Підручник з Біології і екології (профільний рівень). 11 клас. Задорожний - Нова програма

§ 90. Часові зміни в екосистемах

Поміркуйте

  • Чи ті самі види є домінантними в лісі взимку й улітку? Чи може відновитися ліс після його вирубки? Чи може озеро з часом перетворитися на болото? А болото на озеро?

Згадайте

  • Видове багатство біоценозів
  • Міжвидова конкуренція

Добові зміни

Екосистеми безперервно змінюються в часі. Змін зазнають різноманітність видів, співвідношення популяцій, активність організмів, структура взаємозв'язків. Одні види поступово відмирають або витісняються іншими. Зміни угруповань бувають циклічними (добовими, сезонними) і поступальними (сукцесія).

Види, з яких складається екосистема, біологічно активні в різний час доби: одні — вдень, інші — ввечері й уночі. У помірному кліматі в денні години панують комахи, птахи, деякі ссавці, у сутінковий і нічний час — нічні комахи (бражники, комарі), багато ссавців і птахи, такі як сови.

Більшість покритонасінних рослин розкриває свої квітки лише вдень. Однак у деяких рослин життєва активність підвищується з настанням сутінків: їхні непоказні квітки розпускаються й видають сильний аромат для приваблення нічних комах-запильників (запашний тютюн, нічна красуня).

Сезонні зміни

Сезонні (фенологічні) зміни екосистем залежать від зміни пір року. Як вам відомо, сезонні зміни визначають фотоперіодизм — реакцію живих організмів на інтенсивність сонячного випромінювання й довжину світлового дня.

Насамперед сезонні зміни стосуються видового складу екосистем. Це добре прослідковується на рослинах. Більшість із них узимку перебуває у стані спокою. Зеленіють лише деякі види дерев, такі як ялина або сосна. Навесні квітнуть рослини-первоцвіти. До того часу, коли на деревах розпуститься листя й на нижніх ярусах стане темно, вони вже повністю закінчать цикл розвитку. Улітку бурхливо відбувається розвиток усіх рослин, на них дозрівають плоди. Восени життєвий цикл багатьох рослин завершується. Більшість видів дерев і чагарників на зиму скидають листя.

Сезонні зміни впливають на життєву активність тварин. Навесні в них з'являється потомство, у літній період відбувається активізація життєвих процесів, а восени вони починають готуватися до майбутньої зимівлі. Узимку деякі види тварин ховаються в нірки й барлоги та впадають у сплячку (полівки, бабаки, багато комах, ведмеді). Інші види (вовки, зайці, олені, лисиці) ведуть активний спосіб життя. Несприятливі сезонні погодні умови змушують багато видів мігрувати в райони з кращими умовами існування. Це характерно для перелітних птахів. Але деякі види залишаються на місці навіть під час найсильніших морозів (синиці, ворони, голуби, сови). Навесні починається період розмноження. Народжується потомство у ссавців. З'являються комахи. Птахи будують гнізда, у них з'являються пташенята.

Екологічна сукцесія

Із часом у певному місці проживання відбувається закономірна зміна популяцій різних видів у строго визначеній послідовності. Цей процес називається екологічною сукцесією. Зміни в екосистемі стають причиною заміни одного угруповання іншим.

Сукцесії в екосистемах можуть бути довгостроковими й здійснюватися протягом сотень років. Причиною таких сукцесій часто є кліматичні зміни, наприклад глобальне потепління. Іноді зміни екосистем спричинені катастрофами, такими як урагани чи пожежі. До зміни біоценозів призводить і діяльність людини: вирубування лісу, осушення боліт, забруднення водойм, виснаження пасовищ тощо.

Мал. 90.1. Зміна екосистем після вирубування ялинового лісу

Типовою екологічною сукцесією є відновлення ялинового лісу після пожежі або вирубування (мал. 90.1). Цей процес здійснюється поступово, одні менш стійкі екосистеми змінюються іншими. Першими на звільненому місці розростаються світлолюбні трав'янисті рослини, які доповнюються світлолюбними деревними породами. Далі під тінню останніх розростаються тіньолюбні сходи ялини. Через десятиліття ялина витісняє конкурентів, створюючи густу тінь і пригнічуючи розвиток інших рослин. Повне відновлення ялинового лісу займає близько 200 років.

Класичним прикладом сукцесії є заростання озера й перетворення його спочатку на болото, а потім, через тривалий часу,— на лісовий біоценоз. Спочатку водойма міліє, її краї вкриваються водяними й вологолюбними рослинами (очеретом, тростиною, осокою). На дні поступово відкладаються відмерлі частини рослин, дзеркало води затягує трава. Через декілька десятків років на місці озера утворюється торф'яне болото. Згодом на болоті з'являється деревна рослинність.

Первинна і вторинна сукцесія

Розрізняють первинну і вторинну сукцесію. Первинна сукцесія відбувається під час освоєння організмами первісно безживних територій — скельних порід, наносів річок, піщаних дюн, застиглої вулканічної лави. Наприклад, на голих скелях першими оселяються лишайники. Згодом накопичуються їхні відмерлі залишки і продукти розкладання мікроорганізмами. Поступово формується первинний ґрунтовий покрив. На ґрунті проростають занесені насіння рослин, залишки яких також починають брати участь у процесі ґрунтоутворення. Рослинний біоценоз приваблює тварин. Це тривалий процес. Для розвитку стійкого угруповання потрібно багато сотень років.

Вторинна сукцесія відбувається на місці вже існуючих біоценозів, але порушених, наприклад, унаслідок посухи, пожеж, вирубки лісів та інших причин. На цій території зберігається ґрунт і насіння рослин, тому дуже швидко утворюється угруповання трав, а потім з'являються листяні дерева, під покривом яких і проростають ялини. Для вторинної сукцесії характерна висока швидкість відновлення біоценозів.

Ключова ідея

У природі біоценози постійно змінюються. Регулярно спостерігаються циклічні сезонні (фенологічні) зміни. Спрямовані зміни одних екосистем на інші — екологічні сукцесії — здійснюються довгостроково, протягом десятків і сотень років; зазвичай вони спричиняються кліматичними чинниками.

Запитання та завдання

1. Опишіть, як змінюються взаємозв'язки між видами рослин і тварин під час сезонних змін екосистем. 2. Як відбувається екологічна сукцесія на місцях вирубки лісів? на островах, спустошених через виверження вулканів? 3. Поясніть, чому на голих скелях першими оселяються саме лишайники.