Зміни біогеоценозів. Сукцесії. Матеріал для учнів 11 класу.

   

  

Стабільність екосистем та причини її порушення

Причини змін екосистем. Вам уже відомо, що різноманітність взаємозв’язків між організмами є умовою саморегуляції екологічних систем. Екосистема може нормально функціонувати лише за відносно стабільних умов зовнішнього середовища. Екосистеми як саморегульовані системи певного мірою здатні підтримувати гомеостаз, проте в них можуть відбуватися циклічні або поступальні зміни у відповідь на зміни екологічних факторів.

У сі екосистеми є середовищем для міжвидових взаємовідносин і пов’ язаних з ними проявів природного добору. Взаємозв’язані в екосистемі види завжди впливають і на абіотичні компоненти середовища. Це, у свою чергу, спричиняє зворотний вплив абіотичних факторів на живі компоненти екосистем. Постійна взаємодія всіх компонентів спричиняє зміни екосистем. Наслідком таких змін є перетворення всієї біосфери Землі. Первинними при цьому можуть бути будь-які незначні зміни компонентів екосистеми. Поступальні зміни в екосистемі, наприклад, відбуваються в результаті замулення озера. Із глибоководного воно поступово перетворюється на мілке, потім - на болото (рис. 187), а іноді на сухому ґрунті може вирости ліс.

Сукцесією називаються послідовні зміни угруповань організмів, які з часом призводять до перетворення екосистеми.

Рис. 187. Перетворення озера на болото

Угруповання організмів, які існують на початкових етапах сукцесії, характеризуються незначним видовим різноманіттям, слабо розгалуженими трофічними сітками, різкими коливаннями чисельності окремих популяцій, низькою здатністю підтримувати гомеостаз. Під час сукцесії збільшується видове різноманіття організмів, унаслідок чого підвищується стійкість екосистем.

Сукцесії бувають первинними й вторинними. Первинні сукцесії - це поява й розвиток рослинних угруповань у місцях, де рослинності раніше не було, наприклад оселення лишайників на скельних породах (рис. 188). Вторинні сукцесії - це відновлення природної рослинності після певних порушень, наприклад відновлення лісів після пожеж (рис. 189).

Крім того, під час сукцесії розгалужується трофічна сітка, уповільнюються темпи приросту біомаси, зростає частка споживання первинної продукції.

За відсутності перешкод зміна угруповань завершується формуванням останньої стадії сукцесії - клімаксного угруповання, або клімаксу, що виявляється досить стійким і здатним існувати довше, ніж будь-яка попередня стадія. Наприклад, на території України сукцесійний ряд може бути таким: трави — кущі — хвойні дерева — листяні дерева.

Клімаксні угруповання характеризуються відносною сталістю складу, структури, певного сезонною мінливістю, енергетичною рівновагою - рівністю між кількістю зафіксованої фототрофами сонячної енергії і затратами її на дихання всіма організмами, які входять до складу екосистеми. Руйнування таких стабільних екосистем можливе лише за різкої зміни клімату або внаслідок дії катастрофічних чинників, наприклад виверження вулкана.

Вплив діяльності людини на стан біосфери. Людині впродовж тисячоліть належала незначна роль у біосфері. Вона почала проявляти себе як екологічний фактор із розвитком землеробства, скотарства, первісної техніки.

Рис. 188. Первинна сукцесія

Порівняйте первинну та вторинну сукцесії.

Спалювання нафти, вугілля, сланцю, торфу, дров поступово змінювало склад атмосфери.

Осушуючи болота, будуючи греблі, зрошувальні канали, розорюючи великі площі земель, людина змінила й темп руху хімічних елементів у природі. Отже, вплив людини на зовнішнє середовище посилювався, доки не став екологічним фактором - антропогенним.

Унаслідок цього впливу виникають екологічні проблеми: урбанізація, зміна клімату та стану атмосфери, нераціональне використання енергетичних ресурсів, забруднення вод Світового океану, ерозія та забруднення ґрунтів, знищення лісів та біологічного різноманіття. їхнє розв’язування потребує зусиль не лише наукових кіл, а й всієї світової спільноти.

Щодня населення Землі збільшується на 50 тис. осіб. У 2030 р. кількість населення може перевищити 9 млрд осіб. Зростання кількості населення Землі й розвиток промисловості супроводжуються появою мегаполісів (великих міст), де практично повністю знищено природні екосистеми, спостерігаються високий рівень забруднення навколишнього середовища, інтенсивний рух транспорту (рис. 190). Обсяг продукції біосфери, що використовується людиною як їжа, уже не може забезпечити всіх жителів Землі. Через це майже 2 млрд осіб не отримують повноцінного харчування.

Діяльність людини є однією з причин змін клімату та стану атмосфери Землі. Інтенсивний розвиток промисловості підвищує концентрацію вуглекислого газу в атмосфері, що, у свою чергу, спричиняє тепличний, або парниковий, ефект. Якщо цей процес триватиме, то вже до середини наступного століття середня температура повітря може підвищитися на 5 °С. Джерелами забруднення атмосфери пилом є підприємства будівельної й вугільної промисловості.

Рис. 190. Токіо — один з найбільших мегаполісів світу

Особливу небезпеку для навколишнього середовища становлять кислотні дощі, спричинені забрудненням атмосфери сульфур(ІУ) оксидом та нітроген(ІУ) оксидом.

Нераціональне використання енергетичних ресурсів. Ефективне використання енергоресурсів дає змогу знизити рівень видобутку корисних копалин і цим зменшити рівень забрудненості навколишнього середовища. Зокрема треба будувати нові електростанції, у тому числі й атомні. Водночас необхідно піклуватися про безпеку функціонування таких об’єктів, пам’ятаючи про катастрофу на Чорнобильській АЕС і пошкодження реакторів АЕС «Фукусіма-1».

Забруднення вод Світового океану. Прісні води становлять лише 2,5 % загального об’єму гідросфери. Для підтримання життя одній людині потрібно близько 1 м³ води на рік. У зв’язку із потребами промисловості й сільського господарства ця норма зростає більш ніж у 1 000 разів. Утручання людини в природний колообіг прісної води на земній поверхні веде до вичерпання її запасів і погіршення якості. Забруднюються не лише прісні води, а й моря та океани. Щороку в море скидають мільйони тонн нафтопродуктів (рис. 191). Цієї кількості достатньо, щоб вкрити плівкою із нафти всю поверхню Світового океану.

Ерозія та забруднення ґрунтів. Унаслідок ерозії та засолення родючих ґрунтів їх запаси щороку зменшуються. Надмірне використання пестицидів забруднює харчові продукти й питну воду.

Знищення лісів. Господарська діяльність людини спричинила скорочення площі лісів на третину (рис. 192). Щороку зменшуються площі тропічних лісів - важливого чинника стійкості та стабільності екологічної рівноваги.

Знищення біорізноманіття. За останнє тисячоліття на Землі зникло понад 130 видів та підвидів ссавців, близько 260 видів і підвидів птахів. В Україні зменшується чисельність лося, дикого кабана, козулі, багатьох видів птахів і риб.