Классификация экосистем

I. По размерам.

Раз­личают микроэкосистемы (например, ствол гниющего дерева, не­большой пруд и т.п.), мезоэкосистемы (лес, озеро, река и т.п.), мак­роэкосистемы (океан, континент и др.) и глобальную экосистему в границах всей планеты (биосферы).

II. Основана на биомном принципе.

Биом – крупная региональная или субконтинентальная биосистема характеризующаяся каким либо типом растительности или другой особенностью ландшафта.

Здесь выделяют: наземные, пресноводные и морские экосистемы.

Основные типы природных экосистем

Наземные экосистемы

Тундра: арктическая и альпийская

Бореальные хвойные леса

Листопадный лес умеренной зоны

Степи умеренной зоны

Тропические степи и саванна

Чапараль - районы с дождливой зимой и засушливым летом

Пустыни: травянистая и кустарниковая

Полувечнозеленый тропический лес с выраженным влажным и сухим сезонами

Вечнозеленый тропический влажный лес

Пресноводные экосистемы

Лентические (стоячие, спокойные воды): озера, пруды и т.п.

Лотические (текучие, омывающие воды): реки, ручьи и т.п.

Заболоченные угодья (ветланды): болота и болотистые леса

Морские экосистемы

Открытый океан (пелагическая)

Континентальный шельф (прибрежные воды)

Районы апвеллинга (зоны с продуктивным рыболовством)

Эстуарии (прибрежные бухты, проливы, устья рек, соленые марши и т. п.)

2. Динамика и развитие экосистем. Сукцессия.

Любая экосистема, приспосабливаясь к изменениям внешней среды, находится в состоянии динамики. Эта динамика может касаться как отдельных звеньев экосистем (организмов, попу­ляций, трофических групп), так и системы в целом. При этом динамика может быть связана, с.одной стороны, с адаптациями к факторам, которые являются внешними по отношению к эко­системе, а с другой - к факторам, которые создает и изменяет сама экосистема.

Самый простой тип динамики - суточный. Он связан с измене­ниями в фотосинтезе и транспирации (испарении воды) растений. В еще большей мере эти изменения связаны с поведением животно­го населения. Одни из них более активны днем, другие - в сумер­ки, третьи - ночью. Аналогичные примеры можно привести по от­ношению к сезонным явлениям, с которыми еще больше связана активность жизнедеятельности организмов.

Не остаются неизменными экосистемы и в многолетнем ряду. Если в качестве примера взять лес или луг, то не трудно заме­тить, что в разные годы этим экосистемам свойственны свои особенности. В одни годы мы можем наблюдать увеличение чис­ленности одних видов (на лугах, например, бывают «клеверные годы», годы с резким увеличением злаков и других видов или групп видов). Из этого следует, что каждый вид индивидуален по своим требованиям к среде, и ее изменения для одних видов благоприятны, а на другие, наоборот, оказывают угнетающее влияние. Сказывается также и периодичность в интенсивности размножения.

Периодически повторяющуюся динамику называют цик­лическими изменениями или флуктуациями, а направлен­ную динамику именуют поступательной или развитием эко­систем. Для последнего вида динамики характерным является либо

Экосистема живет и развивается как единое целое. В природе менее устойчивые экосистемы со временем сменяются на более устойчивые. Их смена определяется тремя факторами: 1) упорядо­ченным процессом развития экосистемы — установлением в ней стабильных взаимоотношений между видами; 2) изменением кли­матических условий; 3) изменением физической среды под влия­нием жизнедеятельности организмов, составляющих экосистему.

Последовательная смена во времени одних экосистем (био­ценозов в первую очередь) другими на определенном участке зем­ной поверхности называется сукцессией.

Сукцессии подразделяют на первичные и вторичные. Первич­ные сукцессии развиваются на лишенном жизни месте, где усло­вия существования поначалу не являются благоприятными. Вто­ричные сукцессии происходят на участке, в предшествующее вре­мя уже занятом хорошо развитым сообществом (под влиянием внутренних факторов — жизнедеятельности организмов,», или ос­вободившемся после разрушения сообщества под воздействием внешних причин (стихийных бедствий — пожаров, наводнений и т.п., или в результате деятельности человека).

Примером первичной сукцессии является зарастание песча­ных дюн или лавовых потоков. Сначала на голых дюнах появляют­ся злаки (растения-пионеры), вслед за злаками — кустарники (ив­няк, ольшаник), затем — сосна, а после этого лиственные породы деревьев. Вместе с первыми растениями появляются и первые на­секомые (например, кузнечики, как растительноядные) и пауки (как хищники). Потом к первым поселенцам прибавляются мура­вьи, жуки, бабочки и т.д. Вслед за насекомыми появляются птицы и мелкие млекопитающие, а затем и крупные животные. Развитие, начавшееся в сухом и бесплодном местообитании, заканчивается образованием стабильной лесной экосистемы с мощной, богатой гумусом почвой, с дождевыми червями и моллюсками, разнооб­разным животным миром. Главную роль в развитии экосистемы играют растения. Вызываемые ими изменения в почве служат ос­новой для смены видового состава сообщества.

Примером вторичной сукцессии под влиянием внутренних факторов может служить процесс зарастания озера. Под воздей­ствием жизнедеятельности населяющих его организмов озеро мед­ленно наполняется мертвым органическим веществом. Кроме того, в озеро могут поступать осадочные материалы. Постепенно в озере уменьшается глубина, и в конце концов оно превращается в боло­то (верховое или низовое — в зависимости от расположения), а затем и в сушу. Скорость процесса зарастания зависит от началь­ной глубины озера (если озеро глубокое, то зарастание может длить­ся миллионы лет).

Сукцессию можно наблюдать и на городских улицах. Мхи, лишайники и сорняки заселяют трещины на тротуарах. Там, где скапливаются опавшие листья и пыль, произрастают крупные расте­ния и даже деревья (например, на требующих ремонта крышах).

Для развития сообществ необходим длительный период вре­мени. Так, для зарастания песчаной дюны — около 1000 лет, для возобновления леса на месте вырубленного - от 100 до 200 лет, для восстановления нарушенного растительного покрова степи — более 50 лет. Как можно заметить, вторичные сукцессии развива­ются скорее. чем первичные.

Различают также автотрофные и гетеротрофные сукцессии. Рассмотренные выше примеры сукцессий относятся к автотрофным, поскольку все они протекают в экосистемах, где центральным звеном является растительный покров.

Примером сукцессии другого рода является река, загрязненная большим количеством органических отбросов (представим себе, что на берегу реки построена и действует свиноферма, избыточное органическое вещ-во в этом случае начинает активно использоваться гетеротрофами. При этом оно потребляется быстрее чем создается, т.е. постепенно происходит убывание органического в-ва. - э то гетеротрофная сукцессия. Она характеризуется начальным преобладанием гетеротрофных организмов и встречается в тех случаях, когда среда перенасыщена органическим вещ-вом. Энергетические запасы здесь в начале максимальны и снижаются по мере сукцессии, если конечно не вносится дополнительное органическое вещество. Здесь распад преобладает над продуктивностью и ведет к гибели экосистемы.

Поток энергии, проходящий через сообщество в ходе гетеротрофной сукцессии падает. Она завершается после того, как исчерпан излишек органического вещ-ва. В противоположность этому при автотрофной сукцессии поток энергии может даже возрастать.

Н-р, сукцессия грибов в древесине.

Отдельные стадии развития сукцессии принято называть серийными стадиями (или серийными экосистемами), состояние окончательного равновесия (гомеостаза сообщества) — климаксом.

Отличия серийных экосистем от климаксовых

 

Признак Серийное сообщество Климаксовое сообщество

1. Продуктивность Высокая Низкая

2. Цепи питания Прямолинейные (в ос- Ветвящиеся

новном-пастбищные) (в основном-детритные)

3. Видовое разнообразие Мало Велико

4. Развитие ярусной Слабое Хорошее структуры

5. Стабильность Низкая Высокая

6. Энтропия_______ ___Низкая Высокая

 

Климаксовые экосистемы относительно стабильны, облада­ют способностями к саморегулированию в течение длительного времени (по сравнению с начальной стадией). С эволюционной точки зрения достижение стабильности важнее, чем просто повы­шение продуктивности в изменчивых условиях существования.

Прогрессивная сукцессия – это развитие экосистемы в сторону формирования устойчивого климаксового сообщества (пример по плакату).

Есть такой закон – сукцессионого замедления.

Закон сукцессионного замедления: процессы идущие в зрелых равновесных системах, находящиеся в устойчивом состоянии, как правило, проявляют тенденцию к замедлению.

- поэтому бесперспективно «торопить» природу без выделения ее систем из равновесного состояния или создания особых условий хоз. деятельности.

- например, акклиматизация вида, дает эффект на начальной фазе, на затем популяционный взрыв угасает, происходит саморегуляция на уровне ЭС, при этом вид может стать вредителями, или утратит хоз. значения.

- мелиорация, в результате который может наступить устойчивое засоление почвы.

Регрессивная сукцессия – это как бы обратное развитие экосистемы ведущая часть ее к гибели (пример по плакату, шло нормальное для данных условий развитие древостоя, дошли до 30-40 лет и вдруг изменился УГВ, начиняется выпадение березы, ели, т.е. не будет достигнута стабильная экосистема).

Регрессивная сукцессия может начаться при изменении основных экологических факторов: нарушение водного режима, температурного режима, хоз. деятельности человека нарушающего среду (рядом с лесом построен мет. Завод, такие примеры в Тольятти – нефть заливает поверхность почвы).

Итак, в ходе сукцессии облик сообщества постепенно меняется. Меняется и функционирование экосистемы. Сукцессия – это закономерный, направленный процесс, поэтому общее изменения происходящие на той или иной стадии, свойственны любому сообществу и не зависят от его видового состава или географического местоположения. В качестве главных или основных можно назвать следующие 4 типа сукцессионных изменений.

1. Виды растений и животных в процессе сукцессии непрерывно сменяются.

2. Сукцессионные изменения всегда сопровождаются повышением видового разнообразия организмов.

3. Увеличение биомассы органического вещества. Гумус накапливается по ходу сукцессии и это относится как к водной, так и к наземной среде.

4. В снижении чистой продукции сообщества и повышении его дыхания – это наиболее важное явление сукцессии. На ранних стадиях первичной сукцессии общая первичная продукция высока, но на последующих стадиях продуктивность автотрофов падает.