96394

Аллогенные и автогенные сукцессии. Первичные и вторичные сукцессии. Климаксные сообщества. Изменение энергетики и продуктивности сообщества в ходе сукцессии

Реферат

Экология и защита окружающей среды

Каждый живой организм в результате жизнедеятельности меняет вокруг себя среду, изымая из нее часть веществ и насыщая ее продуктами метаболизма. При более или менее длительном существовании популяций они меняют свое окружение в неблагоприятную сторону и в результате оказываются вытесненными популяциями других видов, для которых вызванные...

Русский

2015-10-05

181.86 KB

4 чел.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«ПЕРМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ

ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Геологический факультет

        

        

                                                                                                    

                                                                                             Кафедра поисков и разведки

        полезных ископаемых

Аллогенные  и автогенные сукцессии. Первичные и вторичные сукцессии. Климаксные сообщества. Изменение энергетики и продуктивности сообщества в ходе сукцессии.

Реферат по дисциплине «Экология»

                                                                                                       

                                        Составила: студентки 3 курса,

                                                                                                        гр. ГЛ/З ПРГ-1-2012 СП

Иванцева С.В.

                                                                                                        Проверил: Лямин М.Я.

Пермь 2015

Оглавление

Введение………………………………………………………………………………………………………………………………………………..3

Аллогенные и автогенные сукцессии……………………………………………………………………………………………………4

                                                  


Введение

 Сукцессия — последовательная закономерная смена одного биоценоза (фитоценоза, микробного сообщества и т. д.) другим на определённом участке среды во времени в результате влияния природных факторов (в том числе внутренних сил) или воздействия человека.

Каждый живой организм в результате жизнедеятельности меняет вокруг себя среду, изымая из нее часть веществ и насыщая ее продуктами метаболизма. При более или менее длительном существовании популяций они меняют свое окружение в неблагоприятную сторону и в результате оказываются вытесненными популяциями других видов, для которых вызванные преобразования среды оказываются экологически выгодными. В ходе сукцессии на основе конкурентных взаимодействий видов происходит постепенное формирование более устойчивых комбинаций, соответствующих конкретным абиотическим условиям среды.

Последовательный ряд постепенно и закономерно сменяющих друг друга в сукцессии сообществ называется сукцессионной серией.

Сукцессии в природе имеют различные масштабы. Иерархичность в организации сообществ проявляется и в иерархичности сукцессионных процессов: более крупные преобразования экосистем складываются из более мелких. Даже в стабильных экосистемах с хорошо отрегулированным круговоротом веществ постоянно осуществляется множество локальных сукцессионных смен, поддерживающих сложную внутреннюю структуру сообществ.


Аллогенные и автогенные сукцессии.

Если сукцессия происходит вследствие внутренних взаимодействий, то ее называют автогенной, если она является результатом внешнего воздействия - аллогенной. Автогенная сукцессия при заселении новых территорий обычно начинается с несбалансированного сообщества.

Аллогенные сукцессии обусловлены влиянием внешнего фактора, который действует на фитоценоз. При этом чаще всего по мере ухудшения условий среды происходит смена видов в направлении их более высокой патиентности и приспособленности к фактору, вызвавшему сукцессию, то есть, такие сукцессии соответствуют модели толерантности. Реже аллогенные сукцессии протекают по модели благоприятствования, например, при удобрении лугов или эвтрофикации (повышении содержания в воде питательных элементов) водоемов. Но в этом случае уменьшается видовое богатство фитоценозов. В его отсутствие аллогенная сукцессия сменяется автогенной восстановительной.

Аллогенные сукцессии – изменения экосистем под влиянием внешнего по отношению к ним фактора. Эти сукцессии продолжаются до тех пор, пока действует внешний фактор.

При гологенезе, вследствие обусловленных различными причинами процессов развития ландшафтов сопряженно изменяется растительность целого ландшафта или его существенной части. Такие сукцессии могут быть природными и антропогенными.

Как пример природной гологенетической сукцессии можно рассматривать процессы изменения растительности, происходящие при развитии речной долины. С одной стороны, текущая в реке вода постоянно размывает и углубляет ее русло, с другой стороны, поверхность поймы повышается за счет отложения взвешенных частиц, переносимых водой во время паводка (так называемого наилка). Кроме того, при меандрировании с одной стороны русла реки постоянно разрушается часть высокого берега, а с противоположной – наращивается песчаный пляж. В результате вышеописанных процессов на вновь образующихся намываемых субстратах происходит смена растительности по ряду: пионерные группировки – ивняк – осинник – вязовый лес – липово-дубовый лес. Кроме того, к террасе будет примыкать притеррасная пойма – область выклинивания грунтовых вод, где формируются низинные болота.

Автогенные сукцессии очень разнообразны, они могут быть первичными и вторичными, прогрессивными и регрессивными, быстрыми и медленными. Как правило, они необратимы и протекают постоянно. Несмотря на спонтанность этих сукцессий, их может вызвать также и человек, нарушающий растительность. При этом на месте нарушения начинаются восстановительные автогенные сукцессии. 

Все разнообразие автогенных сукцессионных процессов можно свести к четырем принципиальным моделям сукцессии, которые были предложены Дж. Коннелом и П. Слэйтьером (Connel, Slatyer, 1977) и Д. Боткиным (Botkin, 1981).

Модель благоприятствования

В ходе сукцессии, протекающей по этой модели, смена видов связана с постепенным улучшением условий среды, и поэтому она протекает как прогрессивная. Такую сукцессию при зарастании скал изучал один из крупнейших американских фитоценологов, основоположник учения о сукцессиях Ф. Клементс. Для процесса зарастания скал он выделял стадии накипных лишайников, кустистых лишайников и мхов, трав, кустарников, деревьев. Растения и связанные с ними гетеротрофные организмы в ходе сукцессии этого типа постепенно преобразуют горную породу и создают почву. По мере улучшения условий среды возрастает продуктивность фитоценоза, усложняется его структура, появляется ярусность и повышается видовое богатство (рис. 1).

Рис. 1. Схема сукцессии на известняковых скалах в районе Праги, южная экспозиция (по Клике).

Этой же модели соответствует естественный процесс зарастания отвалов пустой породы на месте горных выработок, если порода является благоприятным субстратом для жизни растений. Если же она непригодна для растений, то человек может помочь началу сукцессии, покрывая поверхность породы слоем почвы или торфа. Ускорить сукцессию, протекающую по модели благоприятствования, можно высевом травосмеси или внесением удобрений, что практиковали американские экологи на Аляске при восстановлении растительного покрова после нефтяных разработок.

Модель толерантности

Смена видов в ходе сукцессии, протекающей по этой модели, происходит в результате ухудшений условий среды. Подобные сукцессии в природе распространены, по-видимому, не менее часто, чем сукцессии, соответствующие предыдущей модели. Как правило, подобные сукцессии наблюдаются тогда, когда растения, заселяя местообитания с исходно благоприятными условиями среды, постепенно расходуют ресурсы, что приводит к усилению конкурентных взаимоотношений между ними. В результате видовой состав меняется в направлении усиления роли видов с выраженным свойством патиентности.

Примером проявления модели толерантности может служить сукцессия, происходящая на вырубке в том случае, если она начинает использоваться в качестве сенокоса или пастбища. При этом начинают формироваться сенокосные или пастбищные травостои, типичные для данной зоны. Так, к примеру, в лесной зоне на смену крупнотравью, состоящему из иван-чая, таволги вязолистной и др. и развивающемуся вследствие минерализации лесной подстилки и корней вырубленных деревьев, приходят злаково-разнотравные фитоценозы с участием вейников, пырея ползучего, овсяницы луговой, ежи сборной. По мере того, как с урожаем из почвы выносятся элементы минерального питания, продуктивность фитоценоза постепенно снижается и крупные злаки сменяются мелкими – полевицей тонкой, трясункой средней, душистым колоском.

Если же продолжается использование этого фитоценоза и дальше, то при продолжении сенокошения в нем постепенно начинает доминировать белоус торчащий; если же такой фитоценоз используется как пастбище, то формируются сообщества, состоящие главным образом из манжеток. Белоусники и манжетковые луга – это самые бедные луговые сообщества, практически непригодные ни для какого дальнейшего использования человеком. Именно поэтому описанная сукцессия, протекающая по модели толерантности, крайне нежелательна. Применяя удобрения и правильно используя вырубки, можно воспрепятствовать этому и задержать сукцессию на стадии ценных в кормовом отношении и продуктивных злаков.

Еще одним примером сукцессии, протекающей по модели толерантности, может служить процесс самовосстановления елового леса на месте вырубки. Как правило, в подобных условиях вначале формируются мелколиственные леса, состоящие из ольхи, березы или ивы. Затем под их пологом поселяется более устойчивая к затенению и, соответственно, с более выраженным свойством патиентности ель, которая постепенно вытесняет мелколиственные породы (рис. 2). Под пологом ели развиваются еще большие патиенты – мхи и теневыносливые кустарнички и травы.

Модель ингибирования

Эта модель соответствует регрессивным сукцессиям, когда процесс приостанавливается в результате появления в фитоценозе видов, создающих условия, неприемлемые для внедрения в фитоценоз новых видов. Сукцессии, протекающие по подобной модели, описаны, например, в Англии на гарях, где развивается густой покров кукушкина льна. При сильном развитии мохового покрова семена деревьев не могут достигнуть поверхности почвы и прорасти, поэтому такие фитоценозы десятки лет могут сохраняться в виде зеленомошной гари.

Рис. 2. Схема восстановления елового леса на вырубке (Новиков, 1979).

Аналогичный процесс происходит в пустынях Средней Азии, где при отсутствии выпаса поверхность почвы покрывается плотной коркой из мхов и водорослей (ее называют карахарсанг). В результате нарушается семенное возобновление пустынных деревьев и кустарников и происходит деградация всей экосистемы.

Характерно, что и на гари, и в пустыне сукцессия по модели ингибирования обусловлена тем, что из экосистем исключаются животные. Если моховую гарь посещают олени, то они копытами нарушают моховой покров и создают регенерационные ниши для возобновления деревьев. Подобным же образом пасущиеся в пустыне овцы и верблюды создают регенерационные ниши для поселения растений (Миркин и др., 2002).

Модель нейтральности

Этой модели соответствуют сукцессии, при которых изменения фитоценозов протекают как популяционный процесс, при котором происходит смена популяций видов с разными жизненными циклами и разными эколого-фитоценотическими типами стратегий. Роль взаимодействия популяций при данном типе сукцессий незначительна и предшественники практически не влияют на внедрение новых видов. Такие сукцессии крайне редки и чаще эта модель распространяется только на формирование видового состава, а количественные соотношения между видами обусловливаются ослабленным проявлением эффектов благоприятствования, ингибирования или толерантности.

Сукцессии, протекающие только по одной вышеизложенной модели, в природе, по-видимому, встречаются не так часто. В большинстве же случаев разные периоды сукцессионного процесса протекают в соответствии с разными моделями. При этом сукцессия, как правило, начинается с модели благоприятствования или нейтральности и заканчивается моделью толерантности. Это связано с тем, что на самых ранних стадиях автогенных сукцессий конкуренция между растениями чаще всего ослаблена. Но в дальнейшем даже тогда, когда осуществляется сильная биотическая трансформация местообитания и улучшение условий произрастания растений, происходит обострение конкурентных взаимоотношений между видами.

Рис. 3. Схема строения болота, образовавшегося зарастанием озера (по Сукачеву):

1 – пресноводный мергель, 2 – сапропелит, 3 – сапропелевый торф, 4 – тростниковый торф, 5 – камышовый торф, 6 – хвощевый торф, 7 – осоковый торф, 8 – осоково-ивовый торф, 9 – лесной торф, 10 – гипновый торф, 11 – шейхцериево-сфагновый торф, 12 – сфагновый торф с пнями сосны, 13 – отложения мочажин на сфагновом торфе.

Примером сукцессии со сменой модели является процесс зарастания озера и последующего развития на его месте верхового болота (рис. 3). Вначале, когда чаша озера наполняется отмирающими растениями и сапропелем, в результате чего повышается уровень дна, условия для роста растений могут улучшаться и на смену плавающим макрофитам (рдестам, телорезу, ряскам, многокореннику) приходят высокие полупогруженные растения – тростник, рогоз, камыш озерный, хвощ болотный. Постепенно озеро окончательно зарастает и превращается в так называемое низинное, или эвтрофное (богатое) болото: на нем начинается процесс накопления торфа и поселяются осоки и ольха черная. В дальнейшем, в зависимости от особенностей местности, дальнейшее развитие заросших водоемов приводит или к возникновению лесных фитоценозов, или к образованию верхового болота, лишенного связи с грунтовыми водами, имеющего атмосферное питание и характеризующегося господством сфагновых мхов. Так при формировании верхового болота на смену растениям, требовательным к условиям питания, приходят виды, приспособленные к обитанию в условиях ограниченных ресурсов минеральных элементов: береза пушистая, вахта трехлистная, белокрыльник болотный. Это связано с тем, что год от года мощность слоя торфа увеличивается и растения, корни которых уже не достигают почвы, переходят на питание за счет торфа. Но, так как минерализация торфа на болоте происходит медленно и не до конца, каждому новому поколению растений достается все меньше питательных элементов. При дальнейшем нарастании торфяного слоя условия питания еще больше ухудшаются, и все болото покрывается сфагновым мхом. Низинное болото превращается в верховое. На нем появляется толерантная форма сосны, а также клюква, багульник болотный, болотный мирт, подбел и др.

Автогенные сукцессии – постепенные изменения экосистемы под влиянием жизнедеятельности ее биоты, при которых меняются состав видов и функциональные параметры экосистемы в направлении формирования равновесного с климатом устойчивого состояния – климакса.


Первичные и вторичные сукцессии.

Сукцессия, которая начинается на новом, не занятом прежде участке, называется первичной.  Если такие сукцессии формируют экосистемы на участках, которые ранее не были заселены, их называют экогенетическими.

Типичным примером экогенетической сукцессии является заселение скал: вначале на скалах появляются накипные лишайники, формируется комплекс видов микроскопических водорослей, простейших, нематод, некоторых насекомых и клещей, который способствует образованию первичной почвы. Позже возникают другие формы лишайников, специализированные виды мхов, затем поселяются сосудистые растения и обогащается фауна. Сходным образом идет формирование биоценозов на ледниковых отложениях в виде тонкой, бедной биогенами почвы.

Если сукцессия начинается на участке, откуда было удалено прежнее сообщество, ее называют вторичной сукцессией. Она развивается на субстрате, уже измененном предыдущим сообществом, и имеет восстановительный характер. Такие сукцессии возникают, например, в лесах после пожаров и вырубок.


Климаксные сообщества.

Климакс – «заключительная» фаза биогеоценотической сукцессии, заключающаяся в формировании относительно устойчивого, коренного фитоценоза и многообразных сетях питания, образованных консументами и редуцентами, а также иными формами межвидового взаимодействия (форическими, фабрическими, топическими).

Климаксное сообщество, в экологии - стабильное сообщество, возникающее в завершение смены фитоценоза (растительного сообщества). В ходе смены фитоценоза ряд растений и сопутствующих им животных постепенно захватывают некоторую местность, причем новые виды вытесняют многие прежние, уже имевшиеся там. Когда этот процесс завершается, образовавшееся в результате сообщество достигает стабильности, поскольку установилось равновесие с местными условиями среды.

Концепция климакса (признание возможности существования устойчивых по отношению к внешней среде экосистем), в сущности, предполагает некий финал развития и приложима к другим биологическим системам (в частности понятие “климакса” до введения в экологию широко использовалось в медицине, откуда и было заимствовано).

Замещение видов в сукцессии вызывается тем, что популяции, стремясь модифицировать окружающую среду, создают условия, благоприятные для других популяций; это продолжается до тех пор, пока не будет достигнуто равновесие между биотическими и абиотическими компонентами.

В зрелой стадии климаксного сообщества биомасса экосистемы достигает максимума или близких к максимуму значений, однако в самом климаксном сообществе продуктивность несколько ниже. Это объясняется тем, что в климаксном сообществе максимум первичной продукции потребляется консументами; что экосистема развивает большую зеленую массу, в рзультате чего освещенность падает, интенсивность фотосинтеза уменьшается, затраты на дыхание увеличиваются. 

Изменение энергетики и продуктивности сообщества в ходе сукцессии.

Закономерности сукцессионного процесса:

  1.  На начальных стадиях видовое разнообразие незначительно, продуктивность и биомасса малы, по мере развития сукцессии показатели возрастают.
  2.  По мере развития сукцессии число биотических взаимоотношений возрастает, причем наиболее сильно увеличивается число симбиотических отношений. Усложняются цепи, сети питания.
  3.  Уменьшается количество свободных экологических ниш. В климаксном сообществе они или отсутствуют, или находятся в минимальном количестве.
  4.  Интенсифицируются процессы круговороты веществ, энергии и дыхания экосистемы.
  5.  Каждый последующий этап сукцессии длится дольше предыдущего, характеризуется более высоким значением отношения биомассы к величине потока энергии, а также своими видами-доминантами.
  6.  Скорость сукцессии сильно зависит от продолжительности жизни тех организмов, которые влияют на функционирование экосистемы (автотрофов).
  7.  Продолжительность последних стадий сукцессии велика, однако динамические процессы при этом не приостанавливаются, а лишь замедляются. Большая часть процессов на этих стадиях - динамические, циклические процессы.

Рис. 2. Изменение продуктивности в ходе сукцессии

Заключение

Экологическая система представляет собой любую совокупность живых оpганизмов и сpеды их обитания, взаимосвязанных обменом веществ, энеpгии, и инфоpмации, котоpую можно огpаничить в пpостpанстве и во вpемени по значимым для конкpетного исследования пpинципам. 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.

     Список использованной литературы:

  1.  Алексеев С. С. Право: азбука — теория — философия: Опыт комплексного исследования. М., 1999. С. 46, 323, 442, 599.
  2.  Петров В. В. Экологическое право России. Учебник для вузов. М., 1995. С. 62.
  3.  Голиченков А. К. Понятие, предмет и система экологического права в широком смысле слова// Экологическое право России. Сборник материалов научно-практических конференций 1995—1998 гг. М., 1999. С. 318.
  4.  Н-р, Крассов О. И. Экологическое право: Учебник. М., 2008. С. 37.
  5.  Н-р, Экологическое право / Под ред. С. А. Боголюбова. М., 2008. С. 13.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

14284. Франц Шуберт 394.5 KB
  РЕФЕРАТ по музыке ученика 8 Б Чекмезова Дмитрия на тему: Франц Шуберт План 1. Детство. 2. Юношество 3. Рассвет творчества 4. Несчастная любовь. 5. Последние годы жизни 6. Смерть 7.Фотографии 8.Список использованной литературы ...
14285. Русская музыкальная культура 60-70-х гг. 19 века 33 KB
  1 Русская музыкальная культура 6070х гг. 19 века Это время расцвета русской культуры. В литературе – Тургенев Толстой Островский СалтыковЩедрин. В живописи – Крамской Куинджи Репин Перов. В скульптуре – Антокольский. Расцвет науки – Менделеев Тимирязе...
14286. Русская музыкальная культура 80-90 27 KB
  1 Время правления Александра III. Россия не воевала стабильность в стране. Император сделал очень много в разных областях жизни. Это и обусловило расцвет искусства и музыки России. В это время продолжают писать композиторы ...
14287. Александр Николаевич Скрябин 1872-1915 Творческий путь 47.5 KB
  Творческий путь Это композитор молодого поколения. Ученик Танеева который выдвинулся в конце 19 века вместе с Рахманиновым и Метнером. Новатор. Обновил все средства музыкальной выразительности. Создал свой стиль. Компози...
14288. Моя любимая музыка - Рок 35.5 KB
  Музыка. Мне очень нравится слушать музыку. Существует много музыкальных исполнителей творчество которых мне интересно. Однако из всех музыкальных стилей я отдаю особое предпочтение рок – музыке. Рок представляет собой огромную и многогранную музыкальную культур
14289. Сценарий спортивно-музыкального праздника «Здравствуй, лето!» для детей старшего дошкольного возраста 75.5 KB
  Сценарий спортивномузыкального праздника Здравствуй лето для детей старшего дошкольного возраста сценарий подготовлен руководителем физвоспитания ГБДОУ д/с № 50 Паниной О.А. Цель: Укрепление здоровья детей. Воспитание любви к физической культуре и с...
14290. Строение урока по изучению музыкальной формы 14.91 KB
  Строение урока по изучению музыкальной формы Продолжительность форма организации урока академических часа в неделю подряд пара 1 час 20 минут. Название темы и краткая историческая характеристика. Рассказ о времени возникновения времени ис
14291. ТЕАТР КАК ВИД ИСКУССТВА 187.7 KB
  Реферат по эстетике ТЕАТР КАК ВИД ИСКУССТВА Сущность театра. Театральное искусство Сценический образ Актер в театре Опера –часть театрального искусства Балет. Театр в XX веке. Детский театр..
14292. Фотоаппараты. Музыкальные инструменты 158 KB
  Тема 6 Фотоаппараты. Музыкальные инструменты Лекция 10 1 вопрос Особенности сервисного обслуживания фототоваров Сервисное обслуживание фототоваров имеет существенные отличия связанные со спецификой данной товарной группы и включает разнообразные услуги от серви