne uz smilšu kāpām ir vēl viens primārās sukcesijas piemērs ir garozas un lapotnes ķērpju nosēšanās uz akmeņiem. Ķērpju sekrēciju ietekmē akmeņains substrāts pamazām tiek iznīcināts un pārvēršas par tādu kā augsni, kurā apmetas kupli ķērpji, bet pēc tam zaļo sūnas, zāles un citi augstākie augi. Sekundārā pēctecība attiecas uz kopienām, kas veidojas jau esošas, iepriekš izveidotas kopienas vietā.
Sekundārās sukcesijas piemēri ir izmaiņas sabiedrībā pēc iepriekš meža aizņemto platību izraušanas un uzaršanas (ja, protams, uzartā platība ir atstāta un pēc tam netiek apstrādāta), vai pēc meža izciršanas vai dīķa ierīkošanas. Izmaiņas sekundārās pēctecības laikā notiek daudz ātrāk nekā primārās pēctecības laikā. Tas izskaidrojams ar to, ka primārā kopiena atstāj aiz sevis pietiekamu daudzumu barības vielu un attīstītu augsni, kas būtiski paātrina jaunu kolonistu augšanu un attīstību.
Pēctecības nozīme
Pēctecības laikā kopienas izskats un ekosistēmas darbība pastāvīgi mainās. Pēctecība ir dabisks un virzīts process, tāpēc vispārējās izmaiņas, kas notiek vienā vai otrā stadijā, ir raksturīgas jebkurai kopienai un nav atkarīgas no tās sugu sastāva vai ģeogrāfiskā novietojuma. Kā galvenos var minēt šādus četrus secīgo izmaiņu veidus.
Pirmais veids. Augu un dzīvnieku sugas nepārtraukti mainās sukcesijas procesā.
Otrais veids. Sugu sastāva izmaiņas bieži nosaka konkurence, jo sukcesijas laikā notiekošās izmaiņas ekosistēmā rada labvēlīgus apstākļus kopienas kolonizācijai ar jaunām sugām. Šī iemesla dēļ secīgās izmaiņas vienmēr pavada organismu sugu daudzveidības palielināšanās.
Trešais veids. Organisko vielu biomasas palielināšanās.
Ceturtais veids. Izmaiņas sastāv no kopienas neto ražošanas samazināšanās un tās elpošanas aktivitātes palielināšanās. Šī ir vissvarīgākā pēctecības parādība. Primārās sukcesijas sākumposmā kopējā primārā produkcija ir augsta, bet turpmākajos posmos autotrofu produktivitāte samazinās.
Pēctecības ilgumu lielā mērā nosaka kopienas struktūra. Pētījumi par primāro sukcesiju tādās vietās kā smilšu kāpās liecina, ka šādos apstākļos ir nepieciešami daudzi simti gadu, līdz attīstās augstākā pakāpe. Sekundārā pēctecība, piemēram, izcirtumos, norit daudz ātrāk. Tomēr vidēji mitrā klimatā mežam ir nepieciešami vismaz 200 gadi.
Ja klimats ir īpaši skarbs (piemēram, tuksnesī vai tundrā), posmu ilgums ir īsāks, jo kopiena nevar būtiski mainīt nelabvēlīgo fizisko vidi. Sekundārā pēctecība stepē, piemēram, ilgst aptuveni 50 gadus. Pēctecības gaitu var ietekmēt periodiskas klimata pārmaiņas, kā arī vētras, sausums, ugunsgrēki un bieži vien nejaušas izmaiņas. Piemēram, ugunsgrēks var ne tikai pārtraukt pēctecību, bet arī atgriezt sistēmu sākotnējā stāvoklī.
Nobriedušie pēctecības posmi ir noturīgāki nekā agrīnie. Sausums var ievērojami ietekmēt agrīnos pēctecības posmus, piemēram, rudzu vai kviešu ražu. Tam ir daudz mazāka ietekme uz mežu tā attīstības augstākajā stadijā, ja vien, protams, sausums neatkārtojas gadu no gada. Nobriedusi kopiena ar savu lielāku daudzveidību, organismu bagātību, attīstītāku trofisko struktūru un līdzsvarotām enerģijas plūsmām spēj daudz lielākā mērā izturēt fizikālo faktoru (piemēram, temperatūras, mitruma) izmaiņas un pat dažus ķīmiskā piesārņojuma veidus. nekā jauna kopiena. Tomēr jauna kopiena spēj saražot jaunu biomasu daudz lielākā apjomā nekā vecā kopiena.
Tādējādi cilvēks var ievākt bagātīgu ražu tīru produktu veidā, mākslīgi uzturot kopienu agrīnās pēctecības stadijās. Patiešām, nobriedušā kopienā, kas ir kulminācijas stadijā, neto gada produkcija galvenokārt tiek tērēta augu un dzīvnieku elpošanai, un tā var būt pat vienāda ar nulli.
No otras puses, no cilvēka viedokļa ļoti svarīgas un noderīgas īpašības ir attīstītākās kopienas stabilitāte, spēja izturēt fizisko faktoru ietekmi (un pat tos kontrolēt). Piemēram, aramzemes ir jaunas sukcesijas stadijas. Tie tiek uzturēti šādā stāvoklī, pateicoties lauksaimnieku nepārtrauktam darbam. Bet meži ir vecākas un daudzveidīgākas, stabilākas kopienas ar zemu neto produkciju.
Cilvēki joprojām maz apzinās sekas, ko rada vides pārkāpumi, kas rodas, tiecoties pēc ekonomiskā labuma. Pat ar zināšanām, ko ekoloģija pašlaik ir uzkrājusi, pietiek, lai būtu pārliecība, ka mūsu biosfēras pārveide par vienu plašu aramzemes paklāju ir saistīta ar milzīgām briesmām. Mūsu pašu aizsardzībai noteiktās ainavās ir jāietver dabiskās kopienas.
Dabiskās ekoloģiskās sistēmas (biogeocenozes) pastāv ilgstoši - desmitiem un simtiem gadu, saglabājot savu struktūru un funkcionālās īpašības. tie. ir noteikta stabilitāte. Lai saglabātu ekosistēmas stabilitāti, nepieciešams līdzsvarot vielu un enerģijas plūsmu, vielmaiņas procesus starp organismiem un vidi.
Ekosistēmas stāvokli, kurā biotiskā komponenta sastāvs un produktivitāte jebkurā laikā atbilst abiotiskajiem apstākļiem, raksturo kā ekoloģiskais līdzsvars.
Iedomāsimies kopienu, kurā bruto (tas ir, kopējā) autotrofu ražošana enerģijas izteiksmē precīzi atbilst enerģijas izmaksām, kas iztērētas to veidojošo organismu dzīvībai svarīgās aktivitātes nodrošināšanai. Kopējo enerģijas patēriņu sauc par kopējo kopienas elpošanu.
Ir skaidrs, ka šajā ideālajā gadījumā nevar būt ne biomasas uzkrāšanās, ne tās zudums. Tāpēc organismu biomasa šādā sistēmā paliek nemainīga, un pati sistēma paliek nemainīga, jeb līdzsvars (ražošanas procesus līdzsvaro elpošanas procesi).
Var iedomāties dažādus līdzsvara veidus.
Pirmkārt kas ir raksturīgi slēgtai kopienai: šeit neienāk papildu produkti, un kopienas produkti pilnībā paliek tajā.
Otrais līdzsvara veids raksturīgs dažām plūstošā ūdens ekosistēmām, kuru organiskās vielas rodas ne tikai autotrofu funkcionēšanas rezultātā, bet arī kā pieplūdums no ārpuses. Līdzsvars šeit nozīmē, ka “kopējā elpošana” ir vienāda ar pašas kopienas bruto produkciju, ko papildina organisko vielu piegāde no ārpuses.
Trešais līdzsvara veids(lauksaimniecības ekosistēmās), gluži pretēji, ir saistīta ar pastāvīgu produkta daļas izņemšanu. Tāpēc šādās ekosistēmās līdzsvars tiek sasniegts tikai tad, ja “kopējā elpošana” ir vienāda ar produkcijas daudzumu, kas paliek sistēmā pēc tam, kad daļa no tās ir noņemta.
Ja “kopējā elpošana” ir mazāka par bruto primāro produkciju, ekosistēmā notiks organisko vielu uzkrāšanās, ja tā ir lielāka, tā izzudīs. Abi radīs pārmaiņas sabiedrībā. Ja resurss ir pārpilns, vienmēr būs sugas, kas to varēs izmantot. Ja trūkst resursu, dažas sugas izmirs. Šī procesa galvenā iezīme ir tāda, ka izmaiņas sabiedrībā vienmēr notiek līdzsvara stāvokļa virzienā.
Stabilitāte Ekosistēma ilgā laika periodā paredz tās sugas populāciju relatīvo stabilitāti. Tas var būt ilgstošs tikai tad, ja dažu organismu izraisītās izmaiņas vidē precīzi kompensē citu ar pretējām ekoloģiskajām prasībām darbība. Šis nosacījums tiek pārkāpts, ja tiek traucēta vielu aprite, un tad dažas populācijas, kas neiztur konkurenci, tiek aizstātas ar citām, kurām šie apstākļi ir labvēlīgi, un tiek atjaunota homeostāze.
Sugas populācijas stāvokli ekosistēmā nosaka, no vienas puses, prasību kopums abiotiskajiem apstākļiem, no otras puses, saikņu kopums ar citu sugu populācijām un līdzdalības forma vispārējā. biocenozes funkcijas. Organisma vieta dabā un viss tā dzīves aktivitātes modelis (tā sauktais dzīves stāvoklis), ieskaitot tā saistību ar vides faktoriem, barības veidiem, barošanas laiku un metodēm, vairošanās un patvēruma vietām utt. ir definēts kā ekoloģiskā niša. Ilgstoša līdzāspastāvēšana kā daļa no vienas vairāku sugu kopienas noveda pie tādas ekosistēmu attiecību sistēmas evolucionāra veidošanās, kurā katra suga telpiski un funkcionāli ieņem noteiktu vietu biocenozē, t.i. ieņem savu ekoloģisko nišu.
Sugu kopums, trofisko tīklu sastāvs un sarežģītība, kā arī visstabilākās mijiedarbības formas starp populācijām ekosistēmā atspoguļo spēju pielāgoties vides īpašībām un ir vērstas uz cirkulācijas uzturēšanu šajos apstākļos.
Svarīga ekosistēmu īpašība ir to ilgtspējība, kas attiecas uz ekosistēmas spēju atgriezties sākotnējā (vai tuvu tai) stāvoklī pēc tādu faktoru iedarbības, kas to izsit no līdzsvara. Vislielāko stabilitāti iepriekš apspriesto iemeslu dēļ raksturo ekoloģiskas sistēmas ar daudzām salīdzinoši nelielām sugām.
§4 Ekosistēmu dinamika (pēctecība)
Ekosistēmas ekoloģiskā līdzsvara galvenā iezīme ir tās mobilitāte. Jebkura ekosistēma, pielāgojoties ārējās vides izmaiņām, atrodas dinamikas stāvoklī. Tiek izšķirta cikliskā un virziena dinamika. Cikliskās dinamikas piemērs ir sezonālas izmaiņas organismu dzīvībai svarīgā aktivitātē vai periodiskas atsevišķu sugu skaita izmaiņas ilgtermiņa sērijās. Virziena dinamika atspoguļo progresīvu ekosistēmu attīstību. Šāda veida dinamiku raksturo vai nu jaunu sugu ievadīšana ekosistēmās, vai dažu sugu aizstāšana ar citām, kas galu galā izraisa izmaiņas biocenozēs un ekosistēmās kopumā. Sugu struktūras izmaiņas un biocenotiskos procesus ekosistēmā sauc par ekosistēmu sukcesiju. Tādējādi pēctecība ir secīgu ekosistēmu izmaiņu process, kas notiek laika gaitā, pakāpeniski mainoties vides apstākļiem.
Liela mēroga ģeogrāfiskās situācijas vai ainavas veida izmaiņas dabas katastrofu vai cilvēka darbības ietekmē izraisa noteiktas izmaiņas apgabala biogeocenožu stāvoklī un dažu kopienu pakāpenisku nomaiņu ar citām. Šādas izmaiņas sauc ekoloģiskā pēctecība(no lat. . Succesio– nepārtrauktība, konsekvence).
Y. Odum (1986) ekoloģisko sukcesiju saprot kā visu ekosistēmas attīstības procesu. Konkrētāku šīs parādības definīciju sniedz N. F. Reimers (1990): "Pēctecība- secīga biocenožu maiņa, kas secīgi rodas vienā un tajā pašā teritorijā (biotopā) dabas faktoru (t.sk. pašu biocenožu iekšējās pretrunas) vai cilvēka ietekmes ietekmē.
Ekoloģiskā sukcesija notiek noteiktā laika periodā, kura laikā mainās sabiedrības sugu struktūra un tās pastāvēšanas abiotiskā vide līdz tās attīstības kulminācijai - stabilizētas sistēmas rašanās brīdim. Šaurākā nozīmē tā ir kopienu secība, kas viena otru aizstāj noteiktā apgabalā.
Ja pirmajā brīdī parādās autotrofiski organismi, tiek saukta pēctecība autotrofisks. Piemēram, meža attīstība uz pamestā lauka. Organismu sugu sastāvs gadu no gada mainās, un sabiedrībā uzkrājas organiskās vielas.
Heterotrofiskā pēctecība ko raksturo sākotnējais heterotrofo organismu pārsvars un rodas gadījumos, kad vide ir pārsātināta ar organiskām vielām. Enerģijas rezerves šeit sākotnēji ir maksimālas un samazinās ar pēctecību, ja vien, protams, netiek ievadīta papildu organiskā viela.
Enerģijas plūsma, kas iet caur kopienu, heterotrofās pēctecības laikā samazinās. Tas beidzas pēc tam, kad ir izsmelts lieko organisko vielu daudzums. Turpretim ar autotrofisko pēctecības veidu enerģijas plūsma var pat palielināties.
Lai notiktu pēctecība, ir nepieciešama brīva vieta, un atkarībā no pamatnes sākotnējā stāvokļa tāda ir primārs Un sekundārais pēctecība.
Primārā pēctecība– tas ir, ja kopienu veidošanās sākas uz sākotnēji brīva substrāta un sekundāra pēctecība– tā ir konsekventa vienas kopienas, kas pastāvēja uz noteiktā substrāta, aizstāšana ar citu, kas ir ideālāka dotajiem abiotiskajiem apstākļiem.
Primārā pēctecībaļauj izsekot kopienu veidošanai jau no paša sākuma. Tas var rasties nogāzē pēc zemes nogruvuma vai sagruvuma, smilšu sēklī, kas izveidojies jūras atkāpšanās un upes gultnes maiņas laikā, atklātās tuksneša eoliskajās smiltīs, nemaz nerunājot par antropogēniem traucējumiem: svaigu izcirtumu, aluviālas joslas. jūras piekraste, mākslīgie rezervuāri.
Tipisks piemērs ir klinšu atsegumu apmetums. Pirmkārt, uz akmeņiem parādās ķērpji un aļģes, veidojas mikroskopisku aļģu, vienšūņu, nematožu, dažu kukaiņu un ērču sugu komplekss, kas veicina primārās augsnes veidošanos. Vēlāk parādās citas ķērpju formas un specializētas sūnu sugas, tad apmetas vaskulārie augi un bagātinās fauna.
4. attēlā parādīta tipiskas sauszemes primārās sukcesijas attīstības diagramma.
4. att.
Tipiskas sauszemes primārās sukcesijas attīstības diagramma.
Egļu mežs ir pēdējais ekosistēmas attīstības kulminācijas posms ziemeļu klimatiskajos apstākļos, t.i., jau vietējais. biocenoze. Sākumā šeit veidojas bērzu, alkšņu, apšu meži, zem kuru lapotnes aug egles. Pamazām tie izaug no bērza un izspiež to, pārņemot telpu (5. att.). Abu koku sugu sēklas viegli pārnēsā vējš, taču, pat ja tās dīgst vienlaikus, bērzs aug daudz ātrāk - par 6-10 gadiem, egle knapi sasniedz 50-60 cm, bet bērzs - 8-10 m.
Rīsi. 5.
Bērzu meža aizstāšana ar egļu mežu (pēc I. N. Ponomareva, 1978)
Zem jau aizvērtajiem bērzu vainagiem jau veidojas mikroklimats, lapu pakaišu pārpilnība veicina īpašu augšņu veidošanos, apmetas daudzi dzīvnieki, veidojas daudzveidīga zālaugu sega, veidojas bērzu konsorciji ar vidi. Un egle turpina augt tik labvēlīgā vidē un, visbeidzot, bērzs nespēj ar to sacensties par telpu un gaismu un to nomaina egle.
Klasisks dabiskās sukcesijas piemērs ir ezeru ekosistēmu novecošana - eitrofikācija. Tas izpaužas ezeru aizaugšanā ar augiem no krastiem līdz centram. Ir vairāki aizaugšanas stadijas– no sākuma – vistālāk no krasta – līdz sasniegtajam netālu no krasta. Šie posmi ir parādīti un aprakstīti attēlā. 6.
Rīsi. 6.
Eitrofiska rezervuāra aizaugšana ar stāvošu vai vāju ūdeni(Solovjevs, 1983)
(punktētā līnija parāda zemāko ūdens līmeni)
Zonas: 0 - brīvi peldoši augi 1 – zemi (apakšā) iegremdēti augi, 2 – augsti iegremdēti augi, 3 – augi ar peldošām lapām, 4 – augsti dīgstoši augi, 5 – zemi un vidēji augsti dīgstoši augi, 6 – melnalkšņu purvs.
Nogulumi: 1 - sapropelīts, 2- 3 - sapropelīta kūdra, 4 - niedres un niedru kūdra, 5 – grīšļa kūdra, 6 – meža kūdra
Galu galā ezers pārvēršas par kūdras purvu, kas pārstāv stabilu kulminācijas tipa ekosistēmu. Taču arī tas nav mūžīgs – tās vietā pamazām var rasties meža ekosistēma, pateicoties zemes sukcesijai atbilstoši apgabala klimatiskajiem apstākļiem,
Rezervuāra eitrofikāciju lielā mērā nosaka barības vielu ievadīšana no ārpuses. Dabiskos apstākļos barības vielas tiek aizvestas prom no sateces baseina. Šai eitrofikācijai ir primārās progresīvās sukcesijas pazīmes.
Sekundārā pēctecība, kā likums, ir cilvēka darbības sekas. Konkrēti, iepriekš aprakstītās veģetācijas izmaiņas egļu meža veidošanās laikā visbiežāk notiek sekundārās sukcesijas rezultātā, kas notiek iepriekš esoša meža (egļu meža) izciršanā. Sekundārā pēctecība beidzas ar stabilu kopienas stadiju pēc 150-250 gadiem, un primārā pēctecība ilgst 1000 gadus.
Sekundārā, antropogēnā sukcesija izpaužas arī eitrofikācijā. Ūdenstilpju, īpaši mākslīgo ūdenskrātuvju, straujā “ziedēšana” ir cilvēka darbības izraisītas bagātināšanās ar barības vielām rezultāts. Procesa “padarbinātājs” parasti ir bagātīgs fosfora, retāk slāpekļa un dažreiz oglekļa un silīcija padeve. Fosforam parasti ir galvenā loma.
Biocenoze ir gandrīz pilnībā deģenerēta. Tiek novērota masveida zivju nogalināšana. Īpaši smagos gadījumos ūdens iegūst zirņu zupas krāsu un konsistenci un nepatīkamu pūšanas smaku: tiek izslēgta aerobo organismu dzīvība.
Tiek saukta secīga kopienu sērija, kas pakāpeniski un dabiski aizstāj viena otru pēc kārtas secīgas sērijas. Dabā to novēro ne tikai mežos, purvos un ezeros, bet arī uz mirstošu koku stumbriem un celmos, kur notiek dabiska saprofītu un saprofāgu maiņa, peļķēs un dīķos utt. Citiem vārdiem sakot, sukcesijas ir dažāda mēroga un hierarhiskas, kā arī ir pašas ekosistēmas.
Katrs sukcesijas posms pārstāv noteiktu kopienu, kurā dominē noteiktas sugas un dzīvības formas. Tiek saukti atsevišķi pēctecības attīstības posmi sērijas posmi un galīgā līdzsvara stāvoklis ir menopauze.
Pēctecības, ko izraisa ārējo faktoru darbība, sauc par eksoģenētiskām. Šādas pēctecības var izraisīt, piemēram, klimata pārmaiņas vienā virzienā (atdzišana vai sasilšana) un citas abiotisko apstākļu izmaiņas. Šādas izmaiņas var notikt gadsimtiem un tūkstošiem gadu, un tās sauc par laicīgo pēctecību. Ja vides apstākļu izmaiņu rezultātā dažas sugas izzūd, bet citas mainās dabiskās atlases ietekmē, šis process tiek uzskatīts par evolucionāru sukcesiju.
Ja pēctecība notiek iekšējās mijiedarbības dēļ, to sauc endoģenētisks. Endoģenētiskā sukcesija dabā tiek novērota, kad kopiena savas attīstības procesā maina vidi tā, lai tā kļūtu labvēlīgāka citai kopienai. Jaunā kopiena, kas veidojas, savukārt padara vidi vēl nelabvēlīgāku vecajai kopienai. Notiek ekosistēmu maiņas process, kas iziet cauri vairākiem posmiem, līdz tiek sasniegts galīgais populācijas līdzsvars. Pēctecība beidzas ar klimatiskajiem apstākļiem pielāgotas kopienas veidošanos, kas spēj sevi uzturēt bezgalīgi un kuras iekšējās sastāvdaļas ir līdzsvarotas savā starpā un ar vidi. Tiek saukta kopiena, kas pabeidz pēctecību – stabilu, pašatjaunojošu un līdzsvarotu ar vidi kulminācijas kopiena.
Tas, cik ātri ekosistēmas mainās, ir atkarīgs no to līdzsvara maiņas pakāpes. Pēctecība ir dabisks ekosistēmas attīstības process. Pēctecības laikā izmaiņas notiek lēni un pakāpeniski. Visos procesa posmos, kad dažas sugas tiek aizstātas ar citām, sistēma ir diezgan līdzsvarota. Pēctecības procesā veidojas arvien sarežģītākas biocenozes un ekosistēmas un palielinās to produktivitāte.
Ja notiek pēkšņas, dramatiskas izmaiņas, kas izraisa dažu sugu “populācijas eksploziju” uz vairuma citu sugu nāves rēķina, tās runā par ekoloģiskiem traucējumiem.
Traucējumi var rasties introducētu sugu invāzijas dēļ vai cilvēka nepārdomātas ietekmes uz dabu dēļ. Mūsdienu apstākļos pastāvīga antropogēnās slodzes palielināšanās uz dabiskajām ekosistēmām (purvu nosusināšana, pārmērīga mežu slodze, piemēram, rekreācijas rezultātā, ugunsgrēki, pastiprināta ganīšana, vides ķīmiskais piesārņojums) nereti noved pie salīdzinoši straujām izmaiņām. to struktūrā. Antropogēnā ietekme bieži vien izraisa ekosistēmu vienkāršošanu. Šādas parādības parasti sauc par novirzēm (piemēram, ganībām, atpūtas un citām novirzēm). Ja traucējumi ir tik lieli, ka praktiski nav saglabāta neviena ekosistēmas sastāvdaļa, viņi runā par tās iznīcināšanu. Pēc ekosistēmas nāves atbrīvotajā teritorijā var sākties jauna pēctecība.
ĢENERĀLA UN PROFESIONĀLĀ MINISTRIJA
KRIEVIJAS FEDERĀCIJAS IZGLĪTĪBA
TOMSKAS VALSTS SISTĒMU UNIVERSITĀTE
VADĪBA UN RADIOELEKTRONIKA (TUSUR)
Pārbaudījums Nr.1
ekoloģijā
opcijas numurs 10
Pabeigts:
Kāpēc ekoloģiskās sukcesijas procesā palielinās ekosistēmu produktivitāte?
Mainīgas kopienas.
Pēctecības laikā kopienas izskats pastāvīgi mainās. Mainās arī ekosistēmas darbība. Ja beigs kopt savulaik no meža atgūto aramlauku, tad šeit atkal atgriezīsies mežs, kas iepriekš aizņēma šo teritoriju. Taču vispirms šajā vietā radīsies vairākas kopienas, kuras, viena otru nomainot, gatavos ceļu mežam. Šīs secīgās kopienas var pielīdzināt attīstības posmiem, kuriem daudzi organismi iziet cauri pirms brieduma sasniegšanas.
Kopienas laika gaitā mainās. Mainās to sugu sastāvs, atsevišķu organismu grupu pārpilnība, trofiskā struktūra, produktivitāte un visi citi rādītāji. Šādas izmaiņas notiek ilgu laiku, un tas ir ļoti atšķirīgu iemeslu dēļ nekā sezonālās izmaiņas organismu pārpilnībā, kas rodas, indivīdiem pabeidzot savu dzīves ciklu.
Starpsezonas procesu, kas atspoguļo noteiktu dažādu sugu populāciju parādīšanās un izzušanas secību noteiktā biotopā, sauc. ekoloģiskā pēctecība un ir dabiski. Pēctecību kontrolē pati kopiena, un tā nav atkarīga no to veidojošo organismu atrašanās vietas vai sugas.
Līdzsvars sabiedrībā.
Ekoloģijā kopējo enerģijas patēriņu sauc kopienas kopīgā elpa. Ideālā gadījumā nevar notikt ne biomasas uzkrāšanās, ne zudumi. Tāpēc organismu biomasa šādā sistēmā paliek nemainīga, un pati sistēma paliek nemainīga jeb līdzsvars: ražošanas procesus līdzsvaro elpošanas procesi.
Dažādi līdzsvara veidi sabiedrībā:
Tas ir raksturīgs slēgtai kopienai: šeit neienāk papildu produkti, un savs pilnībā paliek tajā.
Raksturīgs dažām plūstošā ūdens ekosistēmām. Šeit organiskās vielas rodas ne tikai autotrofu darbības rezultātā, bet arī no pieplūduma no ārpuses.
Raksturīgi lauksaimniecības ekosistēmām, kur pastāvīgi tiek izņemta daļa produkta.
Ja vispārēja elpošana Ja būs mazāk bruto primārās ražošanas, organiskās vielas uzkrājas ekosistēmā, ja tās ir vairāk, tās izzudīs. Abi radīs pārmaiņas sabiedrībā. Kad resurss ir bagātīgs, vienmēr būs sugas, kas tos var izmantot. Ja trūkst resursu, dažas sugas izmirs. Šādas izmaiņas veido ekoloģiskās pēctecības būtību. Šī procesa galvenā iezīme ir tāda, ka izmaiņas sabiedrībā vienmēr notiek līdzsvara stāvokļa virzienā.
Autotrofiskā un heterotrofiskā pēctecība.
Meža attīstība pamestā laukā ir piemērs sukcesijai, kas notiek skaidri noteiktā autotrofā stāvoklī, jo pirmajā brīdī parādās autotrofiski organismi. Šo pēctecību sauc autotrofisks. Organismu sugu sastāvs gadu no gada mainās, un sabiedrībā uzkrājas organiskās vielas. Autotrofiskā sukcesija ir dabā plaši izplatīta parādība, kas sākas neapdzīvotā vidē un kam raksturīga agrīna un ilgstoša autotrofisko organismu pārsvars.
Cita veida sukcesijas piemērs ir upe, kas piesārņota ar lielu daudzumu organisko atkritumu. Šajā gadījumā heterotrofi sāk aktīvi izmantot lieko organisko vielu. Tajā pašā laikā tas tiek patērēts ātrāk nekā tiek radīts, tas ir, pastāvīgi samazinās organiskās vielas. Šis - heterotrofiskā pēctecība.
Heterotrofisko sukcesiju raksturo sākotnējais heterotrofo organismu pārsvars, un tā notiek gadījumos, kad vide ir pārsātināta ar organiskām vielām. Enerģijas rezerves šeit sākotnēji ir maksimālas un samazinās ar pēctecību, ja vien, protams, netiek ievadīta papildu organiskā viela.
Enerģijas plūsma, kas iet caur kopienu, heterotrofās pēctecības laikā samazinās. Turpretim ar autotrofisko pēctecības veidu enerģijas plūsma var pat palielināties.
Nobriedusi kopiena, tātad sasniegusi līdzsvara stāvokli, atšķiras no jaunas (tas ir, tādas, kurā dzīvība tikko sākusi veidoties) ar savu lielo organismu piesātinājumu, to daudzveidību, attīstītāku trofisko struktūru, un līdzsvars starp enerģiju, kas saņemta no ārpuses un izmantota dzīvības uzturēšanai. Tas ļauj tai izturēt daudzu fizisko faktoru (piemēram, temperatūras vai mitruma) un pat dažu veidu ķīmisko piesārņotāju izmaiņas. Galu galā organismi, ietekmējot savu vidi, maina tās īpašības, padarot to piemērotāku dzīvībai. Tajā pašā laikā gandrīz visa enerģija, kas pieejama organismiem, kas veido nobriedušu kopienu, tiek tērēta to dzīvībai svarīgo funkciju uzturēšanai.
Jaunās kopienas, gluži pretēji, ir neaizsargātākas pret ārējām ietekmēm. Tomēr jauna kopiena spēj saražot jaunu biomasu daudz lielākā apjomā nekā nobriedusi. Lielisks piemērs ir lauks, kas apsēts ar kviešiem. Ja laika apstākļi būs labvēlīgi un augsnē ir pietiekami daudz barības vielu, raža būs laba. Bet, tiklīdz parādās nezāles (ja atstājat lauku bez kultivēšanas), raža samazināsies. Ja kopienai ļaus dabiski attīstīties tālāk, tad ar laiku šajā laukā parādīsies ne tikai jaunas zāles, bet arī krūmi un pat koki. Kviešu paliks arvien mazāk, un kopējais augu masas pieaugums samazināsies. Uzturvielas un enerģija tiks tērēta galvenokārt dzīvības uzturēšanai.
Cilvēks var novākt bagātīgu ražu tīru produktu veidā, mākslīgi uzturot kopienu agrīnās pēctecības stadijās. Tas prasa daudz enerģijas. Veicot lauksaimniecisko ražošanu, cilvēks izmanto mašīnu un mehānismu enerģiju, savu darbu, lai uzturētu lauksaimniecības kopienu (piemēram, ar kviešiem apsētu lauku) agrīnā sukcesijas stadijā. Cilvēki neļauj šajā kopienā iekļūt citām sugām, kas var konkurēt ar kviešiem par uztura resursiem vai patērēt augu biomasu savām vajadzībām. Patiešām, nobriedušā sabiedrībā ikgadējais augu biomasas pieaugums galvenokārt tiek tērēts augu un dzīvnieku elpošanai, un tas var būt pat nulle.
No otras puses, no cilvēka viedokļa svarīga īpašība ir kopienas stabilitāte līdzsvara stadijā, spēja izturēt fizisko faktoru ietekmi (un pat tos kontrolēt).
Aramzemes, piemēram, ir jaunas sukcesijas stadijas. Tie tiek uzturēti šādā stāvoklī, pateicoties lauksaimnieka pastāvīgajam darbam. Savukārt meži ir vecākas, daudzveidīgākas un stabilākas kopienas.
Ir ārkārtīgi svarīgi, lai cilvēki vienādu uzmanību pievērstu abiem ekosistēmu veidiem. Ja mežs tiek iznīcināts, cenšoties gūt pagaidu ienākumus no kokmateriāliem, samazināsies ūdens krājumi un no nogāzēm tiks aizslaucīta augsne. Tas samazinās zemienes apgabalu produktivitāti. Citiem vārdiem sakot, meži ir vērtīgi cilvēkiem ne tikai kā koksnes piegādātāji vai papildu platību avots, ko var aizņemt kultivētie augi.
Cilvēki joprojām maz apzinās sekas, ko rada vides pārkāpumi, kas veikti, tiecoties pēc ekonomiska labuma. Pat ar zināšanām, ko ekoloģija pašlaik ir uzkrājusi, pietiek, lai būtu pārliecība, ka mūsu biosfēras pārveide par vienu plašu aramzemes paklāju ir saistīta ar milzīgām briesmām. Mūsu pašu izdzīvošanai noteiktās ainavās ir jāietver dabiskās kopienas.
Rakstisks darbs ar kartēm 10 minūtes:
1. Trīs līdzsvara veidi starp autotrofu ražošanu un heterotrofu patēriņu.
2. Primārā un sekundārā pēctecība. Sniedziet piemērus.
3. Četri secīgu izmaiņu noteikumi.
- Likumu paziņojumi, definīcijas vai jēdzienu būtība: 1. Pēctecība. 2. Līdzsvara kopiena. 3. Primārā pēctecība. 4. Sekundārā pēctecība. 5. Primārās un sekundārās pēctecības līmenis. 6. Sugu sastāva izmaiņas sukcesijas rezultātā. 7. Sugu skaita izmaiņas sukcesijas rezultātā. 8. Kopienas biomasas izmaiņas sukcesijas rezultātā.
Karte uz tāfeles:
1. Kas ir pēctecība?
2. Kāds ir slēgtas kopienas līdzsvars?
3. Kāds ir to ekosistēmu līdzsvars, kurās ieplūst ūdens?
4. Kāds ir lauksaimniecības ekosistēmu līdzsvars?
5. Kādu pēctecību sauc par primāro?
6. Kādu pēctecību sauc par sekundāro?
7. Kas notiek ar sabiedrības sugu sastāvu sukcesijas rezultātā?
8. Kas notiek ar sugu skaitu sabiedrībā sukcesijas rezultātā?
9. Kas notiek ar biomasas daudzumu kopienā pēctecības rezultātā?
10. Kas notiek ar biomasas pieauguma ātrumu pēctecības rezultātā?
Pārbaude:
1. Dabiskas pārmaiņas no mazāk stabilas kopienas uz ilgtspējīgāku kopienu.
1. Evolūcija.
2. Pēctecība.
3. Aromorfoze.
4. Idioadaptācija.
2. Tiek novērots slēgtas kopienas līdzsvars:
3. Tiek novērots to kopienu līdzsvars, kurās organiskās vielas nonāk no ārpuses (ar plūstošu ūdeni):
1. Patērējot heterotrofiem, palielinās autotrofu biomasa un organisko vielu pieplūdums no ārpuses.
2. Kad heterotrofi patērē autotrofu biomasas pieaugumu bez tās daļas, ko ražas veidā ņem cilvēki.
3. Patērējot heterotrofiem, palielinās autotrofu biomasa.
4. Kad heterotrofi patērē vairāk biomasas nekā autotrofu biomasas pieaugums.
4. Tiek ievērots lauksaimniecības kopienu līdzsvars:
1. Patērējot heterotrofiem, palielinās autotrofu biomasa un organisko vielu pieplūdums no ārpuses.
2. Kad heterotrofi patērē autotrofu biomasas pieaugumu bez tās daļas, ko ražas veidā ņem cilvēki.
3. Patērējot heterotrofiem, palielinās autotrofu biomasa.
4. Kad heterotrofi patērē vairāk biomasas nekā autotrofu biomasas pieaugums.
**5. Tiek novērota primārā pēctecība:
3. Uz plikiem akmeņiem.
4. Pēc dīķa izbūves.
**6. Sekundārā pēctecība tiek novērota:
1. Uz vulkāniskas izcelsmes salām.
2. Pēc iepriekš meža aizņemto platību izraušanas un uzaršanas, ja uzartā platība ir pamesta un pēc tam netiek apstrādāta.
3. Uz plikiem akmeņiem.
4. Pēc dīķa izbūves.
7. Sucesijas rezultātā sabiedrības sugu sastāvs:
1. Izmaiņas.
2. Nemainās.
3. Primārās sukcesijas laikā tā mainās, sekundārās sukcesijas laikā nemainās.
4. Primārās sukcesijas laikā tā nemainās, sekundārās sukcesijas laikā mainās.
8. Sucesijas rezultātā kopienas sugu skaits:
1. Palielinās.
2. Samazinās.
3. Nemainās.
9. Pēctecības rezultātā kopienas biomasas daudzums:
1. Palielinās.
2. Samazinās.
3. Nemainās.
4. Primārās sukcesijas laikā tas palielinās, sekundārās sukcesijas laikā nemainās.
10. Pēctecības rezultātā biomasas pieauguma ātrums:
1. Agrīnās stadijās augšanas ātrums ir augsts, bet beigu stadijā tas samazinās.
2. Agrīnās stadijās biomasas pieauguma temps ir zems, turpmākajos posmos pieaug.
3. Nemainās.
4. Primārās sukcesijas laikā tas palielinās, sekundārās sukcesijas laikā nemainās.
Jautājumi testēšanai sadaļā “Ekosistēmas līmenis”
Katrai opcijai tiks uzdoti 10 jautājumi,
Uz katru jautājumu jāatbild vienā pilnā teikumā.
1. Kas ir biocenoze? Biotops? Biogeocenoze?
2. Kas ir biosfēra? Kas radīja doktrīnu par biosfēru?
3. Biocenoze, biotops, fitocenoze, biogeocenoze, ekosistēma – kurš no šiem jēdzieniem ir plašākais? Kāpēc?
4. Kādus organismus sauc par autotrofiem? Heterotrofi?
5. Kādus organismus sauc par ražotājiem? Patērētāji? Sadalītāji?
6. Kuras divas organismu grupas tiek klasificētas kā heterotrofi?
7. Kādi organismi tiek klasificēti kā bentoss? Planktons?
8. Kā izpaužas vielu cikls?
9. Kāpēc enerģijas plūsma ir vienvirziena?
10. Kā dzīvie organismi izmanto pārtikas vielas un enerģiju?
11. Kāds ir 10% noteikums?
12. Ja pirmā trofiskā līmeņa apēsto biomasu ņem par 100%, cik procenti no biomasas paliks ceturtajā trofiskajā līmenī?
13. Kas ir trofiskā līmeņa produkti?
14. Kas ir primārā ražošana?
15. Kas ir bruto primārā ražošana
16. Kas ir neto primārā ražošana?
17. Kas ir sekundārie produkti?
18. Kāda ir sauszemes veģetācijas gada primārā produkcija?
19. Kāda ir pasaules okeānu ikgadējā primārā produkcija?
20. Kādi organismi ir galvenie okeāna radītāji?
21. Kas ir pēctecība?
22. Kāds ir slēgtas kopienas līdzsvars?
23. Kāds ir ekosistēmu līdzsvars, kurā ieplūst ūdens?
24. Kāds ir lauksaimniecības ekosistēmu līdzsvars?
25. Kuru pēctecību sauc par primāro?
26. Kādu pēctecību sauc par sekundāro?
27. Kas notiek ar sabiedrības sugu sastāvu sukcesijas rezultātā?
28. Kas notiek ar sugu skaitu sabiedrībā sukcesijas rezultātā?
29. Kas notiek ar kopienas biomasas daudzumu sukcesijas rezultātā?
30. Kas notiek ar biomasas pieauguma ātrumu sukcesijas rezultātā?
Daudzas ekosistēmas pastāv desmitiem vai pat simtiem gadu.
Ekosistēmu stabilitāte ir to spēja izturēt ārējo faktoru svārstības un saglabāt savu struktūru un funkcionālās īpašības. Lai saglabātu šādu ekosistēmu ilgtspējību, nepieciešams līdzsvarot vielu un enerģijas plūsmas, apmaiņas procesus starp organismiem un to vidi. Ilgtspējīgai ekosistēmai ir jāsaņem vielas no vides nepieciešamajos daudzumos un jāatbrīvojas no atkritumiem. Atkarībā no ilgtspējības uzturēšanas metodes ekosistēmas iedala atvērtās un slēgtās.
Atvērtās ekosistēmas nepārtraukti saņem enerģiju un vielu no vides. Šādās ekosistēmās pastāvīgi notiek vielu uzkrāšanās un sadalīšanās procesi. Šis tips ietver dabiskās ekosistēmas, līdzsvars tajās tiek uzturēts spontāni.
Slēgtās ekosistēmās nenotiek pastāvīga vielu un enerģijas apmaiņa ar vidi. Sistēma nespēj atbrīvoties no nevajadzīgiem produktiem. Šajā gadījumā līdzsvaru var uzturēt mākslīgi. Bez ārējas iejaukšanās slēgtās sistēmas ir nestabilas un ātri zaudē stabilitāti.
Ekoloģiskais līdzsvars ir dzīvo organismu sugu sastāva relatīvā noturība, to skaits, produktivitāte, izplatība telpā, kā arī sezonālās izmaiņas, vielu bioloģiskā cirkulācija un citi bioloģiskie procesi ekosistēmā, kas noved pie tā pastāvēšanas ilgtermiņā. ekosistēma. Protams, neviena ekosistēma nav absolūti stabila vai nekustīga: dažu sugu skaits periodiski palielinās, bet citu skaits samazinās. Šādi procesi notiek periodiski un parasti neizsit sistēmu no līdzsvara. Tāpēc ekoloģiskā līdzsvara galvenā iezīme ir tā mobilitāte. Ir divu veidu līdzsvara mobilitāte:
Atgriezeniskas izmaiņas ekosistēmā ir izmaiņas, kas notiek no pavasara līdz pavasarim ekosistēmā, saglabājot sugu sastāvu;
Ekoloģiskā sukcesija (latīņu succesio — nepārtrauktība, pārmantošana) ir secīga ekosistēmu maiņa, kas rodas vienā un tajā pašā teritorijā vai akvatorijā (biotopā) dabas vai antropogēno faktoru ietekmē. Atkarībā no substrāta sākotnējā stāvokļa, uz kura attīstās sukcesija, izšķir primāro un sekundāro sukcesiju.
Primārā sukcesija ir ekosistēmu attīstības process iepriekš neapdzīvotās teritorijās, sākot ar to kolonizāciju. Piemēram, salu apmetne, kas radusies vulkāniskās darbības rezultātā. Vai kailu akmeņu aizaugšana, vispirms ar ķērpjiem, tad ar sūnām, zālēm un citiem augiem. Primārās sukcesijas procesā veidojas ne tikai fitocenozes (grieķu phyton — augs, koinos — vispārīgs), t.i. augu biocenozes, bet arī augsne.
Sekundārā sukcesija ir ekosistēmu atjaunošana, kas kādreiz pastāvēja noteiktā biotopā. Šādas vietas parasti saglabā bagātīgus dzīvības resursus. Tāpēc sekundārās sukcesijas noved pie biocenozes veidošanās daudz ātrāk nekā primārās.
Ir autotrofas un heterotrofas pēctecības.
Autotrofiskā sukcesija notiek saules enerģijas ietekmē, savukārt sabiedrībā dominē autotrofiskie organismi. Autotrofiskās sukcesijas laikā kopiena kļūst sarežģītāka un palielinās ekosistēmu stabilitāte.
Autotrofiskās sukcesijas piemērs ir ekosistēma, kas sāk atjaunoties pēc meža ugunsgrēka (5. att.). Pēc 1-2 gadiem ugunsgrēka vieta ir aizaugusi ar zāli, pēc dažiem gadiem parādās pirmie krūmi, pēc 20-25 gadiem teritoriju klāj mežs: vispirms aug lapu koki, pēc tam ēnu mīloši skujkoki.
5. att. Autotrofiska sukcesija meža ugunsgrēkā
Heterotrofā sukcesija ir raksturīga tiem gadījumiem, kad ekosistēmā ir organisko vielu pārpalikums (piesārņotas ūdenstilpes, trūdošas augu atliekas u.c.) Šajā gadījumā sabiedrībā dominē heterotrofie organismi, tāpēc energoapgāde nepalielinās, bet samazinās. Heterotrofiskās sukcesijas rezultāts ir vai nu visu organismu nāve, vai ievērojama kopienas vienkāršošana.
Heterotrofiskās sukcesijas piemērs ir ūdenstilpju “novecošanās”. Var izšķirt divus galvenos pēctecības posmus: attīstības un brieduma. Šiem posmiem ir raksturīgas dažādas īpašības un dažādas stabilitātes pakāpes.
Nobriedušām sistēmām ir lielāka spēja saglabāt vielas apmaiņas fondā. Žiru tajos lielākoties ir slēgtas. Ekosistēmu stabilitātes palielināšana sukcesijas laikā noved pie tā, ka katrs nākamais posms ilgst ilgāk nekā iepriekšējais.
Nobriedušas sistēmas laika gaitā ir visstabilākās. Bet tos var iznīcināt arī dabas un cilvēka izraisītu katastrofu laikā. Ja ņemam vērā lielus laika periodus, izrādās, ka jebkura pēctecība ir ciklisks process. Cikli var pilnībā neatkārtoties viens otru un var aizņemt dažādus laika periodus, taču cikliskums saglabājas.
Atkarībā no iemesliem, kas izraisīja izmaiņas ekosistēmās, pēctecības iedala autogēnās un alogēnās.
Autogēnās sukcesijas (pašģenerējošas) rodas iekšēju iemeslu dēļ (vides izmaiņas kopienas ietekmē), alogēnās (radušās no ārpuses) izraisa ārēji cēloņi (piemēram, klimata pārmaiņas).
Pēdējās sukcesijas stadijās parasti veidojas stabilas kopienas, kuras sauc par kulmināciju.
Kulminācijas kopienu klimax (grieķu klimax — kāpnes) raksturo visaugstākā produktivitāte un vislielākā daudzveidība.
Iedzīvotāju vai ekosistēmas spēju saglabāt mobilo sakaru stabilu līdzsvaru, mainoties vides apstākļiem, sauc par ekosistēmas homeostāzi.
Homeostāzes uzturēšanas mehānisms ir balstīts uz diviem principiem:
Riteņbraukšanas princips ir atkārtota barības vielu izmantošana ekosistēmā. Tas padara minerālvielu rezerves ekosistēmā praktiski neizsmeļamas.
“Atgriezeniskās saites” princips ir tāds, ka ekosistēmas novirze no līdzsvara stāvokļa iedarbina spēkus, kas to atgriež līdzsvara stāvoklī.
BIOSFERE
4.1. BIOSFĒRA – ZEMES DZĪVĀ VIDE
Biosfēra, ko V. I. Vernadskis definējis kā “dzīves zonu”, aptver atmosfēras apakšējo daļu (troposfēru), visu hidrosfēru un litosfēras augšējo daļu (augsni). Citiem vārdiem sakot, biosfēra ir globāls biotops, kurā dzīvo visi dzīvie organismi, tostarp cilvēki.
Biosfēra ir ģeosfēras (lito, hidro un atmosfēras) daļu kopums, ko apdzīvo dzīvi organismi, atrodas to ietekmē un aizņem to dzīvībai svarīgās darbības produkti. Tas neveido blīvu slāni ar skaidrām robežām, bet drīzāk “ieplūst” citās planētas ģeosfērās. Biosfēras augšējā robeža stiepjas no Zemes virsmas līdz ozona slānim, kura maksimālais blīvums ir 20-25 km augstumā. Organismi nevar dzīvot virs šīs robežas: tos negatīvi ietekmē Saules ultravioletais starojums un ļoti zema temperatūra (-56 ° C).
Gandrīz visu hidrosfēru, ieskaitot Pasaules okeāna dziļāko tranšeju (Mariana) (11022 m), aizņem dzīvība.
Biosfēras apakšējā robeža iet pa okeāna dibenu hidrosfērā un 3,0-3,5 km dziļumā kontinentālās zonas zemes garozā, kur iekštelpu temperatūra sasniedz 100 °C un augstāk. Šī temperatūra ir postoša arī visām dzīvajām būtnēm.
Organismu visblīvāk apdzīvotā zeme ir okeāna virszemes ūdeņi un tā dibens seklā dziļumā (līdz 250 m), kur iekļūst saules stari. Šeit ir īpaši labvēlīgi dzīves apstākļi.
Vidējais biosfēras biezums ir nedaudz vairāk par 20 km. Salīdzinot ar zemeslodes diametru (13 000 km), biosfēra ir plāna kārtiņa. Tomēr kalnu ledājos līdz 6 km augstumā putnu vidū dzīvo ērču kopienas, kondors var pacelties līdz 7 km augstumam; okeāna dzīlēs (līdz 11 km) ir sastopamas dzīvnieku un mikroorganismu kopienas zemes pazemes naftas ūdeņos līdz 15 km dziļumā, sastopamas baktēriju kopienas (ķīmoautotrofi).
Tiek lēsts, ka biosfēras masa ir aptuveni 1,5 10 21 kg.
Biosfērā ir īpašību sistēma, kas nodrošina tās funkcionēšanu, pašregulāciju, stabilitāti un citus parametrus. Galvenās īpašības ir šādas.
1. Biosfēra ir centralizēta sistēma. Tās centrālais elements ir dzīvie organismi (dzīvā viela).
2. Biosfēra ir atvērta sistēma. Lai uzturētu dzīvību uz Zemes, ir jāsaņem enerģija no ārpuses, un daļa šīs enerģijas tiek atspoguļota un nonāk kosmosā.
3. Biosfēra ir pašregulējoša sistēma , kuru, kā atzīmēja V.I., raksturo organizācija. Pašlaik šo īpašumu sauc par homeostāzi.
4. Biosfēra ir sistēma, ko raksturo liela daudzveidība. Biosfēru kā globālu ekosistēmu raksturo vislielākā daudzveidība starp citām sistēmām. Jebkurai dabiskai sistēmai daudzveidība ir viena no tās svarīgākajām īpašībām. Ar to saistīta dublēšanās, dublēšanas iespēja, dažu saišu aizstāšana ar citām, pārtikas un citu savienojumu sarežģītības un stipruma pakāpe. Tāpēc daudzveidība tiek uzskatīta par galveno nosacījumu jebkuras ekosistēmas un biosfēras ilgtspējībai kopumā.
5. Mehānismu klātbūtne biosfērā, kas nodrošina vielu apriti un ar to saistīto atsevišķu ķīmisko elementu un to savienojumu neizsmeļamību.
Biosfēra ir sarežģīta dabas sistēma. Tas iekļauj:
Dzīvā viela ir uz planētas Zeme dzīvojošu dzīvo organismu ķermeņu kopums;
Biogēna viela ir viela, ko rada un pārstrādā dzīvi organismi (ogles, kaļķakmeņi, bitumens);
Inerta viela ir viela, kuras veidošanā dzīvība nepiedalās (akmeņi, gāzes);
Bioinerta viela ir viela, ko vienlaikus rada dzīvi organismi un inerti procesi (dabīgais ūdens, augsne, sālsūdens jūras ūdens, laikapstākļu garoza, troposfēra);
Radioaktīvajiem elementiem ir sarežģīts izotopu sastāvs, kas nāk no dzīlēm, izkliedēti un izkliedēti, radot un mainot biosfēras enerģiju;
Izkliedēti atomi;
Kosmiskas izcelsmes viela (meteorīti, kosmiskie putekļi).
Dzīvie organismi ir būtiski mainījuši mūsu planētas izskatu, pārveidojot zemes garozu, hidrosfēru un zemākos atmosfēras slāņus. Un šobrīd tie ir iesaistīti iežu iznīcināšanā, augsnes, minerālvielu, piemēram, kūdras, veidošanā un regulē skābekļa un oglekļa dioksīda saturu atmosfērā.
Pat agrīnās evolūcijas stadijās dzīvā viela izplatījās pa planētas nedzīvajām telpām, aizņemot visas dzīvībai potenciāli pieejamās vietas, mainot tās un pārvēršot biotopos. V.I. Vernadskis šo spēju izplatīt dzīvo matēriju sauca par "dzīves visuresamību".
V.I. Vernadskis uzskatīja dzīvo vielu par visspēcīgāko ģeoķīmisko un enerģētisko faktoru, planētu attīstības vadošo spēku. Dzīvās matērijas evolūcijas virsotne uz Zemes bija cilvēks, kurš ieguva ne tikai apziņu (ideāls apkārtējās pasaules atspoguļojuma veids), bet arī spēju izgatavot un savā dzīvē izmantot instrumentus. Izmantojot rīkus, cilvēce sāka veidot mākslīgu vidi, savu dzīvotni, un biosfēras evolūcija iegāja jaunā fāzē – noosfēras fāzē. Noosfēra (grieķu noos — prāts, sphaira — bumba) ir prāta sfēra, biosfēras augstākā attīstības pakāpe, kad saprātīga cilvēka darbība kļūst par galveno noteicošo faktoru tās globālajā attīstībā. Terminu “noosfēra” 1927. gadā pirmo reizi ieviesa franču filozofs E. Lerojs, lai apzīmētu Zemes apvalku, tostarp cilvēku sabiedrību ar tās rūpniecību, valodu un citiem saprātīgas darbības veidiem. V.I. Vernadskis rakstīja: “Noosfēra ir jauna ģeoloģiska parādība uz mūsu planētas. Tajā cilvēks pirmo reizi kļūst par lielāko ģeoloģisko spēku. Viņš ar savu darbu un domām var un viņam ir jāatjauno savas dzīves joma, radikāli jāpārbūvē salīdzinājumā ar to, kas bija iepriekš.