ГДЗ до підручника «Біологія і екологія» В.І. Соболь. 11 клас
§ 41. Екологічні сукцесії як процеси саморозвитку екосистем
Пригадайте!
Що таке екосистеми?
Екосистеми — це спільноти взаємодіючих організмів та їхнього фізичного середовища. Екосистема складається з біотичних компонентів (живих організмів) і абіотичних компонентів (неживих частин середовища). В екосистемі організми взаємодіють один з одним і з навколишнім середовищем, обмінюючись енергією та поживними речовинами. Ці обміни необхідні для функціонування екосистеми та здоров’я її видів. Екосистеми можуть бути будь-якого розміру, від маленького ставка до великого тропічного лісу.
Поміркуйте!
Завдяки багаторічним дослідженням американський ботанік Фредерік Едвард Клементс (1874-1945) сформулював у 1916 р. концепцію рослинних сукцесій, що довела своє право на існування. На честь науковця названо цілий рід рослин з родини Товстянкових - рід Клементсія. На сьогодні теорія екологічних сукцесій є одним з найважливіших узагальнень в екології. У чому суть сучасного вчення про сукцесії?
Сучасна доктрина екологічної спадкоємності базується на ідеї про те, що екосистеми природним чином прогресують через ряд змін з часом. Ці зміни відбуваються у відповідь на фактори навколишнього середовища, такі як клімат і ґрунтові умови, і включають створення різних видів і спільнот рослин і тварин. Сукцесія — це динамічний процес, коли склад екосистеми постійно змінюється, коли один вид змінює інший. Цей процес обумовлюється як біотичними (живими), так і абіотичними (неживими) факторами, такими як кількість сонячного світла, температура та наявність ресурсів. Кінцевим результатом сукцесії є створення стабільної, зрілої екосистеми, яка відома як кульмінаційне співтовариство.
ДІЯЛЬНІСТЬ
Класичним прикладом сукцесії є заростання озера й перетворення його на болото, згодом - на луки й ліс. Схарактеризуйте цю сукцесію за планом: 1) етапи розвитку; 2) причини виникнення; 3) тип; 4) значення.
1) Стадії розвитку: класичний приклад сукцесії зазвичай включає чотири стадії: 1) Формування ставка/озера, 2) Перехід від водних умов до водно-болотних угідь, 3) Поява луків і луків і 4) Розвиток зрілого лісу. 2) Причини виникнення: сукцесія спричинена як біотичними, так і абіотичними факторами, такими як клімат, умови ґрунту, порушення та присутність певних видів. 3) Тип: цей приклад сукцесії відомий як первинна сукцесія, яка є процесом, за допомогою якого екосистема встановлюється на раніше незаселеній території. 4) Значення: Первинна сукцесія є важливим процесом для створення нових екосистем, оскільки вона дозволяє колонізувати території, які раніше, можливо, не були сприятливими для життя. Крім того, він забезпечує основу для розуміння динаміки екосистеми, наприклад, як види взаємодіють і як вони реагують на зміни навколишнього середовища.
Серед усіх типів наземних екосистем найпоширенішими і найціннішими є ліси. На ілюстрації зображено найдавніший ліс (близько 390 млн років), відтворений на основі викопних решток з околиць Гілбоа (Нью-Йорк, США). Ці перші ліси виникли в девоні палеозойської ери. Їх поява є однією з найважливіших еволюційних подій в історії Землі. Які дерева утворювали перші ліси? В яких напрямах відбувалися ці давні сукцесії?
Перші ліси на Землі складалися з примітивних рослин, які називалися лікоподами, або «булавовими мохами». Ці дерева не мали бруньок, листя чи квітів і росли густими насадженнями з неглибокою кореневою системою. Ці ліси мали низьку різноманітність видів і в них переважали кілька видів плауноподібних, таких як лепідодендрон і сигіллярія. Перші лісові сукцесії йшли за передбачуваною схемою. Спочатку в навколишньому середовищі переважали водні рослини, а потім деякі види лікопод почали колонізувати сушу, з часом утворивши густі насадження дерев. З часом породний склад лісів змінювався, оскільки різні породи дерев пристосовувалися до змін навколишнього середовища. Згодом ці примітивні ліси були замінені більш розвиненими видами дерев, такими як папороті, хвойні та квіткові рослини.
СТАВЛЕННЯ
Американський еколог В. Е. Шелфорд, автор закону толерантності, вжив цей вираз з арабської казки «Алі-Баба і сорок розбійників» у такому сенсі: «Концепція рослинних сукцесій є магічною фразою “Сезам, відкрийся!” для усієї прийдешньої науки, справжньою magna cartaмайбутньої перспективи». А що таке «сезам» у ботаніці, кулінарії, сільському господарстві? Поясніть значення закономірностей сукцесії для діяльності людини.
Термін «сезам» у вживанні В.Є. Шелфорд у контексті арабської казки «Алі-Баба і сорок розбійників» є посиланням на концепцію сукцесії рослин, яка є процесом заміни однієї рослинної спільноти іншою з часом. Цей процес є важливою частиною розуміння динаміки екосистем і того, як вони змінюються з часом, а також є ключовим фактором управління такими ресурсами, як ліси, сільськогосподарські угіддя та інші ділянки землі. Закони спадкоємності важливі для людської діяльності, оскільки вони дають змогу зрозуміти, як екосистеми змінюються з часом і як діяльність людини може вплинути на ці зміни. Наприклад, така діяльність людини, як вирубка лісів, сільськогосподарська практика та забруднення, може різко змінити склад екосистеми, що призведе до втрати певних видів або зміни загального складу екосистеми. Розуміючи закони спадкоємності та вплив людської діяльності на навколишнє середовище, ми можемо отримати уявлення про те, як найкраще управляти нашими ресурсами, щоб забезпечити здоров’я наших екосистем.
РЕЗУЛЬТАТ
1. Що таке екологічні сукцесії?
Екологічна сукцесія – це процес зміни видової структури екологічної спільноти в часі. Це передбачуваний процес, у якому нові види рослин і тварин замінюють існуючі, часто в прогресивній послідовності колонізації та змін у навколишньому середовищі. Спадкоємність зазвичай відбувається за схемою, починаючи з піонерських видів, які колонізують раніше незайняту територію, і зрештою призводить до розвитку стабільної, зрілої екосистеми з власним чітким видовим складом. З часом видовий склад екосистеми може змінюватися через різні умови навколишнього середовища або діяльність людини, таку як вирубка лісів, сільське господарство або урбанізація.
2. Наведіть приклади сукцесій.
Приклади первинної сукцесії включають заселення голої скелі лишайниками та мохами, утворення піщаних дюн на пляжі та утворення ставка із заболоченої території. Приклади вторинної сукцесії включають відростання лісу після пожежі чи суцільної вирубки, відростання трави після посухи та повторне заселення поля рослинами після того, як воно було покинуте.
3. Назвіть основні причини сукцесій.
Основними причинами екологічної сукцесії є біотичні та кліматичні фактори, які можуть знищити популяції території. Вітер, пожежа, ерозія ґрунту та зміни клімату можуть призвести до того, що територія стане негостинною для певних видів, що призведе до витіснення цих видів і появи нових. Крім того, людська діяльність, така як вирубка лісів, сільськогосподарська практика та урбанізація, також може впливати на швидкість і напрямок спадкоємності.
4. Назвіть основні причини сукцесій.
Основні причини екологічної сукцесії включають біотичні та кліматичні фактори, які можуть знищити популяції території, такі як вітер, пожежа, ерозія ґрунту та зміни клімату. Крім того, людська діяльність, така як вирубка лісів, сільськогосподарська практика та урбанізація, також може впливати на швидкість і напрямок спадкоємності.
5. Назвіть закономірності сукцесій.
Закони сукцесії в екології відносяться до процесу зміни видової структури екологічної спільноти з часом. Цей процес також відомий як екологічна сукцесія, і він передбачає поступову заміну однієї спільноти рослин і тварин іншою. Найбільш поширеними типами сукцесії є первинна сукцесія, коли організми колонізують територію, де раніше не було життя, і вторинна сукцесія, коли організми колонізують територію, яка була порушена або змінена. Приклади первинної сукцесії включають колонізацію землі, щойно відкритої льодовиком, а приклади вторинної сукцесії включають колонізацію лісу після пожежі.
6. Назвіть галузі застосування знань про сукцесії.
Сфери застосування знань про правонаступництво включають право, екологію, людські ресурси, геологію та біологію. У праві правонаступництво означає передачу активів і майна особи після її смерті. В екології сукцесія — це процес зміни видової структури екологічної спільноти з часом. У кадровій сфері планування наступності – це процес виявлення та розвитку внутрішніх людей, які мають потенціал зайняти ключові керівні посади в бізнесі в майбутньому. У геології сукцесія використовується для позначення тимчасового впорядкування геологічних явищ і форм рельєфу. У біології сукцесія використовується для позначення поступової заміни однієї біологічної спільноти іншою.
7. Яке значення та етапи сукцесій?
Сукцесія — процес зміни видової структури екологічної спільноти з часом. Зазвичай воно починається з колонізації нової або порушеної землі та може включати розвиток кількох етапів до досягнення кульмінаційної спільноти, яка є найбільш стабільною та постійною стадією спадкоємності. Стадії спадкоємності зазвичай складаються з: 1) піонерної або початкової стадії; 2) ранньосукцесійний етап; 3) середній сукцесійний етап; 4) пізній сукцесійний етап; 5) стадія клімаксу. Під час кожного етапу різні види рослин і тварин колонізують територію, що призводить до створення різних спільнот, які врешті-решт досягають кульмінаційної стадії.
8. Які причини й типи сукцесій?
Причини сукцесії включають біотичні та кліматичні фактори, такі як вітер, пожежа, ерозія ґрунту та зміни температури або вологості. Існує два основних типи сукцесії: первинна сукцесія, яка виникає, коли створюється нова ділянка землі та колонізується організмами, і вторинна сукцесія, яка виникає, коли відбулося порушення і організми колонізують територію. Первинна сукцесія може мати місце на землі, щойно оголеній льодовиком, тоді як вторинна сукцесія часто відбувається після пожежі чи інших порушень. В обох випадках процес сукцесії передбачає поступову заміну однієї біологічної спільноти іншою.
9. Які закономірності сукцесій?
В екології закономірності сукцесії стосуються змін видів і середовища проживання, які відбуваються з часом. Загалом сукцесія йде за передбачуваною схемою, причому попередні стадії сукцесії характеризуються швидкозростаючими, короткоживучими видами, а пізніші стадії характеризуються повільніше зростаючими та довше живучими видами. Крім того, екологічна спадкоємність часто зумовлена такими порушеннями, як пожежі, повені та діяльність людини, яка може створити нові середовища існування та спричинити зміни у видовому складі. Загалом сукцесію можна розділити на дві категорії: первинну сукцесію, яка відбувається в нових середовищах існування, і вторинну сукцесію, яка відбувається в порушених середовищах існування. Для первинної сукцесії характерні швидкі зміни видового складу, а для вторинної — повільніші та поступовіші зміни.
10. На конкретному прикладі поясніть закономірності формування сукцесій.
Закономірності формування сукцесії можна проілюструвати на прикладі степного лука. У цьому типі екосистеми початкова стадія сукцесії характеризується розростанням злаків і різнотрав'я, які є швидкозростаючими і недовговічними рослинами. Коли ґрунт накопичує органічну речовину, починають рости більш багаті поживними речовинами рослини, такі як кущі та дерева, що зрештою призводить до зрілого лісу. Цей процес може тривати багато років, а швидкість сукцесії визначається факторами навколишнього середовища, такими як опади, температура та родючість ґрунту. З часом склад екосистеми зміниться, в результаті чого з’явиться нове співтовариство рослин і тварин, адаптованих до нового середовища.
