Экологическая сукцессия: как меняются природные сообщества

Экологическая сукцессия — это процесс постепенной смены видов и местообитаний на территории с течением времени. Сообщества последовательно сменяют друг друга, пока не сформируется «климаксное сообщество» (например, зрелый лес) или не произойдет нарушение (например, пожар).

Что такое экологическая сукцессия?

Это процесс, при котором природные сообщества сменяют друг друга. Например, заброшенное поле на Среднем Западе США со временем превращается в луг, затем зарастает кустарником и, наконец, деревьями, образуя лес.

Каждое растительное сообщество создает условия для последующего. Ранние виды-колонизаторы (например, травы) могут обогащать почву, а более поздние (кустарники и деревья) — создавать тень и укрытие. Сукцессия временно останавливается при формировании климаксного сообщества, которое остается в равновесии до нового нарушения.

Первичная и вторичная сукцессия

• Первичная сукцессия начинается на новой, изначально безжизненной территории (например, на застывшей лаве или обнаженной горной породе после отступления ледника). Первыми появляются виды-пионеры (лишайники, мхи). Их отмирание способствует формированию почвы, что позволяет заселиться более крупным растениям, вплоть до формирования климаксного сообщества.
• Вторичная сукцессия происходит после нарушения климаксного или промежуточного сообщества (например, после лесного пожара). Цикл начинается заново, но не с нуля, так как почва и питательные вещества сохраняются.

Что такое климаксное сообщество?

Это «конечная точка» сукцессии для данного климата и географии (например, лиственный лес с дубами и гикори на Среднем Западе США). Оно сохраняется до следующего нарушения. Однако во многих экосистемах нарушения (например, пожары) происходят достаточно часто, чтобы на ландшафте постоянно сосуществовало несколько типов сообществ.

Примеры сукцессии

• Первичная: на лавовых потоках (Гавайи, Исландия), на новых песчаных наносах (дюны Атабаска, Канада), на территориях, освободившихся от ледника (Анды).
• Вторичная: на месте сгоревших хвойных лесов или заброшенных сельхозугодий.

Во всех случаях климаксное сообщество формируется не сразу: сначала территорию занимают промежуточные сообщества, которые подготавливают условия для последующих.

Исследования на дюнах Индианы

В 1890-х годах ботаник Генри Чандлер Коулз из Чикагского университета заметил, что на дюнах Индианы, расположенных на разном расстоянии от озера Мичиган, растут разные растения. Ближайшие к озеру дюны покрыты только пляжной травой, далее идут тополя, затем сосны и, наконец, зрелые дубовые леса.

Коулз установил, что эта пространственная последовательность отражает временную прогрессию. Самые старые и стабильные дюны находились дальше всего от озера. Он сделал вывод, что растительные сообщества в северной Индиane за десятилетия и века развиваются в сторону дубовых лесов, и каждое сообщество создает почвенные и микроклиматические условия для следующего.

Современное понимание сукцессии

Сегодня концепция сукцессии продолжает развиваться. Исследования показывают, что даже в климаксных сообществах доступность ресурсов может со временем менять видовой состав без явного нарушения. Изучается влияние утраты биоразнообразия, инвазивных видов, изменения климата и других антропогенных факторов на реакцию экосистем.

Понимание сукцессии имеет практическую ценность для восстановления природных систем. Такое управление, как контролируемые выжигания или борьба с инвазивными видами, может помочь сообществам сохранять устойчивость.

Роль Чикагского университета

Чикагский университет сыграл ключевую роль в становлении экологии и изучении сукцессии. Генри Чандлер Коулз, защитив диссертацию по дюнам Индианы, стал профессором и проработал в университете более 30 лет. Его студент Виктор Эрнест Шелфорд стал влиятельным экологом и одним из основателей The Nature Conservancy.

Сегодня университет сохраняет лидерство в исследованиях экологии и эволюционной биологии, в том числе на полевой экологической станции Уоррен Вудс в Мичигане.