В прошлом степные экосистемы занимали обширные пространства России, расположенные южнее лесной зоны, где для произрастания деревьев недостаточно влаги. Степи располагались на равнинах и по южным склонам гор.
Размещено на реф.рфБольшую роль в формировании степных экосистем играли стада диких копытных, таких, как сайгаки. Копытные помогали победить в конкуренции видам растений, которые хорошо отрастают после скусывания животными и не боятся вытаптывания. Главные среди них – злаки из рода ковыль и типчак. У этих злаков формируется густой пучок побегов – дерновина, в связи с этим их называют дерновинными. Между дерновинами ковылей и типчака растет яркое степное разнотравье и богатые белком бобовые. (Рис. 74). Степи очень богаты видами растений, на 1 м2 их можно насчитать более восьмидесяти.

У степных экосистем есть две особенности: во-первых, до 70% фитомассы степных растений ʼʼзакопано в почвуʼʼ, в которой расположены мощные корневые системы ковылей, типчака и других степных трав; во-вторых, в серединœе лета в степях временно прекращается рост растений и они переходят в состояние покоя. После осадков, которые выпадают во второй половинœе июля или в августе, растения вновь трогаются в рост. Летнее высыхание степных травостоев создает большие сложности для скотоводов: пастбища в это время оскудевают, и корм для животных приходится подвозить с пашни.


Со временем на смену диким копытным пришли стада коров, овец, табуны лошадей. До тех пор пока на каждом участке степи скот пасся недолго и не каждый год, степные экосистемы не разрушались, и травостой хорошо восстанавливался. В июньскую пору волнами колыхались на ветру длинные пушистые ости ковылей. (Рис. 75.)

Под степными травостоями находятся самые плодородные черноземные почвы России, и 500–700 лет назад человек начал их распахивать, чтобы выращивать сельскохозяйственные культуры. Последние значительные площади степей были распаханы в Татарстане, Башкортостане и Южной Сибири в 1954 ᴦ., когда осваивались целинные земли. (Рис. 76).

Сегодня европейские степи на равнинных черноземах можно видеть только в заповедниках (Центрально-Черноземный, Галичья гора, Стрелœецкая степь). Вне заповедников сохранились лишь степи, расположенные на склоновых горных почвах, которые нельзя было использовать под пашню. Таких степей довольно много по склонам Урала и в предгорном поясе Северного Кавказа. Под травостоем горных степей слой мелкозема, перемешанного с камешками, составляет всœего 5–10 см. По этой причине в степных травостоях, наряду с ковылями, типчаком, таволгой обыкновенной, клевером горным и другим степным разнотравьем и бобовыми, произрастают особые виды-камнелюбы: оносма простейшая, василек сибирский, бурачок извилистый, горноколосник колючий.


Значительные участки степной растительности сохранились в Южной Сибири (в Хакасии, Туве, Читинской области. Бурятии). Это степи связаны не с черноземами, а с менее гумусированными каштановыми почвами.

Степные экосистемы формируются и на непригодных для освоения под пашню засоленных почвах – солонцах, у которых насыщенные солями горизонты залегают на глубинœе от 5 до 25–30 см. В солонцеватых степях к типчаку примешиваются такие растения, как полыни, злак вострец, кермек.

Год от года степей оставалось всœе меньше и меньше, но поголовье скота при этом не уменьшалось. Это привело к разрушению травостоя сохранившихся степей. Началась сукцессия перевыпаса. Состояние степных экосистем ухудшилось: обеднился видовой состав, уменьшилось число видов разнотравья и ковылей. В травостое стало больше типчака и полыней. Снизилась биологическая продуктивность степей, обеднилась их фауна. Исчезли сурки, стало меньше грызунов и питающихся ими степных орлов, луней. Катастрофическим можно назвать состояние степей в горных районах Урала, Хакасии, Тувы и особенно в Калмыкии.

Восстановление и сохранение степей – сложнейшая экологическая и хозяйственная проблема. Для ее решения крайне важно восстановить экологическое равновесие – привести в соответствие количество скота и продуктивность пастбищ. Для этого нужно или сократить поголовье или повысить пастбищную емкость степных экосистем.


Пастбищная емкость — ϶ᴛᴏ количество скота͵ ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ можно выпасать на 1 га в течение года и при этом не разрушать травостой. Чем выше продуктивность пастбища, тем больше его пастбищная емкость. Емкость степных пастбищ увеличивают путем их коренного улучшения – распашки и высева травосмесей из засухоустойчивых трав, таких, как житняк, эспарцет, донник, люцерна, регнерия, кострец безостый. Одновременно с высевом травосмеси вносят минœеральные удобрения. Улучшение степных травостоев повышает пастбищную емкость в 3–5 раз.

Площадь сенокосов и пастбищ можно увеличить за счёт пашни, расположенной на склоновых землях. На этих почвах легко развивается эрозия, урожайность выращиваемых на них сельскохозяйственных культур низка, а высеянные травы могут одновременно прекратить данный разрушительный процесс и повысить доход с каждого гектара.

Важно заметить, что для снижения пастбищной нагрузки на степные травостои также используют корма, выращиваемые на пашне. Это особенно важно во второй половинœе лета͵ когда травы выгорают, и ранней весной, когда выпас препятствует их отрастанию после зимы. Важно заметить, что для сохранения степных травостоев очень важно соблюдение требований пастбищеоборота. При пастбищеобороте всœе пастбища разбиваются на загоны, на которых скот выпасается поочередно. Повторный выпас скота на каждом загоне проводится только после восстановления травостоя. Один раз в несколько лет каждый загон ʼʼотдыхаетʼʼ от пасущихся животных.

iv>

Очень перспективно разведение лошадей в степной зоне. Лошади наиболее мягко влияют на травостой (давление их копыт в 4 раза меньше, чем у овец), они едят практически всœе растения и, кроме того, активнее перемещаются по территории пастбища, равномерно стравливая его травостой. Коневодство особенно перспективно в районах, где конское мясо считается деликатесом (Башкортостан, Татарстан). Оно дает не только превосходное мясо и шкуры, но и молоко, из которого изготовляют кумыс – кисломолочный напиток, оказывающий благотворное влияние на здоровье человека.

Во многих районах России восстановить экологическое равновесие в степных экосистемах только за счёт повышения емкости пастбищ не удастся, придется сократить поголовье скота. В случае если при этом использовать более продуктивные породы овец или коров, то выход животноводческой продукции не уменьшится.

Контрольные вопросы

1. В каких климатических условиях формируются степные экосистемы?

2. С какими типами почв связаны степи?

3. Чем вреден для степей чрезмерный выпас?

4. Что такое пастбищная емкость экосистемы и как ее можно повысить?

Справочный материал

К степям Евразии близки североамериканские прерии, южноамериканские пампы и саванны Африки, Южной Америки и Австралии. В саваннах на фоне травостоя степного типа разбросаны отдельные деревья и кустарники. Эти экосистемы, как и степи, формировались под влиянием копытных животных, хотя травоядные в саваннах более разнообразны, чем в степях и прериях. Вместе с тем, в саваннах большую роль играют веткоядные животные, в Африке — ϶ᴛᴏ жирафы, в Австралии – кенгуру.


В прошлом для степей была характерна особая фауна (крупные быки – тур в Европе и бизон в Америке; антилопы, дикие лошади). Сегодня часть этой фауны полностью уничтожена (европейские тур и дикая лошадь тарпан, лошадь Пржевальского) или сохранилась в резервациях (бизон, вилорог, рис. 77).

На территории РФ встречаются следующие типы степей:

– луговые. Распространены в северной части степной зоны. При количестве осадков 500-600 мм доминируют широколистные злаки (кострец береговой, овсœец Шелла, мятлик узколистный), виды разнотравья (таволга обыкновенная, серпуха венценосная, нивяник обыкновенный, василистник малый) и бобовых (клевер горный, горошек тонколистный). В травостое единично представлены типчак и ковыль перистый;

типичные. Распространены на территориях со среднегодовым количеством осадков 350-500 мм. Их называют разнотравно-ковыльными. Состав разнотравья и бобовых у них близок к луговым степям, но массово представлены дерновинные злаки – типчак, разные виды ковыля (перистый, узколистный, Залесского, красивейший и др.). В этих степях местами встречаются кустарники: карагана кустарниковая, спирея, дрок, ракитник;

>

сухие. Распространены южнее типичных степей. При количестве осадков 250-350 мм в них меньше представлено разнотравье, но появляются засухоустойчивый ковыль Лессинга, тонконог стройный, житняк, а также полынь холодная;

солонцеватые. Встречаются на равнинах небольшими фрагментами, в их составе обычны полынь Лерха, кермек Гмелина, вострец ложнопырейный.

В луговых, типичных и сухих степях на маломощных щебнистых почвах встречаются виды-камнелюбы.

Источник: referatwork.ru

ТЕМА 2. ПРИРОДНЫЕ И ИСКУССТВЕННЫЕ ЭКОСИСТЕМЫ

 

УРОК 12

ТЕМА. ЭКОСИСТЕМЫ СВОЕЙ МЕСТНОСТИ — ЛЕС, СТЕПЬ И ПРЕСНЫЙ ВОДОЕМ. ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЧЕЛОВЕКОМ ПРИРОДНЫХ ЭКОСИСТЕМ. ОХРАНА ЭКОСИСТЕМ

 

Цель урока: обучающая — ознакомить учащихся с составом и особенностями трех самых распространенных природных экосистем Украины; развивающая — заложить основу для дальнейшего изучения других природных экосистем на уроках «Физической географии материков и океанов» (7 класс); воспитательная — прививать учащимся бережное отношение к природе как к совокупности экосистем.


Основные понятия: теневыносливые и засухоустойчивые растения, заповедник, планктон.

Методы урока: словесный (беседа), наглядный (работа с рисунками в учебнике и учебными таблицами), сравнительный (сравнение экосистем леса и степи).

Оборудование: карта «Заповедный фонд Украины», таблицы «Животный мир смешанных лесов Евразии», «Животный мир степей Евразии», «Животный мир пресной водоема».

Тип урока: усвоение новых знаний и умений.

Межпредметные связи: биология (7 класс), география (7 класс), физическая география Украины (8 класс).

Структура урока

И. Проверка домашнего задания

II. Сообщение темы, цели и задач урока

III. Актуализация опорных знаний учащихся, их предшествующего опыта

IV. Изложение основного материала

1. Экосистема леса.


2. Экосистема степи.

3. Экосистема пресной водоема.

V. Подведение итогов урока

VI. Домашнее задание

 

Ход урока

I. ПРОВЕРКА ДОМАШНЕГО ЗАДАНИЯ

— Вопрос к ученикам

1. Что такое экосистема? Два виды экосистем существуют? Приведите примеры каждого вида.

2. Что такое цепь питания или пищевая цепь? Приведите примеры пищевых цепей.

3. Какая экосистема — естественная или искусственная — более устойчива и почему?

4. К каким биологическим последствиям может привести исчезновение отдельных видов животных? Приведите примеры.

II. СООБЩЕНИЕ ТЕМЫ, ЦЕЛИ И ЗАДАЧ УРОКА

III. АКТУАЛИЗАЦИЯ ОПОРНЫХ ЗНАНИЙ УЧАЩИХСЯ, ИХ ПРЕДЫДУЩЕГО ОПЫТА


Самые распространенные природные экосистемы Украины — лес, степь и пресные водоемы (реки и озера).

— Задания в рабочей тетради

1. Экосистема леса

— Беседа

— Назовите главный признак леса. (Территория, на которой растут деревья.)

Лес можно сравнить с многоэтажным домом.

— Какие растения занимают верхний ярус (этаж)? (Деревья.)

— Средний ярус (этаж)? (Кустарники.)

— Нижний ярус? (Травянистые растения, мхи и лишайники.)

— Какая группа растений получает больше всего солнечного тепла и света? (Деревья верхнего, или первого яруса.)

— Как меняется освещенность под кронами деревьев? (Становится ниже, под деревьями много тени.)

Именно поэтому травянистые растения в лесу — редкость, они растут только на опушках, где деревья будто расступаются и дают дорогу солнечному свету.


— Как называют группу растений, которые могут жить в условиях небольшой освещенности? (Теневыносливыми.)

— Назовите деревья лесов Украины. (Ель, сосна, дуб, береза, липа, клен и др.)

— Назовите самые распространенные кустарники Украины? (Черемуха, боярышник, бузина, шиповник, терн, лесной орех (лещина), калина др.)

— Назовите ранневесенние растения, цветут до распускания листьев на деревьях, а потому получают достаточно солнечного света. (Первоцвет (белый ряст), подснежники, мать-и-мачеха и др.)

Животный мир лесов очень богат.

— Назовите травоядных лесных животных. (Косуля, заяц, белка, лось и др.)

— Назовите хищников, которые живут в лесах. (Волк, лиса, куница и др.)

— Назовите усеїдних животных, которые живут в лесах. (Дикий кабан, медведь, еж и др.)

-align:justify;text-indent:18.1 pt’>В Украине много лесных заповедников.

— От какого слова образовано название таких территорий? (От слова «заповедь» — закон, запрет.)

Заповедники охраняются законом от всех видов хозяйственной деятельности человека. Больше всего лесных заповедников в Украинских Карпатах и Крымских горах.

— Задания в рабочей тетради

2. Экосистема степи

— К какой группе относятся самые распространенные растения степей? (К травянистой.)

— Чего не хватает деревьям в степях? (Влаг.)

Расцвет степей наступает весной, когда после зимнего таяния

снега в почве много влаги.

— Приведите примеры степных первоцветов. (Гусиная лук, мак, шалфей.)

К середине лета трава выгорает и наступает пора засухоустойчивых трав — ковыля, чертополоха, пижмы, полыни, николайчиков, перекати-полю.

— Какие группы животных будут в степи главными: крупные хищники или мелкие грызуны? (Грызуны: суслики, тушканчики, мыши, сурки, хомяки, зайцы, а также птицы и насекомые.)

От дневной жары много животных спасаются в норах и охотятся ночью, например ежи.

Степь люди освоили давно и изменили его для себя— распахали и застроили. Нетронутые степи сохранились только в заповедниках, таких как Аскания-Нова, Украинский степной, Луганский и тому подобное.

— Задания в рабочей тетради

3. Экосистема пресной водоема

— Чем река отличается от озера? (В реке вода постоянно течет в одном направлении, в озере или в пруду вода стоячая (такое же различие, как и между водопроводным краном и тазиком воды).)

— В какой части водоема животный мир будет разнообразнее — в придонной или верхний — и почему? (В верхней, поэтому что она получает больше солнечного тепла и света, а также ближе к атмосфере — источники кислорода.)

— Назовите растения пресных водоемов. (Ирис болотный, осока, ряска, кувшинка, желтая водяная лилия, аир, тростник, рогоз и, конечно же, водоросли.)

— Назовите животных пресной водоема. (Лягушки, раки, моллюски (беззубка, напоминающий по форме мидии), водомірка, жук-плавунец, личинки насекомых (комара и стрекозы), рыбы.)

— Как называют мелкие живые организмы, свободно плавающие в воде? (Планктоном.)

Чрезвычайно интересны пресные озера северо-западной части Украины, так называемые Шацкие озера, и глубокое озеро нашей страны среди них — Свитязь. Территория этих озер располагается в одноименном национальном парке.

— В реках меньше придонных животных, чем в озерах. Почему? (им труднее находиться на дне через течение воды.)

— Задания в рабочей тетради

V. ПОДВЕДЕНИЕ ИТОГОВ УРОКА

— Вопрос к ученикам

— Назовите самые распространенные природные экосистемы Украины. (Лес, степь и пресные водоемы.)

— Почему растительный и животный миры экосистемы образуют взаимосвязи? (Они связаны питанием.)

— Задания в рабочей тетради

VI. ДОМАШНЕЕ ЗАДАЧИ

Дать ответы на вопросы после параграфов.

 

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЙ МАТЕРИАЛ К УРОКУ

Степи и прерии

Во внутриконтинентальных регионах Северной Америки и Евразии огромные площади занимают травянистые группировки, известные как степи (в Евразии) и прерии (в Северной Америке). Степи и прерии — это царство злаков. Здесь растут многолетние злаки — ковыль, овсяница (типчак) и тонконог (келерия, кипець). Кроме злаков, в степях немало так называемого степного разнотравье, а местами и кустарников — таволги, степной вишни, можжевельника и др.

Особенностью степных растений является наличие у многих из них очень длинных и сильно разветвленных корней, которые поглощают влагу из почвы. Через это степь иногда называют — «лес кверху ногами».

На сегодня степи и прерии в основном распаханы и заняты сельскохозяйственными культурами.

Животные прерий и степей приспосабливаются к довольно строгому режиму температуры и увлажнения. Большинство из них вынуждены ограничивать свою активность преимущественно весенним и в меньшей степени осенним периодом. На время холодной зимы они впадают в анабиоз, а в период летних засух снижают активность, находясь в состоянии так называемого напівспокою. Мелкие позвоночные животные — ящерицы, змеи, некоторые грызуны — впадают на зиму в спячку, крупные млекопитающие перемещаются в южные районы с мягкой зимой, а большинство птиц совершают сезонные перелеты.

Открытые пространства, лишенные древесных и кустарниковых растений, требующих поиска тайников, поэтому определенную часть жизнь животные проводят под землей. Кроме того, в почве степей вполне достаточно растительного корма — корневищ, клубней, луковиц. Много грызунов, например суслики, роют сложные и глубокие норы. В степи сохранились большие поселения сурка обыкновенного.

В степях Евразии несколько веков назад можно было увидеть стада диких быков — туров, антилопы сайги, диких лошадей тарпанов, степных зубров. Эти копытные не только потребляли растения вместе с другими более мелкими травоядными, но и активно распушивалась и удобряли почву. В североамериканских прериях, где копытные не столь разнообразны, основным видом был бизон. Многотысячные стада этих диких быков паслись в прериях вплоть до появления европейцев, вооруженных огнестрельным оружием. Сейчас численность бизонов восстановлена, насчитывает тысячи особей и занимает непаханые участки прерий на северо-западных окраинах первоначального расселения этого вида животных.

В степях Южной Америки — пампе — живут совершенно другие крупные потребители трав: характерный вид — безгорбий верблюд гуанако из отряда мозоленогих. Гуанако делают сезонные перемещения: летом к мест водопоев и зеленых пастбищ, зимой — в районы с мягкой бесснежной погодой.

Хищные животные степей и прерий имеют богатый выбор кормов: от мелких насекомых и их личинок до грызунов, птиц и копытных. Наземный ярус населяют хищные муравьи, жуки, одиночные рийні осы, охотящиеся на различных беспозвоночных.

Мелкие хищные птицы степей (пустельга, кобчик) потребляют главным образом насекомых — саранчовых, жуков. Крупные пернатые хищники добывают грызунов согласно своих размеров: от мышей-полевок и сусликов до сурков и зайцев. В степях Евразии живут луни, канюк-курганник, степной орел.

В американских прериях самым распространенным птицей является американский пустельга. Он питается в основном саранчовыми и другими насекомыми. И в прериях, и в южноамериканской пампе изредка можно увидеть почти винищеного на сегодня вилохвостого коршуна.

Хищные млекопитающие прерий — это койот, чорноногий хорек, длиннохвостая ласка, гривастый волк, а в степях Евразии — лисица, волк, горностай и хорек. Хищные млекопитающие питаются главным образом грызунами.

Источник: schooled.ru

 

ПРОДУКТИВНОСТЬ СТЕПНЫХ ЭКОСИСТЕМ: ВЫЯВЛЯЕМЫЕ ТРЕНДЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ НОВОЙ ОЦЕНКИ

THE PRODUCTIVITY OF STEPPED ECOSYSTEMS: THE NEW EVALUATION’S EXPOSED TRENDS AND PERSPECTIVES

 

Е.А. Белоновская, А.А. Тишков, Н.Г. Царевская

E.A. Belonovskaya, A.A. Tishkov, N.G. Tsarevskaya 

Институт географии РАН

(Россия, 9119017, г. Москва, Старомонетный пер., 29) 

Institute of Geography RAS

(Russia, 9119017, Moscow, Staromonetny per., 29), e-mail:  Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

 

Показано, что, в соответствии с высокой продуктивностью, степи являются мощным накопителем углерода. Это обеспечивает сохранение и восстановление углеродного пула степных сообществ в условиях заповедывания и выполнения ими глобальной климато- и водорегулирующей функции. Рассмотрены некоторые «научные и технические вопросы», которые важно решить в отношении изучения и сохранения продуктивности степей и для обеспечения восстановления их способности депонировать углерод.

It is shown, that steppes due to its very high productivity are very enormous carbon collector. This fact guarantees conservation and rehabilitation of steppe communities’ carbon storage pool in the conditions of preservation and implementation of the global climate and water regulation function. Some scientific and technical problems of steppes services for protection of its ability of carbon depositing are discussed.

 

Известно, что восстановление степной растительности (например, на залежах при забросе пашни на значительной площади), способно существенно изменить водный и тепловой режим на значительных территориях степной зоны. К разряду количественных оценок экосистемных услуг можно отнести и известные климатологам и гидрологам закономерности, например, что [4]:

— восстановление природной растительности на степных водоразделах бассейна рек может увеличить их сток до 10,0%;

— радиационный баланс покрытых естественной степной растительностью участков суши выше на 20-30% такового для участков, лишенных растительности;

— уничтожение степной растительности и формирование на ее месте пашни за счет изменения альбедо приводит к перестройкам микроклимата; отклонение альбедо на 0,01 за счет трансформации растительного покрова вызывает изменение температуры воздуха на 2,30С, а при увеличении температуры воздуха на 10С количество осадков вырастает на 10%;

— замещение первичной степной растительности ее производными вариантами и антропогенными модификациями приводит к изменению альбедо на 3-9%, меняется соотношение затрат тепла на испарение и теплообмен.

На волне глобальных перестроек климата, которые проявляются в степях в тренде роста среднегодовых температур и повышения количества осадков в последние  два десятилетия дистанционными (через вегетационный индекс NDVI) и наземными измерениями (учеты фитомассы, измерение годичных колец деревьев) выявляется заметный тренд роста показателей надземной первичной продукции некоторых ландшафтов России. В первую очередь, это показано для тундровой зоны («позеленение» тундры), для степей и полупустынь Прикаспийской низменности и связывается с ростом средних температур воздуха в вегетационный период, а для степей еще и влагозапасом в почве. Изменения водного режима и теплообмена в условиях степной зоны, где лимитирующим фактором развития биоты выступает влагообеспечение, однозначно приводят к росту первичной продукции. В последние десятилетия, к сожалению, стационарные полевые измерения запасов и продукции фитомассы в степных экосистемах практически не проводится, как это наблюдалось в 1960-1980 гг., когда реализовывались Международная Биологическая Программа (МБП) и Международная Геосферно-Биосферная Программа (МГБП). Уникальные многолетние ряды данных по продуктивности степных экосистем тогда были получены на Курском стационаре Института географии РАН [1-3, 5]. Именно они в период МБП и МГБП подтвердили ранее высказываемые предположения, что степные экосистемы – самые продуктивные среди зональных экосистем Северной Евразии (Табл. 1, Рис. 1). Оценки запасов фитомассы на модельных некосимых участках заповедной степи Центрально-Черноземного заповедника в последние десятилетия (материалы наблюдений В.В. Сабакинских), наши материалы по Курской области и опубликованные данные по продуктивности фрагментов степной растительности долины р. Оки показывают тренд роста продукции степной растительности примерно на 10%.

Одновременно для степной зоны отмечается и рост продуктивности растительности залежей. Для вторичной нелесной растительности в границах лесостепи и степи отмечается рост запасов фитомассы и годичной продукции, но он связан не только с потеплением климата и повышением количества осадков, но и с замещением доминантов пионерных растений на залежах, в том числе за счет инвазий чужеродных видов, блокированием хода восстановительной сукцессии и формирования длительно-производных мелкобурьянных (юг Сибири и Забайкалье) и крупнобурьянных (Русская равнина) стадий.

Таблица 1

Зональная дифференциация продукционных характеристик природных ландшафтов степной зоны [4]

Зональные ландшафты

Запас фитомассы, т/га

Запас мортмассы, т/га

Продукция,

т/га в год

Широколиственные леса в границах степной зоны

350,0-500,0

40,0-80,0

12,0-25,0

Луговые степи

15,0-30,0

10,0-20,0

18,0-25,0

Настоящие степи

10,0-30,0

10,0-15,0

15,0-20,0

Сухие степи

8,0-15,0

8,0-12,0

6,0-15,0

Опустыненные степи и полупустыня

5,0-10,0

10,0-12,0

4,0-8,0

Рисунок 1. Чистая первичная продукция фитомассы ландшафтов Российской Федерации (Из: Земельные ресурсы России)

В соответствии с высокими показателями продуктивности степи среди зональных ландшафтов умеренного пояса России являются мощным накопителем углерода в расчете на единицу площади, а экосистемные запасы углерода здесь выше в 1,6 раза, чем в бореальных лесах. Степи, луга и их антропогенные модификации на черноземных почвах, включая залежи и пастбища, занимая в России более 220 млн. га, продуцируют – до 7-10 т С/га в год. Природные степи консервируют огромные запасы углерода в черноземных почвах в виде гумуса и органоминеральных соединений. Распашка и интенсивное пастбищное использование евразийских степей еще в 19–20 вв. привели к высвобождению значительных объемов углерода из черноземов, а также к эрозии, резкому изменению альбедо поверхности, сокращению уровня транспирации и стока степных рек, а суммарно —  к нарушению биопродукционных процессов и поступлению в атмосферу значительных объемов парниковых газов и трансформации климаторегулирующих функций степных ландшафтов.

Понятно, что наиболее эффективной формой борьбы с негативными глобальными последствиями для климата и окружающей среды антропогенной трансформации степных ландшафтов было и остается их сохранение в близком к естественному состоянии — в виде природных кормовых угодий (пастбищ, сенокосов) и заповедывание. Основная задача, в данном случае, состоит в том, чтобы и в азиатской и европейской частях ареала степей сформировался экологический каркас природных и полуприродных травяных экосистем (с фрагментами лесной и кустарниковой растительности), обладающий высокими биопродукционными качествами и способностью фиксировать до 1,5-2,0 тга углерода в год. Именно такой уровень «экосистемной работы» обеспечивает сохранение и восстановление углеродного пула степных почв и выполнения ими глобальной климато- и водорегулирующей функции и функции глобального депонирования углерода.

В связи с этим, учитывая требования статей 3 и 4 Рамочной конвенции ООН по изменениям климата необходимо содействовать рациональному использованию природных «поглотителей и накопителей всех парниковых газов», лучшими из которых в Северной Евразии были и остаются  высокопродуктивные и углеродоемкие степи. Необходимо выделить некоторые «научные и технические вопросы», которые важно решить в преддверии новых (Пост-Киотских) действий по Рамочной конвенции ООН в отношении изучения продуктивности степей и способности их депонировать углерод:

  • совершенствование системы оценки площадей, занимаемых сохранившимися экосистемами степей и их антропогенных модификаций (для экстраполяции получаемых дистанционными и наземными методами данных по запасам и продукции степной растительности и депонированию углерода;
  • детальный количественный анализ биогенных (фитомасса, первичная продукция, мортмасса) и почвенных (гумус, органоминеральные соединения) компонентов цикла углерода в природных степях, а также в степных залежах и других антропогенных модификациях;
  • синтез данных по балансу углерода в экосистемах степей с учетом его модификаций в условиях разной степени антропогенной трансформации — распашка, сельскохозяйственные палы, травяные пожары, выпас, залежные сукцессии, инвазии чужеродных видов;
  • создание (восстановление) сети стационаров в границах степной зоны Северной Евразии, осуществляющих мониторинг (на единой методической основе) продуктивности  степной растительности и мониторинг депонирования и эмиссии СО2 степных экосистем в условиях современных климатических изменений;
  • разработка механизмов экономического стимулирования сохранения и восстановления степей для целей восстановления уровня продуктивности, увеличения депонирования углерода и снижения выброса парниковых газов;
  • разработка технологии мониторинга потерь запасов фитомассы и мортмассы, эмиссий парниковых газов в результате палов и пожаров на сохранившихся участках степей и степных залежах;
  • проведение оценки возможного вклада действующих и перспективных для создания степных ООПТ в деятельность Российской Федерации по обеспечению выполнения положений Рамочной конвенции ООГН по изменению климата, по сокращению и предотвращению выбросов парниковых газов. 

СПИСОК  ЛИТЕРАТУРЫ:

  1. Базилевич Н.И., Гребенщиков О.С., Тишков А.А. Географические закономерности структуры и функционирования экосистем. М.: Наука, 1986. 297 с.
  2. Семенюк Н.В., Базилевич Н.И., Тишков А.А. Структура растительного вещества и первичная продукция в травяных экосистемах. Подзона луговых степей. Травяные экосистемы Русской равнины при хозяйственном использовании, Курская область // Биологическая продуктивность травяных экосистем. Географические закономерности и экологические особенности. Новосибирск: Наука, 1988. С. 66-76.
  3. Титлянова А.А. Биологический круговорот углерода в травяных биогеоценозах. Новосибирск: Наука, 1977. 220 с.
  4. Тишков А.А. Биосферные функции природных экосистем России. М.: Наука, 2005. 309 с.
  5. Утехин В.Д. Первичная биологическая продуктивность лесостепных экосистем. М.: Наука, 1977. 146 с.


Источник: orenpriroda.ru

Иногда экосистемы классифицируют на микроэкосистемы (например, ствол упавшего дерева или поляна в лесу), мезоэкосистемы (лесной массив или степной колок) и макроэкосистемы (тайга, море). Экосистемой высшего (глобального) уровня является биосфера Земли.[ …]

В прошлом экосистемами С. была занята вся зона черноземов Евразии, но С. на почвах, которые можно было вовлечь в пашню, распаханы. В настоящее время в Европейской части РФ С. сохранились только на холмах и в предгорьях, а равнинные С. — лишь в заповедниках (Центрально-Черноземный степной, Галичья гора, Стрелецкая степь).[ …]

Однако, чтобы сохранить степные экосистемы, рационального использования очевидно недостаточно и необходимо создание новых особо охраняемых природных территорий. СТРАТЕГИИ ПОВЕДЕНИЯ (ВЫЖИВАНИЯ) ОРГАНИЗМОВ (С.о.) — способы реагирования организмов на изменение экологических условий. Первоначально понятие С.о. использовалось только для животных, но начиная с 1970-х годов развивается учение о стратегиях поведения растений.[ …]

Палы играют особенно большую роль в лесных и степных районах умеренных зон и в тропических районах с засушливым сезоном. Во многих районах на западе или юго-востоке США трудно найти более или менее крупный участок, в котором хотя бы за последние 50 лет не было случая пожара. Чаще всего естественной причиной пожара служит удар молнии. Североамериканские индейцы намеренно выжигали леса и прерии. Таким образом, пожар был лимитирующим фактором еще задолго до того, как человек начал решительно изменять окружающую среду. К сожалению, неосторожным поведением современный человек часто так усиливал действие огня, что разрушал или повреждал ту самую продуктивную среду, которую хотел поддержать. Однако абсолютная защита от пожаров не всегда приводит к желанной цели, т. е. к повышению продуктивности экосистемы. Итак, стало ясно, что пожар надо рассматривать как экологический фактор наряду с температурой, атмосферными осадками и почвой и изучать этот фактор без каких бы то ни было предрассудков. Сейчас, как и в прошлом, роль огня как друга или врагг цивилизации целиком зависит от научных знаний и от контроля над ним.[ …]

Крупномасштабная имитационная модель степной экосистемы (нз ван Дайна, 1969). Крупномасштабная имитационная модель степной экосистемы (нз ван Дайна, 1969).

ФРАГМЕНТАЦИЯ (ф.) — процесс расчленения единой экосистемы на изолированные участки, как правило, в результате хозяйственной деятельности человека. Примеры Ф. — небольшие пятна естественных экосистем, степных или лесных, в массиве пашни, полянки луговой растительности в лесу. Ф. превращает единые экосистемы в «острова» со своим биологическим разнообразием (см. Островная биогеография). На сохранение биоразнообразия «островов» влияет и краевой эффект, так как внешняя часть «острова» по своим условиям отличается от внутренней и на ней формируются особые типы сообществ экотонов, например, лесных опушек, в которых представлены виды лесов, лугов и опушечные виды растений и их спутников — насекомых. Пример естественной Ф. — экосистемы высокогорий, которые встречаются только на вершинах и разделены растительностью более низких абсолютных высот.[ …]

Особое экологическое значение имеет географическое происхождение степных видов. Представители родов северного происхождения, таких, как 8Ира, А горугоп и Роа, возобновляют рост ранней весной, достигают максимального развития в конце весны или начале лета (когда семена созрели), а в жаркую погоду как бы впадают в «полусон»; осенью их рост возобновляется и они остаются зелеными, несмотря на мороз. Представители родов южного происхождения, таких, как, Апс1-городоп, ВисМое и ВЫе1оиа, возобновляют рост в конце весны, растут непрерывно все лето, достигают максимума биомассы к концу лета или осенью и остальное время не растут. С точки зрения годовой продуктивности экосистемы в целом благоприятна смесь северных и южных злаков, особенно потому, что в одни годы дожди могут быть обильными весной или осенью, а в другие годы — в середине лета. Замена таких адаптированных смесей «монокультурами» приводит к колебаниям продуктивности (еще один простой экологический факт, который не понимают даже агрономы!).[ …]

Например, снег как абиотический фактор играет важную роль не только в экосистемах приполярных зон, но и в зоне умеренного климата, где снеговой покров относительно тонок и держится сравнительно недолго. Как видно из рис. 1.5, разные виды мелких мышевидных грызунов в степях юга Украины испытывают, в зависимости от особенностей своей биологии, разное воздействие снегового покрова. Кур-ганчиковая мышь питается семенами и собирает корм преимущественно на поверхности снега, поэтому ее численность в многоснежные зимы падает. Обыкновенная полевка и степная пеструшка, питающиеся преимущественно вегетативными частями растений, напротив, в многоснежные зимы оказываются лучше защищены от хищников и воздействия низких температур на поверхности, поскольку ведут «подснежный» образ жизни.[ …]

Сохранение водно-болотных угодий как природных комплексов, имеющих регулирующее значение в природных экосистемах, — один из приоритетов Всемирного фонда дикой природы (WWF). В 1996 году WWF инициировал подготовку «Пакета неотложных мер по сохранению биоразнообразия Центральной Азии» (1998). Проект «Коста-най: создание сети охраняемых территорий для водных и водно-болотных птиц» является одним из первых проектов, начавших осуществляться в государствах Центральной Азии. Основная цель проекта заключается в содействии охране богатейших водно-болотных комплексов степного и лесо-степного Казахстана, глобально значимых миграционных путей водоплавающих и водных птиц, мест их отдыха, кормежки и гнездовых участков местной фауны. Проект включает выявление и анализ состояния важнейших озер Костанайской и частично Северо-Казахстанской (крайняя западная часть) областей, а также подготовку рекомендаций по планированию, согласованию и созданию сети охраняемых водно-болотных угодий (ВБУ) в Костанайской области.[ …]

В настоящее время работы по организации поливного земледелия для выращивания многолетних трав и овощей в степной зоне продолжаются, но создаются небольшие поливные поля площадью в десятки (не свыше 200-300) гектаров, водозабор проводится из искусственных водоемов, в которых накапливаются весенние снеговые воды. Запрещен полив из озер, где вмешательство в гидрологический режим особенно опасно, так как может привести к необратимым изменениям в их экосистемах (например, к исчезновению рыб и цветению воды, т. е. массовому развитию цианобактерий, и др.). ГИДРОСФЕРА (Г.)- водная оболочка Земли, включающая океаны, моря, реки, озера, подземные воды, ледники. Структура Г. Земли показана в табл. 16. Г. на 94% представлена солеными водами океанов и морей, а вклад рек в водный бюджет планеты в 10 раз меньше, чем количество водных паров в атмосфере.[ …]

Самое важное — это понять, что лесные фермы и естественные леса многоцелевого назначения представляют собой совершенно различные экосистемы в отношении как затрат, необходимых для их поддержания, так и их роли в удовлетворении других требований, предъявляемых человеком к окружающей среде. Как и в случае других ресурсов, многократное использование бумаги и иных продуктов леса плюс строгая охрана могут понизить расход годового прироста на душу населений без снижения фактического потребления. Если следовать 1акой разумной стратегии (а рано или поздно это придется сделать), то не возникнет необходимости покрывать ландшафт саженым лесом, что связано с опасностью тяжелых промахов, подобных обсуждавшимся выше. Было бы желательно сажать леса на плодородных равнинах с почвами, пригодными для сельского хозяйства. Нет сомнения, что естественно адаптированный разнообразный лес представляет собой лучший и наиболее надежный тип покрытия для степных и многих других обширных областей, где условия почвы и влажности непригодны для интенсивной культуры искусственного типа в течение длительного времени.[ …]

Применение в экологии блоковых моделей описано Паттеном (1971) и ван Дайном (1969). Исследователей, применяющих этот подход, обычно интересует изучение общей динамики целой экосистемы как единицы, осуществляющей переработку энергии или круговорот питательных веществ. Экосистема рассматривается при этом как состоящая из отдельных блоков — отсеков или резервуаров энергии или питательных веществ. Предполагается, что сложные процессы, связанные с популяциями, образующими каждый резервуар, уравновешивают друг друга, в результате чего поведение резервуара в целом оказывается простым. Данные для блоковых моделей могут дать и экспериментальные работы, однако обычно их получают путем простого измерения величин блоков во времени. Для нахождения оценок параметров многократно решают уравнения, меняя параметры до тех пор, пока не будет достигнуто наилучшее соответствие данным об изменении величин во времени. Модель считается неудовлетворительной, если ее нельзя «подогнать» к имеющимся данным. Противники такого подхода считают, что это «ненаучно», так как в обычной экспериментальной науке стараются найти данные, которые бы опровергали, а не подтверждали предполагаемую зависимость. А изображена простая модель, состоящая из шести блоков. Б приведены уравнения, описывающие взаимодействие каждого блока с другими в разное время года. В; здесь видно хорошее соответствие «предсказанных» изменений блоков «наблюденным».[ …]

Сходным образом идет процесс упрощения экосистем и при массированных вырубках леса. Если на вырубке осуществляется земледельческая деятельность, то образуется упрощенная «степная» экосистема; в том случае, когда вырубка замещается лесопосадками, то, как правило, это монокультурная экосистема, потому что человеку невыгодно с экологической точки зрения высаживать обычный естественный набор древесных пород, а лучше получить с новых лесных делянок ценные породы леса. В этом случае также налицо упрощенная экосистема, чистота которой поддерживается всей технологией лесного хозяйства, поскольку именно в чистых культурах возможно широкое применение техники как в процессе выращивания ценных лесных пород, так и при последующей эксплуатации леса. Одним из экологических последствий является возможность массовых вспышек размножения вредителей данной породы в силу ослабленного биотического контроля их численности. Обычный таежный короед в нарушенных рубках леса выступает как серьезный вредитель, так как в упрощенных экосистемах биоценотический контроль резко ослаблен.[ …]

Схема потока энергии через каждый трофический блок рис. 17.19 и значения эффективностей ассимиляции и продуцирования, использованные Хилом и МакЛином (Heal, MacLean, 1975) в модели степной экосистемы Схема потока энергии через каждый трофический блок рис. 17.19 и значения эффективностей ассимиляции и продуцирования, использованные Хилом и МакЛином (Heal, MacLean, 1975) в модели степной экосистемы

Из этого правила есть немало исключений: иногда более продуктивны те сообщества, которые в ходе сукцессии переходят в К., биологическое разнообразие чаще всего бывает наибольшим в фазах развития экосистемы, предшествующих К. Например, в степной зоне более продуктивны не климак-совые степные сообщества, а рудеральные сообщества, которые формируются на заброшенной пашне. При восстановлении лесов молодые редкостойные лесные сообщества богаче видами, чем сомкнутые климаксовые леса, в которых под пологом деревьев сохраняется только небольшое число теневыносливых трав и мхов.[ …]

Агроэкосистемы с преобладанием зерновых культур существуют не более 1 года, многолетних трав — 3—4 года, плодовых культур.— 20—30 лет, а затем они распадаются и отмирают. Полезащитные лесные полосы также относятся к агроэкосистемам. В степной зоне они существуют 30 и более лет. Однако без поддержки человеком (рубки, ухода, дополнения и пр.) они постепенно «дичают», превращаясь в естественные экосистемы, или погибают.[ …]

АРЕАЛ (А.) — область распространения организмов определенного вида, рода, семейства или какой-либо другой систематической категории. В настоящее время под действием антропогенных факторов А. многих видов растений и животных, связанных с естественными экосистемами, уменьшились и стали прерывистыми. В то же время А. видов, адаптированных к хозяйственной деятельности человека, напротив, расширяются. В степной зоне РФ, к примеру, за последние годы резко сократились и стали прерывистыми А. многих видов ко-вылей (перистого, Залесского, красивейшего, Лессинга), однако расширился А. устойчивого к выпасу ковыля-волосатика.[ …]

Как уже указывалось, доля ООПТ на территории РБ почти в 2 раза превышает средний показатель по Российской Федерации. Однако, несмотря на весьма развитую сеть больших и малых ООПТ, охрана экосистем в республике все еще остается недостаточной. Основная проблема заключается в том, что охраняются не все экосистемы. Большинство заповедников, национальных и природных парков сосредоточено в горно-лесной зоне, в то время как равнинные лесные, лесостепные и степные остались неохваченными крупными ООПТ (табл. 2.3).[ …]

Для экосистем луговой степи характерны большие запасы органического вещества при господстве почвенного гумуса (96 %) и высоком плодородии земель. В живой биомассе 92 % принадлежит травянистым растениям. Первичная продуктивность весьма значительна, но вклад в кислородный баланс мал. Заселение лесостепной и степной зон России началось с древних времен и до первой половины XIX века в ней господствовали скотоводство и пастбищные экосистемы, при сохранении значительной части реликтовых систем. Однако с начала XX века степной биом становится земледельческим и в ряде районов пашни занимают более 70 % территории. Распашка земель и освоение засушливых районов с применением систем орошения привели прежде всего к потере гумусового слоя, резкому (до 85 %) падению урожайности. Нарушение естественного почвенного покрова ухудшило условия тепло- и влагообмена. В зоне пахотных угодий усилились и участились засушливые периоды, настоящим бедствием стали пыльные бури со скоростью ветра 20—30 м/с, с понижением относительной влажности до 10—15 % и видимости до 50—100 м.[ …]

В разных биогеографических областях сообщества сильно различаются по видовому составу. Каждый вид образуется в одном, определенном месте земного шара, а затем расселяется, останавливаясь перед естественными преградами, такими как морские проливы, горные цепи и т. д. Однако всюду, где независимо от географического положения физическая среда одинакова, развиваются сходные экосистемы. Эквивалентные экологические ниши оказываются занятыми теми биологическими группами, которые имеются в фауне и флоре данной области. Так, степной биом развивается во всех областях со степным климатом, но виды злаков и травоядных животных могут быть различными. Организмы, занимающие одинаковые или сходные экологические ниши в разных географических областях, называются экологическими эквивалентами.[ …]

В процессе всестороннего изучения природных комплексов взаимодействующих между собой растений, животных и микроорганизмов ученые давали этим надорганизменным единицам разные названия. Большая часть из предложенных терминов не получила распространения, некоторые используются лишь в определенных смыслах. Например, термином «биом» в США обозначают такие макроэкосистемы, как зона хвойных лесов, степная зона и т. д. Термин «экосистема», вытеснивший многие другие термины сходного содержания, был предложен в 1935 году английским ботаником А. Тенсли.[ …]

Понятно, что и почвенно-географические и почвенно-генетические изменения, отмеченные при широкомасштабной распашке территории, ведут к не менее значимым почвенно-экологическим последствиям. При этом самым очевидным и экологически значимым следствием можно считать сокращение площадей гидроморфных экосистем и часто очень сильную их деградацию. Исследования показывают, что при 40 — 50%-й распашке территории оставшиеся нетронутыми экосистемы лесостепной, и тем более степной, зоны оказываются, как правило, антропогенно деградированными.[ …]

Крупнейшие газовые месторождения расположены в зоне тундры с экстремальными климатическими условиями. Тундра (фин. тунтури — безлесная плоская вершина, возвышенность) представляет собой биом и тип растительности, характеризующийся безлесьем, сильным развитием цокрова мхов и лишайников, местами многолетними травами и кустарниками. Тундра распространена в субарктическом географическом поясе Земли и составляет географическую зону. Экосистемы тундры очень уязвимы. В тундровых экосистемах сообщества обеднены, основной причиной этого является недостаток тепла. Растительный покров, развивающийся в условиях низких температур, вечной мерзлоты и продолжительной полярной ночи, в основном одноярусный, из-за низкой активности продуцентов отмирающие части растений не успевают перерабатываться и накапливаются в виде торфяной массы. Поэтому в условиях тундры запасы мертвого органического вещества намного (до двух порядков) превышают годовой прирост. Биомасса растений в тундре в среднем составляет 0,6 кг/м2, т.е. имеет такой же порядок, как в пустынях и полупустынях, и в три раза меньше, чем в степной зоне.[ …]

Сорняки — растения, нежелательные в сельскохозяйственных угодьях (конкурирующие с культурными растениями) и снижающие урожайность возделываемых культур. В последние десятилетия вмешательство человека в природные экосистемы создало для рудеральных видов благоприятные условия для их массового развития. Так, водные сорняки (водный гиацинт, сальвиния назойливая) нашли идеальные условия для своего существования в водохранилищах, оросительных системах и даже в естественных водоемах, куда поступает огромное количество питательных веществ (особенно смыв удобрений с сельхозугодий). Антропогенная трансформация растительности иногда приводит к увеличению роли рудеральных видов, но они, возникая на первых стадиях сукцессии, иногда оказываются не только эффективным средством восстановления (на смену приходят луговые или степные сообщества), но и полезным источником растительного сырья (пустырник, мать-и-мачеха, череда, лопух большой, полынь обыкновенная).[ …]

Варианты межбиогеоценозных взаимосвязей в аграрных ландшафтах самые разнообразные. В свою очередь, сельскохозяйственные экосистемы связаны с природными комплексами, не тронутыми человеком (т. е. с природными лесными, степными и иными биогеоценозами).[ …]

Источник: ru-ecology.info