Пустынные экосистемы Экосистемы пустынь Выберите экосистему Главная - Экосистемы Агроэкосистемы Болотные Горные Луговые Пресноводные Пустынные Социоприродные
для подготовки к зачету Степные Тундровые
Суров и неприветлив климат пустыни. За год здесь выпадает не больше 200 мм осадков, температура воздуха в летние месяцы достигает 45-50° C, а по ночам даже летом падает до 5-10° C. Зимой в пустыне могут быть жестокие морозы.
Резкие перепады температуры, острый дефицит влаги в пустыне приводят к тому, что все живое существует здесь буквально «на грани возможного». Недаром условия жизни в пустыне называют экстремальными, т.е. крайними.
Основные районы распространения пустынных экосистем находятся в Северной Африке (Сахара), в Центральной Азии (Такла-Макан, Анашань) и во Внутренней Австралии (Большая Песчаная пустыня, пустыня Виктория). Все они лежат в субтропическом и тропическом поясах, и лишь сравнительно небольшие массивы пустынь располагаются в умеренном поясе. Хотя площадь пустынь Средней Азии (Каракумы, Кызылкум) не может сравниться с бескрайними пространствами Сахары, однако и здесь формируются типично пустынные биоценозы.
Горячий ветер сдувает с гребней барханов струйки песка и рисует на их склонных затейливую ветровую рябь. Растительность почти нигде не образует сплошного покрова, лишь в понижениях видны густые кустарниковые заросли.
Дожди здесь проходят ранней весной, в феврале-марте, и сразу после дождей начинает развиваться травянистая растительность. На короткий срок пустыня одевается густым покровом пустынной осоки и разнотравья. В наиболее увлажненных понижениях образуется пестрый цветник из красных маков, белых ромашек, розовых дельфиниумов. Все эти растения, живущие лишь в течение короткой и влажной весны, называют эфемерами и эфемероидами. Эфемеры – однолетние растения, переживающие длительный небиологический период в виде семян, господствующие в разнотравье. Эфемероиды – многолетники, оставляющие в почве на период летней засухи корневища или луковицы.
Эфемеры и эфемероиды приспосабливаются к условиям пустыни пассивно – они живут в тот период, когда еще не слишком жарко и достаточно влаги. Поэтому облик этих растений ничем принципиально не отличается от облика их родичей из более увлажненных регионов. Все эти растения, по сути, «не видят» пустыни, проводя почти весь год в виде семян, корневищ или луковиц.
Иначе приспособились к жизни в пустыне многолетние кустарниковые растения – саксаул, кандым, эфедра, песчаная акация.
Они не отмирают во время засушливого лета, и им приходится активно добывать влагу в течение всего года. Корневая система пустынных кустарников уходит вглубь почвы на 4-5 м, достигая глубоких водоносных горизонтов.
Чтобы бережно расходовать добытую влагу, ксерофиты (засухоустойчивые растения) имеют ряд специфических приспособлений. Большинство из них имеет редуцированные листья, превращенные в чешуйки или сухие жесткие комочки. Так им удается сократить темпы испарения. Роль ассимилирующих органов вместо листьев выполняют зеленые веточки.
Наиболее ярко выраженный обитатель песков – песчаная акация. Это единственное дерево, способное произрастать на голых и сыпучих барханных песках. Его корни не только уходят вглубь на 3…4 м, но и распространяются в стороны от ствола на 7…8 м, давая дереву на рыхлом и подвижном субстрате опору.
Среди пустынных растений есть и паразиты, питающиеся гетеротрофно за счет других растений. Вот прямо из песка торчит цветоносный стебель заразихи, похожий на початок кукурузы. Это растение не ассимилирует солнечную энергию, у него нет земных листьев или заменяющих их органов. Корни заразихи глубоко в песке находят корни пустынного кустарника и присасываются к ним.
Животные пустынь также демонстрируют разнообразные приспособления к экстремальным условиям среды. Прежде всего, эти приспособления выражаются в ритме активности. Их всего года пустынные животные выбирают для деятельной жизни главным образом весенний сезон, а в пределах этого сезона – лишь утренние, сумеречные или ночные часы. Такой тип приспособления весьма сходен с характером существования растений – эфемероидов, вегетирующих лишь два-три месяца, а в остальное время года пребывающих в состоянии покоя.
Типичный «эфемероид» в песчаной пустыне – среднеазиатская черепаха. Она появляется на поверхности, когда всходит свежая зелень, и уходит в спячку, как только весенняя растительность выгорает. Летняя спячка у черепахи обычно без перерыва переходит в зимнюю, и так это животное проводит в спячке до 9 месяцев в году.
При дневном образе жизни пустынным животным приходится искать места, где почва имеет подходящую температуру. Ведь в жаркий летний день поверхность песка на открытом месте накаляется до 60…80° C. В тени саксаула или на его ветвях в 2 м над землей температура заметно ниже (около 30° C). А в норке, на глубине 30 см, еще прохладнее, 24…25° C. Поэтому ранним утром можно видеть ящерку, жуков-чернотелок, стрелу-змею прямо на открытом песке, а в полдень они забираются на кусты саксаула, забегают в тень ствола или прячутся в норы грызунов.
Еще легче избежать жары тем животным, которые приспособились к ночному образу жизни. Весь день они отсиживаются в глубине прохладных нор, а с наступлением темноты выходят на поверхность. Так поступают тушканчики, гекконы, жужелицы-скариты, песчаные удавчики.
Проблему дефицита влаги разные животные решают различно. Растительноядным приходится довольствоваться той влагой, которая содержится в зеленых тканях растений. Хищники получают ее из тканей своих жертв. Для пустынных животных характерна особенность обмена веществ: накопленный в теле жир служит не только запасом питательных веществ, но и запасом влаги – при химическом разложении жира в организм поступает необходимая ему вода.
Лишь немногие крупные животные – копытные, некоторые птицы – восполняют потребность в воде, посещая водопои. У водоемов в пустыне можно увидеть джейранов, горлиц, воробьев, майн (индийских скворцов), пустынных вьюрков.
Рассмотрим теперь цепи питания в биоценозе песчаной пустыни Каракумы. Земную растительность, помимо упомянутых черепах, поедают грызуны, песчанки, чаще всего большая песчанка. Ее норы-колонии образуют целые городки среди зарослей черного саксаула, в межбарханных понижениях. Здесь же обитает заяц-песчаник, джейран, гребнепалый тушканчик. Днем на кустах кандыма или саксаула можно увидеть пепельно-черных или золотисто-зеленых жуков-златок, грызущих зеленые молодые побеги кустарников; в сумерках начинается лет снежных хрущей. Но наиболее многочисленны жуки-чернотелки, бегающие по поверхности земли. Они питаются как зелеными частями растений, так и сухим опадом. Среди птиц пустыни немало зерноядных видов, потребляющих семена кустарников и трав, например пустынный и саксаульный воробьи, буланый вьюрок.
Подземные части растений едят тушканчики, которые выкапывают из песка сочные луковицы, а так же личинки златок, ночных бабочек-совок, хрущей и чернотелок. Отмершую растительную массу поедают отчасти жуки-чернотелки, некоторые муравьи. Важную роль в переработке детрита играют пустынные мокрицы и термиты, а также бактерии.
Обилие мелких насекомых обеспечивает кормом насекомоядных птиц (характерные из них – бормотушки, скотоцерка и тугайный соловей). Ящерицы охотятся на муравьев, долгоносиков, мелких хрущей, гусениц и бабочек. Сетчатая ящерка способна находить личинок, зарывшихся в песок, при помощи обоняния. Она охотится на песке, периодически останавливается и «принюхивается», опустив нос к песку. Почуяв добычу, ящерка быстро разгребает песок передними лапками и головой и достает добычу.
На открытых ветру барханах обитает крупная ушастая круглоголовка. Она также охотится днем. В случае опасности она быстро «утопает» в песке, разгребая его вибрирующими боковыми движениями тела. Точно также поступает и мелкая песчаная круглоголовка.
В ночное время выходит на промысел песчаный удавчик. Добычей ему служат песчанки, тушканчики, ящерицы, изредка ему удается поймать даже птиц. Во время поиска удавчик зарывается в толщу песка и как бы «плывет» под поверхностью, находя зарывшихся в песок дневных ящериц или делая засаду на песчанку и тушканчика.
Змей пустыни – эфу, стрелу-змею, песчаного удавчика – можно рассматривать как хищников первого и второго порядка. Так, молодые эфы питаются главным образом паукообразными, а взрослые предпочитают песчанок. Стрела-змея специализируется на ловле ящериц, которых она высматривает днем, затаившись в полуметре над землей среди ветвей кандыма или саксаула.
Большие песчанки – самые многочисленные грызуны песчаной пустыни – служат кормом для многих животных. На них охотятся и орел-беркут, и пустынный ворон, и змеи. А хорек-перевязка даже поселяется в колонии песчанок, чтобы «столовая» была под боком. Этому изящному хищнику не составляет труда пролезть в нору песчанки и добыть жертву в ее доме. Охотится на песчанок и серый варан – самая крупная ящерица в странах СНГ. Этот «крокодил пустыни», как его называют в шутку, часто роет себе нору на окраине колонии песчанок, расширяя под свои габариты одну из песчаночьих нор.
Наиболее крупные хищники пустыни – орел-беркут, пустынный волк и лисица корсак, помимо песчанок, непрочь добыть и зайца-песчаника, а при случае и молоденького джейрана. Но все эти хищники, несмотря на внушительные размеры, стоят на более низкой ступени в цепи питания, чем некоторые насекомые, так как являются хищниками первого порядка (ведь пищей им служат животные-фитофаги).
Видеопример пустынной экосистемы:
К хищникам второго порядка, помимо упомянутых змей, относятся также личинки муравьиных львов, делающие в песке воронки-ловушки для муравьев, и крупная жужелица-антей, черная, с белыми глазчатыми пятнами на спине. Этого хищника можно увидеть днем в черносаксаульнике: антей останавливается у входа в муравейник и методично отлавливает выбегающих из отверстия обитателей муравьиного поселения.
Биоценозы пустыни в других регионах земного шара весьма сходны с вышеописанным по набору функциональных групп организмов, внешней структуре и облику. Однако аналогичные функции в биоценозах разных пустынь несут иные виды и группы растений и животных. В качестве сравнения приведем описание расположенной в центре Австралии пустыни Симпсон.
Травянистый покров этой австралийской пустыни образуют злаки родов триодия и зигохлоэ; в кустарниковом ярусе на месте саксаулов и кандымов здесь растут акация, казуарина, касимтрис.
Земную растительность потребляют гусеницы бабочек, нередко висящие в паутинных мешках среди ветвей акации; в наземном ярусе господствуют долгоносики, чернотелки. Зебровые вьюрки и волнистые попугайчики питаются семенами пустынных растений. Мелкие грызуны также участвуют в переработке земной массы. Австралийский страус эму и гигантский рыжий кенгуру питаются в основном травянистой растительностью.
Мелких насекомых поедают сумчатые тушканчики, сумчатые кроты (в подземном ярусе), ящерицы из семейств гекконов, сцииновых и агамовых – многие насекомоядные птицы, а также пауки.
В приземном ярусе, подобно евразийской скотоцерке, собирает корм стипитурус руфицепс; в кустарниковом ярусе аналогично тугайному соловью охотится рипидура мукофрис, а в воздухе, как знакомая нам ласточка, ловит насекомых птица артамус персонатус.
Пернатый хищник в пустыне Симпсон – клинохвостый орел – замечает ту же экологическую нишу, что и беркут в Каракумах. Вместо пустынного ворона мы видим в австралийсках песках другой вид этого же рода – корвус Меллора.
Разнообразные термиты перерабатывают растительный опад в верхних ярусах почвы.
Крупных хищников здесь нет, кроме собаки динго, которую можно считать исторически новым элементом местных биоценозов.
Обитающие в пустыне Симпсон змеи относятся к семейству аспидовых (обычна демансия Модеста).
Биоценозы пустынь также подвергаются воздействию человека. В пустынях выпасают отары овец, и в результате перевыпаса закрепленные пески приходят в движение. Если же в пустыню проводят каналы и используют землю под орошение, то возникают оазисы с пышной зеленой растительностью.
В обоих случаях исчезают типично пустынные животные и растения, первичные биоценозы разрушаются, уступая место антропогенным биоценозам.
По сравнению с биоценозами других зон пустынные, пожалуй, наиболее ранимы, наиболее подвержены необратимым изменениям под влиянием деятельности человека. Это объясняется тем, что к условиям пустынной экосистемы могли приспособиться сравнительно немногие виды организмов, а приспособления к этим экстремальным условиям весьма глубоки и специфичны. Трофические связи между членами такого биоценоза очень «напряженны», то есть отдельные звенья тесно связаны друг с другом и не могут взаимозаменяться. Поэтому с изменением условий под воздействием человека выпадают отдельные звенья биоценоза, и вслед за жтим рушится вся цепь и всё «здание», так как теснота связей и ограниченность набора компонентов не дают возможности замены утраченных звеньев.
Экосистемы пустынь, как и экосистемы тундр, имеют низкую биологическую продуктивность, их обширные территории занимают южную часть СНГ - равнинные районы Средней Азии (Узбекистана, Туркменистана, Казахстана), а также Прикаспийскую низменность (Россия, Азербайджан).
В составе экосистем пустынь - особые виды организмов со стратегией «верблюдов» которые приспособлены к условиям крайней сухости и высоких температур в летние месяцы и низких - в зимние.
Верблюжья колючка
Среди растений пустынь преобладают невысокие деревья и кустарники (два вида саксаула, виды полыней), полукустарники, у которых молодые побеги не одревесневают (различные виды солянок, кохия). В пустыне многолетники имеют разветвленные и глубокие корневые системы, которые по биомассе могут в 100 раз превышать надземную часть растений. За счет этих корневых систем растения обеспечивают себя влагой. Большую роль играют однолетние солянки и растения - эфемеры (виды костра, мятлика, ячменя и др.), которые развиваются после дождей и успевают пройти весь вегетационный цикл вплоть до образования семян за 3-5 недель.
Почвы пустынь малогумусные или вообще могут отсутствовать. Поверхность грунта таких экосистем часто покрыта камнями. Практически нет почвы и в песчаных пустынях с барханами, покрытыми редкой растительностью. Если в пустынях формируются почвы, то содержание гумуса в них не превышает 1% - их называют пустынными сероземами. Широко распространены в пустынях солончаки, покрытые сверху сплошной коркой солеи, в составе которых преобладает сода.
Пустыни - районы развития пастбищного скотоводства - овцеводства и верблюдоводства. Если выпас отсутствует, то поверхность почв может покрываться плотной коркой из водорослей и пустынных мхов, что снижает продуктивность пустыни. Поэтому умеренный выпас для пустынь также необходим, как и для экосистемы степей или саванн. Однако при сильном выпасе растительный покров нарушается и, если почвы песчаные, может усилиться перенос песка ветром. Вдоль рек в пустынях складываются более благоприятные экологические условия и формируются оазисы, которые, как правило, преобразованы в с/х экосистемы, где выращиваются теплолюбивые культуры. При орошении в пустынях выращивают такие важные культуры, как хлопчатник и рис, что требует большого отъема воды у рек, в результате реки усыхают (усыхание Аральского моря). При использовании большого количества пестицидов произошло экологическое загрязнение среды пустынь.
Под влиянием хозяйственной деятельности человека пустыни наступают на полупустыни и даже на южную часть степной зоны. Этот процесс называется опустыниванием. Это процесс опасен тем, что практически не возможно восстановить уничтоженную более продуктивную растительность. Опасными могут быть промышленные нарушения пустынных экосистем при добыче там нефти и газа. Интересен опыт сухого земледелия в пустынях.
Под руководством туркменского академика Н.Т. Нечаевой разработан уникальный метод создания «агропустынь» - многовидовых сообществ из местных видов кустарников, полукустарников, кустарничков и трав. Обычно эти виды встречаются в разных пустынных сообществах, но в агропустынях они растут вместе за счет дифференциации экологических ниш, что повышает продуктивность агропустынь по сравнению с естественными пустынными пастбищами. Такие искусственные пастбища не требуют полива, удобрений, пестицидов и при умеренных пастбищных нагрузках могут служить 20-25 лет.
Очевидна необходимость охраны пустынных экосистем и тщательного прогнозирования всех возможных последствий вмешательства человека в тонкую и хрупкую сеть пустынного биоценоза.