Колебания в экосистемах, и как Природа себя регулирует?
Колебания в Природе. Свет, тепло и влага в каждой точке Земли периодически меняются — колеблются. День сменяется ночью, зима — летом, а один год не похож на другой. А разве в нашей жизни не так: темная полоса сменяется светлой и наоборот. Правда, один мудрый человек сказал, что если у вас дела идут хорошо — значит, вы чего-то не заметили. Но это, конечно, шутка. А если говорить серьезно, то любая экологическая цепочка и экосистема подстраиваются под эти колебания. Посмотрим, как это происходит.
Суточные колебания.
Любые изменения в Природе, связанные со сменой дня и ночи, называются суточными колебаниями или суточными изменениями. Из названия видно, что суточные колебания имеют период равный 1 суткам. Эти колебания наблюдаются у всех организмов, во всех экологических цепочках и экосистемах. Например, температура тела любого человека вечером обычно немного выше, чем утром. Можете проверить! Ночью света нет, и фотосинтез у растений прекращается. Поэтому, например, фитоценоз леса большую часть кислорода вырабатывает днем. Как мы знаем, наш знакомый фитопланктон ночью поднимается к поверхности водоема, а днем опускается на глубину. В океане такие перемещения могут достигать многих десятков метров! Вслед за фитопланктоном следует зоопланктон, за которым устремляются многие рыбы. Такие повторяющиеся изо дня в день перемещения организмов в течение суток называют суточными миграциями.
При умеренном климате большинство животных ночью прекращает активную жизнь — засыпает. Но засыпают они никогда попало, а сразу после захода Солнца, и просыпаются сразу с его восходом. Последите, например, за воронами — они очень строго придерживаются такого распорядка дня. Кстати, у людей продолжительность необходимого сна зависит от возраста. Годовалому ребенку необходимо спать 14 часов в сутки, пятилетнему — 10.5, десятилетнему — 9.5 — 10, а тринадцатилетнему — 8.5 — 9 часов.
А сколько вы спите? В жарких пустынях, наоборот, многие животные, например хищники, ведут ночной образ жизни. Поэтому часто говорят, что организмы живут по биологическим часам. Вот бы нам следовать их примеру!
Сезонные или годовые колебания. Изменения в Природе, связанные со сменой времен года, называют сезонными или годовыми колебаниями, или изменениями. Годовые колебания имеют период равный 1 году. Так же как и суточные, сезонные колебания есть у всех организмов и во всех экологических цепочках и экосистемах. Даже школьные каникулы и те повторяются с периодичностью 1 год! Сильнее сезонные колебания проявляются в умеренных и полярных широтах. Зато их почти нет в экваториальных областях — ведь здесь одинаково тепло и зимой и летом. И длина дня и ночи почти не меняется здесь в течение года. А при умеренном и холодном климате летом тепла и света всегда больше, чем зимой. Из-за этого фотосинтез у растений в этих областях летом увеличивается, а зимой резко уменьшается, а то и совсем прекращается. То же происходит и с биомассой растений. Поэтому в умеренных и высоких широтах травоядные и всеядные животные начинают размножаться именно весной, когда теплеет и биомасса растений возрастает. А уж их примеру следуют и хищники, когда и для них корма прибавится.
Мы можем сами привести много примеров сезонных колебаний в экосистемах. Смена листьев у растений и шубы у животных, весеннее размножение, зимняя спячка животных в холодном климате и летняя в жарком — все это сезонные изменения. Кстати, повторяющиеся из года в год перемещения организмов, например птиц и рыб, называют сезонными миграциями. Так что перелеты птиц — это сезонные миграции.
Межгодовые колебания.
Вспомните, что климат на Земле колеблется: лето бывает то теплым, то холодным, то влажным, то засушливым. Причин колебания климата много. И не все они еще известны. Например, одна из важных, но и мало понятных причин — это изменение солнечной активности. Вспомните, что это такое! Мы уже говорили об этом, говорили и даже рисунок 11 рассматривали. Все экосистемы очень чутко реагируют на колебания климата. Поэтому в экосистемах есть не только суточные и годовые колебания, но и изменения, связанные с колебаниями климата. Да вы сами знаете, что один год может быть грибным и ягодным, а другой — нет. Так же и в сельском хозяйстве — бывает урожайный год, а бывает и нет. Помните, что по числу колец на пеньке можно определить возраст дерева? Так вот, в теплые и влажные годы ширина колец больше, чем в холодные и засушливые. Изменения, связанные с колебаниями климата, называют межгодовыми колебаниями.
Выдающийся русский ученый Александр Леонидович Чижевскии установил, что межгодовые колебания солнечной активности и климата могут проявляться в самых неожиданных областях. Например, межгодовые колебания обнаруживаются в датах начала цветения многих растений и в прилете многих перелетных птиц, в интенсивности эпидемий гриппа и многих других заразных болезней!
Как в Природе происходит саморегуляция?
В экосистемах происходит саморегуляция. Что это такое? Посмотрите на рисунок 21. В теплый год света и тепла для фотосинтеза больше, чем в холодный. Растения чутко откликаются на эти изменения. Чем больше тепла и света, тем лучше идет фотосинтез. А если при этом еще дождей хватает и нет засухи, то в теплый и влажный год растения развиваются и растут быстрее и их биомасса будет большей, чем в холодный и засушливый. Но чем больше растений — тем лучше для травоядных животных. Поэтому в теплый год и зайцев, и белок, и птиц становится больше — еды-то у них много. Ну, а раз зайцев стало много, так и волков сразу прибавится — еды стало больше и для хищников! Через некоторое время настанет холодный и засушливый год, и сразу все изменится: биомасса растений уменьшится. Сразу же поубавятся и популяции травоядных животных: зайцам поесть-то вволю нечего. Тут уж и хищникам не до жиру — еды уже и им не хватает. Потому-то в холодный и сухой год и волков становится меньше.
Взгляните снова на рисунок 21. Вот так и колеблются от года к году экологические цепочки и экосистемы. Такие природные колебания называют саморегуляцией: живая Природа как бы сама себя регулирует. Саморегуляция происходит в любых экосистемах, будь-то тропический лес, пустыня, море, озеро или река.
Другие примеры саморегуляции.
Но иногда саморегуляция происходит и по-другому. Вспомните нашего старого знакомого фитопланктона, который, благодаря своей большой численности, «заставляет» в теплые тихие дни цвести воду в прудах и озерах. Казалось бы, раз ему хватает тепла и света, так расти и размножайся себе на здоровье и заполняй все озеро! Но этого не происходит, и вот почему. Фитопланктон, оказавшийся на поверхности водоема, начинает загораживать солнечный свет фитопланктону, плавающему внизу. И нижний фитопланктон в конце концов погибает от недостатка света.
А выживает лишь тот, которому света оказалось достаточно. Поэтому биомасса фитопланктона не увеличивается до бесконечности. А есть в Природе один вид хищных клопов. Эти клопы переносят отрицательные температуры воздуха, и могут 2 — 3 недели обходиться без пищи и воды. А когда их становится слишком много, молодые особи поедают друг друга. Благодаря этому предотвращается гибель всей популяции!
Рисунок 21. Вот так Природа сама себя регулирует на фоне межгодовых колебаний приходящего тепла и света
