АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология

Глава 2. Разнообразие экосистем 63

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 её 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 консумен-тов, — 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.

Типичная экосистема пресноводного водоёма умеренных Широт показана на рис. 2.11. В мелководной прибрежной зоне — литорали обитают многочисленные продуценты — как свободно плавающие, так и укоренённые водные растения. Здесь много Насекомых и их личинок, здесь обитают лягушки, черепахи, во-Доплавающие птицы и млекопитающие. Здесь же охотничьи уго-Дья аистов и цапель. Пелагиаль — это поверхностный слой от-

Рис. 2.11. Типичная экосистема пресноводного водоёма умеренных широт

крытых вод, где обитают планктонные организмы и поедающие планктон рыбы. Профундаль — слабо освещенная зона, где живут хищные и придонные рыбы. Бенталь — дно, покрытое илом. Здесь обитают многочисленные детритофаги и редуценты — моллюски, черви, раки и личинки насекомых. В нижней части рис. 2.11 показаны характерные зависимости температуры от глубины. Весной и осенью, когда эти зависимости сменяют друг друга, происходит активное вертикальное перемешивание воды, и верхние слои обогащаются питательными веществами, а про­фундаль — кислородом. Перемешивание имеет такой сезонный

Глава 2. Разнообразие экосистем 65

характер в большинстве равнинных водоёмов умеренного клима­тического пояса. Весной, при таянии льда и снега холодные тяжёлые воды стремятся опуститься на дно, а относительно бо­лее тёплые, придонные — подняться наверх. Аналогичный про­цесс происходит и осенью. Отсюда — весеннее «цветение» воды в прудах, озёрах и водохранилищах. Летом и зимой слои холод­ной и теплой воды располагаются устойчиво (устойчивая терми­ческая стратификация), и перемешивание почти отсутствует. Ле­дяной покров также препятствует растворению кислорода.

При быстром течении и активном перемешивании воды кис­лород имеется в достаточном количестве, и все трофические уровни приходят в равновесие. Это ситуация, типичная для рек с быстрым течением. Крупные озёра, в которых соблюдаются та­кие условия, представляют собой особую ценность как резервуа­ры чистой пресной воды. К ним относятся, прежде всего, Бай­кал, а также Ладожское и Онежское озера.

Большинство водных экосистем обладают огромным запасом устойчивости и высокой способностью к самоочищению. Одна­ко уровень антропогенных воздействий, которым они подверга­ются, непомерно высок.

Для пресноводных водоёмов большую опасность представля­ет собой смыв удобрений с окружающих водоём полей и попада­ние неочищенных фекальных вод от скотоферм. При слабом пе­ремешивании и избытке питательных веществ масса фитопланк­тона быстро растёт. Одновременно растёт и численность консументов — зоопланктона и рыб, потребляющих кислород, а также скорость окисления органических остатков бактериями. В результате возникает дефицит кислорода, ограничивающий численность консументов. Водоём зарастает синезелёными водо­рослями. Такая сукцессия называется эвтрофикацией. При особо крупных масштабах загрязнения эвтрофикация может угрожать Даже таким большим водоёмам, как Балтийское море.

Особая роль в очистке воды принадлежит двустворчатым фи­льтрующим моллюскам. Именно они очищают воду от избытка органических загрязнителей, попадающих в водоёмы со сточны­ми водами. При попадании в воду токсичных веществ моллюски первые «принимают удар на себя» и погибают, после чего экоси­стема теряет способность к самоочищению от органических за­грязнений. Поэтому эффект от совместного и одновременного загрязнения водоёмов и рек органическими и токсичными веще-

3 - 7841 Гальперин

66

Часть I. Введение в экологию

Глава 2. Разнообразие экосистем

67

ствами оказывается гораздо худшим, чем просто сумма этих воз­действий {синэргетический эффект).

Другая грозная опасность — загрязнение воды нефтепродук­тами. Образуемая ими маслянистая мономолекулярная пленка на поверхности воды препятствует газообмену между водой и атмосферой и, прежде всего, поступлению в воду кислорода и углекислого газа. Эта опасность угрожает не только пресновод­ным, но и морским акваториям. Достаточно заметить, что раз­литие одной тонны нефтепродуктов приводит к 100%-ному за­грязнению нескольких квадратных километров водной поверх­ности. Отсюда ясно, почему аварии крупных нефтеналивных танкеров, перевозящих до 100 тысяч тонн нефти, ведут к тяжёлым экологическим катастрофам. Не меньшую опасность представляет собой массовое рутинное загрязнение водоёмов от сброса отработанных масел, промывки нефтеналивных ёмкостей и тому подобных действий, которые безусловно должны рас­сматриваться как серьёзное правонарушение.

2.4. Особенности антропогенных экосистем

Антропогенные экосистемы, как правило, оказываются весь­ма далёкими от естественного равновесия. При этом возможны несколько типичных ситуаций.

Прежде всего, это эксплуатируемые человеком природные экосистемы, находящиеся под большой антропогенной нагрузкой. Если антропогенная нагрузка снимается, то предоставленные са­мим себе они возвращаются в равновесное состояние. В таком положении находятся леса, систематически подвергающиеся массовой рубке, многие пастбищные угодья. После уничтожения значительной части природной растительности человек покидает эти территории с тем, чтобы вернуться, когда в результате сук­цессии растительность восстановится.

Однако при чрезмерной нагрузке экосистема теряет устой­чивость, и в таких случаях бездумная эксплуатация природных ресурсов зачастую ведёт к экологическим катастрофам. Страш­ный пример такого рода — судьба Аральского моря. Это огромное озеро питалось всегда водами двух больших рек — Амударьи и Сырдарьи — и вместе с ними образовывало устой­чивую систему. Во второй половине XX века воды этих рек стали разбирать на орошение хлопковых плантаций, Аральское

море стало быстро высыхать, и к настоящему времени его эко­система практически погибла. Это в свою очередь привело к социальной и гуманитарной катастрофе в окрестностях Арала. Другой пример — строительство гидроэлектростанций без учёта последствий для водных экосистем. В подобных случаях нерес­тилища ценных пород рыб оказываются уничтоженными, а окружающие земли — подтопленными. На месте зрелых при­родных равновесных экосистем, как правило, возникают бед­ные малопродуктивные незрелые сообщества, далекие от есте­ственного равновесия. Наконец, заброшенные карьеры и места открытых разработок полезных ископаемых оказываются пус­тынными территориями, на которых происходит первичная сукцессия.

Другой тип антропогенных биогеоценозов — искусственно созданные и удерживаемые в неравновесном положении систе­мы. Это — пахотные земли и другие сельскохозяйственные уго­дья. Как правило, они засеваются одной культурой. Для получе­ния максимального урожая человек стремится сохранить только два трофических уровня — собственно культурное растение — продуцент и детритофагов и редуцентов в почве, необходимых для поддержания плодородия. Видовое разнообразие становится минимальным, а экологическая ниша культивируемых расте­ний — максимальной. Понятно, что эта ситуация крайне неу­стойчива. Культивируемые растения не способны захватить пол­ностью экологическую ёмкость системы, и фитофаги стараются захватить пустующие ниши, а дикорастущие растения — конку­рировать с выращиваемыми культурами. Человек называет пер­вых «сельскохозяйственными вредителями», а вторых — «сорня­ками» и вступает с ними в тяжёлую борьбу, длящуюся с пере­менным успехом уже несколько тысячелетий.

2.5. Продуктивность экосистем

По мере того, как человечество с упрямством, достойным лучшего применения, превращает лицо Земли в сплошной ант­ропогенный ландшафт, всё большее практическое значение при­обретает оценка продуктивности различных экосистем. Человек Научился получать энергию для своих производственных и быто-^вых нужд самыми различными способами, но энергию для соб­ственного питания он может получать только через фотосинтез.

68 Часть I. Введение в экологию

В пищевой цепи человека в основании почти всегда оказывают­ся продуценты, преобразующие энергию Солнца в энергию био­массы органического вещества. Ибо это как раз та энергия, ко­торую впоследствии могут использовать консументы и, в частно­сти, человек. Одновременно те же самые продуценты производят необходимый для дыхания кислород и поглощают углекислый газ, причём скорость газообмена продуцентов прямо пропорцио­нальна их биопродуктивности. Следовательно, в обобщенном виде вопрос об эффективности экосистем формулируется про­сто: какую энергию может запасти растительность в виде био­массы органического вещества? На верхнем рис. 2.12 приведены значения удельной (на 1 м²) продуктивности основных типов экосистем. Из этой диаграммы видно, что сельскохозяйственные угодья, создаваемые человеком, отнюдь не самые продуктивные экосистемы. Наивысшую удельную продуктивность дают боло­тистые экосистемы — влажные тропические джунгли, эстуарии и лиманы рек и обычные болота умеренных широт. На первый взгляд, они производят бесполезную для человека биомассу, но именно эти экосистемы очищают воздух и стабилизируют состав атмосферы, очищают воду и служат резервуарами для рек и поч­венных вод и, наконец, являются местами размножения для огромного числа рыб и других обитателей вод, используемых в пищу человеком. Занимая 10 % площади суши, они создают 40 % производимой на суше биомассы. И это без каких-либо усилий со стороны человека! Именно поэтому уничтожение и «окультуривание» этих экосистем есть не только «убийство кури­цы, несущей золотые яйца», но и может оказаться самоубийст­вом для человечества. Если обратиться к нижней диаграмме рис. 2.12, то можно видеть, что вклад пустынь и сухих степей в продуктивность биосферы ничтожен, хотя они уже занимают около четверти поверхности суши и благодаря антропогенному вмешательству имеют тенденцию к быстрому росту. В долго­срочной перспективе борьба с опустыниванием и эрозией почв, то есть превращение малопродуктивных экосистем в продуктив­ные, — вот разумный путь для антропогенных изменений в био­сфере.

Удельная биопродуктивность открытого океана почти столь же низка, как у полупустынь, а его огромная суммарная продук­тивность объясняется тем, что он занимает более 50 % поверхно­сти Земли, вдвое превосходя всю площадь суши. Попытки испо­льзовать открытый океан в качестве серьёзного источника про-

дуктов питания в ближайшее время вряд ли могут быть экономически оправданы именно в силу его низкой удельной Продуктивности. Однако роль открытого океана в стабилизации Условий жизни на Земле столь велика, что охрана его от загряз­нения, особенно нефтепродуктами, совершенно необходима.

Дата добавления: 2015-09-27 | Просмотры: 570 | Нарушение авторских прав