Лентические экосистемы в литоральной зоне содержат два типа продуцентов: укрепившиеся в дне цветковые расте­ния и плавающие зеленые растения — водоросли, некоторые высшие (рдесты). Растения, укрепленные в дне, об­разуют три концентрические зоны: 1) зона надводной вегета­ции — фотосинтезирующая часть растений (камыши, рогозы и др.) находится над водой, а биогенные элементы извлека­ются из донных осадков; 2) зона укрепленных в дне растений с плавающими по воде листьями (кувшинки) — у них та же роль, что и у растений первой зоны, но они могут затенять нижние толщи воды; 3) зона подводной вегетации — укоре­ненные и прикрепленные растения, полностью находящиеся под водой и осуществляющие фотосинтез и минеральный об­мен в водной среде (рдесты и прикрепленные водоросли — харовые).

Животные, консументы более разнообразны в литорали, чем в других зонах водоема. Перифитон представлен моллю­сками, коловратками, мшанками, личинками насекомых и др. Многие животные нектона дышат кислородом атмосферного воздуха (лягушки, саламандры, черепахи и др.). Рыбы боль­шую часть жизни проводят в литорали и здесь же размножа­ются. Зоопланктон представлен ракообразными, имеющими большое значение для питания рыб (дафнии и др.).


В сообществах лимнической зоны продуцентом является фитопланктон. В водоемах умеренного пояса плотность его популяции заметно изменяется по сезонам. Весной «цвете­ние» связано с массовым развитием приспособленных к про­хладной воде диатомитовых водорослей, летом — зеленых, осенью — азотфиксирующих сине-зеленых водорослей. Зоо­планктон представлен растительноядными ракообразными и коловратками, все другие — хищники. Нектон лимниче­ской зоны — это только рыбы.

Сообщества профундальной зоны существуют без света. Фауна и флора здесь — в зоне поверхностного раздела во­да — ил, где накапливается органический материал, — пред­ставлена бактериями и грибами (редуценты), а также бен-тосными формами — личинками насекомых, моллюсками, кольчатыми червями (консументами).

Количество красных кольчатых червей возрастает с рос­том загрязнения водоема сточными водами, т.е. по этому показателю можно судить о степени загрязнения водоема.

Действие на сообщества стоячих водоемов таких лими­тирующих факторов, как содержание кислорода, температу­ры и освещенности, зависит от специфических особенностей этих водоемов — озер, прудов и искусственных водохрани­лищ.

Источник: ibrain.kz

Лентические экосистемы в литоральной зоне содержат два типа продуцентов: укрепившиеся в дне цветковые растения и плавающие зеленые растения ¾ водоросли, некоторые высшие (рдесты) (рис. 7.7). Растения, укрепленные в дне, образуют три концентрические зоны:


1) зона надводной вегетации ¾ фотосинтезирующая часть растений (камыши, рогозы и др.) находится над водой, а биогенные элементы извлекаются из донных осадков;

2) зона укрепленных в дне растений с плавающими по воде листьями (кувшинки) ¾ у них та же роль, что и у растений первой зоны, но они могут затенять нижние толщи воды;

3) зона подводной вегетации ¾ укорененные и прикрепленные растения полностью находящиеся под водой и осуществляющие фотосинтез и минеральный обмен в водной среде (рдесты и прикрепленные водоросли ¾ харовые).

Лентические экосистемы

Рис. 7.7. Некоторые продуценты лентических сообществ; прибрежные растения,
укореняющиеся в дне водоема (1-7), нитчатые водоросли (8-9)
и фитопланктон (10-20)

Животные, консументы, более разнообразны в литорали, чем в других зонах водоема. Перифитон представлен моллюсками, коловратками, мшанками, личинками насекомых и др. Многие животные нектона дышат кислородом атмосферного воздуха (лягушки, саламандры, черепахи и др.). Рыбы большую часть жизни проводят в литорали и здесь же размножаются. Зоопланктон представлен ракобразными, имеющими большое значение для питания рыб (дафнии и др.).


В сообществах лимнической зоны продуцентом является фитопланктон. В водоемах умеренного пояса плотность его популяции заметно изменяется по сезонам. Весной «цветение» связано с массовым развитием приспособленных к прохладной воде диатомитовых водорослей, летом ¾ зеленых, осенью ¾ азотфиксирующих синезеленых водорослей. Зоопланктон представлен растительноядными ракоообразными и коловратками, все другие ¾ хищники. Нектон лимнической зоны ¾ это только рыбы.

Сообщества профундальной зоны существуют без света. Фауна и флора здесь ¾ в зоне поверхностного раздела вода ¾ ил, где накапливается органический материал, ¾ представлена бактериями и грибами (редуценты), а также бентосными формами ¾ личинками насекомых, моллюсками, кольчатыми червями (консументами).

Количество красных кольчатых червей возрастает с ростом загрязнения водоема сточными водами, т. е. по этому показателю можно судить о степени загрязнения водоема.

Действие на сообщества стоячих водоемов таких лимитирующих факторов, как содержание кислорода, температуры и освещенности, зависит от специфических особенностей этих водоемов ¾ озер, прудов, искусственных водохранилищ.

Озера¾ естественные пресноводные водоемы (см. рис. 7.9), образовались геологически сравнительно недавно ¾ за последние несколько десятков тысяч лет, и лишь возраст некоторых из них исчисляется миллионами лет, например, Байкала. Наличие у большинства 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 (рис. 7.8).

iv>
Лентические экосистемы

Рис. 7.8. Температурная стратификация в озере умеренной зоны Северного полушария
(оз. Линсли, Коннектикут, США, по Ю. Одуму, 1975)

В озерах умеренного пояса в летнее время можно выделить в вертикальном разрезе три зоны: эпилимнион ¾ до глубины, где происходит конвекция (циркуляция) воды; термоклина ¾ это промежуточная зона, где вода не смешивается с водой верхней зоны; гиполимнион ¾ область холодной воды, где нет циркуляции.

Термоклина обычно расположена ниже границы проникновения света, и запасы кислорода, в отрезанном от его источников гиполимнионе, истощаются. Наступает летний период стагнации. Осенью, вследствие выравнивания температур, происходит общее перемешивание воды и обогащение гиполимниона кислородом. Зимой, когда температура воды под льдом становится ниже плюс 4 °С, что снижает ее плотность и снова приводит к стратификации озера и к зимней стагнации.


сной, после таяния льда, температура воды достигает плюс 4 °С, она тяжелеет и снова происходит весеннее перемешивание. Это классическая схема для водоемов Евразии и Северной Америки. В полярных областях и субтропиках перемешивание бывает только один раз в году: в первом случае ¾ летом, во втором ¾ зимой. В водоемах тропиков перемешивание воды идет постоянно, но медленно, а общее перемешивание происходит редко и нерегулярно.

Цветение фитопланктона обычно приурочено к перемешиванию, когда в эвфотической зоне появляются воды, обогащенные природными биогенными компонентами. С точки зрения продуктивности озера подразделяются на две группы: 1) олиготрофные (малокормные) и 2) эвтрофные (кормные). Продуктивность лентических экосистем зависит также от поступающих веществ с окружающей суши и от глубины озера (наиболее продуктивны мелкие озера).

Пруды обладают хорошо развитой литоралью и практическим отсутствием стратификации, образуются они в различных понижениях, часто временно пересыхают летом или в засушливые годы. Фауна прудов способна переживать сухие периоды в покоящемся состоянии или перебираться в другие водоемы (земноводные). Естественные пруды ¾ высокопродуктивны. В искусственных прудах, в основном, человек сам подкармливает рыб.

Водохранилища (см. рис. 7.9) создаются человеком при возведении гидроэнергетических и гидромелиоративных комплексов.

>
о 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. В первом случае спускается вода гиполимниона, во втором ¾ эпилимниона. Через глубоководные шлюзы в реку поступает и более соленая вода, а биогены вызывают эвтрофикацию участка реки.

Лентические экосистемы

Рис. 7.9. Пресноводные экосистемы

Лотические экосистемы¾реки (см. рис. 7.9) отличаются от стоячих водоемов тремя условиями:

1) течение ¾ важный лимитирующий и контролирующий фактор;

2) обмен между водой и сушей значительно более активен;

3) распределение кислорода более равномерно, так как практически отсутствует стратификация.

Скорость течения влияет на распределение рыб в реках ¾ они могут жить и под камнями, и в заводях, под перекатами, но это будут разные виды, адаптированные к конкретным условиям. Река ¾ открытая экосистема, в которую поступает с прилегающих пространств большое количество органического вещества.

Детритное питание ¾ основа трофических цепей лотических экосистем: более 60% энергии консументы получают от привнесенного материала. Зато кислорода в реках достаточно и содержание его в воде постоянно, что обусловило узкую толерантность организмов по отношению к кислороду.


Выделяют лотические сообщества перекатов и плесов. На перекатах поселяются организмы, способные прикрепиться к субстрату (нитчатые водоросли), или хорошие пловцы (форель). На участках плеса сообщества напоминают прудовые.

В больших реках прослеживается продольная зональность: в верховьях ¾ сообщества перекатов, в низовьях и дельте ¾ плесов, между ними местами могут возникать и те и другие. Продольная зональность подчеркивается изменениями видового состава рыб. К низовьям видовой состав обедняется, но увеличиваются размеры рыб.

Заболоченные пресноводные участки, обычно¾собственно болота (см. рис. 7.9) ¾ низинные и верховые. Низинные имеют, как правило, питание подземными водами, а верховые ¾ атмосферными осадками. Верховые могут встречаться в любом понижении или даже на склонах гор, низинные возникают вследствие зарастания озер и речных стариц. Они покрыты водными макрофитами, болотными растениями и кустарниками.

Болотные почвы и торфяники содержат много углерода (14-20%), сельскохозяйственная отработка которых приводит к выделению в атмосферу большого количества углекислого газа, что усугубляет «CO2-проблему».


Источник: studopedia.org

Вопрос 4. Классификация природных экосистем биосферы

Классификации природных систем биосферы базируются на ландшафтном подходе, так как экосистемы — неотъемле­мая часть природных географических ландшафтов, образую­щих географическую (ландшафтную) оболочку Земли.

Ландшафт — природный географический комплекс, в ко­тором все основные компоненты (рельеф, верхние горизонты литосферы, климат, воды, почвы, растительность, животный мир) находятся в сложном взаимодействии, образуя однород­ную по условиям развития единую систему. По происхожде­нию выделяют два типа ландшафтов — природный и антропо­генный.

Природный ландшафт формируется исключительно под влиянием природных факторов и не преобразован хозяйствен­ной деятельностью человека. Выделяют следующие природные ландшафты:

геохимический — обозначает участок, выделенный на ос­нове единства состава и количества химических элемен­тов и соединений;

— элементарный ландшафт — обозначает участок, сложен­ный определенными породами, находящимися на одном элементе рельефа, в равных условиях залегания грунто вых вод, с одинаковым характером растительных ассо­циаций и одним типом почв;

охраняемый ландшафт, на котором в установленном по­рядке регламентированы или запрещены все или отдель­ные виды хозяйственной деятельности.

Антропогенный ландшафт — это преобразованный хозяй­ственной деятельностью бывший природный ландшафт на­столько, что изменена связь природных компонентов (занима­ют 50% суши).


Сюда относятся ландшафты:

агрокультурный (сельскохозяйственный) — раститель­ность в значительной степени заменена сельскохозяйст­венными и садовыми культурами;

техногенный — структура обусловлена техногенной дея­тельностью человека, с использованием мощных техни­ческих средств (нарушение земель, загрязнение промыш­ленными отходами). Сюда входит ландшафт индустри­альный, образующийся под воздействием на него про­мышленных комплексов;

городской (урбанистический) спостройками, улица­ми и парками.

И.А. Шилов (2000) выделяет три главных направления в экологических механизмах антропогенного преобразования ландшафтов:

1) обеднение видового состава и упрощение свя­зей в экосистемах, что снижает их устойчивость;

2) введение в исходный ландшафт мозаичности в результате деятельности человека повышает биоразнообразие и, следовательно, устой­чивость системы;

3) антропогенные ландшафты сохраняют в чем-то черты природного и привлекательность для ряда орга­низмов.

Границы ландшафтной оболочки Земли совпадают с гра­ницами биосферы. Главный источник энергии для ландшафт­ной оболочки, как и для биосферы — солнечная радиация. Но для биосферы она «движитель» биогеохимических циклов и главный компонент фотосинтеза. Однако на эти цели расходу­ется всего 2-3% энергии, остальная — на абиотическую среду, факторы которой определяют вместе с биотическими гомеостаз экосистем.


Неразрывное единство ландшафтной оболочки и биосферы свидетельствует о том, что живая природа существует в еди­ном энергетическом поле всего ландшафта, поэтому природ­ные экосистемы следует рассматривать как хорологические (пространственные) единицы биосферы, подобно тому, как ланд­шафты различного уровня следует рассматривать как пространственные единицы географической оболочки Земли.

Границы распространения биомов определяются ландшафт­ными компонентами материков, в названии — доминирующая растительность (кустарниковая, лесная). В водных экосистемах растительные организмы не доминируют, поэтому за основу взяты физические признаки среды обитания («стоячая», «теку­чая» вода, открытый океан и т.п.). Ю. Одум предложил следу­ющую классификацию природных экосистем биосферы на прин­ципах биомного подхода:

1. Наземные биомы. Тундра: арктическая и альпийская. Бореальные хвойные леса. Листопадный лес умеренной зоны. Степь умеренной зоны. Тропические степи и саванны. Чапарраль — районы с дождливой зимой и засушливым ле­том. Пустыня: травянистая и кустарниковая. Полувечнозе­леный тропический лес: выраженный влажный и сухой се­зоны. Вечнозеленый тропический дождевой лес.

1. Типы пресноводных экосистем. Лентические (стоячие во­ды): озера, пруды ит.д. Лотические (текучие воды): реки, ручьи и т. д. Заболоченные угодья: болота и болотистые леса.

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 цепив 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 зонойназывают 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 истратификация 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 вфотической (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.

Источник: studopedia.ru

    лентические экосистемы – озёра и пруды – стоячие воды;

    лотические экосистемы – родники, ручьи, реки – текучие воды;

    заболоченные участки, с колеблющимся уровнем по сезонам и годам – марши и болота.

   Лимитирующие  факторы водной среды — температура, прозрачность, течение, соленость и др. Многие водные животные — стенотермныдля них опасно даже небольшое тепловое загрязнение. Для жизни в водоёмах очень важна прозрачность воды. 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 и др.), потому что у них есть специальные механизмы осмотической регуляции.

   Пищевые цепи в водоемах хорошо развиты и представлены организмами всех трофических уровней. Продуценты представлены автотрофами, консументы – полным набором от растительноядных и хищников до паразитов, редуценты – отличаются разнообразием, так как связаны с природой субстрата. Водные организмы, с экологических позиций, классифицируются по местообитанию в водоеме: бентос организмы, живущие на дне; перифитон – животные и растения, прикрепленные к стеблям водных растений или к другим выступам над дном водоема; планктонорганизмы 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 и толща 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 у большинства 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);

   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. 

   4. Морские экосистемы

   Морская среда непрерывна и занимает более 70% поверхности планеты. Глубина океана огромна (до 11 км), но жизнь есть во всех его уголках и наиболее богата вблизи суши. Барьерами для передвижения животных являются температура, соленость, глубина, тем не менее, в океане отсутствуют абиотические зоны. Из — за постоянно действующих ветров — пассатов — в океанах и морях происходит постоянная циркуляция воды за счет мощных течений, что исключает дефицит кислорода в глубинах океана. Наиболее продуктивны в Мировом океане области апвеллинга. Апвеллинг процесс подъема холодных вод с глубины океана там, где ветры постоянно перемещают воду прочь от крутого материкового склона, взамен которой поднимается из глубины вода, обогащенная биогенами. Соленость в них колеблется по сезонам года, поэтому здесь живут эвригалинные организмы, в отличие от таковых в открытом океане (средняя соленость 35 г/л), которые являются стеногалинными. Для морских водоёмов характерна устойчивая щелочная среда: рН = 8,2.

   Биогенные элементы — важный лимитирующий фактор в морской среде, где их содержится несколько частей на миллиард частей воды. Но эти элементы быстро перехватываются организмами, попадая в их трофические цепи, практически не достигнув гетеротрофной зоны (биологический круговорот). Значит, низкая концентрация биогенов еще не говорит об их всеобщем дефиците.

   Главным фактором, дифференцирующим морскую биоту, является глубина моря: материковый шельф резко сменяется материковым склоном, плавно переходящим в материковое подножие, которое опускается ниже к ровному ложу океана — абиссальной равнине. Этим морфологическим частям океана примерно соответствуют следующие зоны: неритическая — шельфу (с литоралью — приливно — отливной зоной), батиальная материковому склону и его подножию; абиссальная область океанических глубин от 2000 до 5000 м. Область открытого океана за пределами шельфа называют океанической. Все население океана, так же как и в пресноводных экосистемах, делится на планктон, нектон, бентос. Планктон и нектон, все, что живет в открытых водах, образует так называемую пелагическую зону.

   Самая верхняя часть океана, куда проникает  свет и где создается первичная  продукция, называется эвфотической. Ее мощность в открытом океане доходит до 200 м, а в прибрежной части — не более 30 м. По сравнению с километровыми глубинами, эта зона достаточно тонкая и отделяется компенсационной зоной от значительно большой водной толщи, вплоть до самого дна — афотической зоны.

   Биотические сообщества каждой из указанных зон, кроме эвфотической, разделяются  на бентосные и пелагические. В них к первичным консументам относятся зоопланктон, насекомых в море экологически заменяют ракообразные. Подавляющее число крупных животных хищники. Для моря характерна очень важная группа животных, которую называют сессилъными (прикрепленными). Их нет в пресноводных системах (морские лилии). Все животные бентоса в своем жизненном цикле проходят пелагическую стадию в виде личинок.

   Область континентального шельфа, ограниченная глубиной моря до 200 м. Самая богатая фауной в океане. Очень богат кормом планктон за счет личинок бентосной фауны. Области апвелинга расположены вдоль западных пустынных берегов континентов. Они богаты рыбой и птицами, живущими на островах. Но при изменении направления ветра приходит спад «цветения» планктона и наступает массовая гибель рыб вследствие развития бескислородных условий (эвтрофикация). Лиманыэто полузамкнутые прибрежные водоемы. Они представляют собой экотоны между пресноводными и морскими экосистемами. Лиманы высокопродуктивны, являются ловушками биогенных веществ. Они служат для откорма молоди. Попадая в сферу хозяйственной деятельности человека, они могут потерять свою продуктивность вследствие загрязнения водной среды. Океанические областиэвфотическая зона открытого океана, бедны биогенными элементами. Это воды «пустыни» по сравнению с прибрежными. Зоны Арктики и Антарктики намного продуктивнее, так как плотность планктона растет при переходе к холодным морям и фауна рыб и китов здесь значительно богаче.

   Экосистемы  глубоководных рифтовых зон океана находятся на глубине около 3000 м и более, в сплошной темноте, где невозможен фотосинтез, преобладает сероводородное загрязнение, есть выходы горячих подземных вод, высокие концентрации ядовитых металлов, и тем не менее здесь существует жизнь. 

   5. Целостность биосферы как глобальной экосистемы

   Закон целостности биосферы можно сформулировать так: биогенный ток атомов между компонентами биосферы связывает их в единую материальную систему, в которой изменение даже одного звена влечет за собой сопряженное изменение всех остальных. Следовательно, целостность биосферы обусловлена непрерывным обменом вещества и энергии между ее составными частями.

   Характеристика  природных экосистем показывает, что экосистемы и ландшафты в  целом представляют единое энергетическое поле, а это значит, целостность  биосферы это и целостность ландшафтной  оболочки Земли и, соответственно, наоборот — целостность ландшафтной оболочки обеспечивает и целостность биосферы. Изменения в общей энергетике ландшафта, например, изменение количества осадков и температуры, влекут за собой и сопряженные изменения  всех звеньев в биосферной его  части — возникает цепная реакция.

   Примером  действия закона целостности являются процессы, происходящие в экосистемах  пустыни Атакама и прилегающей  к ней части океана, которая  находится на западном побережье  Южной Америки, и пустынность  ее обусловлена холодным Перуанским течением (количество осадков 10 — 50 мм/г). Холодные же океанские воды (зона апвеллинга) богаты фито — и зоопланктоном и  рыбой. Но раз в 8 — 12 лет от экватора начинает распространяться теплое течение Эль — Ниньо. Приход этих бедных кислородом малопродуктивных вод приводит к катастрофическому изменению экосистемы: рыба — анчоусы, которых здесь вылавливают до 12 млн. т/год, практически исчезает, (улов падает до 1,8 млн. т), морские птицы, питающиеся рыбой, гибнут или улетают. В этот же период над пустыней Атакама разражаются тропические ливни, вызывающие мощные наводнения, появляются растения — эфемеры и масса насекомых. Пустыня «цветет». Такое состояние может продолжаться до пяти-шести месяцев, но затем снова теплое течение Эль — Ниньо отодвигается к экватору, в район Галапагосских островов, а холодное Перуанское — занимает свое обычное место. И все природные процессы развиваются в обратном направлении.

   Изучение  этого явления в течение многих десятилетий показало, что оно  влияет на значительно большую часть  биосферы — выпадение осадков в  Атакаме приводит к засухе, например, в Судане и Эфиопии, из чего следует, что при решении практических задач рационального природопользования необходимо учитывать закон целостности. Наиболее ярким примером несоблюдения закона целостности служит деградация экосистемы Приаралья. Но в отличие  от приведенного примера, опустынивание  Приаралья и обмеление Аральского моря — процессы не циклические и  не природные, а практически необратимые  антропогенные (ациклические).

Источник: myunivercity.ru

  Лентические экосистемы в литоральной зоне содержат два типа продуцентов: укрепившиеся в дне цветковые растения и плавающие зеленые растения — водоросли, некоторые высшие (рдесты) (рис. 7.7). Растения, укрепленные в дне, образуют три концентрические зоны: 1) зона надводной вегетации — фотосинтезирующая часть растений (камыши, рогозы и др.) находится над водой, а биогенные элементы извлекаются из донных осадков; 2) зона укрепленных в дне растений с плавающими по воде листьями (кувшинки) — у них та же роль, что и у растений первой зоны, но они могут затенять
Лентические экосистемы
Рис. 7.7. Некоторые продуценты лентических сообществ: прибрежные растения, укореняющиеся в дне водоема (1—7), нитчатые водоросли (8—9) и фитопланктон (10—20) (по Ю.Одуму, 1975)

нижние толщи воды; 3) зона подводной вегетации — укорененные и прикрепленные растения, полностью находящиеся под водой и осуществляющие фотосинтез и минеральный обмен в водной среде (рдесты и прикрепленные водоросли — харовые).
Животные, консументы более разнообразны в литорали, чем в других зонах водоема. Перифитон представлен моллюсками, коловратками, мшанками, личинками насекомых и др. Многие животные нектона дышат кислородом атмосферного воздуха (лягушки, саламандры, черепахи и др.). Рыбы большую часть жизни проводят в литорали и здесь же размножаются. Зоопланктон представлен ракообразными, имеющими большое значение для питания рыб (дафнии и др.).
В сообществах лимнической зоны продуцентом является фитопланктон. В водоемах умеренного пояса плотность его популяции заметно изменяется по сезонам. Весной «цветение» связано с массовым развитием приспособленных к прохладной воде диатомитовых водорослей, летом — зеленых, осенью — азотфиксирующих сине-зеленых водорослей. Зоопланктон представлен растительноядными ракообразными и коловратками, все другие — хищники. Нектон лимнической зоны — это только рыбы.
Сообщества профундальной зоны существуют без света. Фауна и флора здесь — в зоне поверхностного раздела вода — ил, где накапливается органический материал, — представлена бактериями и грибами (редуценты), а также бентосными формами — личинками насекомых, моллюсками, кольчатыми червями (консументами).
Количество красных кольчатых червей возрастает с ростом загрязнения водоема сточными водами, т.е. по этому показателю можно судить о степени загрязнения водоема.
Действие на сообщества стоячих водоемов таких лимитирующих факторов, как содержание кислорода, температуры и освещенности, зависит от специфических особенностей этих водоемов — озер, прудов и искусственных водохранилищ.
Озера — естественные пресноводные водоемы, образовались геологически сравнительно недавно — за последние

несколько десятков тысяч лет, и лишь возраст некоторых из них исчисляется миллионами лет, например Байкала. Наличие у большинства озер профундальной зоны сказывается на температурном режиме водной толщи, на ее «перемешивании» и распределении кислорода в ней. Эти процессы сезон- ны, как и стратификация озера по температурному режиму (рис. 7.8).
Лентические экосистемы
Рис. 7.8. Температурная стратификация в озере умеренной зоны Северного полушария (оз. Линсли, Коннектикут, США; по Ю. Одуму, 1975)

В озерах умеренного пояса в летнее время можно выделить в вертикальном разрезе три зоны: эпилимнион — до глубины, где происходит конвекция (циркуляция) воды; термоклина — это промежуточная зона, где вода не смешивается с водой верхней зоны; гиполимнион — область холодной воды, где нет циркуляции.
Термоклина обычно расположена ниже границы проникновения света, и запасы кислорода, в отрезанном от его источников гиполимнионе, истощаются. Наступает летний период стагнации. Осенью, вследствие выравнивания температур, происходит общее перемешивание воды и обогащение гиполимниона кислородом. Зимой, когда температура воды подо льдом становится ниже 4 °С, что снижает ее плотность и снова приводит к стратификации озера и к зимней стагнации. Весной, после таяния льда, температура воды достигает 4 °С, она тяжелеет и снова происходит весеннее перемешивание. Это классическая схема для водоемов Евразии и Северной Америки. В полярных областях и субтропиках общее перемешивание воды в водоемах бывает только один раз в году: в первом случае — летом, во втором — зимой. В водоемах тропиков перемешивание воды идет постоянно, но медленно, а общее ее перемешивание происходит редко и нерегулярно.
Цветение фитопланктона обычно приурочено к перемешиванию, когда афотической (освещенной) зоне появляются воды, обогащенные природными биогенными компонентами. С точки зрения продуктивности озера подразделяются на две группы: 1) олиготрофные (малокормные) и 2) эвтрофные (кормные). Продуктивность лентических экосистем зависит также от поступающих веществ с окружающей суши и от глубины озера (наиболее продуктивны мелкие озера).
Пруды обладают хорошо развитой литоралью, и стратификация практически отсутствует; образуются они в различных понижениях, часто временно пересыхают летом или в засушливые годы. Фауна прудов способна переживать сухие периоды в покоящемся состоянии или перебираться в другие водоемы (земноводные). Естественные пруды высокопродуктивны. В искусственных прудах, в основном, человек сам подкармливает рыб.
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 теплой экспортирует биогенные вещества, если сброс идет поверх плотины, то экспортируется тепло и аккумулируются биогены. В первом случае спускается вода гиполимниона, во втором — эпи- лимниона. Через глубоководные шлюзы в реку поступает и более соленая вода, а биогены вызывают эвтрофикацию участка реки.
Логические экосистемы — реки — отличаются от стоячих водоемов тремя основными условиями: 1) течения — важный лимитирующий и контролирующий фактор; 2) обмен между водой и сушей значительно более активен; 3) распределение кислорода более равномерно, так как практически отсутствует стратификация.
Скорость течения влияет на распределение рыб в реках — они могут жить и под камнями, и в заводях, под перекатами, но это будут разные виды, адаптированные к конкретным условиям. Река — открытая экосистема, в которую поступает с прилегающих пространств большое количество органического вещества.
Детритное питание — основа трофических цепей лоти- ческих экосистем: более 60% энергии консументы получают от привнесенного материала. Зато кислорода в реках достаточно и содержание его в воде постоянно, что обусловило узкую толерантность организмов по отношению к кислороду-
Выделяют лотические сообщества перекатов и плесов. На перекатах поселяются организмы, способные прикрепиться к субстрату (нитчатые водоросли), или хорошие пловцы (форель). На участках плеса сообщества напоминают прудовые.
В больших реках прослеживается продольная зональность: в верховьях — сообщества перекатов, в низовьях и дельте — плесов, между ними местами могут возникать и те и другие. Продольная зональность подчеркивается изменениями видового состава рыб. К низовьям видовой состав обедняется, но увеличиваются размеры рыб.
Заболоченные пресноводные участки, обычно собственно болота, — низинные и верховые. Низинные имеют, как правило, питание подземными водами; а верховые — атмосферными осадками. Верховые могут встречаться в любом понижении или даже на склонах гор, низинные возникают вследствие зарастания озер и речных стариц. Они покрыты водными макрофитами, болотными растениями и кустарниками.
Болотные почвы и торфяники содержат много углерода (14—20%), сельскохозяйственная отработка которых приводит к выделению в атмосферу большого количества углекислого газа, что усугубляет С02-проблему.

Источник: bookucheba.com