В общем различия между текучими и стоячими водами сконцентрированы вокруг триады условий: I) течения, являющегося значительно более важным контролирующим и лимитирующим фактором; 2) обмена между сушей и водой, относительно более интенсивно выраженного в реках, в результате чего в реке создаются более «открытая» экосистема и «гетеротрофный» тип метаболизма сообщества, особенно если река невелика; 3) концентрации кислорода, которая в реке обычно выше, его более равномерного распределения и более слабо выраженной (или отсутствующей вовсе) термической стратификации; исключения составляют большие медленно текущие реки.
Вдоль «речного континуума» происходят изменения метаболизма сообщества, биотического разнообразия и размера частиц от !истоков до устья, как показано на рис. 4.11. На протяжении конкретного речпого потока выявляются обычно две зоны: Перекаты: участки с достаточно быстрым течением. Дно свободно от ила и обломочных материалов, вследствие чего поверхность его твердая.

этой зоне обитают специализированные организмы, которые прочно прикрепляются или прилипают к субстрату (как личинки веснянок и ручейников), или хорошие пловцы, способные плыть против течения (форель, дартер и т. д.). Плёсы: глубоководные участки с медленным течением, в результате чего ил и песок оседают на дно, образуя мягкий субстрат. Такие условия благоприятны для жизни роющих п плавающих животных, укореняющихся растений и на больших плёсах — развития планктона. Сообщества плёсов крупных рек напоминают прудовые.
В верховьях реки обычно вымывают породу, врезаясь в субстрат, в результате чего дно чаще бывает твердым. В нижнем течении реки взвесь обычно оседает, формируются заливные долины и дельта, которые часто бывают крайне плодородными.
По химическому составу воды Ливингстон (Livingstone, 1963) подразделяет реки мира на два типа: I) жестководные, или карбонатные, реки, содержащие 100%о или более растворенных неорганических веществ, и 2) мягководные, или хлоридные, реки, где растворенных веществ менее 25%о.
Химизм воды карбонатных рек определяется преимущественно выветриванием скальных пород, а доминирующий фактор, определяющий химизм хлоридных рек, — атмосферные осадки. Еще один тип рек, характерный для теплых низменностей, — гумусовые, или «черные», реки с высокой концентрацией растворенных органических веществ.
Ряд превосходных исследований, проведенных преимущественно на рыбах, по энергетике пищевых цепей в реках был выполнен, например, Алленом (Allen, 1951), Хортоном (Horton, 1961), Камминсом (Cummins, 1974) и на р.

мзе Манном (Mann, 1965).
Несмотря на малочисленность родников и источников и небольшое пространство, занимаемое ими, изучение их чрезвычайно важно. Источники послужили объектом изучения целостных экосистем; к числу лучших исследований следует отнести исследования крупных известковых источников во Флориде (Н. Т. Odum и сотрудники), маленьких холодных родников в Новой Англии (Teal, Tilly) и горячих источниках в Йеллоустоне (Wiegert, Brock и сотрудники).

Источник: bookucheba.com

В общем различия между текучими и стоячими водами сконцентрированы вокруг триады условий: I) течения, являющегося значительно более важным контролирующим и лимитирующим фактором; 2) обмена между сушей и водой, относительно более интенсивно выраженного в реках, в результате чего в реке создаются более «открытая» экосистема и «гетеротрофный» тип метаболизма сообщества, особенно если река невелика; 3) концентрации кислорода, которая в реке обычно выше, его более равномерного распределения и более слабо выраженной (или отсутствующей вовсе) термической стратификации; исключения составляют большие медленно текущие реки.
Вдоль «речного континуума» происходят изменения метаболизма сообщества, биотического разнообразия и размера частиц от !истоков до устья, как показано на рис. 4.11. На протяжении конкретного речпого потока выявляются обычно две зоны: Перекаты: участки с достаточно быстрым течением.

о свободно от ила и обломочных материалов, вследствие чего поверхность его твердая. В этой зоне обитают специализированные организмы, которые прочно прикрепляются или прилипают к субстрату (как личинки веснянок и ручейников), или хорошие пловцы, способные плыть против течения (форель, дартер и т. д.). Плёсы: глубоководные участки с медленным течением, в результате чего ил и песок оседают на дно, образуя мягкий субстрат. Такие условия благоприятны для жизни роющих п плавающих животных, укореняющихся растений и на больших плёсах — развития планктона. Сообщества плёсов крупных рек напоминают прудовые.
В верховьях реки обычно вымывают породу, врезаясь в субстрат, в результате чего дно чаще бывает твердым. В нижнем течении реки взвесь обычно оседает, формируются заливные долины и дельта, которые часто бывают крайне плодородными.
По химическому составу воды Ливингстон (Livingstone, 1963) подразделяет реки мира на два типа: I) жестководные, или карбонатные, реки, содержащие 100%о или более растворенных неорганических веществ, и 2) мягководные, или хлоридные, реки, где растворенных веществ менее 25%о.
Химизм воды карбонатных рек определяется преимущественно выветриванием скальных пород, а доминирующий фактор, определяющий химизм хлоридных рек, — атмосферные осадки. Еще один тип рек, характерный для теплых низменностей, — гумусовые, или «черные», реки с высокой концентрацией растворенных органических веществ.
Ряд превосходных исследований, проведенных преимущественно на рыбах, по энергетике пищевых цепей в реках был выполнен, например, Алленом (Allen, 1951), Хортоном (Horton, 1961), Камминсом (Cummins, 1974) и на р.
iv>
мзе Манном (Mann, 1965).
Несмотря на малочисленность родников и источников и небольшое пространство, занимаемое ими, изучение их чрезвычайно важно. Источники послужили объектом изучения целостных экосистем; к числу лучших исследований следует отнести исследования крупных известковых источников во Флориде (Н. Т. Odum и сотрудники), маленьких холодных родников в Новой Англии (Teal, Tilly) и горячих источниках в Йеллоустоне (Wiegert, Brock и сотрудники).

Источник: bookucheba.com

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.


стительность 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

Лотические экосистемы (реки, родники, ручьи и др.) отличаются от стоячих водоемов следующими особенностями: 1) наличие течения; 2) более активный обмен между водой и сушей; 3) более высокое содержание кислорода и более равномерное его распределение; 4) преобладание детритных цепей питания (здесь более 60% энергии консументы получают от привнесенного материала). Выделяют лотические сообщества перекатов и плесов. На перекатах поселяются организмы, способные прикрепиться к субстрату (например, нитчатые водоросли) или хорошие пловцы (например, 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. Видовой состав рыб к низовьям обедняется, но увеличиваются их размеры.[ …]

Экосистемы пресноводные — они подразделяются на три группы: лентические (от лат. — медленно, спокойно), стоячие воды (озера, пруды, водохранилища), лотические (от лат. — омывающий), проточные воды (реки, ручьи, родники) и заболоченные участки (марши и болота). В лотических экосистемах выделяются экологические зоны: перекаты — участки с достаточно быстрым течением, где преимущественно обитают организмы, способные прикрепляться к субстрату, или хорошие пловцы (форель); и плесы — глубоководные участки с медленным течением, как правило, с мягким фунтом, что благоприятно для водных растений и развития планктона.[ …]

Лотические экосистемы — реки (см. рис. 7.9) отличаются от стоячих водоемов тремя 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.[ …]

Пресноводные экосистемы — лентические (стоячие воды): озера, пруды, водохранилища и др., лотические или текущие воды (реки, ручьи) и заболоченные угодья (болота и марши).[ …]

В пресноводной аквакультуре в зависимости от характера водоема различают лентические (стоячие воды) экосистемы— озера, пруды и лотические (текучие воды) — реки, ручьи и заболоченные угодья — болота и болотистые леса. На практике чаще всего используют стоячие, слабопроточные водоемы или водоемы озерного типа.[ …]

Лимитирующие факторы водной среды — температура, прозрачность, течение, соленость и др. Многие животные, живущие в воде, стенотермны, вследствие чего опасно даже небольшое тепловое загрязнение среды. Для жизни в водоемах очень важна прозрачность воды, мерой для которой служит глубина зоны, в которой возможен фотосинтез при проникновении солнечного света. Прозрачность может быть разная — от нескольких сантиметров в очень мутных водоемах, до 30—40 м в чистых горных озерах. Течение — также важный лимитирующий фактор в лотических экосистемах — влияет ка распространение организмов и содержание газов и солей.[ …]

Источник: ru-ecology.info

 

Пресноводные экосистемы подразделяются на:

лентические, т.е. экосистемы со стоячей водой (озера, пруды);

лотические, т.е. экосистемы с проточной водой (родники, ручьи, реки);

заболоченные участки с изменяющимся с течением времени уровнем.

Составляя весьма малую часть от всех экосистем биосферы, пресноводные экосистемы имеют большое значение для человека, т.к. пресная вода является практически единственным источником для бытовых и промышленных нужд.

Лимитирующими факторами водной среды являются температура, прозрачность, течение, содержание солей и др. Многие животные, живущие в воде, стенотермны; поэтому для них опасно даже небольшое тепловое загрязнение среды. Для водных экосистем очень важна прозрачность воды, характеристикой которой служит глубина водного слоя, в котором возможен фотосинтез при проникновении солнечного света. В различных пресноводных водоемах наблюдается разная степень прозрачности: от нескольких сантиметров в очень мутных водоемах до десятков метров в чистых горных озерах. Течение является важным лимитирующим фактором в лотических экосистемах; оно влияет на распространенность организмов и содержание газов и солей.

Важнейшим лимитирующим фактором в водных экосистемах является концентрация кислорода. Лимитирующими из биогенных солей обычно служат нитраты и фосфаты.

На численности и расселении водных организмов, в особенности, рыб, сказывается пространственное разделение пресных водоемов: в разных водоемах одни и те же экологические ниши занимают рыбы разных видов.

Весьма существенной является разница в концентрации солей в организме гидробионта и в окружающей водной среде, приводящая к осмотическим явлениям на границе организм — среда. В зависимости от различия в концентрации солей в организме рыбы и в воде, жидкость в организме рыбы может быть гипертонична или гипотонична (в первом случае давление жидкости в организме рыбы повышено, во втором — понижено); и то и другое может приводить к гибели животного. Поэтому пресноводные рыбы не могут жить в море, а морские — в реке или пресном озере. Но существуют рыбы, 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. Продуцентами служат автотрофы: фото- и хемосинтезирующие микроорганизмы и водные растения. Консументы представлены широким набором животных: от растительноядных и хищников различных порядков до паразитов. Редуценты также отличаются большим разнообразием.

С точки зрения классификации по месту обитания в водоеме организмы можно разделить на специфические группы, например, организмы, прикрепляющиеся ко дну, живущие в илистых осадках или просто покоящиеся на дне. Другую группу образуют животные и растения, прикрепляющиеся к листьям и стеблям водных растений или к другим выступам над дном водоема. Третья группа представлена мелкими организмами, как бы взвешенными в воде и перемещающимися с помощью течения (фитопланктон, зоопланктон). Наконец, рыбы, амфибии и др. образуют группу организмов, самостоятельно перемещающихся в воде.

Особое значение имеет распределение организмов по трем зонам водоема. Литоральной зоной называют толщу воды, где солнечный свет доходит до дна. Лимническая зона — это толща воды до глубины, куда проникает всего 1% потока солнечного излучения и где затухает фотосинтез. Эвфотической зоной называют всю толщу воды в литоральной и лимнической зонах, куда проникает солнечный свет. Наконец, профундальная зона — это дно и толща воды на глубине, куда не проникает солнечный свет.

Лентические экосистемы в литоральной зоне содержат два типа продуцентов: это растения, укрепленные в дне и плавающие. Растения, укрепленные в дне, образуют три зоны: зону надводной вегетации, когда фотосинтезирующая часть растений расположена над поверхностью воды, а биогенные элементы извлекаются из донных осадков (камыши); зону укрепленных в дне растений с плавающими на поверхности воды листьями (кувшинки); зону подводной вегетации, когда укоренившиеся в дне растения полностью находятся под водой.

Литоральная зона характеризуется наибольшим видовым разнообразием животных по сравнению с остальными зонами. Так, рыбы большую часть жизни проводят в литоральной зоне и здесь же размножаются. В сообществах лимнической зоны продуцентом является фитопланктон. Сообщества профундальной зоны существуют без солнечного света.

Наличие у большинства озер профундальной зоны сказывается на температурном режиме водной толщи и распределении кислорода в ней. Например, в озерах умеренного пояса в летнее время толщу воды можно условно разделить на верхнюю зону, где происходит конвекция воды, промежуточную зону, где вода не перемешивается с водой верхней зоны, и придонную область холодной воды, где нет конвекции. Промежуточная зона обычно расположена в профундальной зоне, куда не проникает солнечное излучение, и запасы кислорода в придонной области, отрезанной от его источников, истощаются. Осенью, вследствие выравнивания температур, происходит общее перемешивание воды в озере и обогащение придонной области кислородом.

Лотические экосистемы — реки — отличаются от стоячих водоемов наличием течения — важного лимитирующего фактора, значительно более активного обмена между сушей и водой, более равномерного распределения кислорода. Скорость течения влияет на распределение рыбы в реках — рыба может жить и под камнями, и в заводях, под перекатами, но это будут разные виды, адаптированные к конкретным условиям.

Река — это в значительной степени открытая экосистема, в которую с прилегающих территорий поступает большое количество органического вещества. Трофические цепи лотических экосистем основываются на привнесенной органике: более 60% энергии консументы получают от привнесенного материала.

В больших реках прослеживается продольная зональность, проявляющаяся, в частности, в изменении видового состава рыбы. К низовьям видовой состав обедняется, но увеличиваются размеры рыбы.

Заболоченные пресноводные участки делят на низинные и верховые. Низинные, как правило, питаются подземными водами, а верховые — атмосферными осадками. Болотистые почвы и торфяники содержат много углерода (14 — 20%), поэтому их сельскохозяйственная разработка приводит к выделению в атмосферу большого количества углекислого газа.

 

 

МОРСКИЕ ЭКОСИСТЕМЫ

 

Океан занимает более 70% поверхности земного шара. Жизнь в океане присутствует практически везде, но наиболее богаты ее формы вблизи материков и островов. В океане практически отсутствуют абиотические зоны, несмотря на то, что барьерами для миграции организмов являются температура, соленость, глубина.

Благодаря постоянно действующим ветрам — пассатам, в океанах и морях происходит постоянная циркуляция воды за счет мощных теплых или холодных течений, что исключает дефицит кислорода в глубинах океана.

В прибрежной зоне значительную роль играют приливы, вызванные гравитационными полями Луны и Солнца. Они обусловливают заметную периодичность в жизни биологических сообществ.

Среднее содержание солей в океанской воде составляет 35 г/л. Около 25% из этого количества приходится на долю хлористого натрия, остальное — это, в основном, соли кальция, магния и калия (сульфаты, карбонаты, бромиды и др.); на долю соединений других элементов приходится менее 1%. В воде прибрежной зоны, там, где устья рек переходят в заливы, величина солености, оставаясь меньше указанного среднего по всему океану значения, в течение года испытывает значительные сезонные колебания. Поэтому именно в этой прибрежной зоне обитают организмы, обладающие специальными механизмами осмотической регуляции и, соответственно, способные жить как в пресноводной, так и в соленой средах.

Важным лимитирующим фактором в морской среде является содержание биогенных элементов. На первый взгляд, их содержание в океанской воде чрезвычайно мало, составляя несколько миллиардных долей от полной массы воды. Однако оборот биогенных элементов в морских экосистемах очень высок; они быстро перехватываются организмами и попадают в их трофические цепи, практически не достигая гетеротрофной зоны.

Главным фактором, на основе которого дифференцируется морская биота, является глубина моря. По мере удаления от берега в океане различают следующие зоны. Материковый шельф с плавно нарастающей глубиной резко сменяется материковым склоном, переходящим в более пологое материковое подножие, которое с ростом глубины переходит в ровное ложе океана — абиссальную равнину. Последняя представляет собой область океанических глубин от 2000 до 5000 м. Абиссальная область местами разрезается глубокими впадинами и ущельями, глубина которых достигает 6000 м.

Самый верхний слой океанской воды, куда проникает солнечный свет и где создается первичная продукция, как и в пресноводных лентических системах, называют эвфотической зоной. Ее мощность в открытом океане достигает 200 м, а в прибрежной части — не более 30 м.

В морских биотических сообществах продуцентами являются водоросли и фитопланктон; к первичным консументам относятся зоопланктон и ракообразные. Подавляющее число крупных морских животных — хищники. Для морских экосистем характерно наличие важной группы животных, которую называют прикрепленными. Многие из них напоминают растения; отсюда происходят их названия (например, морские лилии). В морских экосистемах широко развиты симбиоз (мутуализм) и комменсализм.

Наиболее продуктивны в Мировом океане области апвеллинга. Апвеллингом называют процесс подъема холодных вод с глубины океана там, где ветры постоянно перемещают поверхностный слой воды от материкового склона, а взамен нее из океанских глубин поднимается вода, обогащенная биогенными элементами. Области апвеллинга расположены вдоль западных берегов континентов. Они богаты рыбой и птицами, живущими на островах. Но при изменении направления ветра происходит резкий спад жизнедеятельности планктона и наблюдается массовая гибель рыбы вследствие снижения концентрации кислорода в воде.

Область континентального шельфа (условно включающая прибрежные области океана с глубинами до 200 м) составляет около 8% площади океана и является самой богатой в океане с точки зрения биоразнообразия. Прибрежная зона благоприятна по условиям питания; так что даже в дождевых тропических лесах нет такого разнообразия, как здесь.

Лиманами называют полузамкнутые прибрежные водоемы, представляющие собой экотоны между пресноводными и морскими экосистемами. Лиманы чрезвычайно высокопродуктивны. Они являются ловушками биогенных веществ и богаты целым комплексом морепродуктов (рыба, крабы, креветки, устрицы и т.д.).

Океанические области (эвфотическая зона открытого океана) бедны биогенными элементами, так что эти воды можно считать "пустынями" по сравнению с прибрежной зоной. Арктические и антарктические зоны намного продуктивнее, так как плотность планктона растет при переходе от теплых морей к холодным, поэтому и фауна рыб и китообразных здесь значительно богаче.

Фитопланктон является продуцентом — первичным источником энергии в пищевых цепях. Крупные животные, прежде всего рыбы, здесь являются преимущественно вторичными консументами, питающимися зоопланктоном.

Видовое разнообразие фауны снижается с глубиной и, тем не менее, разнообразие рыб в абиссальной зоне велико, несмотря на то, что она практически лишена продуцентов. Видовое разнообразие в абиссальной зоне обусловлено стабильностью условий в течение очень длительного времени, что привело здесь к замедлению эволюции и сохранило многие виды из далеких геологических эпох.

Экосистемы глубоководных зон океана расположены на глубинах более 3000 м, в сплошной темноте, где невозможен фотосинтез. Здесь преобладает сероводородное заражение, имеются выходы горячих подземных вод, высокие концентрации токсичных металлов. Живые организмы здесь представлены гигантскими червями, крупными двустворчатыми моллюсками, крабами, креветками и отдельными экземплярами рыб, приспособленных к жизни в подобных условиях. Продуцентами здесь выступают сероводородные бактерии, существующие в симбиозе с моллюсками.

Океан является колыбелью жизни на планете. Появление жизни в океане более 3 млрд. лет тому назад положило начало формированию биосферы. И сегодня, занимая более 70% поверхности Земли, океан в сочетании с материковыми экосистемами во многом определяет целостность современной биосферы Земли.

Целостность биосферы обусловлена непрерывным обменом вещества и энергии между ее составными частями. Поэтому изменение даже одного звена влечет за собой изменение в той или иной степени всех остальных звеньев. Экосистемы и ландшафты представляют собой единую целостную систему, поэтому изменения в ландшафтной оболочке Земли, например, изменение количества осадков и температуры, влечет за собой соответствующие изменения в биосфере.

Ярким примером проявления системного характера в поведении экосистем и ландшафтных характеристик служит явление, получившее название Эль-Ниньо. На западном побережье Латинской Америки расположена пустыня Атакама. Пустынность ее обусловлена холодным Перуанским течением. Годовое количество осадков составляет 10 — 50 мм. Область океана вблизи западного побережья Южной Америки представляет собой зону апвеллинга; поэтому холодные океанские воды в этой зоне обогащены кислородом, соответственно, в этой зоне велика плотность фито- и зоопланктона, а значит, много рыбы. Но раз в 8 — 12 лет от экватора распространяется теплое течение Эль-Ниньо. Приход этих обедненных кислородом малопродуктивных вод вызывает катастрофические последствия для экосистемы: рыба практически исчезает, морские птицы, питающиеся рыбой, частично гибнут, частично улетают. В этот же период над пустыней Атакама разражаются тропические ливни, вызывающие мощные наводнения, появляются растения и громадное количество насекомых. Такое состояние продолжается несколько месяцев, после чего теплое течение отступает к экватору, а холодное Перуанское снова занимает свое место. При этом все природные процессы развиваются в обратном направлении.

Источник: megaobuchalka.ru