Рассмотрите рисунки 144 и 146. Из каких компонентов состоят изображенные на рисунках экосистемы? Перечислите организмы, относящиеся к продуцентам, консументам и редуцентам?
Природные сообщества нашей планеты разделяют на водные и наземные. Водные сообщества называют гидроценозами (от греч. hydor- вода и koinos - общий), или водными экосистемами. Наземные сообщества - биогеоценозами, или экосистемами суши.
Экосистема озера. Водные экосистемы, входящие в состав Мирового океана, занимающего с морями и их бассейнами 70% земной поверхности, характеризуются большим разнообразием. Различают экосистемы открытых вод и побережий, рек, озер, прудов, болот и пещерных водоемов. Как пример рассмотрим экосистему озера - наиболее распространенное водное сообщество в умеренном климате (рис. 144).
Рис. 144. Пищевая (трофическая) сеть экосистемы озера
Абиотическая среда озера представлена водой с растворенными в ней минеральными веществами, кислородом и углекислым газом. К абиотической среде также относят температуру, свет, давление, минеральный состав воды, оказывающие влияние на жизнь водных обитателей. Гидроценоз озера представлен организмами, живущие как в толще воды, так и на ее поверхности и у дна. Производное живого и неживого компонента экосистемы озера - грунт. В его состав входят неорганические вещества и органические остатки отмерших растений и погибших животных.
Основной источник энергии для озерной экосистемы - солнечный свет. Он проникает сквозь толщу воды и используется главными продуцентами - одноклеточными водорослями и цианобактериями. Они составляют фитопланктон (от греч. phyton - растение и planktos - блуждающий) экосистемы. Его масса невелика - несколько миллиграмм на 1 м3 воды. Однако он способен быстро размножаться, что обеспечивает существование консументов первого порядка - простейших и мелких рачков (дафний, циклопов), образующих зоопланктон (от греч. zoon - животное). Зоопланктоном питаются более крупные животные - планарии (плоские черви), водные членистоногие и мальки рыб. Все они - консументы второго порядка, служащие пищей для взрослых рыб - консументов третьего порядка. Рыб поедают рыбоядные хищники (например, птица скопа), образующие четвертый трофический уровень экосистемы озера.
На мелководных участках озера произрастают укореняющиеся в грунте водные растения: кувшинки, кубышки, камыши, рогоз и тростник. Среди них находят убежище и пищу моллюски, водные насекомые, рыбы и земноводные. На открытой поверхности озера обитают клопы-водомерки и жуки-вертячки, а также встречаются водоплавающие птицы (утки, гуси, лебеди) и полуводные звери (ондатра, выхухоль).
На дне озера, где меньше кислорода и недостаточно света для фотосинтеза, главным источником энергии служат отмершие растения и погибшие животные - это детрит. Всех обитателей дна называют бентосом (от греч. benthos - глубина). Сюда относят животных, питающихся детритом, например, речных раков, червей-трубочников, жгутиковых простейших и выполняющие роль редуцентов гнилостных бактерий.
Огромное влияние на жизнь озерной экосистемы оказывает температура воды. Благодаря тому, что при +4 °С вода имеет наибольшую плотность, в озере наблюдается ее расслоение по вертикали в разное время года (рис. 145).
Рис. 145. Распределение температуры воды в озере в разное время года
Зимой вода с температурой ниже +4 °С обладает более низкой плотностью, поэтому поднимается вверх, замерзает, покрывает озеро слоем льда и предохраняет его от полного промерзания. Весной солнце растапливает лед и нагревает поверхностные слои воды, которые с приближением их температуры к +4 °С погружаются вниз, заставляя лежащую под ними более холодную воду подниматься вверх. Этому способствует также ветер и волны. Осенью происходит обратный процесс. Первыми охлаждаются поверхностные слои, которые перемещаются вниз и вытесняют наверх более теплую воду. Такое весеннее и осеннее перемешивания воды выносят к поверхности озера питательные вещества, которыми богаты донные отложения, и обитающий у поверхности планктон может их использовать. В свою очередь вода, перемещающаяся из поверхностных слоев в придонные, приносит организмам-редуцентам и другим обитателям дна необходимый кислород.
Экосистема смешанного леса. Наземные природные экосистемы разделяют на древесные и травянистые. К древесным относят лесные биогеоценозы: влажный тропический лес, хвойные еловые и сосновые леса, широколиственные леса (дубовые, буковые, липовые, кленовые) и смешанные леса, состоящие из разных видов деревьев. К травянистым биогеоценозам принадлежат ковыльные и типчаковые степи, пойменные, суходольные, субальпийские и альпийские луга. Существуют также наземные экосистемы смешанного типа, например, лишайниково-травянистые в тундре, древесно-травянистые в саваннах и кустарнико-травянистые на болотах. Как пример рассмотрим экосистему смешанного леса - наиболее распространенное наземное сообщество в умеренном климате (рис. 146).
Рис. 146. Пищевая сеть экосистемы смешанного леса
Жизнь экосистемы смешанного леса в значительной мере определяется организмами. Средоформирующая роль принадлежит растениям. Они создают в смешанном лесу особый световой и температурный режимы, образуют лесную подстилку, служат прибежищем и пищей для многих животных, грибов и микроорганизмов.
В смешанном лесу произрастают разнообразные деревья: ель, сосна, береза, осина, дуб, рябина, клен. Используя солнечный свет в процессе фотосинтеза, они создают первичное органическое вещество, т.е. служат продуцентами экосистемы. Их листвой, хвоей, древесиной, семенами и плодами питаются консументы первого порядка - насекомые (гусеницы бабочек, жуки-листоеды и короеды, личинки жуков-усачей), а также растительноядные птицы (глухарь, рябчик, тетерев) и звери (белка, лесная мышь, кабан, лось). Насекомых и их личинок поедают встречающиеся в смешанном лесу земноводные (бурая лягушка, серая жаба), насекомоядные птицы (дрозд, дятел, кукушка) и насекомоядные звери (землеройка, еж).
Ими питаются хищники: ястреб и куница - консументы третьего порядка.
Рис. 147. Обитатели подстилки и почвы экосистемы смешанного леса
Особую роль в экосистеме смешанного леса играет лесная подстилка. В ней постоянно или временно обитают различные животные-детритофаги, питающиеся мертвым органическим веществом (дождевые черви, многоножки, клещи, мокрицы), плесневые грибы и гнилостные бактерии, выполняющие роль редуцентов (рис. 147). Население лесной подстилки особенно многочисленно в тех местах, где почва богата гумусом - перегноем, состоящим из темноокрашенных частиц, содержащих органические вещества. Посколько растительный опад образуется в смешанном лесу осенью, когда температура воздуха и почвы понижается, то его разложение в лесной подстилке замедляется. В результате этого образуется покров из листьев, служащий защитой для впадающих в зимнюю спячку животных, например, насекомых и пресмыкающихся. Весной с повышением температуры численность почвенных организмов увеличивается. Тогда они начинают активно перерабатывать растительный опад, превращая его в доступные для растений растворимые минеральные вещества.
Экосистемы: водные (гидроценозы) и наземные (биогеоценозы); экосистема озера, фитопланктон, зоопланктон, бентос; экосистема смешанного леса, гумус.
1. Охарактеризуйте экосистему озера. Почему биомасса продуцентов в ней меньше, чем биомасса консументов? Составьте две-три пищевые цепи из организмов - обитателей экосистемы озера (рис. 144). 2. Какой фактор абиотической среды в наибольшей степени влияет на жизнь экосистемы озера?3. Охарактеризуйте экосистему смешанного леса. Что произойдет с ней, если исчезнут: а) растительноядные копытные млекопитающие; б) растительноядные насекомые? Составьте две-три пищевые цепи из организмов - обитателей экосистемы смешанного леса (рис. 146). 4. Какова роль лесной подстилки в экосистеме смешанного леса?
Жизнь экосистемы озера зависит от химического состава воды и количества содержащихся в ней питательных веществ. Это, в свою очередь, определяется подстилающей породой и почвой. Количество питательных веществ влияет на содержание кислорода и продуктивность экосистемы озера. Так, эвтрофные озера богаты питательными веществами (и поэтому обладают значительным числом организмов), мелкие, вода в них попадает с некислых почв, принося кальций, нитраты и фосфор. Глубокие, чистые, так называемые олиготрофные озера, образуются в областях земного шара, менее богатых питательными веществами, и общее число населяющих их организмов меньше, а их видовое разнообразие - больше.