Вопрос 6. Пресноводные экосистемы

2. Типы морских экосистем. Открытый океан (пелагическая): Воды континентального шельфа (прибрежные воды). Рай­оны апвелинга (плодородные районы с продуктивным ры­боловством).

Вопрос 5. Наземные экосистемы (биомы)

К наземным экосистемам относятся - экосистемы или биомы, сформированные в определенных климатических условиях. Рассмотрим основные наземные экоситемы.

Тундры характеризуются суровыми условиями (вечная мерзлота). Но длительный фотопериод и низкая испаряемость сильно снижают лимитирующее действие влажности и света. В тундре нет деревьев, есть мхи, лишайники, зимнезеленые кустарники, карликовые растения. Видовое разнообразие и про­дуктивность наземных экосистем тундры значительно ниже, чем подобных систем других районов.

Бореальные хвойные леса - тайга - распространены в северной части умеренной климатической зоны Северного по­лушария. Таежные растительные сообщества представлены хвойными деревьями - ель, пихта, лиственница, сосна. Из крупных животных в тайге - медведь, волк, лось, из мелких - птицы, белки, обилие насекомых. Леса весьма продуктивны, так как зеленый покров сохраняется круглый год. Они самые крупные в мире поставщики лесоматериалов. Восстановление леса после вырубки требует длительного сукцессионного цик­ла. Для ускорения процесса предлагается, например, вырубать его узкими просеками, и тогда обсеменение с незатронутых уча­стков поможет быстро восстановить лес до первоначального вида.

Листопадные леса умеренной зоны (широколиственные ле­са) расположены южнее тайги, не имеют сплошного распро­странения. Климат здесь более мягкий. Доминируют бук и дуб. Крупные животные здесь те же, что и в тайге. Листопадные леса - это те районы суши, где человеческая цивилизация по­лучила наибольшее развитие. Поэтому трудно сейчас найти ши­роколиственные нетронутые леса - они заменены культурны­ми сообществами.

Степи умеренной зоны - открытые пространства между лесами и пустынями в Евразии, в Северной Америке и Южной Америке, в Австралии и Новой Зеландии. Растительность пре­имущественно ксерофильного облика - дерновинные злаки. Животные ведут парный образ жизни (суслики) и стадный (ко­пытные). При умеренном выпасе копытные разбивают скоп­ления мертвой листвы на поверхности почвы, что способству­ет дальнейшему росту трав. При перевыпасе - степная расти­тельность деградирует, исчезают многолетние травы. Послед­ствия - опустынивание. Почвы степей отличаются от лесных высоким содержанием гумуса - в 5-10 раз выше.

Пустыни травянистые и кустарниковые располагаются в фонических и субтропических регионах в Азии, Африке, Авст­ралии, Северной и Южной Америках. Почвы пустынь - серо­земы и светло-бурые. Критерий пустыни - осадков менее 250 мм/год, а испарение с водной поверхности - более 1000 мм/год. Растительность - весьма ксерофильные травы и полукустарники, суккуленты. Она разрежена, из-за чего тра­воядные животные существуют небольшими группами, пара­ми и в одиночку. Стада образуют только копытные, способ­ные быстро находить новые участки с кормами (антилопы и др.). Животные пустыни по-разному адаптированы к нехватке воды: обладают особыми покровами, могут образовывать ме­таболическую воду и т.д. Земледелие в пустынях невозможно без орошения. Однако антропогенное воздействие приводит к сокращению площади всех остальных регионов, кроме пус­тынь - пустыни увеличиваются, особенно в Африке.

Тропические степи и саванны - теплые области в Цен­тральной и Восточной Африке, в Южной Америке и Австра­лии. Сезонность связана с распределением осадков - сезоны влажные и сухие. Цветут деревья в конце сухого сезона, с на­чалом дождей распускается листва, в засуху листья опадают. В саванне сочетаются мощный травяной покров с редкими дере­вьями (баобабы, пальмы), она не имеет себе равных по разно­образию и численности копытных (антилопы, зебры и др.) и хищников (львы, гепарды и др.). Разнообразны птицы (грифы, страусы и др.), множество змей и ящериц, насекомых. Среди последних много переносчиков возбудителей болезней.

Вечнозеленые тропические дождевые леса расположены вдоль экватора, где 2000-2500 мм/год осадков при равномер­ном распределении по месяцам: в бассейнах рек Амазонки и Ориноко; Конго; Нигера и Замбези; на острове Мадагаскар; в зонах Индо-Малайской и островов Борнео - Новая Гвинея. Го­довой ход температур здесь ровный. Травянистая раститель­ность и кустарники практически отсутствуют, но большое ко­личество лиан и эпифитов. Видовое разнообразие растений очень велико - на нескольких гектарах столько видов, сколько нет во флоре всей Европы.

Влажные тропические леса - это достаточно древние климаксные экосистемы, в которых питательные вещества теря­ются и немедленно поступают в биологический круговорот, осуществляемый мутуалистическими организмами и неглубо кими, воздушными, корнями деревьев. Поэтому на скудных почвах так пышно растут леса. Разнообразие видов животных в этих лесах можно проиллюстрировать такими цифрами: на 15 км² леса в Панаме - 20 тыс. видов насекомых, а на такой же территории Европы - несколько сотен. Из крупных живот­ных тропических лесов наиболее известны обезьяны, ягуары, муравьеды, пумы, буйволы, индийские слоны, попугаи и др. Влажные тропические леса обладают самой большой био­массой и самой высокой продуктивностью из биоценозов су­ши. У них самая высокая скорость эволюции и видообразова­ния. Многие виды вошли в состав северных сообществ и очень важно сохранить эти леса, как «ресурс генов». Тем не менее они продолжают уничтожаться.

Составляя весьма малую часть от всех экосистем биосфе­ры (например, в любой отрезок времени в атмосфере воды со­держится в 10 раз больше, чем во всех реках мира), пресновод­ные экосистемы для человека имеют непреходящее значение, вследствие того, что они практически единственный источник для бытовых и промышленных нужд. Пресные воды на по­верхности континентов образуют реки, озера, болота, заполня­ют искусственные пруды и крупные водохранилища. Значит, пресные воды могут находиться в текучем, в относительно не­подвижном стоячем и промежуточном состояниях.

Лимитирующие факторы водной среды - температура, прозрачность, течение, соленость и др. Многие водные живот­ные - стенотермны - для них опасно даже небольшое теп­ловое загрязнение. Прозрачность - глубина зоны, в которой возможен фотосинтез при проникновении солнечного света. Те­чение влияет на распространение организмов и содержание га­зов и солей. Важнейшим лимитирующим фактором является концентрация кислорода. Лимитирующие из биогенных со­лей - нитраты и фосфаты. Разница в концентрации солей у гидробионта с окружающей водной средой может повы­шать или понижать давление жидкости в теле рыбы, и то и другое ведет к ее гибели. Поэтому пресноводные рыбы не мо­гут жить в море, а морские - в пресноводном водоеме. Но есть рыбы со специальным механизмом осмотической регуляции, способные жить в обеих средах (лосось идр.).

Пищевые цепи в водоемах хорошо развиты и представле­ны организмами всех трофических уровней. Водные организ­мы, с экологических позиций, классифицируются по местооби­танию в водоеме: бентос - организмы, живущие на дне; перифитон- прикрепленные к стеблям водных растений или к другим выступам над дном водоема. Планктон - организмы плавают в поверхностном слое воды; нектон - свободно пере­мещающиеся в воде организмы.

Особое значение имеет распределение организмов по трем зонам водоема. Литоральная зона - толща воды, где солнеч­ный свет доходит до дна. Лимническая зона - толща воды до глубины, куда проникает всего один процент от солнечного света и где затухает фотосинтез. Эвфотической зоной называют всю освещенную толщу воды в литоральной и лимнической зонах. Профундальная зона - дно итолща воды, куда не проникает солнечный свет. В проточных водоемах последние три зоны не выражены, хотя их элементы встречаются - перекаты и пле­сы.

Лентические экосистемы. Озера - естественные пресно­водные водоемы. Наличие убольшинства озер профундальной зоны сказывается на температурном режиме водной толщи, на ее «перемешивании» и распределении кислорода в ней. Эти процессы сезонны, как и стратификация озера по темпера­турному режиму. Известно, что наибольшую плотность, рав­ную 1 г/см³, вода имеет при 4°С, а выше и ниже этой отметки плотность ее понижается. В весенний и осенний периоды, ког­да вода на поверхности водоема имеет температуру +4°С, про­исходит ее перемешивание, а в летний и зимний периоды - наступают стратификация водоема и периоды стагнации. Цве­тение фитопланктона приурочено к перемешиванию, когда в фотической (освещенной) зоне появляются воды, обогащенные биогенными компонентами. С точки зрения продуктивности озе­ра подразделяются на две группы: 1) олиготрофные (малокорм­ные) и 2) эвтрофные (кормные).

Водохранилища создаются человеком при возведении гид­роэнергетических и гидромелиоративных комплексов. Это уже не природная экосистема, а природно-техническая система. Распределение тепла и биогенов в ней зависит от типа плоти­ны. Если вода сбрасывается придонная, то в этом случае водо­хранилище аккумулирует тепло и экспортирует биогенные вещества. Если сброс идет поверх плотины, то экспортируется тепло и аккумулируются биогены. Через глубоководные шлю­зы в реку поступает и более соленая вода, а биогены вызывают эвтрофикацию участка реки.

Лотические экосистемы - реки - отличаются от стоячих водоемов тремя основными условиями:

1) течение - важный лимитирующий и контролирующий фактор;

2) обмен между водой и сушей значительно более активен;

3) распределение кислорода более равномерно, так как практически отсутствует стра­тификация. В больших реках наблюдается продольная зональ­ность: в верховьях - сообщества перекатов, в низовьях - пле­сов, между ними местами возникают и те и другие. К низовь­ям видовой состав рыб обедняется, но увеличиваются их раз­меры.

Заболоченные угодья и болота. Болота по своему проис­хождению бывают верховые и низинные. Низинные питаются подземными водами и образуются при зарастании озер, реч­ных стариц и других водоемов, а верховые - атмосферными осадками и могут возникнуть в любом понижении, даже на склонах гор. Болота покрыты водными макрофитами, болот­ными растениями и кустарниками. Болотные почвы и торфяни­ки содержат много углерода (14-20%). Их сельскохозяйствен­ная обработка приводит к выделению в атмосферу большого количества углекислого газа.