Rušení (ekologie) - Disturbance (ecology)
V ekologii je porucha dočasná změna podmínek prostředí, která způsobí výraznou změnu v ekosystému . Poruchy často působí rychle as velkým účinkem, aby změnily fyzickou strukturu nebo uspořádání biotických a abiotických prvků. Porucha může také nastat po dlouhou dobu a může ovlivnit biologickou rozmanitost v rámci ekosystému.
Mezi hlavní ekologické poruchy mohou patřit požáry , záplavy , bouře , výskyt hmyzu a šlapání . Zemětřesení , různé typy sopečných erupcí , tsunami , požární bouře , dopadové události , změna klimatu a ničivé účinky lidského vlivu na životní prostředí ( antropogenní poruchy), jako je kácení , kácení lesů a zavlečení invazních druhů .
Nejen invazní druhy mohou mít hluboký vliv na ekosystém, ale také přirozeně se vyskytující druhy mohou svým chováním způsobit narušení. Rušivé síly mohou mít hluboké bezprostřední účinky na ekosystémy, a proto mohou značně změnit přírodní společenství . Kvůli těmto a dopadům na populace určuje narušení budoucí posuny v dominanci, různé druhy se postupně stávají dominantními, jak se v průběhu času projevují jejich životní charakteristiky a související formy života.
Kritéria
Podmínky, za kterých dochází k přírodním poruchám, jsou ovlivněny především klimatem , počasím a polohou. Přirozené požární poruchy se například vyskytují častěji v oblastech s vyšším výskytem blesků a hořlavé biomasy, jako jsou ekosystémy dlouholistých borovic na jihovýchodě Spojených států. Stavy se často vyskytují jako součást cyklu a poruchy mohou být periodické. Jiné poruchy, jako jsou ty způsobené lidmi, invazními druhy nebo dopady, se mohou objevit kdekoli a nemusí být nutně cyklické. Extinkční víry mohou mít za následek více poruch nebo vyšší frekvenci jedné poruchy. Bezprostředně po vyrušení nastává pulz náboru nebo opětovného růstu za podmínek malého soupeření o prostor nebo jiné zdroje. Po počátečním pulsu se nábor zpomalí, protože jakmile se usadí jednotlivá rostlina, je velmi obtížné ji přemístit. Vzhledem k různým formám narušení to přímo ovlivňuje organismy, které využijí narušení a vytvoří rozmanitost v rámci ekosystému.
Protože vztahy závislé na měřítku jsou v ekologii všudypřítomné, prostorové měřítko moduluje účinek narušení na přírodní společenstva. Například šíření semen a býložravost se může snižovat se vzdáleností od okraje popáleniny. V důsledku toho společenstva rostlin ve vnitřních oblastech velkých požárů reagují odlišně než u menších požárů. Ačkoli se typy narušení v ekosystémech lišily, prostorové měřítko pravděpodobně ve všech případech ovlivňuje ekologické interakce a obnovu komunity, protože organismy se liší schopnostmi šíření a pohybu.
Cyklické narušení
Často, když se poruchy vyskytují přirozeně, poskytují podmínky, které upřednostňují úspěch různých druhů před organismy před vyrušením. To lze přičíst fyzikálním změnám v biotických a abiotických podmínkách ekosystému. Z tohoto důvodu může rušivá síla změnit ekosystém na výrazně delší dobu, než je doba, po kterou přetrvávají bezprostřední účinky. S postupem času po vyrušení může docházet k posunům v dominanci s pomíjivými bylinnými formami života, které postupně převyšují vyšší vytrvalé byliny, keře a stromy. Při absenci dalších rušivých sil však mnoho ekosystémů směřuje zpět k podmínkám před narušením. Dlouho žijící druhy a ty, které se dokážou regenerovat v přítomnosti vlastních dospělých, se nakonec stávají dominantními. Taková změna, doprovázená změnami v množství různých druhů v průběhu času, se nazývá ekologická sukcese . Sukcese často vede k podmínkám, které znovu předurčí ekosystém k narušení.
Dobrým příkladem takového cyklu zahrnujícího výskyt hmyzu jsou borové lesy na západě Severní Ameriky. Horské borovice brouka ( Dendroctonus ponderosae ) hraje důležitou roli při omezování borovic jako pokroucená borovice v lesích západní části severní Ameriky. V roce 2004 zasáhli brouci více než 90 000 kilometrů čtverečních. Brouci existují v endemické a epidemické fázi. Během epidemických fází zabíjejí hejna brouků velké množství starých borovic. Tato úmrtnost vytváří v lese otvory pro novou vegetaci. V zápojových otvorech se daří smrkům, jedlím a mladším borovicím, které nejsou napadeny brouky. Nakonec borovice vyrostou do baldachýnu a nahrazují ty ztracené. Mladší borovice jsou často schopny odrazit útoky brouků, ale jak rostou, borovice jsou méně silné a náchylnější k napadení. Tento cyklus smrti a opětovného růstu vytváří dočasnou mozaiku borovic v lese. Podobné cykly se vyskytují ve spojení s jinými poruchami, jako jsou požáry a vichřice.
Když více poruchových událostí ovlivní totéž místo v rychlém sledu za sebou, často to vyústí ve „složenou poruchu“, událost, která díky kombinaci sil vytvoří novou situaci, která je více než součtem jejích částí. Například větrné bouře následované požárem mohou vytvořit teploty a trvání požáru, které se neočekávají ani při silných lesních požárech, a mohou mít překvapivé účinky na posloupnost po požáru. Environmentální stresy lze popsat jako tlak na životní prostředí se složenými proměnnými, jako jsou extrémní změny teplot nebo srážek – které všechny hrají roli v rozmanitosti a následnosti ekosystému. S umírněností prostředí se diverzita zvyšuje kvůli střednímu rušivému efektu, klesá kvůli efektu konkurenčního vyloučení, zvyšuje se kvůli prevenci konkurenčního vyloučení mírnou predací a klesá kvůli místnímu vyhynutí kořisti silnou predací. Snížení hustoty náboru snižuje důležitost konkurence pro danou úroveň environmentálního stresu.
Druhy přizpůsobené vyrušování
Porucha může les výrazně změnit. Lesní půda je poté často poseta mrtvým materiálem. Tato rozkládající se hmota a hojné sluneční světlo podporují hojnost nového růstu. V případě lesních požárů se část živin, které byly dříve obsaženy v rostlinné biomase, rychle vrací do půdy, protože biomasa hoří. Mnoho rostlin a zvířat má prospěch z podmínek rušení. Některé druhy jsou zvláště vhodné pro využívání nedávno narušených lokalit. Vegetace s potenciálem rychlého růstu může rychle využít nedostatku konkurence. Na severovýchodě Spojených států stromy nesnášející stín, jako je třešeň a osika, rychle zaplňují lesní mezery vytvořené požárem nebo vichřicí (nebo lidským vyrušením). Podobně dobře se přizpůsobuje nivám javor stříbrný a platan východní. Jsou vysoce tolerantní ke stojaté vodě a často dominují záplavovým územím, kde jsou pravidelně vyhlazovány jiné druhy.
Když je strom sfouknut, mezery jsou obvykle vyplněny malými sazenicemi bylin, ale není tomu tak vždy; výhonky z padlého stromu se mohou vyvinout a převzít mezeru. Schopnost klíčení může mít zásadní dopad na populaci rostlin, populace rostlin, které by typicky využívaly mezeru ve stromech, se přeženou a nemohou konkurovat výhonkům padlého stromu. Adaptace druhů na poruchy je druhově specifická, ale to, jak se každý organismus přizpůsobuje, ovlivňuje všechny druhy kolem nich.
Dalším druhem dobře adaptovaným na konkrétní poruchu je borovice kleč v boreálních lesích vystavených korunovým požárům. Oni, stejně jako některé další druhy borovic, mají specializované serotinové šištice, které otevírají a rozptýlí semena pouze dostatečným teplem generovaným ohněm. Výsledkem je, že tento druh často dominuje v oblastech, kde byla konkurence omezena požárem.
Druhy, které jsou dobře přizpůsobeny pro využívání rušivých lokalit, se označují jako průkopnické nebo rané sukcesní druhy. Tyto druhy netolerující stín jsou schopny fotosyntetizovat vysokou rychlostí a v důsledku toho rychle rostou. Jejich rychlý růst je obvykle vyvážen krátkou životností. Kromě toho, ačkoli tyto druhy často dominují bezprostředně po vyrušení, nejsou schopny později konkurovat druhům odolným vůči stínu a jsou těmito druhy nahrazeny sukcesí. Tyto posuny však nemusí odrážet progresivní vstup do společenstva vyšších dlouhověkých forem, ale místo toho postupný vznik a dominanci druhů, které se zde mohly vyskytovat, ale byly nenápadné bezprostředně po vyrušení. Ukázalo se také, že rušivé vlivy jsou důležitými činiteli invaze nepůvodních rostlin.
Zatímco rostliny se musí s poruchami vypořádat přímo, mnoho zvířat jimi není tak bezprostředně zasaženo. Většina z nich se dokáže úspěšně vyhnout požárům a mnohým se poté daří díky hojnému novému růstu na lesní půdě. Nové podmínky podporují širší škálu rostlin, často bohatých na živiny ve srovnání s vegetací před narušením. Rostliny zase podporují různé druhy volně žijících živočichů a dočasně zvyšují biologickou rozmanitost v lese.
Důležitost
Biologická rozmanitost je závislá na přírodním narušení. Úspěch široké škály druhů ze všech taxonomických skupin je úzce spjat s přírodními rušivými jevy, jako jsou požáry, záplavy a vichřice. Například mnoho druhů rostlin netolerujících stín spoléhá na rušivé vlivy pro úspěšné usazení a omezení konkurence. Bez tohoto neustálého ztenčování může rozmanitost lesní flóry klesat, což postihuje i zvířata závislá na těchto rostlinách.
Dobrým příkladem této role narušení jsou lesy borovice ponderosa ( Pinus ponderosa ) na západě Spojených států, kde povrchové požáry často ztenčují stávající vegetaci umožňující nový růst. Pokud je oheň potlačen, borovice nakonec nahradí douglaska ( Pesudotsuga menziesii ), druh tolerantní vůči stínu. Douglaska, která má husté koruny, výrazně omezuje množství slunečního záření, které se dostane na lesní půdu. Bez dostatečného světla je nový růst značně omezen. S klesající diverzitou povrchových rostlin ubývá i živočišných druhů, které na ně spoléhají. Oheň je v tomto případě důležitý nejen pro přímo postižené druhy, ale také pro mnoho dalších organismů, jejichž přežití závisí na těchto klíčových rostlinách.
Rozmanitost je nízká v drsných prostředích kvůli nesnášenlivosti všech druhů, kromě oportunistických a vysoce odolných druhů k takovým podmínkám. Zdá se, že souhra mezi narušením a těmito biologickými procesy odpovídá za hlavní část organizace a prostorového vzorování přírodních společenstev. Variabilita narušení a druhová diverzita spolu úzce souvisí, a v důsledku toho vyžadují úpravy, které pomáhají zvýšit zdatnost rostlin nezbytnou pro přežití.
Viz také
- Ekologická katastrofa
- Ekologická posloupnost
- Dynamika lesa
- Lesní patologie
- Ničení biotopů
- Konflikt mezi člověkem a divokou přírodou
- Hypotéza středního narušení
- Dynamika patchů
- Stresor