60 просмотров

Экологическая последовательность, объяснение

Экологическая сукцессия — это процесс, при котором сочетание видов и местообитаний в районе меняется с течением времени. Постепенно эти сообщества сменяют друг друга до тех пор, пока не будет достигнуто «климаксное сообщество» — подобное зрелому лесу — или пока не произойдет возмущение, подобное пожару.

Экологическая сукцессия является фундаментальным понятием в экологии. Изучение сукцессии было начато в Чикагском университете Генри Чендлером Коулзом, который также был одним из основателей экологии как дисциплины, поскольку он изучал растения дюн Индианы.

Перейти к разделу:

  • Что такое экологическая сукцессия?
  • Что такое первичная и вторичная экологическая сукцессия?
  • Что такое климаксное сообщество?
  • Что является примером экологической преемственности?
  • Последовательность растений в дюнах Индианы
  • Как мы понимаем экологическую сукцессию сегодня?
  • Генри Чендлер Коулз, экологическая преемственность и Чикагский университет

Что такое экологическая сукцессия?

Экологическая сукцессия — это процесс, посредством которого естественные сообщества заменяют (или «преуспевают») друг друга с течением времени. Например, когда старое фермерское поле на Среднем Западе СШАзаброшен и оставлен в покое на много лет, он постепенно превращается в луг, затем вырастает несколько кустов, и, в конце концов, деревья полностью заполняют поле, образуя лес.

Каждое растительное сообщество создает условия, которые впоследствии позволяют процветать различным растительным сообществам. Например, ранние колонизаторы, такие как травы, могут добавлять в почву питательные вещества, тогда как более поздние, такие как кустарники и деревья, могут создавать укрытие и тень. Преемственность временно прекращается, когда формируется «климаксное» сообщество; такие сообщества остаются в относительном равновесии до тех пор, пока нарушение не перезапустит процесс сукцессии.

Статья в тему:  Как давно глобальное потепление представляет собой угрозу?

В этом видео от Службы национальных парков Тим Уоткинс и Роберт Бойд исследуют дюны Индианы, изучая их историю как важный пример для развития теории экологической преемственности.

Понимание того, как происходит сукцессия в различных экосистемах, и какие нарушения и временные промежутки приводят к формированию различных растительных и животных сообществ, важно для ученых, которые хотят понять динамику экосистемы и эффективно защищать или восстанавливать естественные сообщества.

Например, многие естественные сообщества в Северной Америке приспособились к периодическим нарушениям лесных пожаров: это может помочь сохранить сообщества прерий или саванн, которые зависят от открытой среды обитания и круговорота питательных веществ, которые могут возникнуть в результате пожара.

Что такое первичная и вторичная экологическая сукцессия?

Существует два основных типа экологической сукцессии: первичная сукцессия и вторичная сукцессия.

Первичная последовательность происходит, когда новый участок земли создается или подвергается воздействию впервые. Это может произойти, например, когда лава остывает и образует новые породы, или когда ледник отступает и обнажает скалы без какой-либо почвы. Во время первичной сукцессии организмы должны начинать с нуля. Во-первых, лишайники могут прикрепляться к камням, и может появиться несколько небольших растений, способных жить без большого количества почвы. Они известны как «виды-первопроходцы».

Постепенно разложение этих растений способствует формированию почвы, и все больше и больше растений начинают заселять территорию. В конце концов становится доступным достаточное количество почвенных форм и питательных веществ, так что формируется климаксное сообщество, подобное лесу. Если сайт нарушен после этого момента, происходит вторичная сукцессия.

Статья в тему:  Какая молекула может предсказать глобальное потепление

Вторичная преемственность происходит, когда на кульминационное сообщество или промежуточное сообщество воздействует возмущение. Это перезапускает цикл сукцессии, но не возвращается к началу — почва и питательные вещества все еще присутствуют.

Например, после лесного пожара, который уничтожил все взрослые деревья в определенном ландшафте, может вырасти трава, за которой последуют кустарники и различные виды деревьев, пока, в конце концов, сообщество, существовавшее до пожара, не появится снова.

Что такое климаксное сообщество?

Климаксное сообщество является «конечной точкой» сукцессии в контексте определенного климата и географии. Например, на Среднем Западе США таким сообществом может быть лиственный лес с доминирующими породами деревьев — дубами и гикори.

Климаксное сообщество будет сохраняться в данном месте до тех пор, пока не произойдет нарушение. Однако во многих экосистемах нарушения происходят достаточно часто, чтобы в ландшафте постоянно присутствовала матрица типов сообществ.

Например, в районах, подверженных лесным пожарам, таких как запад США, зрелые леса могут существовать рядом с травянистыми лугами с меньшим количеством разбросанных деревьев. Таким образом, постоянное нарушение и изменение таких факторов, как доступность воды и питательных веществ, в течение десятилетий позволяет многим сообществам растений и животных процветать в определенной климатической и географической нише, а не только тем, которые адаптированы к отсутствию нарушений, наблюдаемых в климаксных сообществах.

Что является примером экологической преемственности?

Экологическая сукцессия может происходить во многих контекстах и ​​на протяжении многих промежутков времени.

Статья в тему:  Почему либералы так непреклонны в отношении глобального потепления

На Гавайях и в Исландии первичная сукцессия происходит в потоках лавы, где образовалась новая земля; в канадских дюнах Атабаска это происходит, когда новый песок откладывается вдоль берега озера; в Андах это происходит, когда ледники отступают.

Во многих регионах вторичная сукцессия происходит там, где лесные пожары уничтожили хвойные леса или где бывшие сельскохозяйственные угодья превращаются в луга или кустарники.

Общим для этих примеров является то, что климаксное сообщество не является первым, присутствующим на ландшафте после начала сукцессии: во-первых, промежуточные сообщества занимают пространство, иногда в течение многих лет, создавая идеальные условия для последующих сообществ.

Последовательность растений в дюнах Индианы

Дюны Индианы, расположенные в 40 милях к юго-востоку от Чикаго и сегодня являющиеся местом расположения как штата, так и национального парка, служили первоначальным полевым участком для исследования экологической сукцессии в растительных сообществах и продолжают служить идеальным примером для изучения. (Если вы посетите дюны, вы можете пройтись по Тропе преемственности дюн, которая освещает различные этапы преемственности в контексте реального мира.)

В 1890-х годах ботаник из Чикагского университета Генри Чендлер Коулз заметил, что на дюнах, которые были дальше от озера Мичиган, росли другие растения, чем на дюнах ближе к озеру. В дюнах на берегу озера росла только пляжная трава, тогда как в дюнах дальше от берега росли другие растения, такие как тополя, которые могли расти на песчаной почве. Еще дальше в дюнах росли сосны, а за ними, наконец, зрелые дубовые леса, совсем не похожие на травянистые дюны у озера.

Статья в тему:  Как al gore получает прибыль от глобального потепления

Путем тщательных наблюдений и сравнений Коулз определил, что линейная последовательность этих сообществ в пространстве также представляет собой линейную прогрессию во времени. Дюны, расположенные дальше всего от озера, были самыми древними и оставались стабильными дольше всех, так как песок часто качается на ветру без растений, удерживающих его на месте.

Из этого он сделал вывод, что растительные сообщества на протяжении десятилетий и столетий стремились к дубовым лесам в северной Индиане и что каждое сообщество создавало почву и микроклиматические условия, необходимые для процветания следующего сообщества: по мере того как травы и тополя стабилизировали дюны и добавляли питательные вещества, они заменены более поздними последовательными общинами.

Как мы понимаем экологическую сукцессию сегодня?

Экологическая сукцессия является основополагающей концепцией экологии, которая как область изучает структуру и динамику биологических сообществ. Сегодня концепция экологической преемственности продолжает изучаться с новых точек зрения, поскольку люди изменяют глобальную окружающую среду больше, чем когда-либо прежде. По мере того, как к исходной теории добавлялись новые нюансы, появлялись идеи, ценные для людей, заинтересованных в управлении природными ресурсами.

Например, недавние исследования показывают, что даже в «климаксных» сообществах изменения доступных ресурсов могут с течением времени изменить баланс видового состава, даже без формального нарушения. В другой работе изучалось влияние утраты биоразнообразия, инвазивных видов, изменения климата и других антропогенных факторов на изменение реакции экосистем на изменения.

Статья в тему:  Почему глобальное потепление ослабляет реактивное течение

По мере того, как местные виды вымирают или становятся редкими, в экосистемы проникают новые виды, а базовые климатические условия меняются, сообщества, которые когда-то доминировали в экосистеме, с меньшей вероятностью в конечном итоге вернутся после нарушения. Однако изучение сукцессии может также дать ценную информацию экологам и специалистам по охране дикой природы, заинтересованным в восстановлении этих природных систем: благодаря тщательному управлению, такому как контролируемое сжигание или контроль инвазивных видов, люди могут помочь экологическим сообществам оставаться сильными.

Генри Чендлер Коулз, экологическая преемственность и Чикагский университет

Чикагский университет сыграл ключевую роль в новаторских научных исследованиях экологической преемственности и экологии как дисциплины в более широком смысле.После своей основной диссертационной работы в дюнах Индианы в качестве докторанта Калифорнийского университета в Чикаго Генри Чендлер Коулз стал профессором, оставаясь в Калифорнийском университете в Чикаго более трех десятилетий, до начала 1930-х годов. Он рассказывал поколениям студентов об экологии Северной Америки во время учебных полевых поездок по континенту от штата Мэн до Аляски, Калифорнии и Техаса.

Поездки и полевые работы Коулза задокументированы в специальной университетской коллекции американских экологических фотографий, на которых в большом разнообразии и деталях показаны Коулз, студенты и американские пейзажи столетней давности. Документы Коулза также хранятся в Исследовательском центре специальных коллекций Ханны Холборн Грей, и их можно найти здесь. Кроме того, ученик Коулза Виктор Эрнест Шелфорд сам по себе стал влиятельным экологом и одним из лидеров основания организации Nature Conservancy, крупной природоохранной некоммерческой организации.

Статья в тему:  Этическое глобальное потепление, что, если мы этого не сделаем

В начале 20 века Чикагский университет также был домом для других известных экологов и морских биологов, в том числе Джорджа Дэймона Фуллера и Уордера Клайда Алли, одного из первых экспертов по социальным отношениям у животных и важной фигуры в развитии экологии.

Сегодня Чикагский университет остается лидером исследований в области экологии и эволюционной биологии. Экологическая полевая станция Университета Уоррена Вудса в округе Берриен, штат Мичиган, предлагает студентам, преподавателям и сотрудникам возможность изучать и наблюдать за динамикой экосистемы в ландшафте, который включает в себя как остатки (нетронутого) леса, восстановленные прерии, так и старые поля.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
0
Оставьте комментарий! Напишите, что думаете по поводу статьи.x