§ 58. ЭКОСИСТЕМЫ И ИХ СТАБИЛЬНОСТЬ

Основные понятия и ключевые термины: СТАБИЛЬНОСТЬ ЭКОСИСТЕМЫ. Экологическая сукцессия. Искусственные экосистемы.

Вспомните! Что такое экосистемы?

Подумайте!

В 1884 г. французский химик и физик Анри Луи Ле Шателье (1850-1936) сформулировал принцип: если на систему, находящуюся в состоянии равновесия, подействовать фактором, то равновесие смещается в направлении процесса, который ослабляет это действие.

Можно ли применить этот принцип к экосистемам?

СОДЕРЖАНИЕ

Как обеспечивается стабильность экосистем?

СТАБИЛЬНОСТЬ (УСТОЙЧИВОСТЬ) ЭКОСИСТЕМЫ - способность экосистемы сохранять свою структуру и функционирование под действием внешних факторов. Любая экосистема, трухлявый пень или большая река, имеет внутренние механизмы саморегуляции для поддержания постоянства состава и функционирования, то есть экологического гомеостаза, но у разных экосистем он будет разным. Возникает вопрос, почему?

Основное условие стабильности экосистем - видовое разнообразие.

Виды-продуценты обеспечивают образование большого количества первичного органического вещества, от которого зависят следующие звенья цепей питания.

Большое количество пищи способствует существованию консументов нескольких порядков, среди которых есть взаимозаменяемые виды, сходные по своим экологическим функциями. Благодаря этому возникают разветвлённые трофические сети, обеспечивающие функционирование экосистемы, если уменьшается количество отдельных видов. И наконец, значительное количество видов-редуцентов осуществляет полную минерализацию органических остатков до неорганических соединений: их могут снова использовать продуценты. Таким образом, чем больше разнообразие видов в экосистеме, тем выше будут её стабильность и продолжительность существования.

Экосистемы являются динамическими структурами из многих видов продуцентов, консументов, редуцентов, связанных между собой трофическими цепями. Равновесие в системах «хищник - жертва», «опылители - цветочные растения», «фитофаг - растение», «паразит - хозяин» устанавливается как эволюционные отношения на протяжении многих тысяч лет. За это время виды адаптируются друг к другу и к среде обитания.

Ил. 160. Коралловый риф (1) и буковый карпатский лес (2)

Экосистема только стремится к стабильности, но никогда её не достигает: во-первых, изменяются внешние условия, во-вторых, виды изменяют среду обитания.

В зависимости от способности экосистем поддерживать своё динамическое равновесие их разделяют на динамически устойчивые (экосистема устойчиво функционирует в широком диапазоне изменений окружающих воздействий, и в ней много взаимозаменяемых видов) и динамично неустойчивые (экосистема функционирует в ограниченном диапазоне изменений окружающих воздействий, и в ней немного взаимозаменяемых видов). Так, коралловый риф, ручей, пруд - примеры неустойчивых экосистем, а широколиственный лес, степь, тайга, буковый карпатский пралес - устойчивых (ил. 160).

Итак, стабильность экосистем зависит от механизмов саморегуляции экосистемы, связанных с видовым биоразнообразием.

Каково значение и этапы экологических сукцессий?

Стабильность экосистем обеспечивается механизмами саморегуляции при более или менее стабильных условиях окружающей среды. Но в случае изменения этих условий в них происходят изменения.

Экологические сукцессии (лат. succesio - преемственность) - направленные последовательные изменения группировок организмов на определённом участке среды, которые приводят к восстановлению или преобразованию экосистемы в соответствии с природными условиями. Основателем теории сукцессий является Ф. Клементс (1874-1945). Причинами сукцессий могут быть: изменения климата, природные катаклизмы (извержения вулканов, землетрясения, наводнения), вымирание или акклиматизация видов, неполнота круговорота веществ, влияние человека - основной фактор изменений современных экосистем (ил. 161).

Ил. 161. Пример сукцессий

По особенностям формирования сукцессии делят на первичные и вторичные. Первичные сукцессии - это появление и развитие группировок в местах, где их раньше не было (например, развитие экосистем на скальных породах, оползнях, отмелях рек, вулканических островах). Вторичные сукцессии - это восстановление природных сообществ после определённых нарушений (например, восстановление лесов после пожаров или вырубки, степей - после распашки). Таким образом, экологические сукцессии являются механизмами появления, развития, самоподдержания и восстановления экосистем!

Каковы основные этапы формирования сукцессий?

• Процесс сукцессии начинается с заселения лишайниками, низшими грибами и растениями. Впоследствии на этих участках формируются или восстанавливаются зооценозы и микробиоценозы.

• Группировки организмов, которые существуют в начале сукцессий, называются пионерными. Они обычно неустойчивы, с незначительным видовым разнообразием, несложными цепями питания, слабой минерилазацией остатков и др.

• Пионерные группировки сменяются промежуточными группировками. Это также неустойчивые группировки, но в них увеличивается видовое разнообразие, разветвляются трофические сети и др.

• Завершаются сукцессии, как правило, формированием зрелых (климаксных) экосистем с максимально возможной в данных природных условиях степенью устойчивости.

Итак, постоянные изменения среды обитания вызывают сукцессии, конечная цель которых - достижение стабильного состояния.

Какие особенности искусственных экосистем?

Искусственные экосистемы - это обеднённые видами группировки растений, животных, грибов и микроорганизмов, созданные человеком. Их назначение состоит в обеспечении человека пищей и сырьём, создании условий проживания, организации научных исследований и др.

Одна из определяющих особенностей искусственных экосистем - преобладание одного или нескольких доминантных видов организмов, что сказывается на длине трофических цепей, сложности трофических сетей и т. п. В таких экосистемах действует в основном искусственный отбор, направленный на максимальную производительность организмов, необходимых человеку. Искусственные экосистемы имеют ограниченный видовой состав, не способны к саморегуляции, неустойчивы по своей природе, поскольку в условиях стресса они уязвимы для конкурентов, возбудителей болезней, паразитов, хищников и др. Человек должен постоянно вмешиваться в структуру и функционирование экосистем, чтобы предотвратить изменения.

Создавая искусственные экосистемы, человек должен понимать их особенности и организовывать ландшафты таким образом, чтобы не нарушалась стабильность природных больших экосистем. Сады или поля должны чередоваться с лесами, природными водоёмами, лугами и биогеоценозами других типов (ил. 162). Всё это будет обеспечивать то многообразие, что является залогом стабильности отдельных экосистем и природы в целом.

Ил. 162. Поле рядом с лугами как пример соблюдения экологической культуры в бизнесе

Итак, искусственные экосистемы имеют ту же структуру (абиотическую и биотическую части), условия существования (видовое разнообразие, цепи питания и т. п.), но лишены таких свойств, как стабильность и устойчивость во времени.

ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ

Задание на сопоставление

Сравните с помощью таблицы природные и искусственные экосистемы и сформулируйте вывод об их стабильности во времени.

ОТНОШЕНИЕ

Биология + Экология

Ил. 163. Примеры видов-агрессоров: 1 - борщевик Сосновского; 2 - ротан-головешка

В современной экологии появился термин виды-агрессоры (от лат. aggressio - нападение). Эти виды быстро распространяются на новых территориях и вытесняют аборигенные виды. Так, среди растений к такой группе относят борщевик Сосновского (ил. 163, 1), амброзию полыннолистную и др. Среди животных - это рыбы серебряный карась и ротан-головешка (ил. 163, 2), моллюск рапана и др. Не имея врагов и будучи чрезвычайно плодовитыми, они быстро создают многочисленные популяции. Почему экосистемы под их влиянием изменяются?

Сделайте вывод о целостности и саморегуляции экосистемы.

РЕЗУЛЬТАТ

скачать dle 11.0фильмы бесплатно

 

Даний матеріал відноситься до підручника "Биология 9 класс Соболь (новая программа)", створено завдяки МІНІСТЕРСТУ ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ (МОН)