YourLib.net
Твоя библиотека
Главная arrow Краткий курс общей экологии. Часть II: Экология экосистем и биосферы (Б.М. Миркин, Л.Г. Наумова) arrow 13.1.2. Фототрофные водные экосистемы
13.1.2. Фототрофные водные экосистемы

13.1.2. Фототрофные водные экосистемы

   Площадь этих экосистем значительно больше, чем наземных, однако среди них преобладают морские экосистемы, площадь пресноводных экосистем сравнительно невелика. Для всех водных экосистем характерны следующие особенности:
   - биота имеет сравнительно низкое таксономическое разнообразие и представлена в основном водорослями, цианобактериями и низшими животными. Из числа позвоночных существенную роль играют рыбы, реже - млекопитающие, птицы, амфибии и рептилии. Среди продуцентов могут быть макрофиты - сосудистые растения в пресноводных экосистемах, бурые и красные водоросли в морских экосистемах. В составе блока редуцентов - только бактерии;
   - пищевые цепи удлинены до 6 звеньев;
   - биологическая продукция больше запаса биомассы, так как значительная часть организмов низших трофических уровней живет недолго - дни и недели. Пирамида биомассы имеет форму юлы с максимумом на втором и третьем трофическом уровнях, так как виды растительноядного и плотоядного планктона живут дольше, чем автотрофы-водоросли;
   - круговорот элементов питания происходит быстро. Детрит накапливается только в некоторых пресноводных экосистемах с высоким ПБП, в которых образуется сапропель. Элементы минерального питания в сапропеле консервируются и исключаются из круговорота. Пресноводные экосистемы. В пресноводных экосистемах, исключая такие глубоководные, как озеро Байкал, солнечный свет проходит от поверхности до дна, и потому вся водная толща заселена водорослями-автотрофами. В неглубоких озерах большую роль играют высшие растения-макрофиты, в составе которых различается несколько экологических групп.
   Плейстофиты - растения не связанные с дном водоема: свободно плавающие на поверхности воды (виды рода ряска, много- коренник обыкновенный, сальвиния плавающая, водокрас лягушечник, телорез алоэвидный) и погруженные в толщу воды (роголистник погруженный, пузырчатка обыкновенная).
   Гидатофиты - растения, прикрепленные ко дну: с листьями на поверхности воды (кувшинка, кубышка, горец земноводный) и с погруженными в воду листьями (виды рода рдест, уруть мутовчатая, элодея канадская).
   Гелофиты- растения-амфибии с возвышающимися над водой листьями (стрелолист обыкновенный, сусак зонтичный, камыш озерный, рогоз, тростник обыкновенный и мн. др.).
   Различаются экосистемы эвтрофных и олиготрофных озер. В олиготрофных экосистемах круговорот веществ протекает в основном в водной толще, так как планктонные консументы играют одновременно и роль редуцентов: выделяемый ими фосфор тут же усваивается водорослями. Интенсивность «питательного дождя» из фоти- ческого слоя в затемненную придонную часть невелика. В эвтрофной экосистеме, напротив, значительная часть фитопланктона не усваивается зоопланктоном, оседает на дно и служит пищей детритофагам бентоса. При этом избыточные элементы питания захораниваются в сапропеле, что и вызывает процесс деэвтрофикации водоема.
   Р. Риклефс (1979) приводит интересные данные о различиях продуктивности олиготрофных и эвтрофных озер. В олиготрофных Великих озерах (Северная Америка) рыбопродуктивность составляет 1,25-8 кг/га, а небольшие эвтрофные озера дают ежегодно до 180 кг/га рыбы. В Германии для повышения трофности озера удобряют, и их рыбопродуктивность достигает 1100 кг/га.
   Сравнение пресноводных и наземных экосистем показано в табл. 20 и на рис. 26 и 27.

Таблица 20
Сравнение основных признаков фототрофных пресноводных и наземных экосистем

Признак
  

Пресноводные экосистемы
  

Наземные экосистемы
  

Среды жизни
  

Водная, организменная
  

Наземно-воздушная, почвенная, организменная
  

Факторы, лимитирующие первичную биологическую продукцию
  

Элементы минерального питания (особенно фосфор), кислород,свет
  

Вода, элементы минерального питания, свет, тепло
  

Соотношение ПБП и запаса биомассы
  

Среднегодовая ПБП больше среднегодового запаса биомассы
  

Среднегодовая ПБП меньше запаса биомассы или равна ему
  

Длина пищевой цепи
  

4-6 звеньев
  

2-4 звена
  

Основные продуценты
  

Микроскопические водоросли, цианобактерии
  

Высшие растения
  

Основные консументы

А) фитофаги
  

Б) зоофаги
  

 

 

Ракообразные, коловратки, реже - рыбы
  

Ракообразные, рыбы, реже - птицы
  

 

 

 

Насекомые, млекопитающие, птицы
  

Насекомые, паукообразные, млекопитающие, птицы
  

   

В) детритофаги
  

Бентосные ракообразные, моллюски
  

Нематоды, черви, клещи, колемболы
  

Основные редуценты
  

Бактерии
  

Бактерии, грибы
  

Участие бактерий в цепях питания
  

Значительная часть бактерий поедается в живом состоянии
  

Большая часть бактерий в живом состоянии не поедается
  

Пирамида биомассы
  

Биомасса возрастает по ряду: растения - фитофаги - зоофаги I порядка, после чего убывает
  

Биомасса убывает по ряду: растения - фитофаги - зоофаги
  

Полнота выедания организмов в пищевых цепях
  

Может достигать 40% при поедании растений и 80-90% на высшем трофическом уровне
  

10-30% при поедании растений и до 70-80% при поедании животных
  

Период круговорота углерода
  

Меньше одного года
  

От нескольких лет до десятков лет
  

 Рис. 26. Схема потока энергии в лесной экосистеме

Рис. 26. Схема потока энергии в лесной экосистеме

 Рис. 27. Схема потока энергии в пресноводной экосистеме

Рис. 27. Схема потока энергии в пресноводной экосистеме

   Из рис. 26 и 27 очевидно, что схемы потоков энергии и веществ в лесной и пресноводной экосистемах существенно различаются. Как уже отмечалось, полнота выедания продуцентов фитофагами в лесной экосистеме не превышает 10%, а в пресноводной - достигает 40%. Из лесной экосистемы благодаря деятельности блока редуцентов происходит постоянный отток вещества и энергии в окружающую среду. В пресноводной экосистеме значительная часть вещества и энергии консервируется в донных отложениях - сапропеле. В бентосные пищевые цепи вовлекается не более 25% детрита донных осадков. О потреблении плотоядным планктоном значительной части бактерий (наличие «бактериальной петли») также уже говорилось.
   Морские экосистемы. Различают несколько типов экосистем, соответствующих областям-зонам океана (рис. 28).

Рис. 28. Схема зонирования морских экосистем

Рис. 28. Схема зонирования морских экосистем

   Литораль - освобождающаяся от воды во время отлива прибрежная зона. В этих условиях произрастают устойчивые к затоплению и засолению цветковые растения - подорожник морской, триостренник, астра морская. Зостера и филлопоспадикс поселяются у нижней границы литорали и могут жить постоянно в воде. Животное население литорали представлено большим числом особей гаммарусов, моллюсков-литорин, мидий.
   Континентальный шельф - зона вдоль берегов до глубины 200 (реже 400) м. С этой областью связаны подводные заросли из ламинарий, достигающих 16 м длины. Эти заросли заселены разнообразными ракообразными, моллюсками, нематодами. Ламинариями питаются морские ежи. (На севере Тихого океана морскими ежами питаются каланы). С этой зоной связан промысел морской рыбы (сельди, трески, камбалы, минтая, хека и др.), ракообразных (крабов, креветок, лангустов) и моллюсков (кальмаров).
   Фотический слой пелагиали. Пелагиалью называется толща воды остальной части океана, самая обширная географическая зона планеты, занимающая около 70% площади Мирового океана. Это «пустыня» с низкой биологической продукцией и биомассой. Толщина фотического (светлого) слоя пелагиали во многом определяется географической широтой. В районе экватора вертикально падающие солнечные лучи пробивают слой воды толщиной 250 м, а в Белом море те же лучи, но падающие под острым углом, способны просветить слой воды не более 25 м. На толщину фотического слоя влияет и фитопланктон, который при массовом развитии может снижать прозрачность воды в 10 раз.
   Блок автотрофов составляют диатомеи, мелкие жгутиковые и динофлагелляты. В зоопланктоне - веслоногие рачки и щетинкочелюстные. Кроме того, нередки креветки, медузы, гребневики, оболочники, планктонные крылоногие моллюски, простейшие и др.
   По ряду «литораль - шельф - пелагиаль» меняются все функциональные параметры экосистем (табл. 21).

Таблица 21
Основные функциональные характеристики фотических экосистем океана (по Мордковичу, 2005 с изменениями)  

Параметры
  

Экосистемы
  

Пелагиаль
  

континентальный
шельф
  

литораль
  

ПБП, г/м2/год
  

125
  

860
  

2500
  

Фитомасса, г/м
  

3
  

30
  

2
  

Зоомасса, г/м2
  

2,4
  

5,9
  

20
  

Отношение зоомасса/фитомасса
  

800
  

571
  

10
  

Отношение ПБП/фитомасса
  

40
  

35
  

1
  

    Высокий запас биомассы на континентальном шельфе связан с развитием бурых водорослей, а высокое отношение зоомассы к фитомассе в фотическом слое пелагиали связано с уже отмеченным различием длительности жизни фитопланктона и зоопланктона.

   Контрольные вопросы

   1. Перечислите характерные особенности водных экосистем.
   2. Чем отличаются экосистемы эвтрофных и олиготрофных озер?
   3. На основе изучения табл. 20 и рис. 25-26 сравните пресноводные и наземные экосистемы.
   4. Какие области-зоны океана вы знаете?
   5. Как меняются функциональные характеристики морских фотических экосистем по ряду пелагиаль - континентальный шельф - литораль?

 
< Пред.   След. >