Наземные Водные
тундра
тайга
Пресноводные
Морские
лиственные леса
реки
степи
открытый океан
пустыни
ручьи
прибрежные воды
озёра
глубоководные рифтовые зоны
саванны
пруды
водохранилища
болота
Рис.2 Структура экосистем
Например, различают водные и наземные экосистемы. Все они образуют на поверхности планеты густую пеструю мозаику. Примеры экосистем естественных (природных):
а) микроэкосистемы (лесная кочка, лужица, ствол гниющего дерева);
б) мезоэкосистемы (роща, степь, озеро);
в) макроэкосистемы (тайга, океан, пустыня).
Искусственные (антропогенные) экосистемы: сельскохозяйственное поле, городской парк, искусственное водохранилище, город. Особенностью искусственных экосистем является то, что они не могут длительно сохранять свое состояние без поддержания его человеком, т.е. без внесения извне значительной энергии.
Самая крупная и наиболее близкая к идеалу «самообеспечения» экосистема, известная науке, – это биосфера, которая включает все живые организмы Земли, находящиеся в постоянном взаимодействии с физической средой Земли, в результате чего эта система, через которую проходит поток вещества, энергии и информации от Солнца, из космоса и из недр Земли, находится в состоянии устойчивого динамического равновесия (более подробно о биосфере рассматривается в разделе 3) [13]. Остановимся на краткой характеристике других наиболее крупных экосистем.
Экосистема океана. Одна из самых больших экосистем (94% гидросферы). Жизненная среда океана непрерывна, в ней отсутствуют границы, препятствующие расселению живых организмов (на суше граница – океан между материками, на материке – реки, горы и т.п.). В океане вода находится в постоянном движении. Существуют горизонтальные и вертикальные течения. В воде растворено 48-1015т солей [17]. Эти физико-химические особенности создают благоприятные условия для образования и развития разнообразных организмов. В океане насчитывается: 160000 видов животных (80тыс. моллюсков, 20тыс. ракообразных, 16тыс. рыб, 15тыс. простейших); 10000 видов растений, в основном различные виды водорослей [17]. Однако органическая жизнь распределяется по горизонтали и вертикали неравномерно. В зависимости от абиотических факторов (световой режим, температура, солёность и т.д.) океан подразделяют на несколько зон. В зависимости от освещения:
•верхняя освещаемая – до 200м (эвфотическая)
• нижняя, лишённая света – свыше 200м (афотическая)
Экосистема океана также делится на: толщу воды (пелагиаль) и дно (бенталь). В зависимости от глубины:
• до 200м (литоральная зона)
• до 2500м (батиальная зона)
• до 6000м (абиссальная зона)
• более 6000м (ультраабиссальная зона)
В открытом океане по сравнению с прибрежной зоной пища менее сконцентрирована, поэтому здесь большое разнообразие активно плавающих организмов (рыбы, кальмары, акулы, киты и т.д.).
Пищевая цепь: фитопланктон – зоопланктон – планктоноядные рыбы – хищные рыбы – детритофаги (бактерии, которые живут в основном на дне).
Прибрежная зона океана имеет оптимальные условия для жизни по сравнению с открытым океаном (свет, температура, достаточное количество питательных веществ и др.) – поэтому здесь наблюдается максимальное видовое разнообразие флоры и фауны (до 80%). Пищевая цепь аналогична пищевой цепи открытого океана.
Глубоководная
рифтовая зона океана открыта в 1977г. в
зоне подводного хребта Тихого океана
к северо-востоку от Галапагосских
островов [17].
Здесь на глубине 2600м существуют «оазисы
жизни» – гигантские черви (до 1,5м),
крупные белые моллюски, креветки, крабы,
отдельные виды рыб. Поражает очень
высокая плотность биомассы – до 15 кг/м
,
в других местах на такой же глубине –
до 0,01 кг/м
(в 1500 раз больше).
Глубоководная зона характеризуется полной темнотой, огромным давлением. Адаптация – редукция плавательного пузыря, органов зрения, развитие органов свечения и т.п. [17].
Рифтовая зона – кроме полной темноты, высокое содержание сероводорода и ядовитых металлов, имеются выходы термальных источников. Аналогичные участки встречаются в других районах океана. В данной экосистеме серные бактерии играют роль растений, используя вместо солнечного света сероводород и соединения серы (хемосинтез).
Серобактерии – первое звено в пищевой цепи, далее – погонофоры, внутри тела которых обитают бактерии, перерабатывающие сероводород и поставляющие организму необходимые питательные вещества. Также в симбиозе с серобактериями существуют моллюски.
Экосистема пустыни. Здесь осадков выпадает менее 250 мм/год. Распространение: Африка (Сахара), Ближний Восток, Центральная Азия, юго-запад США и т.д. Климат очень сухой – жаркие дни, холодные ночи. Бывают:
песчаные (Кара-Кум) – тропические
каменистые (Сахара) – умеренные
глинистые (Гоби) – арктические
Характерна следующая растительность: редкостойный кустарник, кактусы, низкие травы, быстро покрывающие землю цветущим ковром после дождей. У растений обширная поверхностная корневая система, перехватывающая влагу редких осадков, или стержневые корни, проникающие до грунтовых вод (30м и более).
Животный мир: разнообразные грызуны (суслик, тушканчик), ящерицы, змеи, орлы, грифы, много мелких птиц, насекомые. Особенности: занимают 1/3 поверхности и площадь их возрастает.
Экосистема саванн. Распространение – субэкваториальная Африка, Южная Америка, юг Индии. Климат – сухой, жаркий, большую часть года обильные дожди в течение влажного сезона. Осадки – 750-1650 мм/год, главным образом во время сезонных дождей.
Растительность – трава с редкими листопадными деревьями, акации, кактусы. Животный мир представлен крупными растительноядными животными (зебры, антилопы, жирафы), среди хищников – львы, леопарды, гепарды, термиты (детритофаги).
Экосистема степей. Имеют широкое распространение в центре Северной Америки, России, в отдельных районах Африки, Австралии. Климат сезонный: лето – от умеренно тёплого до жаркого, зима – t<0 оC. Осадки – 250-750 мм/год
Растительность представлена травами (высотой до 2м в Северной Америке или <0,5м в России), отдельными деревьями, кустарниками. Животный мир: крупные травоядные – бизоны, антилопы, дикие лошади, кенгуру, жирафы, зебры, хищники – львы, леопарды, гепарды, гиены, птицы, мелкие роющие млекопитающие – кролик, суслик. Главная особенность – большинство степей превращено в сельскохозяйственные поля, где выращивают кукурузу, пшеницу, сою, и пастбища для овец и рогатого скота.
Экосистема тропических влажных лесов. Распространение – север Южной Америки, Центральная Америки, экваториальная Африка, юго-восточная Азия. Климат – без смены сезонов, среднегодовая температура приблизительно равна 28оС. Осадков выпадает более 2400мм/год, почти каждый день идёт дождь.
Растительность самая большая по разнообразию видов и биомассе растений экосистема. Леса с деревьями высотой до 60м и выше (красное дерево, шерстяное, шоколадное, леопардовое дерево, сандал). На стволах, ветвях – лианы.
Животный мир также разнообразен: обезьяны, змеи, ящерицы, белки-летяги, лягушки, пауки, муравьи, попугаи, колибри, много насекомых.
Среди особенностей – бедные почвы, большая часть питательных веществ содержится в биомассе поверхностно укоренённой растительности.
Экосистема лиственных лесов. Распространяются на востоке Северной Америки, в Европе и в России. Характерен сезонный климат: зимние температуры ниже 0, но не ниже –12оС. Осадки – 750-2000мм/год.
Представители растительности – листопадные деревья (дуб, липа, клён, ясень), характеризующиеся многоярусностью. А также кустарники, травы, мхи, лишайники.
Животный мир – олень, косуля, кабан, заяц, ёж, волк, лиса, рысь. Из птиц преобладают тетерев, глухарь, рябчик, дрозд, дятел, синица, сова, сокол. В почве – кроты, землеройки, черви, нематоды, клещи.
Особенность – адаптация к сезонному климату – сброс листьев, зимняя спячка, миграция в тёплые страны.
Экосистема тайги. Имеет распространение в северных районах Северной Америки, Европы, Азии. Климат – сезонный: долгая холодная зима, много осадков в виде снега (сохраняет тепло в почве). Количество осадков в пределах 250-750 мм/год.
Из растительности – вечнозелёные хвойные деревья (кедр, сосна, ель, пихта, лиственница). Животный мир – травоядные (лось, олень, заяц, белка, грызуны); хищники – рысь, волк, лиса, медведь, норка, росомаха. Множество птиц – рябчик, глухарь, дятел. Около 40 видов кровососущих мошек.
Особенности – много озёр и болот, толстая подстилка из хвои.
Экосистема тундр. Распространение – север Евразии и Северной Америки. Климат сезонный: очень холодная, долгая зима (полярная ночь) со среднегодовой температурой ниже –15 С. Летом вечная мерзлота оттаивает всего на метр. Осадки – менее 250 мм/год.
Из растительности преобладают мхи, лишайники, травы, низкорослые холодостойкие кустарники, голубика, морошка, брусника. Представители фауны: мелкие млекопитающие сурки, суслики, лемминги; хищники – песец, горностай, волк, сова; северный олень, зайцы. Множество птиц – гуси, куропатки, утки, кулики. Насекомые – комары, оводы, пауки. Главная особенность в том, что в тундре очень много болотистых почв.
Все экосистемы взаимосвязаны и взаимозависимы. Люди со своими культурными растениями и домашними животными образуют экосистему человека, которая взаимодействует со всеми другими экосистемами планеты.
►Вопросы для самоконтроля
1. Определение понятия «экосистема».
2. Кто впервые ввёл термин «экосистема» и какие синонимы этого понятия встречаются в научной литературе?
3. Какова ценность понятия «экосистема»?
4. Что представляет собой основная функциональная единица биоценоза?
5. Структура экосистем.
6. Приведите примеры микро-, мезо-, макроэкосистем, искусственных экосистем.
7. Особенности экосистемы океана.
8. Характеристика экосистемы пустынь.
9. Отличительные черты экосистем саванн и степей.
10.Многообразие лесных экосистем.