§ 23. Экологическая сукцессия. Последствия влияния деятельности человека на экосистемы

Определения и обозначения

Экологическая сукцессия — закономерная последовательная смена сообществ на определённой территории. Это не случайная перестановка видов: каждое сообщество меняет условия участка и тем самым влияет на то, кто сможет поселиться следующим. Понятие помогает объяснить развитие экосистем во времени.

Первичная сукцессия — развитие сообщества на участке, где ранее не было почвы и жизни. Начальным условием здесь становится голая поверхность, например скала после отступления ледника. Этот термин нужен, чтобы отличать начало формирования экосистемы от её восстановления.

Вторичная сукцессия — восстановление сообщества на месте нарушенной экосистемы, где сохранились почва или части прежнего сообщества. Даже если прежний облик участка изменился, уцелевшие компоненты могут дать начало новым популяциям. Понятие показывает, что восстановление часто продолжается с уже имеющейся основы.

Климаксное сообщество — относительно устойчивое сообщество, сложившееся на завершающем этапе сукцессии при данных условиях среды. Слово «относительно» важно: состав такого сообщества может меняться, если изменятся климат, почва или другие условия. Термин помогает описать возможный итог развития, а не неизменное состояние природы.

Как это устроено

Сукцессия начинается, когда условия на участке меняются или туда попадают организмы-поселенцы. Поселившиеся виды используют ресурсы, выделяют вещества, создают тень, задерживают влагу или, наоборот, иссушают поверхность. Поэтому местообитание постепенно становится подходящим для одних видов и менее подходящим для других. Смена сообществ возникает из взаимодействия организмов со средой, а не по заранее заданному плану.

При первичной сукцессии первые поселенцы должны выдерживать нехватку воды и питательных веществ. Например, лишайники разрушают породу, а отмершие организмы и другие органические остатки накапливаются на поверхности. Смесь минеральных частиц и органического вещества постепенно образует почву, где могут укореняться более требовательные растения. Затем растительность и связанные с ней животные усложняют сообщество, потому что появляются новые источники пищи и укрытия.

Вторичная сукцессия обычно идёт быстрее первичной, поскольку после нарушения не всё исчезает. В почве могут сохраняться семена и корни растений, а также микроорганизмы; рядом иногда остаются участки прежнего сообщества. Эти компоненты быстрее дают начало новым популяциям и поддерживают почвенные процессы. На голой породе сначала пришлось бы пройти ещё и этапы накопления органического вещества и образования почвы.

По мере сукцессии изменяются видовой состав и структура сообщества: одни виды уступают место другим, а пищевые и другие связи становятся разнообразнее. Причина в том, что новые организмы используют ресурсы и создают дополнительные условия для заселения. Со временем сообщество может стать относительно устойчивым, если условия среды не меняются резко. Однако состав итогового сообщества зависит от местного климата, почвы и воздействий, поэтому единого результата для всех территорий нет.

Деятельность человека может менять условия и тем самым нарушать естественную смену сообществ. Загрязнение влияет на воду, воздух и почву; дороги и застройка разрушают или разделяют местообитания; чрезмерный вылов или сбор сокращает численность видов. Осушение, распашка и вырубка преобразуют территорию, из-за чего меняются связи организмов и направление восстановления. Охрана местообитаний, снижение загрязнения и восстановление нарушенных участков помогают уменьшить ущерб, хотя результат зависит от масштаба и характера воздействия.

Сравнение первичной и вторичной сукцессии

Сначала определите, была ли на территории почва и существовало ли там сообщество до начала изменений. Затем сравните, какие компоненты сохранились и с какого этапа фактически начинается восстановление. Примеры в последней строке помогают проверить, правильно ли вы различили типы сукцессии.

Разбор задач

Участок после отступления ледника

Условие. На участке после отступления ледника нет почвы. Нужно определить тип сукцессии и указать изменения, которые должны произойти до появления сложного сообщества. Важно опираться на исходное состояние территории, а не только на то, что там постепенно появляются организмы.

1. Устанавливаем, что почвы и прежнего сообщества на участке нет. Это признак начала развития экосистемы практически с нуля.
2. Значит, перед нами первичная сукцессия. Первыми будут организмы, способные существовать на бедной поверхности, например лишайники и микроорганизмы.
3. Их деятельность способствует разрушению породы и накоплению органических остатков. Когда постепенно сформируется почва, участок смогут заселять более требовательные растения, а затем связанные с ними животные.

Ответ. Это первичная сукцессия. До появления сложного сообщества должны заселиться первые поселенцы, накопиться органическое вещество и сформироваться почва.

Лес после пожара

Условие. После пожара на лесном участке сохранились почва и часть семян. Нужно определить тип сукцессии и объяснить, почему восстановление может идти быстрее, чем на голой скале. Наличие этих остатков показывает, что развитие не начинается с полностью незаселённой поверхности.

1. Пожар нарушил существовавшее лесное сообщество, но почва и семена уцелели. Следовательно, на участке остались компоненты прежней экосистемы.
2. Это вторичная сукцессия, потому что сообщество восстанавливается после нарушения. Семена могут прорасти, а почва уже содержит условия для роста растений.
3. На голой скале сначала должны появиться поселенцы и образоваться почва. После пожара часть этой основы уже существует, поэтому некоторые этапы можно пройти быстрее.

Ответ. Это вторичная сукцессия. Сохранившиеся почва и семена позволяют быстрее возобновить растительность, чем на участке без почвы.

Осушение болота и строительство дороги

Условие. На территории планируют осушить болото и построить дорогу. Нужно назвать возможные последствия для экосистемы и предложить меры уменьшения ущерба. Рассуждать следует от изменения условий среды к последствиям для организмов.

1. Осушение меняет водный режим, а строительство дороги разрушает или разделяет местообитания. Из-за этого часть видов может потерять необходимые условия, а связи между популяциями ослабнут.
2. Изменение состава сообщества повлияет на ход сукцессии и может привести к распространению видов, приспособленных к более сухой среде. Чтобы уменьшить ущерб, следует оценить воздействие заранее и по возможности изменить место или масштаб работ.
3. Дополнительные меры — сохранять участки болота и пути перемещения организмов, ограничивать загрязнение и восстанавливать нарушенные территории. Такие действия не отменяют воздействие полностью, но помогают сохранить местообитания и связи между ними.

Ответ. Вероятны изменение водного режима, потеря и фрагментация местообитаний, смена состава сообществ и нарушение их связей. Ущерб можно снизить, сохраняя ценные участки и коридоры для организмов, уменьшая масштаб вмешательства и восстанавливая нарушенные территории.

Типичные ошибки

Считать первичную и вторичную сукцессии одинаковыми — ошибка: вторичная обычно начинается при наличии почвы или других остатков экосистемы. Путаница возникает потому, что в обоих случаях сообщества меняются со временем. Проверьте себя вопросом: участок был без почвы и прежней жизни или уже существовавшая экосистема была нарушена?

Представлять сукцессию как случайную смену видов тоже неверно. Так кажется, если видеть только появление и исчезновение организмов, не учитывая, что они сами изменяют среду и взаимодействуют друг с другом. Для проверки проследите причинную цепочку: какой вид изменил условия и почему новые условия подходят другим организмам?

Нельзя считать, что любое сообщество обязательно приходит к одному и тому же конечному состоянию. Итог зависит от среды, а регулярные нарушения могут не дать сообществу стать относительно устойчивым. Проверьте себя: одинаковы ли климат, почва и воздействие человека на всех участках?

Оценивать деятельность человека только как разрушительную или только как полезную — слишком общее суждение. Последствия зависят от характера, масштаба и места воздействия, а восстановительные меры могут уменьшать ущерб. Чтобы проверить оценку, назовите конкретное изменение условий среды и его вероятные последствия для видов и их связей.

Связь с другими темами

Для понимания сукцессии нужны знания об экосистемах, сообществах, популяциях и экологических факторах: они помогают объяснить, кто взаимодействует и какие условия меняются. Тема связана с круговоротом веществ, потому что организмы накапливают и возвращают в среду вещества, а также с устойчивостью экосистем. Знание сукцессий используют при обсуждении охраны природы и восстановления нарушенных территорий: оно помогает учитывать, какие условия и компоненты нужны для возвращения сообщества.

Что запомнить

• Сукцессия — закономерная смена сообществ во времени.
• Первичная сукцессия начинается там, где нет почвы и прежнего сообщества.
• Вторичная сукцессия происходит на месте нарушенной экосистемы.
• Сохранившаяся почва и другие компоненты экосистемы ускоряют восстановление.
• По мере сукцессии меняются видовой состав и условия среды.
• Деятельность человека может нарушать экосистемы и изменять ход сукцессии.
• Снижение воздействия и восстановление местообитаний помогают сохранять экосистемы.