6.2: Структура та динаміка спільноти

Спільноти - це складні системи, які можуть характеризуватися структурою громади (кількістю та розміром населення та їх взаємодією) та динамікою спільноти (як змінюються члени та їхні взаємодії з часом). Розуміння структури та динаміки громад дозволяє мінімізувати вплив на екосистеми та керувати екологічними спільнотами, від яких ми отримуємо користь.

Види трапецеїдальних

Ключовим видом є той, чия присутність має надмірний вплив на підтримку поширеності різних видів, структури екологічної спільноти, а іноді і його біорізноманіття. Pisaster ochraceus, міжприливна морська зірка, є ключовим видом у північно-західній частині США (малюнок\(\PageIndex{a}\)). Дослідження показали, що при видаленні цього організму з спільнот збільшуються популяції мідій (їх природна здобич), що повністю змінює видовий склад і зменшує біорізноманіття. Іншим ключовим видом є смугаста тетра, риба в тропічних потоках, яка постачає майже весь фосфор, необхідну неорганічну поживну речовину, решті громади. Смугаста тетра в основному харчується комахами з наземної екосистеми, а потім виділяє фосфор у водну екосистему. Відносини між популяціями в громаді, і, можливо, біорізноманіття, різко зміниться, якби ці риби вимерли.

Малюнок\(\PageIndex{a}\): Морські зірки є ключовими видами міжприливної зони.

Динаміка спільноти

Динаміка спільноти - це зміни структури та складу громади з часом, часто після екологічних порушень, таких як вулкани, землетруси, шторми, пожежі та зміни клімату. Кажуть, що спільноти з відносно постійною кількістю видів знаходяться в рівновазі. Рівновага динамічна з видовими ідентичностями та відносинами, що змінюються з часом, але підтримуючи відносно постійні числа. Після порушення громада може або не може повернутися до стану рівноваги.

Спадковість описує послідовну появу та зникнення видів у спільноті з плином часу після сильного порушення. У первинній послідовності знову оголені або новоутворені породи колонізуються живими організмами. У вторинній послідовності частина екосистеми порушується, а залишки попередньої спільноти залишаються. В обох випадках відбувається послідовна зміна видів до тих пір, поки не розвивається більш-менш постійна спільнота.

Первинна спадщина та піонерські види

Первинне спадкоємство відбувається при утворенні нової землі, або коли грунт і все життя видаляються з раніше існуючої землі. Прикладом першого є виверження вулканів на Великому острові Гаваї, в результаті чого лава впадає в океан і постійно утворює нову землю. З цього процесу приблизно 32 гектари землі додаються до Великого острова щороку. Прикладом раніше існуючого грунту, що видаляється, є діяльність льодовиків. Масивна вага льодовика розбиває ландшафт вниз до основи, коли льодовик рухається. Це видаляє будь-який оригінальний грунт і залишає оголену скелю, як тільки льодовик тане і відступає.

В обох випадках екосистема починається з голої скелі, позбавленої життя. Новий ґрунт повільно утворюється, оскільки вивітрювання та інші природні сили руйнують скелю і призводять до створення серцевих організмів, таких як лишайники та деякі рослини, які в сукупності відомі як піонерські види (малюнок\(\PageIndex{b}\)), оскільки вони з'являються першими. Ці види допомагають ще більше розбити багату мінералами скелю на грунт, де інші, менш витривалі, але більш конкурентоспроможні види, такі як трави, чагарники та дерева, будуть рости і врешті-решт замінювати піонерські види. Згодом площа досягне рівноважного стану, при цьому набір організмів досить відрізняється від піонерського виду.

Малюнок\(\PageIndex{b}\): Під час первинної послідовності в лаві на Мауї, Гаваї, соковиті рослини є піонерськими видами. (Кредит: Ліс і Кім Старр)

Взаємозв'язок між піонерськими видами та більш конкурентоспроможними (пізньо-наступними) видами ілюструє складність біотичних взаємодій. Піонерські види полегшують ріст пізніх послідовних видів, і це спочатку здається комменсалізмом. Однак пізні послідовні види пізніше випереджають піонерський вид, змістивши взаємодію на конкуренцію.

Вторинне правонаступництво

Класичний приклад вторинної спадкоємності відбувається в лісах, очищених лісовими пожежами, або чіткими лісозаготівлями (рис.\(\PageIndex{c}\)). Лісові пожежі спалять більшу частину рослинності, і якщо тварини не зможуть втекти з району, вони гинуть. Їх поживні речовини, однак, повертаються в землю у вигляді золи. Таким чином, хоча громада була різко змінена, існує ґрунтова екосистема, яка забезпечує основу для швидкої реколонізації.

До пожежі в рослинності переважали високі дерева з доступом до основного енергетичного ресурсу рослин: сонячного світла. Їх висота давала їм доступ до сонячного світла, одночасно затінюючи землю та інші низинні види. Однак після пожежі ці дерева вже не домінують. Таким чином, першими рослинами, які відростають, зазвичай є однорічні рослини, за якими протягом декількох років слідують швидко зростаючі та поширюються трави та інші піонерські види. Через, принаймні частково, зміни в навколишньому середовищі, спричинені зростанням трав і кущів, протягом багатьох років разом з невеликими деревами з'являються чагарники. Ці організми називаються проміжними видами. Зрештою, протягом 150 років і більше, ліс досягне своєї точки рівноваги і буде нагадувати громаду перед пожежею. Цей стан рівноваги називають кульмінаційним співтовариством, яке залишиться до наступного порушення. Кульмінаційна спільнота, як правило, характерна для даного клімату та геології. Хоча спільнота в рівновазі виглядає однаково, як тільки вона досягається, рівновага є динамічною з постійними змінами достатку, а іноді і видової ідентичності.

Малюнок\(\PageIndex{c}\): Послідовство в дубово-гікорі лісі. Вторинна послідовність виникає, коли відбувається порушення (зменшення біомаси), але вся громада не вмирає внаслідок порушення. Спочатку ростуть піонерські види. До них відносяться однорічні рослини, яким вдаються багаторічні трави та інші багаторічники. Далі, проміжні види, ростуть. До них відносяться чагарники, за якими слідують сосни і молодий дуб і гікорі. Нарешті, встановлюється кульмінаційна спільнота, яка складається з зрілих дубових та гікорних дерев. Вони залишаються недоторканими до наступного порушення.

Атрибуція

Модифікований Мелісою Ха з екології громади з екологічної біології Метью Р. Фішер (ліцензований під CC-BY)