Первичная преемственность
 | Эта статья нуждается в дополнительных цитатах для проверки . ( август 2016 г. ) |
Первичная сукцессия — это начальный этап экологической сукцессии после чрезвычайного нарушения, которое обычно происходит в среде, лишенной растительности и других организмов. В этих средах обычно не хватает почвы, поскольку такие нарушения, как поток лавы или отступающие ледники, очищают окружающую среду от питательных веществ.
Напротив, вторичная сукцессия происходит на субстратах, которые ранее поддерживали растительность до экологического нарушения . Это происходит, когда более мелкие возмущения, такие как наводнения, ураганы, торнадо и пожары, уничтожают только местную растительную жизнь и оставляют питательные вещества почвы для немедленного заселения промежуточными видами сообщества. [1]
возникновение
[ редактировать ]В первичной сукцессии виды-пионеры, такие как лишайники , водоросли и грибы , а также абиотические факторы, такие как ветер и вода, начинают «нормализовать» среду обитания или, другими словами, начинают осваивать почву и другие важные механизмы для процветания большего разнообразия. Первичная сукцессия начинается в скальных образованиях, таких как вулканы или горы, или в местах, где нет организмов или почвы. Первичная сукцессия приводит к созданию условий, более близких к оптимальным для роста сосудистых растений; педогенез или образование почвы, а также увеличение количества тени являются наиболее важными процессами. [2]
Эти пионерские лишайники, водоросли и грибы затем доминируют и часто заменяются растениями, которые лучше приспособлены к менее суровым условиям. К этим растениям относятся сосудистые растения, такие как травы и некоторые кустарники , которые способны жить на тонких почвах, часто на минеральной основе. Уровни воды и питательных веществ увеличиваются с увеличением количества выставленной сукцессии. [3]
На ранних стадиях первичной сукцессии преобладают виды с небольшими побегами (семенами и спорами), которые могут распространяться на большие расстояния. Ранние колонизаторы — часто водоросли , грибы и лишайники — стабилизируют субстрат. Запасы азота в новых почвах ограничены, и азотфиксирующие виды, как правило, играют важную роль на ранних этапах первичной сукцессии. [4] В отличие от первичной сукцессии, виды, доминирующие во вторичной сукцессии, обычно присутствуют с самого начала процесса, часто в почвенном семенном банке . В некоторых системах пути сукцессии довольно последовательны и, следовательно, их легко предсказать. В других случаях существует множество возможных путей. Например, азотфиксирующие бобовые меняют сукцессионные траектории. [5]
Споры лишайников или грибов, являющихся видами-первопроходцами, распространяются на скалистую местность. Затем камни дробятся на более мелкие частицы.Органические вещества постепенно накапливаются, способствуя росту травянистых растений, таких как трава , папоротники и травы . Эти растения еще больше улучшают среду обитания, создавая больше органических веществ после смерти и обеспечивая среду обитания для насекомых и других мелких животных. [6] Это приводит к появлению более крупных сосудистых растений , таких как кустарники или деревья. Затем в этот район привлекается больше животных, и кульминация сообщества достигается .
Видовое разнообразие также оказывает большое влияние на стадии сукцессии, и по мере дальнейшего развития сукцессии видовое разнообразие меняется вместе с ней. Например, на самых ранних стадиях сукцессии микроорганизмы гораздо менее богаты и однородны, но бактерии на поздней сукцессионной стадии гораздо более равномерны и богаты. [7] Это еще раз подтверждает гипотезу о том, что, поскольку на более поздних стадиях сукцессии присутствует больше ресурсов, их достаточно для поддержания более разнообразной экосистемы со множеством различных репродуктивных стратегий. Тематическое исследование 2000 года показывает, что видовой состав растений более важен для более поздних сукцессионных видов, чем просто высокое разнообразие растений на ранних этапах. [8]
Примеры
[ редактировать ]Вулканизм
[ редактировать ]Один из примеров первичной последовательности происходит после вулкана извержения . Лава течет в океан и затвердевает на новой земле. Образовавшаяся бесплодная земля сначала заселяется организмами-первопроходцами, такими как водоросли, которые прокладывают путь для более поздних, менее выносливых растений, таких как лиственные деревья , путем облегчения педогенеза , особенно за счет биотического ускорения выветривания и добавления органических остатков на поверхность. реголит . Примером тому является остров Суртсей , остров, образовавшийся в 1963 году после извержения вулкана из-под моря. Суртсей находится у южного побережья Исландии, и за ним ведется наблюдение с целью наблюдения за происходящей первичной сукцессией. К 2008 году было выведено около тридцати видов растений, и продолжают появляться новые виды, с типичной скоростью примерно 2–5 новых видов в год. [9]
Извержение вулкана также произошло на горе Сент-Хеленс , причем первичная сукцессия началась после разрушения экосистемы региона. В первичной последовательности горы Сент-Хеленс регион был сильно изолирован. Происшествия такого типа приводят к тому, что уровень первичной сукцессии оказывается довольно низким, поскольку многие виды, преуспевающие в укоренении, не имеют возможности эффективно расселиться на новых рубежах. [10] Верно и обратное: виды, которые не очень хорошо приживались, не могли выжить даже при высоких темпах расселения. В этом регионе почти нет органических материалов, которые можно было бы использовать, что было особенно важно на горе Сент-Хеленс, поскольку ее изолированное расположение препятствовало возникновению сукцессии на периферии места разрушения. Первоначально эффективные колонизаторы на большие расстояния редки, поскольку они становятся по-настоящему эффективными только после того, как первоначальный колонизатор помог изменить регион в более подходящие условия. [11] Вот почему первичная сукцессия в разрушенном регионе вокруг горы Сент-Хеленс была медленной.
Ледниковое отступление
[ редактировать ]Другой пример происходит на острове Сигни на Южных Оркнейских островах Антарктиды из-за отступления ледника . С потеплением климата отступление ледников становится более нормальным, а лишайники и мхи становятся первыми колонизаторами. Исследование, проведенное Фаверо-Лонго и соавт. обнаружили, что разнообразие видов лишайников варьируется в зависимости от условий окружающей среды ранее существовавшей земли, которая впервые обнажилась, и особенностей воспроизводства лишайников. [12]
Характеристики преемственности
[ редактировать ]Проанализировав тематическое исследование в Гранд-Бенде, Онтарио, можно достичь полного понимания различия между первичной и вторичной преемственностью. Два вида, Juniperus Virginiana и Quercus prinoides, быстро размножаются и распространяют травы, связанные с первичной сукцессией, в дюнах пляжей Гранд-Бенд. [13] Они классифицируются как избранные виды с высокой смертностью, быстрым размножением и явной способностью выживать в суровых условиях с низким содержанием питательных веществ. Напротив, экологическое развитие после завершения первичной сукцессии часто приводит к более тщательно отобранной популяции, которая имеет более низкую смертность и более медленные темпы воспроизводства. В Гранд-Бенде это проявляется в смене дубово-сосновых лесов и продолжающемся сокращении количества избранных трав. Временные рамки также имеют значение, поскольку вторичная сукцессия дубово-сосновых лесов происходит примерно через 2900 лет после первоначальных случаев первичной сукцессии, в то время как конец дюн, в которых преобладают исключительно луга, происходит примерно через 1600 лет после начала первичной сукцессии. [13] Это чрезвычайно важно, поскольку показывает 1300-летний прерывистый период, в течение которого первичная сукцессия преодолевается вторичной сукцессией. Этот период, вероятно, характеризуется высоким видовым разнообразием, сочетанием k и r избранных видов и высокой продуктивностью сообщества. Хорошо обоснованный принцип заключается в том, что промежуточное положение между популяциями с доминированием k и r приводит к высокой продуктивности и видовому разнообразию, тогда как вторичная сукцессия впоследствии приводит к климаксным сообществам с низким видовым разнообразием. В течение этого 1300-летнего периода вполне вероятно, что ресурсы превратились в излишки, что уменьшило видовое разнообразие, в результате чего в дубово-сосновых лесах преобладал k.
Очень сложно точно определить, какие события будут препятствовать или поддерживать рост сообщества, как показано в следующем примере. Очень немногие сеянцы выживают в течение длительного периода времени во время первичной сукцессии: 1,7% сеянцев на пойменной равнине Скейдарарсандур на юго-востоке Исландии сохранялись с 2005 по 2007 год. [14] Остальные были заменены новыми колонизаторами, поскольку уровень смертности некоторых таких видов чрезвычайно высок. Это очень важное явление, которое следует наблюдать, поскольку, хотя размеры популяций могут оставаться постоянными на протяжении всей истории региона, весьма вероятно, что многие из присутствующих выбранных организмов являются совершенно новыми организмами. Это один из многих факторов, которые крайне непредсказуемы в масштабах экологической сукцессии.
См. также
[ редактировать ]- Экологическая преемственность
- Литофит
- Вид-пионер
- Вторичная преемственность
- Создание почвы
- Стабильность (экология)
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Бальдокки, Деннис. «Экосистемная преемственность: кто/что находится, где и когда» (PDF) . Лаборатория биомет, Университет Огайо, Беркли . Проверено 9 декабря 2015 г.
- ^ «Экологическая преемственность | Определение и факты | Британника» .
- ^ Фудзиёси и др., «Влияние арбускулярных микоризных грибов и стадий развития почвы на травянистые растения, растущие на ранней стадии первичной сукцессии на горе Фудзи».
- ^ Кораблев и Нешатаева, «Основные сукцессии растительности лесного пояса вулканического плато Толбачинский Дол (Камчатка)».
- ^ Чапин, Ф. Стюарт; Памела А. Мэтсон; Гарольд А. Муни (2002). Принципы экологии наземных экосистем . Нью-Йорк: Спрингер. стр. 281–304 . ISBN 0-387-95443-0 .
- ^ «Экология сообщества – процесс преемственности | Британника» .
- ^ Ортис-Альварес, Рюдигер; Фирер, Ной; Рек, Успение; Касамайор, Эмилио О.; Барберан, Альберт (июль 2018 г.). «Последовательные изменения таксономической структуры и функциональных признаков бактериальных сообществ в ходе первичной сукцессии» . Журнал ISME . 12 (7): 1658–1667. дои : 10.1038/s41396-018-0076-2 . ISSN 1751-7370 . ПМК 6018800 . ПМИД 29463893 . S2CID 3413020 .
- ^ Ван дер Путтен, Вашингтон; Мортимер, СР; Хедлунд, К.; Ван Дейк, К.; Браун, В.К.; Лепа, Дж.; Родригес-Барруэко, К.; Рой, Дж.; Диас Лен, штат Техас; Гормсен, Д.; Кортальс, ГВ; Лаворель, С.; Регина, И. Санта; Смилауэр, П. (1 июля 2000 г.). «Разнообразие видов растений как фактор ранней сукцессии на заброшенных полях: подход с участием нескольких участков» . Экология . 124 (1): 91–99. дои : 10.1007/s004420050028 . ISSN 1432-1939 .
- ^ Остров-вулкан: Суртсей, Исландия: Растения , Наш прекрасный мир , получено 2 февраля 2016 г.
- ^ Мораль, Роджер дель; Вуд, Дэвид М. (1993). «Ранняя первичная последовательность на вулкане Сент-Хеленс» . Журнал науки о растительности . 4 (2): 223–234. дои : 10.2307/3236108 . ISSN 1654-1103 . JSTOR 3236108 .
- ^ Уокер, Лоуренс Р. и Роджер Дель Морал. Первичная сукцессия и восстановление экосистем. Издательство Кембриджского университета, 2003.
- ^ Фаверо-Лонго и др., «Первичная последовательность сообществ лишайников и мохообразных после ледникового отступления на острове Сигни, Южные Оркнейские острова, морская Антарктика».
- ^ Jump up to: а б Яррантон, Джорджия; Моррисон, Р.Г. (1974). «Пространственная динамика первичной последовательности: зарождение» . Журнал экологии . 62 (2): 417–428. дои : 10.2307/2258988 . ISSN 0022-0477 . JSTOR 2258988 .
- ^ Мартейнсдоттир, Бриндис; Сваварсдоттир, Кристин; Торхаллсдоттир, Тора Эллен (2010). «Развитие растительного покрова в ранней первичной сукцессии» . Журнал науки о растительности . 21 (3): 531–540. дои : 10.1111/j.1654-1103.2009.01161.x . ISSN 1654-1103 .