Підручник з Біології і екології (рівень стандарту). 11 клас. Андерсон - Нова програма

§ 29. Екологічні сукцесії як процеси саморозвитку екосистем

Що таке екосистема?

Вам уже відомо, що різноманітність взаємозв'язків між організмами є умовою саморегуляції екологічних систем. Екосистема може нормально функціонувати лише за відносно стабільних умов зовнішнього середовища. Екосистеми як саморегульовані системи певною мірою здатні підтримувати гомеостаз, проте в них можуть відбуватися циклічні або поступальні зміни у відповідь на зміни екологічних чинників.

Причини змін екосистем. Усі екосистеми є середовищем для міжвидових взаємовідносин і пов'язаних з ними виявів природного добору. Взаємозв'язані в екосистемі види завжди впливають і на абіотичні компоненти середовища. Це, своєю чергою, спричиняє зворотний вплив абіотичних чинників на живі компоненти екосистем. Постійна взаємодія всіх компонентів спричиняє зміни екосистем. Наслідком таких змін є перетворення всієї біосфери Землі. Первинними за таких умов можуть бути будь-які незначні зміни компонентів екосистеми. Поступальні зміни в екосистемі відбуваються, наприклад, у результаті замулення озера. Із глибоководного воно поступово перетворюється на мілке, потім - на болото (рис. 142), а іноді на сухому ґрунті може вирости ліс.

Сукцесією (від лат. succesio - послідовність, успадкування) називають послідовні зміни угруповань організмів, які з часом призводять до перетворення екосистеми.

Рис. 142. Перетворення озера на болото

Обговоріть у групах причини змін екосистем (на прикладі екосистем місцевості, де ви проживаєте).

Угрупованням організмів, які існують на початкових етапах сукцесії, притаманні незначне видове різноманіття, слабко розгалужені трофічні сітки, різкі коливання чисельності окремих популяцій, низька здатність підтримувати гомеостаз. Під час сукцесії збільшується видове різноманіття організмів, унаслідок чого підвищується стійкість екосистем. Залежно від умов ділянки на початку процесу, виокремлюють два типи екологічних сукцесій: первинну та вторинну.

Типи сукцесій.

Первинні сукцесії - це поява й розвиток рослинних угруповань у місцях, де рослинності раніше не було або вона на певний час зникала. Прикладом може слугувати оселення лишайників на скельних породах або на схилах вулканів, якими текла лава й знищувала все живе, на глинах після відступу льодовика або проходження селю.

Доречно розглянути послідовність утворення первинної сукцесії на скельних породах помірних широт, наприклад в Україні. На них насамперед оселяються лишайники, що майже не потребують поживних речовин і здатні прикріплюватися до каміння. Відтак на це місце вітер переносить частинки ґрунту, що є передумовою для появи різних видів мохів. Згодом з'являються трав'янисті рослини, що сприяють поступовому формуванню ґрунтового покриву. Наступним етапом є заселення цієї території різноманітними видами верб і утворення чагарникових угруповань. У цей період тваринний світ представлений переважно безхребетними тваринами (червами, комахами, молюсками). Надалі починають поступово з'являтися хвойні рослини (сосна, ялина, модрина), утворюються хвойні ліси, які заселяються хребетними тваринами. Зрештою на зміну хвойним поступово приходять мішані ліси (рис. 143).

Рис. 143. Первинна сукцесія

Підготуйте повідомлення про утворення первинної сукцесії у вашій місцевості використовуючи додаткові джерела та інтернет-ресурси.

Вторинні сукцесії - це відновлення природної рослинності після певних порушень. Прикладом може бути відновлення лісів після пожеж (рис. 144).

Вторинні сукцесії можуть виникати на ділянках, де було вирубано ліс або знищено рослинність у результаті гірничо-будівельних робіт, на місці забруднених водних джерел і затоплених раніше територій тощо.

Також існують регресивні сукцесії, пов'язані зі спрощенням екосистем, зниженням чисельності й продуктивності організмів. Причиною їх виникнення є вплив господарської діяльності людини на навколишнє середовище. Так, в Україні Азовське море, що було однією із найпродуктивніших морських водойм, наразі стало зоною екологічної катастрофи.

Закономірності здійснення сукцесій. Під час сукцесії збільшується видове різноманіття. Це призводить до ускладнення зв'язків, розгалуження трофічних ланцюгів, ускладнення трофічної сітки і зрештою до збільшення стабільності екосистеми. Відбуваються також перетворення в її енергетичному балансі. Загальна біомаса екосистеми спочатку інтенсивно зростає, а потім темпи цього зростання знижуються. На стадії клімаксу біомаса екосистеми стабілізується. На перших етапах розвитку сукцесії продуктивність екосистеми відносно висока. У сформованих, стійких екосистемах майже весь приріст рослинності надходить і витрачається в ланцюгах живлення гетеротрофними організмами, тому продуктивність екосистеми наближається до нуля. Ці закономірності характерні для екосистем будь-яких розмірів: від лісової галявини до біосфери.

Стабільність екосистем. За відсутності перешкод зміна угруповань завершується формуванням останньої стадії сукцесії - клімаксного угруповання, або клімаксу, що виявляється досить стійким і здатним існувати довше, ніж будь-яка попередня стадія. Наприклад, на території України сукцесійний ряд може бути таким: трави - кущі - хвойні дерева - листяні дерева.

Рис. 144. Вторинна сукцесія

Використовуючи рисунок, опишіть утворення вторинної сукцесії.

Підготуйте повідомлення про регресивну сукцесію на прикладі Азовського моря використовуючи додаткові джерела та інтернет-ресурси.

Клімаксним угрупованням або екосистемам притаманні відносна сталість складу, структури, певна сезонна мінливість, енергетична рівновага (рівність між кількістю зафіксованої фототрофами сонячної енергії і затратами її на дихання всіма організмами, які входять до складу екосистеми). Руйнування таких стабільних екосистем можливе лише за різкої зміни клімату або внаслідок дії катастрофічних чинників, наприклад виверження вулкана.

Існують сталі клімаксні екосистеми, не змінені катастрофічними чинниками, у тому числі господарською діяльністю людини. Прикладом можуть слугувати заплава рівнинної річки або діброва, поширені в помірному поясі (рис. 145). Діброва - це ліс, у якому зростає переважно дуб і менш поширені супутні широколистяні породи: клен, липа, ясен, граб тощо. В Україні найцінніші масиви дібров (Чорний ліс, Холодний яр тощо) узяті під охорону як заказники або заповідні урочища.

Кожна екосистема характеризується продуктивністю. Під продуктивністю розуміють відтворення біомаси рослин, мікроорганізмів і тварин, що входять до складу екосистеми. Вона залежить насамперед від географічного положення екосистеми. На суходолі найпродуктивнішим біомом є вологі тропічні ліси, а водним - коралові рифи (рис. 146). Найнижчою є продуктивність арктичних і тундрових екосистем. Варто зауважити, що ці природні екосистеми є також найбіднішими за біорізноманіттям (рис. 147). Відтворення біомаси в штучних екосистемах має певні особливості, зумовлені тим, що істотну її частину вилучає для власних потреб людина. Про агроценози йтиметься в параграфі 30.

Рис. 145. Клімаксні екосистеми помірних широт

Діброва

Рис. 146. Найпродуктивніші водні біоми

Коралові рифи

Рис. 147. Найбідніші природні екосистеми

Тундра

Підготуйте повідомлення про одну з найпродуктивніших екосистем вашої місцевості, використовуючи додаткові джерела та інтернет-ресурси.

  • 1. Дайте означення понять сукцесія, первинна сукцесія, вторинна сукцесія.
  • 2. Укажіть причини змін екосистем.
  • 3. Порівняйте первинну та вторинну сукцесії.
  • 4. Які закономірності функціонування екосистем?
  • 5. Що таке клімаксні угруповання? Якими вони бувають?