Продуктивность сообщества

Продуктивность. Важным функциональным показателем сообществ является их способность к созданию (продуцированию) новой биомассы. Это свойство лежит в основе понятия продуктивность, сходного по смыслу с понятием плодородие.

Прирост биомассы сообщества выражают суммарным приростом биомассы его элементов. Продукцией называют количество вещества, которое образовано организмами за определенный промежуток времени. Для быстро размножающихся планктонных водорослей продукцию удобно оценивать за сутки, для наземных растений, как правило, за год или вегетационный сезон, т.е. период, когда возможен рост. Следует, однако, учитывать, что за промежуток времени, используемый для оценки продукции, сама продукция может и не накапливаться, а потребляться растительноядными животными. Особенно сильно этот эффект проявляется в водных экосистемах, где, несмотря на высокую продукцию фитопланктона, ее активно выедают планктонные животные. Это может привести к тому, что биомасса за некоторый промежуток времени практически не возрастет или даже снизится.

Продукция бывает общей и чистой. Общая продукция складывается из приростов массы не только выживших, но и погибших в течение этого интервала особей, т.к. они тоже росли и тем самым участвовали в формировании продукции сообщества. Чистая продукция всегда меньше общей энергии, полученной организмами с пищей, т.к. некоторая ее часть теряется при отмирании организмов или расходуется на выполняемую ими работу. В экологии эти расходы называют дыханием.

Как и энергия, продукция резко убывает при переходе от низших трофических уровней к высшим.

Продукцию чаще всего выражают в энергетических эквивалентах (например, в джоулях или калориях на 1 м² за одни сутки) или в количестве сухого (обезвоженного) органического вещества (например, в килограммах на 1 га за один год.

Первичная продукция – это скорость образования органического вещества первичными продуцентами (растениями). Количество органического вещества оценивается его массой или энергией, запасенной в этом веществе. Общая масса живых организмов называется биомассой. Соответственно первичную продукцию оценивают величиной биомассы, произведенной за единицу времени. Чистая первичная продукция (т.е. фактический прирост биомассы растений) всегда меньше энергии, зафиксированной в процессе фотосинтеза. Именно первичную продукцию растений потребляют гетеротрофы – бактерии, грибы, животные.

Вторичной продукцией называют скорость продуцирования биомассы гетеротрофами.

Общая годовая продукция наземной растительности оценивается приблизительно в 180–200 млрд. т, основная доля ее приходится на тропическую зону. Годовая продукция фитомассы океана составляет около 50 – 100 млрд. т.

Таким образом, хотя океан занимает более ²/₃ поверхности земного шара, он дает только ¹/₃ всей продукции биосферы.

Саморазвитие экосистемы

Экологическая сукцессия. Экологической сукцессией (буквально – преемственность) называют закономерную последовательную смену одних сообществ другими на определенной территории.

Сообщество, в котором общий прирост биомассы автотрофов за единицу времени в энергетическом выражении точно соответствует количеству энергии, необходимому для поддержания жизни всех составляющих его организмов, называется равновесной системой.

Главная особенность экологической сукцессии состоит в том, что изменения сообщества всегда происходят в направлении, возвращающем его к равновесному состоянию. Если прекратить возделывать когда-то отвоеванное у леса пахотное поле, то лес, ранее занимавший эту территорию, вновь вернется сюда. При этом произойдет последовательная смена сообществ, которые, сменяя друг друга, подготовят дорогу лесу.

Развитие леса на оставленном поле является примером сукцессии, происходящей в ясно выраженном автотрофном состоянии, т.к. в первый момент появляются автотрофные организмы.

Каждая стадия сукцессий представляет собой определенное сообщество с преобладанием тех или иных видов и жизненных форм. Они сменяют друг друга, пока не наступит состояние равновесия. Сукцессия, которая начинается на лишенном жизни месте (например, поселение накипных и листоватых лишайников на камнях), называется первичной сукцессией. Термин вторичная сукцессия относится к сообществам, которые развиваются на месте уже существовавшего ранее сформированного сообщества (примером может служить рассмотренное ранее развитие леса на брошенном поле).

Значение сукцессий. В ходе сукцессии облик сообщества постоянно меняется. Меняется и функционирование экосистемы. Сукцессия – это закономерный и направленный процесс, поэтому общие изменения, происходящие на той или иной ее стадии, свойственны любому сообществу и не зависят от его видового состава или географического местоположения. В качестве главных можно назвать следующие четыре свойства сукцессионных изменений.

Первое: виды растений и животных в процессе сукцессии непрерывно меняются (рис. 5).

Второе: сукцессионные изменения всегда сопровождаются повышением видового богатства, т.е. разнообразия организмов. Это объясняется тем, что происходящие в ходе сукцессии изменения экосистемы создают благоприятные условия для колонизации сообщества новыми видами.

К третьему следует отнести увеличение биомассы органического вещества. Население как бы уплотняется по мере увеличения видового богатства.

Наконец, четвертое изменение состоит в снижении скорости прироста биомассы сообщества (продукции сообщества) и в увеличении количества энергии, требуемой для поддержания его жизни. Это наиболее важное явление сукцессии.

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 достижения равновесия требуется 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 (климат пустыни, тундры или степи), продолжительность сукцессий невелика, т.к. сообщество не может существенно изменить неблагоприятное физическое окружение. Вторичная сукцессия в степи, например, продолжается около 50 лет.

Зрелые стадии сукцессии являются более стойкими по сравнению с ранними. Засуха может сильно повлиять на раннюю стадию сукцессии, например, на посевы ржи или пшеницы. На лесной биоценоз в устойчивой фазе существования она оказывает гораздо меньшее влияние.

Значение экологической сукцессии. Зрелое сообщество отличается от молодого высокой насыщенностью организмами, их разнообразием, более развитой трофической структурой, уравновешенностью между энергией, получаемой извне и используемой для поддержания жизни. Это позволяет ему противостоять изменениям многих физических факторов и даже некоторым видам химических загрязнений. Молодые сообщества, наоборот, более уязвимы по отношению к внешним воздействиям. Однако молодое сообщество способно продуцировать новую биомассу в гораздо больших количествах, чем зрелое. Экологическая сукцессия, преобразуя молодое сообщество в зрелое, тем самым повышает его устойчивость.

Чрезвычайно важно, чтобы человек уделял одинаковое внимание обоим типам сообществ. Если уничтожить лес в погоне за временным доходом от древесины, уменьшатся запасы воды и почва будет снесена со склонов. Это снизит продуктивность равнинных районов. Иными словами, леса представляют для человека ценность не только как поставщики древесины или источник дополнительных площадей, которые могут быть заняты культурными растениями.

Люди все еще слабо осознают последствия экологических нарушений, совершаемых в погоне за экономической выгодой. Даже тех знаний, которые накоплены экологией в настоящее время, достаточно для уверенности в том, что превращение нашей биосферы в один обширный ковер пахотных земель таит в себе огромную опасность. Для нашего собственного выживания определенные ландшафты должны быть представлены естественными сообществами.

сообщество биогеоценоз экологическая сукцессия

Список использованной литературы

1.Энциклопедия для детей. Т. 2. Биология. – 5-е изд., перераб. и доп. / Глав. ред. М. Д. Аксёнова. – М.: Аванта+, 2003. – 704 с.: ил.

2.Биология. Введение в общую биологию и экологию: Учеб. для 9 кл. общеобразоват. учреждений / А. А. Каменский, Е. А. Криксунов, В. В. Пасечник. – 4-е изд. стереотип. – М.: Дрофа, 2003. – 304 с.: ил.

3.Тайны живой природы. Mysteries & Marvels of Nature. Издание на русском языке / Перевод с англ. А. М. Голова – М.: Росмэн, 1995. – 198 с.: ил.

4.Материалы из Интернета.