Экологическая сукцессия - процесс постепенного изменения состава, структуры и функции экосистем под влиянием внешнего или внутреннего фактора.
Восстановление экосистемой нарушенного равновесия проходит через четко определенные стадии.
Экосистему можно вывести из состояния равновесия многими способами. В основном это бывает пожар, наводнение или засуха. После такого нарушения равновесия новая экосистема сама себя восстанавливает, и этот процесс носит регулярный характер и повторяется в самых разных ситуациях. Что же происходит в нарушенной экосистеме? На месте нарушения определенные виды и вся экосистема развиваются таким образом, что порядок появления этих видов одинаков для схожих нарушений и схожих ареалах. В этой последовательной смене одних видов другими и заключается суть экологической сукцессии.
Однако, есть и другая модель, которая объясняет механизм сукцессии следующим образом: виды каждого предыдущего сообщества вытесняются лишь последовательной конкуренцией, ингибируя и «сопротивляясь» внедрению последующих видов.
Тем не менее, эта теория рассматривает лишь конкурентные отношения между видами, не описывая всю картину экосистемы в целом. Безусловно, такие процессы идут, но конкурентное вытеснение предыдущих видов возможно именно из-за преобразования ими биотопа.
Таким образом, обе модели описывают разные аспекты процесса и верны одновременно. По мере продвижения по сукцессионному ряду происходит всё большее вовлечение биогенных элементов в круговорот в экосистемах, возможно относительное замыкание внутри экосистемы потоков таких биогенных элементов, как азот и кальций (одни из наиболее подвижных биогенов).
Поэтому в терминальной стадии, когда большая часть биогенов вовлечена в круговорот, экосистемы более независимы от внешнего поступления данных элементов. Для исследования процесса сукцессии применяют различные математические модели, в том числе стохастического характера.
1.1 Виды сукцессий
Любая экосистема, приспосабливаясь к изменениям внешней среды, находится в состоянии динамики. Эта динамика может касаться как отдельных звеньев экосистем (организмов, популяций, трофических групп), так и системы в целом. При этом динамика может быть связана, с одной стороны, с адаптациями к факторам, которые являются внешними по отношению к экосистеме, а с другой - к факторам, которые создает и изменяет сама экосистема.
Эти изменения в одних случаях могут в какой-то мере повторяться, в других же имеют однонаправленный, поступательный характер и обусловливают развитие экосистемы в определенном направлении.
Первичные сукцессии.
Под первичной обычно понимается сукцессия, развитие которой начинается на изначально безжизненном субстрате. Ход первичной сукцессии рассмотрим на примере наземных экосистем. Если взять участки земной поверхности, например заброшенные песчаные карьеры, в различных географических районах (в лесной, степной зонах либо среди тропических лесов и т. п.), то для всех этих объектов будут характерны такие закономерности как:
· заселение живыми организмами
· увеличение их видового разнообразия
· постепенное обогащение почв органическим веществом
· возрастание их плодородия
· усиление связей между различными видами или трофическими группами организмов
· уменьшение числа свободных экологических ниш
· постепенное формирование все более сложных биоценозов и экосистем
· повышение их продуктивности.
Более мелкие виды организмов, особенно растительных, при этом, как правило, сменяются более крупными, интенсифицируются процессы круговорота веществ и т. п.
В каждом случае при этом можно выделить последовательные стадии сукцессий, под которыми понимается смена одних экосистем другими, а сукцессионные ряды заканчиваются относительно мало изменяющимися экосистемами. Их называют климаксными (греч. климакс - лестница), коренными или узловыми
Протекание первичных сукцессий проходит в несколько этапов.
Например, в лесной зоне: сухой безжизненный субстрат -- лишайники-- мхи -- однолетниковое разнотравье -- злаки и многолетние травы-- кустарники -- деревья 1-й генерации-- деревья 2-й генерации; в степной зоне сукцессия завершается на стадии трав и т. д.
Вторичные сукцессии.
Термин «вторичная сукцессия» относится к сообществам, которые развиваются на месте уже сущeствовавшего ранеe сформированного сообщества. В местах, где хозяйствeнная деятeльность людей не вмешивается во взаимоотношения организмов, складывается климаксовое сообщество, которое может существовать неопредeленно долгое время - до тех пор, пока какое-либо воздействие извне (вспашка земли, рубка леса, пожар, извержение вулкана, наводнение) не нарушит его природную структуру. В случае разрушения сообщества в нем начинается сукцессия - медленный процесс восстановления исходного состояния. Примеры вторичных сукцессий: зарастание заброшенного поля, луга, гари или вырубки. Вторичная сукцессия длится несколько десятков лет. Она начинается с того, что на освобожденном участке почвы появляются однолетние травянистые растения. Это - типичные сорняки: одуванчик, осот, мать-и-мачеха и другие. Их преимущество в том, что они быстро разрастаются и производят семена, приспособленные к распространению на далекие расстояния с помощью ветра или животных. Однако уже через два-три года их вытесняют конкуренты - многолетние травы, а затем - кустарники и деревья, прежде всего осина. Эти породы затеняют землю, а их обширные корневые системы забирают из почвы всю влагу, так что проросткам видов, первыми попавших на поле, становится трудно расти. Однако сукцессия на этом не останавливается; за осиной появляется сосна; а последними - медленно растущие теневыносливые породы, например ель или дуб. Через сто лет на этом участке восстанавливается то сообщество, которое было на месте поля до сведения леса и вспашки земли.
Термин «сукцессия» означает закономерное и последовательное изменение сообщества и функций происходящий по причине влияния различных факторов. Сукцессия вызывается природными изменениями, а также влиянием человека. Каждая экосистема предопределяет существование следующей экологической системы и своего исчезновения. Это естественный процесс, происходящий по причине накопления энергии в экосистеме, изменений микроклимата и преобразований биотопа.
Сущность сукцессий
Сукцессия представляет собой последовательное совершенствование экосистемы. Наиболее заметно проследить сукцессию возможно на примере , она проявляется в смене растительности, изменении их состава и замене одних доминантных растений другими. Каждую сукцессию возможно разделить на две основные группы:
- Первичная сукцессия.
- Вторичная.
Первичная сукцессия является исходной отправной точкой, так как возникает на безжизненных участках. В наше время практически вся суша уже занята различными сообществами, поэтому возникновение свободных от живых существ участков имеет локальный характер. Примерами первичной сукцессии являются:
- заселение сообществами на скалах;
- заселение отдельных территорий в пустыне.
В наше время первичная сукцессия довольно редкая, однако в какое-то время каждый участок суши прошел этот этап.
Вторичная сукцессия
Вторичная или восстановительная сукцессия происходит на ранее заселенном участке. Такая сукцессия может возникать везде и проявляться в различных масштабах. Примеры вторичной сукцессии:
- заселения леса после пожара;
- зарастание заброшенного поля;
- заселение участка после схода лавины, что уничтожила на почве все живое.
Причинами вторичной сукцессии выступают:
- вспашка земли;
- наводнения;
Полный процесс вторичной сукцессии длится около 100-200 лет. Он начинается, когда на участках появляются однолетние травяные растения. Через 2-3 года их вытесняют многолетние травы, потом еще более сильные конкуренты – кустарники. Конечным этапом становится появление деревьев. Растут осина, ель, сосна и дуб, которым заканчивается процесс сукцессии. Это означает что восстановление естественной экосистемы на этом участке полностью завершено.
Главные этапы сукцессионного процесса
Продолжительность сукцессии зависит от продолжительности жизни организмов участвующих в процессе восстановления или создания экосистемы. Скорость наименее короткая в экосистемах с преобладанием травянистых растений, а наиболее продолжительная в хвойном или дубовом лесу. Главные закономерности сукцессии:
- На начальном этапе разнообразие видов незначительно, с течением времени оно увеличивается.
- С развитием процесса взаимосвязи между организмами увеличиваются. Возрастает также симбиоз, усложняются цепи питания.
- В процессе закрепления сукцессии уменьшается количество отдельных свободных видов.
- С каждым этапом развития усиливается и укореняется взаимосвязь организмов в существующей экосистеме.
Преимущество полностью сформированного сообщества экосистемы над молодым, состоит в том, что оно способно противостоять негативным изменениям в виде перепадов температур и изменения влажности. Такое сформированное сообщество может лучше устоять перед . Это дает возможность осознать важность естественных экосистем и опасность злоупотребления искусственными экосистемами. Как и устойчивость зрелого сообщества к физическим факторам, так и продуктивность искусственного сообщества важны для жизнедеятельности человека, поэтому так важно поддерживать баланс между ними.
Экологическая сукцессия - Всякий биоценоз зависит от своего биотопа и соответственно биотоп находится под влиянием биоценоза. Так как климатические, геологические и биотические факторы подвержены изменениям, то неизбежно изменяется и сообщество. То есть его развитие — явление обязательное.
В каждом конкретном случае это развитие протекает с разной скоростью. Изменения происходят в биоценозе в течение суток, по сезонам, на протяжении ряда лет. Возможны изменения в нем на протяжении геологических эпох. Можно сказать, что любой биоценоз (и даже экосистема) представляют собой открытую систему, непрерывно изменяющуюся и развивающуюся под влиянием разного рода внутренних и внешних причин.
| Вводная глава Что такое экология? |
| Глава I Факторы и ресурсы среды |
| Глава II Экология особи (аутэкология) |
| Глава III Основы учения о популяции |
| Глава IV Биоценозы, экосистемы, биосфера |
| Глава V Экосистемы урбанизированных ландшафтов |
| Глава VI Биоценотические закономерности эволюции городов |
| Глава VII Законы экологии и деятельности человека |
| Глава VIII Природоохранное законодательство России |
| Приложение |
Биоценоз состоит из большого числа видовых популяций различных организмов. Относительное обилие видов в разных точках пространства неодинаково, соотношение их численности может изменяться во времени.
От чего же зависит присутствие вида в данном сообществе?
Стало быть, последовательность появления и исчезновения видов в данной местности требует, чтобы сами условия, ресурсы и влияние других видов изменялись здесь во времени.
Итак, с изменением условий изменяется биоценоз, то есть разрушается предыдущий и возникает последующий на этом же месте. Возникновение нового биоценоза, постепенное его формирование, а затем развитие уже сложившегося сообщества до замены его новым — таков путь любого сообщества, его эволюция. Можно ее прослеживать, описывая экосистему в целом, а можно представить как последовательность появления и исчезновения популяций разных видов в некотором местообитании (не сезонную, направленную и непрерывную). Таков процесс развития любого сообщества. Обычно его называют сукцессией (от латинского «сукцессио» — преемственность).
2. Деградационная сукцессия
Один из типов последовательных смен видов может быть назван деградационной сукцессией.
При ней виды, последовательно сменяя друг друга, используют какой-либо один ограниченный ресурс. Это может быть листовой спад, труп животного, навоз, упавшее дерево. Сукцессия здесь проходит довольно быстро — в течение нескольких месяцев или лет. Любая мертвая органика (детрит) используется микроорганизмами или животными детритофагами. Обычно различные виды их появляются и исчезают поочередно, по мере истощения в ходе разложения одних органических веществ и появления других. Одновременно изменения в физическом состоянии детрита делают его благоприятным сначала для одних видов, а затем — для других. Так на этой мертвой органике одно сообщество животных сменяет другое до тех пор, пока ресурс не используется весь и органика не минерализуется.
Примером такой сукцессии может служить разложение растительн ого опада в хвойном лесу. Под кронами сосен он непрерывно накапливается. На поверхности хвоинки самые молодые, и чем глубже они расположены, тем старее. Утилизируются хвоинки различными видами грибов, причем группы их видов сменяют друг друга в определенной последовательности. В конце концов к потреблению этой хвои присоединяются и животные. Сукцессия начинается еще тогда, когда хвоинки не опали, а просто достаточно состарились на ветках. Тогда на них поселяется один из видов грибов, а к моменту их старения и отмирания (они и мертвые некоторое время висят на ветках) этот потребитель сменяется тремя другими видами. Они поедают мертвые хвоинки, начиная от их падения с веток и все то время, пока они находятся в первом слое опавшей хвои. За полгода лежания первые слои размягчаются. Их захватывают и переваривают еще несколько видов грибов, пришедших на смену двум первым.
Следующая стадия разложения протекает во втором слое. Хвоинки здесь хорошо утрамбованы, ткани их размягчены и непрочны, цвет их становится серо-черный. Микофлора (сообщество грибов, поедающих эти хвоинки) на них становится более влаго-любивой, потому что в этом слое почвы нарастает влажность. Здесь появляются еще три новых вида грибов, потребителей хвои. Кроме того, разрушение внутренней ткани хвоинок начинают осуществлять почвенные клещи. Через два года структура хвоинок меняется в очередной раз. Они плотно спрессовываются, и участки, ранее пораженные грибами, теперь захватывают ногохвостки, клещи и олигохеты. Деятельность этой группы животных завершает физическое разрушение хвои. Перечисленных животных сменяет затем сообщество грибов базидиомицетов (несколько видов), которые разрушают самые прочные части хвоинок — целлюлозу и лигнин. Примерно через семь лет хвоинки делаются структурно неразличимыми, потребление их окончено и ткани полностью минерализованы.
3. Автогенная сукцессия
Другой тип сукцессии называется автогенной. Она может быть либо первичной, либо вторичной. Сукцессию на заново осваиваемых территориях (в отсутствие постепенного изменения абиотических факторов) называют автогенной. Если заселяемый участок ранее не подвергался воздействию какого-либо сообщества, то говорят о первичной сукцессии, например, на недавно сформированной песчаной дюне, или после отхода ледника, или на оголившемся участке скалы. Когда же растительность какой-либо местности уничтожена частично или полностью и на этом месте остается хорошо развитая почва с семенами, спорами и даже корневищами, тогда последующая смена видового состава носит назва-ние вторичной сукцессии. К ней может привести локальное уничтожение леса болезнями, ураганом, пожарами или вырубкой.
Рассмотрим вариант первичной сукцессии, когда на месте участка леса в результате оползня обнажилась голая скала. На ней начинается формирование первого (пионерного) сообщества. Камень скалы под влиянием дождя, ветра, смены температур растрескивается и разрушается. В трещинах и щелях задерживаются пыль и микроорганизмы, занесенные ветром. Довольно быстро скала покрывается тонкой (микроскопической) пленкой органики, состоящей, в основном, из микроорганизмов и продуктов их жизнедеятельности. На этой пленке формируются первые лишайники, и биоценоз перестает быть чисто бактериальным. Лишайники — это, как вы знаете, симбионты гриба и цианобактерии либо гриба и водоросли. Своими ризоидами они далее разрушают поверхность скалы, причем делают это очень интенсивно.
Первичная автогенная сукцессия
(стадии развития от пионерных до климакса)
Подсохшие ризоиды проникают в самые мелкие трещины и после первого же дождя, намокая и разбухая, буквально взламывают камень. Нарастание пленки органики с появлением лишайников заметно убыстряется.
Так скала получила на своей поверхности уже второе сообщество после бактериального, и состоит оно из лишайников, водорослей, микроорганизмов, нематод и простейших.
Следующий этап сукцессии на скале начинается с прорастания здесь спор мха. Мох разрастается и убыстряет разрушение скалы, одновременно он способствует усложнению образовавшегося сообщества, ведь появляется новый вид ресурса — зеленая масса. Слой мха лучше, чем лишайники, задерживает воду, быстрее продуцирует органическое вещество (растет). На моховом покрове становится гораздо разнообразнее население насекомых и червей. Легче задерживаются здесь и семена трав. Слой почвы, образовавшийся подо мхом, уже способен выдержать некоторую травянистую растительность. Так появляется новый биоценоз с разнообразными характерными животными, обитающими здесь на мхах, оставшихся лишайниках и появившихся редких куртинках травянистой растительности. Продукция растительной массы в таком биоценозе увеличивается быстрее, чем в предыдущем. Ускоряется и ее утилизация разнообразными животными. Травянистая растительность обладает наибольшей аккумулятивной способностью среди всех типов растительности.
Развитие луга, наконец, придет к той стадии, когда на его дернине смогут закрепиться первые кустарники. Они начнут разрастаться и постепенно все сильнее теснить луг. Кустарники большие долгожители, чем травянистые растения, и их наступление будет медленным. Но постепенно лик биоценоза снова изменится. Теперь перед нами возникнет кустарниковая пустошь с соответствующим набором ресурсов и их потребителей. Здесь уже окажется более обильной фауна и, прежде всего, птицы.
Кустарниковое сообщество просуществует много дольше, чем луговое. Оно сложнее по составу, в нем больше долгоживущих видов. Да и число видов животных и растений тоже больше. Одна из закономерностей в биоценологии — чем больше видов, тем устойчивее сообщество. Большая устойчивость в сравнении с лугом как раз и определит длинный срок жизни кустарниковой пустоши.
Тем не менее через несколько десятилетий среди кустарников обязательно появятся первые деревья. Они будут лиственными и ознаменуют своим появлением начало нового этапа сукцессии (новой стадии) — лиственного леса. Кустарниковая пустошь закономерно сменяется следующим биоценозом — лиственным лесом. Эта смена пройдет свои многочисленные этапы развития. Появится новое население животных: какие-то убикивисты (организмы с равным успехом существующие в разных биоценозах) останутся здесь от предыдущих сообществ. В остальном же видо-вой состав изменится. Это сообщество просуществует дольше предшественников, выполняя, таким образом, один из принципов сукцессии, который можно сформулировать на бытовом уровне так: «быстро пришел — быстро ушел».
Лиственный лес развился на месте кустарниковой пустоши, и, наконец, начинает формироваться последняя для этого места стадия сукцессии — в лиственном лесу появляются первые хвойные деревья. Начинается длительное состязание между этими видами растительности (тем более долгая, что те и другие долгожители). Победа хвойных произойдет лишь тогда, когда они обгонят в росте, затенят и тем самым выживут лиственные виды.
Финал этой сукцессии — спелый хвойный лес, который и рос здесь до оползня. Вся же смена биоценозов уместилась в несколько сотен лет Естественно, что новый оползень в этом месте не исключен, и тогда все может повториться.
4. Вклад растений в сукцессию
Изучение структуры сообщества и сукцессии обычно считают областью ботаники (фитоценологии), и это не случайно. С растениями связана большая часть биомассы и главные черты структуры биоценоза. Кроме того, растения не трудно перечислить и посчитать, тем самым определяя обилие и преемственность видов. Большой вклад растений в сукцессию связан не только с тем, что они первичные продуценты (образователи органической массы), но и с тем, что они довольно медленно разлагаются. Кроме живой биомассы, растительные организмы создают основную часть некромассы, то есть мертвого органического вещества. Несмотря на высокую активность бактерий и других детритофагов, растительные остатки накапливаются в виде листового опада или торфа. Кроме того, доминирование деревьев в большинстве сообществ объясняется именно их способностью накапливать в составе своего организма мертвое вещество. Из него состоит большая часть ствола и ветвей. Тенденция кустарников и деревьев умеренно влажных местообитаний вытеснять травянистую растительность происходит оттого, что у них развивается крона и мощная корневая система. Все это строится на большом сложно разветвленном «скелете», состоящем в основном из мертвых тканей (древесины). Тела животных разлагаются гораздо быстрее, но иногда и их остатки, как и у растений, определяют структуру сообщества и ход сукцессии в нем. Такое происходит при накоплении известковых скелетов в процессе роста кораллов. Коралловый риф, подобно лесу или торфяному болоту, направляет изменения в сообществе (биоценозе), накапливая свое мертвое прошлое. Рифообразующие кораллы, как и деревья, достигают доминирования в сообществе. Они поднимают свои ассимилирующие (образующие органическое вещество) части все выше и выше над мертвым основанием. В обоих случаях (коралл и лес) результатом будет мощное воздействие на среду, «контролирующее» в ней существование других организмов. Сообщество кораллового рифа (с доминированием животных, образующих симбиоз с водорослями) так же сложно по своей структуре, как и дождевой тропический лес.
То, что растения в большинстве случаев формируют структуру сообщества и определяют ход сукцессии, вовсе не означает, что они всегда строго определяют видовой состав входящих в сообщество животных. Частично это верно, поскольку растения являются основой всех пищевых цепей. Они же в значительной мере определяют физические параметры среды обитания животных. Тем не менее часто именно животные определяют характер фитоценоза. Яркое представление о роли фитофагов дает сокращение популяции кроликов в Англии (они вымирают из-за миксоматоза). Там, где они исчезли, на лугах быстро изменяется видовой состав растений. Особенно характерно резкое повышение обилия кустарников и деревьев (их подрост ранее выедался кро-ликами).
5. Скорость сукцессии
Несколько слов о темпах и продолжительности сукцессии. Сами сукцессии могут быть различного масштаба. Они могут идти медленно, тысячелетиями, а могут и быстро — в несколько суток.
В Европе в конце плиоцена (3 млн лет назад) наступил ледниковый период. Ледник уничтожил под своим покровом всякую жизнь. Он срывал и сглаживал почвенный покров, крошил скалы. При его отсту-плении и потеплении климата обнажились огромные пространства голой безжизненной земли. Постепенно она заселялась различными растениями и животными. Конечно, эти изменения происходили очень медленно. Там, где ледник разрушил тропические леса, продолжается их восстановление и по сю пору. Эти участки еще не достигли устойчивого состояния. Так что им не хватило для завершения сукцессии и миллионов лет.
Медленно шли и те изменения, которые привели ксерофитные широколиственные леса миоцена (20 млн лет назад) к нынешним северным среднеазиатским пустыням. Очень медленно развивалось современное состояние растительности и животного мира Центральных Каракумов. Оно началось с того момента, как древнее Арало-Каспийское море обнажило, отступая, огромную площадь своего дна.
Гораздо быстрее проходят сукцессии после лесного пожара, когда в определенной последовательности происходит смена одного биоценоза другим, что и приводит, наконец, к восстановлению устойчивого сообщества. Относительно быстро происходит обрастание обнаженных обрывов : участков скалы в результате эрозии или оползня.
Самые быстрые сукцессии наблюдаются во временном водоеме или при смене сообществ в разлагающемся трупе животного, в гниющем стволе дерева, в настое сена.
6. Понятие климакса
Конечны ли сукцессии? Если вместо гибнущих особей место в сообществе будут занимать особи того же вида, а не других, то видовые изменения остановятся и наступит устойчивое равновесие.
Климаксный биоценоз остается неизменным в течение длительного времени (в несколько человеческих жизней). Когда-то бытовало представление о том, что в любой климатической зоне существует только один истинный климакс. Считали, что все сукцессии в данной природно-климатической зоне ведут к одному и тому же типу климаксного сообщества. И это происходит независимо от того, с чего они начались. Так, и песчаная дюна, и залежь, и даже зарастающий пруд в конце концов должны прийти к одному типу сообщества. Однако сейчас пришли
к убеждению, что на ход сукцессии влияют не только климатические факторы (которые приблизительно одинаковы в данной зоне), но и почвенные условия, топография, процессы, в том числе и катастрофические, например пожар. Поэтому в одной климатической зоне вполне может существовать ряд климаксных сообществ или ряд специфических этапов климакса.
В полевых условиях очень трудно выделить устойчивое кли-максное сообщество. Обычно удается отметить, что скорость сукцессии падает до определенного уровня. После чего уже не удается заметить никаких изменений. На залежах достижение заключительной стадии сукцессии потребовало бы 100-300 лет. Однако вероятность возникновения пожара или урагана за этот период настолько высока (ураганы бывают примерно раз в 70-90 лет), что сукцессия может никогда не завершиться. Если учесть, что лесные сообщества северной умеренной зоны все еще восстанавливаются после последнего ледникового периода, то климаксное сообщество, видимо, возможно только теоретически. Кроме того, структура лесного или пастбищного сообщества, кажущаяся устойчивой на площади в несколько гектаров, всегда представляет собой мозаику минисукцессий. Каждое падение дерева или отмирание дерновины освобождает пространство, на котором начинается новая сукцессия.
В общем виде явление экологической сукцессии можно охарактеризовать следующими положениями:
1) Это закономерный процесс, ход которого можно предвидеть.
2) Сукцессия — это результат изменений, которые вносят в среду обитания сами сообщества, то есть процесс не задается извне.
3) Заканчивается сукцессия образованием климаксного биоценоза, который отличается наибольшим разнообразием, а следовательно, наиболее многочисленными связями между организмами. Таким образом, климаксный биоценоз максимально защищен от возможных нарушений со стороны внешних факторов и находится в состоянии равновесия.
7. Общие закономерности сукцессии
Наблюдения за сукцессиями показывают, что некоторые определенные свойства биоценозов изменяются в одном направлении, каков бы ни был тип сукцессии. Сформулируем наиболее общие закономерности эволюции биоценозов. Вот они:
|
Итак, сукцессия — это процесс, имеющий направление. Направлен он к достижению равновесия в энергетическом обмене. В смысле изменения структуры он направлен к достижению наибольшего видового разнообразия. С точки зрения конструкции пищевых цепей этот процесс направлен к их удлинению и усложнению. А исходя из пространства экологических факторов, процесс сукцессии продвигается в сторону занятия максимального числа экологических ниш (максимального насыщения сообщества). Работа в биоценозе, близком к климаксному, распределяется таким образом, чтобы использовать все ресурсы и, по возможности, насытить сообщество видами с узкой специализацией. Идеальный финал сукцессии — достижение полного равновесия и остановка структурных и функциональных изменений в системе (с точки зрения философа — система умерла!).
8. Циклические сукцессии
Рассматривая ход сукцессивных изменений по стадиям, мы можем сделать вывод о его линейном характере. Между тем наблюдать приходится обычно не линейную, а циклическую преемственность биоценозов. Падает мертвое дерево и повторяется цикл разложения древесины. Листовой опад ложится на почву ежегодно и с каждым новым слоем происходит одна и та же деградационная сукцессия.
Но вот, кажется, пример сукцессии, в которой не может быть повтора — развитие спелого соснового бора. На эту сукцессию, особенно если она начинается на пустом месте, должны уходить многие сотни лет. Сам же хвойный лес настолько устойчив, что вроде дальше ему развиваться не во что. Однако леса горят, причем горят постоянно. В каждый момент времени где-то на планете бушуют многочисленные лесные пожары, и никакие по-жарники не остановят этот процесс. Ученые говорят о пирогенных (происходящих от огня) сукцессиях, которые характерны и для лесной зоны в нашей стране.
Пожары вообще играют важную роль в создании многих климаксных биоценозов. Они благоприятствуют видам, устойчивым к огню, и исключают другие, которые, в противном случае, заняли бы доминирующее положение. Обширные сосновые леса на юге США сохраняются благодаря периодическим пожарам (и это не парадокс). Сосны приспособились к тому, чтобы выдерживать опаляющее воздействие огня при пожарах, в которых гибнут дубы и другие широколиственные формы. Пожары являются даже обязательным фактором в циклах жизни сосны (некоторых видов), которая выбрасывает семена только после воздействия тепла от пожара. Огонь должен проходить на уровне подлеска. После такого пожара проростки сосны очень быстро растут, так как им не приходится конкурировать с другими видами (они сгорели).
Сохранение лесов из гигантской секвойи, или мамонтова дерева (высота до 112 м, толщина ствола до 3,5 м, продолжительность жизни до 4-х тысяч лет) в горах Сьерра-Невада также зависит, в основном, от пожаров. Они благоприятны для этого дерева. Толстая кора секвойи очень огнеустойчива и защищает ее при пожарах, от которых гибнут ель и пихта. Интенсивная борьба с пожарами в рощах из секвойи привела к тому, что в подлеске больше места заняла ель, вытесняя подрост секвойи. Конечно, пройдет не одно тысячелетие, прежде чем ель окончательно вытеснит долго живущую секвойю. Но само наличие ели в подлеске напоминает о том, что роща из секвойи — пирогенное климаксное сообщество. Вероятно, для любого местообитания, в котором время от вре-мени становится достаточно сухо и возникает опасность возгорания, характерна зависимость от пожара. Так, чапаральная растительность в Калифорнии, подверженная сезонным засухам, тоже представляет собой пирогенный климакс. Чапараль (заросли кустарникового дуба) во многих местах заменилась бы дубовым редколесьем, если бы были предотвращены пожары. Частые пожары уничтожают проростки широколиственных деревьев, но многие травы и кустарник дают побеги от сохранившихся в земле корней.
Изучение сукцессии позволяет сформулировать
четыре основных биоценологических принципа.
|
1 . Почему изменяются биоценозы?
2. От чего зависит обилие видов в сообществе?
3. Как по-своему вы можете определить экологическую сукцессию?
4. Что разрушается при деградационной сукцессии?
5. Можете ли вы привести пример деградационной сукцессии?
6. Чем автогенная сукцессия отличается от деградационной?
7. Назовите причины отличий первичной сукцессии от вторичной?
8. В чем причина автогенной сукцессии? Где она кроется — вне или внутри процесса?
9. Какое сообщество долговечней: кустарниковое или луговое? Почему?
10. Где разнообразнее ресурсы — в пионерных стадиях сукцессии или в заключительных?
11. Какие закономерности сукцессии можно сформулировать, наблюдая становление соснового бора?
12. Почему экологическую сукцессию традиционно описывают по череде растительных сообществ?
13. Каковы могут быть скорости у разных сукцессий? Примеры ;
14. Почему климаксное сообщество почти не меняется?
15. Как сукцессия может стать циклической?
Ризоиды — нитевидные образования у мхов, заростков папоротниковидных, ли-шайников, некоторых видов водорослей и грибов, выполняющие функцию корня.
Сукцессия. Примеры сукцессией экосистем
Сукцессия
Виды сукцессий
Вторичная сукцессия
Типы сукцессионных изменений
Продолжительность сукцессии
Примеры сукцессией экосистем
В сообществах постоянно происходит изменения. Изменяется их видовой состав, численность тех или иных организмов, трофическая структура ну и иные показатели сообщества.
Сообщество изменяются во времени.
Сукцессия - это последовательная, закономерная смена одних сообществ другими на определённом участке территории, обусловленная внутренними факторами развития экосистем.
Для того чтобы понять природу экологической сукцессии – представите себе ИДЕАЛЬНОЕ сообщество (то есть суммарная продукция автотрофов в энергетическом выражении точно соответствует энергозатратам, идущие на обеспечение жизнедеятельности составляющих его организмов).
В экологии суммарные энергозатраты называются – общим дыханием сообщества.
Ясно, что в таком идеальном случае процессы продуцирования уравновешиваются процессами дыхания.
Следовательно, биомасса организмов в такой системе остается постоянной, а сама система неизменной ил равновесной.
Если «общее дыхание» меньше первичной валовой продукции – в экосистеме будет происходить накопление органического вещества;
Если больше – его уменьшение.
И в первом и во втором случае будет происходить изменения сообщества
При избытке ресурса всегда найдутся виды –которые смогут его освоить, а при недостатке – часть видов вымрет.
Такое изменение и составляет сущность – экологической сукцессии
Главная особенность такого процесса состоит в том, что изменения сообщества всегда происходит в направлении к равновесному состоянию.
1.1 Виды сукцессий
Сукцессия, которая начинается на лишенном жизни месте (например, на вновь образовавшейся песчаной дюне), называется первичной сукцессией.
В природе первичные сукцессии встречаются сравнительно редко и продолжаются значительно дольше вторичных - до нескольких столетий.
Первичная сукцессия - это зарастание места, ранее не занятого растительностью: голых скал или застывшей вулканической лавы.
Пример:
Формирование сообщества на оголившемся участке скалы, участке застывшей вулканической лавы, на недавно сформированной песчаной дюне или после отхода ледника.
Жить на таком грунте способны лишь немногие растения, их называют пионерами сукцессий. Типичные пионеры - мхи и лишайники. Они изменяют грунт, выделяя кислоту, которая разрушает и разрыхляет камни. Отмирающие мхи и лишайники под действием бактерий - редуцентов разлагаются, а их остатки перемешиваются с рыхлым каменистым субстратом (песком).
Так образуется первая почва, на которой уже могут расти другие растения. Необходимость разрушения материнской горной породы - главная причина медленного хода первичных сукцессий; отметьте увеличение толщины почвенного слоя по мере сукцессии.
На почве, бедной питательными веществами, поселяются травы, которые более конкретно способны и вытесняют лишайники и мхи. Корни трав проникают в трещины каменистой породы, раздвигают эти трещины и разрушают камень все более.
На смену травам приходят многолетние растения и кустарники, например, ольха и ива. На корнях ольхи находятся клубеньки - специальные органы, содержащие симбиотические бактерии, которые фиксируют атмосферный азот и способствуют накоплению в почве больших его запасов, за счет чего почва становится все более плодородной.
Теперь на ней уже могут расти деревья, например сосна, береза и ель.
Таким образом, движущей силой сукцессии является то, что растения изменяют почву под собой, влияя на ее физические свойства и химический состав, так что она становится пригодной для видов-конкурентов, которые вытесняют первоначальных обитателей, вызывая смену сообщества – сукцессию, в силу конкуренции растения далеко не всегда обитают там, где условия для них лучше.
Протекание первичных сукцессий проходит в несколько этапов.
Например, в лесной зоне: сухой безжизненный субстрат - лишайники- мхи - однолетниковое разнотравье - злаки и многолетние травы- кустарники - деревья 1-й генерации- деревья 2-й генерации; в степной зоне сукцессия завершается на стадии трав и т. д.
1.2 Вторичная сукцессия
Термин «вторичная сукцессия» относится к сообществам, которые развиваются на месте уже существовавшего ранее сформированного сообщества.
В местах, где хозяйственная деятельность людей не вмешивается во взаимоотношения организмов, складывается климаксовое сообщество, которое может существовать неопределенно долгое время - до тех пор, пока какое-либо воздействие извне (вспашка земли, рубка леса, пожар, извержение вулкана, наводнение) не нарушит его природную структуру.
В случае разрушения сообщества в нем начинается сукцессия - медленный процесс восстановления исходного состояния.
Примеры вторичных сукцессий: зарастание заброшенного поля, луга, гари или вырубки.
Вторичная сукцессия длится несколько десятков лет.
Она начинается с того, что на освобожденном участке почвы появляются однолетние травянистые растения. Это - типичные сорняки: одуванчик, осот, мать-и-мачеха и другие. Их преимущество в том, что они быстро разрастаются и производят семена, приспособленные к распространению на далекие расстояния с помощью ветра или животных.
Однако уже через два-три года их вытесняют конкуренты - многолетние травы, а затем - кустарники и деревья, прежде всего осина.
Эти породы затеняют землю, а их обширные корневые системы забирают из почвы всю влагу, так что проросткам видов, первыми попавших на поле, становится трудно расти.
Однако сукцессия на этом не останавливается; за осиной появляется сосна; а последними - медленно растущие теневыносливые породы, например ель или дуб. Через сто лет на этом участке восстанавливается то сообщество, которое было на месте поля до сведения леса и вспашки земли.
ВЕЙНИК - род многолетних травянистых растений семейства Злаки, или Мятликовые
Рис. 8.7. Вторичная сукцессия сибирского темно-хвойного леса (пихтово-кедровой тайги) после опустошительного лесного пожара.
1.4 Продолжительность сукцессии
Продолжительность сукцессии во многом определяется структурой сообщества. Изучение первичной сукцессии на таких местах, как песчаные дюны, свидетельствует о том, что в этих условиях для развития климакса требуются многие сотни лет. Вторичные сукцессии, например на вырубках, протекают гораздо быстрее. Все же требуется не менее 200 лет, чтобы в условиях умеренного влажного климата смог восстановиться лесной массив.
Если климат особенно суров (как, например, в пустыне, тундре или в степи), продолжительность серий более коротка, так как сообщество не может существенно изменить неблагоприятное физическое окружение. Вторичная сукцессия в степи, например, продолжается около 50 лет.
Основные стадии вторичной сукцессии в умеренном климате:
· первая стадия травянистой растительности длится около 10 лет;
· вторая стадия кустарников? от 10 до 25 лет;
· третья стадия лиственных деревьев? от 25 до 100 лет;
· четвертая стадия хвойных деревьев? более 100 лет.
Сукцессии могут быть различного масштаба. Они могут идти медленно, тысячелетиями, а могут и быстро - в несколько суток.
Продолжительность сукцессии во многом определяется структурой сообщества.
При первичной сукцессии для развития устойчивого сообщества требуются многие сотни лет.
Обрати внимание!
Необходимость разрушения материнской породы - главная причина медленного хода первичных сукцессий.
Вторичные сукцессии протекают значительно быстрее. Это объясняется тем, что первичное сообщество оставляет после себя достаточное количество питательных веществ, развитую почву, что создает условия для ускоренного роста и развития новых поселенцев.
Пример:
В Европе в конце плиоцена (3 млн лет назад) наступил ледниковый период. Ледник уничтожил под своим покровом всякую жизнь. Он срывал и сглаживал почвенный покров, крошил скалы. При его отступлении и потеплении климата обнажились огромные пространства голой безжизненной земли. Постепенно она заселялась различными растениями и животными. Конечно, эти изменения происходили очень медленно. Там, где ледник разрушил тропические леса, продолжается их восстановление до настоящего времени. Эти участки ещё не достигли устойчивого состояния. Так что им не хватило для завершения сукцессии и миллионов лет.
Медленно шли и те изменения, которые привели широколиственные леса миоцена (20 млн лет назад) к нынешним северным среднеазиатским пустыням.
Гораздо быстрее проходят сукцессии после лесного пожара, когда в определённой последовательности происходит смена одного биоценоза другим, что и приводит, наконец, к восстановлению устойчивого сообщества.
Относительно быстро происходит обрастание обнажённых обрывов: участков скалы в результате эрозии или оползня.
Самые быстрые сукцессии наблюдаются во временном водоёме или при смене сообществ в разлагающемся трупе животного, в гниющем стволе дерева, в настое сена.
Общие закономерности сукцессии
В общем виде явление экологической сукцессии можно охарактеризовать следующими положениями:
Сукцессия - это закономерный процесс, ход которого можно предвидеть.
Сукцессия - это результат изменений, которые вносят в среду обитания сами сообщества, то есть процесс не задаётся извне.
Заканчивается сукцессия образованием климаксного биоценоза, который отличается наибольшим разнообразием, а, следовательно, наиболее многочисленными связями между организмами.
Таким образом, климаксный биоценоз максимально защищён от возможных нарушений со стороны внешних факторов и находится в состоянии равновесия.
Главная особенность экологической сукцессии состоит в том, что изменения сообщества всегда происходят в направлении к равновесному состоянию.
Когда экосистема приближается к конечному стабильному состоянию (состоянию климакса), в ней, как и во всех равновесных системах, происходит замедление всех процессов развития.
Наблюдения за сукцессиями показывают, что некоторые определённые свойства биоценозов изменяются в одном направлении, каков бы ни был тип сукцессии.
Сформулируем их.
Виды растений и животных непрерывно сменяются.
Повышается видовое разнообразие организмов.
Размеры организмов по ходу сукцессии растут.
Линейные пищевые цепи с преобладанием травоядных животных превращаются в сложные пищевые сети. Всё большую роль в них начинают играть детритоядные формы (потребители мёртвой органики).
Биологические круговороты удлиняются и усложняются, организмы становятся всё более экологически специализированными.
Биомасса органического вещества увеличивается. Происходит снижение чистой продукции сообщества и повышение интенсивности дыхания.
1.5 Значение сукцессии
Зрелое сообщество с его большим разнообразием, насыщенностью организмами, более развитой трофической структурой, с уравновешенными потоками энергии способно противостоять изменениям физических факторов (таких, как температура, влажность) и даже некоторым видам химических загрязнений в гораздо большей степени, чем молодое сообщество. Однако молодое сообщество способно продуцировать новую биомассу в гораздо больших количествах, чем старое. Остатки цивилизаций и пустыни, возникновение которых бязано деятельности человека, являются прекрасным доказательством того, что человек никогда не осознавал свою тесную связь с природой, необходимость приспосабливаться к естественным процессам, а не командовать ими. Тем не менее, даже тех знаний, которые накоплены в настоящее время, достаточно для уверенности в том, что превращение нашей биосферы в один обширный ковер пахотных земель таит в себе огромную опасность. Для нашей собственной защиты определенные ландшафты должны быть представлены естественными сообществам.
Таким образом, человек может собирать богатый урожай в виде чистой продукции, искусственно поддерживая сообщество на ранних стадиях сукцессии. Ведь в зрелом сообществе, находящемся на стадии климакса, чистая годовая продукция расходуется в основном на дыхание растений и животных и может быть даже равна нулю.
С другой стороны, с точки зрения человека, устойчивость сообщества, находящегося в стадии климакса, его способность противостоять воздействию физических факторов (и даже управлять ими) является очень важным и весьма желательным свойством. Человек заинтересован и в продуктивности, и в стабильности сообщества. Для поддержания жизни человека необходим сбалансированный набор как ранних, так и зрелых стадий сукцессии, находящихся в состоянии обмена энергией и веществом. Избыточное количество пищи, создающееся в молодых сообществах, позволяет поддерживать более старые стадии, которые помогают противостоять внешним воздействиям.
Пахотные земли, например, должны считаться молодыми сукцессионными стадиями. Они поддерживаются в таком состоянии благодаря непрерывному труду земледельца. Леса же представляют собой более старые, более разнообразные и более стабильные сообщества с низкой величиной чистой продукции. Чрезвычайно важно, чтобы обоим типам экосистем человек уделял одинаковое внимание. Если уничтожить лес в погоне за временным доходом от древесины, уменьшатся запасы воды и почва будет снесена со склонов. Это уменьшит продуктивность районов. Леса представляют для человека ценность не только как поставщики древесины или источник дополнительных площадей, которые могут быть заняты культурными растениями.
К сожалению, люди слабо осознают последствия экологических нарушений, возникающих в погоне за экономической выгодой. Отчасти это связано с тем, что даже специалисты-экологи еще не могут дать точных предсказаний последствий, к которым приводят различные нарушения экосистем зрелого типа. Остатки цивилизаций и пустыни, возникновение которых обязано деятельности человека, являются прекрасным доказательством того, что человек никогда не осознавал свою тесную связь с природой, необходимость приспосабливаться к естественным процессам, а не командовать ими.
Тем не менее, даже тех знаний, которые накоплены в настоящее время, достаточно для уверенности в том, что превращение нашей биосферы в один обширный ковер пахотных земель таит в себе огромную опасность. Для нашей собственной защиты определенные ландшафты должны быть представлены естественными сообществами
ЗАКРЕПЛЕНИЕ:
Укажите этапы зарастания водоема из предложенной растительности: сфагнум, осока, сосна болотная, смешанный лес, багульник (осока, сфагнум, багульник, сосна болотная, смешанный лес).
Распредели этапы сукцессии в правильном порядке: однолетние растения, кустарники лиственные деревья, многолетники, хвойные деревья (однолетние растения, многолетники, кустарники, лиственные деревья, хвойные деревья)
Расположи происходящие этапы сукцессии во времени: заселение территории мхами. прорастание семян травянистых растений, заселение кустарниками, формирование устойчивого сообщества, заселение лишайниками голых скал
1. заселение лишайниками голых скал
2. заселение территории мхами
3. прорастание семян травянистых растений
4. заселение кустарниками
5. формирование устойчивого сообщества
Ход эволюции (развития) сообщества нельзя предугадать.
Наиболее общие закономерности эволюции биоценозов:
1.Виды растений и животных в ходе развития сообщества можно предсказать
2.Понижается разнообразие видов организмов.
3.Размеры организмов по ходу сукцессии снижаются.
4,Пищевые цепи укорачиваются и упрощаются. Все большую роль в них начинают играть детритофаги.
5.Биологические круговороты усложняются , организмы становятся все более экологически специализированными.
6.Биомасса органического вещества в ходе развития сообщества увеличивается. Происходит рост чистой продукции сообщества и замедление интенсивности дыхания.
Сукце́ссия (от лат. succesio - преемственность, наследование) - последовательная необратимая и 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.
Существует множество классификаций сукцессий, Различают обычно первичные и вторичные сукцессии.
Первичные сукцессии.Под первичной обычно понимается сукцессия, развитие которой начинается на изначально безжизненном субстрате. Ход первичной сукцессии рассмотрим на примере наземных экосистем. Если взять участки земной поверхности, например заброшенные песчаные карьеры, в различных географических районах (в лесной, степной зонах либо среди тропических лесов и т. п.), то для всех этих объектов будут характерны такие закономерности как:заселение живыми организмами, увеличение их видового разнообразия, постепенное обогащение почв органическим веществом, возрастание их плодородия,усиление связей между различными видами или трофическими группами организмов, уменьшение числа свободных, экологических ниш, постепенное формирование все более сложных биоценозов и экосистем, повышение их продуктивности.Более мелкие виды организмов, особенно растительных, при этом, как правило, сменяются более крупными, интенсифицируются процессы круговорота веществ и т. п.В каждом случае при этом можно выделить последовательные стадии сукцессий, под которыми понимается смена одних экосистем другими, а сукцессионные ряды заканчиваются относительно мало изменяющимися экосистемами. Их называют климаксными (греч. климакс - лестница), коренными или узловыми
Вторичные сукцессии.Вторичные сукцессии отличаются от первичных тем, что они начинаются обычно не с нулевых значений, а возникают на месте нарушенных или разрушенных экосистем. Например, после вырубок лесов, лесных пожаров, при зарастании площадей, находившихся под сельскохозяйственными угодьями. Основное отличие этих сукцессий заключается в том, что они протекают несравненно быстрее первичных, так как начинаются с промежуточных стадий (трав, кустарников или древесных растений-пионеров) и на фоне более богатых почв
Для любой сукцессии, особенно первичной, характерны следующие общие закономерности протекания процесса .
1.На начальных стадиях видовое разнообразие незначительно, продуктивность и биомасса малы. По мере развития сукцессии эти показатели возрастают.
2.С развитием сукцессионного ряда увеличиваются взаимосвязи между организмами. Особенно возрастает количество и роль симбиотических отношений. Полнее осваивается среда обитания, усложняются цепи и сети питания.
3.Уменьшается количество свободных экологических ниш, и в климаксном сообществе они либо отсутствуют, либо находятся в минимуме. В связи с этим по мере развития сукцессии уменьшается вероятность вспышек численности отдельных видов.
4.Интенсифицируются процессы круговорота веществ, потока энергии и дыхания экосистем.
5.Скорость сукцессионного процесса в большей мере зависит от продолжительности жизни организмов, играющих основную роль в сложении и функционировании экосистем.6.Неизменяемость завершающих (климаксных) стадий сукцессий относительна. Динамические процессы при этом не приостанавливаются, а лишь замедляются. Продолжаются динамические процессы, обусловливаемые изменениями среды обитания, сменой поколений организмов и другими явлениями. Относительно большой удельный вес занимают динамические процессы циклического (флуктуационного) плана.
Поток энергии и круговороты веществ в биосфере
Под круговоротом веществ понимают повторяющийся процесс превращения и перемещения веществ в природе, имеющий более или менее выраженный циклический характер. В круговороте веществ принимают участие все живые организмы, поглощающие из внешней среды одни вещества и выделяющие в нее другие. Так, растения потребляют из внешней среды углекислый газ, воду и минеральные соли и выделяют в нее кислород. Животные вдыхают кислород, выделенный растениями, а поедая их, усваивают синтезированные из воды и углекислого газа органические вещества и выделяют углекислый газ, воду и вещества непереваренной части пищи. При разложении бактериями и грибами отмерших растений и животных образуется дополнительное количество углекислого газа, а органические вещества превращаются в минеральные, которые попадают в почву и снова усваиваются растениями. Непрерывная циркуляция химических элементов в биосфере по более или менее замкнутым путям называется биогеохимическим циклом. Необходимость такой циркуляции объясняется ограниченностью их запасов на планете. Чтобы обеспечить бесконечность жизни, химические элементы должны совершать движение по кругу Круговорот веществ проявляется в многократном участия веществ в процессах, происходящих в атмосфере, гидросфере, литосфере и в том числе в тех их слоях, входящих в состав биосферы Различают два основных круговороты веществ: большой (геологический) и малый (биологический, или биотический), которые охватывают всю планету. Геологический (большой) круговорот - это обмен веществами между сушей и Мировым океаном Прежде происходит глобальная циркуляция воды, т.е. сначала выпадения атмосферных осадков, затем - поверхностный и подземный сток, инфильтрация, испарение и наконец - конденсация, затем снова выпадают осадки На круговорот воды расходуется почти треть всей солнечной энергии, поступающей к Земле Большой круговорот веществ не является замкнутым: определенное количество веществ изымается из круговорота и сохраняется в осадочных породах в виде известняков, торфа, нефти и других пород и минералов Этим забезпечуетться поступательное развитие земной коры и биосферы Геологический и биологический круговороты тесно взаимосвязаны, взаимодействуют между собой, иногда сливаясь воедино Но все же структурно и функционально они существенно отличаются биологическом круговороте в присущи следующие характерные особенности по сравнению с геологическимм:его действие происходит, как правило, в пределах биогеоценоза, тогда как геологический происходит на больших территориях - материках и прилегающих к ним частях океана;
Главной причиной и движущей силой биологического круговорота является различный характер питания продуцентов, консументов и редуцентов, а геологического - круговорот воды между океаном и сушей; в малом круговороте участвуют только биогенные элементы, тогда как в большом - все химические элементы, которые есть в земной коре
Продолжительность циклов химических элементов в биологическом круговороте является кратковременной (год, несколько лет, десятки и сотни лет), а длительность цикла в геологическом составляет десятки и даже сотни тысяч Роки. Круговорот веществ, как и все происходящие в природе процессы, требует постоянного притока энергии. Основой биогенного круговорота, обеспечивающего существование жизни, является солнечная энергия. Связанная в органических веществах энергия но ступеням пищевой цепи уменьшается, потому что большая ее часть поступает в окружающую среду в виде тепла или же тратится на осуществление процессов, происходящих в организмах, Поэтому в биосфере наблюдается поток энергии и ее преобразование. Таким образом, биосфера может быть устойчивой только при условии постоянного круговорота веществ и притока солнечной энергии.
Вещества биосферы
Разрабатывая учение о биосфере, В.И.Вернадский большое внимание уделял планетарной геохимической роли живого вещества, слагающего биосферу. Как мы уже отмечали, В.И.Вернадский считал, что вещество биосферы состоит из нескольких разнородных природных частей. Живое вещество - вся совокупность тел живых организмов, населяющих Землю, физико-химически едина, вне зависимости от их систематической принадлежности. Масса живого вещества сравнительно мала и оценивается величиной 2,4…3,6 1012 т (в сухом весе) и составляет менее одной миллионной части всей биосферы (ок. 3 1018 т), которая, в свою очередь, представляет собой менее одной тысячной массы Земли. Но это одна «из самых могущественных геохимических сил нашей планеты», поскольку живые организмы не просто населяют земную кору, а преобразуют облик Земли. Живые организмы населяют земную поверхность очень неравномерно. Их распространение зависит от географической широты.
Биогенное вещество - вещество, создаваемое и перерабатываемое живым организмом. На протяжении органической эволюции живые организмы тысячекратно пропустили через свои органы, ткани, клетки, кровь большую часть атмосферы, весь объём мирового океана, огромную массу минеральных веществ. Эту геологическую роль живого вещества можно представить себе по месторождениям угля, нефти, карбонатных пород и т. д.
Косное вещество - продукты, образующиеся без участия живых организмов.
Биокосное вещество - вещество, которое создается одновременно живыми организмами и косными процессами, представляя динамически равновесные системы тех и других. Таковы почва, ил, кора выветривания и т. д. Организмы в них играют ведущую роль.
Вещество, находящееся в радиоактивном распаде.
Рассеянные атомы , непрерывно создающиеся из всякого рода земного вещества под влиянием космических излучений.
Вещество космического происхождения .
