Экология

     Автогенная  сукцессия

     Другой  тип сукцессии называется автогенной. Она может быть либо первичной, либо вторичной. Сукцессию на заново осваиваемых  территориях (в отсутствии постепенного изменения абиотических факторов) называют автогенной. Автогенная, то есть самозарождающаяся. Она развивается из-за внутренних причин, и по ее ходу нарастает разнообразие и количество ресурсов. Если заселяемый участок ранее не подвергался воздействию какого-либо сообщества, то говорят о первичной сукцессии. Например, на недавно сформированной песчаной дюне, или после отхода ледника, или на оголившемся участке скалы. Когда же растительность какой-либо местности уничтожена частично или полностью, и на этом месте остается хорошо развитая почва с семенами, спорами и даже корневищами, тогда последующая смена видового состава носит название вторичной сукцессии. К ней может привести локальное уничтожение леса болезнями, ураганом, пожарами или вырубкой.  

     .

     Скорость  сукцессий 

     Несколько слов о темпах и продолжительности  сукцессий. Сами сукцессии могут  быть различного масштаба. Они могут идти медленно, тысячелетиями, а могут и быстро – в несколько суток.

     .

     Понятие климакса

     Конечны ли сукцессии? Если вместо гибнущих особей место в сообществе будут занимать особи того же вида, а не других, то видовые изменения остановятся, и наступит устойчивое равновесие. Климакс это конечный этап развития биоценоза, когда сообщество приходит в равновесие со средой и его энергопродукция приближается к энергопотреблению. Климаксный биоценоз остается неизменным в течение длительного времени (в несколько человеческих жизней).

     В общем виде явление экологической  сукцессии можно охарактеризовать следующими положениями:

     1) Это закономерный процесс, ход  которого можно предвидеть.

     2) Сукцессия – это результат  изменений, которые вносят в среду обитания сами сообщества, то есть процесс не задается извне.

     3) Заканчивается сукцессия образованием  климаксного биоценоза, который  отличается наибольшим разнообразием,  а, следовательно, наиболее многочисленными  связями между организмами. Таким образом, климаксный биоценоз максимально защищен от возможных нарушений со стороны внешних факторов и находится в состоянии равновесия.

     Общие закономерности сукцессии 

     Наблюдения  за сукцессиями показывают, что некоторые  определенные свойства биоценозов изменяются в одном направлении, каков бы ни был тип сукцессии. Это наиболее общие закономерности эволюции биоценозов. Вот они:

     1. Линейные пищевые цепи с преобладанием  травоядных животных превращаются  в сложные пищевые цепи. Все  большую роль в них начинают играть детритоядные формы (потребители мертвой органики).

     2. Размеры организмов по ходу  сукцессии растут. Биологические  круговороты удлиняются и усложняются,  организмы становятся все более  экологически специализированными. 

     3. Общее количество органических веществ, скапливающихся в экосистеме, на первых порах (в пионерных биоценозах) невелико, но неуклонно возрастает. Одновременно увеличивается видовое и биохимическое разнообразие.

     4. Отношение валовой продукции  к дыханию, превышающее единицу  в пионерных сообществах, стремится  к единице в климаксных биоценозах. Отношение же валовой продукции  к биомассе вначале высокое  начинает уменьшаться. Это отношение  соответствует скорости обновления сообщества.

     Итак, сукцессия – это процесс, имеющий  направление. Направлен он к достижению равновесия в энергетическом обмене. В смысле изменения структуры  он направлен к достижению наибольшего  видового разнообразия. С точки зрения конструкции пищевых цепей этот процесс направлен к их удлинению и усложнению. А исходя из пространства экологических факторов, процесс сукцессии продвигается в сторону занятия максимального числа экологических ниш (максимального насыщения сообщества). Работа в биоценозе близком к климаксному, распределяется таким образом, чтобы использовать все ресурсы и, по возможности, насытить сообщество видами с узкой специализацией. Идеальный финал сукцессии - достижение полного равновесия и остановка структурных и функциональных изменений в системе (с точки зрения философа – система умерла!).

     Циклические сукцессии 

     Тем не менее, после того как упало  одно дерево, обязательно падает следующее  и в нем повторяется ход  сукцессии. Ежегодно на почву ложится  листовой опад деревьев, кустарников  и трав. В каждом новом его слое повторяется ход деградационной сукцессии. Сообщества сменяют друг друга, потребляя опад, но весь его потребить невозможно. Пока живы растения, листья падают вновь и вновь.

     Изучение  сукцессии позволяет сформулировать четыре основных биоценологических принципа.

     Во-первых, сукцессия это процесс, имеющий  направление. Всегда виды, наделенные способностью к колонизации - быстрым  ростом и большой выносливостью  к условиям среды в нарушенных или вновь возникших местообитаниях, сменяются видами с более медленным ростом и высокой способностью к конкуренции.

     Во-вторых, сукцессионные виды самой своей  структурой и деятельностью изменяют окружающую среду, нередко на собственную  погибель и на благо другим видам.

     В-третьих, климаксное сообщество ни есть нечто единое, а представляет собой в каждом данном месте одну из точек в непрерывном ряду возможных климаксных формаций. На характер климакса оказывают влияние: почва, климат, рельеф, пожары, деятельность животных.

     В-четвертых, климакс может представлять собой изменчивую мозаику сукцессионных стадий, поддерживаемую локальным воздействием ветра, мороза, пожаров и других факторов, вызывающих повышенную смертность в пределах сообщества.  

 БИОСФЕРА.

     Развитие  жизни привело к появлению  новой общепланетной структурной оболочки – биосферы. Биосфера – это наружная часть Земного шара, в которой развилась жизнь в форме большого числа живых организмов. Они населяют поверхность суши, нижние слои атмосферы, гидросферу и почву. Почва по своему составу является продуктом взаимодействия живой и неживой природы. У этой оболочки имеется планетарная функция, она состоит в том, что благодаря деятельности растений, биосфера служит своеобразным экраном. Он аккумулирует энергию, приходящую из Космоса на нашу планету.

     Как же действует этот экран? Растения-автотрофы  и микроорганизмы-хемотрофы создают  органическое вещество. Все остальные  организмы планеты – гетеротрофы. Они используют созданное органическое вещество в пищу, что приводит к  возникновению сложных последовательностей синтеза и распада органических веществ. Это-то и является основой биологического круговорота химических элементов в биосфере. Стало быть, живые организмы есть важнейшая биохимическая сила, преобразующая земную кору. Миграция и разделение химических элементов на земной поверхности, в почве, в осадочных породах, атмосфере и гидросфере, осуществляются при непосредственном участие живого вещества. Поэтому в геологическом разрезе живое вещество, атмосфера, гидросфера и литосфера – это не независимые природные объекты. Они взаимосвязанные части единой, непрерывно развивающейся планетарной оболочки - биосферы.

     Впервые о биосфере, как об области жизни  и наружной оболочке Земли, дал представление  Ж.Б.Ламарк. В геологии понятие «биосфера» было введено профессором Венского университета Э. Зюссом, выделившим ее среди земных оболочек в 1875 году. Развил и углубил это понятие В.И.Вернадский, создав целое учение о биосфере.

Биосфера производит громадную геохимическую работу на нашей планете. Как планетарная  оболочка она сложилась на той стадии истории Земли, когда возникла и развилась жизнь. Эволюция жизни и планеты в целом состоит в том, что различные организмы и их популяции приспосабливаются к условиям среды. Сама же среда ими преобразовывается. Видовое и численное разнообразие живых организмов, оформившееся к настоящему времени, представляет собой одно из важнейших условий устойчивости биосферы. Живые организмы в природе всегда находятся во взаимодействиях между собой. Если человек неправильно использует природные ресурсы, то это ведет к обеднению биоценозов по числу особей и видов. В результате снижается устойчивость природных сообществ. Происходит ослабление биохимической работы и неожиданные, непредсказуемые изменения в биосфере.

     Важнейшей функцией биосферы является регулярное и возрастающее во времени воссоздание живого вещества (по численности, количеству аккумулированной и удерживаемой энергии). Человек воспринимает эту функцию как биологическую продуктивность биосферы. Она складывается из продукции ее частей (океан, почва, пресные водоемы) или отдельных экосистем (луг, тайга, поле зерновых культур). Существуют и подсчеты биомассы, правда, это только приблизительные. Это происходит из-за сложности и изменчивости в пищевых отношениях организмов. Простейшую пищевую цепь можно представить так: фитомасса (в том числе и растительные остатки) ─ травоядные животные ─ хищники (малые и крупные) первого и последующего порядков ─ сапрофиты (деструкторы, минерализаторы, включая микроорганизмы). Эта трофическая цепь может быть осложнена    каннибализмом, паразитизмом, сочетанием травоядности и хищничества.

     Существует  очень важная закономерность в соотношении  численности видов, их размеров, скорости размножения и продолжительности  жизни.  

Интенсивность деятельности позволят биосфере состоящей только из микроорганизмов поддерживать значительные обороты вещества и создавать огромные потоки энергии на планете. Такова и была первичная биосфера, современная от нее отличается мало.