Образование среды жизни. Закон РФ об охране окружающей среды (стр. 5 из 6)

Таблица 2. Влияние сукцессий на видовой состав и плотность копытных в лесных биогеоценозах

Примечание: I стадия – подрост от 0, 5 до 1, 5 м; II стадия – подрост от 1, 5 до 3, 1 м

Поэтому смена биоценозов в сукцессиях всегда идет от наименее устойчивого состояния к наиболее устойчивому. Скорость этих изменений постепенно замедляется. Замедление темпов одна из главных особенностей сукцессии. Неустойчивые стадии при смене биоценозов называют незрелыми сообществами, устойчивые - зрелыми. Направленные изменения биоценозов начинаются и в том случае, если происходят какие-либо частичные нарушения в уже сформировавшейся экосистеме. Они приводят к ее восстановлению, поэтому называются восстановительными сменами или вторичными сукцессиями. Для развития биоценозов в ходе сукцессии характерен целый ряд общих закономерностей: постепенное увеличение видового разнообразия, смена доминирующих видов, усложнение цепей питания, увеличение в сообществах доли видов с длительными циклами развития, усиление взаимовыгодных связей в биоценозах и т. д. В зрелых, устойчивых сообществах все, что наращивают растения, используется гетеротрофами - это главная причина стабилизации экосистем. Если человек изымает продукцию из таких экосистем (например, древесину из зрелых лесов), он неминуемо нарушает их.

Деятельность людей постоянно приводит к сменам различных биоценозов в результате рубок леса, осушения и обводнения земель, выработки торфяников, прокладки дорог и т. д. Частичные или глубокие нарушения экосистем вызывают природные процессы их самовосстановления. Однако природные возможности не безграничны. Самовосстановление биоценозов часто тормозится различными внешними причинами. Например, ежегодные разливы рек все время нарушают формирование устойчивых биоценозов на их берегах, и здесь сообщества существуют в постоянно незрелом состоянии. Точно так же постоянная вспашка полей предотвращает восстановление естественной растительности на этой территории. Другая причина в нарушении восстановительных возможностей биоценозов - снижение видового разнообразия в окружающей среде. Если неоткуда взяться семенам растений или видам животных, играющим важную роль на соответствующих этапах развития сообществ, экосистема остается на менее устойчивой стадии. Например, при сплошных рубках еловых лесов на больших территориях они зарастают со временем малоценными мелколиственными породами и надолго задерживаются в этом состоянии, так как неоткуда взяться семенам ели. Умение управлять процессами саморазвития и самовосстановления экосистем - очень важная задача современной хозяйственной деятельности, когда человек приводит в постоянное движение весь живой покров планеты. Снимая ограничивающие факторы, поставляя соответствующие семена растений и вселяя необходимые виды животных, можно ускорить формирование стабильных сообществ или, наоборот, задержать процессы на нужной нам стадии развития.

В природе существуют как устойчивые, зрелые, так и неустойчивые, развивающиеся экосистемы. Развитие экосистем происходит на основе смены видов, пока не сформируется такой биоценоз, который будет способен поддерживать в них устойчивый биологический круговорот веществ. Экосистемы способны к самовосстановлению при частичных нарушениях. Эти возможности не безграничны и зависят как от внешних условий, так и от видового разнообразия в окружающей среде.

Биологическое разнообразие как основное условие устойчивости популяций, биоценозов и экосистем

В природе практически нет абсолютно сходных особей, популяций, видов и экосистем. Когда отдельные виды начали исчезать с лица Земли по вине людей, этому сначала не придавали значения, так как видов много, а процессы их вымирания, как установила палеонтология, всегда происходили в природе. Однако в настоящее время обеднение разнообразия жизни под влиянием деятельности человека идет очень быстрыми темпами. Поэтому и с теоретической, и с практической точек зрения очень важно понимать, в чем состоит роль биологического разнообразия. Ответ на этот вопрос можно найти при изучении структуры и функционирования биоценозов. Высокое видовое разнообразие обеспечивает следующие свойства этих сложных систем.

Взаимная дополнительность частей. Как мы видели, в сообществах уживаются те виды, которые делят между собой экологические ниши и дополняют друг друга в использовании ресурсов среды. Например, растения первого яруса в лесу перехватывают 70-80 % светового потока (рис. 34). Во втором ярусе растут деревья и кустарники, которым достаточно 10-20% от полного освещения, а наземные травянистые растения и мхи в таких лесах способны осуществлять фотосинтез всего при 1-2 сотых долях светового потока. Дополняя друг друга, растения полно используют солнечную энергию.

У животных «разделение труда» в биоценозе ярко выражено в использовании разных видов пищи, времени суточной и сезонной активности, размещении в пространстве. Очень существенно дополняют друг друга разные виды грибов в лесных сообществах. Одни из них специализируются на разрушении мертвой древесины, другие - свежеопавших листьев, третьи - корней или шишек, четвертые продолжают разрушение уже полуразложившейся массы. Взаимная дополнительность видов, созидающих и разрушающих органическое вещество, лежит в основе биологических круговоротов.

Взаимозаменяемость видов. Любой вид биоценоза может быть заменен другим, со сходными экологическими требованиями и функциями. Хотя полностью похожих друг на друга видов в природе нет, но многие перекрываются по основным экологическим требованиям, отличаясь лишь деталями. Такие виды обычно заменяют друг друга в похожих сообществах, например, разные виды елей и пихты в темнохвойных таежных лесах или разные виды насекомых-опылителей на лугах. Взаимозаменяемость видов постоянно происходит при колебаниях погодных условий. Так на лугах во влажные годы доминируют короткокорневищные травы, а в сухие - длиннокорневищные, активны разные листогрызущие и хищные насекомые и т. п.

Регуляторные свойства. Способность к саморегуляции - одно из основных условий существования сложных систем. Саморегуляция возникает на основе обратных связей. Принцип отрицательной обратной связи заключается в том, что отклонение системы от нормы приводит в действие силы, направленные на возвращение ее в нормальное состояние. Этот принцип обратной связи очень ярко проявляется во внутрипопуляционных и межвидовых взаимоотношениях в биоценозах. Увеличение численности жертв со временем вызывает увеличение численности хищников и паразитов. Повышение плотности популяции сверх определенных уровней так изменяет связи внутри вида, что падает воспроизводительная способность или усиливается рассредоточение особей в пространстве. Чем разнообразнее биоценозы и чем сложнее структура популяций, тем успешнее осуществляется их саморегуляция.

Надежность обеспечения функций. Главные функции биоценоза в экосистеме - создание органического вещества, его разрушение и регуляция численности видов - обеспечиваются множеством видов, как бы страхующих деятельность друг друга. Разнообразие видов в экосистемах обеспечивает надежность их функционирования. Таким образом, биологическое разнообразие - это главное условие устойчивости всей жизни на Земле. За счет этого разнообразия жизнь не прерывается уже несколько миллиардов лет.

Видовое разнообразие - основа устойчивости живой природы. Оно создает взаимодополняемость и взаимозаменяемость видов в биоценозах, обеспечивает регуляцию численности и самовосстановительные способности сообществ и экосистем. Однако видовое разнообразие одна из составных частей биоразнообразия. Если представить, что человек как биологический вид вдруг остался в одиночестве на Земле, то нетрудно предсказать дальнейший ход событий: нет продуктов питания, растет жесткое ультра - фиолетовое излучение, т. к. оно больше не задерживается озоновым экраном, из-за отсутствия кислорода становится невозможным дыхание, чистой воды нет, и климат не совместим с жизнью. Миллионы лет отмеченное выше поддерживалось биоразнообразием. Из чего же складывается это понятие? Необходимо напомнить и подчеркнуть, что никакие биологические прогрессы не возможны вне биосферы и экосистем. Здесь берут начало три ветви биоразнообразия: генетическое, организменно–видовое и экологическое (рис. 3).

Рис. 3. Структура и уровни биоразнообразия

Каждая ветвь, подразделяемая на уровни, обладающие своими особенностями: ниже организменного, организменного и выше организменного и составляющие предмет изучения таких биологических наук, как генетика, систематика и экология. Биологическое разнообразие представляет собой уникальную особенность живой природы. Именно благодаря ему создается структурно-функциональная организация экологических систем, обеспечивающая их стабильность во времени и устойчивость к изменениям среды, в том числе и в результате антропогенных воздействий поддержание экосистем в устойчивом состоянии одна из первостепенных задач человечества. Поэтому основным понятиям, связанным с сохранением и использованием биоразнообразия, дано правовое толкование в законах Российской Федерации «Об охране окружающей среды», «Об особо охраняемых территориях» и других правовых документах.