Динамика экосистем

Изменение и динамика экосистем

Экосистемы подвержены непрерывным изменениям. Одни виды постепенно отмирают или вытесняются и уступают место другим. Внутри экосистем постоянно протекают процессы разрушения и новообразования. Старые деревья отмирают, падают и перегнивают, а покоящиеся до поры до времени в почве семена прорастают, давая новый цикл развития жизни.

Такие постепенные процессы изменения экосистем могут носить иной характер в случае катастрофических воздействий на них. Если биоценоз разрушается, например, в результате урагана, пожара или рубки леса, то восстановление исходного биоценоза происходит медленно.

Изменение экосистемы во времени в результате внешних и внутренних воздействий носит название динамики экосистемы.

Изменения сообществ отражаются в суточной, сезонной и многолетней динамике экосистем и обусловлены периодичностью внешних условий.

Составляющие любую экосистему виды не однородны по отношению к проявлению факторов внешней среды, поэтому одни из них биологически активны в дневное время суток, другие — к вечеру и ночью. Суточная динамика наблюдается в сообществах всех зон — от тундры до влажных тропических лесов.

Наиболее четко суточная динамика прослеживается в природных зонах с резким колебанием факторов среды на протяжении суток. Так, в пустыне летом в полуденные часы жизнь замирает, хотя некоторые животные проявляют определенную активность. В умеренной зоне в дневное время господствуют насекомые, птицы, некоторые млекопитающие. В сумеречное и ночное время активными становятся ночные насекомые, например бражники, комары, многие млекопитающие, из птиц — козодои, совы и др. Суточная динамика прослеживается и у растений. Большинство покрытосемянных растений раскрывает свои цветки только в дневное время. Однако у некоторых растений жизненная активность повышается к ночи. Так, вечером усиливается аромат любки двулистной. Делается это для привлечения ночных насекомых-опылителей.

Представители зоопланктона в морях и пресных водоемах днем держатся на глубине, а ночью поднимаются в поверхностные слои.

Сезонная динамика экосистем определяется сменой времен года. Это выражается в изменении не только состояния и активности организмов отдельных видов, но и их соотношений. В первую очередь сезонная динамика затрагивает видовой состав. Неблагоприятные сезонные погодные условия заставляют многие виды мигрировать в районы с лучшими условиями существования. Это характерно для перелетных птиц, а у видов, остающихся зимовать в экосистеме, значительно меняется жизненная активность. Большинство видов деревьев и кустарников на зиму сбрасывает листву. Приостанавливается активное деление клеток образовательной ткани. Вегетативные органы однолетних растений отмирают. У многолетних трав жизнеспособными остаются только корневая система и зимующие почки, прикрытые от замерзания почвой и снежным покровом. Некоторые виды оседлых животных впадают в спячку, предварительно накопив запасы энергетического сырья — жира. Другие ведут зимой активный образ жизни, потому что способны обеспечить себя кормом.

Со сменой сезонов года связано изменение флористического состава экосистем. Ранней весной, когда еще не распустились листья на деревьях, в березняке, осиннике или дубраве можно увидеть цветущие растения-первоцветы. Эту группу составляют виды из семейства лютиковых (ветреница дубравная, чистяк весенний, перелеска благородная, сон-трава) и некоторые другие.

Их развитие является приспособлением к более полному использованию условий местообитания. Снег уже сошел, света и тепла достаточно, а вегетация основных растений еще не начиналась. Такая группа многолетних растений, развивающихся весной в течение короткого периода, называется эфемероидами.

К тому времени, когда на деревьях распустятся листья и в лесу станет сумрачно, эфемероиды уже полностью заканчивают цикл своего развития. Надземные части их увядают, отмирают, и они сохраняются в почве до следующей весны часто лишь в виде луковиц, корневищ, клубней и т.п.

Таким же образом к смене сезонов года приспособились и животные. Весной у них появляется потомство, активизация жизненных процессов приходится на летний период, а осенью они начинают готовиться к предстоящей зимовке.

Динамика экосистем. Сукцессии и дигрессии

Все многообразные изменения, происходящие в любом сообществе, можно отнести к двум основным типам: циклические и поступательные.

Циклические изменения сообществ отражают суточную, сезонную и многолетнюю периодичность внешних условий и проявления эндогенных ритмов организмов.

Суточные преобразования в биоценозах обычно выражены тем сильнее, чем значительнее разница температур, влажности и других факторов среды днем и ночью.

Сезонная изменчивость биоценозов выражается в изменении не только состояния и активности, но и количественного соотношения отдельных видов в зависимости от циклов их размножения, миграций, отмирания отдельных генераций в течение года и т.п. На определенное время года многие виды практически полностью выключаются из жизни сообщества, переходя в состояние глубокого покоя (оцепенения, спячки), перекочевывая или улетая в другие биотопы или географические районы.

Сезонной изменчивости подвержена зачастую и ярусная структура биоценоза: отдельные ярусы растений могут полностью исчезать в соответствующие сезоны года, например, травянистый ярус, состоящий из однолетников. Сезонные ритмы сообществ наиболее отчетливо выражены в климатических зонах и областях с контрастными условиями лета и зимы.

Многолетняя изменчивость — нормальное явление в жизни любого биоценоза. Она зависит от изменений по годам метеорологических условий (климатических флюктуации) или других внешних факторов, действующих на сообщество (например, степени разлива рек). Кроме того, многолетняя периодичность может быть связана с особенностями жизненного цикла растений.

Происходящие изменения в сообществах экосистемы приводят, в конечном счете, к замене одного сообщества другим, с иным набором видов — доминантов. Причиной подобных замен могут быть внешние факторы, длительное время действующие в одном направлении: мелиоративное осушение болотных почв, загрязнение водоемов, перевыпас пастбищ и др. Если при этом усиливающееся влияние фактора приводит к постепенному упрощению структуры сообществ, обеднению их состава, снижению продуктивности, то подобные смены называют дигрессионными. Закономерный направленный процесс изменения сообществ в результате взаимодействия живых организмов между собой и окружающей их абиотической средой называют сукцессией (рис. 1).

Рис. 1. Сукцессия при зарастании небольшого озера