С целью создания условий для появления
молодого поколения леса при сплошных
рубках применяются такие лесоводственные
приемы, как вырубка последовательно небольшими
площадями (лесосеками). В таком случае
остающиеся рядом с .вырубкой древостои
являются источником семян, умеренного
притенения появляющегося молодого поколения
леса, препятствия буйному росту конкурентов
из трав, кустарников и нежелательных
древесных растений. Появлению молодого
поколения леса способствует также оставление
на вырубках отдельных, как правило, лучших
деревьев, которые выполняют роль обсеменителей
и носят название семенников. Однако в
обширных лесных массивах Севера и других
регионов часто проводятся так называемые
концентрированные рубки большими площадями
без учета возможностей восстановления
их молодым поколением леса. Они проводятся
с использованием тяжелой техники, сопровождаются
сильным разрушением и уплотнением почвенного
покрова. Это, в свою очередь, ведет, как
правило, к цепным реакциям природных
процессов, в частности, сложившиеся круговороты
воды сменяются накоплением застойных
вод на поверхности почв с последующей
сменой лесных экосистем болотными. В
других случаях, например на песчаных
почвах, следствием подобного вмешательства
в экосистемы является опустынивание
или полное разрушение экосистемы. Такой
тип ведения хозяйства рассматривается
как жесткое вмешательство в природные
процессы. Оно не должно иметь места в
деятельности человека.
- Биоценоз, биогеоценоз, экосиситема.
Экосистема — сложный природный комплекс
живых существ, которые взаимодействуют
с неорганическим средой и находятся в
материально-энергетической зависимости
от нее.
Биоценоз — это исторически сложившаяся
совокупность растений, животных и микроорганизмов,
населяющий биотоп. Соответственно этому
каждый биоценоз состоит из фитоценоза
(группировка растений), зооценоза (группировка
животных) и мікроценозу (группировка
микроорганизмов).
Биогеоценоз ~ совокупность на определенной
части земной поверхности однородных
природных явлений (состав атмосферы,
горных пород, растительности, животного
мира и мира микроорганизмов), которые
имеют свою специфику взаимодействий
компонентов и определенный тип обмена
веществ и энергии, находится в постоянном
движении и развитии.
- Поняття екосистеми. Складові екосистеми.
Экосистема — это совокупность живых
организмов, которые приспособились к
совместному проживанию в определенной
среде обитания, образуя с ним единое целое.
Составляющие экосистем
В экосистеме можно выделить два компонента
— биотический и абиотический. Биотический
состоит из автотрофів (организмы, получающие
первичную энергию для существования
из фото - и хемосинтеза) или продуцентов
ігетеротрофів (организмы, получающие
энергию из процессов окисления органического
вещества — консументи и редуценти). Автотрофи
и гетеротрофы формируют трофическую
структуру экосистемы.
Единственным источником энергии для
существования экосистемы и поддержания
в ней различных процессов являются продуценты,
которые усваивают энергию солнца, (тепла,
химических связей) с эффективностью 0,1-1%
, редко 3 - 4,5% от первоначального количества.
Автотрофи представляют собой первый
трофический уровень экосистемы. Последующие
трофические уровни экосистемы формируются
за счет консументів (2-й , 3-й , 4-й и последующие
уровни) и замыкаются редуцентами, которые
переводят органическое вещество в минеральную
форму (абиотический компонент), которая
может быть усвоена автотрофами.
- Экосистемы разных уровней.
Трофический уровень — это совокупность
организмов, занимающих определенное
положение в общей цепи питания. К одному
трофическому уровню принадлежат организмы,
получающие свою энергию от Солнца через
одинаковое число ступеней.
Так, зеленые растения занимают первый
трофический уровень (уровень продуцентов),
травоядные животные — второй (уровень
первичных консу-ментов), первичные хищники,
поедающие травоядных, — третий (уровень
вторичных консументов), а вторичные хищники
— четвертый (уровень третичных консументов).
Трофических уровней может быть и больше,
когда учитываются паразиты, живущие на
консументах предыдущих уровней.
Такая последовательность и соподчиненность
связанных в форме трофических уровней
групп организмов представляет собой
поток вещества и энергии в экосистеме,
основу ее организации.
Трофическая структура экосистемы. В
результате последовательности превращений
энергии в пищевых цепях каждое сообщество
живых организмов в экосистеме приобретает
определенную трофическую структуру.
Трофическая структура сообщества отражает
соотношение между продуцентами, консументами
(отдельно первого, второго и т.д. порядков)
и редуцентами, выраженное или количеством
особей живых организмов, или пх биомассой,
или заключенной в них энергией, рассчитанными
на единицу площади в единицу времени.
- Развитие экосистем. Сукцессии.
Процесс, при котором сообщества видов
растений и животных замещаются с течением
времени другими, обычно более сложными
сообществами, называется экологической
сукцессией, или просто сукцессией. Экологическая
сукцессия обычно продолжается до тех
пор, пока сообщество не станет стабильным
и самообеспечивающимся. Конечное сообщество,
занявшее нарушенный участок, называется
зрелым сообществом, а экосистема в целом
- климаксовой. На планете выделяют несколько
крупных наземных климаксовых экосистем,
которые называют биомами: тундра, хвойные
леса (тайга), леса умеренного пояса, степи,
пустыни, саванны, дождевые тропические
леса.
Экологи выделяют два вида экологических
сукцессии: первичные и вторичные. Первичная
сукцессия - это последовательное развитие
сообществ на участках, лишенных почв.
Более распространенным типом сукцессии
является вторичная сукцессия, т.е. последовательное
развитие сообществ в ареале, в котором
естественная растительность была устранена
или сильно нарушена, но почва не была
уничтожена.
Существует два крайних типа видовых
стратегий – r-стратегия и К-стратегия.
Это два различных решения одной задачи
- задачи длительного выживания вида.
Виды с r-стратегией быстрее заселяют
нарушенные местообитания, характерные
для ранних стадий сукцессии, такие как
обнаженная горная порода, лесные вырубки,
выгоревшие участки, чем виды с К-стратегией,
так как они легче распространяются и
быстрее размножаются.
Виды с К-стратегией более конкурентоспособны,
и в конце концов они вытесняют r-виды,
которые тем временем перемещаются в другие
нарушенные местообитания.
Сукцессия любого масштаба заканчивается
формированием зрелого сообщества, и в
экосистеме все популяции приходят в состояние
динамического равновесия.
В ходе сукцессии постепенно нарастает
видовое разнообразие.
С энергетических позиций сукцессия
- это такое неустойчивое состояние сообщества,
которое характеризуется несоответствием
двух показателей: валовой продуктивности
и энергетических затрат всей системы
на поддержание жизнедеятельности - дыхания.
Изымая избыток чистой продукции из сообществ,
находящихся в начале развития сукцессии,
мы задерживаем ее, но не подрываем основу
существования сообщества.
Вмешательство же в стабильные, климаксовые
системы неминуемо вызывает нарушение
сложившегося равновесия. Пока нарушение
не превышает самовосстановительной способности
системы, вторичные сукцессии могут вернуть
ее к исходному состоянию - этим пользуются,
например, при планировании рубок леса.
- Трофическая структура экосистем.
В результате рассеяния энергии в пищевых
цепях и благодаря такому фактору, как
зависимость метаболизма от размера особей,
каждое сообщество приобретает определенную
трофическую структуру, которую можно
выразить либо числом особей на каждом
трофическом уровне, либо урожаем на корню
(на единицу площади), либо количеством
энергии, фиксируемой на единице площади
за единицу времени на каждом последующем
трофическом уровне. Графически это можно
представить в виде пирамиды, основанием
которой служит первый трофический уровень,
а последующие образуют этажи и вершину
пирамиды. Различают три основных типа
экологических пирамид - пирамиды чисел,
биомассы и энергии.
Для поддержания жизни одного льва требуется
50 зебр в год. На Фолклендских островах
кулик-сорока на скалах во время отлива
добывает брюхоногого моллюска “блюдечко»,
но может справиться только с особями
среднего размера; моллюски, размер которых
превышает 45 мм, от него ускользают.
Однако из этого правила есть исключения.
Волки, охотясь сообща, могут убивать жертву
более крупную, чем они сами, например
оленей. Пауки и змеи, обладая свойством
выделять яд, убивают крупных животных.
Единственным же видом, способным использовать
в пищу животных любой величины, является
человек.
В случае пастбищных пищевых цепей леса,
когда продуцентами служат деревья, а
первичными консументами - насекомые,
уровень первичных консументов численно
богаче особями уровня продуцентов. Таким
образом, пирамиды чисел могут быть обращенными.
Для примера на рис. 9.7 приведены пирамиды
чисел экосистем степи и леса умеренной
зоны.
Рис, 9.7. Пирамида чисел для степи летом
( I) и для леса умеренной зоны летом (2) (из
Одума, 1975).
Пирамиды биомассы представляют более
фундаментальный интерес, так как в них
устранен «физический» фактор и четко
показаны количественные соотношения
биомасс. Если организмы не слишком сильно
различаются по размеру, то, обозначив
на трофических уровнях общую массу особей,
можно получить ступенчатую пирамиду.
Но если организмы низших уровней в среднем
мельче организмов высших уровней, то
имеет место обращенная пирамида биомассы.
Например, в экосистемах с очень мелкими
продуцентами и крупными консументами
общая масса последних может быть в любой
данный момент выше общей массы продуцентов.
Для пирамид биомассы можно сделать несколько
обобщений.
Пирамида энергии из трех рассматриваемых
типов экологических пирамид дает наиболее
полное представление о функциональной
организации сообщества, так как число
и масса организмов, которые могут существовать
на каждом трофическом уровне в тех или
иных условиях, зависят не от количества
фиксированной энергии, имеющейся в данное
время на предыдущем уровне, а от скорости
продуцирования пищи. В противоположность
пирамидам чисел и биомассы, отражающим
статику системы, т. е. характеризующим
количество организмов или их биомассу
в данный момент, пирамида энергии отражает
скорость прохождения массы пищи через
пищевую цепь. На форму этой пирамиды не
влияют изменения размеров особей и интенсивности
их метаболизма, и если учтены все источники
энергии, то пирамида всегда будет иметь
«канонический» вид, как это диктуется
вторым законом термодинамики.
Для того чтобы оценить достоинства модели
пирамиды энергии, сравним пирамиды биомассы
и энергии одной из немногих экосистем,
для которых известны все компоненты сообщества,
включая редуцентов, - экосистемы ручьев
Силвер-Спринге во Флориде (рис.9.8).
Следовательно, эти критерии непригодны
для сравнения функциональной роли популяций,
сильно различающихся по значению отношения
интенсивности метаболизма к размеру
особей, хотя, как правило, биомасса более
надежный критерий, чем численность. В
то же время поток энергии служит более
подходящим показателем при сравнении
компонента с любым другим и экосистемы
в целом с соседней экосистемой.
Поток энергии в экосистеме представляет
интерес не только для эколога, но и для
каждого из нас. Объясняется это тем, что,
уяснив основные законы превращения энергии,
мы лучше поймем, почему природные экосистемы
функционируют именно так, как они функционируют.
Не менее важно и то, что такое знание поможет
нам определить границы, за которыми наше
воздействие на окружающую среду принесет
ей непоправимый ущерб.
- Цепи питания.
Цепь
питания-Пищевую, или трофическую цепочку
— набор взаимо отношений между различными
группами организмов, которые определяют
последовательность преобразования биомассы
и энергии в экосистеме. Например, енергия
солнця служит источником энергии для
растений, служат пищей рослиноїдним,
которые, в свою очередь, служат пищей
для хищников.
== Структура пищевого
Пищевая цепочка является связующей
линейной структурой из звеньев, каждое
из которых связано с соседними звеньями
отношениями «пища — потребитель». Как
звенья цепи выступают группи организмов,
например, конкретные биологические виды.
Связь между двумя звеньями устанавливается,
если одна группа организмов выступает
в роли пищи для другой группы. Первое
звено цепи не имеет предшественника,
то есть организмы из этой группы в качестве
пищи не использует другие организмы,
будучи продуцентами. Чаще всего на этом
месте находятся фотосинтетичні и сапротрофные
бактерии, растения, водоросли и грибы.
Организмы последнего звена в цепи не
выступают в роль пищи для других организмов.
Каждый организм обладает некоторым
запасом энергии, то есть можно говорить
о том, что у каждого звена цепи есть своя
потенциальная энергия. В процессе питания
потенциальная енергия пищипереходит
к ее потребителю. При переносе потенциальной
энергии от звена к звену до 80-90% теряется
в виде теплоты. Этот факт ограничивает
длину пищевой цепочки, который в природе
обычно не превышает 4-5 звеньев. Чем длиннее
эта цепь, тем меньше продукция ее последнего
звена по відношенню к продукции начального.
Пищевая сеть
Обычно для каждого звена цепи можно
указать не одно, а несколько других звеньев,
связанных с ним отношением «пища — потребитель».
Так траву ест не только скот, но и другие
животные, а скот является пищей не только
для человека. Установление таких связей
превращает пищевую цепь в более сложную
структуру — пищевую аботрофічну сеть.
В некоторых простейших случаях в трофической
сети можно сгруппировать отдельные звенья
по уровням таким образом, что звенья одного
уровня выступают для следующего уровня
только в качестве пищи. Такая группировка
называется трофическими уровнями. В данном
случае можно определить количество биомассы
на каждом уровне, составляя так называемую
экологическую пирамиду. Пример: растения
— тли — дрібнікомахоїдні птицы — хищные
птицы.
Типихарчовихланцюгів
Существует 3 основнихтипитрофічнихланцюгів
— пастбищные, детритні и «паразитарные».
В пастбищном трофической цепочке (цепочке
вчистую) основу составляют автотрофні
организмы, затем идут потребляющие их
микроорганизмы и растительноядные животные
(например, зоопланктон, питающийся фитопланктоном),
потом хищники (консументи) 1-го порядка
(например, рыбы, потребляющие зоопланктон),
хищники 2-го порядка (например, хижіриби,
такие как щука, питающаяся другими рыбами).
Особенно длинные пищевые ланцюжкі в океане,
где многообразий (например, тунцы) занимают
место консументів 4-го порядка.
В детритних трофических цепях (цепи
разложения), наиболее распространенных
в лесах, большая часть продукции растений
не потребляется непосредственно рослиноїдними
животными, а отмирает,подвергаясь затем
разложению сапротрофними организмами
и минерализации. Таким образом, детритні
трофические цепи начинаются от детрита,
идут к микроорганизмам, которые им питаются,
а затем к детритофагам и к их потребителям
— хищникам. В водных экосистемах (особенно
в эвтрофных водоемах и на больших глубинах
океана) значительная часть продукции
растений и животных также поступает в
детритні пищевые цепи.