Что такое биомасса экосистемы

Биология. 10 класс

§ 47. Биомасса и продуктивность экосистем

Понятие о биомассе и продукции экосистемы

Благодаря возможности многократного использования вещества и постоянному притоку энергии экосистемы способны длительно поддерживать стабильное существование. Населяющие их продуценты, консументы и редуценты при этом постоянно обеспечивают воспроизведение и накопление своей биомассы, несмотря на то что запас веществ в биосфере ограничен и не пополняется.

Процесс воспроизведения биомассы растений, животных и микроорганизмов, входящих в состав той или иной экосистемы, называется биологической продуктивностью. Обычно она выражается через количество продукции, образующейся в экосистеме на данном этапе.

Продукция экосистемы — количество биомассы, вновь воспроизведенной в экосистеме за единицу времени (обычно за год) на данном этапе ее существования.

Экосистемы сильно различаются по величине продукции. Образующаяся продукция может по-разному расходоваться в разных экосистемах. Если скорость ее потребления отстает от скорости образования, то это ведет к приросту биомассы экосистемы и накоплению в ней избытка детрита. В результате будет наблюдаться образование торфа на болотах, зарастание мелких водоемов, создание запаса подстилки в таежных лесах. В стабильных экосистемах практически вся образующаяся продукция тратится в сетях питания. В результате биомасса экосистемы остается практически постоянной.

Биомасса экосистемы и ее продукция могут сильно отличаться. Например, в густом лесу общая биомасса организмов очень велика по сравнению с ее годовым приростом — продукцией. Тогда как в пруду небольшая накопленная биомасса фитопланктона имеет высокую скорость возобновления — образования продукции за счет быстрого размножения.

Источник

Продуктивность экосистем

Понятие о биомассе и продукции экосистемы

Как вы уже знаете, вещества в экосистеме используются многократно, превращаясь по принципу круговорота. Причем в движении веществ участвуют живые организмы, поэтому круговорот веществ является биогенным. Он начинается с поступления химических элементов из почвы (вода и минеральные соли) и атмосферы (углекислый газ) в живые организмы — продуценты. Продуценты синтезируют органические вещества, часть которых дальше передается по пищевой цепи консументам, а часть остается неиспользованной. Определенное количество органических веществ продуцентов и консументов возвращается в почву с трупным материалом, экскрементами (детрит). В результате деятельности редуцентов они превращаются в минеральные вещества, атомы которых снова вовлекаются продуцентами в круговорот. Но совершенно замкнутым круговорот веществ быть не может. Атомы некоторых химических элементов могут на длительное время выводиться из круговорота, накапливаясь в литосфере в составе известняка (мела), каменного угля, природного газа, нефти, торфа, руд различных металлов.

Превращение энергии в экосистеме идет несколько иначе, чем превращение веществ. Поток солнечной энергии, поступивший в экосистему, как бы разделяется на два русла — пастбищное и детритное. В каждом из них энергия расходуется на поддержание жизнедеятельности организмов. Соотношение количества энергии, проходящей через пастбищные и детритные цепи, в разных типах экосистем разное. Потеря энергии в пищевых цепях может быть восполнена только за счет поступления новых порций солнечной энергии или готового органического вещества (энергия корма). Поэтому в экосистеме не может быть круговорота энергии, аналогичного круговороту веществ. Экосистема функционирует только за счет направленного потока энергии.

Благодаря многократному использованию вещества и постоянному притоку энергии экосистемы способны длительно поддерживать стабильное существование. Населяющие их продуценты, консументы и редуценты при этом обеспечивают возобновление своей биомассы, несмотря на то что запас веществ в биосфере ограничен и не пополняется. Скорость возобновления биомассы организмов экосистемы называется биологической продуктивностью. Она выражается количеством образующейся продукции.

Продукция экосистемы — количество биомассы, образующейся в экосистеме на единице площади или в единице объема биотопа за единицу времени.

Экосистемы сильно различаются по количеству образующейся продукции. Она убывает в следующей последовательности: тропический лес — субтропический лес — лес в зоне умеренного климата — степь — океан — пустыня.

Образующаяся продукция может по-разному расходоваться в разных экосистемах. Если скорость ее потребления отстает от скорости образования, то это ведет к приросту биомассы экосистемы и накоплению избытка детрита. В результате будет наблюдаться образование торфа на болотах, зарастание мелких водоемов, создание запаса подстилки в таежных лесах и т. д. В стабильных экосистемах практически вся образующаяся продукция тратится в сетях питания. В результате биомасса экосистемы остается практически постоянной.

Биомасса экосистемы — общее количество органического вещества всех живых организмов, накопившегося в данной экосистеме за предыдущий период ее существования.

Биомасса экосистемы и ее биологическая продуктивность могут сильно отличаться. Например, в густом лесу общая биомасса организмов очень велика по сравнению с ее годовым приростом — продукцией. Тогда как в пруду небольшая накопленная биомасса фитопланктона имеет высокую скорость возобновления — образования продукции за счет быстрого размножения.

Первичная и вторичная продукция

В зависимости от того, какие вещества и энергия используются для возобновления биомассы, в экосистеме различают первичную и вторичную продуктивность. Соответственно, образующаяся при этом продукция называется первичной и вторичной.

Первичная продукция — биомасса, созданная автотрофными организмами (продуцентами) из минеральных веществ в процессе фото- или хемосинтеза. Основное количество возникающих таким путем органических веществ создают зеленые растения. Эффективность превращения поглощаемой ими солнечной энергии в энергию химических связей органических веществ составляет в среднем 1 %. Эта закономерность получила название правила 1 %. Первичная продукция является очень важной характеристикой экосистемы. Именно накопленная в ней энергия позволяет существовать всем гетеротрофным организмам (консументам и редуцентам) и создавать свою продукцию.

Вторичная продукция — биомасса, созданная гетеротрофными организмами (консументами и редуцентами) из органического вещества после его частичного расщепления.

Как первичная, так и вторичная продукция на трофических уровнях в пастбищных цепях могут использоваться для разных целей. Вся первичная продукция, созданная продуцентами в результате фотосинтеза, называется валовой первичной продукцией (ВПП). Она является единственным источником энергии для консументов. Та часть продукции предыдущего трофического уровня, которая потребляется организмами последующего трофического уровня, условно называется кормом (К). Часть корма на каждом трофическом уровне затрачивается организмами на поддержание процессов жизнедеятельности — траты на дыхание (ТД). А вторая его часть после частичного расщепления используется на образование биомассы консументов — вторичной продукции (ВтП). Продукция продуцентов, которая может быть съедена консументами I порядка, называется чистой первичной продукцией (ЧПП).

Однако не вся продукция, образовавшаяся на трофическом уровне, переходит на следующий уровень в качестве корма. Часть ее, как правило, остается на трофическом уровне в качестве запаса — неиспользуемая продукция (НП). Совокупность неиспользованной продукции всех трофических уровней экосистемы составляет чистую продукцию сообщества.

Чистая продукция сообщества (ЧПС) — часть продукции экосистемы, которая может быть использована в пределах самой экосистемы для ее развития. Она также может быть изъята человеком без ущерба для экосистемы. В молодых экосистемах, где численность консументов еще невелика, запас чистой продукции сообщества большой. Такие экосистемы можно вовлекать в хозяйственный оборот. По мере усложнения видового состава экосистемы количество чистой продукции сообщества постепенно снижается. На конечной стадии развития экосистемы оно приближается к нулю. Вмешательство в такие равновесные экосистемы чревато нарушением пищевых связей между организмами и может привести к разрушению экосистем.

При распределении первичной и вторичной продукции на трофических уровнях экосистемы соблюдается балансовое равенство. Это значит, что на каждом трофическом уровне сумма всех видов продукции равна количеству продукции, поступившей из предыдущего уровня в качестве корма. При решении задач на балансовое равенство следует учитывать следующие закономерности распределения видов продукции в экосистеме:

Римская цифра в подстрочном индексе обозначает номер трофического уровня в пищевой цепи.

В экосистеме происходит непрерывный круговорот веществ и направленный поток энергии. Благодаря этому идет образование биомассы организмов. Скорость возобновления биомассы называется биологической продуктивностью. Она выражается количеством продукции — биомассой, образующейся на единице площади или в единице объема за единицу времени. Различают первичную и вторичную продукции. Вся неиспользованная продукция называется чистой продукцией сообщества.

Источник

§ 47. Биомасса и продуктивность экосистем

Оглавление

Понятие о биомассе и продукции экосистемы

Благодаря возможности многократного использования вещества и постоянному притоку энергии экосистемы способны длительно поддерживать стабильное существование. Населяющие их продуценты, консументы и редуценты при этом постоянно обеспечивают воспроизведение и накопление своей биомассы, несмотря на то что запас веществ в биосфере ограничен и не пополняется.

Процесс воспроизведения биомассы растений, животных и микроорганизмов, входящих в состав той или иной экосистемы, называется биологической продуктивностью. Обычно она выражается через количество продукции, образующейся в экосистеме на данном этапе.

Продукция экосистемы — количество биомассы, вновь воспроизведенной в экосистеме за единицу времени (обычно за год) на данном этапе ее существования.

Экосистемы сильно различаются по величине продукции. Образующаяся продукция может по-разному расходоваться в разных экосистемах. Если скорость ее потребления отстает от скорости образования, то это ведет к приросту биомассы экосистемы и накоплению в ней избытка детрита. В результате будет наблюдаться образование торфа на болотах, зарастание мелких водоемов, создание запаса подстилки в таежных лесах. В стабильных экосистемах практически вся образующаяся продукция тратится в сетях питания. В результате биомасса экосистемы остается практически постоянной.

Биомасса экосистемы и ее продукция могут сильно отличаться. Например, в густом лесу общая биомасса организмов очень велика по сравнению с ее годовым приростом — продукцией. Тогда как в пруду небольшая накопленная биомасса фитопланктона имеет высокую скорость возобновления — образования продукции за счет быстрого размножения.

*Первичная и вторичная продукция

В зависимости от того, какие вещества и энергия используются для возобновления биомассы в экосистеме, различают первичную и вторичную продуктивность. Соответственно, образующаяся при этом продукция называется первичной или вторичной.

Первичная продукция — биомасса, созданная автотрофными организмами (продуцентами) из минеральных веществ в процессе фото- или хемосинтеза. Основное количество образующихся таким путем органических веществ создают зеленые растения. Эффективность превращения поглощаемой ими солнечной энергии в энергию химических связей органических веществ составляет в среднем 1 %. Эта закономерность получила название правило 1 %.

Вся первичная продукция, созданная продуцентами в результате фотосинтеза, называется валовой первичной продукцией (ВПП). Однако значительная часть синтезированного органического вещества расщепляется с участием кислорода, поступающего в процессе дыхания — это траты на дыхание (ТД). Выделившаяся при этом энергия расходуется продуцентами на поддержание жизнедеятельности. Часть валовой первичной продукции за вычетом трат на дыхание представляет собой прирост растительной биомассы и называется чистой первичной продукцией (ЧПП). Например, ежегодный прирост биомассы в дубраве (ЧПП) составляет около 10 т/га (около 6 т — прирост надземных побегов, примерно 4 т приходится на прирост подземных органов). ЧПП является очень важной характеристикой экосистемы. Именно накопленная в ней энергия позволяет существовать всем гетеротрофным организмам (консументам и редуцентам) и создавать свою продукцию. Как правило, часть этой продукции остается в экосистеме в виде неиспользованной продукции (НП) и имеет большое значение для развития экосистемы. В сельскохозяйственных экосистемах эту продукцию изымает человек в виде урожая и использует для своих потребностей.

Вторичная продукция — биомасса, созданная гетеротрофными организмами (консументами и редуцентами) за счет энергии органического вещества (ЧПП), синтезированного продуцентами в процессе фотосинтеза.

Как первичная, так и вторичная продукция используются в качестве источника энергии на трофических уровнях в пастбищных цепях, являясь кормом (К) для консументов — пищевых звеньев этих цепей. На что организмы тратят энергию потребленного корма?

Консументы, как и продуценты, часть потребленной продукции затрачивают на поддержание процессов жизнедеятельности — траты на дыхание (ТД). Часть переваренного корма используется на образование биомассы консументов, которая называется вторичной продукцией (ВтП). Непереваренные остатки корма выделяются в окружающую среду в виде экскрементов (Э). Однако не вся вторичная продукция, образовавшаяся на каждом трофическом уровне, переходит на следующий уровень в качестве корма. Часть ее, как правило, остается на трофическом уровне в качестве запаса — в виде неиспользованной продукции (НП). Совокупность неиспользованной продукции всех трофических уровней пастбищных цепей составляет чистую продукцию экосистемы (ЧПЭ).

Чистая продукция экосистемы — часть продукции, которая может быть использована в пределах самой экосистемы для ее развития или может быть изъята человеком без ущерба для экосистемы. В молодых экосистемах, где численность консументов еще невелика, значение ЧПЭ довольно большое. Такие экосистемы можно вовлекать в хозяйственный оборот. По мере усложнения видового состава экосистемы количество ЧПЭ постепенно снижается. На конечной стадии развития экосистемы оно приближается к нулю. Вмешательство в такие равновесные экосистемы чревато нарушением пищевых связей между организмами и может привести к разрушению экосистемы. Таким образом, количество ЧПЭ является характеристикой стадии развития экосистемы и определяет возможности дальнейшего ее развития и использования для удовлетворения потребностей человека.

Вспомните правило 10 %, согласно которому в пастбищной цепи на каждый последующий трофический уровень передается примерно 10 % энергии. Согласно вышесказанному, на следующий трофический уровень не может передаваться энергия трат на дыхание, а также энергия, входящая в состав экскрементов и неиспользованной продукции. Все это и будет в совокупности составлять примерно 90 % энергии потребленного корма. И лишь 10 % его энергии в составе биомассы организмов (ВтП) может быть доступно для следующего трофического уровня. Из этого следует, что пастбищные цепи не могут быть длинные, обычно они включают 3—5 звеньев.

При распределении первичной и вторичной продукции на трофических уровнях экосистемы соблюдается балансовое равенство. Это значит, что на каждом трофическом уровне консументов количество продукции, поступившей из предыдущего трофического уровня в виде корма, равно сумме всей продукции, расходованной организмами данного трофического уровня на разные цели.

Обратите внимание! На основании приведенной схемы можно составить следующие закономерности распределения разных видов продукции в экосистеме, которые используются для решения задач на продуктивность экосистем (без учета экскрементов и детрита):

Римская цифра в подстрочном индексе обозначает номер трофического уровня в пищевой цепи.

Используя данные закономерности распределения продукции для решения экологических задач и учитывая правило 10 %, можно рассчитать примерное количество разных видов продукции на трофических уровнях, если известно ее количество на первом трофическом уровне пищевой цепи. И наоборот, зная содержание продукции на последнем трофическом уровне, можно определить, сколько ее образовалось на первом трофическом уровне в пищевой цепи. Если известно содержание энергии в единице продукции, то можно рассчитать количество энергии в биомассе организмов определенного трофического уровня.

Примеры решения задач на биологическую продуктивность приведены в разделе «Методика решения задач (В)».

Повторим главное. В экосистеме осуществляется непрерывный круговорот веществ и направленный поток энергии. Благодаря этому в ней происходит воспроизведение и накопление биомассы организмов. Общее количество биомассы живых организмов, накопившейся в экосистеме за весь период ее существования, называется биомассой экосистемы. Процесс воспроизведения биомассы организмов, входящих в состав экосистемы, называется биологической продуктивностью. Она выражается количеством продукции — биомассой, вновь воспроизведенной в экосистеме за единицу времени (обычно за год) на данном этапе ее существования. В экосистеме различают два вида продукции: первичную (валовую и чистую), созданную продуцентами, и вторичную, созданную консументами и редуцентами. Эти виды продукции используются в цепях питания в качестве корма. Энергия корма расходуется организмами каждого трофического уровня на процессы жизнедеятельности, прирост биомассы и частично остается в составе экскрементов и неиспользованной продукции. На трофических уровнях пастбищных цепей соблюдается балансовое равенство между поступившей и расходующейся продукцией. Вся неиспользованная продукция трофических уровней составляет чистую продукцию экосистемы, что определяет возможности ее дальнейшего развития и использования для удовлетворения потребностей человека.

Проверим знания

1. Дайте определение понятий «продукция» и «биомасса» экосистемы.
2. Какая продукция называется первичной, а какая — вторичной? Почему?
3. Что такое чистая продукция экосистемы? Как она изменяется по мере развития экосистемы?

*Индивидуальное домашнее задание. С помощью Интернета и других источников соберите информацию о продуктивности разных видов экосистем вашего региона. Расположите эти экосистемы в последовательности, отражающей убывание их продуктивности. Объясните причину различий.

Источник

Биомасса экосистемы — общее количество органического вещества всех живых организмов, накопившегося в данной экосис еме за пре-дыдущий период ее существования.

Биомасса экосистемы и ее биологиче кая продуктивность могут очень силь-но отличаться (рис. 32). Например, в густом ле у общая биомасса организмов очень велика по сравнению с ее годовым приростом — продукцией. Тогда как в пруду небольшая накопленная биомасса фитопл нктона имеет высокую скорость возобновления — образования продукции за счет быстрого размножения.

Рис. 32. Соотношение биомассы и биологической продуктивности

в разных экосистемах

Правообладатель Народная асвета

использованной. Совокупность неиспользованных продукций всех трофических уровней экосистемы составляет чистую продукцию сообщества. Чистая продук-ция сообщества —часть продукции экосистемы,которая может быть исполь-зована в пределах самой экосистемы для ее развития или может быть изъята че-ловеком без ущерба для экосистемы. В молодых экосистем х, где численность консументов еще невелика, запас чистой продукции сообщества большой. Такие экосистемы можно вовлекать в хозяйственный оборот. По мере усложнения ви-дового состава экосистемы количество чистой продукции сообщес ва постепенно снижается. На конечной стадии развития экосистемы оно приближается к нулю. Вмешательство в такие равновесные экосистемы чр вато нарушением пищевых связей между организмами и может привести к разруш нию экосистем.

В экосистеме происходит непрерывный круго орот еществ и направ-ленный поток энергии. Благод ря этому идет образование биомассы ор-

ганизмов. Скорость возобновления биом ы называется биологической продуктивностью. Она выраж ется количеством продукции — биомас-сой, образующейся на единице площ ди или в единице объема за еди-ницу времени. Различают первичную и вторичную продукции. Вся не-использованная продукция н зыв ется чистой продукцией сообщества.

1.Докажите, что круговорот веществ в экосистеме является результатом взаи-модействия продуце тов, ко сументов и редуцентов. 2. Объясните, почему в эко-системе нет круговорота э ергии. 3. Дайте определение продукции и биомассы экосистемы. 4. Как изме е ие соотношения продукции и биомассы в экосистеме может повлиять а ее состоя ие? Приведите примеры. 5. Какая продукция назы-вается первичной, а какая — вторичной? Почему? 6. Что такое чистая продукция сообщества? Для чего она может быть использована?

§ 21. Биотические взаимоотношения популяций

в экосистем х

К к известно, между популяциями в экосистеме возникают трофические, то-пические, форические и фабрические связи. На основе этих связей формируются различные биотические взаимоотношения, которые могут по-разному отражаться на численности и жизнеспособности популяций в экосистеме.

Правообладатель Народная асвета

значается символом «+», а отрицательное влияние такого взаимодействия — символом «–». Ис-пользуя эти символы, характеристику наиболее распространенных в экосистеме типов взаимоотно-шений популяций представим в виде таблицы (табл. 3).

Для регуляции числен ости популяций в экосистеме наибольшее значение имеют такие взаим тн шения, как конкуренция и хищничество.

Конкуренция (т лат.concurrentia—соперничество) —взаимоневыгодныйтип взаимоотношений между видами со сходными потребностями. Она проявляет-ся либо в форме аг ессии, к гда организмы вступают в прямую, открытую борьбу (прямая конку енция), либо в форме косвенной конкуренции за ресурс. В ре-зультате прямой конку енции особи уничтожают друг друга путем прямого на-падения. Н пример, серая крыса крупнее и агрессивнее черной, в схватках чаще одерживает вверх. Поэтому в поселениях человека в Европе серая крыса почти вытеснила черную. В случае косвенной конкуренции численность популяций обо-их видов снижается вследствие гибели особей из-за недостатка общего ресурса. Примером может служить конкуренция между растениями разных видов за свет, воду и минеральные вещества. Было замечено, что близкородственные виды с одинаковыми потребностями, как правило, не существуют вместе. Один вид (бо-лее конкурентоспособный) вытесняет другой (менее конкурентоспособный). Этот принцип важно учитывать при вселении видов в другую среду.

Правообладатель Народная асвета

Хищничество —тип взаимоотношений видов разных трофических уров-ней, когда один вид (хищник) живет за счет другого (жертвы) в результате его умерщвления и поедания. По сути дела к этому типу взаимоотношений можно отнести все варианты трофических связей. Однако, когда в качестве жертвы вы-ступают растения, то эти взаимоотношения называют растительноядностью.

В ходе эволюции хищник и жертва параллельно эволюционируют, приспосабли-ваясь друг к другу (коэволюция). Примерами хищничес ва являю ся вз имоот-ношения: паук — муха, сова — мышь, удав — кролик, карака ица — рыба-иглобрюх и др.

Совокупность таких взаимоотношений, как паразитизм, комменсализм и му-

туализм называют симбиозом.

Симбиоз (от греч.symbi Ђ osis—совме тная жизнь) —длительное сожи-тельство популяций двух или нескольких видов, из лекающих из него взаимную или одностороннюю пользу. Основой для симбиоза могут быть трофические и то-пические связи. При этом каждый из симбионтов либо может жить самостоя-тельно, либо один из них (или оба) ок зыв ется в т кой зависимости от другого, что самостоятельно существовать не может. По характеру отношений между пар-тнерами выделяют три типа симбиоза.

Паразитизм (от греч. paraЂsitos —нахлебник) —тип взаимоотношений по-пуляций разных видов, из которых одна (паразит) использует другую (хозяина) в качестве среды обита ия и источ ика пищи. Паразитизм возник на основе тро-фических и топических связей. Паразит всегда меньше хозяина, он ослабляет, но не уничтожает хозяи а, и аче погибнет сам. Паразитизм распространен среди мелких организмов — вирусов, бактерий, грибов. Встречается и среди некото-рых растений (п вилика, заразиха), червей и др. В ходе эволюции формируются взаимные присп с бления паразита и хозяина (коэволюция). Примерами пара-зитизма могут служить взаимоотношения: аскарида — человек, печеночный со-сальщик — к упный огатый скот, фитофтора — томаты.

П зитизм, также как хищничество и конкуренция, играет важную роль в регуляции численности популяций в природе. Неразумное вмешательство в эти взаимоотношения часто наносит вред природе и человеку.

Комменсализм (от лат. commensalis —сотрапезник) —тип взаимоот-ношений, при котором популяция одного вида извлекает пользу, не принося ни вреда, ни пользы популяции другого вида. Если взаимоотношения возника-ют на основе трофических связей, то такая форма комменсализма называет-ся нахлебничеством. Например, грифы питаются остатками пищи львов (рис. 34), а песцы доедают остатки трапезы белого медведя. Если же популяции взаимодействуют на основе топических связей, то это проявление комменсализма

Правообладатель Народная асвета

Рис. 34. Комменсализм

Мутуализм (от лат. mutuus —взаимный) —вз имовыгодный и обязатель-

ный для жизни хотя бы одной из попул ций тип взаимоотношений. При нару-

шении этих взаимоотношений жизнь одной или обеих популяций становится не-

возможной. Примером могут служить отношения клубеньковых бактерий и бо-

бовых растений, шляпочного гри-

ба и древесного растения (рис. 35).

и жертвы. Жертва, уходя от сво-его преследователя, расселяется и расширяет свой ареал. Взаимовы-годные взаимоотношения способ-ствуют лучшему выживанию ви-дов, их размножению, то есть под-держивают видовое многообразие.

Рис. 35. Мутуализм (микориза, образованная

масленком на корнях лиственницы)

Правообладатель Народная асвета

Биотические взаимоотношения в экосистеме формируются на основе связей между популяциями разных видов. Наибольшее значение для ре-гуляции численности популяции имеют: конкуренция, хищничество, сим-биоз (паразитизм, комменсализм, мутуализм). Устойчивость экосистемы обеспечивается благодаря взаимоуравновешиванию этих отношений.

1.Какие типы взаимоотношений могут возникать между популяциями р зных видов?

2.В саваннах Африки в одних и тех же условиях обитают рас и ельноядные карлико-вая антилопа, жирафовидная антилопа и антилопа гну. Поч му м жду ними нет жест-

кой конкуренции за пищу? 3. К каким последствиям для экосис мы может привести полное уничтожение отдельного вида хищника или паразита? 4. Хищные млекопита-ющие имеют немало особенностей, помогающих им на охоте. Однако в природе чис-ленность самих хищников и их жертв остается примерно на одном уровне. Почему?

Динамика экосистем

Любая экосистема достаточно изменчива, несмотря на относительную ста-бильность ее структуры. Изменение состояния экосистемы в ответ на измене-ние условий среды называется динамикой экосистемы. Тип динамики зависит от характера изменения экологических факторов среды, которые приводят к из-менению свойств и структуры попул ций, их взаимоотношений и состава. Из-менение факторов среды может носить циклический или однонаправленный ха-рактер, вследствие чего будут воз ик ть периодические или поступательные изменения экосистемы.

Сезонная динамика экосистем—периодические изменения экосистемы,связанные со смен й времен года. Вы уже знаете, что смена времен года проис-ходит вследствие вращения Земли вокруг Солнца. В зависимости от положения Земли относительно С лнца в экосистему поступает разное количество солнеч-ного света, тепла, влаги. Наиболее резкие изменения этих факторов при смене времен года н блюдаются в умеренных и высоких широтах. Именно в направ-лении от экв то а к полюсам отмечается усиление выраженности сезонной ди-намики экосистем. Наступление неблагоприятного периода вызывает миграции и кочевки у птиц, спячку у млекопитающих, оцепенение у пресмыкающихся и земноводных, инцистирование у протистов. В растительном сообществе в тече-ние года четко отслеживаются периоды листопада, зимнего покоя, активной ве-гетации, цветения, плодоношения, подготовки к зиме. В животном мире размно-жение особей связано с наличием кормовой базы для потомства, которая также зависит от времени года. Например, клесты выводят птенцов в февральские мо-розы, когда вскрываются еловые шишки и имеется обилие семян. Грачи выкарм-ливают своих птенцов дождевыми червями, которых больше всего ранней весной

Правообладатель Народная асвета

во время пахоты. Сезонные изменения обеспечивают выживание видов в течение года, когда климатические условия изменяются в широких пределах.

В результате сезонных изменений наблюдается изменение не только ка-чественных, но и количественных характеристик экосистемы. Некоторые виды практически полностью исключаются из жизни сообщества в определенные пе-риоды (спячка, оцепенение, миграции и т. д.). Сезонной изменчивости подверже-ны и ярусы. Некоторые ярусы могут полностью исчезать в определенный сезон (например, растения-однолетники зимой). Все вышеперечисленные изменения носят периодический характер. Они не изменяют саму сущнос ь экосис емы, по-этому и не приводят к ее смене. Например, летний лес сильно отличается от зимнего как качественно, так и количественно. Но он по-пр жн му остается ле-сом, а не становится, например, лугом.

Понятие экологической сукцессии.Поступательные изменения экосистемывызываются однонаправленным изменением условий реды. В результате направ-ленного изменения абиотических факторов суще твующие в экосистеме популя-ции начинают вымирать. Новые условия среды ст новятся непригодными для их существования, так как сила воздействия ф кторов выходит за пределы вынос-ливости популяций. Вместо них засел ются новые популяции, для которых эти условия благоприятны. Это приводит к смене одного биоценоза другим с новым набором видов. В результате происходит смена всей экосистемы. Новая экоси-стема сменится следующей определенной экосистемой по той же причине. И так будет продолжаться до тех пор, пока е ст билизируются условия среды, и сфор-мируется конечная равновес ая экосистема, т. е. пока не произойдет сукцессия.

Сукцессия (от лат.successio—преемственность,последователь-ность) —закономерная,после овательная смена одних экосистем дру-гими на определенн й территории под влиянием направленного изме-нения природных факт р в или деятельности человека.

Цепь сменяющих д уг друга экосистем называется сукцессионным рядом или серией, а сами экосистемы — сериальными стадиями. Экосистема, в ко-торой достиг ется вновесное состояние сообщества и окружающей среды, на-зывается клим ксовой стадией или климаксом (от греч. kli Ђ max — зрелая ступень). Типичными климаксовыми экосистемами являются тундра, тайга, ко-выльная степь. Теоретически климаксовая экосистема способна поддерживать себя неограниченно долго. В отличие от сериальных стадий годовая продукция климаксовой экосистемы уравновешивает ее годовое потребление.

Выделяют два основных типа сукцессий в зависимости от первоначального состояния субстрата — первичные и вторичные.

Первичные сукцессии начинаются на месте,ранее лишенном жизни.На-пример, на застывшей лаве после извержения вулканов, на морских островах по-сле землетрясений, на песчаных дюнах, на голых скалах, наносах рек. При пер-

Правообладатель Народная асвета

вичных сукцессиях сериальные стадии сменяют одна другую в течение значитель-ного промежутка времени. Достижение климаксовой стадии занимает длительный период (столетия и тысячелетия). При этом начальные стадии значительно про-должительнее конечных.

Первичная сукцессия на песчаных дюнах происходит следующим обр зом. На голых песках поселяются многолетние злаки, ивы, способные жить в условиях за-сухи, а вместе с ними — норные пауки, кузнечики, роющие осы. По ом появля-ется разнотравье. Создается органическое вещество, обогащающее субстрат. По-является сосна, которая закрепляет пески, потом листв нные породы. Богаче ста-новится животный мир: новые места заселяют муравьи, кобылки, жуки, дождевые черви, моллюски, грызуны и другие обитатели лист нного л са. Таким образом, главная роль в этой сукцессии принадлежит растениям, которые вызывают из-менения в почве, служащие основой для изменения идо ого состава экосистемы.

Вторичные сукцессии начинаются на ме те разрушенной экосистемы.Примером может служить зарастание з брошенных полей, лесной вырубки, за-грязненных водоемов, восстановление лугов и лесов после пожара, засухи, на-воднения, эрозии. В современных условиях вторичные сукцессии наблюдаются повсеместно. Смена сериальных стадий и достижение климакса в этом случае происходит значительно быстрее (дес тки и сотни лет), чем при первичных сук-цессиях. Поскольку здесь сохр н ется почва, семена, зачатки и части предше-ствующего населения и связей, то н ч льные стадии в этом случае менее про-должительные, чем последующие.

В качестве примера рассмотрим вторичную антропогенную сукцессию, проте-кающую на месте сгоревшего леса (рис. 36). В первые десять лет на месте пожа-

Рис. 36. Схема вторичной сукцессии на месте лесного пожара в умеренном поясе

Правообладатель Народная асвета

рища развивается густой травостой. В последующие 10—25 лет происходит за-растание кустарником. Первыми из деревьев появляются береза и осина. Их семе-на переносятся ветром и, прорастая, легко дают поросль. В течение 25—100 лет формируется лиственный лес. Со временем кроны деревьев смыкаются и для про-ростков создаются неблагоприятные условия. Под пологом берез и осин прор с-тают семена ели, и через 100—150 лет формируется смешанный лес. Ель, з те-няя, постепенно вытесняет березу и осину, и смешанный лес через 150—250 лет заменяется еловым, который может существовать бесконечно долго. Еловый лес является климаксовой стадией, потому что под его пологом мож ид и возоб-новление только ели.

Сезонная динамика — периодические изменения экосистемы, связанные со сменой в емен г да. Она не приводит к смене экосистемы. Сукцес-сия — закономе ная, последовательная смена одних экосистем другими на определенной те итории. Она включает сериальные стадии и стадию клим кса. Сукцессии бывают первичные и вторичные.

1.Чем сезонная динамика экосистемы отличается от сукцессии? 2. Что такое сук-цессия? Какие бывают типы сукцессий? 3. Что такое климаксовая стадия сукцес-сии? Чем она отличается от сериальной стадии? 4. Проанализируйте механизмы первичной и вторичной сукцессий. В чем их различие? 5. Укажите, какие из пе-речисленных ниже сукцессий являются первичными, а какие — вторичными: вос-становление луга после пожара, превращение водоема в болото, появление леса на месте вулканической лавы, превращение луга в пустырь, зарастание песчаной дюны. 6. Дайте определение гомеостаза экосистемы. За счет чего он поддержи-вается в экосистеме?

Источник