Что такое климаксное состояние экосистемы

Экосистема: определение понятия, структура, виды

Согласно Конвенции о биологическом разнообразии, экосистема — это динамический комплекс, образованный растениями, животными и микроорганизмами (биоценоз), а также окружающей их неживой природой (биотопом), которые взаимодействуют как одно функциональное целое. Другими словами, это участок геопространства и населяющие его живые организмы, не способные существовать отдельно друг от друга.

История термина

Мнение о том, что живые существа и места их обитания нужно рассматривать как единое целое, в XIX веке высказал физиолог из Шотландии Джон Скотт Холдейн. Он считал, что “части организма и его окружение составляют одну систему”.

В 1928 году о “целостных экологических системах” говорил лейпцигский биолог и лимнолог Ричард Уолтерек. О целостности живых организмов и неживой природы писал российский почвовед Василий Васильевич Докучаев.

Немецкий гидробиолог Август Тинеманн для обозначения единства биотопа и биоценоза использовал термин “голоцен”, предложенное энтомологом Карлом Фридрихом в 1927 году.

Карл Фридрих думает над новым термином

Ученый дал ему такое определение: “Единая система, включающая в себя не только комплекс организмов, но и комплекс факторов, которые образуют то, что мы называем экологией.

Внутри системы происходит постоянное разнообразное взаимодействие не только между организмами, но и между органическим и неорганическим мирами“.

Концепцию экологии Тенсли принял и расширил американский биолог Юджин Одум, доказавший, что экологию следует изучать как отдельную научную дисциплину.

Сравнение понятий “экосистема” и “биогеоценоз”

В 1940-х годах в Советском Союзе науку об экологических системах создал советский ученый Владимир Николаевич Сукачев. Он придумал для них собственный термин — “биогеоценозы”, который долгое время использовался в восточноевропейской научной литературе вместо ecosystems Тенсли. Однако не все ученые согласны с тем, что эти термины полностью синонимичны.

Согласно Сукачеву, биогеоценоз — конкретный участок земной поверхности, где обязательно есть растительное сообщество — фитоценоз. Понятие “экосистема” более общее. Оно применимо, например, не только к полю или лесу, но также к кочке посреди болота или ручью.

Классификация экосистем

Классификация экосистем осуществляется по:

• расположению в пространстве,
• масштабу,
• типу возникновения,
• источнику энергии.

По расположению

Бывают наземные и водные системы. Наземные — это системы твердой поверхности нашей планеты. В их распределении наблюдается определенная климатическая зональность. Выделяют виды экосистем:

• арктическая тундра;
• бореальные хвойные леса, летнезеленые лиственные и смешанные леса, степь, пампасы умеренной зоны;
• альпийская (высокогорная) тундра;
• субтропические заросли жестколистных кустарников — чапараль;
• тропические пустыни, злаковники, саванна, вечнозеленые сухие и дождевые леса.

Водные виды делятся на морские (моря, океаны, соленые озера, ватты) и пресноводные (пресные озера, реки, ручьи).

По масштабу

Часть экологов выделяет 3 вида экосистем в зависимости от размера: микросистемы, мезосистемы, макросистемы. Отдельными системами они считают, например, разлагающийся пень, лес, где он находится, и целый континент. Самая большая это биосфера, которая включает в себя совокупность всех наземных и водных видов.

По типу возникновения

Различают естественные (природные) и искусственные, или антропогенные (созданные человеком) типы экосистем. Для первых характерны условность границ, большое разнообразие видов, устойчивость, способность саморегулироваться и восстанавливаться. Человек не влияет на обмен вещества и энергии.

Искусственные системы имеют четкие границы. Они не могут существовать без вмешательства человека, который отбирает для них определенные растения и животных. Они создаются, например для получения сельскохозяйственной продукции (пашни, теплицы, сады, рыбные пруды), отдыха (парки, поля для гольфа), снабжения водой (оросительные каналы, городские пруды).

По источнику энергии

В зависимости от наличия и количества живых организмов, производящих органические вещества (автотрофы, продуценты), бывают такие виды экосистем:

• автотрофные, которые делятся на фотоавтотрофные, использующие солнечную энергию, и хемотрофные, потребляющие химическую энергию. Это леса, болота, пашни, сады.
• гетеротрофные. В естественных (океанические глубоководные) организмы получают энергию, перерабатывая остатки животных и растений, которые попадают к ним из автотрофных. Антропогенные (грибные фермы, фабрики, города) зависят от электроснабжения.

Признаки и свойства

Важные свойства разных экосистем:

• Открытые. Нуждаются в притоке энергии. Между ними происходит обмен живыми организмами.
• Динамичные. Меняются под влиянием внешних и внутренних факторов.
• Сложные. Биотические и абиотические компоненты и структуры непрерывно взаимодействуют друг с другом. Чем больше взаимодействий между живыми существами и окружающей средой, тем сложнее система.

Значимые признаки природной или антропогенной экосистемы:

• Наличие круговорота веществ. (вода, отдельные химические элементы). Это означает, что многие из них используются многократно.
• Живые организмы — части пищевой цепи. В зависимости от способа питания они являются продуцентами (производителями), консументами (потребителями) или деструкторами (разрушителями).

Структура и основные компоненты

Наземные системы разделены на слои, водные — на зоны. Структура экосистем складывается из биотических и абиотических элементов. К ним относятся:

• биомасса: растения, животные, грибы, микроорганизмы;
• органические соединения;
• неорганические вещества;
• климатические факторы, которые влияют на влажность, освещение, температуру.

Компоненты экосистемы взаимодействуют друг с другом.

Уровни экологической системы

Экологическая система включает в себя разные функциональные группы организмов, среди которых:

• Первичные продуценты. Они производят из неорганических веществ органические, используя солнечный свет или химическую энергию. Это в первую очередь способные к фотосинтезу зеленые растения, автотрофные бактерии, археи.
• Консументы, поедающие продуцентов, других консументов или деструкторов. К ним относятся люди и животные. Они выделяют диоксид углерода. Их останки, испражнения, шерсть, волосы представляют собой источник химической энергии.
• Деструкторы (микроорганизмы), которые разлагают, а затем минерализуют останки продуцентов и консументов, их испражнения или органы (опавшие листья и др.).

Механизмы функционирования

К таким механизмам относят устойчивость и биоразнообразие видов. Некоторые системы не меняют свою структуру и функции при негативном воздействии или способны их восстанавливать. Эту способность называют резистентным и упругим гомеостазом.

Экологическая система, чувствительная к воздействию факторов окружающей среды и/или населенная преимущественно незаменимыми видами, считается неустойчивой, или динамически хрупкой.

Устойчивая, напротив, хорошо функционирует в любых условиях и населена в основном взаимозаменяемыми организмами. Чем больше видов, тем выше динамическая прочность системы.

Границы экосистем

Природная экосистема, как упоминалось выше, в отличие от антропогенной не имеет четких пространственных границ. Каждая плавно перетекает в другие. Переходы между ними иногда являются самостоятельными системами — экотонами. Их населяют виды из соседних комплексов и/или специфичные для них организмы. Примеры: дельта реки, опушка леса.

Дельта реки Ирравади

Одни экологические системы остаются более или менее неизменными, другие развиваются, то есть меняются на протяжении долгого времени. С этим процессом связано понятие “сукцессия”. Оно применяется для обозначения последовательного естественного изменения под воздействием внутренних факторов. Сформировавшееся в результате сукцессии сообщество называют климаксным. Оно наиболее устойчивое.

Воздействие человека

Виды негативного антропогенного воздействия на природные экосистемы:

• Нарушение естественного биологического равновесия. Например, в результате введения чуждых ей организмов и связанное с этим вытеснение местных видов.
• Преобразование ландшафта. Сюда относятся вырубка леса для освобождения площадей для сельского хозяйства. Или получения древесины (ежегодно вырубается 13 млн. га), осушение естественных или создание искусственных озер.
• Вымирание видов животных (браконьерство).
• Загрязнение окружающей среды. Примеры — выбросы углекислого газа при сжигании ископаемого топлива, разрушение озонового слоя фреоном.
• Добыча песка, природных гравия и камня. Происходит изменение химического состава почв или водоёмов, образуются отходы. Все это негативно влияет на биотопы и разрушает места обитания живых организмов.
• Долговременные последствия использования атомной/ядерной энергии. Яркий пример — Чернобыльская катастрофа.

Ввиду непрерывного ухудшения экологии негативное воздействие человека на нее изучают многие ученые. Согласно результатам исследования “Экономика экосистем и биоразнообразия”, защита и сохранение экологических систем всегда обходятся дешевле, чем их восстановление или замена искусственными.

Cleanbin.ru Все права защищены

Источник: https://cleanbin.ru/terms/ecosystem

Понятие сукцессии и климакса экосистемы

ТЕМА 3. Динамика и эволюция экосистем

Под влиянием многих факторов видовой состав экосистем может с течением времени меняться. Такое направленное предсказуемое развитие экосистемы до установления равновесия между биотическим сообществом – биоценозом, и абиотической средой – биотопом, — называется сукцессией.

Экологическая сукцессия – последовательная смена биоценозов, преимущественно возникающих на одной и той же территории под воздействием природных или антропогенных факторов. Сукцессия, начинающаяся на участие, прежде не занятом, называется первичной (лишайники на пашнях — кустарники, мхи, травы и т.д.).

Если сообщество развивается на месте уже существовавшего, то говорят о вторичной сукцессии (после раскорчевания или порубки леса, при устройстве водоема и т.д.).

Скорость сукцессий различна. [В историческом аспекте смена фауны и флоры по геологическим периодам есть не что иное, как экологическая сукцессия.] Сукцессия завершается формированием нового сообщества, которое адаптировано к климатическим условиям. Такое сообщество называется климаксом. Так динамично развиваются экосистемы.

В отличие от сукцессий, эволюция экосистем представляет собой длительный процесс их исторического развития. Эволюционные процессы необратимы. Эволюция экосистем – это история развития жизни на Земле от возникновения биосферы до наших дней. В основе эволюции лежат естественный отбор на видовом или более широком уровне.

В идеальном случае климакс должен существовать достаточно долго: пока его не нарушат внешние воздействия.

Для описания состояния и изменений экосистемы определяющими являются факторы времени и пространства.

Временной фактор, установление промежутка времени, в течение которого система сохраняет свои свойства и параметры, является элементом любого описания состояния системы. Для экосистем это связано со свойством устойчивости.

При воздействиях на экосистему (возмущениях), которые не превышают порога ее устойчивости, компенсационные механизмы экосистемы (механизмы гомеостаза) возвращают ее в исходное состояние.

Более сильные воздействия переводят экосистему в другое состояние, которое тоже может быть устойчивым, но имеет уже другие параметры, описывающие ее состояние и свойства.

В настоящее время усиливается роль антропогенного фактора в эволюции экосистем. Антропогенные воздействия нарушают естественные круговороты вещества и потоки энергии.

Следствием антропогенного воздействия на окружающую среду является снижение устойчивости экосистем к воздействиям. С этой точки зрения различают сукцессии деградационные (в противоположность восстановительным).

Если процессы деградации приводят к существенным, негативным для человека последствиям, то он оценивает состояние экосистем как кризисное, или катастрофическое.

Читать еще:  Резь в глазах при климаксе

109.201.143.25 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)
очень нужно

Сукцессии и климакс;

Видовой состав изменяется в одной и той же экосистеме под влия­нием многих факторов, например, отличается в различные времена года.

Изменение видовой структуры и биоценотических процессов в эко­системе называют сукцессией(от лат. successio— преемственность) эко­системы.

Понятие появилось вначале в ботанике, что связано со сменой со­обществ на основе функции автотрофов. Наиболее существенный вклад в разработку концепции сукцессии сделали американские ботаники Н.Коулес (1899) и особенно Ф.Клементе (1904, 1916, цит. по Шило­ву И.А., 1997). Ф.

Такое сообщество он назвал «кли­макс-формацией», или просто климаксом.

В общем виде, согласно Ф.

Клементсу, сукцессии проходят через фазу обнажения (появления незаселенного пространства), миграции (заселе­ния его первыми поселенцами-пионерами), эцезиса (колонизации и приспособления к конкретным условиям обитания), соревнования (кон­куренции с вытеснением ряда видов-пионеров), реакции (обратного воз­действия сообществ на биотоп и условия среды) и, наконец, стабилиза­ции — формирования климаксного биоценоза.

Современные представления существенно расширили позиции Ф.Клементса, однако суть концепции экологических сукцессии осталась прежней, неизменной.

Наряду с признанием помимо изменений климата роли других факторов в развитии сукцессии принципиальное отличие заключается в том, что состояние климакса также является временным и экосистемы все равно претерпевают «крупномасштабные» изменения. Кроме того, в отличие от мнения Ф.

Клементса о том, что в одной био­климатической зоне складывается один вариант климаксного сообщества, сейчас ясно, что в одной климате- географической зоне могут существо­вать разные типы биоценозов в состоянии климакса:

Большой вклад в развитие концепции экологических сукцессии внес В.Н.Сукачев (1938—1942). Начальный этап сукцессии, который В.Н.

Су­качев характеризовал как процесс первоначального формирования рас­тительного покрова, связанный с вселением (миграцией) растений на данную территорию, их отбором в процессе приспособления к ее усло­виям затем и конкуренцией между ними из-за средств жизни, он назвал сингенезом 1 .

Важным механизмом стабилизации В.Н.Сукачев считал конкурен­цию, которая приводит к равновесному состоянию, завершающему раз­витие.

Читать еще:  Риск развития рака при поздней менопаузе

По современным представлениям, климакс (климаксное сообщество) является завершающей стабильной стадией развития экосистемы.

Экоси­стема, или сообщество, находящиеся в состоянии климакса, поддержи­вают себя неопределенно долго, все внутренние компоненты уравнове­шены друг с другом и с окружающей средой.

Годовая продукция и «им­порт» уравновешиваются годовым потреблением и «экспортом».

На практике очень трудно выделить устойчивое, климаксное сообще­ство. Обычно удается заметить лишь падение скорости изменений до опре­деленного уровня, после которого система остается неизменной.

В тех ме­стах, где рельеф местности, почва, водный режим и регулярные возмуще­ния, например, пожары, препятствуют развитию экосистемы до теорети­чески конечного состояния, сукцессия заканчивается эдафическим климак­сом.

Последний представляет собой модификации стационарных состоя­ний, соответствующих особым (местным) условиям субстрата.

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

Метабо­лизм такого сообщества характеризуется тем, что валовая продукция (Р) не равна (больше или меньше) дыханию (К), при этом процесс направ­лен в сторону достижения сбалансированного состояния, когда Р = К.

Отношение биомассы (В) к продукции (Р) возрастает в течение сукцес­сии до тех пор, пока не произойдет стабилизации экосистемы, в кото­рой на единицу потока энергии будет приходиться максимум биомассы и симбиотических связей между организмами.

Стадия, на которой окончательно сфор­мировалась стабильная экосистема, и представляет собой климакс.

В иде­альном случае климакс должен существовать достаточно долго: пока его не нарушат внешние воздействия.

Понятия «сукцессия» и «климакс» экосистем

Экологические сукцессии (от лат. successio — преемственность, насле­дование) — это постепенные, необратимые (реже — обратимые) направ­ленные изменения биоценозов, протекающие в результате внешних и внут­ренних причин на одной и той же территории под влиянием природных факторов или воздействия человека.

Сукцессию можно определить как внесезонную, направленную и непре­рывную последовательность появления и исчезновения популяций разных ви­дов в определенном местообитании.

Термин «сукцессия« впервые употребил французский ботаник Де Люк (1806) для обозначения смен растительности.

Однако наиболее глубокая теоретическая проработка вопроса принад­лежит Ф. Клеменсу. Он выделил этапы сукцессии, дал представление о ее механизмах, а также том, что все сукцессии в данных климатических ус­ловиях приводят к одному и тому же зрелому растительному сообществу (моноклимаксу).

Другой исследователь, А. Тексли, и некоторые зоологи показали, что в одном районе может формироваться сразу несколько устойчивых расти­тельных сообществ (поликлимакс).

Читать еще:  Родить во время климакса у женщин

А. Тексли также предложил различать внешние (аллогенные) и внут­ренние (автогенные) факторы сукцессии:

— при аллогенных сукцессиях (от гр. alios — иной и genesis — происхожде­ние) источник изменения биоценоза находится в среде. Движущие

силы сукцессии имеют направленный характер:

— автогенные сукцессии (от греч. autos — сам, genesis — происхождение) происходят в результате изменения условий среды самими сообщест­вами в отсутствии постепенного изменения абиотических факторов. В данном случае источником смены служит сама растительность. Идет

процесс «самоочищения растительности». Этот процесс можно представить следующим образом:

растительность —> среда —> растительность

Автогенные сукцессии могут быть первичными, когда развитие сооб­ществ идет во вновь образовавшихся местообитаниях, где растительность ранее отсутствовала.

А если по какой-либо причине растительность была уничтожена на данной территории, то ее естественное восстановление называется вторичной сукцессией.

Например, локальное уничтожение леса болезнями, извержением вулкана, землетрясением (катастрофическая сукцессия); либо вы­пас скота, вырубка лесов, распашка земель, опустынивание (ан­тропогенная сукцессия).

Сукцессии характерны не только для сухопутных, но и для водных экосистем. Их можно обнаружить в озерах, реках и океанах.

Типичный пример сукцессии — подсыхание и загрязнение озера травянистой растительностью, превращение его в болото, а за­тем в неудобье, загрязненное кустарником. Последствием это­го является смена животного мира.

Серия — это единица сукцессии. Она подразумевает развитие формации от появления первых пионеров до заключительной стадии развития биоцено­за — климакса.

В климаксовых сообществах долго сохраняются относительно посто­янные потоки веществ и энергии. Видовой состав таких сообществ обычно богат и разнообразен, а с увеличением биомассы увеличивается и круговорот веществ.

Развитие климаксовой формации (зрелого сообщества) состоит из не­скольких существенных процессов:

— обнажение (участка суши);

Они последовательны на начальных стадиях и взаимодействуют наи­более сложным образом на всех последних.

В сукцесссионном процессе наблюдаются некоторыезакономерности:

— каждая стадия сукцессии характеризуется изменениями в структуре растительности и животного компонента, биоценоза;

— ни один вид растений или птиц не может процветать на протяжении всей сукцессии;

— по мере роста животное население значительно меняет свой состав;

— появляющиеся хищники и паразиты контролируют видовую структуру биоценоза, поэтому последовательная и непрерывная смена видов во времени является характерной чертой большинства сукцессионных процессов.

Источники:

http://studopedia.ru/1_123944_suktsessiya-i-klimaks.html
http://studopedia.su/13_32075_suktsessii-i-klimaks.html
http://lektsii.org/6-42908.html

Источник: https://sp-medic.ru/klimaks-i-menopauza/ponyatie-suktsessii-i-klimaksa-ekosistemy.html