Наземные экосистемы

При классификации наземных экосистем принято ис­пользовать признаки растительных сообществ и климатиче­ские признаки, например, лес хвойный, лес тропический, холодная пустыня и т. п.

Пустыни.

Пустыня — это территория, где испарение превышает количество осадков, причем их уровень составляет менее 250 мм/г. В таких условиях произрастает скудная, разрежен­ная и обычно низкорослая растительность. Преобладание яс­ной погоды и разреженная растительность способствуют быст­рой потере теплоты ночью, накопленной почвой днем. Для пустыней характерно значительное различие между дневной и ночной температурами. Пустынные экосистемы занимают около 16% поверхности суши и расположены практически во всех широтах Земли.

Тропические пустыни. Это такие пустыни, как Южная Са­хара, которые составляют около 20% общей площади пус-тынь. Температура там круглый год высокая, а количество осадков минимальное.

Пустыни умеренных широт. Такие пустыни, как пустыня Мохаве в Южной Калифорнии, отличаются высокими дневны­ми температурами летом и низкими — зимой.

Холодные пустыни. Для них характерна очень низкая температура зимой и средняя — летом.

Растения и животные всех пустынь приспособлены улав-ливать и сохранять дефицитную влагу.

Медленный рост растений и малое видовое разнообразие делают пустыни весьма уязвимыми. Уничтожение раститель­ности в результате выпаса или езды вне дорог ведет к тому, что на восстановление утраченного требуются десятилетия.

Травянистые экосистемы.

Тропические травянистые экосистемы или саванны. Такие экосистемы характерны для районов с высокими сред­ними температурами, двумя продолжительными сухими сезо­нами и обильными осадками в остальное время года. Они обра­зуют широкие полосы по обе стороны экватора. Некоторые из этих биомов (например, равнина Серенгети в Африке) пред­ставляют собой открытое пространство, покрытое только тра­вянистой растительностью.

Травянистые экосистемы умеренных широт. Они встреча­ются во внутренних районах материков, главным образом Се­верной и Южной Америки, Европы и Азии. Основные типы травянистых сообществ умеренного пояса: высокотравные и низкотравные прерии США и Канады, пампы Южной Аме­рики, вельды Южной Африки и степи от Центральной Европы до Сибири. В этих экосистемах (биомах) почти постоянно дуют ветры, способствуя испарению влаги. Густая сеть корней тра­вянистых растений обеспечивает стабильность почвы до тех пор, пока не начинается ее распашка. Из-за высокого плодоро­дия почв высокотравных прерий большая их часть была распа­хана и занята посевами зерновых и бобовых. В 30-е годы XX в. нерациональное землепользование и периодические длитель­ные засухи привели к сильной эрозии почв и сносу пахотного горизонта, известному как «пыльные бури».

Полярные травянистые экосистемы или арктические тундры. Они расположены в районах, прилегающих к аркти­ческим ледяным пустыням. Большую часть года тундры нахо­дятся под воздействием штормовых холодных ветров и покры­ты снегом и льдом. Зимы здесь очень холодные и темные. Осадков немного, и выпадают они в основном в виде снега.

Люди проживают в суровых условиях тундры крайне ред­ко, однако обнаруженные в последнее время запасы нефти и газа обусловливают интенсивное антропогенное воздействие на окружающую природную среду тундры. Медленное разложе­ние органических веществ, малая мощность почвы, низкие тем­пы прироста растительности делают арктическую тундру одной из наиболее уязвимых экологических систем земного шара.

Лесные экосистемы.

Влажные тропические леса. Эти леса располагаются в ряде приэкваториальных районов. Они характеризуются уме­ренно высокими среднегодовыми температурами, которые ма­ло изменяются в течение суток и по сезонам, а также значи­тельной влажностью и почти ежедневно выпадающими осад­ками. В таких биомах доминируют вечнозеленые деревья, сохраняющие большую часть листьев или хвои круглый год, что обеспечивает непрерывное круглогодичное протекание процессов фотосинтеза.

Так как климатические условия во влажных тропических лесах практически неизменны, влага и теплота не имеют ли­митирующего значения, как в других экосистемах. Основным лимитирующим фактором становится содержание биогенов в часто бедных органическим веществом почвах.

Зрелый влажный лес имеет максимальное (из всех назем­ных экосистем) удельное разнообразие видов растений и жи­вотных на единицу площади. Большая часть питательных ве­ществ в этой экосистеме сосредоточена в растительном покро­ве, а не в верхнем горизонте почв, как в большинстве других биомов. Кроме того, при уничтожении растительности мало­мощные почвы легко сносятся ливневыми дождями. Таким об­разом, восстановление первичного тропического леса на об­ширных вырубках практически невозможно.

Листопадные леса умеренных широт. Они произрастают в районах с невысокими средними температурами, значительно меняющимися по сезонам. Зимы здесь не очень суровы, лет­ний период продолжителен, осадки выпадают равномерно в те­чение всего года. По сравнению с тропическими леса умерен­ного пояса быстро восстанавливаются после вырубки и, следо­вательно, более устойчивы к антропогенным нарушениям.

Северные хвойные леса. Эти леса, называемые также бореальными, или тайгой, распространены в районах субарк­тического климата. Зимы здесь продолжительны и засушли­вы, с коротким световым днем и небольшими снегопадами. Температурные условия меняются от прохладных до исключи­тельно холодных. В тайге добывают значительную часть дело­вой древесины, большое значение имеет промысел пушнины.

Особенности круговорота питательных веществ в лесах разных широт. Круговорот биогенов в холодных районах и тропиках, особенно влажных, существенно различен. У пер­вых большая часть органических веществ и доступных элементов питания постоянно находится в почве или в отложениях, а у вторых значительная часть содержится в биомассе и цирку­лирует в биоценозе благодаря мутуалистическим отношениям между микроорганизмами и растениями. При вырубке леса в умеренном или северном поясе в почве остаются биогены, сохраняется ее струк­тура, и на освобожденной площади многие годы можно полу­чать урожай однолетних культур, проводя вспашку и внося неорганические удобрения. Низкие зимние температуры спо­собствуют удержанию элементов питания в почве и уничтоже­нию «вредителей» и «паразитов».

Напротив, влажные тропические леса после вырубки теряют способность удерживать питательные вещест­ва и поддерживать их циркуляцию в экосистеме, изначально обеспечивавшей «прямой круговорот» от растения к растению, в значительной степени минуя почву.

Экологические (биотические и абиотическме) факторы и их среды обитания.

Экологический фактор — любой элемент окружающей среды, способный прямо или косвенно влиять на живой орга­низм, хотя бы на одном из этапов его индивидуального разви­тия, называют экологическим фактором.

Экологические факторы среды принято делить на две группы:

• факторы косной (неживой) природы — абиотические или абиогенные;

• факторы живой природы — биотические или биоген­ные.

С другой стороны, по происхождению и те и другие бы­вают как природными, так и антропогенными, т. е. прямо или косвенно связанными с деятельностью человека, который не только меняет режимы природных экологических факторов, но и создает новые, синтезируя ядохимикаты, удобрения, строительные материалы, лекарства и т. п.

Известно, что в основу построения системы терминов должна быть положена достаточно емкая классификация, ох­ватывающая все понятия в их взаимосвязи и развитии. Иск­лючительная сложность, взаимосвязанность и взаимозависи­мость явлений в природе затрудняет классификацию в эколо­гии. Наряду с приведенной классификацией экологических факторов существует много других (менее распространенных), в которых используют иные отличительные признаки. Так, выделяют факторы, зависящие и не зависящие от численности и плотности организмов. Например, на действие макроклима-тических факторов не сказывается количество животных или растений, а эпидемии (массовые заболевания), вызываемые патогенными микроорганизмами, зависят от их количества на данной территории. Известны классификации, в которых все антропогенные факторы относят к биотическим.
Биотические факторы.

Все живое, окружающее организм в среде обитания, составляет биотическую среду или б и о т у. Биоти­ческие факторы — это совокупность влияний жизнедеятель­ности одних организмов на другие.

Взаимоотношения между животными, растениями, мик­роорганизмами чрезвычайно многообразны. Прежде всего раз­личают гомотипические реакции, т. е. взаимодействие особей одного и того же вида, и гетеротипические — отношения представителей разных видов.

Формы биотических взаимоотношений.

Симбиоз (сожительство). Это форма взаимоотношений, при которой оба партнера или один из них извлекают пользу от другого.

Кооперация. Кооперация представляет собой длитель­ное, неразделимое взаимовыгодное сожительство двух и более видов организмов.

Межвидовая взаимопомощь. Она заключается, например, в том, что птицы уничтожают личинок-паразитов под кожей буйволов или сороки предупреждают об опасности крупных копытных.

Комменсализм. Комменсализм — это взаимодействие между организмами, когда жизнедеятельность одного достав­ляет пищу (нахлебничество) или убежище (квартиранство) другому.

Мутуализм. Мутуализм — взаимополезное сожитель­ство, когда присутствие партнера становится обязательным условием существования каждого из них.

Антибиоз. Форма взаимоотношений, при которой оба парт­нера или один из них испытывают отрицательное влияние, называется антибиозом.

Конкуренция. Это — отрицательное воздействие организмов друг на друга в борьбе за пищу, местообитание и другие необходимые для жизни условия.

Хищничество. Хищничество — отношение между хищ­ником и жертвой, заключающееся в поедании одного организма другим.

Паразитизм. Это — взаимодействие организмов, при котором один из них живет за счет другого, находясь на по­верхности или внутри его тела.

Нейтрализм. Взаимонезависимость разных видов, обитаю­щих на одной территории, называют нейтрализмом

Биотическое влияние на растения.

Биотические факторы, воздействующие на растения как первичные продуценты органического вещества, подразде­ляют на зоогенные и фитогенные.

Зоогенные биотические факторы. К факторам воздейст­вия животных на растительность прежде всего относится по­едание растения целиком или отдельных его органов (частей).

Фитогенные биотические факторы. Растения, испытывая многообразные влияния от соседних растений, одновременно сами воздействуют на них. Повсеместно существует переплете­ние и срастание корней, охлестывание ветвями соседних крон, использование одним растением другого для прикрепления и многие другие формы взаимоотношений между растениями.

Биотические факторы почвенного покрова.

В процессах образования и функционирования почвы важнейшую роль играют живые организмы. В первую очередь к ним относятся зеленые растения, извлекающие из почвы пи­тательные химические вещества и возвращающие их обратно с отмирающими тканями. В лесах основным материалом под­стилки и гумуса служат листва и хвоя деревьев, определяю­щие кислотность почвы: рН хвои ели составляет 4,3, сосны — 5,1, листьев березы — 5,7. Растительность создает непрерыв­ный поток зольных элементов из более глубоких слоев почвы к ее поверхности, т. е. их биологическую миграцию