ЛЕКЦИИ
Структура наземной и водной экосистемы (Тема)Наземная и водная экологические системы отличаются
пространственной и видовой структурой. Пространственная структура
обусловливается тем, что недра, почвы, водный бассейн и атмосфера имеют ярусное
строение, что, в свою очередь, влияет на распределение живых организмов в
пространстве. В результате длительной эволюции в соответствии с абиотическими и
биотическими условиями, разные виды живых оргнизмов
распределились в биогеоценозах так, что не только не мешают друг другу, а,
наоборот, способствуют наиболее полному и эффективному освоению всех
материальных и энергетических ресурсов данного биотопа. Установлено, что многоярусные сложные сообщества более продуктивны, чем
простые одноярусные. Таким образом, ярусность – это явление вертикального
расслоения биоценозов на разновысокие структурные
части. Наиболее четко, она выражена в растительных сообществах (фитоценозах).
Благодаря ярусности различные растения и их органы
питания располагаются на разной высоте (или глубине) и поэтому легко уживаются
в сообществе. В лесу нередко выделяется до шести ярусов: I - деревья первой величины (ель, сосна, дуб,
береза, осина); II - деревья второй величины (рябина,
черемуха); III - подлесок из высоких кустарников
(шиповник); IV - подлесок из средних кустарников и крупных
трав (багульник, голубика, иван-чай); V - низкие кустарнички и мелкие травы
(клюква); VI - мхи, напочвенные лишайники и др. Аналогично можно расчленить и луговые сообщества. Ярусно располагаются и подземные части растений. Корни у
деревьев, как правило, проникают на большую глубину, чем у кустарников, ближе к
поверхности находятся корни мелких травянистых растений, а непосредственно на
поверхности - корни мхов. При этом в поверхностных слоях
почвы корней значительно больше, чем в глубинных. Растения каждого яруса обусловливают особый микроклимат и
создают определенную среду (экологическую нишу) для обитания в нем строго
специфических животных. В результате возникают группировки растений и животных,
тесно связанных между собой. Так, например, в почвенном ярусе
леса, заполненном корнями растений, обитают бактерии, грибы, насекомые, клещи,
черви. В лесной подстилке среди разлагающихся растительных остатков,
мхов, лишайников также живут насекомые, клещи, пауки, множество
микроорганизмов. Более высокие ярусы - травостой, подлесок - занимают
растительноядные насекомые, птицы, млекопитающие и другие животные. При этом
даже птицы, свободно передвигающиеся в пространстве, обычно придерживаются
определенного яруса. Особенно ярко это проявляется в период гнездования. Каждая конкретная экосистема имеет видовую структуру, т.е.
характеризуется видовым составом. В дубраве - это дуб, в бору сосна, в
ковыльной степи - ковыль и т.д. В лесу, состоявшем из многих десятков видов
растений, только один или два вида дают 90 % древесины. Эти виды называются
доминирующими, или доминантными. Они занимают господствующее положение в
биоценозе. Обычно наземные биоценозы называют по доминирующим видам: лиственничный
лес, ковыльная степь и т.д. Кроме того, в экосистеме могут быть и так
называемые эдификаторы, которые не просто доминируют
здесь, а играют роль "образователей"
сообщества, определяя режим температуры, влажности, освещенности, специфику
почвенно-грунтовых условий. То же касается и водных систем. Водоемы подразделяются на
две большие группы: стоячие водоемы, или лентическая
среда (lentis-спокойный), к которым относятся озера, пруды, болота, и проточные
водоемы, или лотические (lotus
- омывающий), куда входят реки, ручьи. Специфика водных объектов определяется
многими факторами, прежде всего, термодинамическими характеристиками воды,
включающими более высокую, чем у воздуха удельную теплоемкость, большую скрытую
теплоту плавления, самую высокую из известных веществ теплоту парообразования,
наибольшую плотность при строго определенной температуре (+4оС).
Абиотические факторы водной среды, рассмотренные выше, обусловливают
распределение населяющих водоемы живых организмов, из которых одни обитают на
глубине, другие - у поверхности, а третьи - в толще воды. В любом лентическом водоеме
можно выделить четыре основные зоны жизни. Рис. Основные зоны жизни в системе непроточного водоёма Литораль
включает берег водоема и прибрежные, богатые питательными веществами
мелководья, до дна освещенные солнцем. Здесь обитают разнообразные свободно
плавающие продуценты, прикрепленные к грунту водные растения и другие водные
организмы (лягушки, улитки, змеи). Пелагиаль
представляет собой поверхностный слой открытых вод, в достаточной мере
освещенный солнцем. В зависимости от содержания питательных веществ здесь находятся различные по объему популяции пассивно
плавающего фитопланктона, растительноядных видов зоопланктона и рыб. Профундаль – это
глубоководная часть зоны открытых вод, где солнечная освещенность недостаточна
для процессов фотосинтеза. Ее населяют виды рыб, приспособленных к обитанию в
холодных, слабоосвещенных водах. Бенталь (дно водоема) населена
многочисленными редуцентами, моллюсками и личинками
насекомых. Эти организмы питаются отмершими растениями, остатками животных
организмов и выделениями животных, поступающими с поверхности. В реках и ручьях, в основном, выделяют две зоны:
мелководные перекаты и глубоководные плесы. Каждой из этих зон свойственны свои
обитатели. Движение воды, особенно в лотических
водоемах, связанное с ее скоростью, турбулентностью, обусловливает передвижение
и локализацию сбрасываемых производством веществ, специфику их осаждения,
разложения и процессы самоочищения водоемов. В любой экологической системе растения, животные и
микроорганизмы развиваются только совместно, обусловливая
существование друг друга. Все живые организмы прошли свой эволюционный
путь развития в тесном взаимодействии, в результате чего у них выработались
взаимные приспособления друг к другу, и раздельно существовать они не могут. Умение различать наземные и водные экосистемы весьма
полезно, но не менее важно понимать взаимосвязь этих систем. К числу важнейших из них относится смыв органических
питательных веществ, преимущественно нитратов и фосфатов, с поверхности
земли в водные экосистемы. Эти питательные вещества поддерживают жизнь водных
растений в реках и озерах, что, в свою очередь обеспечивает жизнь водных
животных. За счет поступления гниющих органических веществ в водные экосистемы
снабжаются пищей микроорганизмы. Когда почва смывается в озера и медленно
текущие реки, почвенный материал отлагается на дне. Эти осадки постепенно
преобразуют типы жизни водной флоры и фауны. В конце концов
водная экосистема превращается в экосистему суши. Природные процессы и деятельность человека могут коренным
образом изменить скорость перемещения органических
питательных веществ и почвенного материала с суши в воду. Например,
затопление или расчистка участков под пашню увеличивают темпы поступления
веществ в водные экосистемы, часто перегружая их органикой, что приводит к эвтрофикации - изменению физических, химических и
биологических свойств водоема при долговременном поступлении питательных веществ с прилегающих территорий за счет процессов естественной
эрозии и стока. Это может стать причиной бурного роста водорослей. При
отмирании водорослей и их последующей переработке аэробными
(потребляющими кислород) редуцентами в воде резко уменьшается
содержание растворенного кислорода, что приводит к гибели рыб и других
организмов. С другой стороны, происходит поступление вещества и из
водных систем в наземные. Рыбы и моллюски являются
пищей для многих обитающих на суше животных (морские
птицы, медведи, орлы) и для человека. С экскрементами часть питательных веществ
возвращается из моря на сушу как элемент круговорота азота и фосфора. |
| |