YourLib.net
Твоя библиотека
Главная arrow Краткий курс общей экологии. Часть II: Экология экосистем и биосферы (Б.М. Миркин, Л.Г. Наумова) arrow 13.1.1. Наземные фотоавтотрофные экосистемы
13.1.1. Наземные фотоавтотрофные экосистемы

13.1.1. Наземные фотоавтотрофные экосистемы

   Эти экосистемы формируются сразу в двух средах жизни - наземно-воздушной и почвенной. В наземно-воздушной среде осуществляется фотосинтез, а в почвенной - расположен пул питательных элементов и воды, которые поступают в надземную часть экосистемы через корни растений. В почве расположен также и запас детрита - гумуса и осуществляется рециклинг минеральных веществ: детрит разрушается редуцентами до простых соединений, которые многократно используются растениями, в атмосферу возвращаются диоксид углерода и азот. Рециклинг воды и кислорода происходит в основном в надземной части экосистемы в процессе фотосинтеза и испарения воды растениями. Часть воды испаряется непосредственно с поверхности почвы и покидает экосистему с надземным и подземным стоками.
   Наземно-воздушная среда несравненно более разнообразна, чем другие среды жизни (см. 3.2), и потому именно с сушей связано наибольшее разнообразие типов экосистем. В зависимости от особенностей климата (определяется географической широтой и удаленностью от океана) и рельефа (высота над уровнем моря, экспозиция склона) формируются экосистемы разных биомов (см. 13.1.6).
   У всех наземных экосистем есть общие черты:
   - биота имеет очень высокое таксономическое разнообразие как в отдельных экосистемах, так и во всей их совокупности;
   - блок продуцентов представлен в первую очередь сосудистыми растениями - цветковыми, голосеменными, реже папоротниками, хвощами и плаунами.
   В некоторых экосистемах (тундра, тайга) большую роль играют мхи и лишайники. Вклад водорослей незначителен. В некоторых экосистемах экстремальных условий (первые стадии развития экосистем после таяния ледников) большую роль играют цианобактерии. Консументы представлены широким спектром таксонов - от млекопитающих и птиц до простейших, населяющих почву. В составе редуцентов - бактерии и грибы;
   - пищевые цепи укорочены и имеют не более четырех звеньев. Преобладают детритные пищевые цепи, по пастбищным цепям протекает не более 30% вещества и энергии. Запас биомассы убывает с повышением трофического уровня;
   - круговорот веществ замедленный и происходит в масштабе от нескольких лет до десятилетий, в большинстве экосистем накапливается детрит. Тем не менее, количественные характеристики этих параметров значительно различаются у разных экосистем. Проиллюстрируем это на примере экосистем широколиственных лесов, степей и тундр (табл. 19).

Таблица 19
Сравнение некоторых функциональных параметров экосистем широколиственных лесов, степей и тундр (по Мордковичу, 2005, с дополнениями)  

Параметр
  

Тип экосистемы
  

широколиственный лес
  

степь
  

тундра
  

Условия среды
  

Среднегодовое количество осадков, мм
  

600
  

400
  

200
  

Среднегодовая температура
  

0оС
  

+5оС
  

-10оС
  

Продолжительность вегетационного периода, дни
  

150
  

200
  

90
  

   

Функциональные параметры
  

ПБП, г/м2/год
  

1000
  

1200
  

150
  

Живая фитомасса, г/м2
  

50 000
  

3500
  

1500
  

Мертвая фитомасса (детрит)
  

1000
  

500
  

2000
  

Отношение ПБП/запас живой фитомассы
  

1:50
  

1:4
  

1:10
  

Отношение надземной фитомассы к подземной
  

3:1
  

1:10
  

1:1
  

Отношение живой фитомассы к мертвой
  

50:1
  

7:1
  

1:1,5
  

Вклад пастбищных пищевых цепей
  

Менее 10%
  

30%
  

5-15%
  

Время круговорота веществ, годы
  

Более 100
  

2
  

50
  

   Величина первичной биологической продукции (ПБП) у лесной и степной экосистем сходная, но в тундре она на порядок ниже вследствие холодного климата. Еще более существенно различается запас живой фитомассы. Он особенно велик в лесной экосистеме за счет древесины стволов, умеренно высок в степи за счет многолетних корней. В тундре он меньше и формируется за счет многолетних одревесневших побегов кустарничков. Запас детрита в лесу умеренный (учитывается только «быстрый» детрит - опад листьев и небольших веточек, фитомасса стволов не учитывается), а в тундре, где процесс его разрушения замедленный, максимальный. Меньше всего детрита в степи, где его не только активно разрушают сапротрофы, но и поедают фитофаги в зимний период и во время летней засухи.
   Наглядны аллометрические показатели функционирования экосистем, которые показывают отношение одного параметра к другому. Отношение ПБП к запасу биомассы максимально в лесу и минимально в степи. Тундра занимает промежуточное положение, так как значительную часть фитомассы составляют одревесневшие побеги и многолетние листья. В составе фитомассы степи преобладают корни (говорят, что степь «закопана в почву» и является «лесом вверх ногами»), в лесу - надземная фитомасса, в тундре эти показатели равны. Отношение живой фитомассы к мертвой максимальное значение имеет в лесу, хотя и в степи за счет многолетних корней живой фитомассы больше, чем мертвой. В тундре в силу уже отмеченной замедленности процесса разложения детрита его накапливается больше, чем имеется живой фитомассы.
   Вклад пастбищных пищевых цепей минимален в лесу и максимален в степи, где выедается почти вся надземная фитомасса. В разных тундровых экосистемах доля биомассы, выедаемой фитофагами (леммингами, оленями и др.) в живом состоянии, меняется в пределах 5-15%. Скорость круговорота веществ наибольшая в экосистеме степи и наименьшая в экосистеме леса, хотя «быстрый» детрит разрушается за 5-10 лет.
   В таблицу 19 не включены характеристики других наземных экосистем, таких, как тропическое леса и пустынми. В тропических лесах при самой высокой ПБП (2000 г/м2/год) запас детрита ничтожно мал, так как мертвое вещество вовлекается в быстрый круговорот продолжительностью менее одного года. В пустынях с крайне низкой ПБП (50-100 г/м /год) величина подземной биомассы в 100 раз больше надземной, круговрот замедленный и достигает 100 лет.

   Контрольные вопросы

   1. Перечислите основные типы наземных фототрофных экосистем.
   2. Какие общие черты характерны для этих экосистем?
   3. Чем различаются экосистемы леса и степи?
   4. Чем различаются экосистемы степи и тундры?

 
< Пред.   След. >