2 Природні та штучні екосистеми
3 Продуктивність різних видів екосистем
1 Класифікація екосистем
Великі екосистеми (мегаекосістеми) найчастіше називають Біоми. Биом-це великий тип біогеоценозів, що характеризується подібним характером рослинності і займає певні регіони планети. Біоми регулюються макрокліматом і, в першу чергу. - кількістю опадів і температурою (рис.).
Малюнок - Розподіл деяких наземних біомів в залежності від кількості опадів і температури
Біоми володіють певною цілісністю. Так, між зонами листопадних лісів і степів розташована лісостепова зона, де «зустрічаються» біоми ліси і степи. При існуючому кліматі на території лісостепу можуть бути стійкими обидва типи біогеоценозів. Ліс вимагає більшої кількості води, ніж степ, але лісовий грунт ефективніше утримує її. ніж степова. Там, де вже існує ліс, в грунті затримується достатньо вологи для існування лісу. Там, де розташовується степ, - для розвитку лісу води виявляється недостатньо. При зміні вологості або температури клімату відбувається поступовий рух межі лісу і степу. Посушливий ліс змінюється степом, зволожена степ поростає лісом. Проте, залишається широка смуга, де мозаїчно чергуються два типи екосистем. Навколоводні ділянки, балки, низовини виявляються залісення. а ділянки з піщаним ґрунтом, добре прогріваються схили - остепненного. Характерний тип рослинності залежить від грунту і клімату і впливає на них, а також визначає практично весь склад розвивається в тому чи іншому місці спільноти.
Існує два основні методи для відображення взаємини різних типів спільнот один щодо одного:
- ординація (розташування в якомусь просторі в певному порядку, підкреслює континуальность змін властивостей, див. рис.)
- класифікація (розподіл по відокремленим один від одного груп - класів або таксонів, підкреслює дискретність розривів).
Відповідно до класифікації Ю. Одума основні біоми на Землі такі:
в) листопадний ліс;
і) вічнозелений дощовий ліс.
- лентіческіе (стоячі) води;
- лотіческіе (текучі) води;
II) Штучні, або агроекосистеми.
2.1.1 Наземні біоми
Тундра. Биом холодного вологого клімату, який характеризується негативними середньорічними температурами, кількістю опадів близько 200-300 мм в рік і, найчастіше, наявністю шару вічної мерзлоти. Виділяють тундри:
а) арктичну (розташована у високих широтах)
б) альпійську (розташована в високогір'ях).
Рослинність - низькорослі багаторічники: лишайники, мохи, трави і чагарники.
Тайга. Лісовий биом холодного клімату з довгою многоснежной взимку і кількістю опадів. перевищує випаровування. Основними лісовими породи - хвойні, видове різноманіття дерев невелика (1-2 домінуючих виду).
Листопадний ліс. Ліс помірного пояса. Розвивається в регіонах з помірно теплим літом і відносно м'якою зимою з морозами. Характерно рівномірний розподіл опадів, відсутність посух, перевищення опадів над випаровуванням. Восени в міру скорочення довжини світлового дня відбувається листопад. Листопадні ліси щодо багаті видами, характеризуються складною вертикальною структурою (наявністю декількох ярусів).
Степ. Територія трав'янистої рослинності в напівпосушливий зоні помірного клімату. Найчисленніші трави - злаки і осоки, багато з яких утворюють щільну дерновину. Потенційне випаровування перевищує кількість опадів. Характерні багаті органічною речовиною грунту - степові чорноземи. Синоніми - преріях. пампа. вельд.
Саванна. Тропічні злаково-деревні співтовариства, що розвиваються в областях зі стійким чергуванням сухого і вологого сезонів. Окремі дерева або масиви чагарників розкидані між відкритими трав'янистими ділянками.
Пустеля. Досить різноманітна група біомів, розташована в областях з вкрай посушливим кліматом або. в разі арктичної або альпійської пустелі, вкрай низьких температур. Відомі піщані, кам'янисті, глинисті, солончакові, крижані і ін. Характерно (за винятком льодових пустель, які розвиваються в дуже холодних умовах) або середньорічна кількість опадів менше 25 мм, або умови. забезпечують дуже швидке випаровування вологи.
Чапараль. Твердолисті чагарникові зарості в середземноморському кліматі з м'якою дощовою зимою і посушливим літом. Характеризується значним накопиченням сухої деревини, що призводить до періодичних пожеж.
Сезонний тропічний ліс. Поширений в областях з жарким кліматом і великою кількістю опадів, в яких опади розподілені протягом року нерівномірно, з наявністю сухого сезону. Надзвичайно багатий видами.
Лентіческіе (стоячі) води. Калюжі, стариці, природні та штучні ставки, озера і водосховища. Умови життя визначаються в першу чергу глибиною (і освітленістю) і кількістю биогенов. Обмін биогенами і газами між поверхнею і глибиною часто утруднений.
Лотіческіе (текучі) води. Струмки, потоки і річки. Умови дуже залежать від швидкості течії. Здатні переміщати значні кількості води і інших неорганічних і органічних речовин, тісно пов'язані з оточуючими наземними системами.
Болота. Водойми з великою кількістю органіки, руйнування якої сповільнюється через нестачу в воді кисню; в основному характерні для помірного і помірно холодного клімату.
2.1.3 Морські біоми
Пелагіаль. Відкритий океан і морські глибини далеко від узбереж. Продуценти (в першу чергу, фітопланктон) зосереджені у відносно тонкому приповерхневому шарі води, куди проникає світло. Характерно безперервне опускання біогенів від поверхні в глибину.
Континентальний шельф. Прибережна зона морів і океанів, яка доходила приблизно до глибини 200 м. Багаті видами і різноманітні морські співтовариства. Найрізноманітніші водні екосистеми характерні для коралових рифів, також відносяться до континентального шельфу. «Гарячі плями» біорізноманіття характерні і для великих глибин - наприклад, для місць виходу в морську воду вулканічних газів ( «чорні курці» та інші феномени).
Зони апвеллинга. Відносно невеликі за площею зони океану, де відбувається підйом на поверхню глибинних вод. збагачених біогенними. Надають винятковий вплив на продуктивність всього океану в цілому.
Естуарії. Зони змішання річкових і морських вод, що утворюються в морях навпроти гирл великих річок. Характеризуються значною кількістю органіки, яку виносять в море річки, і постійними коливаннями солоності.
2.1 Природні екосистеми, або агроекосистеми
Агроекосистеми (сільськогосподарські екосистеми) - це екосистеми, створювані людиною для отримання високої чистої продукції автотрофів (врожаю). Відрізняються від природних рядом особливостей:
1. Різко знижено різноманітність організмів. На полях зазвичай культивують один або кілька видів рослин. в зв'язку з чим різко збіднюється і тварина населення, і склад мікроорганізмів в біоценозі. Випас тварин також сильно спрощує видову структуру пасовищних співтовариств. Культурні пасовища з підсівом трав наближаються за цим показником до полів сільськогосподарських рослин. Видове різноманіття розводяться людиною тварин мізерно мало в порівнянні з природним.
2. Види, культивовані людиною, підтримуються штучним відбором в стані, далекому від первісного, і не можуть витримувати боротьбу за існування з дикими видами без підтримки людини.
3. Агроекосистеми отримують додатковий потік енергії, крім сонячної, завдяки діяльності людей. тварин і механізмів, що забезпечують необхідні умови росту культивованих видів. Чистий первинна продукція (врожай) видаляється з екосистеми і не надходить у мережі живлення. Часткове використання її шкідниками представляє небажане явище і всіляко присікається діяльністю людини.
В даний час орними землями і пасовищами зайнято понад 30% суші, і діяльність людей по підтримці цих систем перетворюється в глобальний екологічний фактор.
Незважаючи на значну спрощеність агроекосистем, в них все ж зберігається безліч биоценотических зв'язків, в кінцевому рахунку впливають на долю врожаю.
Умови, яким в ідеалі повинні відповідати поля сільськогосподарських культур, - бути високопродуктивними і разом з тим стабільними - з екологічної точки зору несумісні.
Всі штучно створювані в сільськогосподарській практиці екосистеми полів, садів, пасовищних лугів, городів, теплиць та інших агроценозів є системи. спеціально підтримувані людиною на початкових стадіях сукцессіонних перетворень. В агроценозах використовується саме властивість піонерних спільнот виробляти високу чисту продукцію. Але такі спільноти і в природі нестійкі, не здатні до самовідновлення і саморегулювання, схильні загрозу загибелі від масового розмноження шкідників або хвороб. Вони вимагають невпинної діяльності по їх підтримці з боку людини.
3 Продуктивність різних видів екосистем
Чистий первинна продукція суші за рік - 110-120 млрд. Тонн сухої органіки, а океану - 50-60 млрд. Тонн. Океан дає близько 1/3 продукції нашої планети, займаючи при цьому приблизно 2/3 її площі. Найпродуктивніші біома, як для суші. так і для океану ті, які мають максимальну біомасу. Біомаса наземних екосистем набагато вище, ніж морських. Це пов'язано з тим, що на суші переважають великі рослини зі значною кількістю опорних і провідних тканин.
На більшій території суші продуктивність обмежується нестачею води, в океані - недоліком біогенних елементів. Продуктивність наземних екосистем падає від тропіків до помірних широт і далі до полюсів. Для морських середовищ існування залежність продуктивності від географічного положення складніше, так як на продуктивність істотно впливають течії і шляхи переміщення биогенов. В арктичних районах продуктивність суші низька через стислості періоду фотосинтезу і холоду, а продуктивність океану відносно висока. Часто приполярні області моря виявляються досить продуктивними завдяки гарній розчинності газів в холодній воді. У тропічному поясі велика частина суші зайнята пустелями. а відкритий океан малопродуктивний, але є і особливо продуктивні угіддя - рифи, мангрові зарості, естуарії, болота, дощовий ліс.
Зареєстрована в ході досліджень максимальна продукція (7000 г / м 2 на рік) спостерігалася в двох місцях проживання: на тропічних морських мілководдях, зарослих рослинністю, і в інтенсивній культурі цукрової тростини на Гавайських островах. Відмінність цих даних від відображених в таблиці пов'язано з тим, що в таблиці наведені усереднені. а не максимальні продуктивності для тих чи інших біомів.
Таблиця - Дані про біомасі і чистої первинної продуктивності основних біомів (в перерахунку на суху органічну речовину)