На Земле возникали озера в результате тектонических сдвигов породы, отступления ледников при таянии или изменения русел рек. К ним можно относить пруды, более мелкие водные образования. Общее у них, то, что это замкнутые экосистемы с тенденцией к исчезновению.
Неважно, является водоем сточным, то есть из которого вытекает вода, или бессточным, экосистема озера постепенно будет трансформироваться в сторону преобладания в ней растительного над животным миром. Затем превратиться в болото и, в конце концов, высохнет и исчезнет. Быстрота такого превращения зависит лишь от величины и глубины водного объекта.
Структура системы и основные факторы влияния
Экосистема озера представляет собой видовую совокупность, существующую в границах водного объекта, и взаимодействующая между собой. Трофическая цепь типичная и состоит из продуцентов – растений и водорослей, консументов – рыбы, рептилии, водоплавающей птицы, некоторые видов животных, а также редуцентов – бактерий, червей и ракообразных.
Схематическая иллюстрация экосистемы озера.
Соленая в озере вода или пресная, влияет только на видовую структуру, в которой преобладают живые организмы, приспособленные к существованию в воде с большим или меньшим содержанием соли.
Главным и определяющим из них – солнце. Вступая во взаимодействие с водой, солнечная энергия изменяет, а именно повышает, температуру последней. Это, в свою очередь, влияет на процесс фотосинтеза, то есть производства кислорода, его содержание и растворимость в воде.
По количеству поступающей солнечной энергии, водную массу озера можно разделить на горизонтальные слои или пласты.
В летний период верхний слой получает максимальное количество солнечной энергии. Он нагревается. Продуценты активно перерабатывают солнечную энергию в кислород. Фауна в верхнем слое играет роль консументов. Это в основном водоплавающие животные и птицы, рептилии, некоторые виды рыб и насекомые.
Следующий пласт воды играет «заградительную» функцию между разными температурными слоями, расположенными над и под ним. Этот слой с максимальной плотностью воды, которая возникает, когда температура ее +4°С. Он сдерживает перемешивание слоев воды озера. Обычно перемешивание происходит весной и осенью. В результате чего происходит обмен кислородом и питательными веществами.
Солнечный свет, доходя до придонного слоя, сильно рассеивается. На дно попадают остатки живых организмов и отходы их жизнедеятельности. Придонный слой населяют редуценты – раки, черви, личинки насекомых, бактерии и микроорганизмы. Очень редки рыбы. Главная их функция переработка органических отходов. Последний этап пищевой цепи, перед началом нового.
На этом этапе и происходит тот сбой, который, в конечном счете ведет к исчезновению озера. Условия существования не позволяют справиться с переработкой отходов полностью. А верхний слой, подпитанный во время перемешивания, увеличивает биомассу. Отходы увеличиваются, а остатки накапливаются. Они превращаются в ил, а затем в торф. Озеро начинает мелеть и исчезать.
Использование человеком
Использование озера человеком можно описать предельно коротко. Человек берет из него воду и пищу, и возвращает неочищенную воду и отходы.
Перед тем как полностью исчезнуть, озеро превращается в болото. Донный ил становится торфом. Торф обладает способностью сохранять влагу. Накапливая ее в период таяния снегов или дождей, он затем отдает ее ручьям и тем поддерживают уровень воды в больших водоемах и в грунтовых водах. Человек добывая торф, как природное топливо или удобрение, проводя мелиоративные работы и осушая болота, изменяет водный режим региона со всеми вытекающими отсюда последствиями.
Экосистема озера не содержит фосфор, азот и другие вещества, стимулирующие рост растений. Сточные воды промышленных предприятий, сбросы канализационных систем городов, неочищенные бытовые стоки и, главное, вода, сходящая после ливней и таяния снегов с земель, используемых под сельскохозяйственные нужды, содержит эти вещества. А они ускоряют рост и увеличивают количество биомассы, особенно сине-зелёных водорослей.
Тот же эффект при сбросе теплой воды, после охлаждения ею оборудования электростанций. Повышение температуры воды в результате таких сбросов ускоряет рост все тех же водорослей и других растений. Если температура будет слишком велика, то животный мир может вообще погибнуть или произойти сбой в его репродуктивной системе.
Но самое основное – это нарушается ритма весеннего и осеннего перемешивания вод, в результате чего придонные слои не будут получать необходимый запас кислорода.
Еще одна форма использования человеком экосистемы озера – это привнесение в нее живых организмов, ей несвойственных. Иногда это может произойти случайно. Но бывает, что это делается преднамеренно, с целью разведения полезных для человека видов рыб, моллюсков, беспозвоночных и тому подобное.
Эти организмы ведут себя агрессивно по отношению к местным видам флоры и фауны. А с учетом стимулирования их роста и развития человеком, то природная биосистема начинает подвергаться существенным изменениям. Происходит дисбаланс, который может привести к ее полной гибели. Примером могут служить Великие озера в Америке.
Вам будет интересно посмотреть фото и картинки экосистемы озера.
Посмотрите видео: Красивые фото озер, рек и морей.
Урок по окружающему миру на тему:
«Экосистема озера»
Цель урока:
– познакомить учащихся с экосистемой озера, их особенностями и обитателями;
– показать взаимную приспособленность живых организмов – членов экосистемы озера, их зависимость от неживых компонентов и влияние на них.
Тип учебного занятия:
урок открытие нового знания по учебнику Окружающий мир «Обитатели Земли». 3 класс. 1 часть, авторы А.А. Вархрушев, О.В. Бурский, А.С.Раутин.
Вид учебного занятия:
урок-исследование
Формы работы
:
работа в парах, групповая и индивидуальная работа.
Задачи:
Образовательные задачи:
создать условия для формирования первичного представления об озере как экосистеме;
познакомить учащихся с типичными представителями растительного и животного мира озера, их ролью в экосистеме;
закрепить степень усвоения учащимися нового материала и ранее изученной информации об экосистеме;
Развивающие задачи:
развивать пространственное воображение, познавательный интерес, кругозор, творческие способности, интерес к чтению энциклопедической литературы;
развивать умение работать с учебным текстом;
развивать навыки контроля и самоконтроля, навыки практической работы в группах;
развивать познавательную активность детей, умение наблюдать, сравнивать, обобщать и делать выводы.
Воспитательные задачи:
содействовать формированию личности ученика, поддерживать потребности и мотивы узнавать «новое»;
прививать уважительное отношение друг к другу, к народам, живущим на Земле;
формировать эмоционально-положительное отношение к предмету, показывая связь изучаемых предметов с жизнью;
воспитывать бережное отношение к природе.
Планируемые результаты:
Личностные УУД:
формирование целостного, социально-ориентированного взгляда на мир в его органичном единстве;
формировать мотивацию к обучению и целенаправленной познавательной деятельности;
воспринимать одноклассников как членов своей команды (группы);
вносить свой вклад в работу для достижения общих результатов;
быть толерантным к чужим и собственным ошибкам, другому мнению и проявлять готовность к их обсуждению.
Метапредметные УУД.
Регулятивные УУД:
совместно с учителем обнаруживать и формулировать учебную проблему;
после предварительного обсуждения самостоятельно формулировать тему урока и цель урока;
прогнозировать предстоящую работу: определение цели учебной деятельности, выбор темы, составление плана;
оценивать учебные действия в соответствии с поставленной задачей;
сверять свои действия с целью, учиться давать оценку результатов учебной деятельности;
выполнять самопроверку по эталону и корректировку своей деятельности.
Познавательные УУД:
ориентироваться в своей системе знаний;
извлекать и перерабатывать информацию для открытия новых знаний;
извлекать информацию, представленную в разных формах (текст, таблица, карта, иллюстрация, видео);
перерабатывать полученную информацию: делать выводы в результате совместной работы всего класса, группы, пары.
Коммуникативные УУД:
доносить свою позицию до других: высказывать свою точку зрения и пытаться её обосновать, приводя аргументы;
оформлять свои мысли в речевой форме и доносить свою позицию до других;
слушать других, пытаться принимать другую точку зрения, быть готовым изменить свою точку зрения;
совместно договариваться о правилах общения и поведения в группе и следовать им;
осознанно выбирать критерий качественной оценки работы группы.
Предметные УУД:
уметь объяснять значение терминов «озеро», «экосистема»;
знать, что такое озеро, экосистема, основных видов растений и животных озёр, их «профессии» в экосистеме;
уметь приводить примеры животных и растений экосистемы озера и обосновывать свой ответ.
Оборудование: А. А. Вахрушев, Д.Д.Данилов, О.В.Бурский, А.С. Раутиан Окружающий мир. 3 класс. ("Обитатели Земли"). Учебник в 2-х частях. Часть 1.-М.: Баласс, 2013. (Образовательная система "Школа 2100"); А. А. Вахрушев, О.В.Бурский, А.С. Раутиан Рабочая тетрадь к учебнику "Окружающий мир", 3 класс. (Обитатели Земли). - М.: Баласс, 2016. (Образовательная система "Школа 2100") , мультимедийный проектор, презентация к уроку, карточки для работы в парах; карточки с названием природных зон, энциклопедии, конверты с заданиями.
Ход урока
I . Организационный момент. (слайд 2)
Прозвенел звонок. Начинаем наш урок.
Сегодня у нас на уроке гости. Поприветствуем их. Садитесь.
Проверьте, всё ли необходимое лежит у вас на столе.
Сегодня мы продолжим встречу с удивительным и загадочным миром природы. Думаю, что вы готовы отвечать на вопросы и делать новые открытия.
II .Актуализация
Первая стадия – ВЫЗОВ (актуализация имеющихся знаний, мотивация к дальнейшей работе, пробуждение интереса к получению новой информации)
Прочитайте слова на доске. - Слайд 1
единство
живая и неживая природа
сообщество
живые организмы
разные профессии
способно
совместные усилия
поддержка
круговорот веществ
Для какого определения они являются опорными?
(Это опорные слова для определения экосистемы)
Что такое экосистема?
(Экосистема - это единство живой и неживой природы, в котором сообщество живых организмов разных "профессий" способно совместными усилиями поддерживать круговорот веществ)
Назовите составные части экосистемы.
(Экосистема включает в себя воздух, воду, почву, горные породы и производители, потребители и разрушители)
- Из каких групп состоит экосистема? (Живая и неживая природа) слайд 4
Что отнесём к живой природе? (Производителей, потребителей и разрушителей).
А к неживой природе? (Воздух, воду, почву, горные породы).
Какой процесс происходит внутри экосистемы? (круговорот веществ).
Как вы понимаете сочетание слов "круговорот веществ"? (учебник с.29- цепочка превращений, которая начинается одним и тем же веществом ).
III. Формулирование темы урока.
Отгадайте загадку: Слайд 5
Глядятся в него молодые рябинки,
Цветные свои, примеряя косынки.
Глядятся в него молодые березки,
Свои перед ним поправляя причёски.
И месяц, и звёзды-
В нём всё отражается:.
А как это зеркало называется?
(
озеро
)
Итак, о чём мы будем говорить сегодня на уроке?
ТЕМА УРОКА - ЭКОСИСТЕМА ОЗЕРА.
IV. Постановка целей урока.
Что вы знаете об озере?
Продолжите фразу: "Я знаю:" - Слайд 6-10
Озеро - это скопление воды в природном углублении на суше.
Озёра бывают проточные и бессточные.
Бессточное - это озеро, не имеющее выхода вод, из него не вытекают реки и ручьи.
Прочное - это озеро, имеющее выход вод, из него вытекают реки, ручьи.
Озёра бывают пресные и солёные.
Самое большое пресное озеро – Байкал.
Самое большое озеро в мире - Каспийское озеро - море.
Продолжите фразу: "Я хочу узнать:" - Слайд 11
Какие организмы живут в озере?
Какова их роль?
Почему озеро зарастает?
V. Решение проблемы.
Вторая стадия – ОСМЫСЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ (Направлена на сохранение интереса при получении новой информации, постепенное продвижение от знания «старого» к «новому»).
- Как вы думаете, является ли озеро экосистемой?
Чтобы ответить на этот вопрос самостоятельно изучите материал учебника на с. 47-49 и найдите составные части экосистемы.
Я буду заполнять по вашим ответам схему «ФИШБОУН» Слайд 12
Прием «Фишбоун »-рыбная кость.
Что вы узнали?
(В озере обитают производители, потребители и разрушители). Слайд 13
Кто же является представителями производителей, потребителей и разрушителей озёр и какую работу они выполняют, нам предстоит узнать.
Сейчас вы будете поработать в группах. Для начала давайте п овторим Устав групповой работы: (слайд 14)
Уважай своего товарища.
Умей каждого выслушать.
Не согласен – предлагай!
Разбейтесь на группы.
У каждой группы на столе лежит конверт с заданием. Для его выполнения изучите материал учебника с. 46-49. Приступили к работе.
(Самостоятельная работа в группах)
Задания группам:
Производители озера
Потребители озера
Разрушители озера
Обмен веществ в озере
Работа разрушителей озера
(Отчёты групп)
- Что вы можете рассказать о производителях озёр? Слайд 15
Экосистема озера двухэтажная. Верхний этаж составляют мелкие организмы, которые плавают в толще воды и переносятся течением, их называют планктоном. К нему относятся одноклеточные растения – водоросли и животные.
Слайд 16 На дне растут более крупные растения: элодея, хара.
Вблизи берегов видны кувшинки: белые - лилии и желтые – кубышки.
Также по берегам озер растет рогоз, камыш.
(Опережающее задание) 1 ученик
Щ. Элодея довольно широко распространена. Эти водоросли могут выживать в любых условиях и вытеснять все другие растения, поэтому ей дали прозвище "водяная чума".
Щ. Белая кувшинка – самый крупный и красивый водный цветок наших мест. У кувшинки толстое корневище, которое лежит на дне, а крупные листья плавают на воде. Цветки белые, имеют приятный аромат. Цветок чем-то напоминает пышную белую розу. Белая кувшинка занесена в Красную книгу.
Щ. Рогоз – это широко распространенное растение, которое многие ошибочно называют камышом. В старину рогозом застилали крыши, плели изгороди.
Что вы узнали о потребителях? Слайд 17
- Потребители озёр – водоросли, мелкие рачки и рыбы: карась, плотва, уклейка, щука, ротан, ёрш.
(Опережающее задание) 3 ученика
1. Щ. Множество одноклеточных водорослей привлекает внимание потребителей. Среди них преобладают мелкие рачки: циклопы, дафнии . Их используют в качестве корма для рыб любители аквариумов. Они фильтруют воду, забирая мелкие водоросли. Один такой рачок, которого можно увидеть только в лупу, пропускает за сутки 1 литр воды.
2. Щ. Рачками кормятся многие рыбы: карась, плотва, уклейка.
Карась. Обыкновенный карась живет в заболоченных, заросших водоемах. Любит заилиные места. На зиму обыкновенные караси закапываются в ил (до глубины 70 см) и выживают даже тогда, когда в холодные зимы мелкие стоячие водоемы промерзают до самого дна.
Плотва – стайная рыба. Плотва обитает в глубоких местах со спокойной и теплой водой. Плотва питается разнообразной пищей: моллюсками, водорослями, червями, личинками насекомых.
3. Щ. Этими рыбами, в свою очередь, нередко лакомятся хищные: щука, ротан, ёрш.
Щука – это самый известный озерный хищник. Её легко узнать по длинному пятнистому телу. В основном щука питается больными и ослабленными рыбами и является биологическим санитаром озера.
Какую роль в жизни озера играют разрушители и кто к ним относится ? Слайд 18
-Разрушители озёр: бактерии, мотыль, рак, прудовик и беззубка.
(Опережающее задание) 2 ученика
Щ. 1. МИКРООРГАНИЗМЫ (микробы)-
мельчайшие организмы, видимые только в микроскоп, например, бактерии. Играют большую роль в круговороте веществ в природе.
Мотыль- личинки комаров. Обитают на дне озёр и питаются остатками умерших организмов.
Раки – водятся в чистых водоемах. Они предпочитают глубину до трех метров. Тело рака покрыто крепким панцирем. Клешни – это грозное оружие, которое рак использует на охоте и для защиты от врагов. Рак – ночной хищник. Раки линяют. Во время линьки раки не только меняют свой панцирь, но вместе с ним обновляют и жабры, и пищеварительные органы.
2. Щ. Прудовик – это подвижные и самые прожорливые водные улитки. Питаются водорослями, остатками погибших организмов, икринками. Они хорошо очищают воду.
Беззубка – крупный моллюск. Беззубки очищают воду, пропуская ее через себя в поисках пищи.
Слайд 19
- Можем теперь сделать вывод, что озеро – это экосистема?
- Вспомним полное определение экосистемы. (Единство живой и неживой природы, в котором сообщество живых организмов разных профессий способны совместными усилиями поддерживать круговорот веществ ).
Докажите, что круговорот веществ в озере существует.
(Отчёт 4 группы) 2 человека у доски. (Пока группы отчитываются эта группа составляет круговорот веществ в озере). Слайд 20
IV группа - от производителей потребители получают органические вещества, умершие организмы разрушаются мусорщиками. От них потребители получают минеральные вещества, которые снова преобразуются в органические. Таким образом, в озере происходит круговорот веществ.
- Итак, какой вывод можно сделать?
- Озеро – это экосистема, т.к. в нём присутствуют все его части и есть круговорот веществ. Слайд 21
Физминутка Слайд 22
- На нашей схеме отсутствует голова- это то, чего мы еще не знаем.
Ответьте на такой вопрос: «Почему озеро зарастает?» фишбоун Слайд 23
Постановка проблемы.
Вернёмся к схеме круговорота веществ озера. А что необычного вы заметили на схеме этого круговорота веществ?
- От мертвых организмов идет черная стрелка, направленная вниз.
Что она обозначает?
Прочитаем диалог Лены и Миши на странице 46. Ребята помогут вам найти ответ на этот вопрос. (Чтение диалога вслух по ролям). Слайд 24
(Отчёт 5 группы)
V группа - разрушители не справляются со своей работой. Поэтому мёртвые организмы накапливаются на дне. Круговорот замкнут не полностью, часть веществ оседает на дне.
- Если круговорот не замкнут, как вы думаете, повлияет ли это на условия в экосистеме? (Да)
- И что же может произойти с экосистемой? (Она может разрушиться. Озеро зарастает и со временем превращается в болото).
Слайд 24 - щелчок
Вот это мы и поместим в наш «хвост» Слайд 25
- Давайте проверим наше предположение по учебнику. Вывод на с. 46.
VI . Практическое применение знаний, полученных на уроке.
Много интересного вы узнали об озере.
Откройте рабочую тетрадь на стр. 23 и выполните задание 2, поработав самостоятельно.
Проверим правильность выполнения задания (слайд 26)
Вопросы к ученику (начало формирования алгоритма самооценки):
– Что тебе нужно было сделать?
– Удалось тебе выполнить задание?
– Ты выполнил правильно или были недочёты?
– Ты выполнил всё сам или с помощью товарища?
– Сейчас мы вместе с … (имя ученика ) учились оценивать свою работу.
– Молодец! Ты не только правильно выполнил задание, но и объективно оценил свою работу.
VII . Итог урока (рефлексия)
Третья стадия – РЕФЛЕКСИЯ (Необходимо вернуть учащихся к первоначальной информации, внести изменения уточнения в таблицу. Дать творческое задание).
Человек может повлиять на судьбу озера?
Как вы думаете, должен человек вмешиваться в экосистему озера? (да, если он хочет сохранить озеро, как место отдыха, ловли рыбы, памятника природы).
Вы не раз отдыхали на озерах. И видели, в каком состоянии находятся наши озера.
Чем вы можете помочь озеру?
Рефлексия Слайд 27
Синквейн
1.Озеро
2.Чистое, прозрачное, полезное
3.Охранять, не засорять, отдыхать, купаться,
4. Бороться с браконьерами. Стараться не загрязнять места отдыха.
5. Водоем.
Итог урока
Наш урок подходит к концу. Давайте подведём итоги.
- Продолжите фразу: " Я узнал:" - Слайд 28
Попробуйте в 1 предложении сказать. (Озеро- это экосистема, в которой круговорот не замкнут.)
Какие главные выводы вы можете сделать? (озеро – это природное богатство, которое нужно охранять)
VIII . Задание на дом:
а) чтение текста учебника – стр. 46 – 49;
б) в рабочей тетради № 1, 4, 5 стр. 23-24;
в) составить памятку об охране озер (по желанию).
Озерные экосистемы являются яркими примерами стоячих экосистем. К стоячим относятся застойные или слаботекущие воды (от латинского Lentus-вялый). Стоячие воды колеблются от прудов, озер до водно-болотных угодий, и большая часть этой статьи относится к стоячим экосистемам в целом. Стоячие экосистемы можно сравнить с текучими экосистемами, в которые входят текучие наземные воды, такие как реки и ручьи. Вместе эти два поля формируют более широкую область исследования пресной воды или водной экологии.
Стоячие системы разнообразны, начиная от маленького, временного бассейна дождевой воды на несколько сантиметров, до глубокой озера Байкал, который имеет максимальную глубину 1740 м. Общее различие между бассейнами прудов и озер является расплывчатым, но Браун утверждает, что пруды и бассейны имеют освещенные придонные области, в то время как озера нет. Кроме того, некоторые озера стали сезонно расслаиваться (обсуждается более подробно ниже). Пруды и бассейны имеют две области: пелагическая зона открытой воды, и бенталь, который включает регионы дна и берега.Так как озера имеют нижние глубокие регионы, которые не подвергаются воздействию света, эти системы имеют дополнительную зону, глубинную (профундали). Эти три области могут иметь очень разные абиотические условия и, следовательно, множества видов, которые специально адаптированы к жизни там.
Важные абиотические факторы
Свет
Свет поставляет солнечную энергию, необходимую для управления процессом фотосинтеза , основным источником энергии стоячих систем (Бронмарк и Хэнсон, 2005). Количество полученного света зависит от комбинации нескольких факторов. Небольшие пруды могут возникнуть из-за затенения окружающими деревьями, а облачный покров может повлиять на наличие света во всех системах, независимо от их размера. Сезонные и суточные колебания также играют роль в легкости доступности, потому что чем меньше угол, под которым свет падает на воду, тем больше света теряется при отражении. Это известно как закон Бера (Гиллер и Малмквист, 1998). После того как свет проникает через поверхность, он также может быть разбросаны на частицы, взвешенных в толще воды. Это рассеяние снижает общее количество света с увеличением глубины (Мосс 1998, Калфф 2002). Озера разделены на световые и афотические зоны, предварительно принимающие свет и в дальнейшем полностью его рассеивающие, что делает его лишенным фотосинтетического потенциала (Бронмарк и Хэнсон, 2005). В соответствии с зональностью озера, считается, что пелагические и бентосные зоны лежат в пределах световой области, в то время как профундали в афотической зоне (Браун, 1987).
Температура
Температура является важным абиотическим фактором в стоячих экосистем, поскольку большая часть биоты пойкилотермна , где внутренняя температура тела определяется окружающей системой. Вода может нагреваться или охлаждаться посредством излучения с поверхности и теплопроводности из воздуха или окружающего субстрата (Гиллер и Малмквист, 1998). Мелкие водоемы часто имеют непрерывный градиент температуры - от теплых вод на поверхности до холодных вод на дне. Кроме того, флуктуации температуры могут быть очень большими в этих системах, как суточные, так и сезонные (Браун, 1987).
В больших озерах температурные режимы очень отличаются (Рис. 1) . В регионах с умеренным климатом, например, при увеличении температуры воздуха, ледяной слой, сформированный на поверхности озера, распадается, оставляя воду при температуре приблизительно 4 ° С. Это температура, при которой вода имеет самую высокую плотность. По ходу сезона, более нагретый воздух разогревает поверхностные воды, что делает их менее плотными. Более глубокие воды остаются прохладными на ощупь и плотными из-за снижения интенсивности проникновения света. Когда начинается лето, два различных слоя с такой большой разницей температур между ними остаются стратифицированными. Нижняя холодная зона в озере называется гиполимнион. Верхняя теплая зона называется эпилимнион. Между этими зонами находится полоса быстрого изменения температуры, которая называется термоклин. В более холодный осенний сезон, потери тепла на поверхности охлаждают и эпилимнион. Когда температура в двух зонах находится примерно равна, воды начинают снова перемешиваться, чтобы создать равномерную температуру, это событие называют переворотом озера. В зимнее время происходит обратная стратификация, воды вблизи поверхности охлаждаются, замерзают, а теплые, но плотные воды остаются вблизи дна. Устанавливается термоклин, и цикл повторяется (Браун, 1987, Бронмарк и Ханссон, 2005).
Ветер
В открытых системах, ветер может создать турбулентные, спиральные поверхностные токи, называемые вращения Ленгмюра. Эти токи еще недостаточно хорошо изучены, но очевидно, что они включают в себя некоторое взаимодействие между горизонтальными поверхностными течениями и поверхностными гравитационными волнами.Видимым результатом этих вращений, который можно увидеть в любом озере, являются поверхность из линий, которые проходят параллельно направлению ветра. Плавучие частицы и мелкие организмы концентрируются во вспениваниях на поверхности, не плавучие объекты находятся в восходящем потоке между двумя вращениями. Объекты с нейтральной плавучестью, как правило, должны быть равномерно распределены в толще воды (Калфф 2002, Бронмарк и Ханссон, 2005). Эта турбулентность перемешивает питательные вещества в толще воды, что делает её важным для многих пелагических видов, однако её влияние на донные и придонные организмы является минимальной (Калфф 2002). Степень питательной циркуляции зависит от системы факторов, таких как сила и продолжительность ветра, а также глубины и производительности озера или бассейна.
Химия
Кислород необходим для дыхания организмов.Количество кислорода, присутствующего в стоячей воде, зависит от: 1) области прозрачной воды, имеющей доступ к воздуху, 2) циркуляции воды в системе и 3) количества кислорода, который образуется и используется организмами (Браун, 1987). В мелководных, богатых растительностью бассейнах могут быть большие колебания большой концентрации кислорода, происходящие из-за фотосинтеза в течение дня и очень низких его значений в ночь, когда дыхание является доминирующим процессом первичных производителей. Тепловое расслоение в больших системах также может влиять на количество кислорода, присутствующего в различных зонах. Эпилимнион является зоной, богатой кислородом, так как он быстро циркулирует, получая кислород из контакта с воздухом. Гиполимнион, в свою очередь, циркулирует очень медленно и не имеет атмосферного контакта. Кроме того, в гиполимнионе меньше зеленых растений, так что меньше кислорода высвобождается в результате фотосинтеза. Весной и осенью, когда эпилимнион и гиполимнион смешиваются, кислород распределяется более равномерно в системе (Браун, 1987). Низкий уровень кислорода характерен профундали из-за накопления разлагающихся растительности и животных остатков, которые падают «дождями» вниз из пелагических и бентальных зон и невозможности поддержки первичными производителями (Браун, 1987).
Фосфор важен для всех организмов, потому что это - компонент ДНК и РНК и вовлечен в метаболизм клетки как компонент ATP и АВТОМАТИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ. Кроме того, фосфор в больших количествах не найден в пресноводных системах, ограничившись фотосинтезом в основных производителях, делая его главным детерминантом непроточного системного производства. Цикл фосфора сложен, но модель, обрисованная в общих чертах ниже, описывает основные положения. Фосфор, главным образом, входит в водоем или озеро через сток водораздела или атмосферным осаждением. После входа в систему реактивная форма фосфора обычно поднимается морскими водорослями и макрофитами, которые выпускают нереактивный состав фосфора как побочный продукт фотосинтеза. Этот фосфор может дрейфовать вниз и стать частью бентического или профундического осадка, или может быть повторно минерализован к реактивной форме микробами в водяном столбе. Точно так же нереактивный фосфор в осадке может быть повторно минерализован в реактивную форму (Бренмарк и Ханссон, 2005). Отложения обычно более богаты фосфором, чем вода озера, однако, необходимо учитывать, что у этого питательного вещества может быть долгое время расположения там, прежде чем оно будет повторно минерализовано и введено в систему (Калфф, 2002).
Непроточная биотическая система
Бактерии
Первичные производители
Морские водоросли, включая фитопланктон и перифитон, являются основными фотосинтезаторами в водоемах и озерах. Многие разновидности имеют более высокую плотность, чем вода, что заставляет их снизиться и остаться в бентосе. Чтобы бороться с этим, фитопланктон разработал механизм изменения плотности путём формирования вакуоли и газовых пузырьков, или изменяя их форму, чтобы вызвать сопротивление, замедляя спуск. Очень сложная адаптация, используемая небольшим количеством разновидностей, является кнутом, подобным хвосту, который может установить вертикальное положение и позволить движение в любом направлении. Фитопланктон может также поддерживать своё присутствие в водяном столбе, будучи распространенным во вращениях Лангмюра. Морские водоросли перифит, с другой стороны, присоединены к основанию. В озерах и водоемах они могут покрыть все бентические поверхности. Оба типа планктона важны как источники пищи и как кислородные поставщики.
Водяные растения, живущие и в бентических, и в морских зонах могут быть сгруппированы согласно их манере роста: 1) всплывающий = прикрепленный к дну, но с листьями и цветами, расположенными на поверхности, 2) с плавающими листьями = прикрепленный к дну, но с плавающими листьями, 3) подводный = растущий ниже поверхности и 4) свободно плавающие макрофиты = не внедренные в основании и плавающие на поверхности. Эти различные формы макрофитов обычно находятся в различных областях бентической зоны вместе со всплывающей растительностью, близкой к береговой линии, тогда как макрофиты с листом плавания сопровождаются подводной растительностью. Свободное плавание макрофитов может происходить где угодно на поверхности системы.
Водяные растения более подвижны, чем их земные коллеги, потому что вода имеет более высокую плотность, чем воздух. Это делает структурную жесткость растений неважной в озерах и водоемах (кроме воздушных стеблей и листьев). Таким образом, листья и стебли большинства водяных растений используют меньше энергии, чтобы построить и поддерживать древесную ткань, вместо этого инвестируя избыток этой энергию в быстрый рост. Чтобы бороться с давлением, вызываемым ветром и волнами, растения должны быть и гибкими, и жесткими. Свет, глубина воды и типы основания - наиболее важные факторы, управляющие распространением затопленных водяных растений. Макрофиты - источники еды, кислорода и среда обитания в бентической зоне, но не могут проникнуть через глубины афотической зоны и, следовательно, не найдены там.
Беспозвоночные
Зоопланктон - крошечные животные, временно подвешенные в водяном столбе. Как фитопланктон, эти виды разработали механизмы, которые препятствуют их снижению в более глубокие воды, включая вызывающие сопротивление формы тела и активно щелкающие придатки, такие как антенны или шипы. Существование в водяном столбе может иметь преимущества с точки зрения питания, но в этой зоне отсутствуют листья зоопланктона refugia, уязвимого для хищничества. В ответ некоторые разновидности, особенно вид Дафний совершают ежедневные вертикальные миграции в водяном столбе, пассивно снижаясь к более темным, более низким глубинам в течение дня и активно двигаясь к поверхности в течение ночи. Кроме того, поскольку условия в непроточной системе могут быть довольно переменными в различные сезоны, зоопланктон имеет способность переключиться с откладывания обычных яиц к покоящимся яйцам, когда отсутствует еда, температура падает ниже 2 °C, или если высоко изобилие хищника. У этих покоящихся яиц есть состояние покоя или период дремоты, который позволяет зоопланктону дожидаться условий, которые более благоприятны для выживания, когда они наконец вылупятся. Беспозвоночные, которые населяют бентическую зону, преимущественно доминируют над маленькими разновидностями и являются видами, богатыми по сравнению с зоопланктоном открытой воды. Они включают Ракообразных (например, крабы, речной рак и креветки), моллюски (например, моллюски и улитки), и многочисленные типы насекомых. Эти организмы главным образом найдены в областях роста макрофитов, богатые ресурсами, очень насыщенная кислородом вода и самая теплая часть экосистемы. Структурно разные "кровати" макрофитов - важные места для накопления органического вещества, предоставляющие идеальную область для колонизации. Отложения и растения также предлагают большую защиту от хищных рыб.
Очень немного беспозвоночных в состоянии населять холодную, темную и бедную кислородом профундическую зону. Те, которые могут, часто красного цвета из-за присутствия больших количеств гемоглобина, который значительно увеличивает количество кислорода, который несут к клеткам. Поскольку концентрация кислорода в этой зоне низкая, большинство видов строит тоннели или занимает его у тех, кто может перетащить его сквозь толщу воды с минимальными потерями энергии.
Рыбы и другие позвоночные
У рыб есть диапазон физиологической терпимости, который зависит от того, к каким разновидностям они принадлежат. У них различные летальные температуры, требования растворенного кислорода и необходимость в метании икры, которые основаны на их уровнях активности и поведении. Поскольку рыбы очень мобильны, они в состоянии менять неподходящие абиотические факторы в одной зоне, просто двигаясь к другой. Едок детрита в профундической зоне, например, который попал в пониженную концентрацию кислорода, может питаться ближе к бентической зоне. Рыба может также изменять своё место жительства во время различных периодов её жизненного цикла: вначале оседает в гнезде, затем перемещается в слабую бентическую зону, чтобы развиться в защищенной окружающей среде с пищевыми ресурсами, и, наконец, в морскую зону, как взрослый.
Также другие позвоночные таксоны населяют непроточные системы. Они включают амфибий (например, саламандры и лягушки), рептилий (например, змеи, черепахи и аллигаторы), и большое количество разновидностей водоплавающей птицы. Большинство этих позвоночных животных тратит часть своего времени в земных средах обитания, и, таким образом, непосредственно не затронуты абиотическими факторами в озере или водоеме. Многие виды рыбы важны как потребители и разновидности добычи более крупным (упомянутым выше) позвоночным животным.
Трофические взаимоотношения
Первичные производители
Непроточные системы получают большую часть своей энергии от фотосинтеза, который выполняется водяными растениями и морскими водорослями. Этот коренной процесс включает в себя комбинирование углекислого газа, воды и солнечной энергии, чтобы произвести углеводы и растворенный кислород. В озере или водоеме, потенциальный темп фотосинтеза обычно уменьшается с глубиной из-за ослабления интенсивности света. Однако, фотосинтез часто протекает, главным образом, в нескольких миллиметрах от поверхности, вероятно, из-за препятствования ему ультрафиолетовыми лучами. Точная глубина и фотосинтетические темпы этой кривой - определенная система и зависит от: 1) всей биомассы фотосинтезирующих клеток, 2) количества материалов, уменьшающих лучи и 3) изобилия и частотного диапазона пигментов, абсорбирующих свет (т.е. хлорофиллы) в фотосинтезировании клеток. Энергия, созданная этими первичными производителями, важна для сообщества, потому что она передается более высоким трофическим уровням через потребление.
Бактерии
Подавляющее большинство бактерий в озерах и водоемах получает энергию, перерабатывая останки животных и растительности. В морской зоне мертвая рыба и случайный аллохтонный опад - примеры макрочастиц грубого органического вещества (CPOM>1 мм). Бактерии перерабатывают их в микрочастицы органического вещества (FPOM<1 мм) и затем далее в удобоваримые питательные вещества. Маленькие организмы, такие как планктон, также характеризуются как FPOM. Очень низкие концентрации питательных веществ потеряны во время разложения, потому что бактерии используют их, чтобы построить их собственную биомассу. Бактерии, однако, поглощаются простейшими, которые, в свою очередь, потребляются зоопланктоном, и затем выше по трофическим уровням. Питательные вещества, включая те, которые содержат углерод и фосфор, повторно вводятся в водяной столб на любом из уровней этой пищевой цепи через выделения или смерть организма, делая их доступными снова для бактерий. Этот цикл регенерации известен как микробная петля и является ключевым компонентом непроточных пищевых сетей.
Разложение органических материалов может продолжиться в бентических и придонных зонах, если останки проваливаются по водяному столбу прежде чем быть полностью переваренными морскими бактериями. В самом большом изобилии бактерии найдены в отложениях, где они, как правило, в 2-1000 раз более распространены, чем в водяном столбе.
Придонные беспозвоночные
У придонных беспозвоночных из-за их высокого богатства разновидностей есть много методов захвата добычи. Фильтрующие создают ток через сифоны или бьющиеся ресницы, чтобы протянуть воду и её пищевое содержание к себе для процеживания. Травоядные используют приспособления для очистки, измельчения и рубки, чтобы питаться морскими водорослями и макрофитами. Собиратели прочесывают отложения, выбирая определенные частицы с хищными придатками. Беспозвоночные, питающиеся отложениями, потребляют осадок без разбора, переваривая любой органический материал, который он содержит. Наконец, некоторые беспозвоночные хищники захватывают и поглощают живых животных. Придонная зона является родиной уникальной группы фильтрующих, которые используют слабые движения тела, чтобы протянуть ток через норы, которые они создали в отложениях. Этот способ кормления требует наименьшего количества движений, позволяя этим разновидностям сохранить энергию. Небольшое количество беспозвоночных таксонов является хищниками в придонной зоне. Эти разновидности, вероятно, из других областей и прибывают в эти глубины только питаться. Подавляющее большинство беспозвоночных в этой зоне питаются отложениями, получая энергию из окружающих остатков.
Рыбы
Пищевые цепи непроточных водоемов
Как отмечено в предыдущих секциях, непроточная биоматерия связана в сложной паутине трофических отношений. Эти организмы, как можно полагать, свободно связаны с определенными трофическими группами (например, основные производители, травоядные животные, первичные плотоядные животные, вторичные плотоядные животные, и т.д.). Ученые развили несколько теорий чтобы понять механизмы, которые управляют изобилием и разнообразием в пределах этих групп. Очень похоже, нисходящие процессы говорят о том, что изобилие таксонов добычи зависит от действий потребителей на высших трофических уровнях. Как правило, эти процессы работают только между двумя трофическими уровнями без эффекта на другие. В некоторых случаях, однако, водные системы испытывают трофический каскад; например, это может происходить, если первичные производители испытывают меньшее давление от травоядных животных, потому что эти травоядные животные подавлены плотоядными животными. Восходящие процессы функционируют, когда изобилие или разнообразие членов более высоких трофических уровней зависит от доступности или качества ресурсов более низких уровней. Наконец, объединенная теория регулирования, bottom-up&top-down, объединяет предсказанные влияния доступности ресурса и потребителей. Это предсказывает, что трофические уровни, близкие к самым низким трофическим уровням будут больше всего под влиянием восходящих сил, в то время как нисходящие эффекты должны быть самыми сильными на высших уровнях.
Разнообразие и образцы сообществ
Богатство на локальном уровне
Биоразнообразие непроточной системы увеличивается с площадью поверхности озера или водоема. Это заключается в более высокой вероятности нахождения наземных разновидностей в большой системы. Кроме того, поскольку у больших систем, как правило, более многочисленное население, шанс исчезновения видов уменьшен. Дополнительные факторы, включая температурный режим, pH фактор, доступность питания, сложность среды обитания, процент видообразования, соревнование и хищничество связаны с числом разновидностей, представленных в пределах систем.
Наследование образцов в планктонных сообществах - модель PEG
Фитопланктон и сообщества зоопланктона в системах озера подвергаются сезонной последовательности относительно питательной доступности, хищничества и соревнования. Соммер и др. описал эти образцы как часть модели Plankton Ecology Group (PEG) с 24 заявлениями, построенными из анализа многочисленных систем. Следующее включает в себя подмножество этих заявлений, как объяснил Бренмарк и Ханссон , последовательность иллюстрирования через единственный сезонный цикл:
Зима: 1. Увеличенная питательная и световая доступность приводит к быстрому росту фитопланктона к концу зимы. Доминирующие разновидности, такие как диатомовые водоросли, являются маленькими и имеют быстрые возможности роста. 2. Этот планктон потребляется зоопланктоном, которые становятся доминирующими таксонами планктона.
Весна: 3. Происходит фаза очищения воды, поскольку население фитопланктона истощается из-за увеличенного хищничества растущим числом зоопланктона.
Лето: 4. Изобилие зоопланктона уменьшается в результате уменьшенной добычи фитопланктона и увеличенного хищничества молодью. 5. С увеличенной питательной доступностью и уменьшенным хищничеством от зоопланктона, развивается разнообразие сообщества фитопланктона. 6. В то время как лето продолжается, питательные вещества становятся исчерпанными в предсказуемом порядке: фосфор, кварц и затем азот. Изобилие различных разновидностей фитопланктона варьируется относительно их биологической потребности в этих питательных веществах. 7. Зоопланктон маленького размера становится доминирующим типом зоопланктона, потому что они менее уязвимы, чтобы быть пойманными хищниками.
Спад: 8. Хищничество рыб уменьшено, понижаются температуры, и зоопланктон всех размеров увеличивается численно.
Зима: 9. Низкие температуры и уменьшенная легкодоступность приводят к более низким показателям основного производства и уменьшению численности фитопланктона. 10. Воспроизводство в зоопланктоне уменьшается из-за понижений температуры и уменьшения числа добычи.
Модель PEG представляет идеализированную версию этой последовательности, в то время как естественные системы известны их изменением.
Широтные модели
Есть хорошо зарегистрированный глобальный пример, который коррелирует уменьшающееся разнообразие растений и животных с увеличивающейся широтой, то есть меньше разновидностей при движении к полюсам. Причина этого примера является одной из самых больших загадок для экологов сегодня. Теории для её объяснения включают энергетическую доступность, климатическую изменчивость, волнение, конкуренция, и т.д. Несмотря на этот глобальный градиент разнообразия, этот пример может быть неубедительным для пресноводных систем по сравнению с глобальными морскими и земными системами. Это точно может быть связано, поскольку Хиллебранд и Азовский нашли, что меньшие организмы (протозоа и планктон) не сильно следовали ожидаемой тенденции, в то время как большие разновидности (позвоночные животные) следовали. Они приписывали это лучшей способности меньших организмов к распространению, что привело к высокому глобальному заселению.
Природные циклы озера
Формирование озер
Озера могут быть сформированы различными путями, но наиболее распространенные кратко обсуждены ниже. Старейшие и крупнейшие системы являются результатом тектонической деятельности. Щелевые озера в Африке, например, результат сейсмической активности вдоль линии разделения двух тектонических плит. Сформированные льдом озера создавались, когда ледники отступали, оставляя позади провалы в формах ландшафта, которые тогда были заполнены водой. Наконец, озера-старицы являются речными,появляясь, когда блуждающий речной изгиб отсекается от главного канала.
Естественное вымирание
Все озера и водоемы получают осадки. Так как эти системы действительно не расширяются, логично предположить, что они будут все более и более становиться мелкими, в конечном счете становясь заболоченными местами или земной растительностью. Продолжительность этого процесса должна зависеть от комбинации уровня отложения осадка и глубины. Мосс дает пример Озера Танганьика, которое достигает глубины 1500 м и имеет ставку отложения осадка 0.5 мм/год. Предполагая, что при отложении осадка без вмешательства антропогенных факторов, эта система должна исчезнуть приблизительно через 3 миллиона лет.
Вмешательство человека
Подкисление
Двуокись серы и окислы азота естественным путём исходят из вулканов, органических соединений в почве, заболоченных мест и морских систем, но большинство этих составов образуются при сгорании угля, нефти, бензина и плавления руд, содержащих серу. Эти вещества распадаются во влаге атмосферы и входят в непроточные системы с помощью кислотного дождя. У озер и водоемов, которые содержат основу, богатую карбонатами, есть естественный буфер, приводящий ни к какому изменению pH фактора. Системы без этой основы, однако, очень чувствительны к кислотным добавкам, потому что у них низкая мощность нейтрализации, приводящая к снижениям pH фактора даже из-за маленьких порций кислоты. При рН≈5-6 уничтожаются многие виды водорослей и сокращается биомасса, что приводит к увеличению водной прозрачности – характерная особенность окисленных озер. В то время как pH фактор становится ниже, вся фауна уменьшает своё разнообразной. Самой значительной особенностью является разрушение воспроизводства рыбы. Таким образом, популяцию в конечном счете составляют из немногие, старые особи, которые в конечном счете умирают и оставляют системы без рыб. Кислотные дожди были особенно вредны для озер в Скандинавии, западной Шотландии, западном Уэльсе и северных восточных Соединенных Штатах.
Эвтрофикация
Эвтрофицированные системы содержат высокую концентрацию фосфора (~30 +µg/L), азота (~1500 +µg/L), или обоих сразу. Фосфор входит в непроточные воды из сточных вод, от необработанных сточных вод или от стока с сельхозугодий. Азот главным образом прибывает из сельскохозяйственных удобрений в стоках или выщелачивания и последующего стекания грунтовой воды. Это увеличение питательных веществ, требуемых для первичных производителей, приводит к крупному увеличению роста фитопланктона, который называют цветением планктона. Это цветение уменьшает водную прозрачность, приводя к потере подводных растений. Вследствие сокращения структуры среды обитания возникают негативные воздействия на виды, которые используют его для размножения, созревания и жизни. Кроме того, большое количество коротко живущего фитопланктона приводит к большому количеству мертвой биомассы, осаждаемой на дне. Бактериям нужно большое количество кислорода, чтобы переработать этот материал, что приводит к уменьшению концентрации кислорода в воде. Это особенно ярко заметно в стратифицированных озерах, когда термоклин предотвращает перемешивание богатой кислородом воды на поверхности с более низкими уровнями. Низкие или бескислородные условия уничтожают существование многих таксонов, которые физиологически не терпимы к этим условиям.
Агрессивные виды
Смотри также
- – Great Lakes Ecosystems
- United States Environmental Protection Agency – Limnology Primer (PDF file)
- Freshwater environmental quality parameters
- Limnology
- Lake aeration
- Man-made lentic water bodies of Maharashtra
Экосистема относится к ключевым понятиям экологии. Само слово расшифровывается как "экологическая система". Термин был предложен экологом А. Тенсли в 1935 году. Экосистема объединяет несколько понятий:
- Биоценоз — сообщество живых организмов
- Биотоп — среда обитания этих организмов
- Виды связей организмов в данном ареале обитания
- Обмен веществ, который происходит между этими организмами в данном биотопе.
То есть, по сути, экосистема — это объединение компонентов живой и неживой природы, между которыми происходит обмен энергией. А благодаря этому обмену возможно создание условий, необходимых для поддержания жизни. Основой любой экосистемы на нашей планете является энергия солнечного света.
Для классификации экосистем ученые выбрали один признак — среду обитания. Так удобнее выделять отдельные экосистемы, так как именно ареал обуславливает климатические, биоэнергетические и биологические особенности. Рассмотрим виды экосистем.
Природные экосистемы образуются на земле самостихийно, при участии сил природы. Например, естественные озера, реки, пустыни, горы, леса и т.д.
Агроэкосистемы — это один из видов искусственных экосистем, созданных человеком. Они отличаются слабыми связями между компонентами, меньшим видовым составом организмов, искусственностью взаимообмена, но при этом именно агроэкосистемы наиболее продуктивны. Их человек создает ради получения сельскохозяйственной продукции. Примеры агроэкосистем: пашни, пастбища, сады, огороды, поля, насаженные леса, искусственные пруды...
Лесные экосистемы - это сообщество живых организмов, обитающих на деревьях. На нашей планете треть суши занимают именно леса. Почти половина из них — тропические. Остальные — хвойные, лиственные, смешанные, широколиственные.
В структуре лесной экосистемы выделяют отдельные ярусы. В зависимости от высоты яруса меняется состав живых организмов.
Главными в экосистеме леса являются растения, причем основным является один (реже несколько) видов растения. Все остальные живые организмы — либо потребители, либо разрушители, так или иначе влияющие на обмен веществ и энергией...
Растения и животные являются лишь составной частью какой-либо экосистемы. Так, животные — это важнейший природный ресурс, без которого невозможно существование экосистемы. Они более мобильны, чем растения. И, несмотря на то, что по видовому разнообразию фауна проигрывает флоре, именно животные обеспечивают устойчивость экосистемы, активно участвуя в обмене веществ и энергии.
При этом, все животные образуют генетический фонд планеты, обитая только в тех экологических нишах, где для них созданы все условия для выживания и размножения.
Растения же являются основополагающим фактором для существования любой из экосистем. Именно они чаще всего являются редуцентами — то есть, организмами, перерабатывающими солнечную энергию. А солнце, как уже отмечалось выше — основа существования жизненных форм на Земле.
Если рассматривать представителей флоры и фауны по отдельности, то каждое животное и растение представляет собой микроэкосистему на той или иной стадии существования. Например, ствол дерева по мере его развития — это одна цельная экосистема. Ствол упавшего дерева — это уже другая экосистема. Так же и с животными: эмбрион в стадии размножения можно считать микроэкосистемой...
Водные экосистемы - это системы, приспособленные к жизни в воде. Именно вода определяет уникальность того сообщества живых организмов, которые в ней обитают. Разнообразие видов животных и растений, состояние, устойчивость водной экосистемы зависит от пяти факторов:
- Солености воды
- Процента содержащегося в ней кислорода
- Прозрачности воды в водоеме
- Температуры воды
- Доступности питательных веществ.
Принято разделять все водные экосистемы на два больших класса: пресноводные и морские. Морские занимают более 70% земной поверхности. Это океаны, моря, соленые озера. Пресноводных меньше: большая часть рек, озер, болота, пруды и другие более мелкие водоемы...
Устойчивостью экосистемы называют способность данной системы противостоять изменения внешних факторов и сохранять свою структуру.
В экологии принято выделять два вида устойчивости ЭС:
- Резистентную — это вид устойчивости, при которой экосистема способна сохранять свою структуру и функциональность в неизменном виде, несмотря на изменения внешних условий.
- Упругую
— этот вид устойчивости присущ тем экосистемам, которые могут восстанавливать свою структуру после изменения условий или вовсе после разрушения. Например, когда лес восстанавливается после пожара, говорят именно об упругой устойчивости экосистемы.
Экосистема человека
В человеческой экосистеме доминатным видом будет человек. Такие экосистемы удобнее разделять по сферам:
Экосистема представляет собой устойчивую систему компонентов живого и неживого происхождения, в которой участвуют, как и объекты неживой природы, так и объекты живой природы: растения, животные и человек. Каждый человек, вне зависимости от места рождения и проживания (будь то шумный мегаполис или деревня, остров или большая земля, пр.) является частью экосистемы....
В настоящее время влияние человека на любую экосистему ощущается повсеместно. В своих целях человек либо разрушает, либо улучшает экосистемы нашей планеты.
Так, расточительное отношение к земле, вырубка лесов, осушение болот относят к разрушительному воздействию человека. И наоборот, создание заповедников, восстановление популяций животных способствуют восстановлению экобаланса Земли и является созидательным влиянием человека на экосистемы...
Главное различие таких экосистем состоит в способе их образования.
Естественные, или природные экосистемы создаются при участии сил природы. Человек либо вообще не оказывает на них влияния, либо влияние есть, но незначительное. Самой большой природной экосистемой является наша планета.
Искусственные экосистемы называют еще антропогенными. Они создаются человеком ради получения "выгоды" в виде продуктов питания, чистого воздуха, других продуктов, необходимых для выживания. Примеры: сад, огород, ферма, водохранилище, оранжерея, аквариум. Даже космический корабль можно рассматривать как пример антропогенной экосистемы.
Главные отличия искусственных экосистем от естественных.
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.
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.
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.
