Лотические экосистемы
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
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.
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