Страница 72 из 84
Биоценозы представляют собой слаженные системы организмов, в которых одни сообщества и виды удивительно сочетаются с другими, проявляя целостность и взаимосвязь богосотворен-ного мира.
1. Опишите экосистему пресного водоема. Какими организмами представлены пищевые группы водоема?
2. Являются ли ярусы леса разными экологическими нишами?
3. Сравните пищевые группы леса и водоема.
4. Докажите примерами целостность экосистем леса и водоема.
§ 68. Свойства экосистем
Целостность и самовоспроизводимость. Жизнедеятельность популяций, населяющих экосистемы, регулируется многими биотическими и абиотическими факторами. Жизненно важные органические соединения и химические элементы совершают круговорот. Растения черпают из среды минеральные вещества, а также О2 для дыхания и СО2 для фотосинтеза, выделяют в атмосферу СО2 и О2 в тех же процессах. Органические и неорганические вещества растений питают организмы популяций всех экосистем. Химические элементы этих соединений не покидают экосистемы, по пищевым цепям они доходят до редуцентов и возвращаются ими к начальному состоянию минеральных соединений и простых молекул. Солнечная энергия, аккумулируемая зелеными растениями, обеспечивает жизнедеятельность всех организмов биоценоза.
Таким образом, потоки вещества и энергии обеспечивают целостность экосистемы — взаимосвязь ее организмов друг с другом и с природной средой. Основными условиями самовос-производства экосистемы являются:
— наличие в среде пищи и энергии (для автотрофов — солнечной, для хемотрофов — химической);
— способность организмов совершать круговорот веществ и энергии;
— способность организмов поддерживать химический состав и физические свойства природной среды (структуру почвы, прозрачность воды).
Устойчивость экосистем. Природные экосистемы способны к длительному существованию. Даже при значительных колебаниях внешних факторов внутренние параметры сохраняют стабильность. Так, если количество осадков над лесом уменьшилось на 30 %, количество зеленой массы может снизиться всего на 15 %, а численность первичных консументов — лишь на 5 %. Свойство экосистемы сохранять внутренние параметры называют устойчивостью. Стойкость к перенесению неблагоприятных условий зависит от выносливости организмов, их способности размножаться в широком диапазоне условий и усиливается возможностью перестройки цепей питания в богатых сообществах.
Устойчивость экосистем падает с обеднением видового состава. Самые устойчивые — богатые жизнью тропические леса (свыше 8 000 видов), достаточно устойчивы леса умеренной полосы (2 000 видов), менее устойчивы тундровые биоценозы (500 видов), мало устойчивы экосистемы океанических островов. Еще менее устойчивы фруктовые сады, а посевные поля без поддержки человека вообще не могут существовать, они быстро зарастают сорняками и уничтожаются вредителями.
Саморегуляция экосистем. Эффективность саморегуляции определяется разнообразием видов и пищевых взаимоотношений между ними. Если снижается численность одного из первичных консументов, то при разнообразии видов хищники переходят к питанию более многочисленными животными, которые раньше были для них второстепенными.
Длинные цепи питания часто пересекаются, создавая возможность вариации пищевых отношений в зависимости от урожая растений, численности жертв и пр. Тигры и львы в отсутствие копытных обходятся менее крупными животными и даже растительной пищей. Сокол-сапсан охотится в воздухе, а при массовом размножении леммингов он начинает питаться этими зверьками, подхватывая их с земли. Цепь: растения ^ мышь ^ змея ^ орел может быть сокращена до: растения ^ мышь ^ орел. В благоприятные годы численность видов восстанавливается, и пищевые отношения в биоценозе нормализуются.
В урожайные годы возрастает количество травоядных. Хищники, обеспеченные пищей, быстро размножаются. Сокращение численности травоядных создает дефицит питания среди хищных видов, и в малокормные годы они почти не размножаются.
Каждые несколько лет численность популяций леммингов в тундре резко возрастает. Лемминги объедают тундровую растительность. Вещества растений через организм животных переходят в детрит и лишь спустя несколько лет после минерализации на почве вырастает питательный растительный покров. Численность леммингов снова возрастает. В малокормные годы их количество интенсивно сокращается не только недостатком питания, но еще и быстро размножившимися хищниками — песцами, лисами, совами. Так растения, лемминги и хищники осуществляют саморегуляцию тундровой экосистемы, сохраняя ее устойчивость и долговечность.
Вспышки размножения вредителей длятся обычно недолго. Их численность быстро сокращается недостатком питания, расплодившимися хищниками и паразитическими насекомыми (в многочисленной популяции им легче переходить на других особей), а также вирусными, бактериальными и грибковыми заболеваниями, особенно воздействующими на ослабленные недостатком корма организмы вредителей. Применение против вредителей ядов имеет побочные эффекты. Заодно яд уничтожает насекомых-опылителей, хищных и паразитических животных. Другие насекомые, устойчивые к ядам (растительноядные клещи, комары), численность которых до внесения ядов подавлялась хищниками и паразитами, усиленно размножаются и наносят ущерб сельскохозяйственным культурам. Регуляция численности вредителей — важная экологическая задача.
Неразумное вмешательство в природные экосистемы приводит к непредсказуемым и печальным последствиям. В середине XIX в. на одной из ферм Австралии выпустили на волю 12 пар завезенных из Европы кроликов. В экосистемах Австралии было недостаточно хищников, способных регулировать их численность, и за 40 лет популяция кроликов разрослась до нескольких сот миллионов особей. Кролики расселились по всему материку, выедая проростки сосны, уничтожая луга и пастбища, подрывая кормовую базу местных травоядных — кенгуру. Поселенная в крымских лесах белка телеутка стала причинять ущерб виноградникам, а свою промысловую ценность белка утратила: ее пушистый мех в теплом климате стал коротким и грубым.
К неблагоприятным последствиям привела акклиматизация уссурийских енотов в биоценозах европейской части России. Они сократили численность лесных промысловых птиц, в особенности тетеревов, истребляя их гнезда и выводки. Еноты стали обитать вблизи населенных пунктов, нападая на птицу и мелких домашних животных. Несмотря на сходство климатических условий, еноты утратили ценные качества меха.
В процессе акклиматизации горбуши в реках северо-западного региона России из-за конкуренции за пищу и места для нереста сильно сократилась численность местных лососевых рыб. Для борьбы с личинками малярийных комаров в реках Приаралья в 40—50-е годы развели рыбу гамбузию, неожиданно интенсивно сократившую численность промысловых рыб, успешно конкурируя с ними в охоте на мелких животных. Популяции лосося в Норвегии серьезно пострадали от фурункулеза, переданного радужной форелью, завезенной из Дании.
Вселенные виды — одна из основных причин вымирания позвоночных. На Гавайские острова ввезли 22 вида млекопитающих, 160 видов птиц, 1300 видов насекомых, свыше 2 тыс. видов цветковых растений. Вселенные виды стали главной причиной вымирания 30 % птиц-аборигенов, 34 % моллюсков, перед угрозой исчезновения находятся 70 % видов гавайской флоры.
Проблема восстановления в биоценозах природной саморегуляции особенно важна в наши дни, когда многие виды находятся на грани исчезновения, а природные территории утратили свою красоту.
1. Какими факторами обеспечивается целостность экосистем?
2. Почему природные экосистемы называют самовоспроизво-дящимися? Чем обеспечивается их самовоспроизводство?
3. Что понимают под устойчивостью экосистем? Какие экосистемы самые устойчивые?
4. Приведите примеры саморегуляции экосистем и ее нарушения вмешательством человека.
§ 69. Развитие и смена экосистем
Устойчивость экосистем относительна, поскольку с течением времени изменяются как внешние условия, так и характер взаимодействия организмов биоценоза. Различают циклические и поступательные изменения экосистем. Циклические перемены обусловлены периодическими изменениями в природе: суточными, сезонными и многолетними. Засушливые годы чередуются с влажными, изменяется и численность популяций организмов, приспособленных либо к засухе, либо к увлажненности.