Чем первичная сукцессия отличается от вторичной


Определение понятия «Сукцессия»

Видовой состав биоценозов кажется постоянным, но на самом деле на протяжении длительных периодов времени он закономерно меняется.

Смена одного биоценоза другим, называется сукцессией.

Сукцессия – это непрерывный направленный процесс. Если смена биоценозов происходит в несколько этапов, то говорят о нескольких сукцессиях. Например, сукцессия – это заболачивание чистого озера и превращение его в низовое болото или зарастание опушки леса древесной растительностью (рис. 1).

Чем первичная сукцессия отличается от вторичной Чем первичная сукцессия отличается от вторичной

Чем первичная сукцессия отличается от вторичной 


Чем первичная сукцессия отличается от вторичнойЧем первичная сукцессия отличается от вторичной

Рис. 1. Примеры сукцессии – закономерной замены одного сообщества другим под влиянием внешних и внутренних изменений

При этом меняется состав и структура всего сообщества.

Сукцессиям подвергаются и агроценозы, например, культурные растения на полях быстро замещаются сорняками, заброшенные поля постепенно возвращаются в состояние целины (рис. 2).

Чем первичная сукцессия отличается от вторичной Чем первичная сукцессия отличается от вторичной Чем первичная сукцессия отличается от вторичной

Рис. 2. Сукцессия агроценоза

Первичная сукцессия

Если рассматривать смену биоценозов на участке, лишенном сообщества, например после извержения вулкана или пожара, то говорят о первичной сукцессии, а если сукцессия происходит в пределах «старого» биоценоза, то говорят о вторичной сукцессии.

Первичная сукцессия – длительная череда сменяющих друг друга разных биоценозов. В ходе сукцессии один биоценоз заменяется на другой, более приспособленный к данным условиям.

Климаксный биоценоз


Считается, что рано или поздно в конкретных условиях среды сформируется максимально приспособленный биоценоз. Такой биоценоз называют климаксным. Пока условия среды не изменятся, климаксное сообщество не будет подвергаться сукцессии.

Для каждого региона выделяют свое климаксное сообщество (рис. 3). Для Подмосковья климаксным сообществом считается дубрава с подлеском с осокой травянистой в нижнем ярусе, а для Заполярья это лишайниковая тундра с куртинами злаков, и редкими кустарниками.

Чем первичная сукцессия отличается от вторичнойЧем первичная сукцессия отличается от вторичной
Чем первичная сукцессия отличается от вторичнойЧем первичная сукцессия отличается от вторичной

Рис. 3. Примеры климаксных сообществ в разных регионах

Пример сукцессии после прекращения возделывания пахотного поля


Чаще всего в пределах биома наблюдается разнообразие биоценозов. Это происходит из-за исключительности сочетаний факторов среды в каждой конкретной местности. Даже при одинаковом климате будут отличаться экспозиция склона, интенсивность ветра, затененность и другие факторы. Поэтому все биоценозы одной зоны будут отличаться друг от друга.

Катаклизмы, запускающие новые сукцессии, происходят регулярно. Это пожары, заморозки, миграция оленей или саранчи (см. видео).

Сукцессии длятся сотни лет, а катаклизмы происходят быстро и часто. Поэтому на большинстве территорий не успевают сформироваться климаксные сообщества.

Сукцессии могут происходить и на небольших пространствах в совсем маленьких сообществах, лишённых растительности. В почве цветочного горшка может возникать микросукцессия после полива.

Рассмотрим сукцессию, происходящую после прекращения возделывания пахотного поля. Она включает в себя следующие этапы (рис. 4).

Вначале землю заселяют однолетние травы, они обладают высокой скорость роста и поэтому первыми занимают это пространство. Эти растения – типичные r-стратеги.

Спустя три-четыре года они сменяются многолетними растениями, формируется экосистема луга с продолжительностью жизни многолетних трав 15–20 лет.


Потом в молодой покров внедряются молодые сосны, которые хорошо выдерживают солнечной свет. Под пологом сосны плохо растут травы, поэтому они вытесняются из биоценоза. Сами восходы сосны вскоре также не смогут развиваться из-за нехватки света.

Поэтому на следующем этапе сосны будут вытеснены широколиственными деревьями (дуб, клен, бук), всходы которых нормально развиваются под пологом леса, обеспечивая смену поколений и устойчивость популяций.

Чем первичная сукцессия отличается от вторичнойЧем первичная сукцессия отличается от вторичнойЧем первичная сукцессия отличается от вторичнойЧем первичная сукцессия отличается от вторичной

Рис. 4. Сукцессия (слева-направо) на примере постепенного зарастания луга и превращения его в дубраву.

Спустя примерно сто лет под пологом леса сформируются лесное сообщество животных и микроорганизмов. Сообщество станет климаксным.

Первичная сукцессия после катаклизмов

Рассмотрим сукцессию на поверхности, образовавшейся после извержения вулкана.


Застывшая лава не подходит для заселения семенами высших растений, но такие условия подходят организмам-пионерам – мхам и лишайникам. В отсутствие осадков они могут использовать влагу и азот атмосферы.

Выделяемые пионерами лишайниковые кислоты и другие вещества разрушают и растворяют лаву, а отмершие части лишайников и мхов способствуют образованию гумуса.

Когда сформируется небольшой слой гумуса, начинают развиваться семенные растения.

Крупные растения, закрепившись на лаве, продолжают почвообразовательный процесс.

Когда почвы накопится достаточно для развития кустарниковой и древесной растительности, произойдет постепенное заселение развивающегося растительного сообщества животными. Так, постепенно, на вулканической породе развивается экосистема леса (см. видео).

Другие примеры климаксных экосистем России

На широте Москвы климаксным сообществом считается дубрава.

Но севернее Москвы преобладают хвойные леса. На суглинистых вязких почвах это темнохвойные еловые леса, без подлеска. На участках с песчаными рыхлыми почвами вырастет светлохвойный сосновый лес.

На широте Курска леса уже не будут климаксными сообществами, там сукцессии ведут к появлению разнотравно-злаковых степей (рис. 5).

Чем первичная сукцессия отличается от вторичнойЧем первичная сукцессия отличается от вторичной


Чем первичная сукцессия отличается от вторичнойЧем первичная сукцессия отличается от вторичной

Рис. 5. Климаксные сообщества, характерные для разных регионов России

Источник: interneturok.ru

Сукцессия представляет собой последовательное совершенствование экосистемы. Наиболее заметно проследить сукцессию возможно на примере растений, она проявляется в смене растительности, изменении их состава и замене одних доминантных растений другими. Каждую сукцессию возможно разделить на две основные группы:

  1. Первичная сукцессия.
  2. Вторичная.

Первичная сукцессия является исходной отправной точкой, так как возникает на безжизненных участках. В наше время практически вся суша уже занята различными сообществами, поэтому возникновение свободных от живых существ участков имеет локальный характер. Примерами первичной сукцессии являются:

  • заселение сообществами на скалах;
  • заселение отдельных территорий в пустыне.

В наше время первичная сукцессия довольно редкая, однако в какое-то время каждый участок суши прошел этот этап.

Вторичная или восстановительная сукцессия происходит на ранее заселенном участке. Такая сукцессия может возникать везде и проявляться в различных масштабах. Примеры вторичной сукцессии:

  • заселения леса после пожара;
  • зарастание заброшенного поля;
  • заселение участка после схода лавины, что уничтожила на почве все живое.

Причинами вторичной сукцессии выступают:

  • лесные пожары;
  • вырубка леса;
  • вспашка земли;
  • наводнения;
  • извержение вулканов.

Полный процесс вторичной сукцессии длится около 100-200 лет. Он начинается, когда на участках появляются однолетние травяные растения. Через 2-3 года их вытесняют многолетние травы, потом еще более сильные конкуренты – кустарники. Конечным этапом становится появление деревьев. Растут осина, ель, сосна и дуб, которым заканчивается процесс сукцессии. Это означает что восстановление естественной экосистемы на этом участке полностью завершено.

Продолжительность сукцессии зависит от продолжительности жизни организмов участвующих в процессе восстановления или создания экосистемы. Скорость наименее короткая в экосистемах с преобладанием травянистых растений, а наиболее продолжительная в хвойном или дубовом лесу. Главные закономерности сукцессии:


  1. На начальном этапе разнообразие видов незначительно, с течением времени оно увеличивается.
  2. С развитием процесса взаимосвязи между организмами увеличиваются. Возрастает также симбиоз, усложняются цепи питания.
  3. В процессе закрепления сукцессии уменьшается количество отдельных свободных видов.
  4. С каждым этапом развития усиливается и укореняется взаимосвязь организмов в существующей экосистеме.

Преимущество полностью сформированного сообщества экосистемы над молодым, состоит в том, что оно способно противостоять негативным изменениям в виде перепадов температур и изменения влажности. Такое сформированное сообщество может лучше устоять перед химическим загрязнением окружающей среды. Это дает возможность осознать важность естественных экосистем и опасность злоупотребления искусственными экосистемами. Как и устойчивость зрелого сообщества к физическим факторам, так и продуктивность искусственного сообщества важны для жизнедеятельности человека, поэтому так важно поддерживать баланс между ними.

Источник: ECOportal.info

По­яс­не­ние.

По­сле­до­ва­тель­ность про­цес­сов, про­ис­хо­дя­щих при сук­цес­сии — пер­вич­ная сук­цес­сия:

2) за­се­ле­ние ли­шай­ни­ка­ми голых скал


5) за­се­ле­ние тер­ри­то­рии мхами

4) про­рас­та­ние семян тра­вя­ни­стых рас­те­ний

1) за­се­ле­ние ку­стар­ни­ка­ми

3) фор­ми­ро­ва­ние устой­чи­во­го со­об­ще­ства

 

При­ме­ча­ние.

Сук­цес­сия — по­сле­до­ва­тель­ная смена одних фи­то­це­но­зов (био­це­но­зов, био­гео­це­но­зов) дру­ги­ми на опре­делённом участ­ке среды вы­зва­на не толь­ко де­я­тель­но­стью че­ло­ве­ка, но и обу­слов­ле­на вза­и­мо­дей­стви­ем ор­га­низ­мов друг с дру­гом и со сре­дой (вы­тес­не­ние одних видов дру­ги­ми вслед­ствие их био­эко­ло­ги­че­ских пре­иму­ществ в дан­ных усло­ви­ях, по­еда­ние опре­делённых видов рас­те­ний теми или иными жи­вот­ны­ми, раз­лич­ны­ми вре­ди­те­ля­ми, из­ме­не­ние фи­зи­че­ских и хи­ми­че­ских свойств почвы под воз­дей­стви­ем живых ор­га­низ­мов), из­ме­не­ни­ем среды (кли­ма­та, вод­но­го ре­жи­ма и т. п. ).


Сук­цес­сия де­лит­ся на пер­вич­ную и вто­рич­ную.

 

Пер­вич­ная сук­цес­сия ха­рак­те­ри­зу­ет­ся тем, что про­те­ка­ет на без­жиз­нен­ной мест­но­сти. Это может быть голая скала без рас­ти­тель­но­сти, пес­ча­ные тер­ри­то­рии, за­стыв­шая лава и тому по­доб­ное. Когда ор­га­низ­мы на­чи­на­ют за­се­лять по­доб­ные тер­ри­то­рии, их обмен ве­ществ ска­зы­ва­ет­ся на окру­жа­ю­щей среде и ме­ня­ет ее. Далее на­чи­на­ет­ся более слож­ное раз­ви­тие. А затем виды на­чи­на­ют сме­нять друг друга. При­ме­ром сук­цес­сии яв­ля­ет­ся фор­ми­ро­ва­ние ис­ход­но­го поч­вен­но­го по­кро­ва, за­се­ле­ние из­на­чаль­но без­жиз­нен­ной пес­ча­ной тер­ри­то­рии, в первую оче­редь мик­ро­ор­га­низ­ма­ми, рас­те­ни­я­ми, а затем гри­ба­ми и жи­вот­ны­ми. Осо­бую роль здесь иг­ра­ют остат­ки рас­те­ний и ве­ще­ства, об­ра­зу­ю­щи­е­ся в ре­зуль­та­те раз­ло­же­ния ор­га­ни­ки. Таким об­ра­зом, на­чи­на­ет об­ра­зо­вы­вать­ся и ви­до­из­ме­нять­ся почва, под воз­дей­стви­ем мик­ро­ор­га­низ­мов, рас­те­ний и гри­бов ме­ня­ет­ся мик­ро­кли­мат. В ре­зуль­та­те со­об­ще­ство ор­га­низ­мов рас­ши­ря­ет­ся.

Источник: bio-ege.sdamgia.ru

Аутогенная сукцессия — это направленное предсказуе­мое и обратимое развитие экосистемы до установления равновесия между биотическим сообществом — биоцено­зом и абиотической средой — биотопом.

Экологическая сукцессия — это закономерная последова­тельная смена биоценозов, преемственно возникающих на одном и том же биотопе под воздействием природ­ных или антропогенных факторов.

Некоторые сообщества остаются стабильными многие годы, другие изменяются быстро.

Причины и типы сукцессиимогут быть различными. Изменения происходят во всех экосистемах в силу естественных или искусственных причин. Естественные изменения являются за­кономерными и управляются самим сообществом. Если сукцесси-онные изменения определяются в основном внутренними взаимо­действиями, то говорят об аутогеннойР. autos — сам), т. е. само­произвольной сукцессии. Если изменения вызываются внешними силами на входе экосистемы (шторм, пожар, воздействие челове­ка), то такую сукцессию называют аллогенной(Гр. albs — другой, иной), т. е. порожденной извне.

Последовательные сообщества, сменяющие друг друга на дан­ном пространстве, называются сериямиили стадиями.Выделяют два типа сукцессии: первичные и вторичные. Первичная сукцессияначинается на участке, прежде не заня­том живыми организмами и лишенном почв. Такими участками могут быть скалы, глины после прохождения селя, остывшая вулкани­ческая лава, районы открытой добычи полезных ископаемых. Вна­чале участки заселяют и формируют на них почвы несколько неприхотливых видов — пионеров. Например, поселения лишайников на камнях: под действием выделений лишайников каменистый суб­страт постепенно превращается в подобие почвы, где поселяются кустистые лишайники, зеленые мхи, травы, кустарники и т. д.

В водных экосистемах эти виды постепенно образуют донные отложения. В конце концов виды-пионеры изменяют условия на­столько, что участок становится менее пригодным для них и более пригодным для новых групп растений и животных.

Вторичная сукцессиявозникает там, где новое сообщество развивается на месте ранее существовавшего и где сохранились почвы или донные отложения. Такими территориями могут быть заброшенные сельскохозяйственные поля, поселки, сгоревшие или вырубленные леса, загрязненные водоемы, затопленные при строи­тельстве водохранилищ земли и т. д.

Скорость сукцессии различна. Для первичных сукцессии тре­буются сотни и тысячи лет. Вторичные протекают быстрее. Для восстановления растительной биомассы на месте вырубки, лесно­го пожара или покинутого сельскохозяйственного участка требу­ется от 30 — 50 до 250 лет (рис. 2.8).

Сукцессии обычно начинаются в незрелых несбалансирован­ных сообществах, у которых скорости продукции органического вещества П либо больше, либо меньше скорости дыхания Д. Сообщество стремится к более стабильному, зрелому состоянию, где П = Д. Сукцессия, начинающаяся при П > Д, называется автотрофной, а при П < Д — гетеротрофной. Отношение П/Д является функциональным показателем зрелости экосистем.



 

Глава 2. Экосистемы — предмет экологии

Глава 2. Экосистемы — предмет экологии

 

Чем первичная сукцессия отличается от вторичной

Рис. 2.8. Вторичная сукцессия в умеренном климате (по Е. А. Крискунову и др., 1995, с изменениями)

Автотрофная сукцессия— широко распространенное в при­роде явление, которое начинается в незаселенной среде: фор­мирование леса на брошенных землях или восстановление жизни после извержения вулканов и других природных катастроф. Она характеризуется длительным преобладанием автотрофных орга­низмов, при котором соотношение П/Д > 1. В процессе сукцес­сии П/Д стремится к 1.

При П > Д постепенно растут биомасса организмов Б и отношение биомассы к продукции Б/П, т. е. увеличиваются размеры организмов. По мере роста продукции П растет и величина ее расходов на дыхание Д.

Г. Т. Одум и Р. С. Пинкертон (1955) впервые указали на то, что сукцессии связаны с увеличением затрат энергии на дыхание, по мере того как накапливаются органическое вещество и биомасса.

Гетеротрофная сукцессияхарактеризуется преобладанием в системе редуцентов и встречается тогда, когда среда пересы­щена органическими веществами, например, в реке, загрязняе­мой сточными водами с большим содержанием органических веществ, или на очистных сооружениях. При гетеротрофных сук-цессиях отношение П/Д < 1, а органические вещества могут постепенно разлагаться и исчезать, и тогда из-за отсутствия авто-

грофных процессов система может разрушиться, как, например, ствол упавшего дерева. Однако обычно система, так же как и при автотрофных сукцессиях, стремится к стабильному состоя­нию, при котором П/Д = 1. Гетеротрофная сукцессия в загряз­ненной реке, например, приводит к ее постепенному самоочи­щению и восстановлению естественного состояния на каком-то расстоянии от источника загрязнения.

Состояние стабилизированной экосистемы называется климак­сом (гр. klimax — лестница, «зрелая ступень»).

Климаксные системыобразуют сложную сеть взаимоотноше­ний, поддерживающих их стабильное состояние. Теоретически такое состояние должно быть постоянным во времени и существовать до тех пор, пока его не нарушат сильные внешние возмущения. Чем больше отношение П/Д отклоняется от 1, тем менее зрелой и устойчивой является экосистема. В климаксных сообществах это отношение приближается к 1 (рис. 2.9).

Незрелые развивающиеся и зрелые климаксные экосистемы характеризуются разными признаками.

Незрелые экосистемы на ранних стадиях экологической сукцес­сии имеют лишь несколько видов (характеризуются низким видо­вым разнообразием); простые схемы питания: много продуцен­тов, травоядных животных и мало редуцентов. Растения, в основ­ном однолетние травы, тратят большую часть энергии на продук­цию мелких семян для воспроизводства, а не на корневую сис­тему, стебли и листья. Они получают питательный материал, как правило, со стоком из других экосистем, так как сами не могут удерживать и накапливать биогенные вещества.

Зрелые экосистемы, в противоположность незрелым, характери­зуются многообразием видов, стабильными популяциями и слож­ными схемами питания. В системе доминируют редуценты, раз­лагающие большое количество мертвого органического веще­ства. Растения представлены крупными многолетними травами и деревьями, дающими крупные семена. Они тратят большую долю энергии и питательных материалов на поддержание корневой

 

Глава 2. Экосистемы — предмет экологии

Глава 2. Экосистемы — предмет экологии

 

системы, ствола, листьев, а не на производство новых растений. Эти системы сами добывают, удерживают и перерабатывают часть биогенных веществ, в которых нуждаются.

Чем первичная сукцессия отличается от вторичной

-гетеротрофная сукцессия (П/Д<1)

Рис. 2.9. Состояние экологической сукцессии в разных экосистемах

Изменения основных характеристик экосистемпри

аутогенных сукцессиях отличаются от изменений, происходящих при аллогенных сукцессиях, причинами которых является воздейст­вие человека.

Аутогенные сукцессииэтоестественное закономерное биотическое развитие экосистем, идущее по автотрофному типу.

Общая стратегия развития экосистем состоит в возрастании эф­фективности использования энергии и биогенных элементов, до­стижении максимального разнообразия видов, усложнении струк­туры системы и возрастании их стабильности.

В процессе сукцессии популяции организмов и функциональ­ные связи между ними закономерно и обратимо сменяют друг друга (табл. 2.2).

Таблица 2.2

Тенденции изменения основных характеристик экосистемы в процессе аутогенной сукцессии

 

Группа признаков Тенденции изменения
Энергетика Возрастает продукция органического вещества (П) Возрастает биомасса организмов (Б) Увеличиваются затраты энергии на дыхание (Д) П/Д приближается к 1 Б/П возрастает
Круговорот веществ Круговорот биогенных элементов становится все более замкнутым Увеличивается время оборота питательных веществ Увеличивается запас важных биогенных элементов
Структура сообщества Меняется видовой состав Возрастает разнообразие видов Увеличиваются размеры организмов Усложняются и удлиняются жизненные циклы Развивается взаимовыгодный симбиоз (гр. symbiosis — сожительство)
Стабильность Возрастает резистентная устойчивость Снижается упругая устойчивость

Аллогенные сукцессииэкосистем, вызванные человеком, при­водят к их упрощению. Вырубая леса и распахивая луга, человек заменяет тысячи взаимосвязанных видов растений и животных уп­рощенной монокультурной экосистемой или сооружениями — зда­ниями, автострадами, автозаправками, стоянками машин и т. д.

Сельское хозяйство основано на намеренном удержании эко­систем на ранних стадиях сукцессии, когда биомасса одного-двух

 

Глава 2. Экосистемы — предмет экологии

Глава 2. Экосистемы — предмет экологии

 

видов растений увеличивается. Но такие системы нестабильны и уязвимы. На сельскохозяйственные поля постоянно вторгаются не­желательные виды трав-сорняков, насекомых-вредителей, патогенных микроорганизмов, вызывающих болезни. Сорняки, вредители и болезни могут полностью уничтожить посевы монокультур. Борьба с ними с помощью пестицидов приводит к генетической устойчиво­сти вредителей и ускоряет их естественный отбор до такой степе­ни, что химические препараты теряют свою эффективность.

Животноводство также способствует снижению видового раз­нообразия и упрощению экосистем. Например, чтобы бизоны не конкурировали с овцами, человек уничтожает их, а вместе с ними — волков, койотов, орлов и других хищников, которые иногда убивают овец.

Сравнение природных и упрощенных человеком экосистем представлено в табл. 2.3.

Таблица 2.3 Основные функции природных и антропогенных экосистем

 

Природные экосистемы (лес, луг, водоем) Антропогенные экосистемы (город, завод, сельскохозяйственное поле)
Преобразуют и накапливают солнечную энергию Потребляют энергию ископаемого и ядерного топлива
Потребляют С02 и продуцируют Ог Потребляют 02 и продуцируют С02 при сжигании топлива
Формируют плодородную почву Истощают плодородные земли
Накапливают, очищают и мало расходуют пресной воды Расходуют много пресной воды и загрязняют ее
Создают местообитания разным видам организмов Разрушают местообитания растений и животных
Бесплотно перерабатывают отходы Производят отходы, переработка которых стоит огромных денег
Обладают способностью сохранять стабильность и самовосстанавливаться Поддержание стабильности и восста­новление требуют огромных внешних затрат

Смены фауны и флоры в истории Земли похожи на медлен­но протекающие экологические сукцессии. Они тесно связаны с геологическими и климатическими изменениями и видообразова-

нием. Такие процессы протекают на протяжении миллионов лет и называются эволюцией.

В основе эволюции лежит естественный отбор на видовом или более низком уровне. Эволюция экосистем в какой-то степе­ни повторяется в их сукцессионном развитии.

Если сравнить состав и структуру экосистем в ранние и позд­ние геологические эпохи, то также прослеживается тенденция увеличения видового разнообразия, степени замкнутости биогеохи­мических циклов, равномерности распределения и сохранения ресурсов внутри системы, усложнения структуры сообществ и стремления к сбалансированному стабильному состоянию.

В хорошо сбалансированной экосистеме сообщество плотно укомплектовано, связи между организмами и популяциями проч­ны — шансы проникнуть в такую систему извне очень малы, и ее эволюция несколько заторможена.

2.5. ПримерыЭкосистемы принято подразделять на естест-

экосистемвенные — природные и созданные человеком

— антропогенные. Природные экосистемы, в

свою очередь, делят на наземные и водные. Они обеспечивают

условия существования человека и других живых организмов.

Ш Наземные экосистемы,как и водные, входят в состав биосферы. Климатически обусловленные крупные совокупности экосистем называют биомами, или формациями.

Источник: studopedia.su


Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.