Экология и эколого-биотехнологические аспекты использования фитотехнологий

Существующие популяций в экосистемах меняют свое окружение в неблагоприятную сторону и в результате оказываются вытесненными популяциями других видов, для которых вызванные преобразования среды оказываются экологически выгодными. В экосистемах происходит смена господствующих видов. Длительное существование возможно лишь в том случае, когда изменения среды, вызванные деятельностью одних организмов, компенсируются деятельностью других, с противоположными экологическими требованиями.

В основном процессы сукцессии изменяются годами и десятилетиями, однако, иногда смены сообществ идут с громадными скоростями (в небольших водоемах). Последовательный ряд постепенно и закономерно сменяющих друг друга в сукцессии сообществ называется сукцессионной серией.

Пример сукцессии занятие организмами недавно образовавшегося вулканического острова.

Водоросли, лишайники попадают на остров и образуют сообщества (деревья не могут расти на голой скальной почве острова). Формирование слоя почвы дает возможность поселения мхов и папоротников. За этими растениями следуют цветковые растения (деревья, кустарники, травы).

Начальный этап сукцессий (по В.Н. Сукачеву) процесс первоначального формирования растительного покрова, связанный с миграцией растений на данную территорию, их отбором в процессе приспособления к ее условиям и конкуренция между ними за ресурсы среды.

Интересен процесс изменения растительности на песчаных дюнах. Сначала появляются многолетние растения, способные переносить засушливые условия. Они укрепляют поверхность дюны и вносят в песок органические вещества. Появившиеся однолетники способствуют обогащению субстрата органическим материалом, способствующих появлению новых вилов травянистых растений. Затем появляются проростков сосны, которые закрепляются здесь и спустя много поколений образуют сосновые леса на песчаных дюнах.

Наблюдать сукцессию можно на заброшенных агроэкосистемах, которые не используются для выращивания растений, они быстро покрываются разнообразными однолетними растениями. Сюда же попадают семена различных древесных хвойных и лиственных пород: сосны, ели, березы, осины. Попав на почву, семена начинают прорастать, причем в наиболее благоприятном положении оказываются мелколиственные породы. Хвойные (ель, сосна) не могут конкурировать из-за бурного развития трав и из-за влияния разлагающегося опада. Вначале изменения происходят быстро, затем скорость сукцессии снижается. Березы образуют густую поросль, световой режим изменяется, ель в этот период отстают от березовых.

К 10 годам березы формируют устойчивое березовое насаждение высотой до 10-12 м. Начинает подрастать ель, образуя подрост разной степени густоты.

По мере смыкания крон светолюбивые растения, характерные для начальных стадий сукцессии, постепенно начинают выпадать, уступая место теневыносливым и тенелюбивым. Меняется животный компонент экосистемы.

Смешанный елово-березовый лес постепенно сменяется лесом еловым. Ель перегоняет в росте соперницу-березу, создает значительную тень, и светолюбивая береза выпадает из древостоя. Естественный процесс смены березняка елью длится более 100 лет.

Климаксное сообщество устойчивое самовозобновляемое сообщество, находящееся в равновесии со средой.

В каждой природной зоне свой климакс: в тайге еловый лес, в широколиственных лесах липы и дубы.

Выделяют два вида сукцессионных смен: 1) с участием как автотрофного, так и гетеротрофного компонентов 2) с участием гетеротрофов. Сукцессии гетеротрофного типа возникают там, где создается предварительный запас или постоянное поступление органических соединений, за счет которых существует сообщество.

Различают сукцессии экзоэкогенетические (смена сукцессий вызвана внешними, абиотическими причинами: осушение болот человеком, загрязнение водоемов и др.) и эндоэкогенетические (изменение структуры и системы связей в сообществах). Обе категории сукцессий тесно взаимосвязаны и могут переходить одна в другую.

Сукцессии (по Ф. Клементсу) проходят через фазы обнажения (появление незаселенного пространства), миграции (заселение первичными формами жизни), эцезиса (колонизация и приспособления к условиям среды), соревнования (конкуренция с вытеснением первых поселенцев), реакции (условия существования и обратное воздействие на живые организмы) и стабилизации (формирование климатического биоценоза).

Выделяют первичные и вторичные сукцессии. Растения, входящие в состав сукцессии, могут отличаться по эколого-физиологическим параметрам; виды, обычно входящие в первичную сукцессию, отличаются большой скоростью фотосинтеза.