Экология СПРАВОЧНИК
Травянистые экосистемы умеренных широт. Они встречаются во внутренних районах материков, главным образом Северной и Южной Америки, Европы и Азии. Основные типы травянистых сообществ умеренного пояса: высокотравные и низкотравные прерии США и Канады, пампы Южной Америки, вельды Южной Африки и степи от Центральной Европы до Сибири. В этих экосистемах (биомах) почти постоянно дуют ветры, способствуя испарению влаги. Густая сеть корней травянистых растений обеспечивает стабильность почвы до тех пор, пока не начинается ее распашка. Из-за высокого плодородия почв высокотравных прерий большая их часть была распахана и занята посевами зерновых и бобовых. В 30-е годы XX в. нерациональное землепользование и периодические длительные засухи привели к сильной эрозии почв и сносу пахотного горизонта, известному как «пыльные бури».[ . ]
Атмосфера, как компонент экосистемы, играет большую роль в обеспечении существования жизни. Каждый биоценоз обладает своими климатическими характеристиками. Поток энергии, от которого зависят все компоненты экосистемы, меняется от места к месту (зональные различия), на протяжении суток (суточные колебания) и на протяжении года (сезонные колебания). Эти явления связаны с вращением Земли и наклоном ее орбиты к плоскости вращения. В результате в разных регионах наблюдаются зависимые от зонального макроклимата различные климатические циклы — суточные в тропиках и сезонные в умеренном поясе, причем здесь влияет еще и количество выпадающих осадков. Кроме того, для формирования климата экосистем огромную роль играет рельеф местности. Все экосистемы активно влияют на атмосферные процессы, создавая свой, соответствующий только определенным условиям климатический фон — климатоп.[ . ]
Биомы — наиболее крупные наземные экосистемы, соответствующие основным климатическим зонам Земли (пустынные, травянистые и лесные); водные экосистемы — основные экосистемы, существующие в водной сфере (гидросфере). Иногда в литературе встречается близкая, но менее четкая классификация, прежде всего выделяющая влажные тропические леса, саванны, пустыни, степи, леса умеренного пояса, хвойные (тайгу), тундру.[ . ]
Ниже дается краткое описание эволюции экосистемы Ладожского озера в процессе антропогенного эвтрофирования. Представлены также материалы натурных исследований, на которых основывается это описание. При этом внимание уделено главным образом процессам, в наибольшей степени повлиявшим на дестабилизацию экосистемы и формирование нового трофического статуса озера. Следует отметить, что многие процессы в Ладожском озере сходны с теми процессами, которые протекали или протекают в других озерах умеренного пояса. Более того, Ладожское озеро по всем своим характеристикам служит хрестоматийным примером великих озер умеренного пояса.[ . ]
Соответственные пищевые связи существуют и в водной экосистеме. Если озеро расположено в умеренном поясе, то основными производителями органического вещества — первичными продуцентами — являются микроскопические водоросли, которые свободно парят в толще воды, образуя фитопланктон. Биомасса, образуемая фитопланктоном, поедается мелкими животными, входящими в зоопланктон: веслоногими рачками — циклопами, ветвистоусыми рачками — дафниями, мелкими личинками некоторых насекомых, например, комаров. В водных экосистемах травоядные формы представлены моллюсками и мелкими ракообразными.[ . ]
БИОЛОГИЧЕСКОЕ РАЗНООБРАЗИЕ (Б.р.) — разнообразие видов в конкретной экосистеме, на определенной территории или на всей планете. В настоящее время науке известно около 2,5 млн видов, причем их 74% связано с тропическим поясом, 24% — с умеренными широтами, 2% — с полярными районами. Из числа известных видов 1,5 млн — насекомые, еще 300 тыс. — цветковые растения. Всех животных примерно столько же, сколько цветковых растений. Водорослей известно немногим более 30 тыс., грибов — около 70 тыс., бактерий — менее 6 тыс., вирусов — около тысячи. Млекопитающих — не более 4 тыс., рыб — 40 тыс., птиц — 8400, амфибий — 4000, рептилий — 8000, моллюсков— 130 тыс., простейших— 36 тыс., различных червей — 35 тыс. видов.[ . ]
Большая часть озер земного шара, в том числе и крупнейших, расположена в умеренном поясе северного полушария. Особенность геохимических процессов основных ландшафтов этой географической зоны проявляется в том, что фосфор в природных водах содержится в малых количествах и, как правило, является одним из основных факторов, лимитирующих развитие автотрофных (фотосинтезирующих) организмов. Определяющая роль фосфора в эвтрофировании глубоких озер умеренного пояса северного полушария, образовавшихся в послеледниковое время и сохранявших олиготрофное состояние до начала интенсивного антропогенного воздействия, может считаться доказанной (Уо11еп уе1с1ег, Кегекев, 1980). Все основные зависимости между фосфорной нагрузкой и откликом озерной экосистемы, обсуждающиеся в мировой литературе, получены для этого типа озер.[ . ]
Характер круговорота элементов питания в тропиках, особенно влажных, и в северном умеренном поясе различается по ряду важных особенностей. В холодных районах большая часть органических веществ и доступных элементов питания все время находится в почве или в отложениях; в тропиках же гораздо больший процент этих веществ содержится в биомассе и циркулирует в пределах органической части экосистемы, чему способствуют различные биологические адаптации, в том числе мутуалистические отношения между микроорганизмами и растениями, удерживающие элементы питания. Если нарушить эту развившуюся в эволюции и хорошо организованную биотическую структуру, элементы питания быстро утрачиваются, особенно в местах, уже ими обедненных в результате выщелачивания, активно идущего в условиях высоких температур и обильных осадков. Поэтому стратегия земледелия умеренной зоны, основанная на монокультуре недолго живущих однолетних растений, совершенно непригодна для тропиков. Если человек хочет исправить ошибки прошлого и избежать экологических катастроф в будущем, ему необходимо пересмотреть с экологической точки зрения основу тропического земледелия в частности и всего управления ресурсами среды в целом. В то же время необходимо как-то сохранить богатое видовое разнообразие тропиков.[ . ]
Черноземы — это прежде всего почвы зоны смешанных прерий или зоны степей, образованных как высокими, так и низкими злаками; они распространены в средней части пояса злаковников в полосе между более влажными высокозлаковыми прериями и более аридными низкотравными равнинами. Надземная биомасса смешанных прерий составляет только около одной десятой или одной двадцатой от биомассы спелого леса. Масса и содержание питательных веществ в подстилке на поверхности почвы могут здесь превышать массу живых трав, кроме случаев, когда трава была выжжена. Высокий процент биомассы (45—60%) ежегодно переходит в подстилку в противоположность лишь 1 % перехода в подстилку в спелом листопадном лесу. Несмотря на то что запас питательных веществ в тканях растений злаковников гораздо ниже, чем в листопадном лесу, их ежегодный возврат в почву, в подстилку может быть, напротив, выше. Содержание питательных веществ много выше на единицу массы в траве и подстилке злаковников, чем в деревьях леса, содержание азота — около 1%, а зольных элементов 2,5—3,5%. В составе тканей растений доля кальция ниже, чем в лесах умеренной зоны, а кремния — выше (от трети до половины). Частицы кремния, освобождающиеся при разложении подстилки, обильны в почве. Цикл питательных веществ в злаковнике является относительно «широким», их запас в биомассе относительно меньше, чем в почве; питательные вещества сохраняются в экосистеме в большей мере функцией почвы, чем их содержанием в тканях растений.[ . ]
Но даже при благоприятных условиях, при ярком солнечном освещении, интенсивность фотосинтеза может не достигать максимума (Бигон и др., 1989). Максимальные же значения эффективного использования лучистой энергии у растений составляет 3—4,5% у морских микроскопических водорослей, 1—3% — в тропических лесах, 0,6—1,2% — в лесах умеренного пояса и 0,6 % — в посевах сельхозкультур. На таких значениях эффективности использования световых ресурсов и держится вся энергетика экосистемы.[ . ]
По мере роста численности населения, хотя и весьма неинтенсивного, при таком типе хозяйства неизбежно возникали локальные экологические кризисы, когда на определенной территории (или прибрежной акватории) удовлетворяемые потребности человека устойчиво превышали ежегодно возобновляемую часть биологических ресурсов. Кризисы разрешались или через снижение потребления привычного продукта (гибель части населения от голода, миграции населения, полное или частичное переключение на другую пищу и пр.) или же человек начинал потреблять больше, чем данная экосистема могла устойчиво производить, трансформируя или даже полностью преобразуя экосистему. Это оттягивало наступление кризиса, но делало его в конечном итоге более сильным и более катастрофическим. Примером экологического кризиса такого типа были, возможно, события на перигляци-альных равнинах умеренного пояса Евразии, когда человек, способствуя исчезновению мамонтов, лишал себя тем самым источника белковой, высококалорийной пищи.[ . ]
Как подчеркивалось выше в обобщающем определении, с концепцией разнообразия связан ряд важных экологических принципов. Мар-галеф (1968) выражает это таким образом: «Эколог видит в любой мере разнообразия выражение возможности построить систему с обратной’ связью». Соответственно сообщества со стабильными условиями обитания, например дождевой тропический лес, характеризуются большим разнообразием видов, чем сообщества, подвергающиеся сезонным или периодическим воздействиям со стороны человека или естественных факторов. Однако до сих пор не-установлено, в какой степени увеличение разнообразия сообщества в данном местообитании может само по себе повысить устойчивость экосистемы к колебаниям внешних физических условий. Значение разнообразия для развития и эволюции экосистем рассматривается более подробно в гл. 9. Здесь мы ограничимся замечанием, что видовое разнообразие обычно выше в сравнительно старых сообществах и ниже во вновь-возникших. Хотя продуктивность или общий лоток энергии влияют на видовое разнообразие, эти две величины не связаны простой линейной-зависимостью. Высокопродуктивные сообщества могут характеризоваться как очень высокими показателями видового разнообразия (например, коралловый риф), так и весьма низкими показателями (например, эстуарии в умеренном поясе). Как уже упоминалось, стабильность, видимо, более непосредственно связана с разнообразием, чем продуктивность.[ . ]
Источник