28.Водные экологические системы.

Экосистемы как наземные, так и водные, не являются совершенно однородными структурами в пространстве и во времени.

Наземные экосистемы многоярусны, и для них характерно вертикальное расслоение на разновысокие структурные части. Это же касается и водных систем. Известно, что разные виды рыб и другие водные животные, а также растения обитают на разной глубине. Однако в строении водных и наземных сообществ есть разница, проистекающая из специфики "образующей” среды – воды и воздуха.

Водоросли подразделяются на две большие группы:

· стоячие водоемы или лентическая среда (lentis – спокойный), к которым относятся озера, пруды;

· проточные водоемы или лотические (lotus – омывающий), это – реки, ручьи.

Специфика водных объектов определяется многими факторами. Воды характеризуются определенной прозрачностью, светопропускной способностью, скоростью течения, соленостью, содержанием растворенных газов. Неодинаковое проникновение солнечного света в толщу воды на разную глубину, различное давление воды в зависимости от глубины и другие факторы обуславливают распределение населяющих водоемы живых организмов (одни – на поверхности воды, другие – в толще воды, третьи – на глубине).

В любом лентичном водоеме можно выделить три главные зоны. литоральная зона – мелководные участки, куда свет проникает до дня и где обычно располагаются высшие растения и некоторые водоросли;

лимническая зона – это предельная толща воды, куда доходит активный свет. Ниже этой глубины нахождение биомассы невозможно, так как процесс фотосинтеза невозможен, то есть процессы фотосинтеза и дыхания выравниваются, компенсируются. Поэтому нижняя граница лимнической зоны называется компенсационным горизонтом.

профундальная зона. Солнечный свет сюда почти не проникает. В зависимости от глубины и строения водоема профундальная и литоральная зоны могут отсутствовать.

Движение воды, особенно в лотических водоемах, связанное с ее скоростью, турбулентностью, обуславливает передвижение и локализацию сбрасываемых веществ, специфику их осаждения, разложения и процессы самоочищения водоема.

Морские экосистемы характеризуются высокой соленостью, а материковые воды (воды суши) — низкой. По степени солёности можно выделить и промежуточные биотопы: эстуарии (приустьевые зоны), где воды рек смешиваются с морской водой, и прибрежные болота. Некоторые внутренние моря, например Балтийское море и его заливы, по своим свойствам являются скорее эстуариями, чем истинными морями.

В морских экосистемах, занимающих примерно 71 % поверхности Земли, основным продуцентом является фитопланктон, состоящий из микроскопических водорослей и бактерий. Для успешной жизнедеятельности фитопланктон нуждается в освещении, поэтому в принципе размещается в верхнем эвфотическом слое воды на глубинах не более 200 метров. Основным лимитирующим фактором в этом слое оказывается наличие питательных веществ, прежде всего связанного азота, фосфора и минеральных веществ. Из этого слоя питательные вещества оседают вглубь в результате нескольких процессов: «дождь» мёртвых организмов, миграция зоопланктона по вертикали, диффузия растворённого органического вещества. Тем самым обеспечивается питание глубоководной биоты. В распределении питательных веществ по акватории океанов велика роль океанических течений, переносящих смытые с континентов вещества в зоны открытого моря. В этой связи в океанах можно выделить две зоны: континентальный шельф и пелагическую зону (пелагиаль), то есть область открытого моря. Континентальный шельф представляет собой сравнительно мелкое подводное продолжение материковых плит и занимает не более 1/10 поверхности океана. Однако удельная, на единицу площади поверхности, биологическая продуктивность шельфа в несколько раз выше, чем у открытого моря. Высокой продуктивности шельфа способствуют два обстоятельства, приводящие к обогащению его вод питательными веществами. Во-первых, именно сюда стекают континентальные воды, несущие смытые с суши минеральные и органические вещества. Во-вторых, когда ветер отгоняет теплые поверхностные слои воды от берега, на глубине возникает противотечение, и холодные глубинные воды поднимаются к поверхности вдоль береговой линии континента, принося с собой ранее осевшие питательные вещества. Это явление называют апвеллинг.

Прибрежные болотные системы занимают только около 5 % всей площади болот. Основная часть болот располагается внутри континентов, и они являются пресноводными экосистемами, играющими ключевую роль в естественном регулировании водотока рек умеренного пояса. Болотные экосистемы находятся в неразрывной связи с лесными биогеоценозами. Почвы болот почти постоянно покрыты водой, поэтому растительные остатки здесь не перегнивают до конца, и вместо гумуса на дне болот образуется торф. По мере роста слоя торфа болото зарастает сфагновым мхом. И торф, и мох обладают уникальной способностью впитывать, накапливать и сохранять влагу. В периоды избыточного увлажнения, — во время таяния снегов и затяжных дождей, — они собирают воду, а в сухие периоды постепенно отдают её ручьям, мелким речкам и проточным озёрам, поддерживая уровень воды в реках и, самое главное, уровень грунтовых вод на огромных пространствах. При этом болота служат мощными естественными фильтрами для накопленной в них воды, практически полностью очищая сё от естественных и антропогенных загрязнителей, таких как остатки удобрений, фекалии, ядохимикаты и даже остатки нефтепродуктов. На Европейской территории России именно верховые болота питают крупнейшие реки — Волгу, Дон, Днепр, Западную и Северную Двину. Проведение мелиоративных работ, осушение болот и добыча торфа как естественного удобрения или топлива в конечном счёте оказываются, как правило, абсолютно неоправданными, так как ведут к гибели лесов и разрушению водного режима.

В реках и пресноводных водоёмах основными лимитирующими факторами для живых организмов являются концентрации растворенного кислорода и питательных веществ — связанного азота, фосфора и минеральных солей.

Развитие основных продуцентов — фитопланктона и укоренённых водных растений зависит от количества питательных веществ. Так как для фотосинтеза нужен свет, фитопланктон концентрируется в верхнем слое воды. Поэтому продуктивность всей экосистемы зависит от поступления в этот слой питательных веществ. Они либо смываются дождями и талыми водами с берегов, либо поднимаются наверх вследствие активного перемешивания воды, когда взмучивается ил, то есть осевшие на дно органические остатки. Зоопланктон (микроскопические черви и ракообразные, инфузории, бактерии, одноклеточные жгутиконосцы) питается фитопланктоном и в свою очередь служит пищей для рыб и насекомых. Для жизнедеятельности консументов, — зоопланктона и рыб, — требуется кислород, поступление которого также зависит от скорости и глубины перемешивания воды. Таким образом, перемешивание воды является важнейшим фактором, так как от него зависит и поступление питательных веществ для фитопланктона, и концентрация кислорода.