|
Розвиток та еволюція екосистем й чинники, що їх викликають: основні поняття
Одно из основных свойств экосистем — их динамизм. Наблюдение над полем, заброшенным на несколько лет, показывает, что его последовательно завоевывают сначала многолетние травы, затем кустарники и, наконец, древесная растительность.
Изменение экосистем может происходить под воздействием разных причин. В зависимости от вектора действующих сил различают аллогенные и автогенные изменения. Аллогенные изменения обусловлены влиянием геохимических сил, действующих на экосистему извне. В качестве таковых могут выступать климатические и геологические факторы.
Влияние климатических факторов наглядно видно на примере тех изменений, которые имели место в Европе в четвертичное время в течение ледникового и межледникового периодов.
При максимальном развитии ледника Средняя Европа представляла собой тундру с карликовыми ивами, дриадами и камнеломками, а вся флора умеренного климата была вытеснена на крайний юг. Ледниковая фауна состояла из мамонтов, волосатых носорогов, мускусных овцебыков и мелких грызунов, таких как лемминги.
Потепление, наступавшее в межледниковые периоды, позволяло теплолюбивым растениям, в частности винограду, возвращаться в районы к северу от Альп, а теплолюбивой фауне, в том числе древнему слону и гиппопотаму, обосноваться в Европе.
Такие геологические явления, как эрозия, образование осадочных пород, горообразование и вулканизм, могут настолько изменять физическую среду, что вызывают значительные сдвиги в экосистемах.
В отличие от аллогенных автогенные изменения обусловлены воздействием процессов, протекающих внутри экосистемы. В большинстве случаев, однако, трудно разграничить процессы, находящиеся под влиянием внешних и внутренних факторов. Например, эвтрофирование озера происходит под действием населяющего его сообщества, толчком к изменению которого служит поступление в озеро питательных веществ извне, с водосбора. Тем не менее степень участия сообщества в преобразовании экосистемы, как правило, устанавливается без особого труда и, кг>(рме того, автогенные изменения характеризуются рядом признаков.
-Любое биотическое сообщество со временем преобразуется. Его развитие, называемое также экологической сукцессией, проходит через ряд этапов. События, происходящие в процессе развития экосистемы, подчиняются принципу соотношения лабильности и стабильности. Относительная стабильность каждого из сообществ в серии и общее направление изменений обеспечивают немногие виды, сохраняющиеся от первых до последних стадий сукцессии. Лабильность изменений основана на закономерной смене сообществ. Каждое сообщество меняет среду (в силу превышения дохода над расходом) и тем самым создает условия для собственной гибели и процветания следующего за ним сообщества. В процессе сукцессии большинство видов закономерно появляется и исчезает, давая возможность климаксному сообществу обеспечить наиболее полный круговорот веществ. Скорость преобразований постепенно замедляется, и наконец на последнем этапе уже не видно никаких изменений. Наблюдения показывают, что подобная «гармония» не длится вечно: рано или поздно под действием аллогенных факторов климаксное сообщество разрушается.
Циклический характер сукцессионных процессов не означает, что бесконечно повторяются одни и те же циклы. Благодаря процессу видообразования эволюция экосистем становится необратимой; она складывается из длительных периодов направленной самоорганизации и кратких (в геологическом масштабе времени) экологических кризисов, сопровождающихся разрушением прежних сообществ. Эволюция сообществ и биосферы в целом начинается тогда, когда мощности отрицательных обратных связей оказывается недостаточно для погашения эффектов внешних воздействий и/или внутренних возмущений.
14. Біогеохімічні кругообіги
В отличие от энергии, которая использовалась организмом, превращается в тепло и теряется для экосистемы, вещества циркулируют в биосфере, что и называется біогеохімічними круговоротами. Из 90 с лишним элементов, встречающихся в природе, около 40 нужны живым организмам. Наиболее важные для них и нужны в больших количествах: углерод, водород, кислород, азот. Кислород поступает в атмосферу в результате фотосинтеза и витрачується организмами при дыхании. Азот извлекается из атмосферы благодаря деятельности азотофиксирующих бактерий и возвращается к ней другими бактериями.
-Круговорот элементов и веществ осуществляются за счет саморегулюючихся процессов, в которых участвуют все составляющие экосистем. Эти процессы являются безвідхоними. В природе нет ничего бесполезного или вредного, даже от вулканических извержений есть польза, потому что с вулканическими газами в воздух поступают нужные элементы, например, азот. Существует закон глобального замыкания биогеохимического круговорота в биосфере, действующий на всех этапах ее развития, как правило увеличение замкнутости биогеохимического кругообіга в ходе сукцессии. В процессе эволюции биосферы увеличивается роль биологического компонента в замыкании биогеохимического кругообіга. Еще большую роль в биогеохимическом круговороте проявляет человек. Но ее роль осуществляется в противоположном направлении. Человек нарушает круговорот веществ, который уже сложился, и в этом проявляется его геологическая сила, разрушительная по отношению к биосферы на сегодняшний день.
-Когда 2 млрд. лет назад на Земле появилась жизнь, атмосфера состояла из вулканических газов. В ней было много углекислого газа и мало кислорода (если вообще был), и первые организмы были анаэробными. Так как продукция в среднем превосходила дыхание, за геологическое время в атмосфере накапливался кислород и и уменьшался содержание углекислого газа. Сейчас содержание углекислого газа в атмосфере увеличивается в результате сжигания больших количеств горючих ископаемых и уменьшение поглощающей способности 'зеленого пояса'. Последнее является результатом уменьшения количества самых зеленых растений, а также связано с тем, что пыль и другие загрязняющие частицы в атмосфере отражают те лучи, которые поступают в атмосферу.
-В результате антропогенной деятельности степень замкнутости биогеохимических круговоротов уменьшается. Хотя она довольно высокая (для различных элементов и веществ она не одинакова), но тем не менее не абсолютная, и показывает пример возникновения кислородной атмосферы. Иначе невозможна была бы эволюция (самая высокая степень замкнутости биогеохимических круговоротов наблюдается в тропических экосистемах - наиболее древних и консервативных).
-Таким образом, следует говорить не об изменении человеком того, что не должно меняться, а скорее о влиянии человека на скорость и направление изменений и на распространение их границ, что нарушает правило меры преобразования природы. Последнее формулируется следующим образом: в ходе эксплуатации природных систем нельзя превышать некоторые границы, которые позволят этим системам сохранять свойства самоподдержки. Нарушение меры как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения приводит к негативным результатам. Например, избыток вносимих удобрений настолько же вреден, как и их недостаток. Это чувство меры затерянный современным человеком, который считает, что в биосфере ей все позволено. Нидии на преодоление экологических трудностей связывают с разработкой и введением в эксплуатацию замкнутых технологических циклов. Созданные человеком циклы преобразования материалов считается желательным делать так, чтобы они были подобным природным циклам кругообіга веществ. Тогда одновременно решались бы проблемы обеспечения человечества невчерпними ресурсами и проблема охраны природной среды от загрязнения, поскольку сейчас только 1 - 2% веса природных ресурсов утилизируется в конечном продукте. Теоретические замкнутые циклы преобразования вещества возможны. Однако полная и окончательная перестройка индустрии по принципу кругообіга вещества в природе нереальная. Хотя бы временное нарушение замкнутости технологического цикла практические неизбежно, например, при создании синтетического материала с новыми, неизвестными природе свойствами. Такое вещество сначала всесторонне апробируется на практике, и только потом могут быть разработаны способы его разложение с целью внедрения составных частей в биогеохимические круговороты
Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:
|
