Том 2 (1109824), страница 88
Текст из файла (страница 88)
Практический аспект изучения потоков энергии в экосистемах связан с усилиями человечества создать из растений возобновляемые источники энергии (так называемое биологическое превращение энергии). Подсчитано, что огромное количество отходов, получаемое ежегодно после сбора урожая или вырубок леса, может дать энергию, эквивалентную 1% бензина или 4% электроэнергии, потребляемых в США за год. Однако этот потенциал ограничен энергетическими затратами на сбор материала. Посадка быстро растущих деревьев и других утеснений могла бы обеспечить основной возобновляемый источник энергии в будущем и стать одним из самых эффективных способов использования солнечной энергии. $ я.
М. Лаяьиккв июатесгг и зквсяс"геи РАЗВИТИЕ СООБЩЕСТВ И ЭКОСИСТЕМ Сукцессии Некоторые растительные сообщества остаются стабильными многие годы, в то время как другие быстро изменяются. В последнем случае в их составе происходят закономерные смены, которые называются сукцессией. Вырубка в лесу быстро заселяется окружающими деревьями; сходным образом луг в конечном итоге сменяется лесом.
Аналогичные явления наблюдаются и в природных открытых местообитавиях — в озерах, на скальных склонах и т. д. Процесс сукцессии непрерывен н идет по всей планете. Скорость сукцессии на всех временно незанятых территориях различна. Некоторые озера, например, постепенно заполняются остатками водных растений, выступающие из воды виды формируют почву, и водоем превращается в луг, на котором может появиться влаголгобивый кустарник и, наконец, развиться характерный для атой природной зоны лес (рис. 31-14).
Скалы под действием замерзания и оттаивания и других физических факторов выветриваются и разрушаются; этот процесс иногда ускоряется лишайниками, выделяющими определенные химические вещества, непосредственно разъедающие породу. Вокруг оснований лишайников накапливается почва, после чего они уступают место мхам и цветковым растениям (рис 31-15). Корни цветковых растений раздвигают трещины в скале, разрушая ее все сильнее.
В конечном итоге, возможно через сотни лет, этот процесс измельчения дает почву, заселяемую лесом или другой характерной для данного района растительностью. На ранних стадиях сукцессии часто преобладают растения, образующие симбиоз с азотфиксаторами. Другие примеры показаны на рис.
31-16. Любая зкосистема проходит различные стадии сукцессии до тех пор, пока не возникает езрелоеь, так называемое климаксовое сообщество. Хотя характер этого конечного состояния зависит от климата, климаксовые сообщества часто гораздо стабильнее тех, на смену которым они появились. Организмы в иих образуют очень сложную систему взаимоотношений. Некоторые аспекты сукцессии имеют огромное значение двя людей.
Например, когда европейские поселенцы впервые прибыли в большом количестве в Калифорнию, они увидели там вдоль большей части массива Сьерра-Невада величественные леса из сосны Ламберта (Р(ииз Ьгтдегйаиа). Позже, несмотря на то что сторонники охраны природы пытались превратить некоторые иэ зтих лесов в национальные парки, многие сосновые сообщества были замещены другими породами, в часгносги пихтой одноцветной (АЬйз соисойгг) и кедром ладанным (Сайгсебгиз г1ессютеяз).
Почему же зто произошло? Рис. 31-14. А. Полунагруженная растительность вдоль края озера. Б. Растения с илавакккими листьями, наприиер кувигинка (?чутрйаеа обояаай расоространяясыю всей повергности водоегга, посгпепенно заглушают донные виды. В. Водяной гиаяинт (Бгсььогпю о амгрег) играет аналогичную роль в более теплых обласпигх. Г.
Болотные злаки, осоки и роговы (Турья игр.) на месте заросшего озера мюериюют сукцессию А Рис. 31-15. Рашшя стидия сукцессии на скалисгпом склоне. Лишайники начи- ниют роэруисать породу, а папорот- ники и бриофиты накапливают почну в небольия с трещинах Рис. 31-(б. А. Молодые деревья пихты бальэамической (АЬ!ез Ьа!затея), расту- щие под тополем (Рори(их !сети!осбез) и выгпегняющие его, в геверной Миннесо- те! стадия лесной сукцессии, ведущей к кли.
накговому сообществу ели белой (Рисса б(аиса) и пихты бальзамической. В. Всход клена красноео (Ассе гидгит), подннииющийся над хвоей всймутовой сосны (!'шиз э!годы). Спелые сосны этого вида пропускают так мало свегпа, что их собспикнные всходы под ними не выхгивают и со.граняется только подрост таких теневыносливых видов, как клены и дубы, гпособньгх гпам закре- типьгя.
С другой стороны, сукцессия гпормозится из-эа подавления почвен- ных аэотфиксирующш бактерий хими- ческими вещесхпвами, вымываемыни из опавшей окновой хвои Дело в том, что сосна Ламберти была на данной территории элементом определенной стадии лесной сукцессии, причем эта стадия поддерживалась периодическими пожарами. После появления европейцев масштабы и частота пожаров значительно уменьшились. Без периодических слабых прореживающих пожаров, ипробегавпсихя по соснякам, возникли такие густые заросли кустов и невысоких деревьев, что светолнзбивые сосны не смогли возобновляться.
Только система контролируемых палов способна сохранить оставшиеся леса из сосны 1(амберта в их исходном состоянии (рис. 31-П, Б). Когда люди преобразуют ландшафт, происходят излзенения в структуре сообществ. На заброшенных полях, голых песчаных дюнах, на улицах покинутых поселков американского Запада происходит сукцессия в направлении экосистем, более нли менее напоминающих существующие на соседних, менее нарушенных территориях (рис. 31-18). Если времени достаточно, сукцесснонный процесс может постепенно привести к восстановлению коренной растительности. Например, считается, что в северных лиственных лесах Северной Америки н Евразии для восстановления растительной биомассы н питательных веществ, удаленных из них в результате вырубки деревьев, требуется от 60 до 80 лет.
В других сообществах этот процесс может идти быстрее или медленнее. В любом случае для его успеха требуются значительное время и источник семян для реколонизацни. Во многих регионах, особенно в тропиках, этих условий нет из-за сильнейшего воздействия, оказываемого на растительность быстро растущим населением, и общей бедности (см. гл. 30). После природных катастроф реколонизацня приводит к таким же изменениям. Например, в авгусзе 1883 г.
сильное вулканическое извержение уничтожило половину острова Кракатау в Зондском проливе (40 км от Явы), а оставшаяся его половина покрылась слоем пемзы н пепла толщиной более 31 м. Были засыпаны и соседние острова, так что вся растительность и животный мнр на них погибли. Однако вскоре после этого началась реколоннзация Кракатау, и ожидавшееся число (исходя из первоначального разнообразия орнитофауны) — около 30 видов сухопутных и пресноводных птиц — восстановилось здесь в течение примерно 30 Рис. 31-17.
А. После лесного пожара начинается втиричная сукцессип, пг е. восспиновление расгпительности от блгскайших неповрежденных огнем участков. Некоторые раопенин дают нарос ш от своих оснований, другие рас- сеивагот на гарь большое количество семян. В одной группе сосен шишки не раскрыоаютсн и не рассьтаюпг семена до тех пор. пока на них не подейсгпвует огонь (см. также рис. 19-7) Б Сосна Ламберпга в южной части мысина Сьерра-Невада в Кигифорнии После прекраигснив (благодаря усилиям людей( лесныг пожаров, этот вид аамеигаетсв сругиии деревьями, например кедролн поданным (СаЬсейги йесиггепг( (огром- кое дерево сприва на спичке( Рис 31-(б. А.
Лес с сосной ладанкой (Рй пиг гаейа1 наэкскериментеюьной делянке научной станции «Талл-Тимберс около Таллахасси (Флорида(. Последний кон- тролируемый пал на эгпой территории был проведен 23маргпа19б7 г. Б. В отсутспшие пожаров здесь быстро идет сукцессин. Фотография сделана на том же месте в 1982 г. )ба Раза. !Х. Экозогая Б плоигади более бб «м' отложился мощный слой вулканического материала. 8, Летом !980 г. из-под пепла проросло большое количество многолетних трав, в частности шэан-чай !ЕрэтоЬэит ипкия)- )о!эит).
Эта фотографил сделана через год после иэвержения. Г. Дугласия и мно- лет. Быстро происходило и заселение растениями: уже к 1934 г. па острове было зарегистрировано более 270 их видов. В шт. Вашингтон (США) при сильном извержении вулкана Сент-Хеленс 18 мая 1980 г. мощная лавина вулканического материала с вершины и северной стороны горы сошла в долину реки Норт-Таутл. В течение 15 мип более 61 000 га леса и рекреационных территорий были опустошены боковой ударной волной, вывалившей древостой на 21 000 га и погубившей деревья и другие растения, оставив нх на корню, еще на 9700 га. Кроме того, девятичасовое извержение покрыло всю площадь полуметровым слоем пепла, пемзы и камней, разбросанных этой волной (рис. 31-19). Жизнь стала возобновляться на склонах, пострадавших от извержения, почти сразу, но растения смогли пробиться сквозь толщу вулканических отложений только следующей весной.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
