Экожүйенің өзгеруіне әкелетін шаруашылық және табиғи бұзылыстар
Disturbance (ecology)
Экологиядағы бұзылыстар – экосистемаға күрт өзгеріс әкелетін уақытша жағдайлар. Өрт, су тасқыны, адам факторы сияқты түрлері бар. Биоәртүрлілікке әсер етеді.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Экожүйеде айқын өзгерістерге алып келетін қоршаған орта жағдайларының уақытша өзгеруі.
Temporary change in environmental conditions that causes a pronounced change in an ecosystem
Экологияда, бұзылу – қоршаған орта жағдайларының уақытша өзгеруі, ол экожүйеде айқын өзгерістерге себеп болады. Бұзылулар көбінесе биотикалық және абиотикалық элементтердің физикалық құрылымын немесе орналасуын өзгерту үшін жылдам және күшті әсер етеді. Бұзылу ұзақ уақыт бойы да болуы мүмкін және экожүйедегі биологиялық әртүрлілікке әсер етуі мүмкін. Ірі экологиялық бұзылуларға өрттер, су тасқыны, дауылдар, жәндіктердің таралуы және тапталу жатады. Жер сілкінісі, түрлі вулкандық атылулар, цунами, өрт дауылдары, соққы оқиғалары, климаттың өзгеруі және адамның қоршаған ортаға тигізетін әсерінің (антропогендік бұзылулар) салдары, мысалы, орманды тазалау және инвазивті түрлерді енгізу ірі бұзылулар деп есептелуі мүмкін. Инвазивті түрлер ғана емес, сонымен қатар табиғи түрлер де өздерінің мінез-құлқы арқылы экожүйеге үлкен әсер ете алады. Бұзылу күштерінің экожүйелерге тікелей әсері бар, сондықтан олар табиғи қоғамдастықтың популяциясының мөлшерін немесе түрлердің байлығын өзгерте алады. Осы және популяцияларға тигізетін әсерлердің нәтижесінде, бұзылу болашақтағы үстемдіктің өзгеруін анықтайды, түрлі түрлер бірінен соң бірін үстемдікке ие болады, өйткені олардың өмір тарихының ерекшеліктері мен байланысты өмір формалары уақыт өте келе көрінеді.
In ecology, a disturbance is a temporary change in environmental conditions that causes a pronounced change in an ecosystem. Disturbances often act quickly and with great effect, to alter the physical structure or arrangement of biotic and abiotic elements. A disturbance can also occur over a long period of time and can impact the biodiversity within an ecosystem. Major ecological disturbances may include fires, flooding, storms, insect outbreaks and trampling. Earthquakes, various types of volcanic eruptions, tsunami, firestorms, impact events, climate change, and the devastating effects of human impact on the environment (anthropogenic disturbances) such as clearcutting, forest clearing and the introduction of invasive species can be considered major disturbances. Not only invasive species can have a profound effect on an ecosystem, but also naturally occurring species can cause disturbance by their behavior. Disturbance forces can have profound immediate effects on ecosystems and can, accordingly, greatly alter the natural community’s population size or species richness. Because of these and the impacts on populations, disturbance determines the future shifts in dominance, various species successively becoming dominant as their life history characteristics, and associated life forms, are exhibited over time.
Анықтама және түрлері
Тоқыраудың масштабы бір ағаш құлаудай кішкентай оқиғалардан бастап, жаппай жойылу сияқты үлкен оқиғаларға дейін жетеді. Көптеген табиғи экожүйелер белгілі бір кезеңдерде тоқырауды бастан кешіреді, бұл кең мағынада циклдық үлгіге ұштасады. Осы жағдайларда қалыптасқан экожүйелер көбінесе үнемі болатын тоқыраулар арқылы сақталады. Мысалы, батпақты жерлердегі экожүйелер су ағыны және мезгіл-мезгіл болатын өрттердің әсерінен сақталады. Әртүрлі типтегі тоқырау оқиғалары әртүрлі орталарда және климаттарда, әртүрлі ауа-райы жағдайларында болады. Жабайы өрттер, құрғақшылықтар, су тасқындары, аурулардың таралуы, су режимінің өзгеруі, құйынды дауылдар және басқа да қалыптан тыс ауа-райы құбылыстары, көшкіндер мен жел дауылдары – бұл уақыт өте циклдық немесе мерзімдік үлгі құрайтын табиғи тоқырау оқиғаларының мысалдары. Адамның әрекеттері, жағымсыз түрлердің таралуы немесе күшті соққылар сияқты басқа да тоқыраулар кез келген жерде кездесуі мүмкін және олар міндетті түрде циклдық болмайды. Бұл тоқыраулар экожүйедегі өзгерістердің бағытын тұрақты түрде өзгерте алады. Жоғалу орталықтары бірнеше тоқырауларға немесе бір тоқыраудың жиілеуіне әкелуі мүмкін.
The scale of disturbance ranges from events as small as a single tree falling, to as large as a mass extinction. Many natural ecosystems experience periodic disturbance that may broadly fall into a cyclical pattern. Ecosystems that form under these conditions are often maintained by regular disturbance. Wetland ecosystems, for example, can be maintained by the movement of water through them and by periodic fires. Different types of disturbance events occur in different habitats and climates with different weather conditions. Wildfires, droughts, floods, disease outbreaks, changes in hydrology, tornadoes and other extreme weather, landslides, and windstorms are all examples of natural disturbance events that may form a cyclical or periodic pattern over time. Other disturbances, such as those caused by humans, invasive species or impact events, can occur anywhere and are not necessarily cyclic. These disturbances can alter the trajectory of change within an ecosystem permanently. Extinction vortices may result in multiple disturbances or a greater frequency of a single disturbance.
Адамгершілік бұзылу
Ағаш кесу, дән салу, жерді мал өсіруге немесе егін шаруашылығына айналдыру, шабын, және кен өндіру – антропогендік бұзылыстың мысалдары. Адам қызметі әлемдік экожүйелерге кең ауқымда бұзылыстар енгізіп, осының нәтижесінде бұзылуға бейімделген түрлердің кең таралған аумаққа таралуы және қарқынды эволюциясы жүзеге асты. Ауыл шаруашылығы тәжірибелері жаңа экожүйелерді – агроэкожүйелерді құрайды, олар бұзылуға бейімделген өсімдік түрлерімен мекенделеді және оларға эволюциялық қысым түсіреді. Антропогендік бұзылыстарға бейімделген түрлер көбінесе арамшөптер деп аталады. Антропогендік бұзылудың тағы бір мысалы – американдықтардың отқа тәуелді экожүйелерді сақтау үшін қолданған бақыланатын өртеулер. Бұл бұзылыстар экожүйелердегі тұрақтылықты және биологиялық әртүрлілікті сақтауға көмектесіп, экожүйелердің жалпы денсаулығы мен тиімділігін арттырды. Антропогендік климаттың өзгеруі экожүйелердің болашақ даму бағыттарындағы өзгерістердің маңызды факторы болып саналады. Мысалы, тұқымның таралуы және шөптеушілердің әрекеті өрттің шетінен алшақтаған сайын төмендеуі мүмкін. Осының салдарынан, үлкен өрттердің ішкі аймақтарындағы өсімдік қауымдастықтары кіші өрттердегілерге қарағанда әртүрлі жауап береді. Экожүйелерде бұзылу түрлері әр түрлі болғанымен, кеңістіктік масштаб барлық жағдайларда экологиялық өзара әрекеттесулерге және қауымдастықтардың қалпына келуіне ықпал етеді, себебі организмдердің таралу және қозғалу қабілеттері әртүрлі.
Logging, dredging, conversion of land to ranching or agriculture, mowing, and mining are examples of anthropogenic disturbance. Human activities have introduced disturbances into ecosystems worldwide on a large scale, resulting in widespread range expansion and rapid evolution of disturbance adapted species. Agricultural practices create novel ecosystems, known as agroecosystems, which are colonized by plant species adapted to disturbance and enforce evolutionary pressure upon those species. Species adapted to anthropogenic disturbance are often known as weeds. Another example of anthropogenic disturbance is controlled burns used by Native Americans to maintain fire dependent ecosystems. These disturbances helped maintain stability and biodiversity in ecosystems, enhancing overall ecosystem health and functioning. Anthropogenic climate change is considered a major source of change in future successional trajectories of ecosystems. For example, seed dispersal and herbivory may decrease with distance from the edge of a burn. Consequently, plant communities in the interior areas of large fires respond differently than those in smaller fires. Although disturbance types have varied on ecosystems, spatial scale likely influences ecological interactions and community recovery from all cases because organisms differ in dispersal and movement capabilities.
Циклдік бұзылу
Көбінесе, табиғи түрде болатын бұзылыстар, бұзылуға дейін болған организмдерге қарағанда, басқа түрлердің сәтті болуына жағдай жасайды. Бұл экожүйенің биотикалық және абиотикалық жағдайларындағы физикалық өзгерістерге байланысты болуы мүмкін. Осы себепті, бұзылу күші экожүйені тікелей әсерінің сақталатын мерзімінен әлдеқайда ұзақ уақытқа өзгерте алады. Бұзылудан кейін уақыт өте келе, үстемдік ауысып, эфемерлі шөптесін өсімдіктер біртіндеп биік көпжылдық шөптермен, бұталармен және ағаштармен ығыстырылады. Қарағай, шырша және жас қарағайлар, құрттардың зиянына ұшырамастан, ағаш қаптамасындағы бос кеңістіктерде гүлдейді. Соңында қарағайлар өсіп, жоғалған ағаштардың орнын басады. Жастар қарағайлар көбінесе құрттардың шабуылына қарсы тұра алады, бірақ олар есейген сайын күші әлсіреп, зиянкестерге осал бола бастайды. Өлім мен қайта өсу циклы орман ішінде қарағайлардың мозаикасын құрайды. Өрт және жел дауылдары сияқты басқа бұзылыстармен де ұқсас циклдар байланысты. Егер бірнеше бұзылу оқиғасы бір жерге қысқа мерзімде әсер етсе, бұл көбінесе "күрделі бұзылу" деп аталады, бұл оқиға күштердің үйлесімінен туындаған және оның бөліктерінің қосындысынан артық жаңа жағдайды құрайды. Мысалы, жел дауылынан кейін болатын өрт, тіпті ауыр өрттерде де күтпеген өрт температурасы мен ұзақтығын тудыруы мүмкін, және өрттен кейінгі жаңаруға күрделі әсер етуі мүмкін. Қоршаған ортаға стресс – бұл қоршаған ортаға қысым, соның ішінде экстремалды температура немесе жауын-шашынның өзгеруі сияқты күшейтілген факторлар, олардың барлығы экожүйенің әртүрлілігі мен жаңаруында маңызды рөл атқарады. Қоршаған ортаның жақсаруымен әртүрлілік орташа бұзылу әсерінен артады, бәсекелестікті жою әсерінен төмендейді, орташа хищтік арқылы бәсекелестікті жоюдың алдын алу арқылы көбейеді және қатаң хищтік арқылы жергілікті түрлердің жойылуынан төмендейді. Жұмысқа қабылдау тығыздығының төмендеуі, қоршаған ортаға стресстің берілген деңгейі үшін бәсекелестіктің маңыздылығын азайтады. Кейбір түрлер жақында бұзылған жерлерді пайдалануға ерекше бейімделген. Жылдам өсуге бейімделген өсімдіктер бәсекелестік болмауын тез пайдалана алады. АҚШ-тың солтүстік-шығысында, шырша және аспан сияқты көлеңкеге төзбейтін ағаштар (көлеңкеге стенотопты ағаштар) өрт немесе жел дауылы (немесе адамның әрекеті) салдарынан пайда болған орманның бос кеңістіктерін тез толтырады. Күміс жапырақты клен және шығыс платаны да су тасқынына жақсы бейімделген. Олар тұрақсыз суды жақсы көреді және басқа түрлердің мезгіл-мезгіл жойылатын су тасқыны алаптарында жиі үстемдік табады. Ағаш құлағанда, бос кеңістіктер әдетте шағын шөптесін көшеттермен толтырылады, бірақ бұл әрқашан бола бермейді; құлаған ағаштан шыққан өркендер дами алады және бос кеңістікті иеленеді. Өркендеу қабілеті өсімдік популяциясына үлкен әсер етуі мүмкін, әдетте ағаш құлауының аралығын пайдаланған өсімдік популяциясы асып кетеді және құлаған ағаштың өркендерімен бәсекелесе алмайды. Түрлердің бұзылуларға бейімделуі түрге тән, бірақ әрбір организмның бейімделуі оның айналасындағы барлық түрлерге әсер етеді. Нақты бір бұзылуға жақсы бейімделген тағы бір түр – боралдық ормандардағы тәждік өрттерге ұшыраған Джек қарағайы. Олар, сондай-ақ кейбір басқа қарағай түрлері, оттың тудырған жеткілікті жылумен ғана ашылып, тұқымдарды таратуға арналған серотинді конустарға ие. Нәтижесінде, бұл түрлер көбінесе өрттен бәсекелестік азайған жерлерде үстемдік табады. Бұзылу орындарын пайдалануға жақсы бейімделген түрлер пионерлер немесе ерте жаңару түрлері деп аталады. Бұл көлеңкеге төзімсіз түрлер фотосинтезді жоғары деңгейде жүзеге асыра алады және нәтижесінде тез өседі. Олардың тез өсуі көбінесе қысқа өмір сүру мерзімімен теңдестіріледі. Сонымен қатар, бұл түрлер көбінесе бұзылудан кейін бірден үстемдік таба алса да, кейіннен көлеңкеге төзімді түрлермен бәсекелесе алмайды және олармен жаңару арқылы алмастырылады. Алайда, бұл өзгерістер ұзын өмір сүретін формалардың қауымдастыққа біртіндеп енуін емес, керісінше, бұзылудан кейін бірден пайда болған, бірақ көзге түспейтін түрлердің біртіндеп пайда болуын және үстемдік табуын көрсетеді. Өсімдіктер бұзылулармен тікелей күрессе, көптеген жануарлар оларға бірден әсер етпейді. Олардың көпшілігі өрттен сәтті қаша алады, ал көптегісі орман төңірегіндегі жаңа өсімдіктердің көптігінен кейін гүлдейді. Жаңа жағдайлар орманның әртүрлілігін уақытша арттыратын, бұзылуға дейін болған өсімдіктерге қарағанда көбінесе қоректік заттарға бай болатын әртүрлі өсімдіктерді қолдайды. Әртүрлілік қатал ортада барлық мүмкіндіктерге және жоғары төзімді түрлерге ғана төзімділік болғандықтан төмен болады. Бұзылудың өзгеруі және түрлердің әртүрлілігі тығыз байланысты, нәтижесінде тіршілікке қажет өсімдіктердің жарамдылығын арттыратын бейімделулерді қажет етеді.
Often, when disturbances occur naturally, they provide conditions that favor the success of different species over pre disturbance organisms. This can be attributed to physical changes in the biotic and abiotic conditions of an ecosystem. Because of this, a disturbance force can change an ecosystem for significantly longer than the period over which the immediate effects persist. With the passage of time following a disturbance, shifts in dominance may occur with ephemeral herbaceous life forms progressively becoming over topped by taller perennials herbs, shrubs and trees. Spruce, fir, and younger pines, which are unaffected by the beetles, thrive in canopy openings. Eventually pines grow into the canopy and replace those lost. Younger pines are often able to ward off beetle attacks but, as they grow older, pines become less vigorous and more susceptible to infestation. This cycle of death and re growth creates a temporal mosaic of pines in the forest. Similar cycles occur in association with other disturbances such as fire and windstorms. When multiple disturbance events affect the same location in quick succession, this often results in a "compound disturbance", an event which, due to the combination of forces, creates a new situation which is more than the sum of its parts. For example, windstorms followed by fire can create fire temperatures and durations that are not expected in even severe wildfires, and may have surprising effects on post fire succession. Environmental stresses can be described as pressure on the environment, with compounding variables such as extreme temperature or precipitation changes—which all play a role in the diversity and succession of an ecosystem. With environmental moderation, diversity increases because of the intermediate disturbance effect, decreases because of the competitive exclusion effect, increases because of the prevention of competitive exclusion by moderate predation, and decreases because of the local extinction of prey by severe predation. A reduction in recruitment density reduces the importance of competition for a given level of environmental stress. Some species are particularly suited for exploiting recently disturbed sites. Vegetation with the potential for rapid growth can quickly take advantage of the lack of competition. In the northeastern United States, shade intolerant trees (trees stenotopic to shade) like pin cherry and aspen quickly fill in forest gaps created by fire or windstorm (or human disturbance). Silver maple and eastern sycamore are similarly well adapted to floodplains. They are highly tolerant of standing water and will frequently dominate floodplains where other species are periodically wiped out. When a tree is blown over, gaps typically are filled with small herbaceous seedlings but, this is not always the case; shoots from the fallen tree can develop and take over the gap. The sprouting ability can have major impacts on the plant population, plant populations that typically would have exploited the tree fall gap get over run and can not compete against the shoots of the fallen tree. Species adaptation to disturbances is species specific but how each organism adapts affects all the species around them. Another species well adapted to a particular disturbance is the Jack pine in boreal forests exposed to crown fires. They, as well as some other pine species, have specialized serotinous cones that only open and disperse seeds with sufficient heat generated by fire. As a result, this species often dominates in areas where competition has been reduced by fire. Species that are well adapted for exploiting disturbance sites are referred to as pioneers or early successional species. These shade intolerant species are able to photosynthesize at high rates and as a result grow quickly. Their fast growth is usually balanced by short life spans. Furthermore, although these species often dominate immediately following a disturbance, they are unable to compete with shade tolerant species later on and replaced by these species through succession. However these shifts may not reflect the progressive entry to the community of the taller long lived forms, but instead, the gradual emergence and dominance of species that may have been present, but inconspicuous directly after the disturbance. While plants must deal directly with disturbances, many animals are not as immediately affected by them. Most can successfully evade fires, and many thrive afterwards on abundant new growth on the forest floor. New conditions support a wider variety of plants, often rich in nutrients compared to pre disturbance vegetation. The plants in turn support a variety of wildlife, temporarily increasing biological diversity in the forest. Diversity is low in harsh environments because of the intolerance of all but opportunistic and highly resistant species to such conditions. Disturbance variability and species diversity are heavily linked, and as a result require adaptations that help increase plant fitness necessary for survival.
Климаттың өзгеруіне бейімделу
Экожүйелердегі бұзылыстар, экожүйелердің климат өзгеруіне бейімделуге болашақ қабілетін модельдеуге мүмкіндік береді. Сол сияқты, түрдің бұзылыстарға бейімделуі, оның қазіргі биологиялық алуан түрлілік дағдарысынан күш алып шығу қабілетін болжауға көмектеседі.
Disturbance in ecosystems can form a way of modeling future ability of ecosystems to adapt to climate change. Likewise, adaptation of a species to disturbance may be a predictor of its future ability to survive the current biodiversity crisis.