Презентация Восстановительная динамика (продолжение), средообразующая роль. Деградация сообществ онлайн

Содержание слайда:

Содержание слайда: Динамика характеристик бореальных лесов в целом в процессе восстановления (формирования)

Содержание слайда: Восстановление характеристик сообществ после пожаров Годовая надземная чистая первичная продукция (Р), биомасса (В) и отношение Р/В в ходе восстановления дубравы после пожара на о. Лонг Айленд, штат Нью-Йорк (по данным Whittaker, Woodwell, 1968, 1969)

Содержание слайда: Динамика участия видов в формировании сообществ в процессе первичных сукцессий Распределение надземной биомассы видов древесных растений в ходе сукцессии после отступления ледника (Глейчер Бей, Аляска) (по: Bormann, Sidle, 1990).

Содержание слайда: Расположение залива Глейчер Бэй

Содержание слайда: Глейчер Бэй, Аляска Visualization of Glacier Bay, based on Landsat imagery and USGS elevation data (http://en.wikipedia.org/wiki/Glacier_Bay)

Содержание слайда: Глейчер Бэй, Аляска Visualization of Glacier Bay, based on Landsat imagery and USGS elevation data (http://en.wikipedia.org/wiki/Glacier_Bay)

Содержание слайда: Динамика участия видов в формировании сообществ в процессе восстановительных сукцессий Изменение запаса древесины в древесном ярусе лесных сообществ сформировавшихся после пожаров. Северная Финляндия. Незалитые кружки – сообщества, нарушенные массовыми ветровалами (по: Siren, 1955).

Содержание слайда: Основные этапы восстановительной динамики бореальных лесных сообществ являются общими 30 лет - восстановление основного набора видов бореальных лесных сообществ 60 лет - восстановление продуктивности сообществ 150—200 лет - восстановление биомассы, характеристик верхних горизонтов почвы, восстановление большинства компонентов сообществ 300—500 лет - полное восстановление сообществ (возрастная структура древесного яруса)

Содержание слайда: Время восстановления подчиненных компонентов Травяно-кустарничковый ярус Подстилка Мохово-лишайниковый ярус существенно различается в разных типах лесных сообществ

Содержание слайда: Средообразующая функция лесов Световой и температурный режимы Водный режим Физико - химические характеристики почвы

Содержание слайда: Лесная подстилка один из важнейших биогенных горизонтов [Al-Fe подзолистых грубогумусовых] почв таежных лесов

Содержание слайда: Формирование среды в биогеоценозах

Содержание слайда: Трансформация характеристик исходных местообитаний в процессе формирования (восстановления) лесных экосистем Изменение запасов лесной подстилки в ходе первичных сукцессий в зависимости от давности отступания ледника (по R.L.Crocker, J.Major, 1955).

Содержание слайда: Трансформация характеристик исходных местообитаний в процессе формирования (восстановления) лесных экосистем (2) Изменение рН верхних минеральных горизонтах почвы и лесной подстилки в зависимости от давности освобождения территории от ледника (Глейчер Бэй, Аляска) (по: Crocker, Major, 1955): 1) - минеральные горизонты; 2) - подстилка.

Содержание слайда: Трансформация характеристик исходных местообитаний в процессе формирования (восстановления) лесных экосистем (2) Изменение рН верхних минеральных горизонтах почвы и лесной подстилки в зависимости от давности освобождения территории от ледника (Глейчер Бэй, Аляска) (по: Crocker, Major, 1955): 1) - минеральные горизонты; 2) - подстилка.

Содержание слайда: Трансформация характеристик исходных местообитаний в процессе формирования лесных экосистем (3) Объемная плотность верхних минеральных горизонтов почвы [в пересчете на содержание частиц размером меньше 2 мм] в зависимости от давности отступления ледника (по R.L.Crocker, J.Major, 1955).

Содержание слайда: Сообщества за счет формирования лесной подстилки существенно [в 2—5 раз] увеличивают количество влаги, аккумулируемой в верхних горизонтах почвы. ( Молчанов, 1952; 1960) Сообщества за счет формирования лесной подстилки существенно [в 2—5 раз] увеличивают количество влаги, аккумулируемой в верхних горизонтах почвы. ( Молчанов, 1952; 1960) Следствие: уменьшение поверхностного стока. Лесные сообщества снижают коэффициент поверхностного стока в 3-11 раз по сравнению со сплошными гарями, дорогами, пашнями и существенно уменьшают вероятность наводнений. (Китредж, 1951; Молчанов, 1952; 1960; Miller, 1976; Горбатенко и др., 1977; Bormann, Likens, 1979 1995; Паулюкявичус, 1989; Jarvis et all, 1989)

Содержание слайда: Формирование верхних (органогенных) – главных для функционирования биогеоценоза – горизонтов почв В результате, в процессе первичных (или вторичных) сукцессий формируются верхние органические или органо-минеральные горизонты почв, в которых концентрации доступных питательных веществ ~ в 100 раз превышают их концентрации в нижележащих горизонтах.

Содержание слайда: Следствие этого процесса: Вертикальное распределение всасывающих корней (<2 мм) изменяется в процессе сукцессий: − на ранних стадиях (до 100 лет) корни распределены по всей доступной толще почвы (50 и более см) − в стационарных (климаксовых) лесах, основная масса всасывающих корней распределена в верхних 10 − 20 см

Содержание слайда: Это явление имеет уровень эмпирического закона и выполняется во всех лесных сообществах: как бореальных, так и тропических. Это явление имеет уровень эмпирического закона и выполняется во всех лесных сообществах: как бореальных, так и тропических. Реализуется это правило 2-мя способами: − сменой видов древесных растений с глубоко распределенной корневой системой (осина, береза, сосна) на виды с поверхностной корневой системой  ель − перераспределением основной массы всасывающих корней (сосна)

Содержание слайда: Формирование микроклимата

Содержание слайда:

Содержание слайда: Средообразующая функция лесов – климат(1) Тропические дождевые леса Суточные изменения скорости ветра, температуры воздуха, относительной влажности воздуха на различной высоте в пологе древесного яруса. Равнинные дождевые леса. Пасо, Малайя. 21- 22 ноября 1973 г. (Aoki, Yabuki and Koyama, 1978.).

Содержание слайда: Бореальные леса

Содержание слайда: Средообразующая функция лесов – климат(2) Северные бореальные леса Суточное изменение температуры почвы на различной глубине в еловом (давность нарушения свыше 150 лет) и березовом (давность нарушения ~60 лет) лесу. Ясный день, 21 июня 1951 г. Северная Финляндия (по: Siren, 1955).

Содержание слайда: В тропических лесах в приземном слое воздуха суточные градиенты основных микроклиматических факторов (скорость ветра, относительная влажность воздуха, температура уменьшаются ~ в 10 раз по сравнению с градиентами над пологом леса. В тропических лесах в приземном слое воздуха суточные градиенты основных микроклиматических факторов (скорость ветра, относительная влажность воздуха, температура уменьшаются ~ в 10 раз по сравнению с градиентами над пологом леса. В бореальных лесах постоянные микроклиматические условия формируются на границе органического и минерального горизонтов (подстилка и мохово-лишайниковый ярус)

Содержание слайда: Идентичность программ функционирования лесов одного типа в разных географических регионах

Содержание слайда: Параметры восстановительной динамики Лишайникового покрова -компонента северных разреженных бореальных лесов с доминированием: Pinus sylvestris, Larix sibirica, Picea mariana, Pinus banksiana совпадают

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда: Время и последовательность стадий восстановления лишайникового покрова в лишайниковых сосновых лесах Европейского севера и лишайниковых редколесьях из Picea mariana на территории Северной Америки одинаковы. Время и последовательность стадий восстановления лишайникового покрова в лишайниковых сосновых лесах Европейского севера и лишайниковых редколесьях из Picea mariana на территории Северной Америки одинаковы.

Содержание слайда: Толщина лесной подстилки основного органического горизонта северных алюминиево-железистых подзолистых грубогумусовых почв

Содержание слайда: Ареал сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) и положение (квадраты) сравниваемых регионов

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда: Скорость восстановления и время стабилизации лесной подстилки сосновых лесах одного типа на северном и южном пределе распространения совпадают. Скорость восстановления и время стабилизации лесной подстилки сосновых лесах одного типа на северном и южном пределе распространения совпадают. Стабилизация толщины лесной подстилки свидетельствует о наступлении баланса между работой автотрофного и гетеротрофного компонентов биогеоценоза и равенстве потоков синтеза и разложения.

Содержание слайда: Представленные примеры – эмпирическое доказательство фундаментальности понятия тип леса, тип лесного биогеоценоза Представленные примеры – эмпирическое доказательство фундаментальности понятия тип леса, тип лесного биогеоценоза

Содержание слайда: Совпадение параметров восстановления (времени стабилизации и значение величины в стационарном состоянии) в одинаковых типах леса в разных частях ареала сосновых лесов – эмпирическое доказательство фундаментальности понятия тип леса, Совпадение параметров восстановления (времени стабилизации и значение величины в стационарном состоянии) в одинаковых типах леса в разных частях ареала сосновых лесов – эмпирическое доказательство фундаментальности понятия тип леса, тип биогеоценоза. Независимо от того, где расположен данный тип биогеоценоза, он характеризуется одинаковой программой функционирования, равенство потоков синтеза и разложения (стабилизация толщины лесной подстилки) наблюдается в одно и то же время.

Содержание слайда: Важнейшие следствия – свойства биогеоценозов: Биогеоценоз не просто набор видов; по сути - это образование, в определенной мере, аналогичное живому организму. В генетическом коде организма записана программа, определяющая его развитие от одной клетки до взрослого состояния, и программа его функционирования во взрослом состоянии.

Содержание слайда: Важнейшие следствия – свойства биогеоценозов: Тип биогеоценоза – это совокупная (сложенная из геномов составляющих биоценоз видов) программа формирования (или восстановления после разрушений) и программа функционирования в стационарном режиме.

Содержание слайда: . Любая программа обладает свойством накапливать ошибки. Одним из важнейших свойств жизни является поддержание «безошибочных» генетических программ. Осуществляется это на популяционном уровне путем конкурентного взаимодействия особей и элиминации не конкурентоспособных особей, накопивших ошибки в генетической программе .

Содержание слайда:

Содержание слайда: Потоки (круговороты) веществ в экосистемах (биогеоценозах) Потоки (круговороты) веществ в экосистемах (биогеоценозах)

Содержание слайда: Круговороты (потоки) веществ Схема

Содержание слайда: Круговороты (потоки) накапливаемых сообществом веществ N, P, K, Ca; Ненарушенные и мало нарушенные лесные сообщества

Содержание слайда: Круговороты (потоки) не накапливаемых сообществом веществ СО2, Ненарушенные и мало нарушенные лесные сообщества (по V.G. Gorshkov et all, 2000)

Содержание слайда: Круговороты (потоки) веществ не накапливаемых сообществом элементов Кислород, Ненарушенные и мало нарушенные лесные сообщества

Содержание слайда: Круговороты (потоки) веществ

Содержание слайда: Круговороты (потоки) веществ

Содержание слайда: Круговороты (потоки) веществ При разрушении автотрофного компонента Поток разложения перестает потребляться автотрофами и превращается в поток потерь

Содержание слайда:

Содержание слайда: Нарушение средостабилизирующей функции лесов при их разрушении (1) Изменение массы органического вещества в лесной подстилке в зависимости от возраста северных мелколиственных древостоев после сплошных рубок. (по: Covington, 1976).

Содержание слайда: Нарушение средостабилизирующей функции лесов при их разрушении Нарушение средостабилизирующей функции лесов при их разрушении

Содержание слайда: Hubbard Brook Ecosystem Study Расположение:

Содержание слайда: Hubbard Brook Ecosystem Study территория, схема:

Содержание слайда: Hubbard Brook Ecosystem Study территория, аэрофотосъемка:

Содержание слайда: Hubbard Brook Ecosystem Study общий вид исходных лесных территорий:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда: Frederick Herbert Bormann, 1922 Principal Investigator Hubbard Brook experimental station Gene E. Likens (1935) Director of the Institute of Ecosystem Studies

Содержание слайда: Нарушение средостабилизирующей функции лесов при их разрушении (2) Вынос растворенных веществ (кальция, калия и азота) и взвешенных частиц потоками воды с экспериментального вырубленного водораздела (белые кружки) и эталонного облесенного водораздела (темные кружки) (Likens et al., 1978, с изменениями по Bormann, Likens, 1979)

Содержание слайда: Нарушение средостабилизирующей функции лесов при их разрушении (2) Вынос растворенных веществ (кальция, калия и азота) и взвешенных частиц потоками воды с экспериментального вырубленного водораздела (белые кружки) и эталонного облесенного водораздела (темные кружки) (Likens et al., 1978, с изменениями по Bormann, Likens, 1979)

Содержание слайда: Разрушенные сообщества теряют свою средостабилизирующую функцию и являются источником загрязнения. Разрушенные сообщества теряют свою средостабилизирующую функцию и являются источником загрязнения. В тех случаях, когда частота нарушений превышает восстановительную способность сообществ происходит деградация сообществ.

Содержание слайда: Разное состояние сообществ в пределах одного типа экотопа (верхнее течение р. Печоры, кордон Шижим, Печоро-Илычского заповедника) Разное состояние сообществ в пределах одного типа экотопа (верхнее течение р. Печоры, кордон Шижим, Печоро-Илычского заповедника)

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда: Осинник разнотравно-черничный (давность пожара 70 лет)

Содержание слайда:

Содержание слайда: Душистоколосковый луг, стадия деградации в результате сельскохозяйственного использования. Душистоколосковый луг, стадия деградации в результате сельскохозяйственного использования.

Содержание слайда: Разрушенные сообщества теряют свою средостабилизирующую функцию и являются источником загрязнения. Разрушенные сообщества теряют свою средостабилизирующую функцию и являются источником загрязнения. В тех случаях, когда частота нарушений превышает восстановительную способность сообществ происходит деградация сообществ.

Содержание слайда: Динамика состояния лесных сообществ (накопление надземной биомассы) при различных режимах антропогенного воздействия [природопользования] на примере бореальных лесных сообществ. Динамика состояния лесных сообществ (накопление надземной биомассы) при различных режимах антропогенного воздействия [природопользования] на примере бореальных лесных сообществ. Естественное состояние сообществ Север Европейской части России, Сибирь и Дальний Восток; основной тип нарушения -- пожары, значительная часть которых низовые. Европейская часть России; основной тип нарушения - рубки, в меньшей мере пожары. Интенсивное лесное хозяйство Агросистемы

Содержание слайда: Схема биогеоценоза В.Н. Сукачева

Содержание слайда: В соответствии с материалами, обсуждавшимися в лекциях, основные связи между компонентами биогеоценоза можно представить следующим образом : слайд 51. В соответствии с материалами, обсуждавшимися в лекциях, основные связи между компонентами биогеоценоза можно представить следующим образом : слайд 51.

Содержание слайда: связь эдафотопа и климатопа связь эдафотопа и климатопа

Содержание слайда: Рис.1. Cвязь климатопэдафотоп

Содержание слайда: Связь климатопэдафотоп

Содержание слайда: Одним из показателей принципиального изменения характера процессов в почве при изменении характеристик климатопа может служить гидротермический коэффициент Селянинова: Одним из показателей принципиального изменения характера процессов в почве при изменении характеристик климатопа может служить гидротермический коэффициент Селянинова: 1 и более – нормальное или избыточное увлажнение. Промывной режим почвы. <1 -- увлажнение чаще всего недостаточное для основных возделываемых культур. Засоление.

Содержание слайда: Гидротермический коэффициент Селянинова

Содержание слайда: Белый песок пляжей Хаймз бич, Австралия

Содержание слайда: Пляжи из черного песка Пинаулу блэк санд бич Бигайленд, Гавайи

Содержание слайда: Связь эдафотопклиматоп

Содержание слайда: связь эдафотопклиматоп

Содержание слайда: Альбедо различных поверхностей влажная почва 5—10%, чернозем 15%, сухая глинистая почва 30%, светлый песок 35—40%, полевые культуры 10—25% травяной покров 20—25%, лес — 5—20%, свежевыпавший снег 70— 90%; водная поверхность для прямой радиации от 70—80% при солнце у горизонта до 5% при высоком солнце, для рассеянной радиации около 10%; верхняя поверхность облаков 50—65%. http://meteorologist.ru/albedo-estestvennoy-poverhnosti.html

Содержание слайда: В соответствии с материалами, обсуждавшимися в лекциях, основные связи между компонентами биогеоценоза можно представить с учетом обсуждения и корректировки следующим образом: слайд 15. Рис. 3 В соответствии с материалами, обсуждавшимися в лекциях, основные связи между компонентами биогеоценоза можно представить с учетом обсуждения и корректировки следующим образом: слайд 15. Рис. 3

Содержание слайда:

Содержание слайда: Главное взаимодействие происходит между экотопом и биоценозом: Главное взаимодействие происходит между экотопом и биоценозом: Для каждого наперед заданного типа экотопа существует один тип биоценоза, который в процессе своего развития (формирования) меняет параметры экотопа (как климатопа, так и эдафотопа)

Содержание слайда: Основные потоки вещества и энергии и основное взаимодействие идет между грибами и растениями (фитоценоз и микоценоз). ?Потоки, прокачивающиеся через почву, существенно меньше?. Основные потоки вещества и энергии и основное взаимодействие идет между грибами и растениями (фитоценоз и микоценоз). ?Потоки, прокачивающиеся через почву, существенно меньше?. Все животные (зооценоз) потребляют 10 % продукции автотрофов и, соответственно, значимость связей между зооценозом и другими компонентами биоценоза – существенно меньше.

Содержание слайда: Биогеоценоз и экосистема: Сходство и различие

Содержание слайда: Биогеоценоз и экосистема Сходство Оба понятия характеризуют главное (центральное) явление экологии. Основной объект изучения экологии – система (биогеоценоз, экосистема) образованная организмами разных трофических уровней и комплекс условий среды в которых она (система) существует.

Содержание слайда: Биогеоценоз и экосистема Различие В математическом смысле явление (понятие) биогеоценоз является подмножеством понятия экосистема. Биогеоценоз – особый тип наземных экосистем характеризующийся построением внешней (по отношению к организмам формирующим биоценоз) среды – почвы и микроклимата.

Содержание слайда: Различие Различие Термин экосистема не определен по площади. Его используют при описании как микроэкосистем (например лишайник, лужа аквариум), мезоэкосистем размером ~ 1 га (пруд, лес, луг) Макроэкосистем от 1 до 106 км2 (Экосистема Ладожского озера, экосистема северный морей) Термин биогеоценоз более строг и имеет масштаб мезоэкосистем ~ 1 га

Содержание слайда: Различие Различие Термин экосистема часто некорректно или даже неверно употребляется. Например, Р. Дажо (1975) называет микроэкосистемой древесный лист и совокупность насекомых, грибов и бактерий на нем. Ю. Одум (1975) использует термин гетеротрофная экосистема. В обоих случаях имеются в виду надорганизменные образования, экосистеме, в строгом смысле, не соответствующие. Поскольку за термином биогеоценоз стоят конкретные типы биогеценозов – сосновый лес, кустарничковая тундра, ковыльная степь – то термин биогеценоз неправильно используется значительно реже.

Содержание слайда: Приложения Приложения

Содержание слайда: Приложение 1. Динамика продуктивности семян и плотности возобновления в сосновых лесах Кольского полуострова после пожаров

Содержание слайда: Плотность опавших шишек Показатель продуктивности семян

Содержание слайда: Плотность опавших шишек позволяет оценить годичную продукцию семян Dseed = Dcones  Nseed / Т cone destruction Dseed  плотность поступления семян ед. м–2 год–1 Dcones  плотность шишек, ед. м–2 Nseed  число полнозернотных семян в шишке (20 для сосны в условиях Кольского полуострова) Т cone destruction  время разложения шишки, лет (20 для сосны в условиях Кольского полуострова)

Содержание слайда: Плотность подроста

Содержание слайда: Плотность подроста

Содержание слайда: Приложение 2. Неправильные сукцессионные схемы из интернета

Содержание слайда: Частые неточности понимания и использования понятия сукцессии Например, для горных участков Аляски выделяют следующие типичные стадии первичной сукцессии : http://ru.wikipedia.org/wiki/Сукцессия Лишайники разрушают породу и обогащают её азотом. Мхи и ряд трав. Кустарниковые сообщества с преобладанием ивы. Кустарниковые сообщества с преобладанием ольхи. Ельник, затем доминирование тсуги.

Содержание слайда: Заселение моренных отложений http://dic.academic.ru/dic.nsf/enc_biology/ Роль лишайников в природе. На Полярном Урале через 10 лет после отступления ледника пионеры – накипные (Lecaпоrа polytropa, Rhizocarpon tinei, R. concretum) и листоватые (Umbilicaria cylindrica, U. proboscidea и др.) лишайники. На моренах, возрастом 50—70 лет, на каменистых поверхностях доминируют уже листоватые лишайники (Umbilicaria hyperborea, U. proboscidea и др.). На переходных участках древних морен в окружающей тундре можно видеть конечную стадию сукцессии — дегенерацию лишайникового покрова и появление высших растений.

Содержание слайда: Приложение 3. Приложение 3. Эпилитный лишайник Rhizocarpon geographicum (L.) DC. – самый распространенный вид встречающийся на камнях во всех зонах от высокой Арктики и Антарктиды до тропических широт. Поселившись на автономных гранитных скалах, он растет в течение тысячелетий не сменяясь другими видами. На основе измерения скорости его роста в конкретных условиях по размерам слоевищ лишайника датируются различные природные и антропогенные объекты (моренные отложения, возраст храмов). Максимальные датировки составляют ~5000 лет.

Содержание слайда: Rhizocarpon geographicum (L.) DC.