Бгу биофак заочное отделение. Факультет биологии, географии и землепользования

Естественные экологические системы (биогеоценозы), существуют в течение длительного времени – десятков и сотен лет, сохраняя свою структуру и функциональные свойства. т.е. обладают определенной стабильностью. Для поддержания стабильности экосистемы необходима сбалансированность потоков вещества и энергии, процессов обмена веществ между организмами и окружающей средой.

Состояние экосистемы, при котором состав и продуктивность биотического компонента в каждый конкретный момент времени соответствует абиотическим условиям, характеризуется как экологическое равновесие .

Представим себе сообщество, в котором валовая (то есть суммарная) продукция автотрофов в энергетическом выражении точно соответствует энергозатратам, идущим на обеспечение жизнедеятельности составляющих его организмов. Суммарные энергозатраты называют общим дыханием сообщества.

Ясно, что в этом идеальном случае не может происходить ни накопления биомассы, ни ее потерь. Поэтому биомасса организмов в такой системе остается постоянной, а сама система неизменной, или равновесной (процессы продуцирования уравновешиваются процессами дыхания).

Можно представить себе различные типы равновесия.

Первый из них характерен для замкнутого сообщества: сюда не поступает никакая дополнительная продукция, а собственная продукция сообщества целиком остается внутри его.

Второй тип равновесия характерен для некоторых экосистем текучей воды, органическое вещество которых возникает не только в результате функционирования автотрофов, но и притока извне. Равновесие здесь означает, что «общее дыхание» равно валовой продукции самого сообщества, дополненной поступлением органического вещества извне.

Третий тип равновесия (в сельскохозяйственных экосистемах), наоборот, предполагает постоянное изъятие части продукции. Поэтому в таких экосистемах равновесие достигается, лишь когда «общее дыхание» равно той величине продукции, которая остается в системе после выноса ее части.

Если «общее дыхание» меньше валовой первичной продукции, в экосистеме будет происходить накопление органического вещества, если больше – его исчезновение. И то и другое будет приводить к изменениям сообщества. При избытке ресурса всегда найдутся виды, которые его смогут освоить. При недостатке ресурса часть видов вымрет. Главная особенность этого процесса состоит втом, что изменения сообщества всегда происходят внаправлении кравновесному состоянию.

Стабильность экосистемы в течение длительного времени предполагает относительную неизменность популяций входящих в нее видов. Она может быть длительной лишь в том случае, если изменения среды, вызванные одними организмами, точно компенсируются деятельностью других, с противоположными экологическими требованиями. Это условие нарушается при нарушении круговорота веществ и тогда часть популяций, которые не могут выдержать конкуренцию, вытесняются другими, для которых эти условия благоприятны, и гомеостаз восстанавливается.

Положение популяции вида в экосистеме определяется, с одной стороны, набором требований к абиотическим условиям, а с другой – комплексом связей с популяциями других видов и формой участия в общих функциях биоценоза. Место организма в природе и весь образ его жизнедеятельности (так называемый жизненный статус), включающий отношение к факторам среды, видам пищи, времени и способам питания, местам размножения и укрытий и т.п. определяется как экологическая ниша . Длительное сосуществование в составе единого многовидового сообщества привело к эволюционному становлению такой системы взаимоотношений в экосистемах, при которой каждый вид пространственно и функционально занимает определенное положение в составе биоценоза, т.е. занимает свою экологическую нишу.

Набор видов, состав и сложность трофических сетей, наиболее устойчивые формы взаимодействия популяций в экосистеме отражают приспособленность к особенностям среды и направлены на поддержание круговорота в этих условиях.

Важной характеристикой экосистем является их устойчивость , под которой понимается способность экосистемы возвращаться в исходное (или близкое к нему) состояние после воздействия факторов, выводящих ее из равновесия. Наибольшей устойчивостью, в силу рассмотренных выше причин, отличаются экологические системы со многими относительно малочисленными видами.

§4 Динамика экосистем (сукцессии)

Главной особенностью экологического равновесия экосистемы является его подвижность. Любая экосистема, приспосабливаясь к изменениям внешней среды, находится в состоянии динамики. Различают динамику циклическую и направленную. Примером циклической динамики является сезонное изменение активности жизнедеятельности организмов, или периодическое изменение численности отдельных видов в многолетнем ряду. Направленная динамика представляет собой поступательное развитие экосистем. Для такого вида динамики характерно либо внедрение в экосистемы новых видов, либо смена одних видов другими, что в конечном итоге приводит к смене биоценозов и экосистем в целом. Изменение видовой структуры и биоценотических процессов в экосистеме называют сукцессией экосистемы. Таким образом, сукцессия представляет собой протекающий во времени процесс последовательной смены экосистем при постепенном направленном изменении условий среды.

Масштабные изменения географической обстановки или типа ландшафта под влиянием природных катастроф или деятельности человека приводят к определенным изменениям состояния биогеоценозов местности и к постепенной смене одних сообществ другими. Такие изменения называют экологической сукцессией (от лат. successio – преемственность, последовательность).

Ю. Одум (1986) под экологической сукцессией понимает вообще весь процесс развития экосистемы. Более конкретное определение дает этому явлению Н. Ф. Реймерс (1990): «Сукцессия – последовательная смена биоценозов, преемственно возникающая на одной и той же территории (биотопе) под влиянием природных факторов (в том числе и внутренних противоречий самих биоценозов) или воздействия человека».

Экологическая сукцессия происходит в определенный отрезок времени, в который изменяется видовая структура сообщества и абиотическая среда его существования вплоть до кульминации его развития – возникновения стабилизированной системы. В более узком смысле, это последовательность сообществ, сменяющих друг друга в данном районе.

Если в первый момент появляются автотрофные организмы, сукцессия носит название автотрофной . Например, развитие леса на оставленном поле. Видовой состав организмов меняется от года кгоду, а в сообществе идет накопление органического вещества.

Гетеротрофная сукцессия характеризуется начальным преобладанием гетеротрофных организмов и встречается в тех случаях, когда среда перенасыщена органическим веществом. Энергетические запасы здесь поначалу максимальны и снижаются по мере сукцессии, если, конечно, не вносится дополнительное органическое вещество.

Поток энергии, проходящий через сообщество, в ходе гетеротрофной сукцессии падает. Она завершается после того, как исчерпан излишек органического вещества. В противоположность этому при автотрофном типе сукцессии поток энергии может даже возрастать.

Для возникновения сукцессии необходимо свободное пространство, и зависимости от первоначального состояния субстрата, различают первичную и вторичную сукцессии.

Первичная сукцессия – это если формирование сообществ начинается на первоначально свободном субстрате, а вторичная су-цессия – это последовательная смена одного сообщества, существовавшего на данном субстрате, другим, более совершенным для данных абиотических условий.

Первичная сукцессия позволяет проследить формирование сообществ с самого начала. Она может возникнуть на склоне после оползания или обвала, на образовавшейся отмели при отступлении моря и изменении русла рекой, на обнаженных эоловых песках пустыни, не говоря уже об антропогенных нарушениях: свежая лесосека, намывная полоса морского побережья, искусственные водохранилища.

Типичным примером является заселение обнажений горных пород. Вначале на скалах появляются лишайники и водоросли формируется комплекс видов микроскопических водорослей, простейших, нематод, некоторых насекомых и клещей, который способствует образованию первичной почвы. Позже возникают другие формы лишайников, специализированные виды мхов, затем поселяются сосудистые растения и обогащается фауна.

На рис.4 приведена схема развития типичной наземной первичной сукцессии.

Рис.4.

Схема развития типичной наземной первичной сукцессии.

Ельник – это последняя климаксная стадия развития экосистемы в климатических условиях Севера, т. е. уже коренной биоценоз. Вначале же здесь развиваются березняки, ольховники, осинники, под пологом которых растут ели. Постепенно они перерастают березу и вытесняют ее, захватывая пространство (рис. 5). Семена обеих древесных пород легко переносятся ветром, но, если даже они прорастут одновременно, береза растет намного быстрее – к 6-10 годам ель едва достигает 50-60 см, а береза – 8-10 м.

Рис. 5.

Смена березняка ельником (по И. Н. Пономаревой, 1978)

Под уже сомкнутыми кронами берез возникает уже свой микроклимат, обилие опада листьев способствует формированию особых почв, поселяются многие животные, появляется разнообразный травянистый покров, создаются консорции березы с окружающей средой. А ель продолжает расти в столь благоприятной обстановке и, наконец, береза не выдерживает конкуренции с ней за пространство и свет и вытесняется елью.

Классическим примером природной сукцессии является старение» озерных экосистем – эвтрофикация. Она выражается в зарастании озер растениями от берегов к центру. Здесь наблюдается ряд стадий зарастания – от начальных – дальние от берега – до достигнутых у берега. Эти стадии показаны и описаны на рис. 6.

Рис. 6.

Зарастание эвтрофного водоема с непроточной или слабопроточной водой (Соловьев, 1983)

(пунктиром показан нижний уровень воды)

Зоны : 0 – свободноплавающие растения, 1 – низкие (придонные) погруженные растения, 2 – высокие погруженные растения, 3 – растения с плавающими листьями, 4 – высокие надводные растения, 5 – низкие и средневысокие надводные растения, 6 – черноольховая топь.

Отложения: 1 – сапропелит, 2-3 – сапропелитовый торф, 4 – тро­стниковый и камышовый торф, 5 – осоковый торф, 6 – лесной торф

В конечном итоге озеро превращается в торфяное болото, представляющее устойчивую экосистему климаксного типа. Но и она не вечна – на ее месте постепенно может возникнуть лесная экосистема уже благодаря наземной сукцессии в соответствии с климатическими условиями местности,

Эвтрофикация водоема в значительной степени определяется привносом извне биогенных элементов. В природных условиях биогены сносятся с площади водосбора. Такая эвтрофикация имеет черты первичной прогрессивной сукцессии.

Вторичная сукцессия является, как правило, следствием деятельности человека. В частности, описанная выше смена растительности при формировании ельника чаще происходит в результате вторичной сукцессии, возникающей на вырубках ранее существовавшего леса (ельника). Вторичная сукцессия заканчивается стабильной стадией сообщества через 150-250 лет, а первичная длится 1000 лет.

Вторичная, антропогенная сукцессия проявляется так же и в эвтрофикации. Бурное «цветение» водоемов, особенно искусственных водохранилищ, есть результат их обогащения биогенами, обусловленное деятельностью человека. «Пусковым механизмом» процесса обычно является обильное поступление фосфора, реже – азота, иногда углерода и кремния. Ключевую роль обычно играет фосфор.

Биоценоз практически полностью перерождается. Наблюдаются массовые заморы рыб. В особо тяжелых случаях вода приобретает цвет и консистенцию горохового супа, неприятный гнилостный запах: жизнь аэробных организмов исключена.

Последовательный ряд постепенно и закономерно сменяющих друг друга в сукцессии сообществ называется сукцессионной серией. Она наблюдается в природе не только в лесах, болотах и озерах, но и на стволах отмирающих деревьев и в пнях, где происходит закономерная смена сапрофитов и сапрофагов, в лужах и прудах и т. д. Иными словами, сукцессии разномасштабны и иерархичны, так же как и сами экосистемы.

Каждая стадия сукцессии представляет собой определенное сообщество с преобладанием тех или иных видов и жизненных форм. Отдельные стадии развития сукцессии называют сериальными стадиями, а состояние окончательного равновесия – климаксом .

Сукцессии, обусловленные действием внешних факторов, называют экзогенетическими, Такие сукцессии могут быть вызваны, например, изменением климата в одном направлении (похолодание или потепление) и другими изменениями абиотических условий. Такие смены могут происходить в течение столетий и тысячелетий и их называют вековыми сукцессиями. Если в результате изменения условий среды одни виды вымирают, а другие изменяются под действием естественного отбора, данный процесс рассматривается как эволюционная сукцессия.

Если сукцессия происходит вследствие внутренних взаимодействий, она называется эндогенетической . Эндогенетические сукцессии наблюдаются в природе, когда в процессе своего развития сообщество изменяет среду так, что она становится более благоприятной для другого сообщества. Формирующееся новое сообщество в свою очередь делает среду еще более неблагоприятной для прежнего сообщества. Происходит процесс смены экосистем, проходящий несколько стадий, до тех пор, пока не будет достигнуто окончательное популяционное равновесие. Сукцессия заканчивается формированием сообщества, адаптированного к климатическим условиям, способного поддерживать себя неограниченно долго, внутренние компоненты которого уравновешены друг с другом и с окружающей средой. Завершающее сукцессию сообщество - устойчивое, самовозобновляющееся и находящееся в равновесии со средой – называется климаксным сообществом.

Насколько быстро меняются экосистемы зависит от степени сдвига их равновесия. Сукцессии представляют собой естественный процесс развития экосистемы. При сукцессиях изменения происходят медленно и постепенно. На всех стадиях процесса замещения одних видов другими система является достаточно сбалансированной. В процессе сукцессии происходит формирование все более сложных биоценозов и экосистем, повышение их продуктивности.

В случае внезапных резких изменений, вызывающих «популяционный взрыв» некоторых видов за счет гибели большинства других видов, говорят об экологическом нарушении.

Нарушения могут возникать при вторжении интродуцированных видов или при необдуманном воздействии человека на природу. В современных условиях постоянный рост антропогенной нагрузки на природные экосистемы (осушение болот, чрезмерные нагрузки на леса, например, в результате отдыха населения, пожары, усиленный выпас скота, химическое загрязнение среды) часто приводит к относительно быстрому изменению их структуры. Антропогенные воздействия часто ведут к упрощению экосистем. Такие явления обычно называют дигрессиями (например, пастбищные, рекреационные и другие дигрессии). Когда нарушения столь велики, что не сохраняется практически ни один компонент экосистемы, говорят о ее гибели. После гибели экосистемы на освободившемся участке может начаться новая сукцессия.

Равновесие – это состояние экосистемы при котором состав и продуктивность её биотической части (биоценоза) в каждый момент времени наиболее полно соответствует абиотическим условиям – почве и климату; и этот баланс обеспечивает длительное стабильное существование данного природного комплекса.

Для состояния равновесия характерны, прежде всего, такие признаки:

А) Постоянство видового состава биоценоза. Т.е. здесь имеется хорошо сбалансированный набор видов животных, растений, микроорганизмов. Трофические связи устойчивы, экологические нишы плотно заполнены. созданная в таком биогеоценозе среда настолько специфична, что ограничивает вселение в сообщество новых видов; и в силу этого коренные сообщества могут оставаться стабильными на протяжении значительного количества лет.

Б) Постоянство циклов питательных элементов. Весь углерод и азот, усвоенный экосистемой из атмосферы, в результате деятельности редуцентов возвращается в неё. Все элементы минерального питания (P, K, Ca и т.д.) после разложения мёртвого органического вещества возвращаются в почвенный раствор для повторного использования корнями растений. Если часть органического вещества переходит в детрит, то скорость его накопления соответствует скорости разложения его редуцентами. Т.е. все усвоенные биотой вещества возвращаются в среду .

Можно представить себе различные типы равновесия . Первый из них характерен для замкнутого сообщества : сюда не поступает никакая дополнительная продукция, а собственная продукция сообщества целиком остаётся внутри его. Равновесие здесь означает, что вся валовая продукция автотрофов соответствует затратам, идущим на обеспечение жизнедеятельности составляющих данный биоценоз организмов . Назовём это «общим дыханием» . Такое сообщество подобно заводу, в котором затраты на производство в точности равны получаемой прибыли. Процесс продуцирования уравновешивается процессами «общего дыхания». Второй тип равновесия характерен для некоторых экосистем «текучей воды» , органическое вещество в которых возникает не только в результате функционирования автотрофов, но и в результате притока извне. Равновесие здесь означает, что «общее дыхание» равно валовой продукции самого сообщества дополненной поступлением органического вещества извне . Для некоторых экосистем вынос вещества за их пределы настолько велик, что их стабильность поддерживается в основном за счёт притока такого же количества вещества извне; тогда как внутренний круговорот малоэффективен. Таковы проточные водоёмы, реки, ручьи, участки на крутых склонах гор. В с/х агроэкосистемах (третий тип равновесия), наоборот имеет место постоянное изъятие части продукции, как уже говорилось. Поэтому в таких экосистемах равновесие достигается лишь тогда, когда «общее дыхание» обеспечивается той величиной продукции, которая должна будет остаться в системе после выноса её части Человеком (урожая). Это принцип о невозможности полного изъятия продукции из системы, если нет дополнительных возмещающих поставок ресурсов извне .

При всём при этом надо сказать, что в реальности ни одна, даже самая крупная экосистема Земли, не имеет полностью замкнутого круговорота веществ. Те экосистемы, которые имеют более или менее полный круговорот веществ, всё равно автономны на самом деле лишь относительно (леса, луга, озёра и т.п.). Материки обмениваются веществом с океаном, литосферой (при участии в этих процессах атмосферы); а вся наша планета часть материи и энергии получает из космоса, а часть отдаёт в космос.

Если «общее дыхание» меньше валовой первичной продукции, в экосистеме будет происходить накопление органического вещества. Если больше – его исчезновение. И то и другое будет приводить к изменению сообщества. При избытке ресурса всегда найдутся виды, которые его смогут освоить. При недостатке ресурса – часть видов вымрет. Т.е. экосистема снова вернётся в равновесное состояние, но уже другое – новое. Таким образом, главной особенностью экологического равновесия является его подвижность . Такие изменения и составляют сущность, так называемой, экологической сукцессии – последовательной смены одного сообщества другим . Главная особенность этого процесса состоит в том, что изменения сообщества всегда происходят в направлении к равновесному состоянию .

В) Полное рассеивание поступившей в экосистему энергии. Вся энергия, усвоенная экосистемой, после прохождения её по трофическим цепям рассеивается в виде тепла и «сжигается» организмами в процессе жизнедеятельности и работы. Экосистема поддерживает равновесие за счёт того, что в неё постоянно поступает новая солнечная или химическая энергия.

Экологическое равновесие в экосистемах поддерживается сложными механизмами взаимоотношений между живыми организмами и условиями среды; между особями одного вида и особями разных видов друг с другом, о которых мы уже говорили. Взаимоотношения между организмами одного трофического уровня называются горизонтальными (конкуренция), а между организмами разных трофических уровней – вертикальными (хищничество, симбиоз).

Кроме равновесности состояния любая экосистема характеризуется также степенью устойчивости, стабильности и выносливости. Устойчивость экосистемы – это способность противостоять любым внешним и внутренним возмущениям, включая антропогенные, и каждый раз возвращаться в исходное равновесное состояние. Т.е. способность каждый раз восстанавливаться. Стабильность экосистемы – способность оставаться неизменной, сохранять свою структуру и функциональные особенности, неопределённо долгое время, благодаря своим внутренним регуляторным механизмам. Если нестабильная экосистема может отклониться в ту или иную сторону в своём развитии даже без особых возмущений извне, то стабильная – всегда остаётся неизменной. Выносливость – способность переносить длительные внешние и внутренние возмущения и подстраиваться под них, сохраняя динамичное(подвижное) равновесие. Т.е. способность приспосабливаться переживать неблагоприятные условия.

История знает немало случаев, когда недальновидность человека вызывала самые серьёзные нарушения экосистем . Какими же причинами такое может быть вызвано:

а) истребление из экосистемы хищника (при этом страдают популяции жертв и ресурсы, которыми они питаются – вся трава съедается копытными);

б) включение в экосистему вида для которого нет редуцента – как следствие, накопление неразложившегося детрита (в Австралии коровы и жуки-навозники);

в) включение в экосистему видов растений, у которых здесь нет фитофагов – как следствие – чрезмерное размножение и подавление местных видов (в Австралии пунция и бабочка-огнёвка);

г) подобные следствия имеет и противоположное воздействие – уничтожение в экосистеме фитофага ;

ж) изменение климатических, почвенных, гидрологических условий включает за собой изменение флоры и фауны экосистемы.

Равновесие(стабильность) и разнообразие связаны очень сложными взаимозависимостями. Не всегда большое разнообразие обеспечивает биоценозу должную стабильность и устойчивость. Ведь слишком большие и сложные системы с множеством узкоспециализированных и тщательно подогнанных друг к другу элементов часто бывает легко разрушить.

ДИНАМИКА ЭКОСИСТЕМ

В живой природе не бывает застывших, статичных процессов. Естественно, что в экосистемах постоянно происходят те или иные изменения. Они снова и снова возвращают экосистему в равновесное состояние. Как мы уже говорили, главной особенностью экологического равновесия является его подвижность – динамичность. По своей сути эти изменения экосистемы можно отнести к двум основным типам : а) обратимым циклическим (периодическим) и б) необратимым поступательным.

А) Цикличные процессы связаны с периодичностью внешних условий. Суточные ритмы смены температуры, влажности, освещённости обуславливают и соответствующую смену активности различных организмов, населяющих экосистему. Сезонные изменения в экосистемах происходят в течение года от весны до весны и затрагивают уже количественные показатели, характеризующие состояние биоценоза. Особенно ярко это проявляется в климатических зонах с контрастными условиями зимы и лета. Соотношение различных видов организмов в разное время года может значительно изменяться в зависимости от циклов размножения, сезонных кочёвок и миграций. Кроме того, ряд видов может полностью выпадать из жизни сообщества, впадая в оцепенение или спячку. У растений в зависимости от сезонов года, некоторые ярусы могут полностью отсутствовать (травы однолетние зимой). Многолетняя периодическая изменчивость зависит в первую очередь от изменения по годам климатических показателей.

Б) Кроме отмеченных циклических изменений в экосистемах могут происходить направленные поступательные процессы , приводящие к невосстанавливаемым изменениям, необратимым последствиям. В результате этого может появиться биоценоз, качественно отличающийся от прежнего. Иногда в природе смена биоценозов происходит внезапно, в результате резких и даже катастрофических событий в среде (пожар, разлив большого количества нефти, вырубка леса, затопление или снижение уровня грунтовых вод, проход колёс техники в тундре). Это может происходить или под влиянием естественных сил, или в результате деятельности человека. При этом фактор, вызывающий смену, никак не связан с предшествующим ходом развития экосистемы и задаёт иное направление её развитию, что может привести к нарушению биоценотических связей, экологического равновесия и даже к гибели биоценоза. Но с прекращением действия фактора на этой территории может начаться новая линия развития живого покрова, которая со временем шаг за шагом приведёт к появлению здесь нового сообщества, возможно сходного с коренным, разрушенным. Но чаще в естественной природе смена одного биоценоза другим происходит постепенно, как бы ступенчато, последовательно, параллельно с изменениями условий среды – при нарастании (или убывании) влажности или богатства почвы, при изменении климата и т.д.. В этом случае изменяется состав живых организмов, тип круговорота веществ и уровень продуктивности экосистемы. Постепенно роль одних видов убывает, а других – увеличивается, разные виды выпадают из состава экосистемы или, наоборот, пополняют его. Такое явление последовательной постепенной замены одного биогеоценоза другим получило название сукцессии . Такие изменения сообщества ведут, как правило, от менее устойчивого состояния у более устойчивому. Т.е. любой биогеоценоз стремится в своём естественном развитии к равновесию, о чём уже говорилось.

1. Что называется трофической структурой сообщества?

Ответ. Трофическая структура сообщества – экологический показатель пищевых взаимосвязей в нем. Любое сообщество можно представить в виде пищевой сети, то есть схемы всех пищевых, или трофических (от греч. трофо – питание), взаимосвязей между видами этого сообщества. Пищевая сеть (ее переплетения бывают очень сложными) обычно состоит из нескольких пищевых цепей, каждая из которых является отдельным каналом, по которому передаются и вещество, и энергия. Простой пример пищевой цепи дает следующая последовательность: растительность – питающееся растительностью насекомое – популяция хищного насекомого – насекомоядная птица – хищная птица. В этой цепи осуществляется однонаправленный поток вещества и энергии от одной группы организмов к другой.

2. Какие экологические факторы вам известны?

Ответ. Экологические факторы - отдельные элементы среды, взаимодействующие с организмами.

Различают абиотические, биотические факторы и антропогенный фактор. Абиотические факторы: свет, температура, влажность и другие компоненты климата, состав воздуха, почвы и прочие, то есть. элементы неживой природы.

Биотические факторы: живые тела, или организмы, всевозможные взаимодействия между ними (фитогенные, зоогенные).

Антропогенные факторы: вырубка леса, осушение болот, возведение плотины, выброс в атмосферу различных химических веществ и пр. (т. е. деятельность человека).

Вопросы после § 86

1. Что такое сукцессия?

Ответ. В сообществах постоянно происходят изменения. Изменяется их видовой состав, численность тех или иных групп организмов, трофическая структура, продуктивность и все остальные показатели. Сообщества изменяются во времени.

Закономерный и последовательный процесс смены сообществ на определенном участке, вызванный взаимодействием живых организмов между собой и окружающей их абиотической средой, называется сукцессией (от лат. successio – наследие, смена поколений, последовательность).

2. Возможно ли равновесие в сообществе, где «общее дыхание» организмов не равно по величине валовой продукции?

Ответ. Для того чтобы понять природу экологической сукцессии, представим себе идеальное сообщество, в котором валовая, т. е. суммарная, продукция автотрофов в энергетическом выражении точно соответствует энергозатратам, идущим на обеспечение жизнедеятельности составляющих его организмов. В экологии суммарные энергозатраты называются общим дыханием сообщества.

Ясно, что в таком идеальном случае процессы продуцирования уравновешиваются процессами дыхания. Следовательно, биомасса организмов в такой системе остается постоянной, а сама система неизменной, или равновесной.

Если «общее дыхание» меньше первичной валовой продукции, в экосистеме будет происходить накопление органического вещества, если больше – его уменьшение. И то и другое будет приводить к изменениям сообщества. При избытке ресурса всегда найдутся виды, которые смогут его освоить, при его недостатке – часть видов вымрет. Такие изменения и составляют сущность экологической сукцессии. Главная особенность этого процесса состоит в том, что изменения сообщества всегда происходят в направлении к равновесному состоянию.

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.

3. Какие виды сукцессий вы знаете?

Ответ. Различают первичные и вторичные сукцессии.

Первичные сукцессии возникают на субстратах, не затронутых почвообразованием, и связаны с формированием не только фитоценоза, но и почвы. Примером первичной сукцессии может являться поселение накипных и листовых лишайников на камнях. Под действием выделений лишайников каменистый субстрат постепенно превращается в подобие почвы, где поселяются уже кустистые лишайники, зеленые мхи, затем травы и другие растения и т. д.

Вторичные сукцессии развиваются на месте сформировавшихся биоценозов после их нарушения, например в результате эрозии, засухи, пожара, вырубки леса и т. п.

4. В чем различия молодых и зрелых сообществ?

Ответ. Продолжительность сукцессии во многом определяется структурой сообщества. При первичной сукцессии для развития устойчивого сообщества требуются многие сотни лет.

Вторичные сукцессии протекают значительно быстрее. Это объясняется тем, что первичное сообщество оставляет после себя достаточное количество питательных веществ, развитую почву, что создает условия для ускоренного роста и развития новых поселенцев.

Зрелое сообщество с его большим разнообразием и обилием организмов, развитой трофической структурой и с уравновешенными потоками энергии способно противостоять изменениям физических факторов (например, температуры, влажности) и даже некоторым видам химических загрязнений в гораздо большей степени, чем молодое сообщество. Однако молодое сообщество способно производить новую биомассу в гораздо больших количествах, чем старое.

Таким образом, человек может собирать богатый урожай в виде чистой продукции, искусственно поддерживая на ранних стадиях сукцессии сообщество. Ведь в зрелом сообществе, находящемся на стадии устойчивости и стабильности, чистая готовая продукция расходуется в основном на «общее дыхание» растений и животных и может быть даже равна нулю.

С другой стороны, устойчивость зрелого сообщества, его способность противостоять воздействию физических факторов (и даже управлять ими) является очень важным и весьма желательным свойством.

Приходилось ли вам наблюдать сукцессионные изменения в природе? Расскажите о своих наблюдениях.

Ответ. В случае разрушения сообщества в результате деятельности человека или стихийных бедствий, таких, как наводнение или пожар, в нем начинается медленный процесс восстановления исходного состояния, известный под названием сукцессии. Сукцессия представляет собой последовательный ряд изменений, которые в конечном счете приводят к образованию климаксного сообщества (при условии, что дальнейших нарушений не возникает).

Примером сукцессии может служить восстановление климаксного листопадного леса на заброшенном поле. Когда поле перестают возделывать, оно вскоре зарастает однолетними травянистыми растениями, образующими пестрый ковер: черная горчица, амброзия, одуванчики. Эти «первопроходцы», пришедшие на новое, место обитание, быстро разрастаются и производят семена, приспособленные к распространению по относительно обширной территории с помощью ветра или животных. Вскоре здесь появляются более высокорослые растения, такие, как золотая розга и многолетние травы. Поскольку эти пришельцы затеняют землю, а их обширные корневые системы забирают из почвы всю влагу, проросткам видов, попавшим на поле первыми, становится трудно расти. Но точно так же, как эти высокие сорняки заглушают солнцелюбивые первые виды, их в свою очередь затеняют и лишают воды проростки деревьев-пионеров, таких, как черемуха и осина, которые обосновываются медленнее, но, достигнув достаточных размеров, забирают себе львиную долю всех ресурсов. Сукцессия на этом не завершается, так как деревья-пионеры не относятся к видам, образующим зрелый климаксный лес; медленно растущие дуб и гикори или бук и клен виды, которые появляются последними и вытесняют пионеров, затеняя их молодые деревца.

Сукцессия на заброшенном поле-пример вторичной сукцессии, протекающей относительно быстро, потому что она происходит на почве, оставшейся после первоначального климаксного леса. Если почва сильно истощена в результате бесхозяйственного ее использования или же вовсе отсутствует (как на голых скалах, обнажившихся после отступления льдов, или на застывших потоках лавы), то сукцессия протекает гораздо медленнее, поскольку рост большинства растений становится возможным лишь после образования почвы.

Сукцессию, начинающуюся на голых скалах, называют первичной сукцессией. Образование почвы может происходить в результате эрозии поверхности материнской породы под действием кислоты, выделяемой лишайниками, или же замерзания и оттаивания воды, скапливающейся в расщелинах, что вызывает разрушение породы. Отмирающие лишайники вносят, кроме того, во вновь образующуюся почву органическое вещество, а мхи могут закрепиться даже на очень тонком слое остатков лишайников и минеральной пыли. По мере того как мхи все сильнее разрушают породу и добавляют к накапливающейся почве собственный мертвый материал, становится возможным прорастание и рост мелких укореняющихся растений, начинающих процесс, в основном сходный с сукцессией «заброшенного поля».

Сукцессию можно наблюдать даже на городской улице. Мхи, лишайники и сорняки заселяют трещины на тротуарах; в каком-нибудь углу, где скапливаются опавшие листья и грязь, могут вырастать довольно крупные растения, а на требующих ремонта крышах - мхи. Если прекратить уборку и ремонт улиц, то даже центр большого города на протяжении жизни одного поколения может превратиться в лесистую местность, усеянную камнями.

Существование разнообразных участков, претерпевающих сукцессию, обеспечивает постоянный источник «странствующих» растений - быстро растущих сорняков, внезапно появляющихся и так же внезапно исчезающих. Семена этих видов могут распространяться на довольно значительные расстояния при помощи ветра или животных. Кроме того, семена многих «странствующих» растений способны в течение длительных периодов находиться в состоянии покоя, прорастая после того, как какое-либо нарушение среды создаст соответствующие условия, например усилит освещенность.

Поиск своего призвания – дело нелегкое. Может быть потому, что для многих людей это считается прихотью. «Сколько, сколько ты работ поменял? Занимался философией, а теперь кирпичи укладываешь? И какой в этом смысл?»

Найти любимое дело – это значит найти себя. И сделать это навскидку практически невозможно. Но попробовать стоит. По крайней мере, я так считаю.

Здравствуйте. Меня зовут Ксения. Мне 25 лет.

Место рождения – небольшой городок Глубокое, недалеко от границы с Латвией. Тихое, уютное и спокойное место. Родина авиаконструктора Сухого, родоначальника белорусского театра Буйницкого, край, где по преданию Наполеон, отступая из России, закопал в землю свои сокровища. А еще здесь есть тюрьма – по некоторым данным, занимающая второе место по строгости режима во всем СНГ. Вот так-то. Что, впрочем, не мешает здешней молодежи гулять без опаски аж до самого утра.

В школу ─ без проблем

Север Беларуси – место озерное. Во всем, в общем-то небольшом районе, их около 80, а в городе – два. Одно находится в самом центре города, а на его берегу – школа №1, которую я окончила.

Учиться в школе нравилось. То ли в те годы учителя были не настолько завалены бумажной работой, как сегодня, то ли потому, что с детства меня интересовало все подряд – от причины возникновения шаровых молний до вопроса перемещения литосферных плит, но посещения уроков у меня проходили без проблем. Плюс мне очень нравилось читать книги. Когда в свободное время запросто можешь осилить книгу в 300-400 страниц, то прочитать параграф и литературу по домашнему заданию в подлиннике – это дело простое. Кроме того, чтение повышало общую грамотность. Любимыми школьными предметами были – математика (хотя звезд я по ней не хватала), география, химия (опять же, давалась нелегко, но оставалась необыкновенно таинственной наукой вплоть до 11 класса), частично литература, биология (программа старших классов – анатомия, генетика, экология). Неплохо давался и немецкий язык.

Думаю, что мне очень повезло с одноклассниками: некоторые из них были просто незаурядными людьми, с подавляющим большинством было интересно общаться. Почти все учителя классно (и с душой, но без фанатизма) вели свои предметы, что тоже привлекало в школу. Кроме того, значительная часть моей жизни была занята музыкой.

Внешкольные увлечения тоже бывают очень важными

Помимо музыкальной школы, я посещала и эстрадную студию. Выступала много. Какое-то время родители возили меня заниматься вокалом музыкальное училище. Короче, занималась музыкой довольно много. Но в дальнейшем с ней жизнь не связала, о чем жалею до сих пор.

Причины тому были две. Во-первых, меня для дальнейшего обучения вокалом нужно было отпустить учиться в другой город (такая возможность была с класса с 7), на что мои родители не рискнули решиться. Из этого следует вывод № 1: детей нужно с самого детства приучать к самостоятельности, чтобы не бояться их потом отпустить. Сейчас я, имея уже своих детей, понимаю, что это неимоверно сложно, но… Каждый имеет право на свои ошибки.

Во-вторых, я очень стеснялась своей этой внешкольной активности. Из чего следует вывод № 2: вы – это всего лишь вы, не больше и не меньше. И если вы не горите тайным желанием кого-то ни за что убить (утрированно говоря), то все остальное абсолютно неважно.

Выбор направления и подготовка

В результате, к 11 классу, оставив (как я думала, временно) музыкальное направление, я определилась, что меня есть несколько путей дальнейшего продолжения учебы. Варианты были следующие: факультет журналистики, лингвистический университет, как вариант рассматривалось какое-либо направление по химическому профилю. Поступать или нет в университет ─ такого вопроса не стояло. Это как-то просто витало в воздухе: и дома, и в школе, и среди моих знакомых и одноклассников.

Журфак – это была моя маленькая мечта. Мне все было интересно, и мне нравилось собирать информацию из разных источников. Кроме того, работа журналистом по мере собственного профессионального развития подразумевала для меня знакомство с новыми интересными людьми из разных сфер, поездки в новые места. Но… на тот момент не хватило смелости хотя бы попробовать свои силы. Почему-то казалось, что у меня ничего не получится. Как мне кажется сейчас, я тогда ошиблась. И уже годы спустя сделала следующий вывод – в общем-то, тривиальный (вывод № 3): хочешь – попробуй хотя бы раз сейчас, чтобы тысячу раз не жалеть потом.

Лингвистический как-то сразу отпал. Еще в школе были проблемы с учительницей по-немецкому. Вдаваться в подробности не буду, но она даже как-то меня шантажировала, что если я не пойду на олимпиаду, то не получу за четверть «9». Подход, конечно, просто не подлежит обсуждению.

Родители нашли мне каким-то образом репетитора в Минске. Точно не помню, но он был, кажется, заведующим какой-то кафедры в этом же университете. Пару раз съездила к нему на занятия, и поняла – заниматься с ним я не буду. Помимо абсолютно скучных занятий (наверное, это была ошибка родителей ─ нанимать преподавателя вуза), он не внушал мне ну ни капли уважения. В результате, вернувшись из Минска в очередной раз, я заявила родителям уже обдуманный мной по дороге вариант – я иду на биологический в БГУ (Белорусский государственный университет). Заявление произвело эффект разорвавшейся бомбы, так сказать…

В этом варианте мне нравилось следующее: химический уклон (который нравился изначально, но я боялась, что химфак я не потяну), возможность изучать «высшую биологию» (мое собственное обозначение анатомии, экологии и генетики вместе взятых). На мое мнение оказал влияние также весьма уважаемый человек, который уже на этом же факультете. Был и еще фактор. Был уже конец декабря, и до вступительных экзаменов оставалось только полгода. «На крайний случай, разберусь потом», ─ решила я.

Репетитора у меня было два – по химии и биологии. Русский язык без проблем изучался в школе на факультативе, и на тестировании он был сдан без проблем на «9». По поводу репетиторов. По моему мнению, если у вас проблем в школе нет, репетитор по биологии нужен только для натаскивания по решению задач. Сегодняшнее тестирование реально сдать на 7-8 баллов без проблем, занимаясь самому. Примеров решения тестов масса – и в книжном варианте, и в интернете можно найти. Было бы желание. Для меня репетитор по биологии был просто выбрасыванием денег на ветер.

Химия – другое дело. Классный репетитор, после часа занятий с которым ты выходишь, как выжатый лимон, ─ вот с чем мне повезло. И это только ее заслуга ─ моя «9» на экзамене в вузе.

Очень помогли сокращенные (шли в течение 2 недель) курсы при БГУ. Особенно в плане биологии. За несколько занятий в голове был наведен полный порядок, все темы разложены по полочкам.

Экзамены на биологический факультет БГУ

Документы подавала на биологический факультет БГУ (биология, направление «биотехнология» - сказалась любовь к генетике). В 2004 году конкурс там был высоким.

Как уже было сказано выше, проблем с экзаменами не было. Волновалась, конечно, ночами занималась. Понимала, что проходной бал высокий – 26 из 30. Представляла себе олимпиадников, которые позанимали уже, наверное, половину мест.

Но все волнение ─ это нормально. У меня было два морально поддерживающих фактора, помимо общераспространенных (друзья, родители и т.д.). Первое – я уже прониклась все атмосферой предстоящей вступительной кампании на курсах – и она уже не так пугающе на меня действовала, второе ─ мой молодой человек, который учился на тот момент уже в Минске, снял с меня все оргвопросы по поиску аудиторий и т.п., что было тоже важно.

Поступление прошло без проблем. Остаток того лета я проработала у себя в городе, помогая маминой знакомой. В конце лета позвонила своему знакомому с биологического: « Скоро встретимся!». «А ты как рисуешь вообще, хорошо?» ─ прозвучал вопрос, который я не сразу поняла…

Обучение на биофаке БГУ

Учебу на биофаке БГУ вспоминаю добрыми словами. Первым, что поразило меня, было ну просто удивительно уважительное отношение к тебе преподавателей, спокойная атмосфера, очень доброжелательная. Студенты ─ в общей массе своей девушки, процентов 30-40 парней. И все - нормальные, интересные люди. Никакого зазнайства, блата, хамства (для меня это важно). Окружающая обстановка – новое, светлое здание, расположенное за городом возле лесного массива. Птицы с утра поют так, что закачаешься. Впрочем, это, наверное, для тех все просто, кто живет рядом в общаге, а вот для остальных первое время непросто привыкнуть ездить на окраину города каждый день.

Но это мелочи. Главное, что той осенью в будни я каждое утро с нескрываемым удовольствием бодро шагала на пары, где меня ждали новые знания и мои новые приятные знакомые.

О самом биофаке

Сразу оговорюсь, что учеба проходила не только здесь. Мы частенько занимались в недалеко расположенном здании факультета радиофизики, где остались старые лаборатории биофака. Также на первом и втором курсу по полгода раз-два в неделю посещали химический факультет БГУ.

Но свой биофак любили, по-моему, многие. Просторные, чистые, светлые аудитории (1 этаж), лаборатории и учебные кабинеты нескольких кафедр (2,3 и 4 этажи). Новое оборудование, знающие, доброжелательные преподаватели – что еще нужно для отличной учебы?

Ребята, которые на первых 2-х курсах очень хорошо осваивали иностранный язык, как и обещалось, смогли уехать на полгода на стажировку в страны ЕС. Одним из них был мальчик из моей группы.

Обучение – что оно собой представляет

Мой знакомый не зря спросил меня после поступления про то, хорошо ли я рисую. Хотя важно не то, что ты хорошо рисуешь. Рисовать ты будешь. Первые два курса – общеобразовательные, как и везде. Изучаются различные отделы растительного и животного мира, и также высшая математика, философия, языки (в том числе латынь) и др. Основной упор – на занятия по основным предметам, где новоиспеченные студенты с помощью преподавателя изучают препараты живых объектов. А нужно, и вскрывают их (да-да, режут). А потом зарисовывают. В биологической науке это часть будущих отчетов. Второй курс – это выбор специализации. Кафедры – анатомия и физиология человека и животных, кафедра биохимии, кафедра генетики, кафедра физиологии растений, кафедра микробиологии…

С выбором кафедры, где ты будешь заниматься своей первой научной работой, нужно определиться в конце второго курса. На решение даётся месяц. К слову, некоторые мои однокурсники посещали кафедры еще с первого курса. Для этого нужно было всего-то подойти на кафедру и найти себе научного руководителя, который готов с вами, такими зелеными, поработать. Но поскольку преподаватели на биофаке – люди в большинстве своем душевные, неконфликтные (правда, строгие), то проблем с ранним началом своей научной карьеры, на сколько я знаю, не возникало ни у кого. Первое, к чему нужно быть готовым, - это изучение литературы. В большом количестве.

Ну и после такого исторического решения – выбора кафедры – весь биофак на лето уезжает… гулять. Да-да, вы не ослышались. Прямо с преподавателями.

Дело в том, что как на всех факультетах естественно научного плана, на биофаке предусмотрена летняя практика. И если на первом курсе она мирно протекает в аудиториях над определителями и с микроскопом, включая нередкие экскурсии за материалом для гербария или коллекции насекомых, то на втором проводится на летней базе в г. Воложин.

На целых две недели есть возможность уехать с друзьями-однокурсниками на природу. База находится за городом, рядом есть речка, т.е. купаться можно в любое время суток. Никакого комендантского часа, разумеется, нет. Но если у вас на 5 утра назначена экскурсия, где придется оттопать километров 6, а то и больше, то разумнее будет лечь не в 2 часа ночи.

Конечно, не стоит забывать об учебе. Протекает она и здесь очень активно. Изучение местной фауны, экосистемы леса ─ вот что вам предстоит.

С третьего курса начинается «истинная» учеба. Предметы становятся более узкоспециализированными, появляются специфические курсы. Селекция продуцентов, например. Начинается активное изучение генома бактерий и его особенностей ─ последовательностей, различных способов регуляции продукции биологически активных веществ.

По опыту могу сказать, что 3 курс ─ самый сложный. Основная масса студентов из нашей группы вылетела именно на нем. В отличие от первых двух курсов, где учеба не отнимает так уж много времени (у меня уходило в среднем 2-3, редко 4 часа в день на подготовку), на 3 учиться нужно практически круглосуточно. А еще обязательно посещать лекции. Проблема не только в том, что нужно освоить большой объем ранее не встречаемой информации. Большинство биотехнологических исследований, их история и результаты не переведены на русский язык. Учебников, как таковых, где была бы дана нужная информация, попросту нет. Это значит, что интернет и библиотека не смогут вам помочь, если вы что-то не поймете на лекции.

Очень хорошо помню картину с 3 курса. Я сижу на кровати и учу, через день коллоквиум. На коленях конспект, и вся кровать в раскрытых книгах. Особенно нравилась одна, с лист формата А4, объемом 400-500 страниц, принадлежащая перу зарубежных авторов. Большая, но очень нужная…

На 3 курсе продолжается изучение биотехнологий, биологически активных веществ, принципов работы с микроорганизмами и каллусными культурами, особенностей генома. Тогда же появляется новый предмет, который продолжается до 5 курса. Называется «спецпрактикум по специализации». На нем изучаются узкоспециализированные методики на кафедре, которую вы себе выбрали. Например, изучается содержание ферментов в печени крыс, их активность. К слову, для проведения экспериментов ─ увы и ах ─ используют животных (надо же на чем-то учится). Обычно это крысы. Их обезглавливают (не волнуйтесь, делать это вас никто не заставит), препарируют, измельчают нужный материал (например, ту же печень) и исследуют. Не очень приятно, но необходимо. И к этому быстро привыкаешь.

Основная учеба после 3 курса переходит в лабораторию, где студенты занимаются и в свободное от учебы время. Там же параллельно и общаются. Идет подготовка к курсовым (на 3 и 4 курсе они сдаются в 2 частях ─ теоретической и практической).

Такой расслабленно-сосредоточенный темп сохраняется до конца 5 курса. Обычно последние полгода занятий уже никаких нет.

И еще: в конце 4 курса появляется возможность сдать экзамен по химии для получения соответствующей специальности в диплом. Очень советую, если ваши дальнейшие планы после университета будут связаны с работой в лаборатории крупного промышленного предприятия.

В целом, образование на биофаке дается хорошее тому, что хочет его получить. Предпосылки есть все. Другое дело – работа. Еще с курса 3 нам преподаватели открыто сказали, что они «растят из нас специалистов широкого профиля». И хоть направление «биотехнология» в университете есть уже несколько лет, но первое биотехнологическое предприятие в Беларусь открылось только в 2010 году. Основная масса студентов распределяется работать в лаборатории промышленных предприятий, где все делается по старинке и те знания, которые ты получил, практически не нужны. Думаю, через лет 10 ситуация поменяется. Но пока рано о чем-то говорить.

По моему глубокому убеждению, если вы хотите посвятить свою жизнь науке или после окончания университета решили пойти работать в лабораторию, то биофак – это то, что вам нужно.

Учеба в БГУ и моя жизнь: параллели

Как вы, наверное, поняли, учиться мне очень нравилось. Это был новый, таинственный, высокотехнологичный мир нового развивающегося в мире направления.

С третьего курса я заинтересовалась изучением полезных свойств растений, точнее, их противомикробного действия. Похожая работа была и у еще одной девушки из моей группы, и мы работали вместе. У нас была единственная дипломная работа на стуке двух кафедр (биохимия ─ микробиология), т.е. общие практические навыки давались так, что любой студент с кафедры биохимии, например, хорошо владел навыками работы с бактериальными культурами (как было в нашем случае) и каллусами. Работа была творческой. Поскольку мы выбирали тему сами, то и отдача была соответствующей. Получали колоссальное удовольствие! Кстати, результат исследования был положительный.

После окончания вуза эта девушка (она теперь моя близкая подруга) пошла работать по специальности, а я ─ нет. Главной причиной тому, наверное, было то, что после 3 «боевого» курса я вышла замуж. Приоритеты несколько сместились, плюс после окончания нужно было ехать по распределению с мужем (его распределили раньше меня) в небольшой городок Смолевичи, где на тот момент не было работы по моей специальности. Работа была только в школе учителем.

Чуть позже мы перебрались в другой город, где я работала вначале в лаборатории качества в местном центре эпидемиологии, а затем в ЖЭСе – инженером-экологом. Но ни одна, ни вторая работа не были для меня интересны. Статичность, изо дня в день повторяемые действия, постоянная отчетность ─ это не для меня. Поэтому мне кажется, что я не зря не пошла работать по специальности. Во-первых, я теоретик и с практикой мне тяжело не смотря на то, что практическими навыками я владею отлично. Во-вторых, я не переношу однообразия. Работа по моей специальности, где можно получать более или менее нормальную зарплату (500-700 дол.) – это работа, грубо говоря, на заводе. Однообразная и неинтересная. Работа в исследовательских институтах это другое дело. Но… Здесь уже пришлось выбрать между семьей и работой. Она в данном случае требует определенной самоотдачи. И времени.

Поэтому с недавних пор я с удовольствием сижу в декрете. И ищу ее. Свою любимую работу. И, кажется, уже начинаю ее находить.

Еще на биофаке, помимо увлечения фармакогнозией, меня привлекло еще одно направление ─ анатомия и биохимия человека. Мне доставляет удовольствие писать статьи о медицине, где зачастую требуются узкоспециализированные знания. Уже появилось предположение, что это и будет мой основной источник дохода после выхода из декрета. Что ж, посмотрим.

Могу сказать одно. Те мои знакомые и друзья, которые искали свое призвание, поменяв при этом не одно место работы, в результате его нашли. Пусть и не всегда они шли верной дорогой.