Мезоэкосистема - средняя по размерам: лесная ассоциация, пруд.
Макроэкосистема - океан, континент.
Гигантская экосистема -земной шар, где все экосистемы связаны в целом условиями существования на Земле, последняя экосистема приводит к представлению о “биосфере”.
- Водные экосистемы: лентические и лотические водоемы и их зоны.
Водные экосистемы делятся на две большие группы: непроточные водоемы, или лентические (от лат. лентус– спокойный), к которым относятся озера, пруды, болота, и проточные водоемы, или лотические (от лат. лотус– омывающий), к которым относятся реки, ручьи.
Воды разных водоемов характеризуются определенной прозрачностью, светопропускной способностью (солнечный свет проникает в толщу воды сравнительно неглубоко), скоростью перемещения (течения), соленостью, содержанием растворенных газов.
Давление воды увеличивается с глубиной, разные участки водоемов и водотоков по-разному удалены от берегов. Все эти обстоятельства (наряду со многими другими) влияют на распределение и распространение населяющих воду живых организмов, одни из которых обитают на глубине, другие – у поверхности, третьи – в толще воды.
В лентическом водоеме можно выделить три главных зоны:
- литоральная – мелководные участки, где свет проникает до дна, и где обычно располагаются высшие растения и некоторые водоросли;
- лимническая – это зона, до глубины которой проникает активный свет,
- профундаль -это зона, куда свет обычно не проникает.
Ниже лимнической зоны накопление биомассы невозможно, поскольку здесь процессы фотосинтеза и дыхания выравниваются, компенсируются. Нижняя граница лимнической зоны носит название компенсационного горизонта. До этого горизонта в толщу воды проникает около 1 % света.
В зависимости от глубины и строения водоема профундальная и литоральная зоны могут отсутствовать.
В реках и ручьях различают в основном две зоны: мелководные перекаты и глубоководные плесы.
Перекат – это мелководный участок русла равнинной реки с пологим склоном, обращенным против течения и крупным склоном – по течению
Плес – это глубоководный участок русла равнинной реки с медленным течением, расположенным между двумя перекатами.
- Компоненты экосистемы. Продуценты, консументы, детритофаги, редуценты и их роль в экосистеме.
Движущей силойв любой материальной системе служит энергия. В экосистемы она поступает главным образом от Солнца. Растения за счет содержащегося в них пигмента хлорофилла улавливают энергию излучения Солнца и используют ее для синтеза основы любого органического вещества - глюкозы C6H12O6. Это есть процесс фотосинтеза.
Кроме растений продуцировать органическое вещество могут некоторые бактерии. Они создают свои ткани, запасая в них, как и растения, потенциальную энергию из углекислого газа без участия солнечной энергии. Вместо нее они используютэнергию, которая образуется при окислении неорганических соединений, например, аммиака, железа и особенно серы (в глубоких океанических впадинах, куда не проникает солнечный свет, но где в изобилии скапливается сероводород, обнаружены уникальные экосистемы). Это так называемая энергия химического синтеза, поэтому организмы называются хемосинтетиками. Таким образом, растения и хемосинтетики создают органическое вещество из неорганических составляющих с помощью энергии окружающей среды. Их называют продуцентами или автотрофами. Высвобождение запасенной продуцентами потенциальной энергии обеспечивает существование всех остальных видов живого на планете.
Пpодуценты, использующие солнечную энеpгию для пpодуциpования оpганического вещества из неорганических, называются автотpофами (автос - сам, троф - питаться), а использующие химическую энеpгию - хемотpофами. К автотрофам относятся зеленые pастения, мхи, лишайники, зеленые и синезеленые водpосли.
Взаимодействие живых организмов с компонентами биосферы (литосферой, атмосферой, гидросферой) происходит путем обмена, питания, дыхания, выделения продуктов метаболизма. Все организмы неодинаковы с точки зрения ассимиляции ими веществ и энергии. Растения используют солнечную энергию, осуществляя процесс фотосинтеза, а животные потребляют органические вещества, созданные растениями – фотосинтетиками. Животные, в отличие от растений и бактерий, не могут осуществлять реакции фото- и хемосинтеза, а вынуждены использовать солнечную энергию опосредованно – через органическое вещество, созданноефотосинтетиками.
Все живые организмы поспособу питания можно разделить на два класса: автотрофные и гетеротрофные организмы.
Организмы, которые не могут строить собственное вещество из минеральных компонентов, вынуждены использовать то, что создано автотрофами, поедая их, называются гетеротрофами (heteros – другой), что означает «питаемый другими», или консументами (от лат. консумо – потреблять). Они используют в качестве пищи готовые органические вещества, т.е. они питаются другими животными организмами, растениями или их плодами.
Консументы делятся на три группы:
Консументы первого порядка - животные, питающиеся непосредственно продуцентами. К ним относятся, прежде всего, растительноядные животные.
Консументывторого порядка, питающиеся консументами первого порядка, т.е. плотоядные хищники, питающиеся растительноядными животными.
Консументы третьего порядка - также плотоядные хищники, питающиеся плотоядными животными.
Например, кролик, питающийся морковкой, - это консумент первого порядка, а лиса, охотящаяся за кроликом, - консумент второго порядка. Некоторые виды живых организмов соответствуют нескольким таким уровням. Например, когда человек ест овощи - он консумент первого порядка, говядину - консумент второго порядка, а, употребляя в пищу хищную рыбу, выступает в роли консумента третьего порядка. Виды, употребляющие в пищу как растения, так и животных, относятся к всеядным, например, человек.
Особый вид вторичных консументов – паразиты.
Паразит (от греч. паразитос – нахлебник) – это организм, живущий за счет особей других видов (хозяев), обычно с причинением им некоторого вреда, использующий своих хозяев, многократно или постоянно в течение всей жизни.
Продуценты и консументы являются биотическим компонентом экосистем и составляют биомассу (живой вес) биосферы, или экосистем.
Редуценты или деструкторы(reducens – возвращать), или детритофаги – гетеротрофные организмы, разлагающие органические остатки всех трофических уровней – остатки пищи, мертвые организмы. Редуценты служат на Земле санитарами и замыкают биогеохимический круговорот веществ.
Мертвые растительные и животные остатки, например опавшие листья, трупы животных, продукты систем выделения, называются детритом. Детрит – это органика, богатая биогенами и энергией.
Существует множество организмов, специализирующихся на питании детритом. Они называются детритофагами.
Сухопутные детритофаги – это воpоны, галки, гиены, оpлы-стеpвятники, грифы, шакалы, жуки-навозники, мухи, дождевые черви, термиты, муравьи, двупарноногие многоножки, личинки некоторых насекомых и т.п. Они питаются органическим веществом из почвы и живыми организмами, населяющими ее. К водным детритофагам относятся грунтоеды. Множество оpганизмов - детpитофагов живет в почве, коpолем почвы может быть назван дождевой чеpвь, поедающий отмеpшие ткани pастений.
Редуценты – это грибы и микроорганизмы, питающиеся детритом.
В любой экосистеме все детритофаги и редуценты играют одну и ту же роль. Они питаются мертвым органическим веществом, разлагая его и завершая биологический круговорот веществ.
- Понятие экосистемы и биогеоценоза, их сходство и различие.
Экосистема (от греч. ойкос – жилище и система) – это любое сообщество живых существ вместе со средой их обитания, связанное внутри сложной системой взаимоотношений.
Биогеоценоз (от греч. биос– жизнь, гео– Земля, ценоз– сообщество) - это совокупность организмов и природных явлений, характерных для данной географической местности.
Структура биогеоценоза включает две компоненты биотическую – сообщество живых растительных и животных организмов (биоценоз) – и абиотическую -совокупность неживых факторов среды (экотоп, или биотоп).
Биогеоценоз = биоценоз (фитоценоз+зооценоз+микробоценоз)+биотоп (климатоп+ эдафотоп).
Примерами биогеоценозов могут быть пруд, луг, смешанный или однопородный лес. На уровне биогеоценоза происходят все процессы трансформации энергии и вещества в биосфере.
Термины «экологическая система» и «биогеоценоз» не являются синонимами. Экологическая система есть любая совокупность организмов и окружающей их среды. Так, в качестве э косистемы можно рассматривать, например, горшок с цветком, террариум, фитотрон, пилотируемый космический корабль. У всех названных совокупностей организмов и среды отсутствует ряд признаков, приведенных в определении В. Н. Сукачева, и в первую очередь, элемент «гео» – Земля. Примерами биогеоценозов могут быть пруд, луг, смешанный или однопородный лес и т.д.. Биогеоценозы – это природные образования. В то же время биогеоценоз может рассматриваться и как экологическая система. Таким образом, понятие «экосистема» шире, чем «биогеоценоз».
Любой биогеоценоз является экологической системой, но не всякая экологическая система есть биогеоценоз.
- Пищевые связи: пищевые цепи, трофические уровни. Типы пищевых цепей.
Экосистема любого уровня состоит из двух основных компонентов: автотрофного и гетеротрофного. Основная функция биоценозов (экосистем) – поддержание круговорота веществ в биосфере – базируется на пищевых взаимоотношениях видов. Существует два типа питания: автотрофное и гетеротрофное. Именно на этой основе органические вещества, синтезированные автотрофными организмами, претерпевают многократные химические трансформации и в конечном итоге возвращаются в среду в виде неорганических продуктов жизнедеятельности, вновь вовлекаемых в круговорот. Поэтому каждый биоценоз или экосистема включает представителей трех экологических групп организмов – продуцентов, консументов и редуцентов (деструкторов).
Виды в экосистеме должны быть связаны между собой процессами обмена веществом и энергией, т.е. пищевыми взаимоотношениями. В результате возникают пищевые или трофические цепи.
Пищевая (от греч. trophe – пища) цепь – это последовательный перенос вещества и энергии от их источника- зеленого растения через ряд других организмов на более высоких трофических уровнях, т.е. путем поедания одних организмов другими.
Трофический уровень – это место каждого звена в цепи питания.
Первый трофический уровень – это всегда продуценты,
второй трофический уровень – это растительноядные консументы,
третий трофический – это плотоядные, живущие за счет растительноядных форм, четвертый уровень – это животные, потребляющие других плотоядных и т.д.
Человек в этой классификации оказывается хищником, потребляющим и растительную и животную пищу, т.е. занимает промежуточноеположение между первичными и вторичными консументами. Человек стоит в конце большинства пищевых цепей. Животные и другие консументы – это не просто пассивные «едоки», входящие в пищевую цепь. Удовлетворяя свои потребности в энергии, они часто действуют через систему положительной обратной связи на находящиеся выше трофические уровни. Благодаря естественному отбору хищники и паразиты приспособились к тому, чтобы не только не уничтожать источники своей пищи, но и во многих случаях обеспечивать или даже увеличивать благосостояние своих жертв.
Цепи питания не всегда могут быть полными. В них могут отсутствовать растения (продуценты). Такая цепь характерна для сообществ, формирующихся на базе разложения трупов животных или растительных остатков.Кроме того, могут отсутствовать или могут быть представлены небольшим количеством животные. Например, в лесах отмирающие растения или их части сразу используются в пищу редуцентами, которые разлагают органические вещества до исходных минеральных веществ и СО2, завершая круговорот.
Существуют «цепи выедания» («цепи потребления», пастбищные), и «цепи разложения» или «детритные».
Цепи выедания -это трофические цепи, начинающиеся с фотосинтезирующих организмов.
Цепи разложения – это пищевые цепи, начинающиеся с отмерших растений, трупов и экскрементов животных.
Цепи могут быть относительно простыми, короткими, например «осина – заяц – лиса», и более сложными, например «трава – насекомые – лягушки – змеи – хищные птицы». Разные трофические цепи связаны между собой общими звеньями в очень сложную систему, которая носит название трофической сети. Очевидно, что звенья (и входящие в них организмы), образующие пищевую, или трофическую, цепь, неравнозначны, в первую очередь, с точки зрения занимаемого места.
| Типичные схемы пищевых цепей | ||||
| Тип цепи | Продуценты | Консументы | ||
| 1 порядка | 2 порядка | 3 порядка | ||
| лесная | кедр | белка | куница | рысь |
| детритная | лесная подстилка | дождевой червь | дрозд | ястреб-стервятник |
| морская | одноклеточные водоросли | ракообразные | сельдь | акула |
| садовая | черная смородина | тля | божья коровка | паук |
- Какова связь между потоком элементов питания и потоком энергии в любой экосистеме? В чем различие между потоком энергии и потоком питательных веществ в экосистеме?
Каждый организм в природе в том или ином виде служит источником питания для ряда других организмов. В результате последовательного перехода органического вещества с одного трофического уровня на другой происходят круговорот веществ и передача энергии в биоценозе.
При этом органические вещества, переходя с одного трофического уровня на другой, частично исключаются из круговорота, в результате чего происходит накопление органических соединений в виде залежей полезных ископаемых – торфа, угля, нефти, газа и др.
Первичным источником энергии всех биосистем является Солнце, оно обеспечивает жизнь. Различные элементы биоценоза не генерируют энергию, все они последовательно превращают лучистую энергию в энергию химических связей.
Усвоенная консументами из пищи энергия расходуется на дыхание, совершение работы и поддержание жизнедеятельности, некоторая часть идет на рост и размножение. То есть поглощенная энергия используется как для создания тела соответствующих живых существ (органических веществ, их образующих), так и для обеспечения деятельности этих живых существ. Необходимая для этой цели энергия образуется в результате сложного многоступенчатого окисления органических соединений в клетках живых организмов - так называемое клеточное дыхание.
Вещество в экосистеме может совершать бесконечный круговорот, энергия же, содержащаяся в пище, не совершает круговорота, а шаг за шагом превращается в тепловую. Поэтому экосистеме необходим постоянный приток энергии извне.
При переходе общего количества энергии из одной формы в другую энергия не возникает и не исчезает, а лишь переходит из одной формы в другую (1-е начало термодинамики). В силу второго закона термодинамики процесс передачи энергии неизбежно связан с рассеиванием энергии на каждом трофическом уровне, т.е. с ее потерями и возрастанием энтропии. КПД процессов преобразования энергии всегда меньше единицы. Определенная доля энергии теряется при отмирании организмов, а также не усваивается из пищи.
Однако при всем разнообразии расходов энергии максимальные затраты энергии идут на дыхание, в сумме с неусвоенной пищей они составляют до 90 % от потребленной энергии. Тогда результирующий поток энергии, переходящий на следующий, более высокий трофический уровень, составляет в среднем около 10 % энергии, полученной данным уровнем. В результате на верхние трофические уровни (к хищникам) переходит всего тысячная доля процента от энергии зеленых растений.
Эта закономерность называется обычно "правилом десяти процентов". Конечно, данное правило является ориентировочным, но оно ярко иллюстрирует, насколько низок КПД всех биологических систем и велико значение процессов диссипации энергии в биосфере.
В результате этого количество энергии, доступное для потребления, падает по мере возрастания трофического уровня организма. Это приводит к тому, что цепи питания не могут быть длинными, чаще всего они состоят из 4-6 звеньев. Например, "трава-заяц-лиса" или "трава-муха-лягушка-цапля-лиса". Однако такие линейные цепи в чистом виде в природе практически не встречаются. Первоетрофическое звено – растение – может служить источником питания нескольким видам консументов, причем те, в свою очередь, также могут являться составной частью нескольких различных пищевых цепей. Например, заяц, как консумент I порядка, может служить пищей нескольким хищникам – лисе, волку и др. В результате в биоценозе формируются сложные пищевые или трофические сети. Более сложные сети характеризуются повышенной надежностью и более интенсивным круговоротом веществ.
- Что такое фотосинтез? Уравнение фотосинтеза. Хлорофиллы, каротиноиды, фикобилины и их роль в фотосинтезе.
Фотосинтез – один из удивительных процессов живой природы, обеспечивающий нашу планету массой органических веществ и свободным кислородом. Благодаря фотосинтезу (совместно с хемосинтезом) обеспечивается не только вся потребность автотрофных организмов в органических веществах, необходимых для различных процессов биосинтеза, но косвенным образом и вся потребность гетеротрофных существ в органических питательных веществах (пища животных и разные иные формы питания).
Фотосинтез – это процесс, в результате которого зеленые растения, используя энергию солнечного света, преобразуют простые соединения с низким содержанием энергии в сложные органические соединения, в которых солнечная энергия запасена в форме химической энергии.
6CO2 + 6H2O + hv → C6H12O6 + 6O2↑
Из глюкозы вместе с получаемыми из почвы минеральными элементами питания - биогенами - образуются все ткани растительного мира - белки, углеводы, жиры, липиды, ДНК, РНК, то есть органическое вещество планеты.
Суть фотосинтеза состоит в следующем. Клетки зеленых растений содержат особые органеллы – хлоропласты. Типичная растительная клетка содержит 50-200 хлоропластов, каждый длиной около 1 мкм. Хлоропласты состоят из бесцветной цитоплазматической основы и зеленого пигмента хлорофилла. Вода, всасываемая корнями, поднимается по капиллярам ствола, стебля, ветвей растения к листьям, попадает в клетки к хлоропластам. Кроме того, лист хорошо приспособлен для поглощения углекислого газа. В верхнем защитном слое листа (эпидермисе) имеются особые образования – устьица, состоящие из двух клеток. Клетки могут отходить друг от друга, открывая находящуюся между ними своеобразную "щель", сквозь которую и проникает в растение углекислый газ. Днем устьица под влиянием света обычно открыты, а ночью закрыты. Устьица регулируют поступление СО2 в растение и сопутствуют испарению воды с поверхности листьев (транспирации). Относительно небольшое количество устьиц не является фактором, ограничиваюшим диффузию. Процесс поступления СО2 лимитируется диффузией через клеточные стенки и цитоплазму к хлоропластам. У всех зеленых растений реакции фотосинтеза идентичны. Процессы окисления органических соединений кислородом воздуха называются дыханием. Дыхание – это источник энергии, расходуемой клеткой на все ее нужды. Процесс дыхания зеленых растений протекает круглые сутки в отличие от фотосинтеза, протекающего на свету, интенсивность дыхания значительно ниже процесса фотосинтеза. Энергия, выделяемая при дыхании, используется для роста, развития и других процессов жизнедеятельности.
К основным группам пигментов растительного происхождения, принимающим непосредственное участие в фотосинтезе, относятся: хлорофиллы, каротиноиды фикобилины. Главная роль в фотосинтезе принадлежит хлорофиллу – пигменту, поглощающему энергию солнечного света (видимая часть света – это 380 – 720 нм), которая затем в растениях и бактериях преобразуется в энергию химических связей. У современных организмов встречаются различные хлорофилльные пигменты: хлорофилл а, в, с, d. Высшие растения и зеленые водоросли содержат в качестве основного пигмента Хл а, а в качестве дополнительного Х л в. Хл с содержат бурые и диатомовые водоросли, Хл d – красные водоросли. Каротиноиды – пигменты, придающие моркови и помидорам их желтый и красный цвет. Каротиноиды поглощают свет с длиной волны ниже 550 нм. Фикобилинами богаты синезеленые и красные водоросли, они заменяют хлорофилл в качестве антенного пигмента. Свет всех областей видимого спектра, включая ближнюю ультрафиолетовую и инфракрасную, поглощается тем или иным пигментом.
- Понятие биомассы и продуктивности. Виды продуктивности.
Биомасса – это количество живого вещества тех или иных организмов или всего сообщества, приходящееся на единицу площади или объема (т/га, кг/га, г/м3, г/м2, дж.). Ее определяют в сыром или сухом виде.
Более 90% биомассы живого вещества приходится на биомассу наземных растений (фитомассу), остальное - на водную растительность и гетеротрофные организмы. Основная роль в живом веществе Земли принадлежит автотрофным растениям суши (наземная). Географическое распределение автотрофных организмов крайне неравномерно: оно зависит от количества тепла и влаги. Так, главные запасы фитомассы приходятся на тропические области (более 55%).
Биомасса гетеротрофных организмов суши, прежде всего животных (зоомасса), во много раз меньше биомассы растений.Наиболее высока биомасса почвенных микроорганизмов и беспозвоночных, а доля наземных позвоночных в общей зоомассе - всего от 0,2% до 4%.
Продуктивность сообщества - это важный функциональный показатель сообщества, а также его отдельных элементов (автотрофного и гетеротрофного компонентов, отдельных трофических уровней, популяций каких-либо видов) является их способность к созданию (продуцированию) новой биомассы.
Продуктивность – это скорость продуцирования биомассы или это общая (суммарная) величина приращения биомассы за единицу времени. Продуктивность оценивают, соотнося массу вещества (продукцию) с некоторой единицей времени (т/га·год).
Продуктивность оценивают, соотнося массу вещества (продукцию) с некоторой единицей времени.
В популяции продуктивность - это общая (суммарная) величина приращения ее биомассы за единицу времени.
Продукция трофического уровня -это суммарная продукция всех популяций, занимающих этот уровень.
Существуют несколько понятий продуктивности. Это первичная и вторичная, валовая и чистая продуктивность.
Основная, или первичная, продуктивность системы -это скорость, с которой лучистая энергия Солнца усваивается организмами-продуцентами, т. е. в основном зелеными растениями в процессе фотосинтеза. Первичная продукция - продукция автотрофных организмов.
Консументы, потребляющие первичную продукцию, образуют свою биомассу. Чистая первичная продуктивность оказывается доступной консументам – растительноядным организмам и через них – плотоядным. Консументы тоже образуют органическое вещество за счет чистой первичной продукции, но сами создавать органику из неорганического вещества они не могут.
Продуктивность консументов носит название вторичной продуктивности. Именно первичная продукция растений является доступной для потребления гетеротрофными организмами (бактериями, грибами и животными). Эту энергию могут использовать организмы следующих трофических уровней.
Валовая (биологическая) продуктивность -это количество живого вещества, производимого в единицу времени (обычно за 1 год) определенным трофическим уровнем. Например, если за год в результате фотосинтеза растительные организмы леса образовали 5 тонн органического вещества на 1 га, то это и будет общая, или, как говорят, валовая первичная, продуктивность.
Чистая продуктивность – это разница между валовой продуктивностью и количеством живого вещества, сжигаемого в процессе дыхания.
В любой экосистеме происходит образование биомассы и ее разрушение, причем эти процессы всецело определяются жизнью низшего трофического уровня - продуцентами. Все остальные организмы только потребляют уже созданное растениями органическое вещество и, следовательно, общая продуктивность экосистемы от других организмов не зависит.
Если в экосистеме процессы накопления вещества преобладают над процессами дыхания, то есть отношение продуцируемой массы П к расходам на дыхание Д больше единицы (П/ Д >1), то суммарная биомасса в ней нарастает. Если же в процессе дыхания или потребления последующими звеньями пищевой цепи расходуется больше вещества, чем создается растениями (П/Д<1), то запасы биомассы убывают. При равенстве биомассы, продуцируемой растениями в процессе фотосинтеза и убывающей за счет дыхания тех же растений или расходования последующими уровнями (П/Д=1), объем биомассы в ней остается примерно постоянным. Продуктивность экосистем определяется законом «лимитирующих факторов». В пустыне лимитирующий фактор – недостаток воды, в тундре – низкая температура, в открытом океане – недостаток элементов питания, солнечного света, тепла.
- Естественная и антропогенная эвтрофикация. Олиготрофные и эвтрофные водоемы.
Эвтрофикация – это повышение уровня первичной продукции вод, благодаря увеличению в них концентраций биогенных элементов, главным образом азота и фосфора.
Биогенные элементы – это химические элементы, постоянно входящие в состав организмов и необходимые им для жизнедеятельности. В живых клетках обнаружены следы почти всех химических элементов, присутствующих в окружающей среде. Однако для жизни необходимо около 20. Важнейшие из них – это О2 (70% массы организма), С (18%), Н (10%), N, P, K, Ca, Cl, Mg, S, Na.
Различают олиготрофные и эвтрофные водоемы.
Олиготрофные водоемы – водоемы с невысоким уровнем первичной продукции. К олиготрофным относят воды, занимающие большие пространства в центральных субтропических областях Мирового океана, первичная продуктивность которых из-за недостатка биогенных элементов низка. Среди континентальных водоемов к олиготрофным относят обычно озера и горные реки с холодной, насыщенной кислородом, бедной биогенными элементами, прозрачной водой. Максимальная первичная продукция олиготрофных водоемов составляет 0,1-0,3 г с/м2·сутки. Масса фитопланктона в олиготрофных водоемах невелика, но видовое разнообразие может быть большим. Пресные олиготрофные водоемы ценны как источники чистой воды.
Эвтрофные водоемы (хорошее питание) – озера и другие водоемы с высоким уровнем первичной продукции. В море это обычно прибрежные воды, зоны апвеллинга (подъем глубинных вод у берегов) и воды фронтов течений, богатые биогенными элементами. Первичная продукция таких вод составляет 5 г С/м2·сутки. Из континентальных водоемов эвтрофные – неглубокие озера, водохранилища и пруды с развитой прибрежной растительностью, в которых часть образующегося органического вещества накапливается в донных отложениях и, окисляясь, вызывает недостаток кислорода в придонных слоях воды и заморы. Фитопланктон развит хорошо и количественно богат. Максимальная первичная продукция планктона 0,7-2,0 (для высокоэвтрофных – до 4,0) г С/м 2·сутки. В эвтрофных водоемах часто возникает «цветение» воды, вызываемое массовым развитием синезеленых и других водорослей. Из рыб развиваются в этих водоемах в основном карповые.
Различаютестественной и антропогенное эвтрофирование.
Естественное эвтрофирование длится тысячелетиями, антропогенное наступает гораздо быстрее, особенно в водоемах с замедленным стоком – озерах, водохранилищах, прудах и внутри морях (обычно в прибрежной зоне). Поступление биогенных элементов, в водоемы, происходит в результате смывания с полей удобрений, а также с промышленными и коммунальными стоками. Биогенные элементы поступают и с атмосферными осадками, из почв (в результате их эрозии, распашки, сведения лесов). Основным эвтрофирующим элементом для морских водоемов служит азот, для пресноводных – фосфор (иногда азот). Повышение до определенного уровня первичной продукции при эвтрофировани водоемов создает основу для развития более богатой кормовой базы рыб и других гидробионтов и способствует увеличению их численности, затем, однако, качество воды может ухудшаться. Возникает ее цветение, зарастает прибрежная зона, уменьшаются прозрачность и содержание кислорода. Высокая степень эвтрофирования приводит к заморам рыб и других гидробионтов. Эвтрофирование обратимо. Наиболее радикальные меры борьбы с эвторофированием водоемов преграждение доступа биогенных элементов в водоем и очистка стоков, агротехнические и лесохозяйственные мероприятия, уменьшающие вынос биогенных элементов с площади водосбора. Для увеличения содержания растворенного кислорода водоемы аэрируют искусственным путем или удаляют бедные кислородом глубинные воды.
- Экологическая пирамида. Пирамиды чисел, биомассы и энергии. Принцип Линдемана.
Тpофические или пищевые цепи могут быть пpедставлены в фоpме пиpамиды. Численное значение каждой ступени такой пиpамиды может быть выpажена числом особей, их биомассой или накопленной в ней энергией. Продуктивность экологических систем и соотношение в них различных трофических уровней принято выражать в форме пирамид. Первая пирамида была построена Ч. Элтоном и носит название пирамиды Элтона, или пирамиды чисел.
Основанием пирамиды служит первый трофический уровень - уровень продуцентов, а последующие уровни образуют следующие этажи пирамиды. При этом высота всех блоков-этажей - одинакова, а длина пропорциональна числу, биомассе или энергии на соответствующем уровне.
В зависимости от количественного соотношения величин пирамида называется пирамидой чисел, биомасс или энергий. Пирамиды-соотношения используются в практических расчетах при обосновании, например, необходимых площадей под сельскохозяйственные культуры с тем, чтобы обеспечить кормами выращиваемое поголовье скота и далее реализовать определенный объем мясной продукции, выручив за это материальные средства.
Экологическая пирамида может быть трех типов.
1. Пирамида чисел – отражает плотность населения организмов на каждом уровне, то есть число особей на площадь или объем экосистем.
2. Пирамида биомассы – это соотношение между продуцентами, консументами и редуцентами в экосистеме, выраженное в их массе и изображенное в виде графической модели. Обычно рассчитывается в единицах массы на площадь или объем.
3. Пирамида энергии – (от греч. энергия – деятельность) разновидность пирамиды биомасс, в которой представлено количество энергии, заключенной в каждом из трофических уровней экосистемы или проходящей через эти уровни. Величина потока энергии рассчитывается в энергетических эквивалентах, отнесенных к единице времени.
Пирамида численности отражает плотность особей на каждом трофическом уровне, пирамида биомассы - их биомассу в сообществе.
Основание в пирамидах чисел и биомассы может быть меньше, чем последующие уровни (так называемые обращенные пирамиды). Это встречается в экосистемах, где продуценты крупные и малочисленные по сравнению с консументами. Например, лес, где главные продуценты – древесные растения. Нормальные пирамиды чисел встречаются в биоценозах, где продуценты мелкие и многочисленные, например, на лугах и в степи.
