Биогеоценоз

Страница 3

Саморазвитие и смена экосистемы. Как пример изменения среды под влиянием самих живых организмов рассмотрим засе­ление растительностью скальных пород. На первых стадиях за­селения большое значение имеет выветривание горных пород: разрушение, частичное растворение и изменение химических свойств минералов. Уже на самых начальных стадиях велика роль первых посе­ленцев: бактерий, сине-зеленых, водорослей, накипных лишайни­ков. Сине-зеленые, свободноживущие водоросли и водоросли в составе лишайников являются продуцентами — создателями органического вещества. Многие сине-зеленые фиксируют из воздуха азот и обогащают им среду, еще мало пригодную для жизни. Лишайники выделениями органических кислот растворя­ют скальную породу и способствуют накоплению элементов ми­нерального питания. Бактерии и грибы разрушают органические вещества, созданные продуцентами.

Органические вещества минерализуются не полностью. По­степенно накапливается смесь из различных органических и ми­неральных соединений и растительных остатков, обогащенных азотом. Создаются условия для поселения мхов и кустистых ли­шайников. Процесс накопления органического вещества и азота ускоряется, формируется тонкая почвенная прослойка.

Образуется примитивное сообщество, способное существо­вать в неблагоприятной обстановке.

Первые поселенцы хорошо приспособлены к суровым услови­ям голых скал — они выдерживают и сушь, и жару, и мороз. Медленно, но неуклонно они изменяют среду своего обитания и тем самым создают условия для внедрения других популяций. С приходом травянистых растений (осоки, злаки, клевер, коло­кольчик и др.) конкуренция за воду, свет, питательные элементы ужесточается. Пионеры-поселенцы в этой борьбе вытесняются новыми пришельцами. За травами поселяются кустарники, кото­рые скрепляют корнями образующуюся почву. Травяно-кустарниковые сообщества сменяются лесными.

В ходе длительного развития и смены экосистемы число ви­дов живых организмов, входящих в нее, постепенно растет. Со­общество становится более сложным, его пищевая сеть все более разветвленной. Разнообразие связей между организмами увели­чивается, сообщество все полнее использует ресурсы среды. На­ступает этап зрелого сообщества, наиболее хорошо приспособ­ленного к окружающим условиям и обладающего саморегуля­цией. Популяции видов в зрелом сообществе хорошо воспроизво­дятся и не замещаются другими видами.

Описанная смена экосистем длится тысячи лет. Однако есть смены, протекающие на глазах одного поколения людей, напри­мер зарастание мелких водоемов.

Смена экосистем под влиянием человека (антропогенного фактора).

Мощным фактором изменения экосистем является хо­зяйственная деятельность человека. Воздействие человека на природные экосистемы началось давно. Оно все время усилива­лось вместе с увеличением населения Земли. В последнем столе­тии в связи с быстрым развитием промышленности, сельского хозяйства, ростом городов влияние человека приобрело решаю­щее значение. Большие изменения происходят, например, в «зеленых зонах» . вокруг городов, которые используются для отдыха горожан. Рас­тительность такой территории постоянно вытаптывается людьми, гуляющими по лесу, собирающими ягоды и грибы. Надземные органы растений травмируются, почва уплотняется, снижается ее способность к удержанию влаги. Все эти факторы отрицатель­но влияют на лесные травы, у которых корневища располагают­ся прямо под лесной подстилкой.

Сильное вытаптывание повреждает подрост деревьев. У ку­старников и взрослых деревьев начинают сохнуть верхушки, они легко поражаются грибными заболеваниями и вредителями. В результате лес изреживается, осветляется (рис. 5). Создаются благоприятные условия для внедрения луговых трав, которые светолюбивы и меньше боятся вытаптывания, так как образуют дернину. Лесные травы становятся неконкурентоспособными и выпадают из травостоя.

Очень сильно изменяет луговые, степные и пустынные экоси­стемы интенсивный выпас скота. Животные поедают определен­ные виды трав, что приводит к распространению «не поедаемых» растений. На пастбищах разрастаются чемерица, щавель, сине­головник, полынь. Снижается обилие ценных в кормовом отно­шении злаков. Многие растения не успевают зацвести и дать се­мена. Уменьшается количество видов, упрощается сообщество. Многолетние травы замещаются однолетними растениями, кор­невые системы которых развиты слабее. Почва, не сдерживае­мая корнями, начинает размываться потоками воды или разве­ваться ветром. Разрушение почвы приводит к обеднению среды питательными элементами и водой, что резко ухудшает условия жизни растений и снижает их продуктивность. Богатые разнотравные высокопродуктивные луга и степи при неумеренном вы­пасе превращаются в бедные пустоши.

Смена биогеоценозов под воздействием антропогенного фак­тора самая быстрая. Она происходит за несколько лет, а часто скачком. .К таким скачкообразным сменам относятся вырубка лесов, распашка земель с созданием агроценозов, строительство водохранилищ, когда сухопутные экосистемы превращаются в водные.

Смена экосистем под влиянием абиотических факторов. Кли­мат земного шара неоднократно менялся. При потеплении в эко­системах вследствие естественного - отбора начинали преобла­дать более теплолюбивые виды растений, животных и микроор­ганизмов, при похолодании — холодоустойчивые. Периоды с ма­лым количеством осадков характеризовались увеличением чис­ленности организмов, устойчивых к недостатку влаги. Периоды с обильными атмосферными осадками приводили к расцвету организмов с повышенными требованиями к содержанию влаги.

При климатогенных сменах экосистем в результате естест­венного отбора численность одних видов организмов сокращает­ся, сокращается их ареал, они испытывают биологический рег­ресс. Другие виды, оказавшиеся более устойчивыми в борьбе за существование, увеличивают численность, расширяют ареал обитания, т. е. испытывают биологический прогресс.

АГРОЦЕНОЗЫ

Структура агроценоза. Леса, тундры, степи, пустыни, реки, моря и т. д.— естественные экосистемы. Поля, огороды, сады, парки, лесные насаждения, пастбища — созданные человеком экосистемы. Их называют агроценозами.

Агроценозы — такие экосистемы, структуру и функцию кото­рых создает, поддерживает и контролирует человек в своих инте­ресах.

Пример агроценоза — поле пшеницы. Его растительный по­кров состоит в основном из растений пшеницы с примесью сор­няков. Животных значительно меньше, чем в естественных эко­системах, но они есть (личинки мух, жуки, дождевые черви и др.). Иногда резко повышается численность насекомых-вреди­телей. Живут в норках полевки, за ними охотятся немногочис­ленные лисы, прилетают зерноядные и хищные птицы. Осенью урожай зерна с поля вывозят. На поле остаются солома и корне­вые остатки, которые разлагаются грибами и бактериями, насе­ляющими почву.

В агроценозе, как и в любой природной экосистеме, сущест­вуют те же самые группы организмов: продуценты, консументы и редуценты. В агроценозе пшеничного поля продуцентами явля­ются растения пшеницы и сорняков. Насекомые, птицы, полевки, лисы поедают растения или животных, т. е. принадлежат к консументам. Грибы и бактерии минерализуют органические веще­ства, выполняя работу редуцентов. В агроценозе складываются пищевые цепи, как и в природной экосистеме. Обязательным звеном этой пищевой цепи является человек, возделывающий по­ля и собирающий урожай зерна.

Энергия и питательные вещества, аккумулированные расте­ниями, проходят по всей пищевой цепи агроценоза. Часть энер­гии растрачивается в процессе дыхания организмов, часть ее вы­носится вместе с зерном из агроценоза, часть закрепляется в ор­ганическом веществе почвы. Питательные вещества частично удаляются с урожаем, частично возвращаются в почву. Как вид­но из этого описания, структура и функции сообщества в агроце­нозе и естественном биогеоценозе похожи. Агроценоз является такой же сложной экологической системой, как лес или луг.