Енергетична структура екосистем

Iз вищевказаних характеристик найбiльше значення мають наступнi 4 аспекти:

1)Видовий склад рослин i тварин в процесi сукцесiї безперервно змiнюється. Це свiдчить про те, що види, якi домiнували на початкових стадiях сукцесiї, по мiрi досягнення бiоценозом клiмаксового стану, поступово втрачають цю властивiсть. Приклад -- замiна березняку ялиновим лiсом.

2)Бiомаса органiчної речовини збiльшується по ходу сукцесiї. Вiдповiдно ясно, що з часом проходить накопичення органiчної речовини як в наземному, так i у водному середовищi. Природнi водойми часто мiстять в розчиненому станi стiльки ж органiчної речовини, скiльки його мiститься в тiлi тварин.

3)Видовий склад має тенденцiю збiльшуватися по ходу сукцесiї.

4)Зниження чистої продукцiї угрупування i вiдповiдно пiдвищення iнтенсивностi дихання – найбiльш важливi явища сукцесiї. Проходить це по наступним причинам. Максимальна продуктивнiсть рослин спостерiгається тодi, коли сумарна продуктивнiсть листкiв, якi освiчуються свiтлом, в 4-5 разiв бiльша продуктивностi ґрунту. Збiльшення маси листкiв не веде до збiльшення фотосинтезу, так як пiдвищена затiненiсть зменшує корисну площу фотосинтезуючої поверхнi. Ось тому дихання затiнених листкiв негативно впливає на чисту продуктивнiсть фотосинтезу.

Таким чином, продуктивнiсть угрупування на рiзних стадiях сукцесiї рiзна. На початкових її стадiях прихiд її (створення органiчного енергетичного матерiалу) перевищує витрати (затрати на дихання). В результатi швидко збiльшується бiомаса угрупування. По мiрi наближення сукцесiї до клiмаксового рiвня продуктивнiсть, досягнувши максимуму, починає зменшуватись. В клiмаксовому угрупуваннi продуктивнiсть та дихання (прихiд i розхiд) врiвноважуються i збiльшуються. Як першого, так i другого процесiв не спостерiгається. Бiоценоз досягає бiльш або менш стабiльного, гомеостатичного стану. Це означає, що в клiмаксовому бiоценозi всi створюванi харчовi ресурси використовуються, внаслiдок чого чиста продукцiя лишається невеликою.

Знання цих закономiрностей має велике практичне значення для людини. Вилучаючи надлишок чистої продукцiї iз бiоценозiв, якi знаходяться на початку сукцесiйних рядiв, ми затримуємо сукцесiю, але не пiдриваємо основу iснування угрупування. Втручання ж в стабiльнi, клiмаксовi системи, якi з бiльшою повнотою використовують енергiю на «свої» потреби, неминуче викликає порушення рiвноваги, яка склалась. Поки такi порушення не перевищують самовiдновлюючої здатностi ценозу, то виникаючi демутацiйнi змiни можуть вернути його до вихiдного стану. Цим користуються, наприклад, при вирубцi лiсу. Але якщо сила та частота впливу виходять за рамки цих можливостей, то по частково стiйке, багате видами угрупування поступово деградує, змiнюючись похiдними угрупування з малою здатнiстю до самовiдновлення.

Приклади: Утворення ялинового лiсу на покинутих землях.

Вiдомо, що насiння деревних порiд (берези, вiльхи i т. д.) легко i на великi вiдстанi переносяться вiтром, а також птахами, тваринами. Попавши на слабо задернований ґрунт (закинуту рiллю або вирубку), насiння починає проростати. Правда, умови життя в таких місце проживання виявляються несприятливими для проростання насiння ялини i життя її сходiв i багато з них гинуть, тодi як проростки берези, завдяки своїй здатностi проростати лучно, виробляють сильно алелопатичнi впливи на навколишнi рослини. Крiм того, утворюючи густу «щiтку» проросткiв (сходiв), береза утворює затiнення ґрунту. Все це сприяє виживанню багатьох проросткiв i молодих екземплярiв берези.

Проростки ялини не володiють такими властивостями i тому у великiй кiлькостi гинуть i вiд бурхливого розвитку трав, пiд впливом розкладу листопадового опаду трав, особливо злакiв, або ж внаслiдок намокання насiння i т. д. Вiдповiдно березовий лiс розвивається ранiше ялинового.

Справа в тому, що береза, особливо в раннi роки життя володіє великою швидкiстю росту, набагато обганяючи ялину. 2-3 рiчнi берези звичайно досягають в довжину 80-100 см, тодi як в тому ж вiцi ялини лише 5-7 см. До 6-10 рокiв ялина витягується в довжину не бiльше, нiж 50-60 см, тодi як їх однолiтки берези виростають до 8-10 м, при цьому нерiдко вже плодоносять. Рiчний прирiст берези в цьому вiцi буває бiльше 1 м i бiльше, тодi як у ялини–1-3 см. В результатi дуже швидко проходить замикання крон дерев, в зв'язку з цим помiтно збiльшується її вплив на середовище проживання. Змикання крон берези створює помiтне затiнення, що скоро відбивається на ходi температур i режимi вологостi в цьому місце проживанні. Цi умови виявляються сприятливими для цiлого ряду iнших видiв, якi починають тут поселятись. Багато з них є i т. д. Поселяються: тi, що можуть жити в умовах даного угрупування. Це рiзнi злаки кущового типу (вiвсяниця степова), полуницi, iван-да мар'я i т. д. З’являється багаточисленне пернате поселення, зокрема тi, якi живляться плодами берези, комахами, якi тут зустрiчаються. Це зяблик, щиглик, славка-чорноголовка i т. д. Поселяються тут лiсовi популяцiї полiвок, землерийок, кротiв, птахiв i т. д. Всi вони розмiщуються по вiдповiдних ярусах, в певному добовому i сезонному ритмi, приймають участь в життєдіяльності сформованого бiогеоценозу «березовий лiс» i, взаємодiючи мiж собою i середовищем, утворюють його єднiсть.

Проте вже з того моменту, як берези, зiмкнувши крони, створили затiнення, ряд свiтлолюбивих рослин став випадати iз травостою, поступаючись мiсцем бiльш тiневитривалим. Поява затiнення є сприятливим для молодих ялинок, якi швидко набирають силу. Володiючи до цього моменту вже добре розвиненою кореневою системою, вони швидко ростуть. Якщо в першi роки життя їх рiчний прирiст був малий, то тепер в цих умовах 10-15 рiчнi ялинки щорiчно збiльшуються в довжину на 40-60 см. Так що до 40-80 рокiв ялина доганяє березу i включається в I ярус лiсу. Так на мiсцi березового лiсу з'являється змiшаний. Одночасно проходить i змiна складу населення. В ньому все бiльше стає видiв, якi спiвiснують з ялиною, i такi, якi надають перевагу проживання в змiшаних лiсах. Поселяються дятли, появляються iволги. Типовими жителями цих мiсць є заєць-бiляк, лiсовi мишi, рудi полiвки, ласка,... – бiлка.

Проте змiшаний лiс iснує вiдносно недовго, так як свiтлолюбива береза не виносить затiнення i скоро випадає iз деревостою. Так на мiсцi змiшаного лiсу з'являється ялиновий. Змiнюється видовий склад. З'являються кисличка, плавуни, чорниця i т. д. Покинули темнохвойний лiс їжак, полiвка, лише на вiдкритих полянах i галявинах зустрiчається крiт. Проте в таких лiсах завжди можна зустрiти бiлку, куницю. Змiнюється склад птахiв- тепер тут живуть чубата синиця, чиж, на зиму прилiтають снiгурi. В старих ялинових лiсах поселяються ворони.

Весь процес змiни бiоценозiв проходить за час життя лише одного поколiння – тобто протягом 60-80 рокiв.

 

 

1.З'ясуйте сутність енергетичного підхіду до вивчення екосистем

2.Яким чином відбувається потік енергії в екологічній системі.

3.Що таке трофічні ланцюги, наведіть приклади.

4.Сформулюйте правило екологічних пірамід Елтона.

5.Які показники характеризують продуктивність екосистем?

6.Що таке енергетичний баланс екосистеми.