5.2 Важнейшие экосистемы
Классификация экосистем представлена на рисунке 8.
Экосистемы океана:
Биологическая продукция в экосистемах лимитируется недостатком некоторых жизненно важных биогенных химических элементов, а именно – азота и фосфора. В зоне фотосинтетически активной радиации (эвфотическая зона, примерно 200 м, здесь фотосинтез энергетически выгоден) биогенные элементы связываются живым веществом и непрерывным дождем останков животных и водорослей оседают на дно. Редуценты минерализуют донный детрит, и биогенные элементы накапливаются в придонных водах.
Если подъем глубинных вод не происходит, то цикл обращения биогенных элементов нарушается, что ведет за собой образование океанических пустынь с ничтожно малой концентрацией живого вещества (примерно ¾ поверхности океана). Процветание органической жизни происходит там, где происходит подъем глубинных вод. Это происходит при перемешивании вод на мелководье сезонными штормами, турбулентными завихрениями вблизи океанических течений и вертикальными течениями, запускаемыми сгонными ветрами с континентов
Чтобы грамотно описать экосистемы океана, необходимо соблюсти соответствующую терминологию в обозначении зон мирового океана. Бенталь – дно океана, его населяют донные организмы – бентос. Пелагиаль – толща воды, ее населяет планктон – парящие в воде организмы (фитопланктон – одноклеточные водоросли и зоопланктон – в основном веслоногие рачки и те рачки, которые ими питаются) и нектон – организмы, свободно перемещающиеся в толще воды (киты, рыбы, кальмары). Детритные цепи замыкает бактериопланктон.
Рассмотрим, какие участки включает в себя дно океана (рис. 9).
Литораль включает в себя приливно-отливную зону и простирается до глубины примерно 200 м. Граница литорали там, где свет перестает доходить до дна.
Шельф – подводное продолжение материка, включающее в себя литораль и сублитораль. Толща воды над ним называется неретической зоной. Шельф продолжается до свала глубин (батиаль) – крутого склона, ведущего к абиссали – океаническому дну. Впадины в океаническом дне называются ультраабиссаль (максимальная глубина 11 022 м). Толща воды соответственно участкам дна делится на эпипелагиаль, батипелагиаль и абиссопелагиаль.
Около 80 % биологической продукции океана сосредоточено в неретической зоне за счет доступности биогенных элементов и фотосинтеза. Однако самыми рыбопродуктивными зонами океана являются апвеллинги (рис. 10). В мировом океане четыре крупные зоны апвеллинга – перуанская, калифорнийская, африканская (от Марокко до Гвинеи), южно-африканская. Все эти и множество мелких зон апвеллинга расположены у западного побережья материков, это связано с направлением вращения Земли. Цепь питания апвеллинга: «диатомовые водоросли – веслоногие рачки – анчоус (и другие рыбы планктофаги) – хищные рыбы».
Рис. 9. Экологические зоны мирового океана [28].
Ни с чем не сравнимы по видовому богатству и разнообразию жизни экосистемы коралловых рифов. Эти сообщества функционируют за счет сложных и совершенных пищевых связей. Биогенные элементы в пределах рифа не успевают сноситься в океан и после выедания животными и минерализации бактериями тут же снова поглощаются организмами.
Отдельного рассмотрения требуют экосистемы некоторых морей.
Черное море уникально за счет того, что в глубинных слоях анаэробные серобактерии, окисляя органику, выделяют сероводород (Н2S), который отравляет слой тяжелых соленых вод. Над этим слоем сероводородной воды находится в два раза более пресный слой воды. Границы сероводородной зоны в настоящее время менее 50 м, и постоянно сокращаются в связи с загрязнением поверхностных вод органикой. Рыбы Черного моря представлены тремя группировками: планктофаги, тяготеющие к более пресному мелководью (хамса, тюлька); весенние хищники – мигранты из Мраморного моря (тунец, ставрида, скумбрия); обитатели границы сероводородной зоны (мерланг, шпрот).
Человек забрал воды речного стока на орошение, что привело к изменению гидрологического режима Черного моря. Сероводород стал появляться даже на мелководье, ухудшились условия жизни планктофагов. Бентофаги стали гибнуть от заморов (весенний паводок с холодной водой приносил в придонные слои кислород, теперь паводок происходит летом – осенью, когда вода теплая и, соответственно, не несет кислорода). Хищники-мигранты перестали заходить в северные воды, вспышки численности медуз и гребневиков подорвали кормовую базу рыб.
Рис. 10. Схема апвеллинга [28].
Балтийское море – относительно мелководное, почти замкнутое и более пресное, чем океан. Окружено индустриально развитыми странами, поэтому считается одним из самых грязных морей в мире. Со стоком рек в море попадает огромное количество не только пестицидов и тяжелых металлов, но и, главным образом, биогенных веществ. Бактерии, разлагая органику, тратят О2 воды, что неизбежно ведет за собой замор донной фауны на тысячи квадратных километров дна. От токсинов и тяжелых металлов страдают, прежде всего, животные высших трофических уровней (под угрозой вымирания находится балтийский тюлень). Несмотря на интенсивное международное сотрудничество в области сохранения Балтийского моря, серьезного улучшения экологической обстановки на Балтике не наблюдается.