81. Экосистемы тундры

Тундра (в северном полушарии к северу от тайги). Климат — очень холодный с полярным днем и полярной ночью. Температура — среднегодовая ниже — 5°С. За несколько недель короткого лета земля оттаивает не более 1 м в глубину. Осадки — менее 250 мм/год. Растительность: господствуют медленно растущие лишайники, мхи, злаки и осоки, карликовые кустарники. Животный мир: крупные травоядные копытные (северный олень, мускусный бык), мелкие роющие млекопитающие (кругаогодично, например, лемминги), хищники, приобретающие зимой маскирующую белую окраску (песец, рысь, горностай, полярная сова).

В тундре коротким летом гнездится большое число перелетных птиц, среди них особенно много водоплавающих, которые питаются имеющимися здесь в изобилии насекомыми и пресноводными беспозвоночными.

Вертикальная зональность экосистем суши, особенно в местах с резко выраженным рельефом, также весьма четкая. Высотная ярусность сообществ живых организмов во многих отношениях сходна с широтным распределением крупных биомов.

Влажность является основным фактором, определяющим тип биома. При достаточно большом количестве осадков, как правило, развивается лесная растительность. Температура при этом определяет тип леса. Точно так же обстоит дело в биомах степи и пустыни. Смена типов растительности в холодных регионах происходит при меньших годовых суммах осадков, так как при низких температурах меньше воды теряется на испарение. Температурный фактор становится главным только в очень холодных условиях с вечной мерзлотой. Так, в тундре тепла хватает лишь на то, чтобы сошел снег и оттаяли самые верхние горизонты почвы. Ниже в ней постоянно сохраняется лед. Это явление и называется вечной мерзлотой. Она ограничивает распространение на север еловых и пихтовых лесов из-за препятствия глубокому проникновению в почву их корневой системы и в то же время не мешает произрастанию карликовых морозоустойчивых растений тундры.

При дальнейшем понижении температуры карликовая морозоустойчивая растительность тундры сменяется полярными пустынями.

Каждый биом характеризуется специфическим составом не только растений, но и животных. Так, белый полярный медведь водится только во льдах Арктики. Почему бы ему не жить в других биомах? Причина в том, что белый медведь приспособился к определенному комплексу условий. Он живет только там, где одновременно есть холодная вода, соответствующая пища (питается он в первую очередь тюленями, молодыми моржами, рыбой и выброшенными на мель китами) и дрейфующие льды. Там, где хоть одно из этих трех условий отсутствует, нет и медведей.

Таким образом, сложение экосистем в значительной мере зависит от их функциональной «предназначенности» и наоборот. По Н. Ф. Реймерсу (1994), это находит отражение в принципе экологической комплементарности (дополнительности): никакая функциональная часть экосистемы (экологический компонент, элемент и т. д.) не может существовать без других функционально дополняющих частей. Близок к нему и расширяющий его принцип экологической конгруэнтности (соответствия): функционально дополняя друг друга, живые составляющие экосистемы вырабатывают для этого соответствующие приспособления, скоординированные с условиями абиотической среды, в значительной мере преобразуемой теми же организмами (биоклимат и т. д.), т. е. наблюдается двойной ряд соответствия — между организмами и средой их обитания — внешней и создаваемой ценозом. Например, виды, составляющие экосистемы пустыни, приспособлены^ одной стороны, к ее климатическим и другим абиотическим условиям, а с другой — к среде экосистемы и друг к другу. Это же характерно для организмов любого биома и другого более низко или высоко стоящего в иерархии систем подразделения биосферы. В связи с этим здесь уместно привести принцип (закон) формирования экосистемы (функционально-пространственной экологической целостности, связи биотоп — биоценоз): длительное существование организмов возможно лишь в рамках экологических систем, где их компоненты и элементы дополняют друг друга и соответственно приспособлены друг к другу, что обеспечивает воспроизводство среды обитания каждого вида и относительно неизменное существование всех экологических компонентов. Совершенно очевидно, чти принцип формирования экосистемы есть суммарное отражение принципа экологической комплементарности (дополнительности и принципа экологической конгруэнтности (соответствия)

82. Болотные экосистемы

Болотные экосистемы хвойно-лесной (таежной) зоны европейской части России. Болото представляет собой сложную экосистему, основными компонентами которой выступают вода, растительность, торф. Специалисты рассматривают болото как группу взаимосвязанных биогеоценозов, характеризующихся обильным увлажнением, специфической влаголюбивой растительностью и торфообразованием.

Условия обитания растений здесь отличны от условий лесов и лугов. Для болот характерны постоянное или периодическое обильное увлажнение, недостаточная аэрация, бедность азотно-минерального питания, постоянное нарастание торфяного субстрата.

Болота есть почти во всех природных зонах. Травяные болота, например, встречаются во всех зонах европейской части России – от тундр до полупустынь. Полигональные и бугристые болота распространены в тундрах, верховые сфагновые болота – в хвойно-лесной (таежной) зоне. Характер распространения болот, их размеры, конфигурация, видовой состав и структура растительного покрова, мощность и строение торфяных залежей обусловлены главным образом климатом и геоморфологическими условиями

По мере продвижения с севера на юг выделяются следующие болотные зоны, которые в общем соответствуют широтным растительным зонам

1. Зона полигональных болот территориально соответствует полосе северных (типичных) тундр и выражена на северо-востоке европейской части России

2. Зона бугристых болот приурочена к южной полосе тундры, к лесотундре и заходит на север северо-таежной полосы в горных и предгорных районах.

3. Зона аапа-болот протягивается единой широтной полосой от Кольского полуострова до севера Приуралья. Эта зона связана с северной тайгой. Отдельные массивы аапа-болот встречаются и в лесотундре.

4. Зона выпуклых олиготрофных торфяников территориально совмещена с хвойно-лесной (таежной) зоной.

5. Зона эвтрофных и олиготрофных сосново-сфагновых торфяников простирается узкой полосой от самой южной полосы тайги (подтайги), но в западной части она захватывает и север зоны широколиственных лесов. Для нее характерно преобладание низинных и переходных болот над верховыми

6. Зона равнинных эвтрофных болот и торфяников совмещается с самой южной полосой зоны широколиственных лесов и особенно хорошо прослеживается в лесостепи. Входит в пояс слабого торфонакопления.

7. Зона пресноводных и засоленных травянистых, преимущественно тростниковых, болот охватывает степные и полупустынные области России, в которых процесс торфообразования крайне затруднен сухостью климата.

Всего торфяных болот в европейской части России и на сопредельных территориях (в бывших республиках СССР) около 30 млн га. Распределение их неравномерное – примерно половина приходится на северную часть (Архангельская и Вологодская области, Республика Коми). В Ленинградской, Псковской, Новгородской областях и Карелии площадь торфяных болот составляет около 6 млн га.

Много торфяников в Латвии и Эстонии (около 1,5 млн га). В Белоруссии они занимают около 2,5 млн га, на Украине 1 млн га. В районах Нижнего и Среднего Поволжья, центральных черноземных областях торфяные болота крайне редки, площадь их по отдельным областям колеблется от 10 до 60 тыс. га

Таким образом, наибольшие площади торфяных болот в европейской части России сосредоточены на севере и северо-западе хвойно-лесной (таежной) зоны. Господствующее положение занимают выпуклые олиготрофные торфяники, для развития которых здесь сложились наиболее благоприятные условия: значительное преобладание осадков над испарением, довольно высокая относительная влажность воздуха, близость к поверхности грунтовых вод и бедность их элементами минерального питания, равнинность территории, а также длительная история развития поверхностных образований. Эта зона характеризуется интенсивным торфонакоплением и составляет основную часть торфяных запасов России.

Но степень заторфованности и заболоченности в этой зоне неодинакова. На древних аллювиальных равнинах она достигает 40%. Это обширные низменности на территории Ленинградской, Новгородской и Псковской областей, Северо-Двинская низменность, Мещерская впадина, Молого-Шекснинское междуречье и ряд других районов. Здесь преобладают крупные верховые болотные массивы и их системы, почти сплошь покрывающие водоразделы. Площадь болот составляет несколько десятков тысяч гектаров. Например, болото Усинское в республике Коми протянулось с севера на юг более чем на 40 км, а его площадь составляет 111 тыс. га

Сфагновые верховые болота имеют выпуклую форму поверхности, что отражается в их названии. В создании такой формы главенствующую роль играют сфагновые мхи, основные торфообразователи. В зависимости от характера поверхности и превышения центра болота над окраинами выделяют слабо, резко, полого- и плоско-выпуклые сфагновые болота. Микроформы на олиготрофных болотах представлены кочками, грядами, мочажинами, озерками. Их сочетания образуют всевозможные морфологические типы комплексов: грядово-мочажинные, грядово-озерковые, грядово-озерные

Структура растительного покрова олиготрофных выпуклых болот довольно сложна. Неоднородность условий увлажнения, питания, характерный микрорельеф обусловили его комплексность и пестроту сложения.

Наряду с верховыми болотами в европейской тайге представлены и сфагновые переходные болота. Самые крупные из них встречаются в средней и южной тайге (Архангельская, Вологодская, Ленинградская области, юг Карелии). Они размещаются в депрессиях водоразделов, в речных долинах и особенно характерны для озерных котловин. В их питании, помимо атмосферных осадков, участвуют слабоминерализованные грунтовые и весенние паводковые воды. Растительность и торфяная залежь этих болот еще недостаточно полно изучены.

По всей тайге широко распространены травяные эвтрофные болота. Они приурочены к поймам рек, речным плесам, берегам озер, а также к депрессиям различного происхождения на водоразделах, где имеется выход грунтовых вод. Торфяные залежи низинного типа значительно варьируют по глубине и составу. В залежах наиболее распространены осоковый, осоково-хвощевый и осоково-гипновые торфа. Преобладающая часть болот имеет площадь менее 10 га, но известны и крупные, площадью свыше 10 тыс. га (Вологодская область). Поверхность болот, ровная или кочковатая, часто наклонена в сторону водоема

Многие травяные болота, особенно осоковые, вторичны, возникли после вырубки древостоя и поддерживаются благодаря сенокошению. По всей таежной зоне часто встречаются и лесные болота, либо в виде отдельных массивов, либо по окраинам верховых болот. Обычно они занимают небольшие площади. Большая их часть относится к низинным. Деревья на болотах хорошо развиваются только при достаточном снабжении корней кислородом, поэтому лесные болота связаны с умеренным, часто периодическим увлажнением или с проточными водами. На болотах тайги европейской части России известны черноольховая, еловая, березовая и сосновая формации

Черноольховые болота (южная тайга, подтайга) развиты в условиях особенно богатого питания (талыми и грунтовыми водами). Березняки формируются в более обедненных условиях и приурочены к поймам, котловинам водоразделов, притеррасным понижениям и окраинам болот при менее интенсивном проточном увлажнении. Еловые болота распространены на северо-востоке европейской тайги, где они замещают черноольшаники. Сосновые болота встречаются относительно редко, преимущественно в притеррасных понижениях или по окраинам крупных массивов. В основном они представлены болотно-травяной группой.

Болота в европейской тайге, особенно в южной части ареала (южной тайге и подтайге), используются прежде всего для добычи торфа – топливного, подстилочного, для производства удобрений как химического сырья. Торф употребляется для местных нужд, а также идет на экспорт. Выработанные или разрабатываемые торфяники занимают большую площадь. Сфагновые переходные болота являются первоочередным объектом лесной мелиорации. Многие из них осушены даже в пределах северной тайги. Травяные болота осваиваются под сельскохозяйственные угодья (сенокосы, пашни). Однако не всегда осушение болот дает положительные результаты. Более рентабельно использование естественных ресурсов сфагновых верховых и переходных болот, прежде всего для сбора ягод. Большие площади клюквенных угодий сосредоточены на болотах Молого-Шекснинского междуречья. Сфагновые болота важны как природные объекты для сохранения запасов чистой пресной воды, они значительно уменьшают опасность возникновения пожаров в засушливые годы.

№83 Пресноводные экосистемы

Пресноводные экосистемы.

Пресноводные местообитания делятся на: 1 лентические (стоячие воды) — озера, пруды и т.д., 2 заболоченные зоны — марши и болота, 3 лотические (текучие воды) — реки, ручьи и т.д.

Особенности: 1) пресные воды — практически единств источник для бытовых и промышл нужд, 2) пресноводные экосистемы предствл собой самую удобную и дешевую систему переработки отходов, 3) уникальность термодинамических свойств воды, способствующих уменьшению температурных колебаний среды. Лимитирующие ф-ры водной среды: температура, прозрачность, течение, соленость, концентрация О2 и СО2 и др.

Водные организмы: бентос (донные) — перифитон (околодонные) — планктон (фито-, зоо-) (микроскопические) — нектон (крупные плавающие рыбы) — нейстон (личинки комаров, стрекоз…).