Вопрос №48. Сравнительная характеристика продуктивности экосистем различного типа

Ежегодно на земном шаре путем фотосинтеза создается до 83 млрд. т органического вещества, причем растения суши создают 53 млрд. т, или 64%, растения океанов и морей 30 млрд. т, или 36%, хотя суша занимает 29% общей площади земного шара, а океаны и моря — 71%. Представляют интерес данные о распределении растительной биомассы на icyine, полученные в РОССИИ (Родин, Базилевич, 1965). В тундре запасы растительной биомассы составляют около 12,5—25 га, в лесотундре — 50 т1га, в тайге — 300—400 т1га; в широколиственных и субтропических лесах — 400—500 т1га. Вечнозеленые леса влажных тропиков дают более 500 т1га; леса Бразилии— 1500—1700 т1га; степи, горные луга, пампасы, саванны— 125—150 т1га. 1 Наименьшие количества растительной биомассы образуют субтропические и тропические пустыни — 2,5 т1га. Полярная зона практически непродуктивна.
В процессе фотосинтеза происходит непрерывный газообмен — поглощение углекислого газа сопровождается выделением соответствующих объемов кислорода.
Первичная атмосфера Земли была, как уже сказано, лишена свободного.кислорода. Лишь благодаря деятельности зеленых растений она обогатилась кислородом и превратилась в азотно-кислородную атмосферу. Появление свободного кислорода значительно усилило выветривание горных пород, образование почв, увеличило энергию жизненных процессов, привело к возникновению кислородного дыхания, свойственного огромному большинству живых существ. Современные формы органической жизни могли образоваться только как следствие фотосинтетической деятельности зеленых растений. Однако и сейчас на Земле есть организмы, живущие и размножающиеся в отсутствии свободного кислорода (некоторые микроорганизмы). Они называются анаэробными, в противоположность аэробам, организмам, живущим в кислородной среде.
Растения осуществляют сложный круговорот веществ в природе: одни из них создают органические вещества, другие — не зеленые (бактерии и грибы) разрушают их на простые неорганические соединения (углекислый газ, воду, аммиак и др.) в процессах гниения и брожения. Растительный покров оказывает огромное влияние на формирование и изменение климата, исключительна роль растений в почвообразовательных процессах и в повышении плодородия почв.
Одним из важных компонентов биосферы является лес. Лес — это сложное сочетание деревьев и множества других растений, которые сильно различаются размерами, строением, размножением, типом питания и т. д., но все растения леса тесно связаны в своей жизнедеятельности друг с другом и с окружающей средой. В лесу совершаются сложные процессы обмена веществ и энергии между живыми организмами и внешней средой.
Леса занимают 40% сущи Земли. Советский Союз по площади лесов и запасам древесины в них занимает первое место в мире. По данным учета лесного фонда на 1 января 1973 г., общая площадь лесов государственного лесного фонда РОССИИ 1229,6 млн. га, лесопокрытая площадь 768,7 млн. га: Средняя лесистость территории РОССИИ, определяемая из отношения лесо покрытой площади к площади всей страны, составляет 33%.

Продуктивность различных экосистем биосферы. До недав­него времени принималось за аксиому, что основной объем первичной продукции образуется в морях и океанах, на долю которых приходится около 70% поверхности земного шара. Однако по последним данным, полученным в основном в результате осуществления Международной биологической программы (МБП), которая проводилась в 1964-1974 гг., было установлено, что основная масса первичной продукции обра­зуется в экосистемах суши (около 115 млрд. тонн в год) и только около 55 млрд. тонн в год - в экосистемах океана (табл. 1). Дело в том, что внутренние воды океана, расположенные за пределами прибрежной (шельфовой) зоны, по продуктивности близки к пустыням наземных экосистем (10-120 г/м² за год первичной продукции). Для сравнения отметим, что продуктивность лесов тайги составляет в среднем око­ло 700-800, а влажных тропических лесов - 2000-2200 г/м² за год.

Второй вопрос, на который важно получить ответ: какие же экосис­темы в пределах океана и суши являются наиболее продуктивными?

В. И. Вернадский в свое время выделил очаги наибольшей кон­центрации жизни, назвав их пленками и сгущениями живого ве­щества. Под пленками живого вещества понимается его по­вышенное количество на больших пространствах. В океане обычно выделяют две пленки: поверхностную, или планктон­ную, и донную, или бентосную. Мощность поверхностной пленки обусловливается в основном эуфотической зоной, то есть тем слоем воды, в котором возможен фотосинтез. Она колеблется от несколь­ких десятков и сотен метров (в чистых водах) до нескольких санти­метров (в загрязненных водах). Донная пленка образована в основ­ном гетеротрофными экосистемами, и поэтому ее продукция пред­ставлена вторичной, а количество ее зависит в основном от поступ­ления органического вещества с поверхностной пленки.

В наземных экосистемах также выделяют две пленки живого вещества. Приземная, заключенная между поверхностью почвы и верхней границей растительного покрова, имеет толщину от не­скольких сантиметров (пустыни, тундры, болота и др.) до несколь­ких десятков метров (леса). Вторая пленка - почвенная. Эта плен­ка наиболее насыщена жизнью. На 1 м² почвенного слоя насчиты­вают миллионы насекомых, десятки и сотни дождевых червей и сотни миллионов микроорганизмов. Толщина данной пленки нахо­дится в прямой зависимости от мощности почвенного слоя и его богатства гумусом. В тундрах и пустынях это несколько санти­метров, на черноземах, особенно тучных, - до 2-3 метров.

Повышенные концентрации живого вещества в биосфере обыч­но приурочены к условиям так называемого «краевого эффек­та», или экотонов. Такой эффект возникает на стыках сред жиз­ни или различных экосистем. В приведенных примерах для водных экосистем поверхностная пленка - это зона контакта атмосферы и водной среды, донная - водной толщи и донных отложений, почвен­ная - атмосферы и литосферы.

Таблица 1

Продуктивность и биомасса экосистем материков и океанов зем­ного шара (Уиттекер, 1980)

Примером повышенной продуктивности на стыках экосистем мо­гут служить переходные экосистемы между лесом и полем («опу­шечный эффект»), а в водных средах - экосистемы, возникающие в эстуариях рек (места впадения их в моря, океаны и озера и т. п.).

Этими же закономерностями во многом обусловливаются упо­минавшиеся выше локальные сгущения больших масс живого ве­щества (наиболее высокопродуктивные экосистемы).

Обычно в океане выделяют следующие сгущения жизни:

1. Прибрежные. Они располагаются на контакте водной и наземно-воздушной среды. Особенно высокопродуктивны экосистемы эстуариев. Протяженность этих сгущений тем значительнее, чем больше вынос реками органических и минеральных веществ с суши.

2. Коралловые рифы. Высокая продуктивность этих экосистем связана прежде всего с благоприятным температурным режимом, фильтрационным типом питания многих организмов, видовым бо­гатством сообществ, симбиотическими связями и другими факто­рами. 3. Саргассовые сгущения. Создаются большими массами плавающих водорослей, чаще всего саргассовых (в Саргассовом море) и филлофорных (в Черном море). 4. Апвеллинговые. Эти сгущения приурочены к районам океана, где имеет место восходя­щее движение водных масс от дна к поверхности (апвеллинг). Они несут много донных органических и минеральных отложений и в результате активного перемешивания хорошо обеспечены кисло­родом. Эти высокопродуктивные экосистемы являются одним из основных районов промысла рыб и других морепродуктов. 5. Рифтовые глубоководные (абиссальные) сгущения. Эти экосисте­мы были открыты только в 70-х годах настоящего столетия. Они уникальны по своей природе: существуют на больших глубинах (2-3 тыс. метров). Первичная продукция в них образуется только в результате процессов хемосинтеза за счет высвобождения энер­гии из сернистых соединений, поступающих из разломов дна (риф­тов). Высокая продуктивность здесь обязана прежде всего благо­приятным температурным условиям, поскольку разломы одновре­менно являются очагами выхода из недр подогретых (термальных) вод. Это единственные экосистемы, не использующие солнечную энергию. Они живут за счет энергии недр Земли.

На суше к наиболее высокопродуктивным экосистемам (сгуще­ниям живого вещества) относят: 1) экосистемы берегов морей и океанов в районах, хорошо обеспеченных теплом; 2) экосис­темы пойм, периодически заливаемые водами рек, которые откладывают ил, а вместе с ним органические и биогенные веще­ства, 3) экосистемы небольших внутренних водоемов, бога­тые питательными веществами, а также 4) экосистемы тро­пических лесов. Продуктивность других экосистем видна из табл.3. Выше мы уже отмечали, что человек должен стремиться сохранить высокопродуктивные экосистемы - этот мощнейший кар­кас биосферы. Его разрушение связано с наиболее значительными отрицательными последствиями для всей биосферы.

Что касается вторичной (животной) продукции, то она заметно выше в океане, чем в наземных экосистемах. Это связано с тем, что на суше в звено консументов (травоядных) в среднем включа­ется лишь около 10% первичной продукции, а в океане - до 50%. Поэтому, несмотря на более низкую первичную продуктивность океана, чем суши, по массе вторичной продукции эти экосистемы примерно равны (см. табл. 2).

В наземных экосистемах основную продукцию (до 50%) и осо­бенно биомассу (около 90%) дают лесные экосистемы. Вместе с тем основная масса этой продукции поступает сразу в звено дест­рукторов и редуцентов. Для таких экосистем характерно преобла­дание детритных (за счет мертвого органического вещества) цепей питания. В травянистых экосистемах (луга, степи, прерии, саванны), как и в океане, значительно большая часть первичной продукции прижизненно отчуждается фитофагами (травоядными животными). Такие цепи носят название пастбищных или це­пей выедання.

 

 

Вопрос №97. Основные решения конференции в Рио-де-Жанейро

Крупнейшей акцией последнего десятилетия XX явилась Конференция ООН по окружающей среде и развитию, состоявшаяся в 1992 г. в Рио-де-Жанейро с участием глав государств и правительств более 170 стран мира. Конференция приняла совместно выработанный документ «Повестка дня на XXI век» - программу действий, направленных на реализацию правительствами концепции глобального устойчивого развития. Состоящая из 40 разделов программа предусматривает широкий комплекс мер, начиная с восстановления заброшенных земель и кончая улучшением технологии производства энергии и аграрной продукции. Была создана Комиссия ООН по устойчивому развитию (КУР) в качестве стратегического форума для обсуждения экономических аспектов устойчивого развития. Комиссия призвана обеспечить руководство деятельностью, охватывающей четыре приоритетные области: пресная вода, Мировой океан, земные ресурсы, включая леса, устойчивое энергопользование.

В 1992 году в Рио-де-Жанейро, на Всемирной Конференции ООН по окружающей среде и развитию, 170 Правительствами стран мира, была принята Повестка дня на 21 век. Она представляет собой программу действий по достижению устойчивого развития. В этом документе были впервые четко обозначены общие и специфические проблемы выживания, экологической безопасности и устойчивого развития цивилизации в едином глобальном экологическом пространстве планеты. Устойчивое Развитие - это развитие, при котором достигается удовлетворение жизненных потребностей нынешнего поколения людей без лишения такой возможности будущих поколений. Повестка дня на 21 век определяет взаимозависимость вопросов, касающихся экономики окружающей среды, социальной сферы и здравоохранения. В частности, подчеркивается, что все люди имеют право на пищу, здравоохранение, жилье и образование. Охватывается широкий спектр экологических вопросов, где основной чертой является охрана окружающей среды. Определяются роли основных групп в устойчивом развитии, и подчеркивается необходимость вовлечения данных групп в процесс принятия решений.

Принятые и подписанные документы призывают правительства и народы, международные организации и государственные институты, политические партии и общественные движения возможно более срочно и последовательно осуществить международные, межнациональные и региональные программы экологической безопасности, способные предотвратить глобальнуюэкокатастрофу. Все страны мира призваны начать разработки Национальной Повестки 21 и создать Национальные советы по устойчивому развитию, а для реализации принципов устойчивого развития - разработку Локальных Повесток 21.

Конференция ООН по окружающей среде и развитию в Рио-де-Жанейро 1992 года.

Суть конференции заключается в том, что человек, овладев материало- и энергоемкими технологиями, разрушил сложившиеся в течение доисторического антропогенного периода экосистемные равновесия в биосфере.

Преследуя цель учредить новый, справедливый механизм глобального партнерства через посредство создания новых уровней сотрудничества между государствами, ключевыми секторами общества и людьми. В итоге была принята «декларация по окружающей среде и развитию»(это 27 принципов которые определяют права и обязанности стран в деле обеспечения развития и благосостояния людей), «повестка дня на 21 век»(прогрмамма того, как сделать развитие устойчивым с социальной, экономической и экологической точки зрения).

Многие авторы расценивают учреждение КУР как едва ли не самый значительный итог конференции в Рио, однако, думается, подобные оценки несколько преувеличены. Дело в том, что ее полномочия носят весьма скромный характер. В компетенцию Комиссии не входит принятие каких-либо юридически обязательных решений.

Таким образом, Комиссия является чем-то вроде дискуссионного клуба, основная задача которого состоит в мобилизации политической воли государств

 

Список литературы

1. Готовимся к экзамену по биологии, Лебедев А.Г., 2007.

2. Основы микробиологии: учебник / К.А. Мудрецова-Висс, В.П. Дедюхина, Е.В.

Масленникова; Владивостокский университет экономики и сервиса. – 5-е изд.,

исправленное, пересмотренное и дополненное. – М.: ИНФРА-М, 2014. – 354 с.

3. Открытая биология 2,6. Полный интерактивный курс биологии для учащихся школ, лицеев, гимназий, колледжей, студентов ВУЗов. – ООО "Физикон", 2011.

4. Дмитриева Т.А., Гуленков С.И., Суматохин С.В. Биология: 1600 задач, тестов и проверочных работ для школьников и поступающих в ВУЗы. – М.: Дрофа, 2012. – 432 с.

5. Биология 11 класс. Общая биология. Профильный уровень / В. Б. Захаров, С. Г. Мамонтов, Н. И. Сонин и др. – 5-е изд., стереотип. – Дрофа, 2010. – 388 с.

6. Концепции современного естествознания. Стародубцев В.А., 2-е изд., доп. — Томск.: Том.политех. ун-т, 2002. — 184 с.

7. Тексты лекций для студентов специальности 1-33 01 02 «Геоэкология». – Гомель: ГГУ им. Ф. Скорины, 2010. – 252 с.

8. Дурбанский аккорд. Материалы Пятого всемирного конгресса по охраняемым территориям. М.: Институт наследия, 2004.- 271 с.

9. Бишоп К.,Грин М., Филлипс А. Модели национальных парков. М.: Изд. ЦОДП. – 2000. 213 с.