Властивості екосистем

Свойства экосистем

Вертьянов З. Ю.

Водоем і ліс як приклади экосистем

Большинство екосистем різняться видовим складом і властивостями довкілля. Розглянемо приміром біоценози прісного водойми і листопадного леса.

Экосистема прісного водойми. Найбільш сприятливі умови для життєдіяльності організмів створюють у прибережній зоні. Вода тут до дна прогрівається сонячним промінням та насичена киснем. Поблизу берега розвиваються численні вищі рослини (очерет, рогіз, водяний хвощ) і водорості. У спеку у поверхні утворюється твань — це теж водорості. На поверхні плавають листя, і квіти білої латаття і жовтої кубушки, дрібні платівки ряски повністю затягують поверхню деяких ставків. У тихих заводях ковзають поверхнею води хижі клопы-водомерки і обертаються колами жуки-вертячки.

В товщі води живуть риби і чималі комахи — великий хижий клоп гладыш, водяний скорпіон та інших. Мохи утворюють дно якої великі темно-зелені скупчення. Донний мул населяють плоскі хробаки планарії, дуже поширений кільчастий хробак трубочник і пиявки.

Несмотря на зовнішню простоту прісноводного водойми, його трофическая структура (система харчових відносин) досить складна. Вищими рослинами харчуються личинки комах, амфібій, скоблящие брюхоногие молюски, травоїдні риби. Численні найпростіші (жгутиковые, інфузорії, голі і раковинные амеби), нижчі ракоподібні (дафнії, циклопи), фільтруючі двостулкові молюски, личинки комах (поденщин, бабок, ручейников) поїдають одноклітинні і багатоклітинні водоросли.

Рачки, хробаки, личинки комах служать їжею рибам і амфибиям (жабам, тритонам). Хижі риби (окунь) полюють на растительноядными (карась), а великі хижаки (щука) — за дрібнішими. Знаходять собі їжу, і ссавці (хохуля, бобри, выдры): вони поїдають рибу, молюсків, комах та його личинки.

Органические залишки осідають на дно, ними розвиваються бактерії, споживані найпростішими і фільтруючими молюсками. Бактерії, жгутиковые і водні види грибів розкладають органіку на неорганічні сполуки, знову використовувані рослинами і водорослями.

Причиной слабкого розвитку життя жінок у деяких водоймах є низький утримання мінеральних речовин (сполук фосфору, азоту NO та ін.) чи несприятлива кислотність води. Внесення мінеральних добрив і нормалізація кислотності известкованием сприяє розвитку прісноводного планктону — комплексу дрібних зважених у питній воді організмів (мікроскопічних водоростей, бактерій та його споживачів: інфузорій, рачків і ін.). Планктон, будучи підставою харчової піраміди, живить різних тваринах, споживаних рибами. Через війну відбудовних заходів продуктивність рибних господарств значно возрастает.

На розгортанні у просторі харчових ланцюгів водойми розроблено технології переробки відходів тваринництва. Гній змивається в відстійники, де служить харчуванням численним одноклітинним водоростям, вода «цвіте ». Водорості разом із водою невеликими дозами переміщують у інший водойму, де з їхніми поїдають дафнії та інші рачки-фильтраторы. У третьому ставку на рачках вирощують рибу. Чиста вода знову використовується на фермах, надлишок рачків йде білковий корм худобі, а риба споживається человеком.

Водоем, як і будь-яка біоценоз, — цілісна система, взаємозв'язку у якій іноді трапляються дуже складні. Так, знищення бегемотів в деяких африканських озерах призвело до зникнення риби. Фекалії бегемотів служили природним добривом водоймищ і основою розвитку фитоі зоопланктону. Росія здавна славилася перлами, здобутим з раковин жемчужниц. Личинки прісноводних двостулкових молюсків європейської жемчужницы перші тижня можуть розвиватися лише з жабрах лососевих — сьомги, форелі, харіуса. Перевылов лососів в північних річках скоротив чисельність жемчужниц. Тепер без молюсків річки очищаються недостатньо ефективно, і ікра лосося неспроможна у яких развиваться.

Экосистема листопадного лісу. Добові коливання температури лісом згладжуються наявністю рослинності врожаю та підвищеної вологістю. Опадів над лісом випадає більше, ніж над полем, але істотна частина їх при невеликих дощах не сягає поверхні грунтів та випаровується з листя дерев і рослин. Екосистему листопадного лісу представляють кілька тисяч видів тварин, понад сто видів растений.

Корни дерев жодного виду найчастіше зростаються між собою. Через війну живильні речовини перерозподіляються складним чином. У густих ялинових лісах зростається корінням до 30% дерев, в дубняке — до 100%. Зрощення коренів різних видів і родів спостерігається дуже рідко. Залежно від дії різних екологічних чинників дерева однієї й тієї самого віку може мати вид потужних плодоносних особин чи тонких втеч, а можуть і постарітися, не досягнувши зрілого состояния.

Лесная рослинність інтенсивно конкурує за світло. Лише невелику частину сонячних променів сягає грунту, тому рослини лісом живуть кількох ярусах. Чим нижчий ярус, тим паче теневыносливые види його займають. У верхньому ярусі розташовані крони светолюбивых дерев: дуба, берези, ясена, липи, осики. Нижче — менш светолюбивые форми: клен, яблуня, груша. Ще нижче ростуть чагарники підліска: калина, брусниця, ліщина. Мохи і трав’янисті рослини утворюють найнижчий ярус — напочвенный покрив. Багатство полян і узлісь значно збагачує видовий склад рослин, комах і птахів. Опушечный ефект використовують під час створення штучних насаждений.

В грунті живуть норные гризуни (миші, полівки), землерийки та інші дрібні істоти. У нижньому ярусі лісу живуть і хижі звірі — лисиці, ведмеді, барсуки. Частина ссавців займає верхній ярус. На деревах проводять основну частину часу білки, бурундучки і рисі. У різних ярусах лісу гніздяться птахи: на гілках й у дуплах дерев, в чагарнику і траве.

Первичные консументи представлені зайцями, мишоподібними гризунами, бобрами, птахами та великими травоїдними — лосями, оленями, косулями. Живильні речовини, накопичені влітку листям дерев і чагарників, переміщаються восени, у галузі, стовбур, коріння, різко підвищуючи їх кормову цінність і допомагаючи тваринам пережити зимову бескормицу. До первинним консументам ставляться та інші мешканці лісу — комахи, які харчуються листям (гусениці) і деревиною (короеды). Усі види хребетних є середовищем проживання і джерелом їжі для зовнішніх паразитів — комах і кліщів, й міністерство внутрішніх паразитів — бактерій, найпростіших, пласких і круглих червей.

Поверхность грунту покрита підстилкою, освіченою полуразложившимися залишками, опалими листям, мертвими травами і гілками. У підстилці живе безліч комах та його личинок, дощових хробаків, кліщів, а також грибів, бактерій і синьо-зелених (зеленим нальотом вони покривають поверхню грунту, рифів і стовбурів дерев). Для цих істот органіка підстилки служить їжею. Жуки-мертвоеды, кожееды, личинки падальных мух, гнильні бактерії ефективно знищують органічні залишки. Значну частина рослинного осаду становить клітковина. Бактерії, шляпочные і цвілеподібні гриби виробляють ферменти, расщепляющие клітковину до простих цукрів, легко засвоюваних живими організмами. Мешканці грунту харчуються і виділеннями кореневої системи дерев, від 15% до 50% синтезованих деревом органічних кислот, вуглеводів та інших сполук потрапляє через кореневу систему у сухий ґрунт. При ослабленні діяльності ґрунтових організмів опад починає накопичуватися, дерева вичерпують запаси мінерального харчування, марніють, піддаються нападам шкідників та гинуть. Це ми, на жаль, часто спостерігаємо в міських насаждениях.

Значительную роль життя рослин грають гриби і бактерії. Завдяки величезній кількості, швидкості розмноження і високої хімічної активності вони значно впливають на обмінні процеси між корінням і грунтом. Кореневі системи лісових рослин конкурують за грунтовий азот. З клубеньковыми бактеріями, усваивающими азот з повітря, співживуть види акації, вільхи, лоха і обліпихи. Бактерії споживають синтезовані ними вуглеводи й інші поживні речовини, а дерева — азотисті сполуки, вироблювані бактеріями. Протягом року сіра вільха здатна фіксувати до 100 кг/га азоту. У деяких країнах вільха використовують як азотоудобряющая культура. Вираженої азотфиксацией мають і микоризные гриби в співжитті з українським корінням вересковых растений.

Каждый з харчових рівнів у лісовій екосистемі представлений безліччю видів, значення різних груп організмів для благополучного її існування неоднаково. Проблема зменшення великих растительноядных копитних здебільшого слабко позначається інших членах екосистеми, оскільки з їхньою біомаса щодо невелика, які харчуються ними хижаки може обійтися менш великої здобиччю, а надлишок потреблявшейся копитними зеленої маси буде практично непомітний. Дуже значна в лісової екосистемі роль растительноядных комах. Їх біомаса в багато разів більше, ніж копитних тварин, виконують важливу функцію запилювачів, беруть участь у переробці осаду і служать необхідним харчуванням для наступних рівнів харчових цепей.

Однако природний біоценоз — цілісна система, в якої навіть малозначущий на вигляд чинник насправді є важливим. З цікавим фактом цілісності дібров зіштовхнулися жителі гори Шпессарт у Німеччині. В одному з схилів цієї гори селяни вирубали дуби, та був захотіли їх відновити. Але хоч як намагалися, цьому місці щось вдавалося розвести, крім хирляві сосонок. У чому справа? Виявилося, разом із дубами знищили олені. Їх послід служив їжею безлічі ґрунтових організмів, які переробляли рештки розуму та удобрявших грунт. Тому оленів дуби і хотіли расти.

Пресноводный водойму і листопадний ліс мають однотипні харчові групи. Продуценти лісом — дерева, чагарники, їхні мохи, в водоймі — укореняющиеся і плаваючі рослини, водорості і синьо-зелені. Консументи в лісі — комахи, птахи, травоїдні і м’ясоїдні звірі, в водоймі — водні комахи, амфібії, ракоподібні, травоїдні і хижі риби. Редуценты лісом представлені наземними, а водоймі — водними грибами, бактеріями і беспозвоночными. Ці самі харчові групи організмів є в всіх наземних і водяних екосистемах. Первинним джерелом енергії в співтовариствах водойми та вирубування лісу, як в більшості екосистем, служить сонячний свет.

Биоценозы є злагоджені системи організмів, у яких одні середовища Луцька та види дивовижно поєднуються коїться з іншими, проявляючи цілісність і взаємозв'язок богосо-творенного мира.

Целостность і самовоспроизводимость

Существование і життєдіяльність популяцій, які населяють екосистеми, регулюється багатьма биотическими і абиотическими чинниками. Життєво важливі органічні з'єднання заліза і хімічні елементи утворюють круговорот речовин. Рослини дістають із середовища мінеральні речовини, а також кисень для подиху і вуглекислий газ для фотосинтезу, виділяють в атмосферу вуглекислий на газ і кисень у тих-таки процесах. Органічні і неорганічні речовини рослин живлять організми всіх популяцій екосистеми. Хімічні елементи цих сполук не залишають екосистему, по харчових ланцюгах вони сягають редуцентов і повертаються ними до початковому стану мінеральних сполук і найпростіших молекул. Сонячна енергія, аккумулируемая зеленими рослинами, забезпечує життєдіяльність всіх організмів биоценоза.

Таким чином, потоки речовини і забезпечують цілісність екосистеми — взаємозв'язок її організмів друг з одним і із природною середовищем. Основними умовами самовідтворення екосистеми являются:

— його присутність серед середовищі їжі і (для автотрофов — сонячної, для хемотрофов — химической);

— здатність істот до размножению;

— здатність організмів відтворювати хімічний склад парламенту й фізичні властивості природного довкілля (структуру грунту, прозорість воды).

Устойчивость экосистем

Природные екосистеми здатні до тривалого існуванню. Навіть якби значних коливаннях зовнішніх чинників внутрішні параметри зберігають стабільність. Тож якщо кількість опадів над лісом зменшилося на 30%, кількість зеленої маси може знизитися всього на 15%, а чисельність первинних консументов — тільки 5%. Властивість екосистеми зберігати внутрішні параметри називають сталістю. Стійкість перенесення несприятливих умов залежить від витривалості організмів, їх спроможність розмножуватися широтою діапазону умов посилюється можливістю перебудови ланцюгів харчування на багатих сообществах.

Устойчивость екосистем зменшується з зубожінням видового складу. Найбільш стійкі — багаті життям тропічні лісу (понад 8000 видів рослин), досить стійкі лісу помірної смуги (2000 видів), менш стійкі тундрові біоценози (500 видів), мало стійкі екосистеми океанічних островів. Ще менш стійкі фруктові сади, а посівні поля без підтримки людини взагалі можуть існувати, вони швидко заростають бур’янами і нищаться вредителями.

Саморегуляция экосистем

Эффективность саморегуляції визначається розмаїттям видів тварин і харчових відносин між ними. Якщо знижується чисельність одного з первинних консументов, то, при розмаїтті видів хижаки переходять до харчування чисельнішими тваринами, які раніше їм второстепенными.

Длинные ланцюга харчування часто перетинаються, створюючи можливість варіації харчових взаємин у залежності від урожаю рослин, чисельності жертв тощо. Тигри і леви за відсутності копитних обходяться менш великими тваринами і навіть рослини. Сокол-сапсан полює повітря, а при масовому розмноженні лемінгів він починає харчуватися цими звірками, підхоплюючи його з землі. Ланцюг: растения—мышь— змея—орел може бути скорочена до: растения—мышь—орел. У більш сприятливі роки чисельність видів відновлюється, і харчові відносини у біоценозі нормализуются.

В врожайні роки зростає кількість травоїдних. Хижаки, забезпечені їжею, швидко розмножуються. Проблема зменшення травоїдних створює дефіцит харчування серед хижих видів, й у малокормные років вони майже размножаются.

Каждые кілька років чисельність популяцій лемінгів в тундрі різко зростає. Лемінги об'їдають тундрову рослинність. Речовини рослин через організм звірків переходить до детрит і лише за кілька років після мінералізації утворюють родючий грунт з багатих і поживним рослинним покривом. Чисельність лемінгів знову зростає. У малокормные роки їхнього кількість інтенсивно скорочується як недоліком харчування, але ще і швидко размножившимися хижаками — песцями, лисицями, совами. Так рослини, лемінги і хижаки здійснюють саморегуляцію тундрової екосистеми, зберігаючи її стійкість і долговечность.

Вспышки розмноження шкідників тривають зазвичай недовго. Їх чисельність швидко скорочується недоліком харчування, що розплодилися хижаками і паразитичними комахами (в численної популяції їм було легше переходити інших особин), і навіть вірусними, бактеріальними і грибковими захворюваннями, особливо діючими на ослаблені недоліком корми організми шкідників. Застосування отрут часто має негативні побічні ефекти. Заодно з шкідником отрута знищує насекомых-опылителей, хижих і паразитичних тварин. Інші комахи, стійкі до отрутам (травоїдні кліщі, комарі і т.д.), чисельність до внесення отрут придушувалася хижаками і паразитами, посилено розмножуються і завдають шкоди сільськогосподарським культурам. Регуляція чисельності шкідників — важлива екологічна задача.

Неразумное втручання у природні екосистеми призводить до непередбачуваним і сумних наслідків. У ХIХ в. в одній з ферм Австралії випустили за грати 12 пар завезених із Європи кроликів. У екосистемах Австралії було досить хижаків, здатних регулювати їх чисельність, і поза 40 років популяція кроликів розрослася за кілька сотень мільйонів особин. Кролики розселилися з усього материку, выедая прорості сосни, знищуючи луки й пасовища, підриваючи кормову базу місцевих травоїдних — кенгуру. Оселена у кримських лісах білка телеутка помітно скоротила їх природне поновлення і став заподіювати збитки виноградникам. Промислову ж цінність білка втратила, її пухнастий хутро у теплому кліматі став коротким і грубым.

К небажаних наслідків привела акліматизація уссурійського єнота в біоценозах Європейській частині Росії. Попри подібність кліматичних умов, звірята втратили цінних якостей хутра. У лісах вони скоротили чисельність мисливських птахів, особливо тетеревів, винищуючи їх гнізда і виводки. Єноти стали жити поблизу населених пунктів, нападаючи на птицю, а також дрібніших домашніх животных.

В процесі акліматизації горбуші у річках північно-західного регіону Росії конкуренцію працювати за їжу, і місця для нересту сильно скоротилася чисельність місцевих лососевих риб. Для боротьби з личинками малярійних комарів у річках Приаралья в 40−50-ті роки розвели рыбку-гамбузию, несподівано інтенсивно сократившую чисельність промислових риб, успішно конкуруючи з ними полюванні на дрібних животных.

Вселенные види — одну з основних причин вимирання хребетних тварин. На Гавайські острова ввезли 22 виду ссавців, 160 видів птахів, 1300 видів комах, понад 2 тис. видів квіткових рослин. Всесвіти види стали головна причина вимирання 30% птиц-аборигенов, 34% молюсків, перед загрозою зникнення перебувають до70% видів гавайської флоры.

Проблема відновлення у біоценозах природної саморегуляції особливо у наші дні, коли багатьох видів на межі зникнення, а природні території втратили благоліпний вид.

Развитие і зміна экосистем

Устойчивость екосистем відносна, оскільки з часом змінюються як зовнішні умови, і характер взаємодії організмів біоценозу. Розрізняють циклічні і поступательные зміни экосистем.

Циклические зміни обумовлені періодичними змінами у природі — добовими, сезонними і багаторічними. Посушливі роки чергуються з вологими, змінюється і чисельність популяцій організмів, пристосованих або до посухи, або до увлажненности.

Поступательные зміни більш тривалі і ставлять до зміни одного біоценозу іншим. Вони може бути вызваны:

— зміною природного довкілля під впливом життєдіяльності самих організмів экосистемы;

— встановленням стабільних відносин між видами після їх порушення, наприклад, лісовим пожежею, зміною клімату чи втручанням людей;

— впливом человека.

Поступательные зміни називають сукцессией (латів. successio вступ на чиюсь місце, наступність) — саморозвитком екосистеми результаті взаємодії організмів друг з одним і з абиотической середовищем. У результаті сукцессии малоустойчивый біоценоз змінюється більш устойчивым.

Рассмотрим сукцессии, викликані життєдіяльністю самих істот, які населяють екосистему. У процесі життєдіяльності істоти насичують середу певними речовинами. Середовище змінюється і більш придатної не для життя інших напрямів, вытесняющих прежние.

Сукцессия голою кам’янистої місцевості починається з вивітрювання гірських порід під впливом абіотичних чинників — температури, вологості, сонячного світла. Руйнування порід продовжують бактерії, гриби, водорості, синезеленые, накипные лишайники. Продуцентами органічного речовини на на початкових етапах є синезеленые, водорості лишайників та вільно живуть водорості. Особливо невибагливі синезеленые, вони можуть самостійно засвоювати азот атмосфери. Харчова незалежність дозволяє синезеленым освоювати ненаселені скелі. Їх отмирающие організми збагачують середу азотом.

Образующиеся у процесі життєдіяльності первинних поселенців органічні кислоти розчиняють породи і сприяють мінералізації новонароджуваного грунтового шару. Через війну діяльності такого біоценозу накопичується живильне суміш органічних і мінеральних сполук з рослинними залишками, збагаченими азотом. На живильним суміші виростають невибагливі споровые рослини, які мають коренів, — мохи, рунисті лишайники (їх корнеподобные вирости називають ризоидами). Принаймні відмирання примітивною рослинності формується тонкий шар грунту. З’являються трав’янисті рослини — осока, злаки, конюшину, затеняющие перших поселенців і позбавляють їх вологи. Піонерські види поступово витісняються. Після травами з’являються чагарники, готується підґрунтя розвитку деревної растительности.

Число видів, які населяють низку екосистем, поступово збільшується, харчова мережу стає дедалі розгалуженої, все повніше використовуються ресурси середовища. Нарешті біоценоз стає зрілої стійкою лісової экосистемой, добре пристосованій до природних умов і яка має саморегуляцией. Популяції у цій зрілої екосистемі відтворюються і витісняються інші види. Настає кінцевий етап сукцессии — клімакс (грецьк. klimax драбина). Климаксовая рослинність підмосковних лісів — діброва з підліском з ліщини і домінуванням в трав’яному покрові осоки. У результаті нестабільності зовнішніх чинників, зокрема, втручання людини, велика частина підмосковних лісів ще досягла климакса.

Описанная зміна екосистем від кам’янистої місцевості до лісового масиву триває сотні років, трохи швидше відбувається розвиток екосистем на піщаних дюнах. За наявності сприятливих екологічних чинників (переважно, вологості) на пісках швидко розселяються злаки, верболіз, а разом із ними — коники, роющие оси, павуки. На обжитому ділянці виростають спочатку сосни, та був і листяні форми, урізноманітнюється тваринний світ, з’являються різні жуки, мурахи. На місці сухий корм і безплідною пустелі поступово формується екосистема листяного лісу з родючим грунтом, багатою дощовими черв’яками і моллюсками.

Определяющую роль формуванні біоценозів грають екологічні чинники, сприятливі розвитку рослинності. Змінений нею грунт є підставою на формування повноцінних экосистем.

Практически очах одного покоління відбувається заростання озер. Сукцесія малих водоймищ зазвичай відбувається так. Спочатку вздовж берегів утворюється сплавина — плаваючий рослинний килим з мохів, осок та інших трав. Водойму заповнюється залишками рослин, які через нестачі кисню в придонних шарах не встигають перероблятися водними мешканцями й утворюють торф. Озеро поступово заболачивается, зникають планктон й. З’являються рослин та тварини, пристосовані до болотистої середовищі. Утворене болото поступово змінюється мокрим лугом, потім чагарником і нарешті заростає лесом.

Всем знайома острівна річкова сукцесія. На угноєному мулом острівці трава стає дедалі гущі, потім її витісняє чагарник, з’являється шар грунту, і крізь 20−30 років дома обмілини красується лісової острівець з птахами, ягодами і грибами. У результаті сукцессии збільшується розмаїтість видів тварин та рослин, система стає більш стійкою. Сукцессии, з чого вони ні почалися — з горельника, болота чи піщаних дюн, — завершуються в клімаксі лісом. Частіше — листяним, рідше — хвойным.

Лес — найстійкіша екосистема, оскільки має найбільшим розмаїттям видів. Одні дерева не створюють стійкою екосистеми. При устрої снегозадерживающих вітрозахисних лісопосадок виникає несподівана проблема — дерева знищуються комахами. Для боротьби із нею виявляється необхідним створювати стійкіший біоценоз — підсаджувати чагарники для гніздування і продукти харчування птахів, знижують чисельність комах в лісах на 40−70%. Аналогічні проблеми з’являються і під час створення лесопарков, штучних пасовищ та інших екосистем. Науку, що займається конструюванням штучних співтовариств організмів, здатних ужитися і доповнювати одне одного, називають екологічної инженерией.

Рассмотрим сукцессию одній з занедбаних російських сіл. Перші 10 років буйствували трави, потім близько 15 років переважали чагарники. Нарешті з’явився сосновий ліс, який приблизно 100 багатьох років після початку сукцессии змінився листяним лісом. За період сукцессии число видів птахів зросла від 2−3 до 18−20.

Другой причиною розвитку екосистем, крім зміни абиотической середовища під впливом організмів, є з’ясування стабільних відносин між видами. Особливе значення цього чинника набуває при відхиленнях від рівноваги, викликаних, наприклад, лісовим пожежею. Розглянемо відновлення (вторинну сукцессию) ялинового леса.

Прежнее згарищі в літній час легко дізнатися по ярко-розовым квіткам іван-чаю, на пустищі швидко розселяється вейник, лобода, мать-и-мачеха, успішно заселяющие оголені місця. З появою інших напрямів ці трави витримує конкуренції, та швидко зникають, постійно кочуючи, вони першими освоюють місця з порушеним рослинним покровом.

Нежные сходи їли на відкритих місцях пошкоджуються заморозками і страждають від перегріву. Тому на згадуваній горельнике спочатку з’являється молодняк берези, осики і сосни. Складається сприятлива обстановка для споживачів веточных кормів і ягід. Різко зростає чисельність полівок, зайців, оленів і козуль. При переході подроста в жердняк паростки стають недоступними більшості тварин, тому їх кількість скорочується. Затінення погіршує і кормові якості трав’яного покриву. Тому жердняки є найменш населену тваринами стадію сукцессии лесов.

Деревья поступово витісняють піонерську трав’янисту рослинність й утворюють мелколиственный чи сосновий ліс. Сосна — нетребовательное до якості грунту светолюбивое рослина, легко заселяющее болотисті, кам’янисті і піщані грунти. Дерева у тому лісі розташовані не занадто часто, тому нижній ярус займають светолюбивые рослини — вереск, мучниця, брусниця. Нарешті наступають сприятливі умови для проростків ели.

В на відміну від сосни, ялина — влаголюбивое і теневыносливое рослина. Її сходи успішно конкурують із підлітком светолюбивых листяних порід і сосною. Проникли глибоко у грунт, і відмерлі коріння берези та інших листяних порід полегшують коріння їли доступ в нижні горизонти. Особи їли, на відміну светолюбивых форм, містяться у лісі більш щільно. Коли їли досягають верхнього ярусу, своїми густим віттям вони затінюють і витісняють листяні дерева і прорості светолюбивой сосни. У тіні зростаючих єлей на більш вологій грунті розвивається інший видовий склад нижніх ярусів, властивий ялинової тайзі. Так, минаючи ряд тимчасових співтовариств, самовідновлюється вихідна екосистема ялинового лісу, стійка у цій почвенно-климатической зоне.

Подобным чином тайгові лісу Європи там, де дозволяють грунту, поступово змінюються на ялинові. Основними екологічними чинниками, які сприяють у Європі зміні стиглих та стійких соснових співтовариств ялиновими, є поступове потепління і зволоження клімату. Семена їли, опинившись у сосновому лісі, успішно проростають вже не дають розвиватися соснам. Соснові лісу залишаються поза конкуренцією на несприятливих для ялин кам’янистих, болотистих і піщаних грунтах, і навіть вздовж кордону з лесотундрой.

Значительные зміни у лісових екосистемах відбуваються під впливом антропогенного чинника, особливо це у зелених зонах навколо міст. Рослинність таких територій інтенсивно витоптується людьми, що збирають гриби, ягоди і гуляющими. Кореневища лісових трав, в на відміну від лугових, розміщені відразу під лісової підстилкою і легко травмується. Грунт ущільнюється, стає менш здатної до впитыванию вологи. Вытаптывание пошкоджує підріст деревної рослинності. У дерев і чагарників починають сохнути верхівки, хворі дерева легше уражаються шкідниками і грибами. Листя стає ріденькою, ліс изреживается і высветляется. Впроваджуються светолюбивые лугові трави, стійкіші до вытаптыванию, оскільки з їхньою кореневища утворюють дернину. Лісові трави поступово випадають з травостоя.

Экосистемы лук змінює випас худоби. Тварини поїдають певні види трав, передусім — злаків, поширюються малоцінні їм рослини — полин, щавель, синеголовник. Багато видів рослин на таких луках не встигають дати насіння, а багаторічні трави замінюються однолетними з менш розвиненою кореневої системою. Грунт починає розвіюватися вітром і розмиватися, збіднюється живильними елементами, знижується врожай. Высокопродуктивная разнотравная лугова екосистема перетворюється на бідну пустошь.

В той час помірний випас копитних у казахському степу сприяє нормального розвитку рослинності. Копитні втоптують у сухий ґрунт насіння і занадто щільну підстилку, перешкоджає їх проростанню. У ковыльно-разнотравной степу за відсутності випасу ковила витісняє інші види, але й він через щільною підстилки отмерших листя розвивається менш успішно. Благотворно зростання злакових і слина копитних. У мохових ялинниках Тянь-Шаню поновлення лісу відбувається лише на кабанячих пороях з порушеним товстим моховим покровом, котрий заважає проросту насіння. У Біловезькій Пущі поруч із ялинами таким чином відновлюються клен, граб і ясень.

Особенно швидко відбувається зміна біоценозів при створенні водоймищ, коли на великих територіях сухопутні екосистеми заміщуються водними, при вирубування лісів і распашке лук зі створенням агроценозов.

Агроценозы

Наряду з природними биоценозами існують співтовариства, створені і регульовані людиною — агроценозы. Вони займають близько 10% суші. До агроценозам ставляться посівні поля, сади і городи, пасовища, парки, різні лісові насаждения.

Флора і фауна долини Ніла, великих китайських рік і причорноморських субтропіків склалася людьми ще кам’яному віці. Основу ландшафтів цих районів становлять агроценозы. На Східноєвропейської рівнині агроценозы почали розвиватися по винайденні залізного плуга.

В часи південна кордон широколистяних лісів проходила трохи північніше сучасного Харкова, захищаючи південні рубежі Київської Русі. Масова вирубування лісів під оранку призвела до розширенню степовій зони до півночі, істотно полегшивши набіги кочівників. На час хана Батия (ХIII в.) кордон лісів змістилася вже безпосередньо до Владимиру-Курску. На місці знищених лісів поступово сформувалися знамениті чорноземні агроценозы Центральної России.

Рассмотрим агроценоз пшеничного поля. Його рослинність становлять, крім самої пшениці, що й різні бур’яни. Тварин на пшеничній ниві живе значно менше, ніж у природних умовах. Крім полівок та інших гризунів, тут зустрічаються комахи, зерноядные і хижі птахи, лисиці. Грунт населяють дощові хробаки, жуки, бактерії і гриби, розкладницькі і минерализующие солому і коріння пшениці, що залишилися після збирати врожай підійшов. Отже, в агроценозе є ті ж харчові групи, що й у природної екосистемі: продуценти, консументи і редуценты. Роль продуцентів у ньому виконує, переважно, посіяне людиною культурне рослина. Агроценозы мають значення і інші особенности.

Существенное відмінність агроценозів від біоценозів полягає на підприємства різної спрямованості відбору. У природної екосистемі природний відбір відкидає неконкурентоспроможні організми і формує співтовариства, максимально стійкі до дії несприятливих чинників. У агроценозах дію природного відбору ослаблене створенням переважних умов одного ґатунку або групи послідовно высеваемых видів. Конкуруючі види й шкідники цілеспрямовано знищуються. Людина згладжує дію несприятливих природних чинників розпушуванням, поливанням, осушенням перезволожених угідь. У агроценозах людина проводить штучний відбір на підвищення врожайності, на культивування сортів з максимальною продуктивностью.

Таким чином, мови у природничих і штучних екосистемах діють різновиди відбору, агроценоз на відміну біоценозу не є саморегулюючим экосистемой. Культурні види настільки змінені селекцією у сфері людини, що постійної підтримки рослини агроценозів витримує конкуренції з дикими краєвидами та витісняються ними. На місці агроценозу в помірному кліматі виникає ліс, а посушливому — степ. У сутності, життя агроценозу штучно підтримується на початкових стадіях сукцессии — грунт щорічно розкривається і засівають заново.

Агроценозы істотно відрізняється балансом поживних речовин. У біоценозах речовини, спожиті продуцентами, знову повертаються до грунт. У агроценозах більшість органічних і неорганічних сполук виключається з обороту збиранням врожаю. Вивезення рослинної маси скорочує опад, знижує надходження поживних речовин, у грунт, а біомаса коренів культурних рослин, у 10 разів менша, ніж в диких трав. Тому й умови для життєдіяльності редуцентов в агроценозах менш сприятливі. Для відшкодування втрат на поля вносяться мінеральні і органічні добрива, отже, круговорот речовин агроценозу не замкнутый.

С метою збагачення грунту поживою проводять чергування культур. Виростання бобових збагачує грунт азотом, тому, наприклад, картопля і кукурудзу висівають по черзі з бобовыми.

Особенностью агроценозів є додаткові енерговитрати на обробку грунту (мускульні зусилля тварин і звинувачують людей, робота сільськогосподарських машин), полив, створення умов та внесення добрив, які дозволяють агроценозам існувати й приносити врожай. Біоценози обходяться лише енергією Солнца.

Вследствие культивування невеличкий групи рослин агроценозы характеризуються значно меншою кількістю видів, коротшими харчовими ланцюгами, отже — значно нижчою сталістю, ніж природні екосистеми. Перепахивание грунту порушує життєдіяльність ґрунтових організмів, зробила їх доступнішими для хижаків (комах — для птахів, а гризунів — для лисиць і сов).

Неустойчивость агроценозів виявляється у більшої схильності сільськогосподарських угідь нападам шкідників. У природних біоценозах концентрація рослин кожного виду зазвичай невелика, не часто трапляються і їхні шкідники. При високої концентрації рослин жодного виду шкідники розмножуються значно інтенсивніше. Так було в природних умовах буряковий довгоносик поїдала нечисленні рослини сімейства бурачниковых. Культивування цукрових буряків, яка зайняла величезні площі, призвело до швидкого розмноженню довгоносика і перетворило їх у масового шкідника. Расплодившаяся луковично-чесночная нематода (хробак) здатна знизити врожай у 2 разу. У 50-і роки в заплаві Оки Півдні Московській області розташовувалися багатющі разнотравные луки. Їх переорали під кукурудзу, але размножившиеся паразити не дозволили зібрати жодного врожаю цієї культуры.

Количество шкідників до певної міри вдається знизити чергуванням культур, які мають загальних ворогів. Попередниками кукурудзи може бути бобові чи картофель.

Интенсивное розмноження шкідників може бути викликане знищенням їх природних ворогів. У агроценозах після обробки отрутами хижі комахи і паразити найчастіше виявляються знищені, і тоді шкідники інтенсивно розмножуються. Застосування штучно синтезованих сполук дозволяє успішно гасити спалахи чисельності сарани, та заодно знищуються та природні вороги цього шкідника. Боротьба сараною Півдні Марокко з допомогою гексахлорана призвела до загибелі жуків-сонечок і златоглазок, сдерживавших розмноження щитовок, белокрылок, клопів і кліщів. Від масового розмноження цих видів сильно постраждали посіви бобових і цитрусовых.

Австралийский червець — комаха, сисне цитрусові. У 1872 р. він був випадково завезено до Каліфорнії, швидко розмножився і став небезпечним шкідником цитрусових. Для боротьби з червецом з Австралії завезли його природного ворога — Божу корівку родолию. Чисельність червеца різко впала. У багатьох інших країнах вдавалося також успішно скорочувати чисельність червеца. Але родолия виявилася чутливішою ядохимикатам. Після опрацювання отрутами червецы стали знову інтенсивно размножаться.

На світанку землеробства агроценозы були стійкими — вони вважали собою майданчики, оточені природною рослинністю, багатою животными-регуляторами і опылителями. Тепер для збереження хижаків і паразитів, що підвищують стійкість екосистеми, з полів спеціально залишають острівці цілини. Особливо необхідно підтримувати розмаїтість ґрунтових організмів, відповідальних за переробку залишків і родючість почвы.

Культивирование жодного виду рослин сприяє масовому поширенню більш конкурентоспроможних бур’янів. У природничих умов багато хто види бур’янів інтенсивно обживають лише багаті азотом викиди грунту з нір ховрахів і бабаків, але в збагачених азотними добривами грунтах бур’яни благополучно ростуть, не відчуваючи тиску природних конкурентов.

Появление з полів багаторічних бур’янів з потужною кореневої системою змушує збільшувати дозу гербіцидів. Їх надлишок негативно впливає культурні рослини, які мають порушується синтез ліпідів і фотосинтез.

Против поширення шкідників борються також застосуванням біологічних методів. Чисельність кроликів, знищували посіви в Австралії, вдалося знизити, заразивши популяції цих тварин вірусом, близькими до віспі, виявлених у південноамериканських кроликів. Після першого ж епідемії загинуло 99,8% зверьков.

Вредитель фруктових садів австралійська щитовка потрапила в ХIХ столітті у Європу з Австралії через Північну Америку. Не зустрівши ворогів, щитовка надзвичайно поширилася. Виявилося необхідним переселити з Австралії Європу та її природного ворога — Божу коровку.

Кактус опунция було завезено до Австралії як кімнатна рослина. Потрапивши у природні умови, він буйно розмножився, що позичив мільйони гектарів сільськогосподарських земель. Справитися з цим бур’яном вдалося переселенням з Аргентини метеликів, гусениці яких харчуються опунцией. Гусениці досить швидко обробилися з опунцией.

Еще значного недолік агроценозів — схильність ерозії. Слабкі кореневі системи культивованих рослин, значна оголеність грунту створюють умови для вимивання і вивітрювання родючого шару. Щороку з талими і дощовими водами з полів відносяться мільйони грунту. На півдні європейській частині країни яри займають особливо великі території. У посушливих степових районах розвивається вітрова эрозия.

Освоение нових територій під сільськогосподарські угіддя надзвичайно занадто багато роботи, тому дбайливе ставлення до грунтовим ресурсів сьогодні особливо актуально.

Список литературы

Для підготовки даної праці були використані матеріали із російського сайту internet.