- •1.Предмет и задачи курса
- •2.Водная экология и гидробиология в системе естественных наук
- •3.Предмет, цель, задачи, основные методы водной экологии и гидробиологии.
- •4.Основные направления водной экологии и гидробиологии
- •5.История развития водной экологии и гидробиологии
- •1.Вода как среда обитания
- •2.Общая характеристика гидросферы
- •3.Водные ресурсы и их особенности
- •4.Происхождение воды и гидросферы
- •5.Вода и ее круговорот.
- •2.Понятие экологической системы иерархично.
- •2.Плотность, вязкость и поверхностное натяжение воды.
- •3.Термические и оптические свойства воды
- •4Физико-химические свойства грунтов.
- •5.Вещества, содержащиеся в природной воде
- •2.Общая характеристика населения.
- •1 Формы питания и пищи гидробионтов
- •2 Способы добывания пищи
- •3. Заглатывание грунта и собирание детрита
- •4.Фильтрация и седиментация
- •5.Пастьба и охота
- •1. Водно-солевой обмен у водных организмов
- •2.Пресноводная осморегуляция.
- •3.Осморегуляция в море. Костные рыбы.
- •4.Осморегуляция в море. Хрящевые рыбы.
- •5.Физиологический контроль осморегуляции.
- •6.Экологические варианты осморегуляции.
- •1.Адаптации гидробионтов к газообмену
- •2.Интенсивность и эффективность дыхания
- •3.Устойчивость гидробионтов к дефициту кислорода и заморные явления
- •1.Рост и формы роста
- •2.Развитие и продолжительность развития.
- •3.Энергетика роста и развития
- •1. Основные механизмы эвтрофирования.
- •2.Проблема лимитирования продуктивности водоемов
- •3.Использование воды в мире
- •1.Загрязнение водоемов
- •2.Континентальные воды
- •1.Источники и распространение: антропогенные выбросы окислов серы и азота
- •2.Действие закисления на водную биоту
- •3.Борьба с закислением: перспективы.
- •1.Биологические ресурсы.Классификация живых организмов
- •1. Биологические ресурсы.
- •1.2 Биотический круговорот
- •3 Развитие рыболовства
- •3.2 Динамика и структура мирового рыболовства
1.2 Биотический круговорот
Основными источниками создаваемого в океане первичного органического вещества являются фотосинтезирующие растения - автотрофы ( продуценты). Они стоят в начале солнечного излучения, улавливая ее с помощью хлорофилла и других пигментов. Из простых элементов - углерода, водорода, кислорода, а также питательных солей, соединений азота, фосфора биотического круговорота. Растения используют энергию, кремния кальция и др. — автотрофы вырабатывают сложные органические соединения.
Консументы (гетеротрофные животные) питаются готовым органическим веществом - растениями, другими животными, органическими остатками, продуктами жизнедеятельности. Первичная продукция растений используется растениеядными животными (консументами первого порядка) в качестве сырья для построения своего тела, а также как источник энергии жизнедеятельности. Хищники (консументы более высоких порядков) пожирают растениеядных животных, чтобы получить материал и энергию для своих нужд.
Структура пищевых связей в конкретных сообществах океана может быть простой, в виде одного ряда трофических звеньев, и сложной, когда трофические связи организмов переплетаются в сложную сеть. Примером простой цепочки может служить известная своей высокой продуктивностью экосистема области апвеллинга в Тихом океане у берегов Перу. Обильно развивающийся в богатых биогенами водах фитопланктон служит пищей рыбам (анчоусу), которыми в свою очередь кормятся многочисленные птицы, образующие на берегу крупнейшие в мире «птичьи базары». Помет этих птиц, благодаря сухому климату, накапливается в огромных количествах, уплотняется и превращается в гуано - ценное, богатое фосфором сельскохозяйственное удобрение. Промысел анчоусов в этом районе дает самую большую долю в мировом улове рыбы.
Правило 10%. В процессе питания в экосистеме осуществляется передача вещества и энергии с одного трофического уровня на другой. Часть вещества и энергии при этом теряется. В среднем каждое последующее звено в цепи питания содержит вещества и энергии в десять раз меньше, чем предыдущее звено (правило 10% Линдемана). Например, для нагула 1 кг веса крупной океанической рыбе требуется около 10 кг мелких рыб, которыми она питается, 100 кг зоопланктона - корма для мелких рыб и 1000 кг фитопланктона - корма для зоопланктона.
Трофическую структуру можно изобразить в виде экологической пирамиды, основанием которой служит первый уровень (уровень продуцентов), а последующие уровни образуют этажи и вершину пирамиды.
Традиционный способ использования биологических ресурсов океана - рыболовство. Объектом промысла в основном служат крупные хищные рыбы, занимающие верхние звенья пищевой цепи. Теория подсказывает, что такой путь использования биологических ресурсов мало эффективен. Переход на каждую ступень вниз по трофической цепочке сулит увеличение биомассы на порядок. Примером могут служить названный выше анчоус, а также криль - ракообразные планктона приантарктических районов.
Заметим, что в открытом океане перераспределение энергии питания в экосистеме принципиально отличается от такового на суше. В наземных экосистемах господствуют крупные многолетние растения - деревья, травы, кустарники. Их биомасса составляет более 90% общей биомассы сообщества; на долю животных приходятся единицы процентов. Только незначительная часть растений потребляется растениеядными животными; большая часть разлагается грибами и бактериями. В море только на мелководьях, где распространены заросли крупных морских водорослей и трав, распределение энергии подобно наземному. Экосистема открытого океана полностью основана на первичной продукции одноклеточных водорослей, входящих в состав фитопланктона. Почти весь фитопланктон быстро выедается мелкими растениеядными животными, входящими в состав зоопланктона.
Парадокс перевернутой пирамиды объясняется очень высокой продуктивностью фитопланктона, который способен удваивать биомассу путем деления клеток в течение одного-двух дней. Свидетельством тому, что одноклеточные водоросли очень эффективно используют жизненное пространство, является обнаружение их огромных скоплений, способных придавать морской воде зеленый, бурый или даже красный цвет (синий цвет воды всегда свидетельствует о ее высокой прозрачности и бедности жизнью). Благодаря высокой продуктивности автотрофов в Мировом океане производится примерно столько же первичной продукции, сколько ее дают все наземные растения, включая сельскохозяйственные угодья. Годовой урожай фитопланктона составляет 550Ч109 т.[2,94c].
Зоопланктон воспроизводит потомство в течение двух-трех недель. Годовой урожай зоопланктона 53Ч109 т, нектона - около 0,2Ч109 т.[2,94c]. Таким образом трофическая пирамида гидробионтов имеет весьма устойчивое широкое основание.
Роль мирового океана в обеспечении продовольственных потребностей населения земли
Развитие человеческого общества непосредственно связано со все более полным использованием всех источников продовольственного сырья на планете. Продовольствие – необходимая часть фонда жизненных средств человека, производство продуктов питания является самым первым условием жизни непосредственных производителей и всякого производства вообще.
В настоящее время на общемировом уровне наблюдается углубление разрыва между производством продовольствия и спросом на него. На протяжении последнего десятилетия производство сельскохозяйственной продукции росло в среднем на 2.75% в год, в то время как реальная потребность в ней – на 3.5% в год.[3,65c]. Вследствие такого разрыва хроническое недоедание и голод, которые и в прошлом были постоянным уделом беднейших слоев населения, в последние 10-15 лет приобрели беспрецедентные масштабы.
По оценкам Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН (ФАО), в первой половине 80-х годов рацион питания жителей Азии и Африки был в среднем на 3-4% ниже самых минимальных физиологических потребностей; хронически голодает около 4% населения развитых капиталистических стран.[3,65c]. Особенно значителен дефицит ценнейшего компонента человеческого рациона – белка животного происхождения.
Хотя продовольственная проблема затрагивает беднейшие слои населения как менее развитых стран, так и индустриальных стран капитализма, ее современные масштабы определяются прежде всего положением в развивающихся странах. Дефицит продуктов питания – неизбежный спутник, унаследованной от колониального прошлого нищеты широких масс населения – стал характерной чертой развития значительного числа стран Азии, Африки и Латинской Америки. Необходимо отметить, что непосредственное проявление проблемы – энергетическая недостаточность (т. е. разрыв между калорийностью потребления и фактическими затратами энергии человеком) и биологическая несбалансированность рациона (дефицит белков, углеводов, витаминов). Особую роль играют белки, являющиеся основой для построения тканей человеческого тела и биологическими катализаторами. Нехватка белковосодержащей пищи ведет к тому, что организм не усваивает и другие нужные ему питательные вещества. Наиболее важны белки животного происхождения, питательная ценность которых наилучшим образом отвечает потребностям человека. Между тем от нехватки а пище белка страдает ныне каждый второй человек в мире.
Социалистические страны добились крупных успехов в решении продовольственной проблеме: голод и недоедание здесь давно ликвидированы, калорийность питания в государствах Восточной Европы – одна из наиболее высоких в мире. Продовольственная проблема стоит перед этими государствами в плане обеспечения высококачественного и сбалансированного рациона. Причем подчинение экономики социализма интересам более полного удовлетворения материальных и культурных потребностей людей ставит эту задачу а ряд важнейших.
Необходимость обеспечения продовольствием огромных масс людей является серьезной глобальной проблемой современности. В основе этой проблемы лежит не только ряд общих для всего человечества естественноисторических предпосылок, но и комплекс специфических, качественно отличных для каждой общественной системы социально-экономических факторов. Анализ этих предпосылок производится в ряде работ ученых-марксистов. Пути решения продовольственной проблемы различны, но общее их условие – рациональная эксплуатация всех естественных источников продовольствия. Все большую актуальность в этой связи приобретают биоресурсы Мирового океана.
Ценность рыбы и других морепродуктов как продукты питания обусловлена высоким содержанием белка, жира, витаминов В, А и С и микроэлементов при достаточной калорийности. Содержание белка в данных продуктах колеблется от 15 до 20% их чистого веса, содержание жира – от 0.6 до 20%. Белок морской пищевой продукции имеет хорошо сбалансированный для потребления состав незаменимых аминокислот, усваивается человеком быстрее, чем мясо теплокровных животных. Это делает морские продукты чрезвычайно эффективными для дополнения пищевого рациона.
Особенности распространения морских биоресурсов таковы, что высокое потребление водных объектов может оказаться доступным и тем странам, уровень экономического развития которых пока невысок. Поскольку себестоимость рыбы в среднем почти в 5 раз меньше себестоимости мяса, то и цена этих продуктов различна.
Во второй половине ХХ в. роль океана в обеспечении населения мира продовольствием существенно возросла. Проведение широких рыбохозяйственных исследований, внедрение достижений научно-технического прогресса в рыбопромысловую технику и другие факторы способствовали тому, что темпы прироста объема мирового промысла на протяжении послевоенного периода превышали темпы роста народонаселения. В настоящее время на рыбу приходится около 20% мирового потребления белка животного происхождения.[3,67c]. При учете (с соответствующим коэффициентом пересчета) рыбной муки доля продукции водного промысла в общем потреблении населением животного белка достигает 24%.
Особенно большое значение рыба имеет в рационе жителей многих прибрежных развивающихся стран. Для более чем половины из них рыба обеспечивает треть того скудного объема животного белка, который они получают. В странах Юго-Восточной Азии на морепродукты приходится более 50% общего потребления животного белка.
Довольно значительную и всевозрастающую роль играет рыбная продукция в постсоциалистических государствах, где 90% населения получает от нее более 30% белков животного происхождения. Столь же велика роль биологической продукции океана лишь в нескольких капиталистических государствах: Японии, Норвегии, Португалии, Испании и Исландии. В целом же по странам развитого капитализма значение этой продукции как источника белка меньше: населения этих стран получает за счет рыбы менее 20% животного белка.[3,67c].
Хотя значение рыбы в пищевом рационе населения освободившихся стран выше, ее среднедушевое потребление в несколько раз ниже, чем в развитых государствах. Столь глубокое неравенство в потреблении продукции водного промысла (подушевое потребление в развивающихся государствах почти втрое ниже, чем в развитых) объясняется целым комплексом факторов. Главный из них – низкий уровень развития производительных сил, который не позволяет молодым государствам полностью использовать биологическую продуктивность омывающих их берега вод. Япония, например, смогла в послевоенный период за счет морского рыболовства втрое увеличить свои ресурсы продовольственного сырья, тогда как Индонезия – лишь на 45%.[3,68c].
Таким образом, роль Мирового океана в решении глобальной продовольственной проблемы определяется состоянием имеющихся биологических ресурсов и экономическими возможностями общества по их эксплуатации.