| Головна |
| « Попередня | Наступна » | |
(ДОД.) § 40. ПОРІВНЯННЯ ЕКОСИСТЕМ ПРІСНОВОДНИХ ВОДОЙМ І НАЗЕМНИХ ЕКОСИСТЕМ |
||
|
Для наземних екосистем головними лімітуючими факторами, які визначають склад і первинну біологічну продукцію, є вода і багатство грунту елементами мінерального живлення. В екосистемах з густим пологом рослин - широколистяних лісах, високих заростях очерету або двукісточнік (канареечника) на березі річки - лімітуючим фактором може бути світло. У водних екосистемах дефіциту води немає, вона завжди в надлишку: якщо водойма пересихає, то і його водна екосистема руйнується і змінюється іншою, наземної. Лімітують факторами в них є вміст у воді кисню і елементів живлення (в першу чергу фосфору й азоту). Крім того, лімітуючим фактором, як і в наземних екосистемах, може бути забезпеченість світлом. Розглянемо ці лімітуючі фактори більш докладно. Вміст кисню у воді змінюється в дуже широких межах. У річках, особливо гірських з швидкою течією, вміст кисню завжди висока, але в невеликих стоячих водоймах воно може бути низьким і особливо різко знижується в невеликих водоймах взимку. Шар льоду ізолює воду від атмосфери і виключає перемішування води вітром, а організми, насамперед бактерії, продовжують витрачати кисень, який був у воді з осені. У результаті цього відбуваються замори, і від нестачі кисню гине риба. Різні організми по-різному стійкі до нестачі кисню. Такі риби, як карась або лин, можуть вижити при самому різкому зниженні його вмісту у воді. З цієї причини саме карасі і лини заселяють заморні водойми. Для риб гірських річок, таких як харіус, форель або таймень, потрібна постійна «вентиляція» води. Забезпеченість світлом впливає в першу чергу на рослини, що населяють водойми. Вона залежить від товщини шару води, через яку проходить світло, і від її прозорості. Метрова товща води затримує 90% світла, причому цей шар майже повністю поглинає інфрачервоні промені. Нижче точки, де світла стає недостатньо для фотосинтезу, розташована глибоководна гетеротрофну частина озера. Там рослин немає, і організми живуть за рахунок поживного «дощу» - мертвих органічних залишків, що падають з освітлених шарів водойми. Основними продуцентами водних екосистем є організми планктону - водорості (зелені і діатомові) і ціанобактерії. Планктонні організми вільно зважені («парять») у товщі води і або не здатні до активного переміщення, або переміщуються повільно і на невеликі відстані. При цьому, якщо зелені водорості тільки фотосинтезируют і проводять первинну біологічну продукцію, то деякі ціанобактерії, крім того, здатні фіксувати атмосферний азот. Вони подібні до бактерій-азотфиксаторами, які в наземних екосистемах населяють грунт навколо коренів рослин або живуть у бульбах на коренях бобових. У водоймах з водою, багатою поживними елементами, особливо в дрібних і заростають, велику роль грають і великі рослини, звані макрофітами (від макрос - великий і фітон - рослина). На дні дрібних озер іноді ростуть харовиє водорості, що нагадують маленькі ялиночки. Основні консументи у водних екосистемах також мають мікроскопічні розміри - це зоопланктон. При цьому у складі зоопланктону є й зовсім маленькі тварини, наприклад, одноклітинні інфузорії, і більші ракоподібні розміром до декількох міліметрів. Крім зоопланктону водна товща заселена активно переміщаються організмами, які становлять нектон, - рибами. Серед риб є і фітофаги, і зоофаги, і евріфагі, причому дуже часто «смаки» риб змінюються з віком. У дитинстві риби можуть бути рослиноїдних, а в зрілому віці - м'ясоїдними. До консументам водних екосистем відносять птахів та інших тварин, які харчуються в цих екосистемах. Це різні види качок, чайок, голінастих, куликів, поганок. Всі вони харчуються рибою і дрібними тваринами, що мешкають на мілководді. У водних екосистемах живуть і промислові звірі: бобер, видра, норка, ондатра. Нарешті, у водоймах живуть земноводні (тритони, жерлянки, жаби) і плазуни (черепаха болотна, водяний вуж). У харчових ланцюгах в наземних екосистемах - зазвичай не більше трьох ланок (наприклад, конюшина - заєць - лисиця). У водних екосистемах таких ланок може бути чотири, п'ять чи навіть шість. Крім фітопланктону, зоопланктону і нектону, до складу водних екосистем входить бактеріопланктона. При цьому, якщо в наземних екосистемах бактерії в основному грають роль редуцентов і постачають елементами живлення рослини, то у водних екосистемах до 40% бактериопланктона в живому стані стають їжею інфузорій. Тобто з бактерій починається Детрітние харчова ланцюг, у складі якої немає рослин. Важливу роль в житті водної екосистеми грає донне населення, що становить бентос. У неглибоких водоймах у складі бентосу неодмінно присутні рослини, які корінням прикріплюються до дна. Однак, основне населення бентоса - це тварини і бактерії. Якщо в наземній екосистемі основний запас детриту розташований у грунті, то у водній екосистемі - в донних відкладеннях органічної речовини - сапропелю. У сапропелю захоронюються і забруднюючі речовини, що потрапили у водну екосистему. Біологічна продуктивність у водних екосистемах змінюється в самих широких межах і в озерах зі слабко мінералізованою водою може бути рівною продуктивності пустель або розріджених заростей рослин на скелях (не більше 0,25 кг/м2 поверхні водойми). В озерах з водою, збагаченою елементами живлення, продуктивність може досягати 1-2 кг/м2 поверхні в рік, що відповідає продуктивності широколиственного лісу. Водні екосистеми дуже динамічні. Вони міняються протягом доби і за сезонами року. У другій половині літа евтрофних озера «цвітуть» - в них масово розвиваються мікроскопічні одноклітинні водорості і ціанобактерії. До осені біологічна продуктивність фітопланктону знижується, а макрофіти опускаються на дно. Змінюється екосистема від року до року залежно від особливостей клімату і відповідно кількості і якості води, яка надходить в озеро навесні і втрачається з озера влітку. У сухі роки озера можуть міліти. Збіднюється склад рибного населення при заморах. Про те як відбувається сукцесія евтрофікації і відновлювальна сукцесія у водоймах ви вже знаєте. На закінчення відзначимо три головних відзнаки «зелених каруселей» водних екосистем від наземних: - повніше виедание організмів у харчових ланцюгах. Якщо в наземних екосистемах в живому стані тварини поїдають не більше 10% біомаси рослин, то у водній екосистемі виедание фітопланктону зоопланктоном може досягати 40%. Усім цим і пояснюється більш висока швидкість кругообігу органічної речовини у водному екосистемі. Оборот органічної речовини відбувається всього за кілька місяців, у той час як для луки він становить 3-5, а для лісу - десятки років; - біологічна продукція більше запасу біомаси. Внаслідок того, що основні «працівники» автотрофного і гетеротрофного цехів водної екосистеми живуть недовго (бактерії - кілька годин, водорості - кілька днів, дрібні ракоподібні - кілька тижнів), у кожний конкретний момент часу запас органічної речовини у воді (біомаса) може бути менше , ніж біологічна продукція водойми за весь вегетаційний період. У наземних екосистемах, навпаки, запас біомаси вище, ніж продукція (у лісі - у 50 разів, на лузі і в степу - в 2-5 разів); - біомаса тварин може бути більше біомаси рослин . Це пов'язано з тим, що організми зоопланктону живуть довше, ніж водорості і ціанобактерії. У наземних екосистемах такого не буває, і біомаса рослин завжди більше біомаси фітофагів, а біомаса зоофаги менше біомаси фітофагів. На рис. 61 і 62 показані потоки енергії в лісовій та прісноводної екосистемах.
Контрольні питання 1. Які рослини є основними продуцентами у водних екосистемах? 2. Які фактори лімітують біологічну продуктивність водних екосистем? 3. Як відрізняються водні та наземні екосистеми за протяжністю харчових ланцюгів? 4. Чому у водних екосистемах кругообіг речовин відбувається швидше, ніж у наземних? 5. Яке співвідношення біологічної продуктивності та біомаси у водних екосистемах? 6.
Довідковий матеріал
Вода - дивна речовина з дуже високою теплоємністю, що дозволяє їй поглинати і утримувати тепло. Теплоємність води в 10 разів вище, ніж заліза. Цим пояснюється згладженість коливань температури води при різких змінах температури повітря. З цієї ж причини водойми як середовище проживання організмів порівняно мало відрізняються у різних природних зонах і на різних материках. І тому схожість живого населення водних екосистем в різних кліматичних умовах більше, ніж у наземних екосистем цих же територій. Вода - прекрасний розчинник багатьох речовин, тому в ній міститься достатньо елементів живлення для рослин. Але, на жаль, в ній може бути багато речовин, які для рослин та інших організмів прісноводних екосистем не тільки не корисні, але й шкідливі, наприклад, хлоридів, сульфатів або соди, які потрапляють у водойми з промисловими стоками. У цих випадках живе населення водойм збіднюється. Вода володіє високим поверхневим натягом. Ця здатність у неї вища, ніж у спирту і багатьох інших рідин. Поверхнева плівка води стійка до тиску, і тому по ній бігають водомерки, що харчуються що впали на воду дрібними комахами. При низьких температурах вода переходить у твердий стан - лід. На вміст поживних елементів, особливо кисню, впливає режим перемішування води. У неглибоких озерах і в глибоких озерах, розташованих в районах, де дмуть сильні вітри, відбувається часте перемішування глибоких і поверхневих шарів води. У цьому випадку холодні і багаті елементами живлення води з глибини піднімаються до поверхні, а більш теплі води верхнього шару, збагачені киснем, опускаються вглиб. Однак у більшості глибоких озер перемішування води відбувається рідко, і тому вода поблизу дна холодна. Це знає всякий, хто купався в такому озері і пірнав на велику глибину, де навіть у саму жарку погоду температура води залишається низькою. Прозорість води можна визначити простим способом: опустити у воду білий диск діаметром 30 см (диск Секкі) і визначити глибину, на якій він видимий. У світлих водах диск видно на глибині до 30-50 м, в митних - до 5-10 м. На жорсткої кременевої оболонці багатьох діатомових водоростей є спеціальні скульптурні «прикраси» - шипіки, які знижують ймовірність бути з'їденої. У деяких водоростей є щільні оболонки, і тому вони не перетравлюються і проходять через травну систему фітофага без ушкоджень. Макрофітів (судинні рослини водних екосистем) входять в кілька екологічних груп: плаваючі рослини, що не мають коренів, що утримують їх на одному місці. Найважливіші рослини цієї групи - ряски. До плаваючим рослинам належать і водокрас жаб'ячий, телорез, водний папороть сальвінія; прикріплені водні рослини прибрежий озер і річкових плес - кубушка жовта, латаття біле з листовими пластинками, плаваючими на поверхні води, і рдести, що заповнюють водну товщу; прикріплені напівводні рослини, що живуть у прибережних мілководдях (сусак зонтичний, частуха подорожниковая, стрілолист, очерет озерний, рогози широколистий і вузьколистий). У малих озерах, що залишаються в заплаві після паводка, три ланки харчового ланцюга може бути представлено одним видом - щукою: зовсім маленькі щучкі стають жертвами крупніших щурят, а ті в свою чергу - потрапляють в зуби великим щукам. Це трапляється тоді, коли у водоймі кількість щук виявляється більше, ніж інших видів риб, які можуть бути для них кормом. Характер бентосними населення багато в чому залежить від особливостей дна. У річках дно може бути кам'янистим (гірські ділянки) піщаним або навіть мулистим (на плесах). В озерах дно, як правило, мулисте чи покрито шаром сапропелю. Чим жорсткіше дно, тим бідніше складу бентосу. Шар сапропелю на дні озер може досягати декількох метрів. Це - цінне органічне добриво і кормова добавка до раціону худоби, проте при його заготівлі слід бути дуже обережними, щоб не зруйнувати водну екосистему.
|
||
| « Попередня | Наступна » | |
|
|
||
Інформація, релевантна " (дод.) § 40. ПОРІВНЯННЯ ЕКОСИСТЕМ ПРІСНОВОДНИХ ВОДОЙМ І НАЗЕМНИХ ЕКОСИСТЕМ " |
||
|
||