Гомеостаз и сукцессия экологической системы

 

                                                                   

 

Министерство образования  и науки Российской Федерации

Санкт-Петербургский  государственный горный  институт им. Г.В.Плеханова

(технический университет)

Кафедра геоэкологии

 

РЕФЕРАТ

 

По дисциплине:   ___________________________________________

                                                          ^{(наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)}

 

 

 

 

Тема:       __________________________________________________        

 

 

Выполнила: студентка гр.       ____________     / /                                  ^{(подпись)                          (Ф.И.О.)}

 

 

ОЦЕНКА: _____________

Дата: ___________________

 

ПРОВЕРИЛ:           доцент__                      ____________       /____________ /                                                                       

                                                     ^{( должность)                                                            (подпись)                                          (Ф.И.О.)}

 

 

                                                              Санкт-Петербург

2011

Оглавление  
Введение………………………………………………………………………...…3

Понятие экологической  сукцессии и её признаки…………………...…………5

Причины сукцессий………………………………………………………………7

Виды сукцессий…………………………………………………………...………9

Общие закономерности сукцессионного процесса………………………...….14

Гомеостаз экологической системы…………………………………………..…17

Механизмы гомеостаза: обратная связь……………………………….……….18

Заключение…………………………………………………………………...…..21

Библиографический список……………………………………………………..23

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение.

На рубеже XXI в. человечество оказалось перед парадоксальным фактом: с одной стороны – научно-технический прогресс, послуживший причиной деградации окружающей среды; с другой стороны – человек, который должен стать гарантом охраны природы. Термин «экология» и его производные активно вошли в лексикон нашей повседневной жизни. Экология стала одной из сторон гуманизма, включающей в себя духовность, понимание единства человека с природой, высокую культуру, интеллект.

 Заслуга введения термина «экология» в науку принадлежит немецкому биологу Эрнсту Геккелю, который использовал его в капитальном труде «Общая морфология организмов». Под экологией Э. Геккель понимал «науку о месте обитания видов» и определил ее как биологическую науку, изучающую взаимоотношения организмов с окружающей средой.

Современные экологи  рассматривают экологию как науку  о закономерностях взаимосвязей и взаимодействии организмов и их систем друг с другом, а также со средой обитания и изменением этих закономерностей под влиянием природных и антропогенных воздействий.

Нарушение экологического равновесия - это изменение компонентного и энергетического состава экосистемы, ведущее к ее перестройке и фактической замене экосистемой другого типа: нарушение гомеостаза экосистемы, которое может привести ко второй сукцессии экосистемы или к ее полному разрушению.

Рассмотрение понятий о равновесии и неравновесии систем с синергетических позиций позволило выявить основные отличия между этими двумя возможными их состояниями систем.

В целом можно выделить области равновесия и неравновесия для систем, при которых существенно различается поведение системы. Любая система при отсутствии какого-либо воздействия, т.е. будучи предоставленной самой себе и при отсутствии поступления энергии извне, стремится к наиболее вероятному состоянию равновесия.

Актуальность данной работы состоит в том, что изучение неравновесных состояний для различных систем позволяет выявить общие закономерности эволюции от хаоса к упорядоченности.

Нарушения, которые возникают  в экосистемах на фоне установившихся средних параметров среды, вызывают функциональные адаптации компенсаторного типа. При этом сохраняется принципиальная структура биоценоза. Это многообразные обратимые изменения пищевых цепей, паразитарных связей, условий среды, обусловленные колебаниями численности популяций, выражающихся на уровне видов.  При более существенном нарушении состава биоценоза возникают неустойчивые, сменяющие друг друга сообщества - процесс, в идеальном, кстати, весьма редком случае ведущий к восстановлению исходного типа экосистемы.  Экологические сукцессии такого рода - одно из наиболее ярких выражений действия функциональных адаптации на уровне биоценозов.  Если изменения среды имеют необратимый характер или отмечена устойчивая тенденция к приобретению средой именно такого характера, то происходит направленная смена типов сообществ. В целом регулируется смена уровня стабилизации биоценотической системы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Понятие экологической  сукцессии.

Функциональная целостность  экосистем является их отличительной  чертой и определяется сложными и  межвидовыми взаимоотношениями. Эти  взаимоотношения обладают некоторыми относительными "свободами" в структурных связях между отдельными компонентами, в частности это выражается в возможности замены видов в конкретных биоценозах сходными по жизненным функциям с другими видами. Динамические характеристики экосистемы имеют различную продолжительность: изменения в биоценозах могут иметь суточные и сезонные колебания (ритмы); могут длиться на протяжении ряда лет и даже в пределах времени геологических эпох, выражая тем самым эволюционные процессы в биосфере, как глобальной экосистемы.

Динамика биоценозов может быть принципиально иной, когда  под влиянием комплекса факторов меняются фундаментальные свойства экосистем и происходит их изменение в виде серии сменяющих друг друга сообществ. Развитие биоценозов, при котором имеет место замещение во времени одного сообщества другим, называют экологической сукцессией (от лат. sucsesio - преемственность) По времени осуществления сукцессии, как правило, длятся годами и десятилетиями, хотя во временных водоемах сукцессии осуществляются с удивительной скоростью. Установлены и вековые изменения экосистем, которые отражают эволюцию биосферы.

Итак, сукцессия - это закономерный и последовательный процесс смены сообществ на определенном участке, вызванный взаимодействием живых организмов между собой и окружающей их абиотической средой. По современным представлениям, смены сообществ могут происходить под влиянием климатических факторов, трансформации рельефа, обогащения или обеднения почв, изменения гидрологического режима и т. п. Важнейшее значение же придается биоценотическим факторам: виды растений (а также животных), участвующие в сукцессионных сообществах, изменяют условия обитания для других видов, таким образом "подготовляя почвы" для последующего этапа сукцессии. В целом, выделяют сукцессии, связанные с влиянием геохимических сил, действующих на экосистему извне (аллогенные), и сукцессии, вызванные изменением структуры и системы связей в существующих сообществах (автогенные). Но эти два типа сукцессии способны переходить друг в друга в силу глубокой взаимозависимости. Аллогенные сукцессии могут быть вызваны изменением климата в одном направлении, например, в сторону потепления или похолодания, иссушением почв, например, в результате осушения или понижения уровней грунтовых вод по другим причинам. Такие смены могут длиться столетиями и тысячелетиями и их называют вековыми сукцессиями.

Ход автогенных сукцессий можно рассмотреть на примере наземных экосистем. Если взять участок земной поверхности, например, заброшенные пахотные земли в различных географических районах (в лесной, степной зонах либо среди тропических лесов и тому подобное), то для всех этих объектов будут характерны как общие, так и специфические изменения в экосистемах. В качестве общих закономерностей будет иметь место заселение живыми организмами, увеличение их видового разнообразия, постепенное обогащение почвы органическим веществом, возрастание их плодородия, усиление связей между различными видами или трофическими группами организмов, уменьшение числа свободных экологических ниш, постепенное формирование всё более сложных биоценозов и экосистем, повышение их продуктивности. Более мелкие виды организмов, особенно растительных, при этом, как правило, сменяются крупными, интенсифицируются процессы круговорота веществ и тому подобное. В каждом случае при этом можно выделить последовательные стадии сукцессий, под которыми понимается смена одних экосистем другими, а сукцессионные ряды заканчиваются относительно мало изменяющимися экосистемами.

 

 

 

Причины сукцессий.

Сукцессионные смены  обычно связывают с тем, что существующая экосистема (сообщество) создает неблагоприятные условия для наполняющих ее организмов (почвоутомление, неполный круговорот веществ, самоотравление продуктами выделения или разложения и т.п.). Такие явления реальны, но не объясняют всех случаев смен экосистем. Например, в северных лесах внедрение под полог лиственных древесных сообществ ели связано, прежде всего с тем, что последняя использует биологические свойства первых по слабому притеснению почвы. Сами же почвенные условия остаются не только благоприятными для лиственных древостоев, но и постепенно улучшаются для них (идет накопление питательных веществ, уменьшается кислотность и т.п.). Следовательно, здесь нет оснований говорить о самоотравлении или других подобных причинах смен. Не подтверждается безоговорочно и точка зрения о том, что появление ели под пологом лиственных лесов и древостоев связано с тем, что в молодом возрасте этот вид требует затенения. Известно, например, что ель и в молодом возрасте прекрасно растет при полном освещении (значительно лучше, чем под пологом других древесных видов). Об этом, в частности, свидетельствуют многочисленные примеры создания культурных фитоценозов ели (посадкой молодых растений или посевом семян) на открытых площадях. Наряду с природными факторами причинами динамики экосистем все чаще выступает человек. К настоящему времени им разрушено большинство коренных (климаксных) экосистем. Например, степи почти полностью распаханы (сохранились только на заповедных участках). Преобладающие площади лесов представлены переходными (временными) экосистемами из лиственных древесных пород (береза, осина, реже ива, ольха и другие). Эти леса обычно называют производными, или вторичными. Они являются промежуточными стадиями сукцессий. К сменам экосистем ведут также такие виды деятельности человека, как осушение болот, чрезмерные нагрузки на леса. Например, в результате отдыха населения (рекреации), химических загрязнений среды, усиленного выпаса скота, пожаров и т.п. Антропогенные воздействия часто ведут к упрощению экосистем. Такие явления обычно называют дегрессиями. Различают, например, пастбищные, рекреационные и другие дегрессии. Смены такого типа обычно завершаются не климаксными экосистемами, для которых характерно усложнение структуры, а стадиями катоценоза, которые нередко заканчиваются полным распадом экосистем. Климаксные экосистемы обычно чувствительны к различным вмешательствам в их жизнь. К подобным воздействиям, кроме хвойных лесов, чувствительны и другие коренные сообщества, например, дубовые леса. Это одна из причин катастрофической гибели дубрав в современный период и замена их, как и хвойных лесов, менее ценными, но более устойчивыми временными экосистемами из березы, осины, кустарников или трав. Последнее особенно типично при разрушении степных и лесостепных дубрав.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Виды сукцессий.

Каждая стадия сукцессии  представляет собой сообщество с  преобладанием тех или иных видов  и жизненных форм. Они сменяют  друг друга, пока не наступит состояние устойчивого равновесия. Различают первичные и вторичные сукцессии. Первичные сукцессии возникают на субстратах, не затронутых почвообразованием, и связаны с формированием не только фитоценоза, но и почвы. В качестве примера остановимся на формировании скальных биоценозов: процесс начинается с поселения на скалах накипных лишайников. На этой стадии постепенно формируется комплекс видов микроскопических водорослей, простейших, нематод, отдельных насекомых, который способствует формированию первичной почвы. Затем здесь поселяются другие формы лишайников, специализированных мхов; еще позднее на базе возникшей почвы вселяются сосудистые растения и параллельно идет обогащение животного населения.

Вторичные сукцессии развиваются на субстрате, первоначально измененном деятельностью комплекса живых организмов. Такие сукцессии чаще всего имеют восстановительный (демутационный) характер. Примером вторичных демутационных сукцессий может служить восстановление климаксового лесного биоценоза после пожаров (а в наше время и вырубок). В таежной зоне Евразии при появлении открытого пространства на месте еловых лесов в результате пожара или сплошной рубки коренным образом меняется режим освещения, температуры, влажности и других факторов. Эти изменения неблагоприятны для таежных видов растений и животных, развитие которых угнетается. Зато на освещенных, относительно сухих и хорошо прогреваемых

 

 

-Субстрат (от лат. substratum — подстилка, основа) — опорная основа для организма: почва — для наземных организмов, для водных — грунты (для бентоса) и водные массы (для планктона), для лишайников — почва, деревья, кустарники, камни и др. Изменения в  субстрате нарушают нормальное функционирование привязанных к нему сообществ организмов, вызывая их изменения — экологические сукцессии.

 

 
Рис. 1.Первичная сукцессия

 

местах формируется временное одноярусное сообщество из светолюбивых трав.

Одновременно формируется  связанный с лугово-кустарниковой растительностью комплекс животного населения: многочисленные и разнообразные насекомые и другие беспозвоночные, грызуны, исходно связанные с лугами и лесными полянами; развитие ягодных кустарников привлекает большое число видов птиц, а наличие хорошо прогреваемых мест - рептилий и т. д. Формируется богатое и разнообразное сообщество зарастающей вырубки.