Факторы, определяющие восстановления сосновых лесов

Министерство образования  и науки Российской Федерации

             Курганский Государственный Университет

                  Предметная комиссия по экологии

 

 

 

 

 

 

 

 

Факторы, определяющие восстановления сосновых лесов на гарях  в Курганской области.

Отчет по практике.

 

 

Студент Головина О.А.                                          /________/

 

Группа ЕН-5408

 

Специальность 020801 “Экология”

 

Руководитель к.п.н., доцент                                 /________/

Несговорова Н.П.

 

Руководитель предметной                                  /________/

Комиссии к.п.н., доцент

Несговорова Н. П.                                

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Курган 2012

 

                         

 Содержание:

 

Введение ……………………………………………………………… 3                                                                                                                                                                                                1.Сукцессия как способ смены биоценозов в пространстве………..4                        

1.1. Характеристика сукцессии как механизма смены биоценоза….4 

1.2. Типы сукцессий и их последствия ………………………………7

1.3. Заключительный этап  сукцессии ( климаксное сообщество)…11

2. Факторы, влияющие  на процесс сукцессии……………………...13

2.1. Влияние факторов  неживой природы ( природно-климатические)……………………………………………………….13

2.2. Факторы биологической  природы и их влияние ( болезни  и вредители)……………………………………………………………..20

Заключение……………………………………………………………31

Литература…………………………………………………………….32

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                      Введение:

 

В настоящее время одной из актуальных экологических проблем является деградация природных экосистем  под влиянием деятельности человека. Одним из проявлений этого влияния  являются лесные пожары. Процесс восстановления лесного биоценоза после пожара может занимать не одну сотню лет.

 

В разных частях планеты, т.е. в разных типах биомы, везде протекают  сукцессии. Изучение этих сукцессий  вносит понимание по вопросу развития растительности как в настоящее  время, так и в разные исторические эпохи, следовательно можно в целом говорить

об истории развития покрова  планеты.

 

 

Целью данной работы является обзор литературных данных, касающихся сукцессионных процессов.

 

 В задачи входят:

 

1) введение в понятие «сукцессия»

 

2) изучение типов сукцессии и их последствия

 

3) введение в понятие «климаксное сообщество» как заключительный этап сукцессии

 

4) изучение природно - климатического фактора

 

5) рассмотрение болезней  и вредителей лесного сообщество,  влияющий на процесс сукцессии

 

Методы  исследования: литературный обзор

 

Значение работы: данная курсовая работа предназначена для последующего изучения сукцессий Курганской области и содержит теоретическое часть изучения

 

 

 

1. Сукцессия  как способ смены биоценозов  в   пространстве

 

1.1. Характеристика сукцессии как механизма смены  

       биоценоза

 

Сукцессия ( от лат. Successio – преемственность, наследование) – это процесс саморазвития сообществ. Закономерный направленный процесс изменения сообществ в результате взаимодействия живых организмов между собой и окружающей их абиотической средой называют сукцессией.

 

 В основе сукцессии  лежит неполнота биологического  круговорота в данном ценозе. Каждый живой организм в результате меняет вокруг себя среду, изымая из нее часть веществ и насыщая ее продуктами метаболизма. При более или менее длительном существовании популяций они меняют свое окружение в неблагоприятную сторону и в результате оказываются вытесненными популяциями других видов, для которых вызванные преобразования среды оказываются экологически выгодными. Таким образом, в сообществе происходит смена господствующих видов. Длительное существование биоценоза возможно лишь в том случае, если изменения среды, вызванные деятельностью одних организмов, точно компенсируются деятельностью других, с противоположными экологическими требованиями.

 

Направленная и непрерывная  последовательность появления и  исчезновения популяций разных видов, изменения видового состава биоценоза  во времени, приводящая к последовательной смене одного биоценоза другим, и есть сукцессия, а отдельные биоценозы, соответствующие разным этапам развития биоценозов, - это стадии сукцессии.

 

Глубокая разработка теории сукцессий связана с именами  американских ученых – Г.Коулса и  Ф.Клементса; большой вклад в развитие этой теории внесли крупнейшие отечественные ученые – Г.Ф.Морозов, И.К. Пачоский , Г.Н.Высоцкий и В.Н.Сукачев. Наиболее полно изучены сукцессии растительности, что объясняется огромной ролью растений в формировании структуры биоценоза и развитии сукцессий, их способностью в известной степени направлять ее ход, контролируя возможности существования для других организмов. Это не исключает роли животных, особенно фитофагов и землероев, в развитии тех или иных стадий сукцессии, их воздействия на численность и существование тех или иных видов.

 

В ходе сукцессии на основе конкурентных взаимодействий видов  происходит постепенное формирование более устойчивых комбинаций, соответствующих  конкретным абиотическим условиями  среды. Примерами сукцессий могут быть смены видов при зарастании стоячих водоемов ( рис.1) или барханных песков в пустыне.

 

Рис. 1.  Изменение экосистемы в  ходе сукцессии при зарастании озера (по Д. Казенс, 1982): 1–6 – смена доминирующих видов растений

 

Сыпучие барханные пески  Каракумов и других районов Средней Азии сначала полностью лишены растительности и постоянного населения животных. Первым на них поселяется многолетний злак аристида, хорошо приспособленный к жизни в условиях постоянного переноса песка ветром. Корни у этого растения шнуровидные, и каждый заключен в чехол из сцементированных песчинок, что защищает корни от высыхания и механического повреждения, если они окажутся на поверхности. Побеги растут вертикально вверх и образуют дополнительные зоны кущения выше материнского, если песок засыпает растение. За счет аристиды уже могут существовать некоторые насекомые, и поэтому на барханы начинают забегать в поисках пищи ящерицы рода Eremias. На слегка скрепленных корнями аристиды песках получает возможность поселиться длиннокорневищная песчаная осока. Она успешно борется с песком, быстро прорастая сквозь его наносы и пронизывая песок ветвящимися корневищами на глубине 1–5 см. Покров разрежен, так как для обеспечения влагой одного растения нужна значительная площадь. На скрепленных злаками и осокой песках поселяются затем кустарники джузгун и белый саксаул, а также другие травянистые растения, в основном эфемеры: злаки, крестоцветные, мотыльковые, бурачниковые и т. п. Вслед за растительностью появляются растительноядные млекопитающие: тонкопалый суслик, мохноногий тушканчик, полуденная песчанка. Увеличивается видовое разнообразие насекомых – кормовой базы ящериц: ушастой и песчаной круглоголовок, сетчатой ящурки, гекконов. Появляются птицы – саксаульная сойка, дрофа‑красотка, затем змея и хищные млекопитающие. Закрепленные пески Средней Азии отличаются большим видовым богатством и разнообразием жизненных форм растений и животных, так как водный режим их достаточно благоприятен: пески обладают способностью сгущать водяные пары в почве во влагу.

 

Последовательный ряд  постепенно и закономерно сменяющих  друг друга в сукцессии сообществ  называется сукцессионной серией.  

 

Сукцессии в природе  чрезвычайно разномасштабны. Их можно  наблюдать в пробирках с сенным настоем, где сменяют друг друга  разные виды микроорганизмов и простейших, в лужах и прудах, в одной и той же порции листового опада в лесу, где происходят закономерные смены сапрофитов и сапрофагов, на стволах отмирающих деревьев, в пнях, на кротовинах, выбросах из нор сурков, зарастающих отмелях, выветривающихся скалах, на заброшенных пашнях, насыпях, на болотах, лугах, в лесах и т. д. Иерархичность в организации сообществ проявляется и в иерархичности сукцессионных процессов: более крупные преобразования биоценозов складываются из более мелких. Даже в стабильных экосистемах с хорошо отрегулированным круговоротом веществ постоянно осуществляется множество локальных сукцессионных смен, поддерживающих сложную внутреннюю структуру сообществ.

 

 

 

1.2. Типы сукцессий  и их последствия

 

 Выделяют два основных типа сукцессионных смен:

 

1) с участием как  автотрофного, так и гетеротрофного  населения

 

2) с участием лишь  гетеротрофов

.

Сукцессии второго типа совершаются только в таких условиях, где создается предварительный  запас или постоянное поступление органических соединений, за счет которых существует сообщество: в сильно загрязненных органическими веществами водоемах, в скоплениях разлагающейся растительной массы, в кучках или буртах навоза, компостах, в пещерах с гуано летучих мышей и т. п.

 

  Сукцессии со сменой растительности могут быть первичными и вторичными.

 

Первичные сукцессии  начинаются на лишенных жизни местах – на скалах, обрывах, наносах рек, сыпучих песках и т. п. При заселении таких участков живые организмы необратимо меняют местообитание и сменяют друг друга. Основная роль принадлежит накоплению отмерших растительных остатков или продуктов разложения, что зависит как от характера растительности, так и от комплекса разрушителей мертвой растительной массы – животных, грибов и микроорганизмов. Постепенно формируется почвенный профиль, изменяется гидрологический режим участка, его микроклимат. Такие сукцессии в геоботанике называют экогенетическими, так как они ведут к преобразованию самого местообитания.

 

Первичная сукцессия - это  зарастание места, ранее не занятого растительностью: голых скал или застывшей вулканической лавы. Жить на таком грунте способны лишь немногие растения, их называют пионерами сукцессий. Типичные пионеры - мхи и лишайники. Они изменяют грунт, выделяя кислоту, которая разрушает и разрыхляет камни. Отмирающие мхи и лишайники под действием бактерий-редуцентов разлагаются, а их остатки перемешиваются с рыхлым каменистым субстратом (песком). Так образуется первая почва, на которой уже могут расти другие растения. Необходимость разрушения материнской горной породы - главная причина медленного хода первичных сукцессий; происходит увеличение толщины почвенного слоя по мере сукцессии. На почве, бедной питательными веществами, поселяются травы, которые более конкретно способны и вытесняют лишайники и мхи. Корни трав проникают в трещины каменистой породы, раздвигают эти трещины и разрушают камень все более. На смену травам приходят многолетние растения и кустарники, например, ольха и ива. На корнях ольхи находятся клубеньки - специальные органы, содержащие симбиотические бактерии, которые фиксируют атмосферный азот и способствуют накоплению в почве больших его запасов, за счет чего почва становится все более плодородной. Теперь на ней уже могут расти деревья, например сосна, береза и ель. Таким образом, движущей силой сукцессии является то, что растения изменяют почву под  собой, влияя на ее физические свойства и химический состав, так что она становится пригодной для видов-конкурентов, которые вытесняют первоначальных обитателей, вызывая смену сообщества - сукцессию

 

Таким образом, в ходе первичной сукцессии идет процесс  первоначального становления биоценоза, связанный с заселением нового пространства пионерными формами жизни, отбором  видов в процессе освоения конкретных условий среды и конкуренций за средства жизни – эцезис.

 

Рассмотрим развитие первичной сукцессий, например, на молодых  ледниковых отложениях в Канаде ( М.Бигон, Д.Харпер, К.Таундсен, 1989). Необыкновенное быстрое отступление ледника  отмечено на юго-востоке Аляски, в районе бухты Глейшер. Примерно с 1750 г. ледник отошел здесь почти на 100 км,

оставив морены, возраст  которых может быть оценен по числу  годичных колец наиболее старых поселившихся на них деревьев. На последней моренной гряде максимальный возраст деревьев примерно 200 лет, а по мере приближения к леднику снижается.

 

Первыми на молодых ледниковых отложениях поселяются мхи и отдельные  сосудистые растения с поверхностной  корневой системой, в частности куропаточья  трава, затем – ивы, сначала стелющиеся, позже кустарниковые виды. Вскоре в сукцессию вовлекается ольха, и примерно через 50 лет возникает ее плотные заросли высотой до 10 м, в которых единично встречается тополь. Ольха вытесняется ситхинской елью и в конечном итоге образуется густой смешанный лес с видами тсуги.

 

Важная движущая сила сукцессии в данном случае – изменение  почвы первыми поселенцами. И  куропаточья трава, и ольха имеют  симбионтов, фиксирующий атмосферный  азот, что приводит к накоплению в почве его запасов. Ольха  также способствует сильному подкислению почвы, снижая за 50 лет pH в ее верхних горизонтах приблизительно с 8,0 до 5,0. После этого ситхинская ель, используя накопленный азот, может поселяться и замещать ольху. Постепенно накопление в почве углерода ведет к развитию мелкокомковатой структуры, повышению аэрации и влагоемкости субстрата.

 

На хуже дренированных  склонах сукцессия не всегда заканчивается  елово-тсуговым лесом. Во влажных местах, с худшим дренажем, бурно развиваются  сфагновые мхи, накапливающие воду и сильно подкисляющие почву, которая испытывает дефицит кислорода; при этом большинство деревьев гибнет. Единственный вид, способный выдержать плохую аэрацию субстрата возникающего болота, - сосна скрученная. Таким образом, в развитии сукцессии важное значение приобретают экологические различия; формирование растительности на поздних стадиях сукцессии контролируется почвенно-геоморфологическими условиями.

 

Вторичные сукцессии  - это смены биоценозов, начинающиеся от сформированной растительности. Там, где есть почвы с запасом семян, спор, различных вегетативных зачатков, развиваются вторичные сукцессии, как правило, протекающие намного быстрее первичных. Вторичные сукцессии развиваются под воздействием внешних по отношению к биоценозу факторов ( изменение уровня грунтовых вод, подтопление, накопление токсичных солей в верхних почвенныхи горизонтах, выпас, вырубки, пожары) и в результате деятельности биоты. Если внешнее воздействие вызывает полное или почти полное уничтожение растительности, то вторичная сукцессия развивается в направлении восстановления нарушенного ( уничтоженного) биоценоза. Так, на месте пожара или вырубки начинается восстановительная сукцессия, смена биоценозов идет в направлении к состоянию, близкому к исходному, существовавшему до нарушения. Этот процесс восстановления в ходе сукцессии исходных биоценозов получил название демутации. В ряде случаев, например под воздействием выпаса, происходит постепенная смена биоценозов, сопровождающаяся упрощением структуры, обеднением видового состава и на крайних стадияххарактеризующаяся почти полным исчезновением растительности ( сильно выбитые пастбища). Этот процесс известен под названием дигрессия.