Шпаргалка по "Экологии"

Опираясь на эти представления, Ю. Одум предложил следующую классификацию природных экосистем биосферы:

I. Наземные биомы.

Тундра: арктическая и альпийская. Бореалъные 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.

II. Типы пресноводных экосистем. Лентические (стоячие воды): озера, пруды и т. д. Заболоченные угодья: болота и болотистые леса.

III. Типы морских экосистем. Открытый океан (пелагическая).

Воды континентального шельфа (прибрежные воды).

Районы апвелинга (плодородные районы с продуктивным рыболовством).

Эстуарии (прибрежные бухты, проливы, устья рек, соленые марши и т. д.

Границы распространения биомов определяются ландшафтными компонентами материков, в названии, доминирующая растительность (лесной, кустарниковый и т.п.). В водных экосистемах растительные организмы не доминируют, поэтому за основу взяты физические признаки среды обитания («стоячая», «текучая» вода, открытый океан и т. п.).

Как явствует из вышесказанного, биом — это экосистема, которая совпадает своими границами с ландшафтами регионального уровня. Он состоит из тех же компонентов, что и ландшафт, но главный компонент его — биота, и основное внимание здесь уделяется процессам, создающим органическое вещество, и биохимическому круговороту веществ.

 

 

 

17. Наземные биомы (экосистемы) и пресноводные экосистемы

 

Наземные биомы (экосистемы)

Всеобщий гомеостаз стабильной системы позволяет ей противостоять внешнему воздействию в довольно широком диапазоне толерантности по отношению к климатическим факторам, тогда говорят об экосистеме климатического климакса. Климатический климакс является результатом длительной сукцессионной серии экосистемы в данных климатических условиях. Но как известно, для Земли характерна климатическая зональность, а отсюда и зональность наземных экосистем, климаксная стадия которых будет определяться конкретными климатическими факторами соответствующей зоны. Известно, что кроме горизонтальной зональности климата в масштабе всего земного шара, наблюдается еще и вертикальная, или высотная, зональность в горных системах. У подножия горных систем климат соответствует данной общегеографической зональности, при движении вверх в горы, пояса будут меняться, как при движении с юга на север. «Югом» будет являться климат подножия горной системы (рис. 1).

Тундры характеризуются суровыми условиями для произрастания: сильные ветры и даже летом, ночью температура падает ниже 0 °С, вечная мерзлота на глубине в несколько десятков сантиметров летом, а зимой — оттаивающий летом слой промерзает полностью. В тундре отсутствуют деревья и преобладают мхи и лишайники.

Бореальные хвойные леса Это хвойные леса с суровыми зимними температурами — тайга. Таежные сообщества представлены темнохвойными породами деревьев — ель, пихта, сибирская кедровая сосна и светлохвойными — лиственницей и сосной.

Строение сообществ темнохвойных лесов довольно простое: два-три древесных яруса, ярусы моховой, травяной или травяно-кустарниковый.

Листопадные леса умеренной зоны (широколиственные леса), Произрастают они в условиях более мягкого климата, с умеренными температурами и четко выраженными сезонами. В листопадных лесах доминируют бук и дуб. Благодаря опаду листьев формируется мощная лесная подстилка, позволяющая перезимовать многим беспозвоночным животным.

Ярусная структура широколиственных лесов намного сложнее, чем у хвойных: до трех ярусов деревьев (дубравы), двух ярусов кустарников и двух-трех ярусов трав.

Степи умеренной зоны — открытые пространства между лесами и пустынями. Преобладают дерновинные злаки. Много в степи эфимеров, после отмирания наземных частей которых остаются клубни, луковицы, подземные корневища. И наконец, для степей характерны кустарники, которые поедаются животными. Почвы степей достаточно резко отличаются от лесных почв и, прежде всего, высоким содержанием гумуса — в пять-десять раз выше. Злаки, по сравнению с деревьями, живут недолго и в почву попадает большое количество органики в виде гумуса, так как гумификация идет быстро в сухом климате, а минерализация очень медленно. Так возникают самые плодородные почвы — черноземы.

Пустыня травянистая и кустарниковая Почвы пустынь — сероземы и светло-бурые. Пустыни обычно подразделяются по породам, на которых они сформировались: глинистые, солончаковые, песчаные, каменистые.

Чапарраль — это территории с мягким, умеренным климатом. Обильные зимние дожди сменяются засушливым летом. Сообщества чапарраля состоят из деревьев (лавр, вечнозеленые дубы) и кустарников с желтыми толстыми вечнозелеными листьями.

Тропические степи и саванны — это обычно древесно-кустарниковый тип растительности теплых областей. Температура здесь достаточно высока круглый год и сезонность определяется только распределением осадков — сезоны влажные (дождливые) и сухие (засушливые). Деревья имеют часто толстую кору с мощным слоем пробки: баобабы, акации, пальмы, древовидные молочаи и др. Травы представлены высокими труднопроходимыми для человека густыми злаками. В период засухи надземная часть злаков высыхает, листья деревьев опадают. Цветут деревья в конце сухого сезона, а с началом дождей распускается листва. Саванна  не имеет себе равных по разнообразию и численности популяций копытных — антилопы, зебры, жирафы и др. На них охотятся такие хищники, как львы, гепарды и др.

Полувечнозеленые сезонные (листопадные) тропические леса распространены в областях с продолжительным сухим периодом в четыре — шесть месяцев в году. Характерно, что в них доминируют деревья верхнего яруса, которые сбрасывают листья в сухой сезон, соответствующий зимнему периоду. Нижний ярус представлен уже большей частью вечнозелеными деревьями и кустарниками. Из вечнозеленых деревьев в этих лесах хорошо известна пальма.

Вечнозеленые тропические дождевые леса. В дождевых тропических лесах деревья образуют три яруса: 1) редкие высокие деревья образуют верхний ярус над общим уровнем полога; 2) полог, образующий сплошной вечнозеленый покров на высоте 25—35 м; 3) нижний ярус, который четко проявляется как густой лес лишь в местах просвета в пологе. Травянистая растительность и кустарники практически отсутствуют. Но зато большое количество лиан и эпифитов. Видовое разнообразие растений очень велико. Не менее разнообразен, чем растительность, и животный мир этих лесов.

Пресноводные экосистемы

Пресные воды на поверхности континентов образуют реки, озера, болота. Человек для своих нужд создает искусственные пруды и крупные водохранилища. Значит, пресные воды могут находиться в текучем и относительно неподвижном стоячем состоянии. Некоторые водоемы могут переходить из одного состояния в другое. В связи с этим пресноводные местообитания подразделяются на:

—лентические  экосистемы — озера и пруды — стоячие воды;

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

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

Составляя весьма малую часть от всех экосистем биосферы, пресноводные экосистемы для человека имеют непреходящее значение вследствие следующих особенностей: 1) пресные воды практически единственный источник для бытовых и промышленных нужд; 2) пресноводные экосистемы представляют собой самую удобную и дешевую систему переработки отходов; 3) уникальность термодинамических свойств воды, способствующих уменьшению температурных колебаний среды.

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 1 % 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 — мелководные участки с быстрым течением; дно без ила, преимущественно прикрепленные формы перифитона и бентоса. Плесы — участки глубоководные, течение медленное, на дне мягкий илистый субстрат и роющие животные.

 

 

 

 

18. Морские экосистемы

 

Морская среда занимает более 70% поверхности земного шара. В отличие от суши и пресных вод — она непрерывна. Глубина океана огромна.

Благодаря постоянно действующим ветрам — пассатам, 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 — это 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. Там, где нет этого подъема, биогенные элементы из погрузившихся органических остатков на длительное время теряются в донных отложениях. Высокопродуктивны и богаты биогенами, за счет привноса их с суши, воды эстуариев. Ю. Одум называет это явление аутвеллингом.

В прибрежной зоне весьма велика роль приливов, вызванных притяжением Луны и Солнца. Они обусловливают заметную периодичность в жизни сообществ («биологические часы»).

Для морских водоемов характерна устойчивая щелочная среда — рН = 8,2, но соотношение солей и сама соленость изменяются. В воде солоноватых заливов устьев рек прибрежной зоны, в целом снижаясь, величина солености значительно колеблется по сезонам года.

Биогенные элементы — важный лимитирующий фактор в морской среде, где их содержится несколько частей на миллиард частей воды. К тому же, время пребывания их в воде вне организмов намного короче, чем натрия, магния и др. Биогенные элементы быстро перехватываются организмами, попадая в их трофические цепи практически не достигнув гетеротрофной зоны (биологический круговорот).

Главным фактором, который дифференцирует 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 (в пределах которой есть литораль, соответствующая приливно-отливной зоне), батиальная — материковому склону и его подножию; абиссальная — область океанических глубин от 2000 до 5000 м. Абиссальная область разрезается глубокими впадинами и ущельями, глубина которых более 6000 м. Область открытого океана за пределами шельфа называют океанической. Так же, как и в пресноводных лентических экосистемах, все население океана делится шпланктон, нектон, бентос. Планктон и нектон, т.е. 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, это зона достаточно тонкая и отделяется компенсационной зоной от значительно большей 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 эхологически заменяют ракообразные. Подавляющее число крупных животных — хищники. Для моря характерна очень важная группа животных, которую называют сессильными (прикрепленными). Их нет в пресноводных системах. Многие из них напоминают растения и отсюда их названия, например, морские лилии. Здесь широко развиты мутуализм и комменсализм. Все животные бентоса в своем жизненном цикле проходят пелагическую стадию в виде личинок.

Область континентального шельфа, неритическая область, если ее площадь ограничена глубиной до 200 м, составляет около 8% площади океана (29 млн км2) и является самой богатой в фаунистическом отношении в океане. Прибрежная зона благоприятна по условиям питания. Очень богат кормом планктон за счет личинок бентосной фауны. Личинки, которые остаются несъеденными, оседают на субстрат и образуют либо эпифауну (прикрепленную) либо инфауну (закапывающуюся) .

Области апзеллинга расположены вдоль западных пустынных берегов континентов. Они богаты рыбой и птицами, живущими на островах. Но при изменении направления ветра приходит спад «цветения» планктона и наблюдается массовая гибель рыб вследствие развития бескислородных условий (эвтрофикация).

Лиманы — это полузамкнутые прибрежные водоемы, они представляют собой экотоны между пресноводными и морскими экосистемами. Лиманы обычно входят в литоральную зону и подвержены приливам и отливам. Лиманы служат для откорма молоди, богаты целым комплексом морепродуктов (рыба, крабы, креветки, устрицы и т. п.).

Океанические области, эвфотическая зона открытого океана, бедны биогенными элементами. И можно считать эти воды «пустынями» по сравнению с прибрежными. Арктические и антарктические зоны намного продуктивнее, так как плотность планктона растет при переходе от теплых морей к холодным и фауна рыб и китообразных здесь значительно богаче.

Экосистемы глубоководных рифтовых зон океана находятся в сплошной темноте, где невозможен фотосинтез, преобладает сероводородное заражение, есть выходы горячих подземных вод, высокие концентрации ядовитых металлов; живые организмы здесь представлены гигантскими червями (погонофорами), живущими в трубках, крупными двустворчатыми моллюсками, креветками, крабами и отдельными экземплярами рыб.

Океан является колыбелью жизни на планете и еще множество загадок хранят его водные толщи и океаническое ложе. Появление жизни в океане более 3 млрд лет тому назад положило начало формированию биосферы. И сейчас, занимая более 70% поверхности Земли, он определяет во многом, в сочетании с материковыми экосистемами, целостность современной биосферы Земли.