Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Возникновение пожара можно четко увидеть, сравнив несгоревшие (слева) и обгоревшие (справа) стороны горного хребта в Южной Африке. Вельд экосистема зависит от периодических возмущений огня , как они омолодить себя.

В экологии , А нарушение представляет собой временное изменение условий окружающей среды , что вызывает заметное изменение в экосистеме . Нарушения часто действуют быстро и с большим эффектом, изменяя физическую структуру или расположение биотических и абиотических элементов. Нарушение также может происходить в течение длительного периода времени и влиять на биоразнообразие внутри экосистемы.

Основные экологические нарушения могут включать в себя пожары , наводнения , штормы , насекомых вспышки и топот . Землетрясения , различные типы извержений вулканов , цунами , огненные бури , ударные явления , изменение климата и разрушительные последствия антропогенного воздействия на окружающую среду ( антропогенные нарушения), такие как сплошные рубки , вырубка лесов и интродукция инвазивных видов [1] можно считать серьезными нарушениями.

Не только инвазивные виды могут оказывать сильное влияние на экосистему, но и встречающиеся в природе виды могут вызывать беспокойство своим поведением. Силы возмущения могут иметь глубокие немедленные последствия для экосистем и, соответственно, могут сильно изменить естественное сообщество . Из-за этого и воздействий на популяции нарушение определяет будущие сдвиги в доминировании, различные виды постепенно становятся доминирующими, поскольку характеристики их жизненного цикла и связанные с ними формы жизни проявляются с течением времени. [2]



Критерии [ править ]

Условия, при которых происходят естественные нарушения, в основном зависят от климата , погоды и местоположения. [1] Природные пожары, например, чаще происходят в районах с более высокой частотой молний и воспламеняющейся биомассы, таких как экосистемы длиннолистной сосны на юго-востоке США. [3] Условия часто возникают как часть цикла, а нарушения могут быть периодическими. Другие нарушения, например, вызванные людьми, инвазивными видами или ударами, могут происходить где угодно и не обязательно цикличны. Вихри вымиранияможет привести к нескольким нарушениям или к более частому возникновению одного нарушения. Сразу после нарушения возникает импульс набора или возобновления роста в условиях незначительной конкуренции за место или другие ресурсы. После начального импульса набор замедляется, так как после того, как отдельное растение укоренилось, его очень трудно заменить. [2] Из-за различных форм нарушения это напрямую влияет на организмы, которые будут использовать нарушение и создавать разнообразие в экосистеме.

Поскольку масштабно-зависимые отношения широко распространены в экологии, пространственный масштаб модулирует влияние нарушений на естественные сообщества. [4] Например, рассеяние семян и травоядность могут уменьшаться по мере удаления от края ожога. Следовательно, растительные сообщества во внутренних районах крупных пожаров реагируют иначе, чем сообщества при небольших пожарах. [5] Хотя типы нарушений в экосистемах различаются, пространственный масштаб, вероятно, влияет на экологические взаимодействия и восстановление сообществ во всех случаях, потому что организмы различаются по способностям к расселению и перемещению.

Циклическое нарушение [ править ]

Повреждения шторма Кирилл в Витгенштейне, Германия .

Часто, когда нарушения происходят естественным образом, они создают условия, которые способствуют успеху различных видов по сравнению с организмами, существовавшими до нарушения. Это можно объяснить физическими изменениями биотических и абиотических условий экосистемы. Из-за этого возмущающая сила может изменять экосистему на значительно более длительный период, чем период, в течение которого сохраняются непосредственные эффекты. По прошествии времени после нарушения могут происходить сдвиги в доминировании, когда эфемерные травянистые формы жизни постепенно уступают место более высоким многолетним растениям, травам, кустарникам и деревьям. [2] Однако, при отсутствии дополнительных сил возмущения, многие экосистемы возвращаются к состоянию, предшествовавшему возмущению. Долгоживущие виды и те, которые могут регенерировать в присутствии своих взрослых особей, наконец, становятся доминирующими.[2] Такое изменение, сопровождающееся изменениями численности различных видов с течением времени, называется экологической сукцессией . Последовательность часто приводит к условиям, которые снова предрасполагают экосистему к нарушению.

Сосновые леса на западе Северной Америки являются хорошим примером такого цикла, включающего вспышки насекомых. Горная сосна жук ( Dendroctonus ponderosae ) играет важную роль в ограничении сосны , как скрученная широкохвойной сосна в лесах западной части Северной Америки. В 2004 году жуки поразили более 90 000 квадратных километров. Жуки существуют в эндемической и эпидемической фазах. Во время эпидемий стаи жуков убивают большое количество старых сосен. Эта смертность создает в лесу возможности для новой растительности. [6]Ель, пихта и молодые сосны, на которых не действуют жуки, хорошо себя чувствуют в проемах навеса. В конце концов сосны вырастают в полог и заменяют потерянные. Молодые сосны часто способны отражать атаки жуков, но по мере взросления сосны становятся менее жизнеспособными и более восприимчивыми к заражению. [7] Этот цикл смерти и возрождения создает временную мозаику из сосен в лесу. [8] Подобные циклы возникают в связи с другими нарушениями, такими как пожар и ураганы.

Когда несколько событий возмущения воздействуют на одно и то же место в быстрой последовательности, это часто приводит к «сложному возмущению», событию, которое из-за комбинации сил создает новую ситуацию, которая является чем-то большим, чем сумма ее частей. Например, ураганы, за которыми следует пожар, могут создавать такие температуры и продолжительность пожара, которые не ожидаются даже при сильных лесных пожарах, и могут оказывать неожиданное влияние на последовательность пожаров. [9] Экологические стрессыможно описать как давление на окружающую среду с комплексными переменными, такими как экстремальные изменения температуры или количества осадков, которые все играют роль в разнообразии и преемственности экосистемы. При умеренности окружающей среды разнообразие увеличивается из-за эффекта промежуточного возмущения, уменьшается из-за эффекта конкурентного исключения, увеличивается из-за предотвращения конкурентного исключения из-за умеренного хищничества и уменьшается из-за местного вымирания добычи из-за сильного хищничества. [10] Снижение плотности набора снижает важность конкуренции для данного уровня экологического стресса. [10]

Виды, приспособленные к беспокойству [ править ]

Лесной пожар на острове Закинф в Греции 25 июля 2007 года.

Нарушение может значительно изменить лес. После этого лесная подстилка часто усыпана мертвым материалом. Это разлагающееся вещество и обилие солнечного света способствуют появлению новых побегов. В случае лесных пожаров часть питательных веществ, ранее содержавшихся в биомассе растений, быстро возвращается в почву по мере сгорания биомассы. Многие растения и животные получают выгоду от условий беспокойства. [11] Некоторые виды особенно подходят для эксплуатации недавно нарушенных участков. Растительность с потенциалом быстрого роста может быстро воспользоваться отсутствием конкуренции. На северо-востоке США растут деревья с непереносимостью тени, такие как черемуха [12] и осина.быстро заполнить пробелы в лесу, образовавшиеся в результате пожара или урагана (или вмешательства человека). Клен серебристый и платан восточный также хорошо приспособлены к пойме. Они очень терпимы к стоячей воде и часто доминируют в поймах рек, где периодически исчезают другие виды.

Когда дерево опрокидывается ветром, промежутки обычно заполняются небольшими саженцами травянистых растений, но это не всегда так; побеги упавшего дерева могут развиваться и заполнять промежуток. [13] Способность к прорастанию может иметь большое влияние на популяцию растений, популяции растений, которые обычно использовали бы промежуток падения дерева, перестают работать и не могут конкурировать с побегами упавшего дерева. Адаптация видов к нарушениям зависит от вида, но то, как адаптируется каждый организм, влияет на все виды вокруг него.

Другой вид, хорошо приспособленный к определенным нарушениям, - это сосна Джек в бореальных лесах, подверженных верховым пожарам. У них, как и у некоторых других видов сосны, есть специализированные серотиновые шишки, которые открывают и рассеивают семена только при достаточном нагреве, выделяемом огнем. В результате этот вид часто доминирует в областях, где конкуренция была уменьшена из-за пожара. [14]

Виды, которые хорошо приспособлены к эксплуатации участков беспокойства, называются пионерами или ранними сукцессионными видами. Эти непереносимые к тени виды способны быстро фотосинтезировать и, как следствие, быстро расти. Их быстрый рост обычно уравновешивается короткой продолжительностью жизни. Более того, хотя эти виды часто доминируют сразу после нарушения, они не могут впоследствии конкурировать с теневыносливыми видами и заменяются этими видами через сукцессию. Однако эти сдвиги могут не отражать постепенное вхождение в сообщество более высоких долгоживущих форм, а вместо этого - постепенное появление и доминирование видов, которые, возможно, присутствовали, но незаметны сразу после нарушения. [2]Также было показано, что нарушения являются важными факторами, способствующими вторжению неместных растений. [15]

В то время как растения должны непосредственно справляться с нарушениями, многие животные не так быстро страдают от них. Большинство из них могут успешно уклоняться от пожаров, а многие впоследствии процветают на обильном росте на лесной подстилке. Новые условия поддерживают более широкий спектр растений, часто богатых питательными веществами по сравнению с растительностью, существовавшей до нарушения. Растения, в свою очередь, поддерживают разнообразие диких животных, временно увеличивая биологическое разнообразие леса. [11]

Важность [ править ]

Биологическое разнообразие зависит от естественных нарушений. Успех широкого круга видов из всех таксономических групп тесно связан с естественными возмущениями, такими как пожары, наводнения и ураганы. Например, многие виды растений с непереносимостью тени полагаются на нарушения для успешного укоренения и ограничения конкуренции. Без этого постоянного прореживания разнообразие лесной флоры может уменьшиться, что затронет и животных, зависящих от этих растений.

Хорошим примером этой роли нарушения являются леса сосны пондероза ( Pinus ponderosa ) на западе Соединенных Штатов, где поверхностные пожары часто прореживают существующую растительность, обеспечивая новый рост. Если пожар подавлен, пихта дугласова ( Pesudotsuga menziesii ), теневыносливая разновидность, в конечном итоге заменяет сосны. Пихты Дугласа, имеющие густую крону, сильно ограничивают количество солнечного света, достигающего лесной подстилки. Без достаточного освещения новый рост сильно ограничен. По мере уменьшения разнообразия наземных растений сокращаются и виды животных, которые полагаются на них. Огонь в этом случае важен не только для непосредственно затронутых видов, но и для многих других организмов, выживание которых зависит от этих ключевых растений. [16]

В суровых условиях окружающей среды мало разнообразия из-за нетерпимости к таким условиям всех видов, кроме условно-патогенных и высокоустойчивых. [10] Взаимодействие между нарушением и этими биологическими процессами, по-видимому, объясняет большую часть организации и пространственного формирования естественных сообществ. [17] Изменчивость нарушений и разнообразие видов тесно связаны и, как следствие, требуют адаптации, которая помогает повысить приспособленность растений, необходимую для выживания.

См. Также [ править ]

  • Экологическая катастрофа
  • Экологическая преемственность
  • Лесная динамика
  • Лесная патология
  • Разрушение среды обитания
  • Конфликт между человеком и дикой природой
  • Гипотеза промежуточного возмущения
  • Динамика патча
  • Стрессор

Ссылки [ править ]

  1. ^ а б Дейл, В .; Joyce, L .; McNulty, S .; Neilson, R .; Ayres, M .; Flannigan, M .; Hanson, P .; Irland, L .; Луго, А .; Peterson, C .; Simberloff, D .; Swanson, F .; Акции, B .; Уоттон, Б. (сентябрь 2001 г.). «Изменение климата и нарушения лесов» (PDF) . Биология . 51 (9): 723–734. DOI : 10,1641 / 0006-3568 (2001) 051 [0723: CCAFD] 2.0.CO; 2 . ЛВП : 1808/16608 .
  2. ^ a b c d e Нобель, I. «Использование жизненно важных атрибутов для прогнозирования сукцессионных изменений в сообществах растений, подверженных повторяющимся нарушениям». Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  3. ^ Ф., Носс, Рид. Пожарная экология Флориды и юго-восточной прибрежной равнины . Гейнсвилл. ISBN 9780813052199. OCLC  1035947633 .
  4. ^ Romme, W .; Everham, E .; Frelich, LE; Мориц, Массачусетс; Спаркс, RE (1998). «Качественно ли большие, нечастые сбои отличаются от мелких, частых сбоев?». Экосистемы . 1 : 524–534. DOI : 10.1007 / s100219900048 . Cite имеет пустой неизвестный параметр: |1=( помощь )
  5. ^ Мейсон, DS; Лэшли, Массачусетс (2021 г.). «Пространственный масштаб в предписанных пожарных режимах: малоизученный аспект сохранения с примерами из юго-востока Соединенных Штатов» . Пожарная экология . 17 (1): 1–14. DOI : 10,1186 / s42408-020-00087-9 . Cite имеет пустой неизвестный параметр: |1=( помощь )
  6. ^ Mock, KE; Bentz, BJ; О'Нил, EM; Чонг, JP; Орвин, Дж .; Пфрендер, МЭ (2007). «Ландшафтная генетическая изменчивость у лесных очагов, горного соснового жука (Dendroctonus ponderosae)». Молекулярная экология . 16 (3): 553–568. DOI : 10.1111 / j.1365-294x.2006.03158.x . PMID 17257113 . S2CID 788881 .  
  7. ^ Хэм, DL; Хертель, GD (1984). «Комплексная борьба с вредителями южного соснового жука в городских условиях». Журнал лесоводства . 10 (10): 279–282.
  8. ^ Совет по лесной практике. 2007. Структура соснового насаждения лоджика через 25 лет после нападения горного соснового жука. «Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 29 октября 2008 года . Проверено 12 мая 2007 . CS1 maint: заархивированная копия как заголовок ( ссылка )
  9. ^ Buma, B .; Вессман, Калифорния (2011). «Взаимодействие нарушений может повлиять на механизмы устойчивости лесов» . Экосфера . 2 (5): статья 64. DOI : 10.1890 / ES11-00038.1 .
  10. ^ а б в Менге, А (1987). «Регулирование сообщества: изменение нарушений, конкуренции и хищничества в связи с экологическим стрессом и вербовкой». Американский натуралист . 130 (5): 730–757. DOI : 10.1086 / 284741 . JSTOR 2461716 . S2CID 85409686 .  
  11. ^ a b Pringle, L. 1979. Natural Fire: его экология в лесах. Уильям Морроу и компания, Нью-Йорк. 27-29.
  12. Перейти ↑ Marks, PL (1974). «Роль черемухи (Prunus pensylvanica) в поддержании стабильности в северных экосистемах лиственных пород» . Экологические монографии . 44 (1): 73–88. DOI : 10.2307 / 1942319 . JSTOR 1942319 . 
  13. Перейти ↑ Bond, J (2001). «Экология прорастания древесных растений: ниша устойчивости». Тенденции в экологии и эволюции . 16 (1): 45–51. DOI : 10.1016 / s0169-5347 (00) 02033-4 . PMID 11146144 . 
  14. ^ Schwilk, D .; Акерли, Д. (2001). «Воспламеняемость и серотины как стратегии: коррелированная эволюция у сосен». Ойкос . 94 (2): 326–336. DOI : 10.1034 / j.1600-0706.2001.940213.x .
  15. ^ Lembrechts, Jonas J .; Паушар, Анибал; Ленуар, Джонатан; Нуньес, Мартин А .; Герон, Чарли; Достопочтенный, Арне; Браво-Монастерио, Пабло; Тенеб, Эрнесто; Ниджс, Иван; Милбау, Энн (21 ноября 2016 г.). «Беспокойство - ключ к вторжению растений в холодную среду» . Труды Национальной академии наук . 113 (49): 14061–14066. DOI : 10.1073 / pnas.1608980113 . ISSN 0027-8424 . PMC 5150417 . PMID 27872292 .   
  16. ^ Pringle, L. 1979. Природный огонь: его экология в лесах. Уильям Морроу и компания, Нью-Йорк. 22-25.
  17. Перейти ↑ Sousa, W (1984). «Роль нарушений в естественных сообществах». Ежегодный обзор экологии и систематики . 15 : 353–391. DOI : 10.1146 / annurev.es.15.110184.002033 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Microdocs: нарушение