Наземные биомы тропические и колючие редколесья биом тропических лесов

Тропическое/колючее редколесье

Представлен светлыми редкостойными лиственными лесами и колючими причудливо-изогнутыми кустарниками; данный биом характерен для Южной и Юго-Западной Африки и Юго-Западной Азии; монотонно однообразную растительность украшает величественный баобаб; лимитирующий фактор – неравномерное распределение осадков.

Биом тропических лесов

Тропические дождевые леса занимают тропические области в бассейнах Амазонки (Южная Америка), Конго, Замбези; постоянно влажный климат способствует тому, что растения здесь очень крупные и хорошо развитые; лес сплошной стеной поднимается на высоту до 75 метров, верхний ярус представлен гигантскими деревьями; почти все деревья увиты многочисленными лианами и украшены растениями-эпифитами и паразитами; разнообразие животных сосредоточено в среднем ярусе; на поверхности Земли, в сумраке тропиков можно увидеть слонов, оленей, горилл и других млекопитающих; встречаются растения с самыми крупными цветами (раффлезия арнольди – огромный цветок, распластанный на земле); средняя температура в течении года составляет 26 градусов Цельсия; годовых осадков – 230-240, иногда 260, относительная влажность в среднем 60%; главная особенность лесов – произрастают на крайне бедных почвах, все минеральные и органические вещества в биоме тропических лесов сосредоточенны в самой растительности и циркулируют в замкнутой системе; вырубка лесов ведёт к нарушению этой системы.

 

Экология пресных вод.

Пресные воды на поверхности континентов образуют реки, озера, болота. Человек для своих нужд создает искусственные пруды и крупные водохранилища. Значит, пресные воды могут находиться в текучем и относительно неподвижном стоячем состоянии. Некоторые водоемы могут переходить из одного состояния в другое. В связи с этим пресноводные местообитания подразделяются на:

лентические экосистемы — озера и пруды — стоячие воды;

лотические экосистемы — родники, ручьи, реки — текучие воды;

заболоченные участки, с колеблющимся уровнем по сезонам и годам — марши и болота.

Составляя весьма малую часть от всех экосистем биосферы, пресноводные экосистемы для человека имеют непреходящее значение вследствие следующих особенностей: 1) пресные воды — практически единственный источник для бытовых и промышленных нужд; 2) пресноводные экосистемы представляют собой самую удобную и дешевую систему переработки отходов; 3) уникальность термодинамических свойств воды, способствующих уменьшению температурных колебаний среды.

Лимитирующие факторы водной среды — температура, прозрачность, течение, соленость и др. Многие животные, живущие в воде, стенотермны, вследствие чего опасно даже небольшое тепловое загрязнение среды. Для жизни в водоемах очень важна прозрачность воды, мерой для которой служит глубина зоны, в которой возможен фотосинтез при проникновении солнечного света. Прозрачность может быть разная — от нескольких сантиметров в очень мутных водоемах, до 30—40 м в чистых горных озерах. Течение — также важный лимитирующий фактор в лотических экосистемах — влияет на распространение организмов и содержание газов и солей.

Важнейшим лимитирующим фактором в водных экосистемах является концентрация кислорода, чего нельзя сказать о концентрации диоксида углерода, но который часто бывает даже в избытке за счет антропогенного влияния, лимитируя в «максимуме». Лимитирующими из биогенных солей обычно бывают нитраты и фосфаты, иногда ощущается недостаток кальция и некоторых других элементов.

На численности и расселении водных организмов, в особенности рыб, сказывается пространственное разделение пресных водоемов: в разных водоемах одни и те же экологичеcкие ниши занимают рыбы разных видов.

Весьма существенна разница в концентрации солей у гид-робионта и в окружающей водной среде, приводящая к ос-мотическим явлениям на границе «организм — вода». В за-висимости от различий в концентрации солей в рыбе и воде, жидкость в рыбе может быть гипертонична или гипотонична(повышающая или понижающая давление в теле рыбы), и то и другое ведет к гибели животного. Это главная причина, почему пресноводные рыбы не могут жить в море, а морские — в реке или пресном озере. Но есть рыбы, способные жить в обеих средах (лосось и др.), потому что у этих животных есть специальные механизмы осмотической регуляции.

Пищевые цепи в водоемах хорошо развиты и представлены организмами всех трофических уровней. Продуценты представлены автотрофами: фото- и хемосинтезирующими микроорганизмами и водными растениями. Консументы — полным набором от растительноядных и хищников различных порядков до паразитов, и т. д. И, наконец, редуценты (сапротрофы) отличаются значительным разнообразием, которое связано с природой субстрата.

Водные организмы с экологических позиций можно клас-сифицировать и по местообитанию в водоеме. Бентос — ор-ганизмы, прикрепленные к дну, живущие в илистых осадках и просто покоящиеся на дне. Перифитон —животные и растения, прикрепленные к листьям и стеблям водных растений или к другим выступам над дном водоема. Планктон — организмы плавающие, зоопланктон даже активно может перемещаться сам, но в целом они перемещаются с помощью течения. Нектон — свободно перемещающиеся в воде организмы — рыбы, амфибии и т. д.

Особое значение имеет распределение организмов по трем зонам водоема. Литоральная зона — толща воды, где солнечный свет доходит до дна. Лимническая зона — толща воды до глубины, куда проникает всего 1 % от солнечного света и где затухает фотосинтез. Эвфотической зоной называют всю освещенную толщу воды в литоральной и лим-нической зонах. Профундальная зона — дно и толща воды, куда не проникает солнечный свет.

В проточных водоемах последние три зоны не выражены, хотя их элементы встречаются. Перекаты — мелководные участки с быстрым течением; дно без ила, преимущественно прикрепленные формы перифитона и бентоса. Плесы —участки глубоководные, течение медленное, на дне мягкий илистый субстрат и роющие животные.

Приведенные выше классификации имеют важное значение в определении экологического положения того или иного организма в сообществах.

 

Экосистема текучих вод

Лотические экосистемы — реки — отличаются от стоячих водоемов тремя основными условиями: 1) течения — важный лимитирующий и контролирующий фактор; 2) обмен между водой и сушей значительно более активен; 3) распределение кислорода более равномерно, так как практически отсутствует стратификация.

Скорость течения влияет на распределение рыб в реках — они могут жить и под камнями, и в заводях, под перекатами, но это будут разные виды, адаптированные к конкретным условиям. Река — открытая экосистема, в которую поступает с прилегающих пространств большое количество органического вещества.

Детритное питание — основа трофических цепей лоти-ческих экосистем: более 60% энергии консументы получают от привнесенного материала. Зато кислорода в реках достаточно и содержание его в воде постоянно, что обусловило узкую толерантность организмов по отношению к кислороду.

Выделяют лотические сообщества перекатов и плесов. На перекатахпоселяются организмы, способные прикрепиться к субстрату (нитчатые водоросли), или хорошие пловцы (форель). На участках плеса сообщества напоминают прудовые.

В больших реках прослеживается продольная зональность: в верховьях — сообщества перекатов, в низовьях и дельте — плесов, между ними местами могут возникать и те и другие. Продольная зональность подчеркивается изменениями видового состава рыб. К низовьям видовой состав обедняется, но увеличиваются размеры рыб.

 

Экосистема озер.

Озера — естественные пресноводные водоемы, образовались геологически сравнительно недавно — за последние несколько десятков тысяч лет, и лишь возраст некоторых из них исчисляется миллионами лет, например Байкала. Наличие у большинства озер профундальной зоны сказывается натемпературном режиме водной толщи, на ее «перемешивании» ираспределении кислорода в ней.

В озерах умеренного пояса в летнее время можно выделить в вертикальном разрезе три зоны: эпилимнион — до глубины, где происходит конвекция (циркуляция) воды; термоклина — это промежуточная зона, где вода не смешивается с водой верхней зоны; гиполимнион — область холодной воды, где нет циркуляции.

Термоклина обычно расположена ниже границы проникновения света, и запасы кислорода, в отрезанном от его источников гиполимнионе, истощаются. Наступает летний период стагнации. Осенью, вследствие выравнивания температур, происходит общее перемешивание воды и обогащение гиполимниона кислородом. Зимой, когда температура воды подо льдом становится ниже 4 °С, что снижает ее плотность и снова приводит к стратификации озера и к зимней стагнации. Весной, после таяния льда, температура воды достигает 4 °С, она тяжелеет и снова происходит весеннее перемешивание. Это классическая схема для водоемов Евразии и Северной Америки. В полярных областях и субтропиках общее перемешивание воды в водоемах бывает только один раз в году: в первом случае — летом, во втором — зимой. В водоемах тропиков перемешивание воды идет посто-янно, но медленно, а общее ее перемешивание происходит редко и нерегулярно.

Цветение фитопланктона обычно приурочено к перемеши-ванию, котлгъфотической (освещенной) зоне появляются воды, обогащенные природными биогенными компонентами. С точки зрения продуктивности озера подразделяются на две группы: 1) олиготрофные (малокормные) и 2)эвтрофные (кормные). Продуктивность лентических экосистем зависит также от поступающих веществ с окружающей суши и от глубины озера (наиболее продуктивны мелкие озера).

 

Экология мирового океана

Морская среда занимает более 70% поверхности земного шара. В отличие от суши и пресных вод — она непрерывна. Глубина океана огромна. Жизнь в океане — во всех его уголках, но наиболее она богата вблизи материков и островов. В океане практически отсутствуют абиотические зоны, несмотря на то, что барьерами для передвижения животных являются температура, соленость, глубина.

Благодаря постоянно действующим ветрам — пассатам, в океанах и морях происходит постоянная циркуляция воды за счет мощных течений (Гольфстрим — теплое, Калифорнийское — холодное, и др.), что исключает дефицит кислорода в глубинах океана.

Наиболее продуктивны в Мировом океане области апвел-линга. Апвеллинг — это процесс подъема холодных вод с глубины океана там, где ветры постоянно перемещают воду прочь от крутого материкового склона, взамен которой поднимается из глубины вода, обогащенная биогенами. Там, где нет этого подъема, биогенные элементы из погрузившихся органических остатков на длительное время теряются в донных отложениях. Высокопродуктивны и богаты биогенами, за счет привноса их с суши, воды эстуариев. Ю. Одум (1975) называет это явление аутвеллингом. В прибрежной зоне весьма велика рольприливов, вызванных притяжением Луны и Солнца. Они обусловливают заметную периодичность в жизни сообществ («биологические часы»).

Средняя соленость океана 35 г/л. Около 25% в ней приходится на долю хлористого натрия, остальные соли — кальция, магния и калия (сульфаты, карбонаты, бромиды и др.), десятки других элементов составляют менее 1 %.

Для морских водоемов характерна устойчивая щелочная среда: рН = 8, 2, но соотношение солей и сама соленость изменяются. В воде солоноватых заливов устьев рек прибрежной зоны, в целом снижаясь, величина солености значительно колеблется по сезонам года. Поэтому организмы в прибрежной зоне эвригалинны, в то время как в открытом океане — стено-галинны.

Биогенные элементы — важный лимитирующий фактор в морской среде, где их содержится несколько частей на миллиард частей воды. К тому же время пребывания их в воде вне организмов намного короче, чем натрия, магния и др. Биогенные элементы быстро перехватываются организмами, попадая в их трофические цепи, практически не достигнув гетеротрофной зоны (биологический круговорот). Значит, низкая концентрация биогенных элементов еще не говорит об их всеобщем дефиците.

Главным фактором, который дифференцирует морскую био-ту, являетсяглубина моря. Материковый шельф резко сменяется материковым склоном, плавно переходящим в материковое подножие, которое опускается ниже к ровному ложу океана — абиссальной равнине. Этим морфологическим частям океана примерно соответствуют следующие зоны: неритическая — шельфу (в пределах которой есть литораль, соответствующая приливноотливной зоне), батиальная — материковому склону и его подножию; абиссальная — области океанических глубин от 2000 до 5000 м. Абиссальная область разрезается глубокими впадинами и ущельями, глубина которых более 6000 м. Область открытого океана за пределами шельфа называют океанической. Так же, как и в пресноводных лентических экосистемах, все население океана делитсяшпланктон, нектон, бентос. Планктон и нектон, т. е. все, что живет в открытых водах, образует так называемую пелагическую зону.

Самая верхняя часть океана, куда проникает свет и где создается первичная продукция, называется эвфотической. Ее мощность в открытом океане доходит до 200 м, а в прибрежной части — не более 30 м. По сравнению с километровыми глубинами это зона достаточно тонкая и отделяется компенсационной зоной от значительно большей водной толщи, вплоть до самого дна —афотической зоны.

Биотические сообщества каждой из указанных зон, кроме эвфотической, разделяются на бентосные и пелагические. В них кпервичным консументамотносятся зоопланктон, насекомых в море экологически заменяют ракообразные. Подавляющее число крупных животных —хищники. Для моря характерна очень важная группа животных, которую называют сессилъными(прикрепленными). Их нет в пресноводных системах. Многие из них напоминают растения и отсюда их названия, например, морские лилии. Здесь широко развиты мутуализм и комменсализм. Все животные бентоса в своем жизненном цикле проходят пелагическую стадию в виде личинок.

Область континентального шельфа, неритическая об-ласть, если ее площадь ограничена глубиной до 200 м, составляет около 8% площади океана (29 млн км2) и является самой богатой в фаунистическом отношении в океане. Прибрежная зона благоприятна по условиям питания, даже в дождевых тропических лесах нет такого разнообразия жизни, как здесь. Очень богат кормомпланктон за счет личинок бентосной фауны. Личинки, которые остаются несъеденными, оседают на субстрат и образуют либо эпифауну(прикрепленную) либо инфауну (закапывающуюся).

Области апвеллинга расположены вдоль западных пустынных берегов континентов. Они богаты рыбой и птицами, живущими на островах. Но при изменении направления ветра происходит спад «цветения» планктона и наблюдается массовая гибель рыб вследствие развития бескислородных условий (эвтрофикация).

Лиманы — это полузамкнутые прибрежные водоемы, они представляют собойэкотоны между пресноводными и морскими экосистемами. Лиманы обычно входят в литоральную зону и подвержены приливам и отливам.

Лиманы высокопродуктивны. Они являются ловушками биогенных веществ. На протяжении круглого года активны автотрофы: макрофиты (болотные и морские травы, водоросли), донные водоросли, фитопланктон. Лиманы служат для откорма молоди, богаты целым комплексом морепродуктов (рыба, крабы, креветки, устрицы и т. п.). Попадая в сферу хозяйственной деятельности человека, они могут потерять свою продуктивность вследствие загрязнения водной среды.

Океанические области, эвфотическая зона открытого океана, бедны биогенными элементами. И в известной степени, можно считать эти воды «пустынями» по сравнению с прибрежными. Арктические и антарктические зоны намного продуктивнее, так как плотность планктона растет при переходе от теплых морей к холодным и фауна рыб и китообразных здесь значительно богаче.

Фитопланктон является первичным источником энергии в пищевых цепях пелагической области — продуцентом. Крупные животные, и прежде всего рыбы, здесь являются преимущественно вторичными консументами, питающимися зоопланктоном. Продуцентом для зоопланктона являются как фитопланктон, так и планктонные личинки моллюсков, морских лилий и т. п.

Видовое разнообразие фауны снижается с глубиной и тем не менее разнообразие рыб в абиссальной зоне велико, несмотря на то, что она практически лишена продуцентов. Рыбы имеют причудливую форму, большие рты и растягивающиеся животы, и т. п. — все приспособлено к глотанию пищи любого размера в полной темноте. Разнообразие же связано со стабильностью условий в абиссальной зоне в течение длительного геологического времени, что замедлило эволюцию и сохранило многие виды из далеких геологических эпох.

Экосистемы глубоководных рифтовых зон океана находятся на глубине около 3000 м и более, в сплошной темноте, где невозможен фотосинтез, преобладает сероводородное заражение, есть выходы горячих подземных вод, высокие концентрации ядовитых металлов; живые организмы здесь представлены гигантскими червями (погонофорами), живущими в трубках, крупными двустворчатыми моллюсками, креветками, крабами и отдельными экземплярами рыб. Продуцентами здесь выступают сероводородные бактерии, живущие в симбиозе с моллюсками. Хищники представлены крабами, брюхоногими моллюсками и некоторыми рыбами.

Океан является колыбелью жизни на планете и еще множество загадок хранят его водные толщи и океаническое ложе. Появление жизни в океане более 3 млрд лет тому назад положило начало формированию биосферы. И сейчас, занимая более 70% поверхности Земли, он определяет во многом, в сочетании с материковыми экосистемами, целостность современной биосферы Земли.