Rolevye_igry_po_ekologii

Сценарии ролевых игр

29

Ток шоу «Пресноводные экосистемы»

Пресноводные экосистемы — это особый мир, который рез ко отличается от леса или степи. Основная среда этих экосис тем — пресная вода, которая необходима всем обитателям суши, включая и человека. Кроме того, она выступает важнейшим ре сурсом промышленности, сельского и коммунального хозяйства. Наконец, в пресноводных экосистемах аккумулируются загряз няющие вещества, и потому они являются «первым фронтом линии обороны» биосферы от загрязнения, вызываемого хозяй ственной деятельностью человека.

В этом ток шоу учащиеся смогут познакомиться как со своеобразием структуры и функций водных экосистем, так и с широким кругом вопросов урегулирования их отношений с человеком.

Участники ток шоу:

Ведущий

Гидробиолог

Зоолог

Гидромелиоратор Промышленный эколог «Зеленый» Выступающие из зала

ВЕДУЩИЙ. Сегодня мы с вами поговорим о состоянии прес* новодных экосистем наших рек и озер. Они являются основными источниками пресной воды, с ними связаны рыбный промысел и охота на промысловую дичь.

Реки — это транспортные артерии и источники элект* роэнергии.

Кроме того, любая пре* сноводная экосистема — это рекреационный ресурс, так как именно к рекам и озерам стремятся горожане и сельс* кие жители, чтобы отдохнуть и провести свой досуг.

И, наконец, водные эко* системы — это индикаторы общего экологического со* стояния территории, именно

Естественные экосистемы

30

вводоемы попадает значительная часть загрязняющих веществ, и они играют роль естественных очистных сооружений.

Ситуация с пресноводными экосистемами неблагополучна, как

вмире, так и в России, и в нашей республике (области). Эти экоси* стемы испытывают высокое давление хозяйственной деятельнос* ти человека в результате большого водозабора, постоянного заг* рязнения, воздействия гидротехнических сооружений — зарегулирования стока, строительства водохранилищ. В резуль* тате многие экосистемы рек и озер находятся в кризисном состо* янии или на грани гибели. Примерно каждый пятый житель Земли лишен возможности пить доброкачественную воду в том количе* стве, которое ему необходимо. Да и остальная часть человечества

взначительной своей части вынуждена пить загрязненную воду. Для обсуждения этой проблемы мы пригласили экспертов.

(Представляет экспертов, которые кивком головы приветству* ют зал.)

Прежде чем говорить о рациональном использовании и ох* ране пресноводных экосистем, нужно вспомнить многое из того, о чем вы узнали на уроках экологии. Я надеюсь, что, как обыч* но, зал будет вести себя активно. И потому вначале несколько вопросов для повторения пройденного.

Вопрос первый: какая доля биосферного запаса воды при* ходится на пресноводные экосистемы?

ОТВЕТ ИЗ ЗАЛА. Эта доля ничтожна. 97% воды планеты — это океан и только 3% — пресная вода. 3/4 пресной воды закон* сервированы в ледниках. Таким образом, на озера, реки, под* земную и почвенную воду, пары в атмосфере и воду в составе живых организмов приходится менее 1%.

ВЕДУЩИЙ. Правильно. Более того, если сравнить количе* ство воды в озерах, паров в атмосфере и воды в реках, то полу* чится соотношение 100:10:1.

Вопрос второй: какие особенности характерны для водных экосистем?

ОТВЕТ ИЗ ЗАЛА.

Основные продуценты пресноводных экосистем — микроскопические водоросли, образующие фитопланктон, а основные консументы — это тоже микроскопические живот* ные — зоопланктон. Крупные консументы, способные активно перемещаться в воде (рыбы), играют несравненно меньшую роль, они называются нектоном.

ВЕДУЩИЙ. Перечислите, пожалуйста, основных продуцен* тов планктона.

ОТВЕТ ИЗ ЗАЛА. В состав планктона входят зеленые водо* росли, диатомовые водоросли и цианобактерии.

Сценарии ролевых игр

31

ВЕДУЩИЙ. А какие животные составляют зоопланктон? ОТВЕТ ИЗ ЗАЛА. В его составе инфузории, различные ра*

кообразные, крохотные черви*коловратки и другие животные. Если фитопланктон не способен к активному перемещению, то многие ракообразные, особенно из числа видов плотоядного зоопланктона, могут перемещаться в толще воды. Различают растительноядный и плотоядный зоопланктон.

ВЕДУЩИЙ. Какие организмы могут быть в составе планк* тона, но не являются ни продуцентами, ни консументами?

ОТВЕТ ИЗ ЗАЛА. Редуценты*бактерии. Они образуют осо* бую функциональную группу, которая называется бактерио* планктоном.

ВЕДУЩИЙ. Еще какие особенности характерны для пресно* водных экосистем?

ОТВЕТ ИЗ ЗАЛА. Вместо гумуса почвы в пресноводных эко* системах образуется слой сапропеля на дне.

ВЕДУЩИЙ. Сравнение почвы и сапропеля, по моему, не очень удачное. Что по этому вопросу думает гидробиолог?

ГИДРОБИОЛОГ. Сходство их в том, что они — запасники детрита, но различий у них, все*таки, больше. Если в почве ки* пит жизнь по крайней мере в метровом слое, и она насыщена корнями растений и мириадами почвенных животных, то у сапропеля жизнь сконцентрирована только в верхней пленке. В пресноводной экосистеме основные жизненные процессы сосредоточены в верхнем освещенном слое воды.

ВЕДУЩИЙ. Спасибо Вам, коллега. Еще какие особенности характерны для пресноводных экосистем?

ОТВЕТЫ ИЗ ЗАЛА.

—В большинстве наземных экосистем в число лимитирую* щих факторов входит вода. В водных экосистемах биологичес* кую продукцию и состав биоты лимитирует содержание в воде кислорода и питательных элементов (в особенности азота и фосфора). Важную роль может играть также насыщенность воды солями.

—Биологическая продукция пресноводных экосистем го* раздо выше, чем биомасса, так как в планктоне, особенно в рас* тительном, преобладают организмы с небольшой длительнос* тью жизни, которые в течение вегетационного периода образуют много поколений. А биомасса — это запас органи* ческого вещества. Вот и получается, если в лесу за счет толстых стволов и корней деревьев биомасса в 50 раз больше, чем годо* вая биологическая продукция, то в водоеме за год создается в несколько раз больше органического вещества, чем его сохра* няющийся постоянный запас.

Естественные экосистемы

32

—Биомасса гетеротрофов в водоеме может быть выше, чем биомасса автотрофов, так как организмы зоопланктона

ирыбы живут дольше, чем микроскопические водоросли. А в наземных экосистемах фитомасса всегда больше, чем зоо* масса.

—В пресноводных экосистемах есть особая группа орга* низмов, которые живут на дне. Это бентос. В составе бенто* са животные*детритофаги (ракообразные, моллюски и др.), питающиеся тем, что падает на дно, и бактерии*редуценты.

—В составе пресноводных экосистем есть и крупные рас* тения (макрофиты) — цветковые (рдесты, кувшинки, водокрас, ряска и др.) и некоторые водоросли (хара).

—В жизни водных экосистем важную роль играют птицы — чайки, утки, а также пресмыкающиеся и амфибии (лягушки, три* тоны, черепахи, ужи) и млекопитающие (ондатры, выдры).

ВЕДУЩИЙ. Все это правильно. Я прошу гидробиолога рас* сказать о тех особенностях водных экосистем, которые еще не обсуждались.

ГИДРОБИОЛОГ. Из поля зрения участников нашей встре* чи выпали несколько важных функциональных особенностей водных экосистем.

Во*первых, в водных экосистемах пищевые цепи длиннее, чем в наземных. В лесных или степных экосистемах не бывает более четырех трофических уровней (растение — фитофаг — мелкий хищник — крупный хищник). А в водных их может быть даже шесть.

ВЕДУЩИЙ. Мы чуть прервемся и попросим зоолога расска* зать, за счет каких организмов увеличивается длина пищевых цепей.

ЗООЛОГ. В этих экосистемах число участников «энергети* ческой эстафеты» увеличивается за счет консументов. В их со* ставе могут быть инфузории, два*три вида ракообразных раз* ного размера и два*три вида рыб. Кроме того, разное место в пищевой цепи могут занимать рыбы*малыши, подростки и взрос* лые рыбы.

ВЕДУЩИЙ. Да, в некоторых озерах взрослые рыбы, особен* но щуки, часто поедают собственную молодь. В этом случае один вид оказывается сразу на двух трофических уровнях.

ГИДРОБИОЛОГ. Такое бывает. Во*вторых, в водных эко* системах «солнечная карусель» круговорота веществ крутится быстрее, чем в наземных. В течение двух*трех лет, а иногда даже одного вегетационного сезона вещества могут быть поглощены растениями, пройти по пищевым цепям и вернуться в окружаю* щую среду.

Сценарии ролевых игр

33

ВЕДУЩИЙ. Заметим здесь, что в наземных экосистемах этот процесс длится десятилетиями (особенно он замедлен в тайге, в тропических лесах круговорот происходит быстрее).

ГИДРОБИОЛОГ. В*третьих, в водных экосистемах больше доля организмов, которые съедаются в живом состоянии: мо* жет поедаться 40% фитопланктона и до 80% нектона.

ВЕДУЩИЙ. В наземных экосистемах, скажем в лесу, в живом виде поедается не более 3–5% годичной продукции растений, а все остальное попадает в детрит, который используется живот* ными*детритофагами и редуцентами (бактериями и грибами).

ЗООЛОГ. Да, в водной экосистеме детритофагам достается меньше первичной продукции, хотя, конечно, без работы они не остаются. Наконец, крупные хищники, у которых нет врагов, щуки, сомы, жерехи и другие, после смерти служат пищей дет* ритофагам, если, конечно, их не выловит человек.

ГИДРОБИОЛОГ. В*четвертых, в водных экосистемах не* сколько иное положение занимают бактерии, до 40% которых выедают простейшие животные. Таким образом, содержащие* ся в них элементы питания, минуя стадию повторного исполь* зования растениями, сразу в форме органических веществ вов* лекаются в пищевые цепи.

ВЕДУЩИЙ. Это очень важная особенность пресноводных экосистем. В наземных экосистемах, конечно, часть бактерий тоже поедается в живом виде, как часть «бутерброда» вместе с детритом, которым питаются детритофаги. Но в основном они умирают своей смертью и оставляют после себя минеральные элементы. Вариант пищевой цепи с массовым поеданием живых бактерий называется бактериальной петлей.

ГИДРОБИОЛОГ. Да, он так называется. Бактериальная пет* ля помогает ускорять круговорот веществ в водной экосистеме.

ВЕДУЩИЙ. Я прошу уважаемого гидробиолога рассказать об основных вариантах пресноводных экосистем.

ГИДРОБИОЛОГ. Это большой вопрос, но я постараюсь быть лаконичным. Во*первых, водные экосистемы распадаются на экосистемы озер (со стоячей водой) и рек (с текущей водой). Во*вторых, состав водной экосистемы и ее продукция зависят от жесткости воды и содержания в ней элементов питания, в особенности азота и фосфора. От содержания солей вода в озе* рах может быть мягкой, жесткой и даже соленой. А в зависимо* сти от содержания в воде элементов питания озера могут быть олиготрофными (бедными), мезотрофными (умеренно богаты* ми) и эвтрофными (богатыми). Чем больше в воде элементов питания, тем больше растений макрофитов, рыбы и выше био* логическая продукция водной экосистемы.

Естественные экосистемы

34

ВЕДУЩИЙ. А как влияет на состав экосистемы содержание в воде кислорода?

ЗООЛОГ. В речной воде кислорода всегда достаточно, а в небольших озерах, особенно в конце зимы подо льдом, содер* жание кислорода может резко падать. В этом случае происхо* дит, так называемый замор. Гибнут все рыбы, кроме карася и линя, наиболее устойчивых к недостатку кислорода.

ВЕДУЩИЙ. Полагаю, что все сидящие в зале поняли, чем отли* чается экосистема озера от экосистемы леса: основные жизнен* ные процессы в ней протекают в водной толще, причем, главными их участниками являются микроскопические организмы; пищевые цепи в водной экосистеме длиннее, а оборачиваемость веществ быстрее. Однако, принципиальная схема работы водной и назем* ной экосистем одинаковая: и та и другая автотрофные.

ГИДРОБИОЛОГ. Это правильно, но лишь отчасти. Если в водную экосистему попадают органические вещества (смытый с полей гумус, стоки, содержащие органику), то они напрямую усваиваются гетеротрофами. И экосистема становится гетеро* трофно*автотрофной.

ВЕДУЩИЙ. Я имел в виду естественные экосистемы без заг* рязнения. Экосистемы водоемов очистных сооружений вообще гетеротрофные.

Теперь, давайте поговорим о влиянии на водоемы человека. Начнем с фактора загрязнения. Я понимаю, что у каждого из сидящих в зале более чем достаточно примеров последствий загрязнения водоемов. Поэтому будем обсуждать эту пробле* му в целом, не увлекаясь деталями. И давайте начнем с вопроса гидробиологу. Какие принципиальные типы загрязнения вод* ных экосистем различают экологи?

ГИДРОБИОЛОГ. Различают два типа загрязнения, хотя очень часто они действуют на водную экосистему одновремен* но. Первый тип — это попадание в водную экосистему допол* нительных элементов питания, в особенности фосфора и азо* та. В этом случае развивается процесс, который называется эвтрофикацией. В другом случае (второй тип) в водоем попада* ют токсичные вещества: тяжелые металлы, нефтепродукты, хло* риды и сульфаты (для пресноводных экосистем, в отличие от морских, эти соли — чужеродные вещества, убивающие многие организмы). При этом происходит отравление водоема.

ВЕДУЩИЙ. Процесс эвтрофикации встречается чаще. Кто может его охарактеризовать?

ВЫСТУПЛЕНИЕ ИЗ ЗАЛА. При эвтрофикации вначале водоем «цветет», массово развиваются зеленые водоросли и ци* анобактерии. Если загрязнение водоема продолжается, то в

Сценарии ролевых игр

35

планктоне остаются почти одни цианобактерии. Они отравля* ют воду токсичными веществами, и в результате гибнут рыбы и большинство макрофитов. Поверхность воды покрывается бу* рой пеной, водоем источает неприятный гнилостный запах.

ВЕДУЩИЙ. А если загрязнение дополнительными элемен* тами питания прекратится, то что произойдет?

ВЫСТУПЛЕНИЕ ИЗ ЗАЛА. Тогда пойдет постепенный про* цесс восстановления водной экосистемы. Я читал о том, как было восстановлено озеро Вашингтон близ Сиэтла в США. Это про* изошло благодаря деятельности лимнолога (так называют эко* логов, специалистов по озерам) Томаса Эдмондсона, который добился от городских властей прекращения сброса сточных вод в озеро и его экосистема восстановилась всего за несколько лет.

ВЕДУЩИЙ. Способность водной экосистемы справиться с отравлением значительно ниже. В этом случае нужно очистить водоем от отравляющих веществ. Как можно уменьшить коли* чество стоков загрязненных вод в водоемы?

«ЗЕЛЕНЫЙ». Я думаю, что для этого нужно закрыть пред* приятия, которые повинны в загрязнении водоемов. Если этого не сделать, мы потеряем наши реки и многие озера. Потомки нам этого не простят.

ВЕДУЩИЙ. Я думаю, что несмотря на привлекательность предложения представителя зеленого движения, это не реаль* но. Нужен другой выход из положения, при котором и промыш* ленность бы работала, и экосистемы водоемов сохранялись. Что думает по этому поводу промышленный эколог?

ПРОМЫШЛЕННЫЙ ЭКОЛОГ. Прежде всего нужно пост* роить надежные очистные сооружения. Однако, этого может оказаться недостаточно, так как их возможности ограничены. К примеру, Волга буквально «обсажена» крупными промышлен* ными городами. Объем их стоков столь велик, что никакие очи* стные сооружения с ними не справятся. И потому нужен дру* гой, более кардинальный путь решения вопроса — разработка новых малоотходных технологий.

Перспективность этого пути показывает опыт Японии и Гер* мании. В Германии, в частности, в результате модернизации производства очищена вода реки Рейн. Как говорят немецкие экологи, им удалось «завязать трубу узлом». Очищаются Сена во Франции и Темза в Англии. Задача модернизации наших пред* приятий очень сложная, но решать ее придется. Иначе мы поте* ряем Волгу и много других рек.

ВЕДУЩИЙ. И не только рек, но и озер. Городскими и про* мышленными стоками сильно загрязняется Онежское озеро и даже Байкал. А как быть с коммунальными стоками?

Естественные экосистемы

36

ПРОМЫШЛЕННЫЙ ЭКОЛОГ. Нужно уменьшать их объем за счет более экономного расходования воды и одновременно изменять состав. Еще 20 лет назад городскими бытовыми сто* ками можно было орошать поля без риска получить загрязнен* ную продукцию. Теперь в бытовых стоках стало много детер* гентов — синтетических моющих веществ. Они очень плохо разлагаются в биологических очистных сооружениях. Нужно сделать более экологичными моющие средства. Кроме того, не* обходимо исключить попадание в бытовые стоки вод с промыш* ленных предприятий, что уменьшит содержание в них тяжелых металлов и нефтепродуктов. Одним словом, следует добиться, чтобы бытовые стоки или остающиеся при их очистке шламы можно было использовать как удобрения.

ВОПРОС ИЗ ЗАЛА. Но ведь водные экосистемы загрязня* ются не только промышленностью и коммунальным хозяйством, но и сельским хозяйством. В водоемы попадают смывы удобре* ний и пестицидов с полей.

ВЕДУЩИЙ. Для нашей страны это второстепенный фактор, так как дозы удобрений и пестицидов у нас низкие. Опасность представляют крупные животноводческие комплексы, но в со* временных условиях у них вряд ли есть будущее. А защитить водоемы от стоков небольших ферм несложно.

Давайте перейдем к проблеме водозабора. Кто начнет? Гид* ромелиоратор?

ГИДРОМЕЛИОРАТОР. У меня есть все основания говорить первым, так как в большинстве стран мира основным потреби* телем воды является сельское хозяйство. Для выращивания 1 т пшеницы требуется 1000 т воды, риса — 7000 т, а хлопка — 15 000 т! Поливная пашня самая продуктивная.

«ЗЕЛЕНЫЙ». И самая природоразрушительная. По причи* не разрушения почв поливом рухнула цивилизация шумеров в Месопотамии, образовались миллионы гектаров бесплодных почв в российском Заволжье, произошла трагедия Арала. Кста* ти, по причине неумеренного полива за последние 5 лет в Сау* довской Аравии почвы разрушились настолько, что сбор зерна упал в 2,5 раза.

ГИДРОМЕЛИОРАТОР. Увы, все что Вы сказали, правиль* но. И поэтому во всем мире наметилась тенденция уменьшения площади поливной пашни. В России, кстати, основным потре* бителем воды является не сельское хозяйство, а промышлен* ность. Однако в любом случае нельзя забирать более 15% годо* вого стока реки. Доля допустимого водозабора из озер — еще ниже, она определяется возможностями восполнения воды впа* дающими в озеро водотоками. А трагедия Арала произошла

Сценарии ролевых игр

37

именно потому, что из Амударьи и Сырдарьи, питающих это озеро, забирали до 50% стока. К сожалению, из равнинных рек России забирается до 30% воды, что разрушает их экосистемы.

«ЗЕЛЕНЫЙ». Я полагаю, что в условиях России нужно пол* ностью запретить орошаемое земледелие, которое разрушает почвы и истощает реки.

ГИДРОМЕЛИОРАТОР. Это слишком жесткая постанов* ка вопроса. Поливное земледелие необходимо, но на ограни* ченных площадях и при постоянном мониторинге его влия* ния на почву. Ведь в мире есть не только плачевный опыт шумерской цивилизации и Саудовской Аравии, но и опыт Израиля. В этой стране все земледелие поливное, но за счет использования экологически безопасных методов и эконом* ного расходования воды (это, так называемый, капиллярный полив из труб, закопанных в почву) отрицательные послед* ствия полива минимальны.

ВЕДУЩИЙ. Все это так. Но нужно больше внимания уде* лять сухому земледелию, т. е. возделыванию видов и сортов куль* турных растений, которые могут обходиться небольшим коли* чеством влаги. Пример такого растения — сорго. Однако для нашей страны наиболее актуальна проблема уменьшения водо* забора промышленностью. Что по этому поводу может сказать промышленный эколог?

ПРОМЫШЛЕННЫЙ ЭКОЛОГ. Возможности уменьшения водозабора промышленностью очень велики. Главное при этом перевести предприятия на оборотное водоснабжение. В США, где умеют экономить воду, прежде чем вернуться после очист* ки в водоем, вода совершает на предприятии 10 оборотов. Пла* нируется довести этот показатель до 20. Оборотное водоснаб* жение не только уменьшает водозабор, но и резко уменьшает объем сточных вод.

ВЕДУЩИЙ. А как можно уменьшить потребление воды ком* мунальным хозяйством?

ПРОМЫШЛЕННЫЙ ЭКОЛОГ. Для этого нужно научить горожан более экономно расходовать воду. Сегодня по евро* пейским стандартам горожанину требуется 200 л воды в сутки, а мы расходуем по тысяче! Уменьшить водопотребление на лич* ные нужды непросто: нужна новая сантехника, посудомоечные машины. И, наконец, нужны счетчики расхода воды. Увеличива* ет водозабор городов и то, что у нас нет отдельных водопрово* дов для питьевой и технической воды.

ВЕДУЩИЙ. Все понятно. Переходим к обсуждению воп* роса о влиянии на пресноводные экосистемы гидротехничес* ких сооружений. Проблему гидроэнергетики мы рассматри*

Естественные экосистемы

38

вать не будем. На эту тему будет специальное ток*шоу. Что думает по этому поводу гидробиолог?

ГИДРОБИОЛОГ. Я думаю, что любое водохранилище при* водит к разрушению естественной водной экосистемы. Плоти* ны препятствуют нормальным миграциям рыб, замедляют ско* рость обновления воды, что ведет к эвтрофикации. Но, увы, водохранилища строят и будут строить.

ВЕДУЩИЙ. Какие есть мнения по этому вопросу у присут* ствующих?

ВЫСТУПЛЕНИЕ ИЗ ЗАЛА. Регулируют речной сток почти все страны, так как строительство городов, изменение климата и уменьшение площади лесов на водосборных территориях соз* дают много проблем. Паводки оказываются разрушительными, а летом воды в реках не хватает для питания городов и обеспе* чения нужд сельского хозяйства.

«ЗЕЛЕНЫЙ». И, все равно, вмешиваться в жизнь естествен* ных экосистем нельзя. Нужно «по одежке протягивать ножки».

ВЕДУЩИЙ. Следовать Вашим советам было бы, конечно, очень хорошо, но изменения, которые происходят в водосбор* ных бассейнах рек — это реалии, и не считаться с ними нельзя. Просто надо строить водохранилища с наименьшим ущербом для окружающей среды.

«ЗЕЛЕНЫЙ». Так Вы считаете оправданным строительство каскада водохранилищ на Волге?

ВЕДУЩИЙ. Нет, я так не считаю. Из*за этого каскада мы потеряли миллионы гектаров плодородных земель.

«ЗЕЛЕНЫЙ». Так, значит, нужно признать ошибки и спус* тить рукотворные моря.

ПРОМЫШЛЕННЫЙ ЭКОЛОГ. Это было бы хорошо, но, опасаюсь, что пути назад уже нет. На дне водохранилищ, бла* годаря их способности к самоочищению, накопились метро* вые отложения токсичного сапропеля. Что с ним делать, ник* то не знает. Кроме того, пришлось бы менять весь речной флот и строить дополнительные железные дороги для пере* возки грузов, которые сегодня транспортируются по водо* хранилищам. Наконец, чтобы компенсировать неизбежное снижение производства электроэнергии, пришлось бы пост* роить несколько крупных АЭС, а это, сами понимаете, тоже плохо.

Я не могу давать прогнозы на отдаленное будущее, но в бли* жайшие десятилетия водохранилища будут существовать.

ВЕДУЩИЙ. Последний вопрос для обсуждения: состояние полезной фауны пресноводных экосистем — рыбы и промыс* ловых птиц. Вам слово, уважаемый зоолог.