Störning (ekologi) - Disturbance (ecology)
Inom ekologi är en störning en tillfällig förändring av miljöförhållandena som orsakar en uttalad förändring i ett ekosystem . Störningar verkar ofta snabbt och med stor effekt för att förändra den fysiska strukturen eller arrangemanget av biotiska och abiotiska element. En störning kan också inträffa under lång tid och kan påverka den biologiska mångfalden inom ett ekosystem.
Stora ekologiska störningar kan omfatta bränder , översvämningar , stormar , insektsutbrott och tramp . Jordbävningar , olika typer av vulkanutbrott , tsunami , eldstormar , påverkan , klimatförändringar och de förödande effekterna av mänsklig påverkan på miljön ( antropogena störningar) såsom kalhygge , skogsröjning och introduktion av invasiva arter kan betraktas som stora störningar.
Inte bara invasiva arter kan ha en djupgående effekt på ett ekosystem, utan även naturligt förekommande arter kan orsaka störningar genom sitt beteende. Störningskrafter kan ha djupgående omedelbara effekter på ekosystemen och kan följaktligen i hög grad förändra det naturliga samhället . På grund av dessa och effekterna på populationer, bestämmer störningar de framtida förändringarna i dominans, olika arter blir successivt dominerande eftersom deras livshistoria egenskaper, och tillhörande livsformer, uppvisas över tiden.
Kriterier
Förhållanden under vilka naturliga störningar uppstår påverkas främst av klimat , väder och läge. Naturliga brandstörningar förekommer till exempel oftare i områden med högre förekomst av blixtnedslag och brandfarlig biomassa, såsom ekosystem av långbladiga tallar i sydöstra USA. Tillstånd uppstår ofta som en del av en cykel och störningar kan vara periodiska. Andra störningar, som de som orsakas av människor, invasiva arter eller påverkan, kan uppstå var som helst och är inte nödvändigtvis cykliska. Släckvirvlar kan resultera i flera störningar eller en högre frekvens av en enda störning. Omedelbart efter en störning sker en puls av rekrytering eller återväxt under förhållanden med liten konkurrens om utrymme eller andra resurser. Efter den initiala pulsen saktar rekryteringen av eftersom när en enskild planta väl är etablerad är den mycket svår att förskjuta. På grund av de varierande formerna av störningar påverkar detta direkt organismerna som kommer att utnyttja störningen och skapa mångfald inom ett ekosystem.
Eftersom skalberoende relationer är allestädes närvarande i ekologin, modulerar den rumsliga skalan effekten av störningar på naturliga samhällen. Till exempel kan fröspridning och växtätande minska med avståndet från kanten av en brännskada. Följaktligen reagerar växtsamhällen i de inre områdena vid stora bränder annorlunda än de vid mindre bränder. Även om störningstyperna har varierat i ekosystem, påverkar rumslig skala sannolikt ekologiska interaktioner och samhällelig återhämtning från n alla fall eftersom organismer skiljer sig i spridnings- och rörelseförmåga.
Cyklisk störning
Ofta, när störningar uppstår naturligt, ger de förhållanden som gynnar framgången för olika arter framför organismer före störningar. Detta kan tillskrivas fysiska förändringar i de biotiska och abiotiska förhållandena i ett ekosystem. På grund av detta kan en störningskraft förändra ett ekosystem betydligt längre än den period under vilken de omedelbara effekterna kvarstår. Med tiden som följer efter en störning, kan förändringar i dominans inträffa med tillfälliga örtartade livsformer som successivt blir övertoppade av högre fleråriga örter, buskar och träd. Men i avsaknad av ytterligare störningskrafter, trendar många ekosystem tillbaka mot förhållanden före störningen. Långlivade arter och de som kan förnya sig i närvaro av sina egna vuxna blir slutligen dominerande. Sådan förändring, åtföljd av förändringar i förekomsten av olika arter över tiden, kallas ekologisk succession . Succession leder ofta till förhållanden som återigen kommer att predisponera ett ekosystem för störningar.
Tallskogar i västra Nordamerika är ett bra exempel på en sådan cykel som involverar insektsutbrott. Den mountain pine beetle ( Dendroctonus ponderosae ) spelar en viktig roll när det gäller att begränsa tallar som contorta i skogarna i västra Nordamerika. År 2004 drabbade skalbaggarna mer än 90 000 kvadratkilometer. Skalbaggarna finns i endemiska och epidemiska faser. Under epidemiska faser dödar svärmar av skalbaggar ett stort antal gamla tallar. Denna dödlighet skapar öppningar i skogen för ny växtlighet. Gran, gran och yngre tallar, som inte påverkas av skalbaggarna, trivs i kronöppningar. Så småningom växer tallar in i baldakinen och ersätter de förlorade. Yngre tallar kan ofta avvärja skalbaggeangrepp, men när de blir äldre blir tallarna mindre kraftfulla och mer mottagliga för angrepp. Denna cykel av död och återväxt skapar en tidsmässig mosaik av tallar i skogen. Liknande cykler uppstår i samband med andra störningar som brand och vindstormar.
När flera störningshändelser påverkar samma plats i snabb följd, resulterar detta ofta i en "sammansatt störning", en händelse som på grund av kraftkombinationen skapar en ny situation som är mer än summan av dess delar. Till exempel kan vindstormar följt av brand skapa brandtemperaturer och varaktigheter som inte förväntas i ens allvarliga skogsbränder, och kan ha överraskande effekter på succession efter bränder. Miljöpåfrestningar kan beskrivas som tryck på miljön, med sammansatta variabler som extrema temperatur- eller nederbördsförändringar - som alla spelar en roll i ett ekosystems mångfald och följd. Med miljömässig måttfullhet ökar mångfalden på grund av den intermediära störningseffekten, minskar på grund av konkurrensutestängningseffekten, ökar på grund av förhindrande av konkurrensutslagning genom måttlig predation och minskar på grund av lokal utrotning av bytesdjur genom svår predation. En minskning av rekryteringstätheten minskar betydelsen av konkurrens för en given nivå av miljöstress.
Arter anpassade till störning
En störning kan förändra en skog avsevärt. Efteråt är skogsbotten ofta nedskrämd med dött material. Denna ruttnande materia och rikliga solljus främjar ett överflöd av ny tillväxt. Vid skogsbränder återförs en del av de näringsämnen som tidigare fanns i växtbiomassa snabbt till marken när biomassan brinner. Många växter och djur gynnas av störningsförhållanden. Vissa arter är särskilt lämpade för att utnyttja nyligen störda platser. Vegetation med potential för snabb tillväxt kan snabbt dra fördel av bristen på konkurrens. I nordöstra USA fyller skuggintoleranta träd som körsbär och asp snabbt i skogsluckor som skapats av eld eller storm (eller mänsklig störning). Silverlönn och östra platan är på liknande sätt väl anpassade till översvämningsslätter. De är mycket toleranta mot stående vatten och kommer ofta att dominera översvämningsslätter där andra arter periodvis utplånas.
När ett träd blåser omkull fylls luckorna vanligtvis med små örtartade plantor, men detta är inte alltid fallet; skott från det fallna trädet kan utvecklas och ta över gapet. Groningsförmågan kan ha stor inverkan på växtpopulationen, växtpopulationer som typiskt sett skulle ha utnyttjat trädets fallgap blir överkörda och kan inte konkurrera med skotten på det fallna trädet. Arternas anpassning till störningar är artspecifik men hur varje organism anpassar sig påverkar alla arter runt dem.
En annan art som är väl anpassad till en speciell störning är jacktallen i boreala skogar som är utsatta för kronbränder. De, liksom några andra tallarter, har specialiserade serotinösa kottar som bara öppnar och sprider frön med tillräcklig värme som genereras av eld. Som ett resultat dominerar denna art ofta i områden där konkurrensen har minskat genom brand.
Arter som är väl anpassade för att utnyttja störningsplatser kallas pionjärer eller tidiga successionsarter. Dessa skuggintoleranta arter kan fotosyntetisera i höga hastigheter och som ett resultat växer snabbt. Deras snabba tillväxt balanseras vanligtvis av korta livslängder. Dessutom, även om dessa arter ofta dominerar omedelbart efter en störning, kan de inte konkurrera med skuggtoleranta arter senare och ersätts av dessa arter genom succession. Men dessa förändringar kanske inte återspeglar det progressiva inträdet i samhället av de högre långlivade formerna, utan istället den gradvisa uppkomsten och dominansen av arter som kan ha varit närvarande, men oansenliga direkt efter störningen. Störningar har också visat sig vara viktiga underlättande av invasioner av icke-inhemska växter.
Medan växter måste hantera störningar direkt, är många djur inte lika omedelbart påverkade av dem. De flesta kan framgångsrikt undvika bränder, och många trivs efteråt med riklig nyväxt på skogsbotten. Nya förhållanden stödjer en bredare variation av växter, ofta rika på näringsämnen jämfört med vegetation före störning. Växterna i sin tur stöder en mängd olika vilda djur, vilket tillfälligt ökar den biologiska mångfalden i skogen.
Betydelse
Den biologiska mångfalden är beroende av naturliga störningar. Framgången för ett brett spektrum av arter från alla taxonomiska grupper är nära kopplat till naturliga störningshändelser som brand, översvämningar och vindstormar. Som ett exempel är många skuggintoleranta växtarter beroende av störningar för framgångsrik etablering och för att begränsa konkurrensen. Utan denna ständiga gallring kan mångfalden av skogsfloran minska, vilket också påverkar djur som är beroende av dessa växter.
Ett bra exempel på denna störningsroll är i ponderosa tallskogar ( Pinus ponderosa ) i västra USA, där ytbränder ofta tunnar ut befintlig vegetation vilket möjliggör ny tillväxt. Om elden undertrycks ersätter douglasgran ( Pesudotsuga menziesii ), en nyanstolerant art, så småningom tallarna. Douglasgranar, som har täta kronor, begränsar kraftigt mängden solljus som når skogsbotten. Utan tillräckligt med ljus begränsas ny tillväxt kraftigt. När mångfalden av ytväxter minskar, minskar också djurarter som är beroende av dem. Eld, i det här fallet, är viktig inte bara för den art som är direkt påverkad utan också för många andra organismer vars överlevnad beror på dessa nyckelväxter.
Mångfalden är låg i tuffa miljöer på grund av intoleransen hos alla utom opportunistiska och mycket resistenta arter mot sådana förhållanden. Samspelet mellan störning och dessa biologiska processer tycks stå för en stor del av organiseringen och den rumsliga mönstringen av naturliga samhällen. Störningsvariabilitet och artmångfald är starkt kopplade, och som ett resultat kräver anpassningar som hjälper till att öka växternas kondition som är nödvändig för överlevnad.
Se även
- Miljö katastrof
- Ekologisk succession
- Skogens dynamik
- Skogspatologi
- Förstörelse av livsmiljöer
- Konflikt mellan människor och vilda djur
- Intermediär störningshypotes
- Patchdynamik
- Stressor