Продуктивность и биомасса экосистем материков и океанов Земного шара (Уиттекер, 1980)

Второй вопрос, на который важно получить ответ: какие же экосистемы в пределах океана и суши являются наиболее про­дуктивными?

Еще В. И. Вернадский в свое время выделил очаги наи­большей концентрации жизни, назвав ихпленками и сгущения­ми живого вещества. Под пленками живого вещества понимается повышенное количество его на больших пространствах. В Океане обычно выделяют две пленки:поверхностную, или планктонную, и донную, или бентосную. Мощность поверхностной пленки обус­ловливается в основном эуфотической зоной, то есть тем слоем воды, в котором возможен фотосинтез. Она колеблется от нескольких десятков и сотен метров (в чистых водах) до не­скольких сантиметров в загрязненных водах. Донная пленка образована в основном гетеротрофными экосистемами, и по­этому органическое вещество ее представлено вторичной про­дукцией, а количество его зависит в основном от поступления трупов организмов с поверхностной пленки.

В наземных экосистемах также выделяют две пленки живо­го вещества. Приземная, заключенная между поверхностью по­чвы и верхней границей растительного покрова, имеет толщину от нескольких сантиметров (пустыни, тундры, болота и др.) до нескольких десятков метров (леса). Вторая пленка — почвенная. Эта пленка наиболее насыщена жизнью, во всяком случае, богата организмами. На 1 м² почвенного слоя насчитывают милли­оны насекомых, десятки и сотни дождевых червей и сотни мил­лионов микроорганизмов. Толщина данной пленки находится в прямой зависимости от мощности почвенного слоя и его богат­ства гумусом. В тундрах и пустынях это несколько сантиметров, на черноземах, особенно тучных, — до 2—3 метров.

Повышенные концентрации живого вещества в биосфере обычно приурочены к условиям так называемого"краевого эф­фекта" или экотонов. Такой эффект возникает на стыках сред жизни или различных экосистем. В приведенных примерах для водных экосистем поверхностная пленка»— это зона контакта атмосферы и водной среды, донная — водной толщи и донных отложений, почвенная — атмосферы и литосферы.

Примером повышенной продуктивности на стыках экосис­тем могут служить переходные экосистемы между лесом и по­лем ("опушечный эффект"), а в водных средах — экосистемы, возникающие на стыках впадения рек в моря, океаны и озера и т.п.

Этими же закономерностями во многом обусловливаются упоминавшиеся вышелокальные сгущения больших масс живого вещества (наиболее высокопродуктивные экосистемы). Обычно в Океане выделяют следующие сгущения живого вещества:

1. Прибрежные. Они располагаются на контакте водной и наземно-воздушной среды. Особенно высокопродуктивны экоси­стемы в местах впадения рек в моря и океаны (эстуарии). Про­тяженность этих сгущений тем значительнее, чем больше вынос реками органических и минеральных веществ с суши.

2. Коралловые рифы. Высокая продуктивность этих экосистем связана прежде всего с благоприятным температурным режимом, филь-трационным типом питания многих организмов, видовым бо­гатством сообществ, симбиотическими связями и другими факторами.

3. Саргассовые сгущения. Создаются большими массами плавающих водорослей, чаще всего саргассовых (в Саргассовом море) и филлофорных (в Черном море).

4. Апвеллинговые. Эти сгущения приурочены к районам Океана, где имеет место вос­ходящее движение водных масс от дна к поверхности (апвеллинг – Up-welling). Они несут много донных органических и минеральных отложений и в результате активного перемешивания хорошо обеспечены кислородом. Эти высокопродуктивные экосистемы являются одним из основных районов промысла рыб и других морепродуктов.

5. Рифтовые глубоководные (абиссальные) сгу­щения. Открыты эти экосистемы только в 70-х годах настоящего столетия. Они уникальны по своей природе: существуют на боль­ших глубинах (2—3 тыс. метров), первичная продукция в них образуется только в результате процессов хемосинтеза за счет высвобождения энергии из сернистых соединений, поступаю­щих из разломов дна (рифтов). Высокая продуктивность здесь обязана прежде всего благоприятным температурным условиям, поскольку разломы одновременно являются очагами выхода из недр подогретых (термальных) вод. Это единственные экосис­темы, не использующие солнечную энергию. Они живут за счет энергии недр Земли.

На суше к наиболее высокопродуктивным экосистемам (сгущениям живого вещества) относят:

1) экосистемы берегов морей и океанов в районах, хорошо обеспеченных теплом;

2) экосистемы пойм рек, периодически заливаемые водами рек,которые откладывают ил, а вместе с ним органические и био­генные вещества;

3) экосистемы небольших внутренних водо­емов, богатые питательными веществами, а также

4) экосисте­мы тропических лесов. Продуктивность других экосистем вид­на из табл. 3.

Что касается вторичной (животной) продукции, то она заметно выше в Океане, чем в наземных экосистемах. Это связано с тем, что на суше в звено консументов (травоядных) в среднем включается лишь около 10% первичной продукции, а в Океане — до 50%. Поэтому, несмотря на более низкую пер­вичную продуктивность Океана, чем суши, по биомассе вторич­ной продукции эти экосистемы примерно равны(см. табл. 2).

В наземных экосистемах основную продукцию (до 50%) и особенно биомассу (около 90%) дают лесные экосистемы.Вме­сте с тем основная масса этой продукции поступает сразу в зве­но деструкторов и редуцентов. Для таких экосистем характерно преобладаниедетритных цепей питания. В травянистых экосистемах (луга, степи, прерии, саванны), как и в Океане, значи­тельно большая часть первичной продукции отчуждается фито­фагами (травоядными животными).Такие цепи носят название пастбищных, или цепей выедания.

Человек должен стремиться прежде всего сохранить высо­ко­продуктивные экосистемы. Они представляют как бы основ­ной каркас биосферы, и его разрушение связано с наиболее зна­чительными отрицательными последствиями.