Природные экосистемы. Водная экосистема
Вода покрывает до 70 % поверхности Земли, поэтому водные экосистемы занимают намного большую
площадь, чем наземные.
Водные экосистемы характеризуются рядом особенностей, среди которых:
• Высокая плотность воды и значительные перепады давления
Плотность воды определяет перемещения водных организмов и изменения давления, которое возрастает
с глубиной (1 атм. на каждые 10 м). Водные животные (гидробионты) могут выдерживать давление
до 400–500 атм. (рыбы, ракообразные, моллюски).
• Пониженное содержание кислорода (в сравнении с наземными экосистемами)
В водных бассейнах кислород существует в виде растворенного в воде газа (О2). Он необходим для
жизнедеятельности рыб, зоопланктона. При недостатке кислорода животные задыхаются и погибают.
Критической для большинства водных животных является концентрация меньше 3 мг/л.
Учитывая тот факт, что в теплой воде меньше кислорода, чем в холодной, летний период является
критическим для многих водных животных. Например, при температуре 4 оС концентрация кислорода
в воде составляет 13,1 мг/л, а с повышением температуры до 25 % она сокращается до 8,3 мг/л.
• Неравномерное распределение света в водных слоях
В водной среде гораздо меньше света, чем в воздухе. Лишь часть солнечных лучей поглощается водой,
причем количество света быстро уменьшается с глубиной. Поэтому большинство водных животных
сосредоточено на поверхности или на небольшой глубине (планктон).
• Специфический солевой режим
Водные животные приспособились к определенному солевому режиму. Пресноводные формы не могут
жить в морях, а морские – не переносят пресной воды. Лишь редкие формы могут существовать как
в соленой, так и в пресной воде. Они встречаются, например, в устье рек.
• Колебания температуры
Температура воды зависит от количества солнечной энергии, поглощенной водой, воздухом и поверхностью
Земли. Чем больше солнечной энергии поглощается, тем выше температура воды. На температуру
воды влияет также испарение с поверхности водного бассейна, сточные воды и др.
Температура определяет разнообразие животных и растений, населяющих водный бассейн. Зимой
в водоемах растительности практически нет, в то время как весной и летом, когда температура воды
повышается и на поверхность поднимаются богатые питательными веществами бентосные слои, озера
«зацветают». Перемещение слоев воды наблюдается и осенью. В результате повышения температуры
весной начинают быстро развиваться микроскопические растения и животные. Многие рыбы откладывают
икру в теплое время, когда температура воды увеличивается и повышается количество питательных
веществ. Этого не наблюдается в маленьких озерах, где вода смешивается в течение года. Однако
резкое повышение температуры может привести к гибели некоторых видов рыб, предпочитающих холодную
воду с высоким содержанием кислорода (например, форели).
• Скорость водостока (в проточных водоемах) и кислотность воды (рН)
Водные бассейны имеют определенное значение рН, который для чистой природной воды варьирует
от 5 до 6. Самой чистой водой на Земле считается дождевая вода, но и она обладает определенной кислотностью.
Эта природная кислотность обусловлена растворенным в каплях воды углекислым газом.
Значение рН для кислых дождей равно 4, а рН тумана в городской черте может приближаться к 2. В
большинстве рек и озер рН варьирует от 6,5 до 8,5. В регионах, богатых минеральными соединениями,
встречаются водные бассейны с более кислым рН.
Разработка и функционирование шахт также могут стать причиной увеличения кислотности в близлежащих
водных бассейнах в связи с сбросом в них отходов производства.
4. Экология и охрана окружающей среды 143
Организация водных экосистем
Жизнедеятельность водных организмов в большой степени зависит от рН воды. Так, саламандры,
лягушки и другие земноводные чувствительны к повышению рН, а большинство насекомых, земноводных
и рыб не выживают в условиях рН меньше 4.
• Концентрация частиц и прозрачность воды
Прозрачность воды уменьшается с возрастанием концентрации частиц и плотности водорослей.
Она зависит также от присутствия различных бактерий, фитопланктона и других организмов, химических
веществ, растительных остатков и др.
Прозрачность воды в естественных водоемах обычно составляет от 1-го до нескольких метров. Пониженная
прозрачность воды (менее 1-го метра) может быть обусловлена высокой биологической активностью
в водоеме, а также высокой концентрацией взвешенных частиц. В очень чистой воде (например,
вблизи коралловых рифов) прозрачность может достигать 30–40 метров.
В целом, в пределах водных экосистем различают толщу воды (пелагиаль) и дно водоема (бентос).
Пелагиаль делится на вертикальные слои:
- эпипелагиаль – слой воды глубиной до 200 м;
- батипелагиаль – слой воды, лишенный зеленых растений;
- абиссопелагиаль – темный слой воды (лишен зеленых растений).
Бентос делится на следующие зоны:
- литоральная – край берега, затапливаемый во время приливов;
Зоны озера
Литораль Зона света
Темная зона
Предел проникновения света
Зоны океана
200
1,000
2,000
4,000
11,000
0
Океаническая
зона
Неритическая
зона
Эпипелагиаль
Батипелагиаль
Абиссопелагиаль
Сублиторальная
зона
Батиальная
зона
Абиссальная
зона
Глубина (в м)
Литораль
144 4. Экология и охрана окружающей среды
- сублиторальная – омывание края материков глубиной до 200 м (в морских экосистемах);
- батиальная – зона крутых склонов;
- абиссальная – образует ложе океана (моря).
Водные экосистемы можно условно разделить на морские экосистемы и внутренние водные экосистемы
материков и островов (озера, реки, устья рек). Последние характеризуются специфической организацией.
Биомасса водных экосистем определяется поверхностным слоем – фитопланктоном, способным к
фотосинтезу. Первичная продукция некоторых водных экосистем представлена в таблице.
Первичная продукция водных экосистем
Морские экосистемы Сухое вещество,
г/м2
Внутренние водные
экосистемы
Сухое вещество,
г/м2
Коралловые рифы, Гавайи 70,4 Реки и озера (в среднем) 3,01
Воды, близкие к коралловым рифам 0,127–0,22 Озеро Чад, Сахара 4,62
Литоральные воды Северного моря 0,33–4,4 Озеро Морион, Канада 0,05
Пелагиаль Средиземного моря 0,132–0,11 Олиготрофное озеро,
Белоруссия
0,22–0,66
В морских экосистемах разнообразие организмов зависит от следующих факторов: температуры, солености,
минерального состава, давления, света (для растений). Разные организмы обладают различной
выносливостью к изменениям этих факторов.
Во внутренних пресных водоемах ограничивающими факторами являются температура, скорость
течения воды, концентрация кислорода, углекислого газа, соли и осмотическое давление. Большинство
организмов (особенно растения) сконцентрированы в литоральной зоне.
Пресные водоемы с проточной водой характеризуются рядом особенностей:
- течения воды регулируют и ограничивают распространение некоторых организмов;
- благодаря небольшой глубине происходит постоянный обмен веществ между пелагиальной зоной
и бентосом;
- в отсутствие источников загрязнения вода, как правило, хорошо обогащена кислородом.
В зависимости от типа воды водные среды обитания делятся на стоячие и проточные водоемы. В
рамках каждой водной экосистемы устанавливаются различные пищевые связи между организмами.
Вода покрывает до 70 % поверхности Земли, поэтому водные экосистемы занимают намного большую
площадь, чем наземные.
Водные экосистемы характеризуются рядом особенностей, среди которых:
• Высокая плотность воды и значительные перепады давления
Плотность воды определяет перемещения водных организмов и изменения давления, которое возрастает
с глубиной (1 атм. на каждые 10 м). Водные животные (гидробионты) могут выдерживать давление
до 400–500 атм. (рыбы, ракообразные, моллюски).
• Пониженное содержание кислорода (в сравнении с наземными экосистемами)
В водных бассейнах кислород существует в виде растворенного в воде газа (О2). Он необходим для
жизнедеятельности рыб, зоопланктона. При недостатке кислорода животные задыхаются и погибают.
Критической для большинства водных животных является концентрация меньше 3 мг/л.
Учитывая тот факт, что в теплой воде меньше кислорода, чем в холодной, летний период является
критическим для многих водных животных. Например, при температуре 4 оС концентрация кислорода
в воде составляет 13,1 мг/л, а с повышением температуры до 25 % она сокращается до 8,3 мг/л.
• Неравномерное распределение света в водных слоях
В водной среде гораздо меньше света, чем в воздухе. Лишь часть солнечных лучей поглощается водой,
причем количество света быстро уменьшается с глубиной. Поэтому большинство водных животных
сосредоточено на поверхности или на небольшой глубине (планктон).
• Специфический солевой режим
Водные животные приспособились к определенному солевому режиму. Пресноводные формы не могут
жить в морях, а морские – не переносят пресной воды. Лишь редкие формы могут существовать как
в соленой, так и в пресной воде. Они встречаются, например, в устье рек.
• Колебания температуры
Температура воды зависит от количества солнечной энергии, поглощенной водой, воздухом и поверхностью
Земли. Чем больше солнечной энергии поглощается, тем выше температура воды. На температуру
воды влияет также испарение с поверхности водного бассейна, сточные воды и др.
Температура определяет разнообразие животных и растений, населяющих водный бассейн. Зимой
в водоемах растительности практически нет, в то время как весной и летом, когда температура воды
повышается и на поверхность поднимаются богатые питательными веществами бентосные слои, озера
«зацветают». Перемещение слоев воды наблюдается и осенью. В результате повышения температуры
весной начинают быстро развиваться микроскопические растения и животные. Многие рыбы откладывают
икру в теплое время, когда температура воды увеличивается и повышается количество питательных
веществ. Этого не наблюдается в маленьких озерах, где вода смешивается в течение года. Однако
резкое повышение температуры может привести к гибели некоторых видов рыб, предпочитающих холодную
воду с высоким содержанием кислорода (например, форели).
• Скорость водостока (в проточных водоемах) и кислотность воды (рН)
Водные бассейны имеют определенное значение рН, который для чистой природной воды варьирует
от 5 до 6. Самой чистой водой на Земле считается дождевая вода, но и она обладает определенной кислотностью.
Эта природная кислотность обусловлена растворенным в каплях воды углекислым газом.
Значение рН для кислых дождей равно 4, а рН тумана в городской черте может приближаться к 2. В
большинстве рек и озер рН варьирует от 6,5 до 8,5. В регионах, богатых минеральными соединениями,
встречаются водные бассейны с более кислым рН.
Разработка и функционирование шахт также могут стать причиной увеличения кислотности в близлежащих
водных бассейнах в связи с сбросом в них отходов производства.
4. Экология и охрана окружающей среды 143
Организация водных экосистем
Жизнедеятельность водных организмов в большой степени зависит от рН воды. Так, саламандры,
лягушки и другие земноводные чувствительны к повышению рН, а большинство насекомых, земноводных
и рыб не выживают в условиях рН меньше 4.
• Концентрация частиц и прозрачность воды
Прозрачность воды уменьшается с возрастанием концентрации частиц и плотности водорослей.
Она зависит также от присутствия различных бактерий, фитопланктона и других организмов, химических
веществ, растительных остатков и др.
Прозрачность воды в естественных водоемах обычно составляет от 1-го до нескольких метров. Пониженная
прозрачность воды (менее 1-го метра) может быть обусловлена высокой биологической активностью
в водоеме, а также высокой концентрацией взвешенных частиц. В очень чистой воде (например,
вблизи коралловых рифов) прозрачность может достигать 30–40 метров.
В целом, в пределах водных экосистем различают толщу воды (пелагиаль) и дно водоема (бентос).
Пелагиаль делится на вертикальные слои:
- эпипелагиаль – слой воды глубиной до 200 м;
- батипелагиаль – слой воды, лишенный зеленых растений;
- абиссопелагиаль – темный слой воды (лишен зеленых растений).
Бентос делится на следующие зоны:
- литоральная – край берега, затапливаемый во время приливов;
Зоны озера
Литораль Зона света
Темная зона
Предел проникновения света
Зоны океана
200
1,000
2,000
4,000
11,000
0
Океаническая
зона
Неритическая
зона
Эпипелагиаль
Батипелагиаль
Абиссопелагиаль
Сублиторальная
зона
Батиальная
зона
Абиссальная
зона
Глубина (в м)
Литораль
144 4. Экология и охрана окружающей среды
- сублиторальная – омывание края материков глубиной до 200 м (в морских экосистемах);
- батиальная – зона крутых склонов;
- абиссальная – образует ложе океана (моря).
Водные экосистемы можно условно разделить на морские экосистемы и внутренние водные экосистемы
материков и островов (озера, реки, устья рек). Последние характеризуются специфической организацией.
Биомасса водных экосистем определяется поверхностным слоем – фитопланктоном, способным к
фотосинтезу. Первичная продукция некоторых водных экосистем представлена в таблице.
Первичная продукция водных экосистем
Морские экосистемы Сухое вещество,
г/м2
Внутренние водные
экосистемы
Сухое вещество,
г/м2
Коралловые рифы, Гавайи 70,4 Реки и озера (в среднем) 3,01
Воды, близкие к коралловым рифам 0,127–0,22 Озеро Чад, Сахара 4,62
Литоральные воды Северного моря 0,33–4,4 Озеро Морион, Канада 0,05
Пелагиаль Средиземного моря 0,132–0,11 Олиготрофное озеро,
Белоруссия
0,22–0,66
В морских экосистемах разнообразие организмов зависит от следующих факторов: температуры, солености,
минерального состава, давления, света (для растений). Разные организмы обладают различной
выносливостью к изменениям этих факторов.
Во внутренних пресных водоемах ограничивающими факторами являются температура, скорость
течения воды, концентрация кислорода, углекислого газа, соли и осмотическое давление. Большинство
организмов (особенно растения) сконцентрированы в литоральной зоне.
Пресные водоемы с проточной водой характеризуются рядом особенностей:
- течения воды регулируют и ограничивают распространение некоторых организмов;
- благодаря небольшой глубине происходит постоянный обмен веществ между пелагиальной зоной
и бентосом;
- в отсутствие источников загрязнения вода, как правило, хорошо обогащена кислородом.
В зависимости от типа воды водные среды обитания делятся на стоячие и проточные водоемы. В
рамках каждой водной экосистемы устанавливаются различные пищевые связи между организмами.
Niciun comentariu:
Trimiteți un comentariu