Пресноводные экосистемы

     Животные  тоже приспособлены к жизни в  том или ином растительном ярусе.

     Вследствие  неоднородности рельефа, свойств почвы, различных биологических особенностей растения и в горизонтальном направлении располагаются микрогруппами, различными по видовому составу. Это явление носит название мозаичности. Мозаичность растительности - это своего рода "орнамент", образованный скоплениями растений разных видов.

     Благодаря вертикальной и горизонтальной структурам обитающие в экосистеме организмы более эффективно используют минеральные вещества почвы, влагу, световой поток.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1.3. Особенности и факторы пресноводных местообитаний 

     Пресные воды на поверхности континентов экосистем 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 экологические ниши занимают рыбы разных видов.

     Весьма  существенна разница в концентрации солей у гидробионта и в  окружающей водной среде, приводящая к  осмотическим явлениям на границе «организм — вода». В зависимости 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 классифицировать и по местообитанию  в водоеме. Бентос — организмы, 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 лимнической зонах. Профундалъная 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. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

4. Характеристика  пресноводных экосистем

 

     Лентические экосистемы в литоральной зоне содержат два типа продуцентов: укрепившиеся в дне цветковые растения и плавающие зеленые растения — водоросли, некоторые высшие (рдесты) (Рис.1). Растения, укрепленные в дне, образуют три концентрические зоны:

      1) зона надводной вегетации — фотосинтезирующая часть растений (камыши, рогозы и др.) находится над водой, абиогенные элементы извлекаются из донных осадков;

     2) зона укрепленных в дне растений  с плавающими по воде листьями (кувшинки) — у них та же  роль, что и у растений первой зоны, но они могут затенять нижние толщи воды;

     3) зона подводной вегетации —  укорененные и прикрепленные  растения, полностью находящиеся  под водой и осуществляющие  фотосинтез и минеральный обмен  в водной среде (рдесты и  прикреплённые водоросли — харовые).

       

     Животные, консументы более разнообразны в  литорали, чем в других зонах водоема. Перифитон представлен моллюсками, коловратками, мшанками, личинками  насекомых и др. Многие животные нектона дышат кислородом атмосферного воздуха (лягушки, саламандры, черепахи и др.). Рыбы большую часть жизни проводят в литорали и здесь же размножаются. Зоопланктон представлен ракообразными, имеющими большое значение для питания рыб (дафнии и др.).

     В сообществах лимнической зоны продуцентом  является фитопланктон. В водоемах умеренного пояса плотность его популяции заметно изменяется по сезонам. Весной «цветение» связано с массовым развитием приспособленных к прохладной воде диатомитовых водорослей, летом — зеленых, осенью — азотфиксирующих сине-зеленых водорослей. Зоопланктон представлен растительноядными ракообразными и коловратками, все другие — хищники. Нектон лимнической зоны — это только рыбы.

     Сообщества  профундальной зоны существуют без  света. Фауна и флора здесь  — в зоне поверхностного раздела  вода—ил, где накапливается органический материал, — представлена бактериями и грибами (редуценты), а также бен-тосными формами — личинками насекомых, моллюсками, кольчатыми червями (консументами).

     Количество  красных кольчатых червей возрастает с ростом загрязнения водоема сточными водами, т.е. по этому показателю можно судить о степени загрязнения водоема.

     Действие  на сообщества стоячих водоемов таких  лимитирующих факторов, как содержание кислорода, температуры и освещенности, зависит от специфических особенностей этих водоемов — озер, прудов и искусственных водохранилищ. 
 

                                                                                                    Таблица 1

      Пресные воды гидросферы

 

     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 на температурном режиме водной толщи, на ее «перемешивании» и распределении кислорода в ней. Эти процессы сезонны, как и стратификация озера по температурному режиму.

     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 постоянно, но медленно, а общее ее перемешивание происходит редко и нерегулярно.

     Цветение  фитопланктона обычно приурочено к  перемешиванию, когда вфотической (освещенной) зоне появляются воды, обогащенные  природными биогенными компонентами. С точки зрения продуктивности озера  подразделяются на две группы:

      1) олиготрофные (малокормные);

      2) эвтрофные (кормные).

       Продуктивность лентических экосистем  зависит также от поступающих  веществ с окружающей суши  и от глубины озера (наиболее  продуктивны мелкие озера).

     Пруды обладают хорошо развитой литоралью, и стратификация практически отсутствует; образуются они в различных понижениях, часто временно пересыхают летом или в засушливые годы. Фауна прудов способна переживать сухие периоды в покоящемся состоянии или перебираться в другие водоемы (земноводные). Естественные пруды высокопродуктивны. В искусственных прудах, в основном, человек сам подкармливает рыб.

     На  биологические процессы в озерах и прудах большое влияние оказывают  физические свойства воды. Вода имеет  наибольшую плотность при 4°С. С увеличением  глубины меняется температура воды; может наблюдаться более или менее устойчивая слоистость (стратификация) в зависимости от времени года (Рис.2).