Характеристика пресноводных экосистем

Лентические экосистемы в литоральной зоне содержат два типа продуцентов: укрепившиеся в дне цветковые расте­ния и плавающие зеленые растения — водоросли, некоторые высшие (рдесты) (рис. 7.7). Растения, укрепленные в дне, об­разуют три концентрические зоны: 1) зона надводной вегета­ции — фотосинтезирующая часть растений (камыши, рогозы и др.) находится над водой, а биогенные элементы извлека­ются из донных осадков; 2) зона укрепленных в дне растений с плавающими по воде листьями (кувшинки) — у них та же роль, что и у растений первой зоны, но они могут затенять нижние толщи воды; 3) зона подводной вегетации — укоре­ненные и прикрепленные растения, полностью находящиеся под водой и осуществляющие фотосинтез и минеральный об­мен в водной среде (рдесты и прикрепленные водоросли — харовые).

Животные, консументы, более разнообразны в литорали, чем в других зонах водоема. Перифитон представлен моллю­сками, коловратками, мшанками, личинками насекомых и др. Многие животные нектона дышат кислородом атмосферного воздуха (лягушки, саламандры, черепахи и др.). Рыбы боль­шую часть жизни проводят в литорали и здесь же размножа­ются. Зоопланктон представлен ракообразными, имеющими большое значение для питания рыб (дафнии и др.).

В сообществах лимнической зоны продуцентом является фитопланктон. В водоемах умеренного пояса плотность его популяции заметно изменяется по сезонам. Весной «цвете­ние» связано с массовым развитием приспособленных к про­хладной воде диатомитовых водорослей, летом — зеленых, осенью — азотфиксирующих сине-зеленых водорослей. Зоо­планктон представлен растительноядными ракообразными и коловратками, все другие — хищники. Нектон лимниче­ской зоны — это только рыбы.

Сообщества профундальной зоны существуют без света. Фауна и флора здесь —■ в зоне поверхностного раздела во­да — ил, где накапливается органический материал, — пред­ставлена бактериями и грибами (редуценты), а также бентосными формами — личинками насекомых, моллюсками, кольчатыми червями (консументами).

Количество красных кольчатых червей возрастает с рос­том загрязнения водоема сточными водами, т.е. по этому показателю можно судить о степени загрязнения водоема.

Действие на сообщества стоячих водоемов таких лими­тирующих факторов, как содержание кислорода, температу­ра и освещенность, зависит от специфических особенностей этих водоемов — озер, прудов и искусственных водохра­нилищ.

Озера — естественные пресноводные водоемы, образо­вались геологически сравнительно недавно — за последние несколько десятков тысяч лет, и лишь возраст некоторых из них исчисляется миллионами лет. например Байкала. Нали­чие у большинства озер профундальной зоны сказывается на температурном режиме водной толщи, на ее «перемеши­вании» и распределении кислорода в ней. Эти процессы сезон- ны, как и стратификация озера по температурному режиму (рис. 7.8).

В озерах умеренного пояса в летнее время можно выде­лить в вертикальном разрезе три зоны: эпилимнион — до глу­бины, где происходит конвекция (циркуляция) воды; термо­клина — это промежуточная зона, где вода не смешивается с водой верхней зоны; гиполимнион — область холодной воды, где нет циркуляции.

Термоклина обычно расположена ниже границы проник­новения света, и запасы кислорода, в отрезанном от его ис­точников гииолимнионе, истощаются. Наступает летний пе­риод стагнации. Осенью, вследствие выравнивания темпе­ратур, происходит общее перемешивание воды и обогаще­ние гиполимниона кислородом. Зимой, когда температура воды подо льдом становится ниже 4 °С, что снижает ее плот­ность и снова приводит к стратификации озера и к зимней стагнации. Весной, после таяния льда, температура воды достигает 4 °С, она тяжелеет и снова происходит весеннее перемешивание. Это классическая схема для водоемов Ев­разии и Северной Америки. В полярных областях и субтро­пиках общее перемешивание воды в водоемах бывает только один раз в году: в первом случае — летом, во втором — зи­мой. В водоемах тропиков перемешивание воды идет посто­янно, но медленно, а общее ее перемешивание происходит редко и нерегулярно.

Цветение фитопланктона обычно приурочено к перемеши­ванию, когда в фотической (освещенной) зоне появляются во­ды, обогащенные природными биогенными компонентами. С точки зрения продуктивности озера подразделяются на две группы: 1) олиготрофные (малокормные) и 2) эвтрофные (кормные). Продуктивность лентических экосистем зависит также от поступающих веществ с окружающей суши и от глу­бины озера (наиболее продуктивны мелкие озера).

Пруды обладают хорошо развитой литоралью, и страти­фикация практически отсутствует; образуются они в различ­ных понижениях, часто временно пересыхают летом или в засушливые годы. Фауна прудов способна переживать сухие периоды в покоящемся состоянии или перебираться в другие водоемы (земноводные). Естественные пруды высокопродук­тивны. В искусственных прудах, в основном, человек сам под­кармливает рыб.

Водохранилища создаются человеком при возведении гидроэнергетических и гидромелиоративных комплексов. Это уже не природная экосистема, а природно-техническая сис­тема. Распределение тепла и биогенов в ней зависит от ти­па плотины. Если вода сбрасывается придонная, то в этом случае водохранилище аккумулирует тепло и экспортирует биогенные вещества, если сброс идет поверх плотины, то экспортируется тепло и аккумулируются биогены. В первом случае спускается вода гиполимниона, во втором — эпи- лимниона. Через глубоководные шлюзы в реку поступает и более соленая вода, а биогены вызывают эвтрофикацию участка реки.

Лотические экосистемы — реки — отличаются от стоя­чих водоемов тремя основными условиями: 1) течения — важ­ный лимитирующий и контролирующий фактор; 2) обмен ме­жду водой и сушей значительно более активен; 3) распреде­ление кислорода более равномерно, так как практически от­сутствует стратификация.

Скорость течения влияет на распределение рыб в реках — они могут жить и под камнями, и в заводях, под перекатами, но это будут разные виды, адаптированные к конкретным ус­ловиям. Река — открытая экосистема, в которую поступает с прилегающих пространств большое количество органического вещества.

Детритное питание — основа трофических цепей лотических экосистем: более 60% энергии консументы получают от привнесенного материала. Зато кислорода в реках достаточно и содержание его в воде постоянно, что обусловило узкую то­лерантность организмов по отношению к кислороду.

Выделяют лотические сообщества перекатов и плесов. На перекатах поселяются организмы, способные прикре­питься к субстрату (нитчатые водоросли), или хорошие плов­цы (форель). На участках плеса сообщества напоминают пру­довые.

В больших реках прослеживается продольная зональность: в верховьях — сообщества перекатов, в низовьях и дельте — плесов, между ними местами могут возникать и те и другие. Продольная зональность подчеркивается изменениями видо­вого состава рыб. К низовьям видовой состав обедняется, но увеличиваются размеры рыб.

Заболоченные пресноводные участки, обычно соб­ственно болота, — низинные и верховые. Низинные име­ют, как правило, питание подземными водами; а верховые — атмосферными осадками. Верховые могут встречаться в лю­бом понижении или даже на склонах гор, низинные возни­кают вследствие зарастания озер и речных стариц. Они по­крыты водными макрофитами, болотными растениями и кус­тарниками.

Болотные почвы и торфяники содержат много углерода (14-20%), сельскохозяйственная отработка которых приводит к выделению в атмосферу большого количества углекислого газа, что усугубляет СО,-проблему.

§ 4. Морские экосистемы