🗊Презентация Саморазвитие экосистем - сукцессии

Саморазвитие экосистем - сукцессии Цель: познакомить с закономерностями формирования устойчивых экосистем в природе

Взаимосвязи клевера лугового в агроценозе «клеверное поле»

Вопросы Почему культурные растения не могут конкурировать с сорняками? Почему быстро истощается почва в агроценозах? Укажите пути возврата питательных веществ в почву и повышения продуктивности агроценозов Укажите значение агроценозов для обеспечения населения продуктами питания, развития народного хозяйства

Саморазвитие экосистем Любой биоценоз динамичен, в нем постоянно происходят изменения в состоянии и жизнедеятельности его членов и в соотношении популяций

Последовательная закономерная смена биоценозов на одной и той же территории под влиянием природных и (или) антропогенных факторов Последовательная закономерная смена биоценозов на одной и той же территории под влиянием природных и (или) антропогенных факторов Например, на месте маленького озера может образоваться болото из-за постепенного обмеления и высыхания; на месте болота – луг; на месте леса – луг, на месте безжизненного вулканического острова через столетия может вырасти лес и т.д. В ходе сукцессии  процессы всегда идут в направлении достижения равновесия в экосистеме – климакса КЛИМАКС – состояние в экосистеме, когда она без вмешательства извне находится в  равновесии

Американский эколог Клементс – автор учения о сукцессиях Фре́дерик Кле́ментс (англ. Frederic Edward Clements, 1874—1945) — американский ботаник, эколог растений и миколог. Ввёл понятие «экотон», обозначающее относительно резкую переходную зону между сообществами. Совокупность растительности и животного мира именовал биомом. Внёс большой вклад в систематику грибов. Член американской Национальной Академии наук, Американского ботанического общества (вице-президент в 1905, консультант в 1906—1910), Американской Ассоциации содействия прогрессу науки.

ПЕРВИЧНАЯ СУКЦЕССИЯ – процесс развития различных экосистем на безжизненных территориях (на песчаных дюнах, на вулканических островах, на месте скалистых гор). Эта сукцессия самая длительная, т.к. сначала требуется время для формирования почвы. Последовательность процессов: На безжизненных местах поселяются «пионеры», первопоселенцы – сине-зеленые водоросли, лишайники. Отмирая, они образуют тонкий слой почвы, на которой  могут поселяться сначала мхи. Затем, по мере увеличения почвенного слоя, могут вырасти  травы,  кустарники, деревья.

ВТОРИЧНАЯ СУКЦЕССИЯ – это развитие  одной экосистемы, более адаптированной к данным абиотическим условиям, на месте другой. Степень благоприятности условий местопроизрастания оценивается либо по результатам прямого определения значений факторов, либо по растениям-индикаторам. для лесной зоны кислица указывает на условия увлажнения, близкие к оптимальным, и значительное богатство почв питательными минеральными веществами; черника – на несколько избыточное увлажнение и некоторый дефицит элементов минерального питания; брусника – на дефицит увлажнения и почвенного плодородия; мхи (кукушкин лён, сфагнум) – на чрезмерно избыточное увлажнение, дефицит минеральных веществ, недостаток кислорода для дыхания корней и наличие процессов торфообразования. Наряду с индикаторами меняется состав и других видов, произрастающих под пологом эдификаторов. По растениям-эдификаторам и растениям-индикаторам называют биоценозы (экосистемы).

Причины вторичных сукцессий: изменение климата (постепенное заболачивание местности из-за влажного климата), природные катаклизмы (землетрясения, наводнения, ураганы и т.д.), человеческая деятельность! (вырубка лесов, загрязнение, вспашка земель, добыча  полезных ископаемых и т.д.), нашествие вредителей или заболевания. Примечание: если в ходе вторичной сукцессии исчез почвенный слой (из-за эрозии почвы), процессы пойдут по типу первичной сукцессии.

Антропогенные воздействия Часто ведут к упрощению экосистем. Такие явления называют дегрессиями. Различают, например, пастбищные, рекреационные и другие дегрессии. Смены такого типа обычно завершаются не климаксными экосистемами, для которых характерно усложнение структуры, а стадиями катоценоза, которые нередко заканчиваются полным распадом экосистем

Причина нарушения экосистем - пожары Низовые пожары – гибель мхов, лишайников, сухой травы, опавшей хвои и листвы, брусники, черники, вереска, обгорание коры у основания деревьев и молодой поросли, могут превратиться в почвенные (тление верхнего слоя почвы, сгорание корней деревьев) Верховые пожары – возникают от низовых из-за сильного ветра или засухи, гибель крон деревьев, перенос огня на большие расстояния После пожара - восстановительная сукцессия

Основные причины загорания лесов: брошенная незатушенная спичка или сигарета; бутылки и осколки стекла (в солнечную погоду); не полностью погашенный костёр; преднамеренные поджоги; грозовые разряды.

Поражающие факторы лесных и торфяных пожаров Первичные поражающие факторы: огонь, высокая температура воздуха. Вторичные поражающие факторы: обширные зоны задымления, ядовитые газы, обрушение деревьев.

Последствиями крупных лесных пожаров являются: прекращение полётов самолётов, остановка движения по автомобильным и железным дорогам, резкое ухудшение экологической обстановки. По площади, охваченной огнём, лесные пожары подразделяются на классы.

По характеру распространения лесные пожары подразделяются на виды

По скорости распространения огня и высоте пламени пожары подразделяются на: слабые средние сильные

Верховой пожар – 10 лет спустя

Методы борьбы с лесными пожарами Непосредственное тушение проводится следующими способами: захлёстывание огня ветками, забрасывание огня песчаным грунтом, тушение пожаров водой или растворами химикатов, тушение пожаров искусственно вызванными осадками. Косвенный метод тушения проводится следующими способами: создание заградительных полос и барьеров на пути распространения огня, заблаговременный пуск огня от дорог, троп, ручьёв навстречу низовому или верхнему пожару.

Эвакуация из зоны лесного пожара Если во время прогулки в лесу вы столкнулись с лесным или торфяным пожаром: определите направление ветра; определите направление распространения огня; выберите маршрут выхода из леса (перпендикулярно огню) вдоль рек, просек в безопасное место; выходите из леса только в наветренную сторону и быстро.

Смена биоценозов в тайге (рис. 78, стр. 137, доп.м. – 140 стр., № 1, опыт Г.Ф.Гаузе)

Смена видов

Специфические закономерности сукцессий В каждой из них и на каждой стадии, присущ набор видов, который: 1) характерен для данного региона, 2) наиболее приспособлен. Различными будут и завершающие (климаксные) сообщества (экосистемы).

Видовой состав климаксных экосистем может существенно различаться. Видовой состав климаксных экосистем может существенно различаться. Общим является то, что эти экосистемы объединяет сходство видов-эдификаторов, то есть тех, которые в наибольшей мере создают среду обитания

Видовой состав климаксных экосистем может существенно различаться. Общее - экосистемы объединяет сходство видов-эдификаторов, то есть тех, которые в наибольшей мере создают среду обитания Эдификаторы для степных экосистем - плотнокустовые злаки (ковыль и типчак). Для тропических лесов - большое количество древесных видов, создающих сильное затенение для других видов своим пологом. Для лесной зоны северных и срединных регионов Евразии - ель и пихта.

Эвтрофикация Природная сукцессия - «старение» озерных экосистем Зарастание озер растениями от берегов к центру Озеро превращается в торфяное болото, экосистему климаксного типа «Цветение» водоемов – результат их обогащения биогенами (фосфором, азотом)  массовые заморы рыб

Сукцессионная серия Последовательный ряд постепенно и закономерно сменяющих друг друга сообществ в сукцессии

Автотрофная сукцессия Первые поселенцы быстро размножаются, толерантны к абиотическим условиям (R-стратегия, рост численности) Возрастает видовое разнообразие, увеличивается значение К-фактора (ограничитель роста) R- = К-  стабильное сообщество, климаксное, «самоподдерживающееся сообщество, находящееся в равновесии с физическим местообитанием» (Ю.Одум, 1975) Отмершая органика – источник минеральных веществ для биогеохимического круговорота

Гетеротрофная сукцессия Приток мертвого органического вещества не восполняет его запасы, т.к. участвуют в сукцессии только гетеротрофные организмы Количество энергии уменьшается Система (организмы) погибает По Ю.Одуму – ассоциация с эксплуатацией залежей горючих полезных ископаемых человеком

Закономерности биоценозов в ходе сукцессии Постепенное увеличение видового разнообразия Смена доминирующих видов Усложнение цепей питания Увеличение в сообществах доли видов с длительными циклами развития Усиление взаимовыгодных связей в биоценозах и др.

Сохранение биоразнообразия Ранние стадии сукцессионной серии – продукции много. Изымание ее не подрывает продуктивность экосистемы Изъятие в климаксных сериях – следует сохранять способность к самовозобновлению Полнота сукцессий и видовое разнообразие возможны в случае надежной «работы» круговорота питательных веществ и в стабильной экосистеме

Умение управлять процессами саморазвития и самовосстановления экосистем – важная задача современной хозяйственной деятельности человека Умение управлять процессами саморазвития и самовосстановления экосистем – важная задача современной хозяйственной деятельности человека Ускорять формирование стабильных сообществ Задерживать процессы в сообществах на нужной стадии развития

Вопросы В чем причина неустойчивости экосистем? Ответ: несбалансированность круговорота веществ Укажите общие закономерности саморазвития биоценозов Ответ: увеличение видового разнообразия, смена доминирующих видов, усложнение цепей питания, усиление взаимовыгодных связей, увеличение общей биомассы и продукции сообщества, увеличение расхода продукции в цепях питания

Вопросы Каковы факторы стабилизации экосистем? Ответ: уравновешивание процессов создания и разрушения органического вещества автотрофами и гетеротрофами за счет деятельности видов Укажите причины, которые могут помешать самовосстановлению биоценозов Какова роль зрелых сообществ в природе?