Водные и наземные экосистемы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Часть 1

Экосистема - это совокупность сообществ, взаимодействующих с химическими и физическими факторами, создающими неживую окружающую среду. Другими словами, экосистема - это система, образуемая биотическим сообществом и абиотической средой.

Переходная область между двумя смежными экосистемами называется экотон.

Главные экосистемы суши, такие, как леса, степи и пустыни, называются наземными экосистемами, или биомами. Экосистемы гидросферы называются водными экосистемами.

Примерами таких экосистем являются пруды, озера, реки, открытый океан, коралловые рифы и т.п. Все экосистемы Земли составляют экосферу.

Экосфера - совокупность живых и неживых организмов (биосфера), взаимодействующих друг с другом и со своей неживой средой обитания (энергией и химическими веществами) в планетарном масштабе.

I. Абиотические компоненты экосистем

Экосистема состоит из различных живых и неживых компонентов. Неживые, или абиотические, компоненты экосистемы включают различные физические и химические факторы. К важным физическим факторам относятся:

a. солнечный свет;

b. тень;

c. испарение;

d. ветер;

e. температура;

f. водные течения.

Главными химическими факторами являются питательные элементы и их соединения в атмосфере, гидросфере и земной коре, необходимые в больших или малых количествах для существования, роста и размножения организмов.

Наиболее важные для жизни химические элементы, необходимые в больших количествах, называются макроэлементами (С, О, Н, N, P, S, Ca, Mg, K, Na).

Элементы, необходимые для жизни в малых или следовых количествах - микроэлементы (Fe, Cu, Zn, Cl).

II. Биотические компоненты экосистем

Основные типы организмов, которые формируют живые, или биотические, компоненты экосистемы, принято подразделять по преобладающему способу питания на продуцентов, консументов и редуцентов.

Продуценты - это организмы, производящие органические соединения из неорганических. Продуценты (в большинстве своем зеленые растения) создают органические вещества в процессе фотосинтеза или хемосинтеза. Эти органические вещества используются продуцентами как источник энергии и как строительный материал для клеток и тканей организма.

Фотосинтез может быть представлен следующим образом:

Хемосинтез - преобразование неорганических соединений в питательные органические вещества в отсутствие солнечного света, за счет энергии химических реакций.

Только продуценты способны сами производить для себя пищу. Более того, они непосредственно или косвенно обеспечивают питательными элементами консументов и редуцентов.

По типу питания все продуценты являются автотрофами - сами производят органические вещества из неорганических. Консументы и редуценты по типу питания являются гетеротрофами - питаются органическим веществом, произведенным другими живыми организмами.

Консументы - организмы, получающие питательные вещества и необходимую энергию, питаясь живыми организмами - продуцентами или другими консументами.

Редуценты - организмы, получающие питательные вещества и необходимую энергию питаясь останками мертвых организмов (животных, растений).

В зависимости от источников питания консументы подразделяются на три основных класса:

- фитофаги (растительноядные) - это консументы 1-го порядка, питающиеся исключительно живыми растениями. Например, птицы едят семена, почки и листву.

- хищники (плотоядные) - консументы 2-го порядка, которые питаются исключительно растительноядными животными (фитофагами), а также консументы 3-го порядка, питающиеся только плотоядными животными.

- эврифаги (всеядные), которые могут поедать как растительную, так и животную пищу. Примерами являются свиньи, крысы, лисы, тараканы, а также человек.

Существует два основных класса редуцентов:

1. Детритофаги - напрямую потребляют мертвые организмы или органические остатки. (пример: шакалы, грифы, дождевые черви).

2. Деструкторы - разлагают мертвую органическую материю на простые неорганические соединения (процесс гниения и разложения). Примером могут служить грибы и микроскопические одноклеточные бактерии.

Химическая энергия, накопленная в глюкозе и других углеводородах, используется продуцентами, консументами и редуцентами для поддержания жизнедеятельности, что является частью одностороннего движения энергии через организмы в экосистеме.

Преобразование органических соединений в энергию происходит за счет клеточного дыхания в митохондриях клетки: уравнение.

Получение органических соединений происходит в основном за счет фотосинтеза : уравнение.

Рис. 1



Часть 2. Потоки энергии в экосистемах

1. Пищевые цепи и пищевая сеть

В функционирующей природной экосистеме не существует отходов. Все организмы, живые или мертвые, потенциально являются пищей для других организмов: гусеница ест листву, дрозд питается гусеницами, ястреб способен съесть дрозда. Когда растения, гусеница, дрозд и ястреб погибают, они в свою очередь перерабатываются редуцентами.

Пищевая цепь - последовательность организмов, в которой каждый из них съедает или разлагает другой. Пищевые цепи - это также движение питательных веществ от продуцентов, консументов (травоядных, плотоядных и всеядных) к редуцентам и обратно к продуцентам.

Рис. 2

Все организмы, пользующиеся одним типом пищи, принадлежат к одному трофическому уровню (от греческого слова trophos - «питающиеся»).

Организмы природных экосистем вовлечены в сложную сеть многих связанных между собой пищевых цепей. Такая сеть называется пищевой сетью.

Рис. 3

Движение энергии в экосистемах происходит посредством двух связанных типов пищевых сетей: пастбищной и детритной.

Рис. 4



В пастбищной пищевой сети живые растения поедаются фитофагами, а сами фитофаги являются пищей для хищников и паразитов.

В детритной пищевой сети отходы жизнедеятельности и мертвые организмы разлагаются детритофагами и деструкторами до простых неорганических соединений, которые вновь используются растениями.

2. Пирамиды энергетических потоков

С каждым переходом из одного трофического уровня в другой в пределах пищевой цепи или сети совершается работа и в окружающую среду выделяется тепловая энергия, а количество энергии высокого качества, используемой организмами следующего трофического уровня, снижается.

Правило 10%: при переходе с одного трофического уровня на другой 90% энергии теряется, и

10% передается на следующий уровень.

Чем длиннее пищевая цепь, тем больше теряется полезной энергии. Поэтому длина пищевой цепи обычно не превышает 4 - 5 звеньев.

3. Пирамиды численностей и биомасс

Мы можем собрать все образцы организмов в экосистеме и подсчитать численность всех видов, обнаруженных на каждом трофическом уровне. Такая информация необходима для создания пирамиды численностей для экосистем.



Рис. 5 Обобщенные пирамиды численностей в экосистемах.

Сухой вес всех органических веществ, содержащихся в организмах экосистемы, называется биомассой. Каждый трофический уровень пищевой цепи или сети содержит определенное количество биомассы. Ее можно вычислить, если собрать все живые организмы с различных произвольно выбранных участков. Собранные экземпляры необходимо рассортировать по трофическим уровням, высушить и взвесить. Полученные данные в дальнейшем используются для построения пирамиды биомасс для определенной экосистемы.

Рис. 6 Обобщенные пирамиды биомасс в экосистемах. Размер каждого слоя пропорционален сухой массе на квадратный метр всех организмов на данном трофическом уровне.



4. Чистая первичная продуктивность растений

Скорость, с которой растения экосистемы производят полезную химическую энергию или биомассу, называется чистой первичной продуктивностью.

Чистая первичная продуктивность - скорость, с которой растения - скорость, с которой растения производят химическую энер- расходуют химическую энергию в процессе фотосинтеза гию в процессе дыхания

5. Круговорот веществ в экосистемах

I. Круговорот углерода

Рис. 7 Упрощенная диаграмма части углеродного цикла, показывающая круговорот вещества (закрашенные стрелки) и однонаправленный поток энергии (не закрашенные стрелки) в процессах фотосинтеза и аэробного дыхания.

Углерод является основным «строительным материалом» молекул углеводов, жиров, белков, нуклеиновых кислот (таких как ДНК и РНК) и других важных для жизни органических соединений.

Вмешательство человека в круговорот углерода резко возрастает, особенно начиная с 1950-х годов, из-за быстрого роста населения и использования ресурсов, и происходит оно в основном двумя способами:

- Сведение лесов и другой растительности без достаточных лесовосстановительных работ, в связи с чем уменьшается общее количество растительности, способной поглощать СО2.

- Сжигание углеродосодержащих ископаемых видов топлива и древесины. Образующийся при этом углекислый газ попадает в атмосферу.

II. Круговорот азота.

Рис. 8 Упрощенная диаграмма круговорота азота.

1. бактерии

2. осадки

3. азотофиксирующие бактерии и сине-зеленые водоросли

Вмешательство человека в круговорот азота состоит в следующем:

- Сжигание древесины или ископаемого топлива (NO). Оксид азота затем соединяется в атмосфере с кислородом и образует диоксид азота (NO2), который при взаимодействии с водяным паром может образовывать азотную кислоту (HNO3).

- Производство азотных удобрений и их широкое применение.

- Увеличение количества нитрат-ионов и ионов аммония в водных экосистемах при попадании в них загрязненных стоков с животноводческих ферм, смытых с полей азотных удобрений, а также очищенных и неочищенных коммунально-бытовых канализационных стоков.

III. Круговорот фосфора.

Рис. 9 Упрощенная диаграмма круговорота фосфора.

1. разработка недр

2. разработка недр

3. сток и эрозия

4. выщелачивание

5. выщелачивание и эрозия

6. речной сток

7. разложение

8. отходы и разложение

9. птицы, питающиеся рыбой.

Вмешательство человека в круговорот фосфора сводится в основном к двум вариантам:

- Добыча больших количеств фосфатных руд для производств минеральных удобрений и моющих средств.

- Увеличение избытка фосфат-ионов в водных экосистемах при попадании в них загрязненных стоков с животноводческих ферм, смытых с полей фосфатных удобрений, а также очищенных и неочищенных коммунально-бытовых стоков.

IV. Круговорот серы.

Рис. 10 Упрощенная диаграмма круговорота серы.

экосистема пищевой круговорот абиотический

Около трети всех соединений серы и 99% диоксида серы, попадающих в атмосферу, имеют антропогенное происхождение. Сжигание серосодержащих углей и нефти для производства электроэнергии дает примерно две трети всех антропогенных выбросов диоксида серы в атмосферу. Оставшаяся треть выделяется во время таких технологических процессов, как переработка нефти, выплавка металлов из серосодержащих медных, свинцовых и цинковых руд.

V. Круговорот воды

Круговорот воды или гидрологический цикл, в процессе которого происходит накопление, очистка и перераспределение планетарного запаса воды.

Человек вмешивается в круговорот воды двумя способами:

1. Забор больших количеств пресной воды из рек, озер и водоносных горизонтов. В густозаселенных или интенсивно орошаемых районах водозабор привел к истощению запасов грунтовых вод или к вторжению соленой океанической воды в подземные водоносные горизонты.

2. Сведение растительного покрова суши в интересах развития сельского хозяйства, при добыче полезных ископаемых, строительстве дорог, автостоянок, жилья и других видах деятельности. Это приводит к уменьшению просачивания поверхностных вод под землю, что сокращает пополнение запасов грунтовых вод, увеличивает риск наводнений и повышает интенсивность поверхностного стока, тем самым, усиливая эрозию почв.



Часть 3. Роли и взаимодействия видов в экосистемах

Экологическая ниша - это комплекс всех физических, химических и биологических факторов среды, которые необходимы тому или иному биологическому виду для жизни, роста и размножения в данной экосистеме. Понятие ниши включает в себя и роль организма в экосистеме.

Известная аналогия утверждает, что местообитания организма - это его «адрес» в экосистеме, тогда как его экологическая ниша - его «род занятий» и «стиль жизни». Например, местообитание дрозда включает в себя леса, парки, луга, сады, огороды и дворы. Его же экологическая ниша включает такие факторы, как гнездование и высиживание птенцов на деревьях, питание насекомыми, земляными червями и плодами, перенос плодово-ягодных семян со своими экскрементами.

Каждый биологический вид играет определенную роль в своей экосистеме. Экологи доказали, что некоторые виды, называемые ключевыми видами, кардинально влияют на многие другие организмы в экосистеме. Исчезновение ключевого вида из экосистемы может спровоцировать целый каскад резких падений численности популяции и даже вымирание тех видов, которые зависели от него в той или иной форме.

Примером ключевого вида можно считать земляную черепаху. Земляная черепаха обитает на песчаных возвышенностях во Флориде и других южных районах США. Это медлительное, размером с обеденную тарелку, животное вырывает себе нору глубиной до 9 метров. В жарких, негостеприимных экосистемах юга США такие норы становятся убежищами от жары для почти 40 других видов животных, таких, как серая лиса, опоссум, змея индиго и многих насекомых. В тех местах, где земляная черепаха была истреблена или доведена до грани вымирания многочисленными охотниками за ее изысканным мясом, многие зависящие от черепахи виды перестали существовать.



1. Специализированные и общие ниши

Экологические ниши всех организмов можно разделить на специализированные и общие - в зависимости от их основных источников питания, размеров местообитания и чувствительности к температуре и другим физико-химическим факторам среды.

Специализированные ниши: большинство видов растений и животных

Общие ниши: мухи, тараканы, мыши, крысы и люди.

Чем более узко специализирована экологическая ниша, тем уязвимее вид.

Два вида не могут продолжительное время занимать одну экологическую нишу.

Взаимодействие видов.

К основным способам взаимодействия видов относятся межвидовая конкуренция, хищничество, паразитизм, мутуализм и комменсализм.

Межвидовая конкуренция.

Пока экосистема обладает достаточным количеством ресурсов общего пользования, разные виды потребляют их сообща. Однако если два или более видов в одной экосистеме начнут потреблять один и тот же дефицитный ресурс, они окажутся в отношениях межвидовой конкуренции.

Вид получает преимущество в межвидовой конкуренции, если для него характерны

- более интенсивное размножение;

- адаптация к более широкому диапазону температуры, освещенности, солености воды или концентрации определенных вредных веществ;

- лишение конкурента доступа к ресурсу.

Способы снижения межвидовой конкуренции:

- переселение в другой район;

- переход на более труднодоступную или трудно усваиваемую пищу;

- смена времени и места добычи корма.

Хищничество.

Наиболее характерной формой взаимодействия видов в пищевых цепях и сетях является хищничество, при котором отдельная особь одного вида (хищник) питается организмами (или частями организмов) другого вида (жертвы), причем хищник живет отдельно от жертвы. Эти два вида организмов вовлечены в отношения типа хищник - жертва.

Виды-жерты пользуются целым рядом защитных механизмов, чтобы не стать легкой добычей для хищников:

- умение быстро бегать или летать;

- обладание толстой кожей или панцирем;

- обладание защитной окраской или способом изменять цвет;

- умение выделять химические вещества с запахом или вкусом, отпугивающим хищника или даже отравляющим его.

У хищников тоже есть несколько способов добычи жертвы:

- умение быстро бегать (например, гепард);

- охота стаями (например, пятнистые гиены, львы, волки);

- отлов в качестве жертв преимущественно больных, раненых и прочих неполноценных особей;

Четвертый путь обеспечения себя животной пищей - это путь, по которому пошел человек разумный, путь изобретения орудий охоты и ловушек, а также одомашнивания животных.

Еще один тип взаимодействия видов - паразитизм.

Паразиты питаются за счет другого организма, называемого хозяином, однако в отличие от хищников они живут на хозяине или внутри его организма на протяжении значительной части их жизненного цикла. Паразит использует для своей жизнедеятельности питательные вещества хозяина, тем самым постепенно ослабляя и нередко даже убивая его.

Например, ленточные черви, болезнетворные бактерии и другие паразиты живут внутри своих хозяев. Вши, клещи и такие растения-паразиты, как омела белая, прикрепляются к своим хозяевам снаружи. Собачьи блохи, например, способны перемещаться от хозяина к хозяину.

Мутуализм.

Нередко случается, что два различных вида организмов непосредственно взаимодействуют таким образом, что приносят друг другу взаимную пользу. Такие взаимовыгодные межвидовые взаимодействия называются мутуализмом. Например, цветы и насекомые-опылители.

Комменсализм.

Комменсализм характеризуется тем, что один из двух видов извлекает из межвидового взаимодействия пользу, тогда как на другом это практически никак не отражается (ни положительно, ни отрицательно). Например, рачки в челюстях кита.

2. Диапазоны толерантности и лимитирующие факторы

Диапазон толерантности - амплитуда колебаний различных факторов (температура, влажность, свет) при которой существует полноценный рост популяций.

Закон толерантности - существование, распространенность и распределение видов живых организмов в экосистеме определяется тем, может ли уровень одного или нескольких физических или химических факторов быть выше или ниже уровней толерантности этих видов.

Уровень толерантности отдельного организма зависит от его возраста, здоровья, физиологического состояния, генотипа (например, толерантность к спиртному). К постепенно изменяющимся условиям можно адаптироваться (привыкнуть).

Гомеостаз - способность биологического объекта к саморегуляции при изменении условий окружающей среды; для организма сохранение постоянства внутренней среды организма и устойчивость основных физиологических функций при изменении внешних условий.

Пороговый эффект - малое изменение или воздействие может оказаться критическим и вызвать негативные последствия (если система находится в предпороговой области).

Например, массовая гибель деревьев после длительного воздействия загрязненного воздуха.

Принцип лимитирующего фактора - избыток или недостаток одного абиотического фактора может повлечь за собой ограничение или остановку роста численности популяции в экосистеме, даже если значения других факторов оптимальны.

Лимитирующий фактор - любой фактор, тормозящий рост популяции в экосистеме.

Лимитирующие факторы для наземных экосистем:

- температура;

- вода;

- свет;

- питательные вещества в почве.

Лимитирующие факторы для водных экосистем:

- температура;

- солнечный свет;

- содержание растворенного кислорода;

- соленость.



Часть 4. Основные типы экосистем земли

I. Климат. Краткая характеристика

Мы живем на дне океана невидимых газов, составляющих земную атмосферу. Каждый момент и каждый день в нижней части атмосферы - тропосфере - изменяются температура, давление воздуха, влажность, количество выпавших осадков, солнечный свет (солнечная радиация), облачность, скорость и направление ветра, и другие параметры. Эти краткосрочные изменения состояния тропосферы мы называем погодой.

Климатом называется общий тип атмосферных или погодных условий с учетом сезонных изменений и экстремальных параметров погоды в данном регионе за длительный период - как правило, не менее 30 лет. Климат - это погода, которую можно ожидать в данном месте и в данное время, основываясь на предшествующем опыте.

Погода - это те атмосферные условия, которые вы наблюдаете в данный момент.

Пять основных факторов, которые определяют неравномерное распределение средней температуры и среднего количества осадков и соответствующих им типов климата:

1. Неодинаковое количество поступающей солнечной радиации в различных районах Земли;

2. Годовое вращение Земли вокруг Солнца и суточное вращение вокруг своей оси;

3. Химический состав атмосферы;

4. Распределение суши и моря;

5. Особенности рельефа, например горный массив.

Силы, возникающие при вращении Земли вокруг своей оси, видоизменяют общую модель циркуляции воздуха между экватором и полюсами. В результате к северу и к югу от экватора образуются три отдельных пояса движения воздуха или, другими словами, преобладающих приземных ветров.

Климат и химический состав атмосферы.

Химический состав тропосферы и стратосферы - следующий фактор, определяющий среднюю температуру на поверхности Земли и, следовательно, тип климата конкретной местности. В процессах регуляции температуры в тропосфере ключевую роль играют диоксид углерода, водяной пар, а также содержащиеся в незначительных количествах озон, метан, оксид азота и хлорфторуглероды.

Эти газы, известные как парниковые, действуют аналогично оконному стеклу в теплице. Они пропускают видимую часть спектра солнечного излучения, но препятствуют утечке некоторой части образовавшейся инфракрасной радиации, или тепла, в космическое пространство. Эта радиация излучается обратно к земной поверхности. В результате накопления тепла происходит повышение температуры воздуха в тропосфере; такой процесс получил название парниковый эффект.

Содержание озона в стратосфере также воздействует на климат. Поглощение озоном ультрафиолетовой радиации приводит к нагреванию определенных слоев воздуха высоко в стратосфере (стратосфера - часть атмосферы, располагающаяся выше тропосферы). Эти слои не позволяют газообразным примесям проникать в толщу стратосферы. Тепловая «шапка» - важный фактор формирования средней температуры тропосферного воздуха, а, следовательно, и климата Земли. Поэтому любые виды человеческой деятельности, приводящие к уменьшению среднего содержания озона в стратосфере, могут иметь весьма серьезные отдаленные последствия для климата, здоровья людей, состояния всей живой природы.

Климат и океанические течения.

Вращение Земли, наклон земной оси к поверхности эклиптики, преобладающие ветры и различная плотность вод приводят к возникновению океанических, а также поверхностных дрейфовых течений, которые направлены, как правило, параллельно экватору.

Пассаты, почти непрерывно дующие к экватору и имеющие восточную составляющую, увлекают поверхностные воды Атлантического, Индийского и Тихого океанов в западном направлении; они перемещаются так до тех пор, пока не натолкнутся на ближайший материк и не отклонятся в стороны. В результате образуются две огромные циркуляционные системы кольцевыми, в которых воды движутся по часовой стрелке в Северном полушарии и против часовой стрелки - в Южном. В этих кольцах происходит перемещение теплых вод к северу и к югу от экватора.

Климат и рельеф.

Горы, долины и другие элементы земной поверхности тоже оказывают влияние на климат различных районов. Для высокогорий характерны более сильные ветры, низкие температуры и более высокая влажность по сравнению с прилегающими долинами.

Горы создают преграду на пути ветров и ураганов. Когда господствующие ветры, дующие с океана на сушу, достигают горной цепи, теплый влажный воздух по мере подъема охлаждается. В результате он теряет большую часть содержащейся в нем влаги на наветренных (обращенных к ветру) склонах в виде дождя и снега. Когда же эта более сухая воздушная масса опускается вниз по подветренным склонам, она сжимается и нагревается, после чего проходит над внутренними пустынными и полупустынными районами.

Резкое падение влажности воздуха, обусловливающее формирование пустынных и полупустынных условий на подветренной стороне высоких гор и прилегающих к ним районах, называется эффектом дождевой тени.

Наглядным примером является пустыня Мохаве, расположенная к востоку от гор Сьерра-Невада параллельно побережью Калифорнии. Дождевая тень служит причиной формирования пустынных условий в районах, прилегающих к горной цепи Гималаев в Азии и к Андам в Южной Америке.

II. Основные типы экосистем суши

Лимитирующим фактором, определяющим характер растительности на большей части суши Земли, является количество осадков.

Так, пустыня - это территория, где испарение превышает количество осадков, которое в свою очередь составляет менее 250 мм в год. На таких территориях произрастает скудная, разреженная, обычно низкорослая растительность. Для пустынь характерны значительные контрасты между дневными и ночными температурами.

Травянистые экосистемы приурочены к регионам, где среднегодовое количество осадков достаточно для произрастания трав; однако выпадают они все еще настолько неравномерно, что периодические засухи и пожары препятствуют развитию древесной растительности на сколько-нибудь значительных площадях.

Главными факторами, определяющими характерные особенности пустынь, лесов или травянистых сообществ на конкретной территории, являются среднегодовое количество осадков, средняя температура, а также тип почв. Совместное действие этих факторов приводит к образованию тропических, умеренных и полярных вариантов пустынных, травянистых или лесных экосистем.

Основные типы пустынь.

Пустынные экосистемы занимают около 16% поверхности суши и расположены главным образом в тропических и субтропических районах. Существует три основных типа пустынь: тропические, умеренные и холодные.

1. Тропические пустыни, такие как южная Сахара, занимают около 1/5 общей площади пустынь. Для них характерны малое количество осадков и твердая, «выметенная» ветром поверхность, на которой встречаются отдельные камни и небольшое количество песка. Песчаные дюны покрывают около 10% поверхности этих пустынь. Температуры здесь круглый год высоки.

2. В пустынях умеренных широт, таких, как пустыня Мохаве в Южной Калифорнии, дневные температуры высоки летом и низки в зимнее время.

3. В холодных пустынях, таких, как Гоби, расположенная к югу от Сибири, очень холодно зимой, а летом тепло или даже жарко.

Растения и животные пустынь приспособлены улавливать и сохранять дефицитную влагу. Большинство животных, обитающих в пустынях, спасаются от дневной жары, оставаясь в это время в норах; наиболее активны они ночью. Кроме того, животные пустынь специально приспособлены к тому, чтобы сохранять воду. Например, кенгуровая крыса, относящаяся к ночным животным, вообще не пьет воду. Она получает необходимую влагу из пищи и за счет клеточного дыхания.

Замедленный рост растений, малое видовое разнообразие и недостаток влаги делают экосистемы пустынь весьма уязвимыми. Например, после уничтожения растительного покрова в результате таких воздействий, как выпас скота или езда вне дорог, для его восстановления могут потребоваться целые десятилетия. Кроме того, при движении автомобилей разрушаются норы, являющиеся основным местом обитания для многих пустынных животных.

Основные типы травянистых сообществ.

Тропические травянистые сообщества, или саванны, расположены в районах, для которых характерны высокие средние температуры, два продолжительных сухих сезона (зимний и летний) и обильные осадки в остальное время года.

Травоядные животные саванн весьма специализированны по особенностям питания. Жирафы поедают листья и побеги на верхних ветках редко растущих деревьев. Слоны питаются побегами и листьями ниже расположенных ветвей; газели, антилопы и зебры кормятся травами различной высоты и жесткости. Количество и разнообразие копытных в саваннах больше, чем в любых других экосистемах.

Травянистые сообщества умеренных широт приурочены к обширным внутренним районам материков, главным образом Северной Америки, Южной Америки, Европы и Азии. Основные типы травянистых сообществ умеренного пояса - это высокотравные и низкотравные прерии Среднего Запада и Запада США и Канады, пампы Южной Америки, вельды Южной Африки и степи, простирающиеся от Центральной Европы до Сибири.

Почвы травянистых сообществ умеренных широт высоко плодородны и обеспечивают жизнедеятельность многочисленных организмов - редуцентов. В таких сообществах обитает огромное количество разнообразных жуков, пауков, кузнечиков и других насекомых, а также мелкие травоядные, грызуны и птицы.

Полярные травянистые сообщества или арктические тундры, расположены в районах, прилегающих к арктическим ледяным пустыням. Большую часть года экосистемы тундры испытывают воздействие штормовых холодных ветров и покрыты снегом и льдом. Зимы здесь холодные и очень темные. Среднегодовое количество осадков невелико, выпадают они преимущественно в виде снега.

Арктические тундры покрывают 1/5 поверхности суши. Они представляют собой толстый мягкий ковер низкорослых растений, таких, как лишайники (симбиоз водоросли и гриба), осоки, мхи, травы и невысокие кустарники.

Одним из проявлений крайне суровых условий в этих экосистемах является вечная мерзлота - мощная толща замерзшей воды, постоянно присутствующая в подпочвенных слоях грунта.

Большинство животных, постоянно обитающих в тундре, - мелкие травоядные (лемминги, полярные зайцы, полевки и длиннохвостые суслики), спасаются от холода в подземных норах. Из крупных травоядных в тундре постоянно обитают только овцебыки.

Основные типы лесов.

Влажные тропические леса, располагающиеся в ряде приэкваториальных районов, характеризуются умеренно высокими среднегодовыми температурами, мало изменяющимися в течение суток и по сезонам, значительной влажностью и почти ежедневно выпадающими осадками.

В экосистемах доминируют вечнозеленые деревья, круглый год сохраняющие большую часть листьев или хвои; следовательно. Процессы фотосинтеза, в результате которых продуцируются органические вещества, протекают непрерывно в течение всего года.

Во влажных тропических лесах обитает большое количество разных видов животных. Большая часть питательных веществ в этой экосистеме сосредоточена в растительном покрове, а не в верхнем горизонте почв, как в большинстве других экосистем.

Листопадные леса умеренных широт произрастают в районах с невысокими средними температурами, значительно меняющимися по сезонам. Здесь продолжителен летний период, зимы не очень суровы, осадки выпадают довольно равномерно в течение всего года.

В этих экосистемах доминирует несколько видов широколиственных листопадных деревьев - дуб, гикори, клен, тополь, платан и бук. Ярусность растительности обеспечивает многообразие экологических ниш для животных. Благодаря ежегодному листопаду почвы лесов умеренного пояса богаты питательными элементами. В отличие от тропических лесов, большинство лесов умеренного пояса устойчивы к нарушениям и очень быстро восстанавливаются после вырубки.

Северные хвойные леса, называемые также бореальными лесами или тайгой, распространены в районах субарктического климата. Зимы здесь продолжительные и засушливые, с коротким световым днем и небольшими снегопадами. Термические условия меняются от прохладных до исключительно холодных. Летний период короткий, со средними и достаточно высокими температурами, солнце в это время года светит по 19 часов в сутки.

Эти хвойные леса почти непрерывной полосой протягиваются через Северную Америку, Азию и Европу непосредственно к югу от арктической тундры. В них доминирует несколько видов хвойных деревьев - ель, пихта, кедр и сосна. Для лесов характерны многочисленные сфагновые болота.

В течение всего года или большую часть в тайге обитают различные травоядные животные, крупные (олени, лоси) и мелкие (дикобраз, заяц-беляк, белка, бурундук). В тайге встречаются также небольшие и крупные хищники - медведь, росомаха, лисица, рысь, куница, волк. В теплые летние месяцы бурно размножаются насекомые (гнус). Они служат пищей птицам, прилетающим сюда в период гнездования.

III. Водные экосистемы

Лимитирующие факторы водных экосистем:

1. Соленость - содержание растворимых солей, главным образом хлорида натрия, в водной массе;

2. Глубина проникновения солнечных лучей;

3. Количество кислорода;

4. Доступность питательных элементов;

5. Температура воды.

По степени солености вод водные экосистемы подразделяются на два больших класса.

Солоноводные (морские) Пресноводные

- океаны - озера, водохранилища

- устья рек (эстуарии) - пруды

- прибрежные болота - болота

- коралловые рифы - реки и ручьи (водотоки)

Основные зоны океана.

В любом из океанов земного шара можно выделить две основные зоны: прибрежную и открытый океан.

Прибрежная зона - это относительно теплые, богатые питательными веществами мелководья, протягивающиеся от линии прилива на суше до края подводного продолжения континента, которое именуется континентальным шельфом. В прибрежной зоне, занимающей менее 10% общей площади океана, сосредоточено 90% биомассы и животных.

От открытого океана прибрежную зону отделяет область резкого увеличения глубин у края континентального шельфа. Открытый океан занимает около 90% общей площади океана, но на него приходится лишь около 10% биомассы океанических растений и животных.

В пределах открытого океана выделяются три зоны, основным различием которых является глубина проникновения солнечных лучей.

Прибрежная зона.

Прибрежная зона включает несколько различных местообитаний.

Эстуарии - это прибрежные области, где пресные воды рек, ручьев и поверхностного стока смешиваются с солеными морскими водами.

Заболоченные территории - участки суши, затопляемые пресными или солеными водами в течение всего года или большую его часть. Если они простираются от эстуария в глубь суши и круглый год или большую его часть затоплены солеными водами, то это прибрежные заболоченные территории.

В прибрежных зонах океана в тропических и субтропических широтах, где температура воды превышает 20С, часто встречаются коралловые рифы.

Пресноводные озера и водохранилища.

Озера - это обширные пресноводные естественные водоемы, образующиеся при заполнении впадин земной поверхности водами осадков, поверхностного или подземного стока.

По содержанию питательных веществ озера подразделяются на три группы.

? олиготрофные - озера с небольшим содержанием питательных веществ, главным образом нитратов и фосфатов;

? эвтрофные - озера с высоким и избыточно высоким содержанием питательных веществ;

? мезотрофные - озера, занимающие промежуточное положение по содержанию питательных веществ.

Эвтрофикация - это изменение физических, химических и биологических свойств озера при долговременном поступлении питательных веществ с прилегающих территорий за счет процессов естественной эрозии и стока.

Водохранилища - обычно обширные и глубокие искусственные пресноводные водоемы.

Водохранилища сооружаются, прежде всего, для регулирования стока.

Пресноводные водотоки и реки.

Та часть осадков, которая не просачивается в почву и не испаряется, остается на поверхности земли, образуя поверхностные воды. Территория, с которой вода, насосы и растворенные вещества выносятся с водотоками в главную реку и затем в море, называется водоразделом, или водосборным бассейном.

Размещено на Allbest.ru