Войти
Возникновение пожара можно ясно увидеть, сравнив несгоревшие (слева) и обгоревшие (справа) стороны горного хребта в Южной Африке. Экосистема вельд полагается на периодические пожары, подобные этим, для самовосстановления. В экологии, нарушение - это временное изменение условий окружающей среды, которое вызывает выраженное 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 пожары, наводнения, штормы, вспышки насекомых и топтание. Землетрясения, различные типы вулканических извержений, цунами, огненные бури, ударные события, изменение климата, и разрушительные последствия воздействия человека на окружающую среду (антропогенные нарушения), такие как вырубка, вырубка леса и интродукцию инвазивных видов можно рассматривать как серьезное нарушение.
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.
Условия, при которых возникают естественные нарушения на них в основном влияют климат, погода и местоположение. Природные пожары, например, чаще возникают в районах с более высокой частотой молний и воспламеняющейся биомассы, таких как экосистемы длиннолистной сосны на юго-востоке Соединенных Штатов. 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 циклично. Затухающие вихри могут вызвать множественные возмущения или более частые одиночные возмущения. Сразу после нарушения возникает импульс набора или возобновления роста в условиях небольшой конкуренции за место или другие ресурсы. После начального импульса набор замедляется, так как после укоренения отдельного растения его очень трудно заменить. Из-за различных форм нарушения это напрямую влияет на организмы, которые будут использовать нарушение и создавать разнообразие в экосистеме.
Ущерб от урагана Кирилл в Витгенштейне, Германия.Часто, когда нарушения происходят естественным образом, они создают условия, благоприятствующие успеху различных видов, а не предшествующему. -беспорядочные организмы. Это можно объяснить физическими изменениями биотических и абиотических условий экосистемы. Из-за этого возмущающая сила может изменять экосистему на значительно более длительный срок, чем период, в течение которого сохраняются непосредственные эффекты. По прошествии времени после нарушения могут происходить сдвиги в господстве эфемерных травянистых форм жизни, которые постепенно уступают место более высоким многолетним растениям, травам, кустарникам и деревьям. Однако при отсутствии дополнительных сил возмущения многие экосистемы возвращаются к состоянию, предшествовавшему возмущению. Долгоживущие виды и те, которые могут регенерировать в присутствии собственных взрослых особей, наконец, становятся доминирующими. Такое изменение, сопровождающееся изменениями численности различных видов во времени, называется экологической сукцессией. Последовательность часто приводит к условиям, которые снова предрасполагают экосистему к нарушению.
Сосновые леса в западной части Северной Америки являются хорошим примером такого цикла, включающего вспышки насекомых. горный сосновый жук (Dendroctonus ponderosae) играет важную роль в ограничении распространения сосен, таких как сосновая сосна, в лесах западной части Северной Америки. В 2004 году жуки поразили более 90 000 квадратных километров. Жуки существуют в фазах эндемика и эпидемии. Во время эпидемий стаи жуков убивают большое количество старых сосен. Эта смертность создает в лесу возможности для новой растительности. Ель, пихта и молодые сосны, на которых не действуют жуки, хорошо себя чувствуют в проемах навеса. В конце концов сосны вырастают в навес и заменяют потерянные. Молодые сосны часто способны отражать атаки жуков, но по мере взросления сосны становятся менее жизнеспособными и более восприимчивыми к заражению. Этот цикл смерти и возобновления роста создает временную мозаику из сосен в лесу. 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 больше, чем сумма его части. 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. Экологические стрессы можно охарактеризовать как давление на окружающую среду, со сложными переменными, такими как экстремальные изменения температуры или количества осадков, которые все играют роль в разнообразии и последовательности 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 локального вымирания добычи из-за сильного хищничества. Снижение плотности пополнения снижает важность конкуренции для данного уровня экологического стресса.
Лесные пожары на острове Закинф в Греции 25 июля 2007 года. Нарушение может существенно 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 содержащихся в биомассе растений, быстро возвращается в почву по мере сгорания биомассы. Многие растения и животные получают пользу от условий беспокойства. Некоторые виды особенно подходят для эксплуатации недавно нарушенных участков. Растительность с потенциалом быстрого роста может быстро воспользоваться отсутствием конкуренции. На северо-востоке Соединенных Штатов нетерпимые к тени деревья, такие как черемуха и осина, быстро заполняют пробелы в лесу, образовавшиеся в результате пожара или урагана (или вмешательства человека). Серебряный клен и восточный платан 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 мелкими травянистыми саженцами, но это не всегда так; побеги упавшего дерева могут развиваться и заполнять промежуток. Способность к прорастанию может иметь большое влияние на популяцию растений, популяции растений, которые обычно использовали бы промежуток падения дерева, перебегают 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.
Еще один вид, хорошо приспособленный к определенному нарушению, - это сосна обыкновенная, обитающая в бореальных лесах, подверженных коронным пожарам. У них, как и у некоторых других видов сосны, есть специализированные серотиновые шишки, которые открывают и рассеивают семена только при достаточном количестве тепла, выделяемого огнем. В результате этот вид часто доминирует в областях, где конкуренция была уменьшена из-за пожара.
Виды, которые хорошо приспособлены для эксплуатации участков беспокойства, называются первопроходцами 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 же 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. Также было показано, что нарушения являются важными факторами, способствующими вторжению неместных растений.
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.
Биологическое разнообразие зависит от естественных нарушений. Успех широкого круга видов из всех таксономических групп тесно связан с естественными нарушениями, такими как пожар, наводнение и ураган. 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 беспокойства являются леса сосны ponderosa (Pinus ponderosa) на западе США, где поверхностные пожары часто прореживают существующую растительность, обеспечивая новый рост. При подавлении огня пихта дугласа (Pesudotsuga menziesii), теневыносливая порода, в конечном итоге заменяет сосны. Пихты Дугласа, имеющие густую крону, сильно ограничивают количество солнечного света, достигающего лесной подстилки. Без достаточного света новый рост сильно ограничен. По мере того как разнообразие наземных растений уменьшается, сокращаются и виды животных, которые на них полагаются. Огонь, в этом случае, важен не только для непосредственно затронутых видов, но и для многих других организмов, выживание которых зависит от этих ключевых растений.
Разнообразие невелико в суровых условиях из-за нетерпимости ко всем, кроме оппортунистических и высокоустойчивый вид к таким условиям. Взаимодействие между нарушением и этими биологическими процессами, по-видимому, составляет основную часть организации и пространственного формирования природных сообществ. Изменчивость нарушений и видовое разнообразие тесно связаны и, как следствие, требуют адаптации, которая помогает повысить приспособленность растений, необходимую для выживания.
