Естественные экосистемы и их использование

Естественные экосистемы и их использование

Экосистема - это сообщество организмов (растений, животных, грибов, микроорганизмов)  с окружающей их средой, взаимодействующих между собой и образующих экологическую единицу.

Виды экосистем:

• Лесные
• Степные
• Луговые
• Экосистемы тундры
• Экосистемы пустынь
• Горные
• Болотные
• Пресноводные
• Морские

Лесные экосистемы занимают почти 40 % территории планеты. На их долю приходится 44 % территории России, 14.1 % - Украины, 33.9 % - Белоруссии. Много лесов в странах Балтии. Все эти леса растут в условиях умеренного климата. Лесами покрыты значительные площади в тропическом поясе. Основную биомассу продуцируют деревья. Это сложный тип экосистем, в составе которых есть также кустарники, травы, мхи, лишайники. Разнообразно и животное население лесов.

Основные виды лесов умеренных  широт:

• Хвойные – еловые, сосновые, пихтовые, кедровые, лиственничные леса. Занимают северную часть лесной зоны России (тайги), и верхнюю часть лесного пояса гор – Кавказа, Карпат, Памира и Тянь-Шаня. Они дают ценную древесину, поэтому в тайге ведут основные лесозаготовки, часто истощающие леса.
• Широколиственные и смешанные – основные породы лесов: дуб, липа, вяз. Размещаются к югу от тайги. На севере ареала к широколиственным породам примешиваются ель, пихта, сосна. Характерны для Украины, Белоруссии, стран Балтии и России.
• Мелколиственные – состоят из разных видов берёзы, ольхи, осины.  В основном вторичны, т.е. растут на месте вырубленных широколиственных и хвойных лесов. Однако в Западной Сибири есть и первичные берёзовые леса.
• Пойменные – различные виды ив, тополей, ольха чёрная. Формируются в частях речных долин, заливаемых в весеннее время паводковыми водами.

Лесные экосистемы очень важны для биосферы: они  обогащают атмосферу кислородом и поддерживают уровень содержания в ней диоксида углерода. Леса играют большую роль в круговороте воды: покрытая подстилкой поверхность лесных почв впитывает дождевые осадки и снеговые воды, пополняя запасы подземных вод. Лесные почвы фильтруют воды, стекающие с полей и промышленных площадок, и очищают их от многих вредных примесей. Лесные экосистемы испаряют в атмосферу влагу и благотворно влияют на климат, повышая влажность воздуха.

Степные экосистемы. В прошлом занимали обширные пространства России, расположенные южнее лесной зоны, где для произрастания деревьев недостаточно влаги. Степи располагались на равнинах и по южным склонам гор. Главные растения – коваль и типчак, которые хорошо отрастают после скусывания животными и не боятся вытаптывания. Между дерновинами ковылей и топчака растёт яркое степное разнотравье и богатые белком бобовые. Степи очень богаты видами растений, на 1 м2 их можно насчитать более 80. К степям Евразии близки прерии Северной Америки и саванны Африки, Южной Америки и Австралии.

Под степной  растительностью находятся чернозёмные  почвы России, и 500-700 лет назад  человек начал их распахивать, чтобы  выращивать сельскохозяйственные культуры. Сегодня европейские степи на равнинных чернозёмах можно видеть только в заповедниках. Вне заповедников сохранились лишь степи, расположенные  на склонных горных почвах, которые  нельзя использовать под пашню. Таких  степей много по склонам Урала  и в предгорном поясе Северного  Кавказа. Степи формируются на каштановых почвах, а также солончаках.

Под растительностью  горных степей слой мелкозёма, перемешанного  с камешками, составляет всего 5-10 см. Поэтому здесь произрастают особые виды – камнелюбы: оносма простейшая, василёк сибирский, бурачок извиллистый, горноколосник колючий.

Луговые экосистемы. Луга – результат хозяйственной деятельности человека. Луговые экосистемы формируются на почвах, увлажнённых лучше, чем степные чернозёмы, когда там вырубили лес и затем начали регулярно выкашивать траву или пасти скот. Если использование прекратить, луг может снова зарасти лесом.

Луга  – сообщества влаголюбивых растений, они распространены в равнинной  части лесной зоны, где выпадает достаточно много осадков; в низинах  степной зоны, где грунтовые воды проходят близко к поверхности; в  лесном и альпийском поясе гор  и в речных долинах.

Основу  луговых растений составляют злаки. Главные виды – полевица тонкая, овсяница красная, душистый колосок. В  речных поймах, где почвы богаче, преобладают более крупные злаки: овсяница луговая, кострец безостый, лисохвост луговой. Для горных лугов  характерно преобладание не злаков, а  сочного разнотравья.

Луга  используют как пастбища или как  сенокосы. Эти экосистемы не только дают высококачественный корм, но и  играют важную роль в сохранении почв, плотным дёрном защищая их от эрозии.

Экосистемы тундры. Тундры – безлесные экосистемы, расположенные севернее зоны Тайги вдоль побережья Северного Ледовитого океана.

Количество  осадков в тундре от западных границ России до Чукотки меняется от 500 до 200 мм в год, т.е. в азиатской части  России тундра получает осадков не больше, чем пустыня. Однако за счёт многолетней мерзлоты грунтов, которые  в самое тёплое время года оттаивают  на глубину 30-90 см, зима длится 8-9 месяцев. В это время тундры относят  к переувлажнённым экосистемам.  Над многолетней мерзлотой расположен тонкий слой торфянистой почвы со слабо разложившимися растительными  остатками.

Растительный  покров тундры сформирован осоками, низкими кустарниками, карликовыми  формами берёз. На более сухих  участках много лишайников, которыми кормятся северные олени.

Продуктивность  тундровых экосистем низкая, но за счёт обширности территории (1/8 площади  России) они дают значительное количество вторичной биологической продукции. Главное богатство тундр –  северные олени (зимой они откочёвывают в зону тайги). И песцы, питающиеся мелкими грызунами – леммингами.

Экосистемы пустынь имеют низкую биологическую продуктивность, их обширные территории занимают южную часть СНГ – равнинные районы Средней Азии, а также прикаспийскую низменность. Пустыни формируются при количестве осадков меньше 200-250 мм. В составе экосистем пустынь – особые виды организмов, которые приспособлены к условиям крайней сухости и высоких температур в летние и низких – в зимние.

Среди растений пустынь преобладают невысокие  деревья и кустарники, полукустарники (полыни, чогон, терескен, кохия). Пустынные многолетники имеют разветвлённые и глубокие корневые системы, которые по массе могут в 100 раз превышать надземную часть растений. За счёт таких корневых систем растения обеспечивают себя влагой.

Почвы пустынь  малогумусные или вообще могут отсутствовать. Содержание гумуса в почвах не превышает 1% ( их называют пустынными серозёмами). Широко распространены в пустынях солончаки, покрытые сверху сплошной коркой солей, в составе которых преобладает сода.

Вдоль рек  в пустынях складываются более благоприятные  экологические условия и формируются  оазисы, которые обычно преобразованы  в сельскохозяйственные экосистемы, где выращиваются теплолюбивые культуры.

Пустыни – районы развития пастбищного скотоводства – овцеводства и верблюдоводства. Если выпас отсутствует, поверхность  почв может покрываться плотной  коркой из водорослей и пустынных  мхов, что снижает продуктивность экосистемы. Однако при сильном выпасе растительный покров нарушается и, если почвы песчаные, может усилиться  эоловый процесс – перенос  песка ветром.

Горные экосистемы. Горы занимают значительные площади суши. На территории СНГ расположены такие крупные горные системы, как Карпаты, Кавказ, Урал, Копет-Даг, Памир, Тянь-Шань, Алтай,Сихотэ-Алинь, Саяны и др.

У горных экосистем есть 2 особенности: высокое  биологическое разнообразие за счёт вертикальной поясности и низкая устойчивость к режиму хозяйственного использования. Элементы вертикальной поясности в разных горных системах разные и определяются их высотой  и климатом. Вершины гор покрыты  вечными льдами, и эти ледники  являются важнейшим источником воды для питания рек, сбегающих с  гор.

На Кавказе  и в Карпатах широко представлены буковые леса в лесном поясе и  альпийские луга и лишайниковые пустоши  в высокогорьях. В горных системах Центральной Азии лесной пояс представлен  лиственничниками, зарослями грецкого ореха, редколесьями из можжевельника. В любой горной области богатство флоры и фауны в несколько раз выше, чем на окружающей равнине. В состав растительного и животного населения гор много видов-эдемиков, т.е. имеющих малые ареалы.

Горные  экосистемы – важнейший фактор формирования климата. Они служат естественными  преградами при перемещении больших  воздушных масс и облаков, несущих  дожди. Горные экосистемы – хранители  климата, пресной воды и биологоческого разнообразия.

Болотные экосистемы. Болота – участки суши, где почвы постоянно или большую часть года переувлажнены и потому образуется детрит в виде торфа. В болотных экосистемах растительные остатки до конца не перегнивают. На болотах растут травы, кустарники и деревья, приспособленные к переувлажнённым почвам (ольха чёрная, ива пепельная), осоки, тростник, мхи. Болота распространены в основном в лесной зоне, но по речным поймам проникают в лесостепную и даже в степную зоны.

Три вида болот: низинные, переходные, верховые.

• Низинные болота – возникают при сукцессии зарастания озёрных систем или при заболачивании суши, когда на поверхность почвы выходят грунтовые воды. Основные торфообразователи – осоки, тростник, рогоз, камыш. Большинство низинных болот заросли ивами, чёрной ольхой. Это самый распространённый тип болот. Встречается от лесотундры до степной зоны.
• Переходные болота - образуются, когда мощность торфяного слоя низинного болота превышает 40-50 см, когда корни большинства растений отрываются от богатой питательными веществами почвы. Растения переходят на питание за счёт торфа, который минерализуется микроорганизмами. Минерализация происходит медленно и не до конца, поэтому условия питания растений ухудшаются. Чем мощнее слой торфа, тем беднее его верхний слой. Растения низинных болот сменяются растениями, приспособленными к росту в условиях ограниченных ресурсов минеральных элементов – берёзой пушистой, вахтой трёхлистной, белокрыльником болотным и т. д.
• Верховые болота – образуются, когда на слое торфа не могут расти растения переходного болота. Вся поверхность покрывается сфагнувыми мхами. Начинают расти сосна, клюква, багульник, болотный мирт, подбел, по сухим кочкам – лишайники.

Общая площадь  болот в России составляет не более 5% территории. Самые обширные болота – в Западно-Сибирской низменности.

Главная польза от болот – сохранение воды и  улучшение её качества.

Пресноводные  экосистемы (реки, озёра, пруды, ручьи, временные водотоки) занимают наименьшую часть Земного шара по сравнению с другими экосистемами, однако их значение очень велико, потому что они являются единственным источником пресной воды, которая необходима не только для существования всего живого, но и для хозяйственной деятельности человека.

Организмы, населяющие пресноводные экосистемы, представлены пятью жизненными  формами:

• Бентос - это обитатели дна, удельный вес тела которых больше, чем удельный вес воды. Различают эпифауну, или поверхностный бентос, который представлен организмами, лежащими на дне или ползающими по его поверхности, и инфауну, представленную организмами, зарывающимися в грунт. Инфауна присутствует в тех экосистемах, где имеется илистое дно.
• Планктон - это организмы, имеющие удельный вес тела, равный удельному весу воды, и ведущие пассивный образ жизни в толще воды( дафния, инфузории, жгутиконосцы). Противостоять течению они не могут. В зависимости от типа организмов различают фитопланктон (растения), зоопланктон (животные) и микропланктон (микроорганизмы).
• Нектон - это организмы, имеющие удельный вес тела, равный удельному весу воды, и ведущие активный образ жизни в толще воды. Он представлен насекомыми, рыбами, земноводными, млекопитающими. Организмы способны противостоять течению.
• Нейстон - это организмы, имеющие удельный вес тела меньше удельного веса воды и использующие поверхностное натяжение воды в качестве субстрата. К ним относятся водомерки, жуки-плавунцы и другие организмы, живущие на поверхности воды.
• Перифитон - это организмы обрастания. Они образуют сплошную пленку на поверхности живых и неживых объектов экосистемы. Среди них могут быть как растения, так и животные.

Все пресноводные экосистемы по характеру структуры  подразделяют на три группы:

• Лентические экосистемы довольно молодые, почти все они образовались не ранее ледникового периода. К ним относятся озера, пруды, водохранилища. Характерной чертой лентических экосистем является четко выраженная горизонтальная зональность и вертикальная стратификация.

При достаточно большой глубине водоема горизонтальная зональность экосистемы представлена тремя зонами:

- литоральная,  или прибрежная, зона, где 95% света  доходит до дна (эффективная  освещенность);

- лимническая зона, или зона открытой воды, она не имеет дна и берегов, нижней границей ее является глубина эффективной освещенности;

• профундальная зона, или зона вечной темноты, она имеет дно, но не имеет поверхности, продуценты здесь отсутствуют.
• Лотические экосистемы. К лотическим экосистемам относятся реки, ручьи, родники. Они отличаются от лентиче- ских экосистем выраженным течением, большим обменом между сушей и водой, в связи с чем реки - более открытые экосистемы с гетеротрофным типом метаболизма, особенно если река небольшая. Концентрация кислорода в них выше и он распределен более равномерно. Слабо выражена или почти совсем отсутствует температурная стратификация, за исключением больших, медленно текущих рек. Световая стратификация имеет аналогичный с лентическими экосистемами характер.