Rodzaje sukcesji ekologicznej, badania i przykłady



Sukcesja ekologiczna jest to proces stopniowego zastępowania gatunków roślin i zwierząt w społeczności, co powoduje zmiany w składzie społeczności. Moglibyśmy również zdefiniować go jako wzorzec kolonizacji i wymierania w określonym miejscu przez wiele gatunków. Ten wzór charakteryzuje się brakiem sezonowości, kierunkowości i ciągłości.

Sukcesja ekologiczna jest typowa dla społeczności kontrolowanych przez „dominację”, czyli te, w których niektóre gatunki są konkurencyjne względem innych.

W tym procesie powstaje „otwarcie” w wyniku zakłócenia, które może być postrzegane jako polana w lesie, nowa wyspa, między innymi wydma. Otwarcie to początkowo zajmuje „początkowy osadnik”, który z upływem czasu zostaje przesiedlony, ponieważ nie może utrzymać swojej obecności w tym miejscu.

Zakłócenia zwykle powodują pojawienie się sekwencji gatunków (wchodzenie i wychodzenie ze sceny), które można nawet przewidzieć.

Na przykład wiadomo, że wczesne gatunki w sukcesji są dobrymi kolonizatorami, rosną i rozmnażają się szybko, podczas gdy późniejsze gatunki (które wchodzą później), są wolniejsze we wzroście i reprodukcji i tolerują mniejszą dostępność zasobów.

Te ostatnie mogą wzrastać do dojrzałości w obecności wczesnych gatunków, ale ostatecznie wykluczają je na drodze konkurencji.

Indeks

  • 1 Rodzaje sukcesji
    • 1.1 Sukcesja podstawowa
    • 1.2 Sukcesja wtórna
  • 2 Badania sukcesji ekologicznej
    • 2.1 Henry Chandler Cowles
    • 2.2 Kontrowersje Clementsa-Gleasona
    • 2.3 Kto miał rację?
  • 3 Jak badane są sukcesje ekologiczne?
    • 3.1 Chronoserie lub zastępowanie przestrzeni według czasu (SFT)
  • 4 Przykłady badania sukcesji
    • 4.1 Zastosowanie chronoserie w badaniu sukcesji podstawowej
    • 4.2 Badanie sukcesji wtórnych
  • 5 Czy sukcesja zawsze istnieje??
  • 6 referencji

Rodzaje sukcesji

Ekolodzy wyróżnili dwa typy dziedziczenia, a mianowicie: sukcesję pierwotną (występującą w miejscach bez wcześniejszej roślinności) i sukcesję wtórną (występującą w miejscach z już ustaloną roślinnością).

Ma również tendencję do rozróżniania między sukcesją autogeniczną, która jest napędzana przez procesy działające w określonym miejscu, a sukcesją alogeniczną, która jest napędzana przez czynniki zewnętrzne względem tego miejsca.

Sukcesja podstawowa

Podstawową sukcesją jest proces kolonizacji gatunków w miejscu, w którym nie występuje wcześniejsza roślinność.

Jest wytwarzany w sterylnych substratach nieorganicznych generowanych przez źródła zakłóceń, takie jak między innymi wulkanizm, zlodowacenie. Przykładami takich podłoży mogą być: wypływy lawy i równiny pumeksu, nowo utworzone wydmy, kratery uderzeniowe meteoru, moreny i podłoża odsłonięte po wycofaniu się lodowca..

Podczas podstawowej sukcesji gatunki mogą przybyć z odległych miejsc.

Proces sukcesji zachodzi zwykle powoli, ponieważ pierwsi osadnicy muszą przekształcić środowisko, czyniąc je bardziej sprzyjającym dla tworzenia innych gatunków.

Na przykład tworzenie gleby wymaga początkowego rozkładu skał, gromadzenia się martwego materiału organicznego, a następnie stopniowego tworzenia mikroorganizmów glebowych..

Sukcesja wtórna

Sukcesja wtórna występuje w miejscach z już ustaloną roślinnością. Dzieje się tak po zakłóceniu zakłócającym dynamikę ustalonej społeczności, bez całkowitego wyeliminowania wszystkich osób.

Wśród powszechnych przyczyn zakłóceń, które mogą prowadzić do sukcesji wtórnej, możemy wymienić: burze, pożary, choroby, wyrąb lasów, wydobycie, rozliczenia rolnicze, między innymi.

Na przykład, w przypadkach, gdy roślinność obszaru została częściowo lub całkowicie wyeliminowana, gleba, nasiona i dobrze rozwinięte przetrwalniki pozostają w dobrym stanie, proces kolonizacji nowych gatunków nazywa się sukcesją wtórną..

Badania sukcesji ekologicznej

Henry Chandler Cowles

Jednym z pierwszych, który rozpoznał sukcesję jako zjawisko ekologiczne, był Henry Chandler Cowles (1899), który badał społeczności wydm w różnym wieku na jeziorze Michigan (USA), wyciągając wnioski na temat wzorców sukcesji.

Cowles zauważył, że im dalej odsuwał się od brzegu jeziora, tym większe były wydmy z przewagą różnych gatunków roślin między nimi..

Następnie w dziedzinie naukowej pojawiły się głębokie kontrowersje dotyczące koncepcji sukcesji. Jedną z najbardziej znanych kontrowersji była kontrowersja naukowców Fredericka Clementsa i Henry'ego Gleasona.

Kontrowersje Clements-Gleason

Clements argumentował, że społeczność ekologiczna jest superorganizmem, w którym gatunki oddziałują wzajemnie i wspierają się, nawet altruistycznie. W tej dynamice istnieje zatem wzorzec rozwoju społeczności.

Ten badacz wprowadził takie pojęcia jak „istoty” i „społeczność kulminacyjna”. Istoty reprezentowały pośrednie etapy sukcesji, a kulminacją był stan stabilny, który osiągnięto na końcu procesu sukcesji. Różne stany szczytowe były wynikiem wielu reżimów środowiskowych.

Ze swej strony Gleason bronił hipotezy, że społeczności po prostu rozwinęły się w wyniku reakcji każdego gatunku na szereg ograniczeń fizjologicznych, typowych dla każdej konkretnej lokalizacji.

Dla Gleasona wzrost lub spadek gatunku w społeczności nie zależał od skojarzeń z innymi gatunkami.

Ta indywidualistyczna wizja rozwoju społeczności uważa ją po prostu za zbiór gatunków, których indywidualne wymagania fizjologiczne pozwalają im eksploatować określone miejsce.

Kto miał rację?

W perspektywie krótkoterminowej wizja Clementsa była szeroko akceptowana w środowisku naukowym, jednak w dłuższej perspektywie pomysły Gleasona wydawały się być dokładniejsze w opisie procesu sukcesji roślin.

Ekolodzy, tacy jak Whittaker, Egler i Odum, wzięli udział w tej dyskusji, która pojawiła się na nowo podczas rozwoju ekologii społeczności.

Obecnie do tej dyskusji dodaje się nowsze modele, takie jak Drury i Nisbet (1973) oraz te Connella i Slatyera (1977), które wprowadzają nowe wizje do starej debaty..

Jak to często bywa w tych przypadkach, najprawdopodobniej żadna z wizji (ani Clementsa, ani Gleasona) nie jest całkowicie błędna i obie mają pewną ilość pewnych.

Jak badane są sukcesje ekologiczne?

Sukcesje, które rozwijają się w nowych wychodniach lądu (na przykład na wyspie wyłaniającej się z wulkanizmu), zwykle trwają setki lat. Z drugiej strony długość życia naukowca jest ograniczona do kilku dekad. Interesujące jest więc pytanie, jak zmierzyć się z dochodzeniem w sprawie dziedziczenia.

Jednym ze sposobów badania sukcesji było poszukiwanie analogicznych procesów, które trwają krócej.

Na przykład badanie powierzchni niektórych skalistych ścian przybrzeżnych, które mogą być pozostawione bez śladu i zostać ponownie zaludnione przez kolonizację gatunków po latach lub dziesięcioleciach.

Chronoserie lub Space Replacement by Time (SFT)

Nazywa się cronoserie (z greckiego Khronos: czas) lub „zastępowanie przestrzeni przez czas” (SFT przez akronim w języku angielskim), do innej formy powszechnie stosowanej w badaniu dziedziczenia. Polega to na analizie społeczności w różnym wieku i lokalizacji przestrzennych, wynikających z pojedynczego zdarzenia zakłócającego.

Główną zaletą SFT jest to, że długie okresy obserwacji (setki lat) nie są wymagane do badania sukcesji. Jednak jedno z jego ograniczeń polega na tym, że nie można dokładnie wiedzieć, jak podobne są lokalizacje badanych społeczności.

Możliwe byłoby wówczas pomieszanie efektów związanych z wiekiem miejsc, z efektami innych zmiennych, związanych z lokalizacjami społeczności.

Przykłady badania sukcesji

Wykorzystanie chronoserie w badaniu sukcesji podstawowej

Przykład chronozaurów można znaleźć w pracy Kamijo i jego współpracowników (2002), którzy byli w stanie wywnioskować pierwotną sukcesję w bazaltowych przepływach wulkanicznych na wyspie Miyake-jima w Japonii..

Naukowcy ci badali znaną chronozquence różnych erupcji wulkanicznych datowanych na 16, 37, 125 i ponad 800 lat.

W przepływie 16-letnim odkryli, że gleba była bardzo rzadka, brakowało azotu, a roślinność była prawie nieobecna, z wyjątkiem kilku małych olch (Alnus sieboldiana).

Przeciwnie, na najstarszych działkach odnotowano 113 taksonów, w tym paprocie, wieloletnie rośliny zielne, liany i drzewa.

Następnie zrekonstruowali proces sukcesji, stwierdzając, że przede wszystkim olcha, utrwalacz azotu, skolonizowała nagą lawę wulkaniczną, ułatwiając późniejsze wejście wiśniowego drzewa (Prunus speciosa), średniej sukcesji i lauru (Machilus thunbergii), o późnej sukcesji. Następnie powstał las mieszany i zacieniony, zdominowany przez rodzaje Alnus i Prunus.

Wreszcie naukowcy stwierdzili, że zastąpienie Machilus dla Shii (Castanopsis sieboldii) drzewo długowieczne, w którego drewnie zwykle rozwija się znany grzyb Shii-take.

Badanie sukcesji wtórnych

Sukcesje wtórne są często badane za pomocą porzuconych dziedzin. W USA przeprowadzono wiele badań tego typu, ze względu na dokładną datę porzucenia tych pól..

Na przykład znany ekolog David Tilman odkrył w swoich badaniach, że istnieje typowa sekwencja dziedziczenia na tych starych polach:

  1. Najpierw skolonizuj chwasty polne.
  2. Po nich następują wieloletnie rośliny zielne.
  3. Następnie włączane są drzewa wczesnej sukcesji.
  4. Wreszcie wchodzą drzewa późnej sukcesji, takie jak drzewa iglaste i liściaste.

Tilman stwierdza, że ​​zawartość azotu w glebie wzrasta wraz z postępem sukcesji. Wynik ten został potwierdzony przez inne badania przeprowadzone na polach ryżowych porzuconych w Chinach.

Czy zawsze jest sukcesja?

Od początku tego artykułu stwierdziliśmy, że sukcesja ekologiczna jest typowa dla społeczności kontrolowanych przez „dominację”, ale nie zawsze tak jest.

Istnieją inne typy społeczności zwane „kontrolowanymi przez założycieli”. W tego typu społecznościach przedstawiono dużą liczbę gatunków równoważnych jako pierwotne kolonizatory otworu utworzonego przez zakłócenia.

Są to gatunki dobrze przystosowane do środowiska abiotycznego wynikającego z zakłóceń i mogą utrzymywać swoje miejsce do śmierci, ponieważ nie są konkurencyjnie przemieszczane przez inny gatunek.

W takich przypadkach przypadek jest czynnikiem, który definiuje gatunki, które dominują w społeczności po zakłóceniach, w zależności od tego, który gatunek może najpierw osiągnąć wytworzony otwór.

Referencje

  1. Ashmole, N. P., Oromi, P., Ashmole, M. J. i Martin, J. L. (1992). Pierwotna sukcesja fauny w terenie wulkanicznym: badania lawy i jaskini na Wyspach Kanaryjskich. Biological Journal of the Linnean Society, 46 (1-2), 207-234. doi: 10.1111 / j.1095-8312.1992.tb00861.x
  2. Banet A. I. i Trexler J. C. (2013). Zastępowanie miejsca na czas działa w Everglades Ecological Forecasting Models. PLoS ONE 8 (11): e81025. doi: 10.1371 / journal.pone.0081025
  3. Kamijo, T., Kitayama, K., Sugawara, A., Urushimichi, S. i Sasai, K. (2002). Pierwotna sukcesja ciepłego umiarkowanego liściastego lasu na wulkanicznej wyspie, Miyake-jima, Japonia. Folia Geobotanica, 37 (1), 71-91. doi: 10.1007 / bf02803192
  4. Maggi, E., Bertocci, I., Vaselli, S. i Benedetti-Cecchi, L. (2011). Modele sukcesji Connella i Slatyera w erze różnorodności biologicznej. Ecology, 92: 1399-1406. doi: 10.1890 / 10-1323.1
  5. Pickett S. T. A. (1989). Zastępowanie przestrzeni za czas jako alternatywa dla badań długoterminowych. W: Likens G.E. (eds) Long-Term Studies in Ecology. Springer, New York, NY.
  6. Poli Marchese, E i Grillo, M. (2000). Pierwotna sukcesja na lawie płynie na górze Etna. Acta Phytogeographica Suecica. 85. 61-70.