§ 18. Некоторые особенности водных экосистем
Любой водоем: естественный или искусственный, глубокий или мелкий, с пресной или соленой водой, лужа или океан - экосистема. Водная среда обитания имеет особенности, определяющие специфику жизнедеятельности организмов-гидробионтов.
Гидробионты - обитатели водной среды.
Какие химические и физические свойства воды позволяют живым организмам использовать ее как среду обитания?
Классификация водных экосистем.
Чтобы разобраться в многообразии водных экосистем, прибегнем к традиционному способу – классификации, возможные варианты которой представены в таблице справа и на рис. 3.8.
Особые свойства лентических систем.
О
дной
из примечательных особенностей
лентических систем является сходство
видового состава при очевидной
изолированности сообществ. Одни и те
же виды заселяют озера определенных
природных зон в пределах континентов
и даже на соседствующих материках. Для
объяснения этого странного факта
выдвинуто несколько гипотез. Согласно
одной из них, лентические экосистемы
по эволюционным меркам слишком молоды,
и для завершения процессов видообразования
прошло еще недостаточно времени.
Действительно, большинство крупных озер Северного полушария образовалось не раньше ледникового периода. Исключений очень немного, например, озеро Байкал в Сибири и озеро Виктория в Северной Америке. Именно эти озера отличаются особенным видовым составом и большим количеством эндемичных видов. Согласно другой гипотезе, изоляция лентических экосистем – кажущееся явление. В нарушении изоляции особую роль отводят форезии. Еще одной особенностью лентических экосистем является неравномерность распределения факторов, необходимых для нормальной жизнедеятельности продуцентов, между гиполимнионом и эпилимнионом (см. схему "Классификация водных экосистем").
Эпилимнион богат светом и кислородом, но беден минеральными биогенами, оседающими в гиполимнион. Последнему света и кислорода достается мало. Перемешиванию воды препятствует прогревание поверхностных слоев воды (на дно опускаться будет только холодная вода, имеющая большую плотность). Теплый эпилимнион отделен от холодного гиполимниона зоной термоклина (граница теплой и холодной воды).
Аналогично складываются условия в морских пелагических экосистемах. Возникает парадоксальная ситуация: мелкие заросшие озера с "цветущей" водой более продуктивны, чем глубокие и чистые. В мелких озерах больше рыбы, чем в глубоких (правда, в глубоких она крупнее). Перемешивание слоев и создание благоприятных условий происходит в относительно холодную погоду: в умеренных широтах – весной и осенью, в теплых районах – зимой, в тропиках – постепенно и нерегулярно.
Особенности морских экосистем в зонах апвеллинга.
Глубина океана огромна. Живые организмы встречаются на всех уровнях, но их распределение крайне неравномерно. Объяснить этот факт можно по аналогии с крупными лентическими системами: факторы, необходимые для жизни, рассредоточены в поверхностных и глубинных слоях воды. Этим объясняется резкий всплеск биомассы литоральных и сублиторальных экосистем, меньшая населенность эпипелагиальных и абиссальных экосистем и малочисленные организмы батипелагиальной зоны. Однако в некоторых областях океана, именуемых областями апвеллинга, картина сказочным образом меняется:
- преобладает пелагическое сообщество,
- огромное количество планктона,
- колоссальные популяции рыб,
- короткие цепи питания (многие хищные виды ракообразных и рыб переходят на растительную пищу),
-
над морем кружатся огромные стаи птиц,
- на дно оседает очень много органики, что способствует бурному развитию аллохтонных бентосных экосистем. В противоположность этой идиллической картине морского сообщества прилегающие к зонам апвеллинга районы суши пустынны, и только по береговой кромке туманы поддерживают чахлую растительность.
Чем же можно объяснить подобные особенности? Для ответа проанализируем расположение пяти главных зон прибрежных апвеллингов:
Рис. 3.9. Области апвеллинга
1) юго-западное побережье Северной Америки,
2) северо-западное побережье Южной Америки,
3) северо-западное побережье Африки,
4) юго-западное побережье Африки,
5) южное побережье Аравийского полуострова.
Обратите внимание: все крупные апвеллинги располагаются у западных побережий близких к экватору территорий с крутыми материковыми склонами. Вращением Земли определяется преобладающее направление ветров в этих районах: с востока на запад, т.е. с материка в океан. Ветер сухой, т.к. несет воздушные массы с материка, и поэтому прилегающие к побережью территории пустыни. Отгоняя от берега поверхностные слои воды, ветровые потоки вызывают активное перемешивание, и биогены выносятся на поверхность. Создаются благоприятные условия для бурного развития планктона и апвеллинговых экосистем. Периодически в зонах апвелинга возникают очень неприятные явления: при изменении направления ветра перемешивание прекращается, и в подповерхностных слоях эпипелагиали, богатых биогенами, но бедных кислородом, происходит активное размножение анаэробных одноклеточных растительных жгутиконосцев динофлагеллат. Клетки этих организмов окрашены в красный цвет, продукты их обмена веществ ядовиты. Подобное явление носит название "красные приливы" и приводит к массовой гибели рыбы. В это время категорически запрещена рыбная ловля, т.к. использование в пищу отравленной рыбы может привести к гибели людей.
Краткое содержание § 18
Водная среда обитания имеет особенности, определяющие специфику жизнедеятельности организмов-гидробионтов. Принято выделять пресноводные и морские экосистемы. Экосистемы пресных вод разделяют на лентические (стоячие воды), лотические (текучие воды), заболоченные земли и болота. Среди морских экосистем выделяют бенталь (придонные экосистемы) и пелагиаль (экосистемы водных толщ). Особенностью лентических и морских экосистем является неравномерность распределения факторов, необходимых для нормальной жизнедеятельности продуцентов, между поверхностными и глубокими слоями воды. Поверхностные воды богаты светом и кислородом, но бедны минеральными биогенами, оседающими вниз. Глубоким слоям воды света и кислорода достается мало. Перемешиванию препятствует прогревание поверхностных слоев - на дно опускается только холодная вода, имеющая большую плотность. Перемешивание слоев и создание благоприятных условий происходит в относительно холодную погоду и(или) под воздействием ветров. В некоторых участках океана, которые называются областями апвелинга, ветровые потоки вызывают активное перемешивание, и биогены выносятся на поверхность. Создаются благоприятные условия для бурного развития планктона и апвеллинговых экосистем.
Задания.
1. Сравните экосистемы: 1) сублиторали и абиссали, 2) эпипелагиали и батипелагиали, 3) эпипелагиали и абиссали,
используя следующие параметры: а) наиболее характерный тип цепей питания, б) автохтонность или аллохтонность экосистем, в) структура пирамиды биомасс, г) наиболее вероятные типы сукцессий, д) условия, необходимые для достижения климакса.
Результаты сравнения представьте в виде таблицы.
2. Рыбаки выбирают место для рыбалки. Один предлагает остановиться у заросшего "цветущего" пруда, другой предлагает пройти еще немного до следующего пруда с чистой водой и прекрасными песчаными пляжами.
Какой пруд им следует выбрать, если основная задача - наловить побольше рыбы?
3
.
Вы - эксперт-эколог строительной
организации. Вам предлагается оценить
последствия строительства плотины для
микроклимата и состояния водных экосистем
района водохранилища и территории ниже
по течению реки.
Имеются два проекта (рис. 3.10): в одном слив воды из водохранилища устроен в нижней части плотины ("нижний слив"), а в другом - организован слив поверхностной воды ("верхний слив"). Вынесите заключение и аргументируйте его.
4. При искусственном орошении пустынных земель, прилегающих к зонам апвеллинга, получают очень высокие урожаи. Чем можно объяснить высокое потенциальное плодородие этих территорий?