Меню

Жизнь в экосистеме озера

Интернет урок по окружающему миру «Экосистема озера»

Интернет урок по окружающему миру «Экосистема озера»

Продолжаем изучать экосистемы. И сегодня на Интернет-урок по окружающему миру мы отправляемся на озеро… Прежде всего, давайте повторим: что такое экосистема, из чего она состоит?

Экосистема — это единство живой и неживой природы, в котором сообщество живых организмов разных «профессий» способно совместными усилиями поддерживать круговорот веществ.

Экосистема включает в себя воздух, воду, почву, горные породы и кормильцев, едоков и мусорщиков. Внутри экосистемы проходит круговорот веществ.

А будет ли экосистемой — озеро? Попробуем найти на этот вопрос на нашем Интернет-уроке.

Что мы знаем об озере?

  • Озеро — это скопление воды в природном углублении на суше.
  • Озёра бывают пресные и солёные.
  • Озёра бывают сточные (из них вытекают реки) и бессточные ( из них реки не вытекают).
  • Самое большое пресное озеро — Байкал. Найдите на карте России

Самое большое озеро в мире — Каспийское озеро — море. Найдите на карте России

А вы знаете, что ….

В Алжире находится природное озеро, наполненное чернилами. В озере нет ни рыб, ни растений, поскольку ядовитые темно-синие чернила пригодны только для того, чтобы ими писать! Ученые пришли к выводу, что все дело в составе воды двух маленьких речек, впадающих в это загадочное озеро. В одной из них содержится просто громадное количество растворенных солей железа, в другой — всевозможные органические соединения. Сливаясь вместе, они образуют… чернила. Местные жители относятся к этому чуду по-разному: одни считают его дьявольским наваждением; другие, наоборот, извлекают из него пользу.

А самым мёртвым является озеро Смерти на острове Сицилии.
Оно также является самым опасным озером на планете. Все берега и воды его лишены какой бы то ни было растительности и живности, а купаться в нем смертельно опасно. Любое живое существо, попавшее в это страшное озеро, моментально погибает. Химики, сделавшие анализ содержимого озера, были немало удивлены- вода Озера Смерти в довольно большой концентрации содержит серную кислоту. Оказалось, в Озеро Смерти выбрасывают концентрированную серную кислоту два источника, находящиеся на его дне.
Недалеко от города Челябинск (Россия) среди живописных берёзовых лесов лежит озеро Сладкое. Оно небольшое, зато слава о его чудотворной воде большая. Весь берег озера Сладкое белый от минеральных солей. Вода в нём щелочная, а потом очень мягкая. В ней даже бельё можно стирать без мыла. Говорят, масляные пятна отстирываются. А на вкус вода в озере и правда кажется сладковатой.

Кто обитает в озере?

Жизнь животных и растительности в озере во многом зависит от наличия в нем пищи. Жители озера живут в два этажа. «Верхний этаж» составляют мелкие организм, которые плавают в толще воды и переносятся течениями. Их называют планктон. К нему относят мелкие одноклеточные растения (водоросли) и животные.

На дне растут более крупные растения, например, элодея.

Вблизи берегов видны кувшинка, рогоз и камыш. Они растут в воде, но листья и стебли их расположены над водой. Посмотрите внимательно на рогоз. Это растение ошибочно называют «камыш».

кувшинка

Самые мелкие «едоки» — мелкие рачки — дафнии и циклопы, хорошо знакомые любителям аквариума. Их используют в качестве корма для рыб.

Дафнии и циклопы фильтруют (пропускают через себя) воду в поисках мелких водорослей. Один такой рачок, которого видно только через лупу, «обрабатывает» за сутки почти литр воды.

Рачками питаются многие рыбы, например, карась и плотва.

Этими рыбами, в свою очередь, лакомятся хищные рыбы — щука

На дне водоёмов живут различные разрушители, которые кормятся остатками умерших организмов. К ним относятся многочисленные микробы, а также известные раки и мотыль.

Мотыль — это личинка комара.

Да. А вы знаете, что комары рождаются в воде?…

Возле озера много стрекоз…

Иногда озеро зарастает и превращается в болото. Почему это случается?

Озёра располагаются в углублениях суши. Вода стекает в котловины и остаётся там. Ручьи и реки, впадающие в озёра, несут множество песчинок, мелких частиц почвы с остатками организмов, погибших на суши. В озёрах течения нет, поэтому все твёрдые частицы, попадающие туда оседают на дно и заполняют озёрную котловину. Частицы смешиваются, образуют ил.

В результате разрушители должны выполнять двойную работу. Они должны перерабатывать не только отходы озёрной экосистемы, но и всё, что туда попадает из суши. С этой сложной работой они обычно не справляются. Тогда отходы накапливаются в виде ила. Озеро зарастает и со временем превращается в болото.

Источник

Экосистема озера — Lake ecosystem

Поищите lentic в Викисловаре, бесплатном словаре.

Экосистема озера или озерные экосистемы включает в себя биотические (живые) растений , животных и микроорганизмов , а также абиотической (неживой) физических и химических взаимодействий. Озерные экосистемы являются ярким примером непроточных экосистем ( lentic относится к стационарным или относительно неподвижным пресноводным , от латинского lentus , что означает «вялый»), которые включают пруды , озера и водно-болотные угодья , и большая часть этой статьи относится к непроточным экосистемам в целом. . Бледные экосистемы можно сравнить с лоточными экосистемами , которые включают проточные наземные воды, такие как реки и ручьи . Вместе эти две области образуют более общую область изучения пресноводной или водной экологии .

Лентичные системы разнообразны: от небольшого временного бассейна с дождевой водой глубиной в несколько дюймов до озера Байкал , максимальная глубина которого составляет 1642 метра. Общее различие между бассейнами / прудами и озерами нечеткое, но Браун утверждает, что вся нижняя поверхность прудов и бассейнов подвергается воздействию света, а озера — нет. Кроме того, некоторые озера становятся сезонно стратифицированными (более подробно это обсуждается ниже). Пруды и бассейны имеют две области: пелагическую зону открытой воды и бентическую зону , которая включает нижнюю и береговую области. Поскольку у озер есть глубокие участки дна, не освещенные светом, в этих системах есть дополнительная зона — профундаль . Эти три области могут иметь очень разные абиотические условия и, следовательно, виды-хозяева, которые специально приспособлены к жизни там.

СОДЕРЖАНИЕ

  • 1 Важные абиотические факторы
    • 1.1 Свет
    • 1.2 Температура
    • 1.3 Ветер
    • 1.4 Химия
  • 2 Бородавчатая системная биота
    • 2.1 Бактерии
    • 2.2 Первичные производители
    • 2.3 Беспозвоночные
    • 2.4 Рыба и другие позвоночные
  • 3 Трофические отношения
    • 3.1 Первичные производители
    • 3.2 Бактерии
    • 3.3 Бентические беспозвоночные
    • 3.4 Рыба
    • 3.5 Лентиковые пищевые сети
  • 4 Модели сообщества и разнообразие
    • 4.1 Местное видовое богатство
    • 4.2 Модели сукцессии в планктонных сообществах — модель PEG
    • 4.3 Широтные диаграммы
  • 5 жизненных циклов естественных озер
    • 5.1 Создание озера
    • 5.2 Естественное вымирание
  • 6 Человеческие воздействия
    • 6.1 Подкисление
    • 6.2 Эвтрофикация
    • 6.3 Инвазивные виды
  • 7 См. Также
  • 8 ссылки
  • 9 Библиография

Важные абиотические факторы

Свет обеспечивает солнечную энергию, необходимую для запуска процесса фотосинтеза , основного источника энергии лентических систем. Количество получаемого света зависит от комбинации нескольких факторов. Небольшие водоемы могут затеняться окружающими деревьями, а облачный покров может влиять на доступность света во всех системах, независимо от размера. Сезонные и дневные факторы также влияют на доступность света, потому что чем меньше угол, под которым свет падает на воду, тем больше света теряется при отражении. Это известно как закон Бера . Как только свет проникает через поверхность, он также может рассеиваться частицами, взвешенными в толще воды. Это рассеяние уменьшает общее количество света по мере увеличения глубины. Озера делятся на световые и афотические регионы, причем первый солнечный свет получает, а последний находится ниже глубины проникновения света, что лишает его фотосинтетической способности. Что касается зонирования озер, считается, что пелагическая и бентическая зоны находятся в пределах фотической области, а профундальная зона — в афотической.

Температура

Температура является важным абиотическим фактором в непроточных экосистемах, потому что большая часть биоты пойкилотермична , когда внутренняя температура тела определяется окружающей системой. Вода может быть нагрета или охлаждена за счет излучения на поверхности и проводимости к или от воздуха и окружающей подложки. Мелкие водоемы часто имеют постоянный температурный градиент от более теплой воды на поверхности до более холодной воды на дне. Кроме того, колебания температуры в этих системах могут сильно различаться как в дневное, так и в сезонное время.

Температурные режимы больших озер очень разные (рис. 2). Например, в регионах с умеренным климатом при повышении температуры воздуха ледяной слой, образовавшийся на поверхности озера, распадается, оставляя воду с температурой около 4 ° C. Это температура, при которой вода имеет самую высокую плотность. В течение сезона более теплые температуры воздуха нагревают поверхностные воды, делая их менее плотными. Более глубокие воды остаются прохладными и плотными из-за меньшего проникновения света. С началом лета образуются два отдельных слоя с такой большой разницей температур между ними, что они остаются стратифицированными. Самая низкая зона в озере самая холодная и называется гиполимнионом . Верхняя теплая зона называется эпилимнионом . Между этими зонами находится полоса быстрого изменения температуры, называемая термоклином . В более холодное осеннее время тепло теряется на поверхности, и эпилимнион охлаждается. Когда температуры в двух зонах становятся достаточно близкими, воды снова начинают смешиваться, чтобы создать однородную температуру, и это событие называется круговоротом озера . Зимой происходит обратная стратификация, так как вода у поверхности остывает замерзает, а более теплая, но более плотная вода остается у дна. Устанавливается термоклин, цикл повторяется.

Ветер

В открытых системах ветер может создавать турбулентные спиралевидные поверхностные течения, называемые циркуляциями Ленгмюра (рис. 3). Как именно эти токи устанавливаются, до сих пор не совсем понятно, но очевидно, что это связано с некоторым взаимодействием между горизонтальными поверхностными токами и поверхностными гравитационными волнами. Видимый результат этих вращений, который можно увидеть в любом озере, — это линии пены на поверхности, идущие параллельно направлению ветра. Положительно плавучие частицы и мелкие организмы концентрируются в линии пены у поверхности, а отрицательно плавучие объекты обнаруживаются в восходящем течении между двумя вращениями. Объекты с нейтральной плавучестью обычно равномерно распределяются в толще воды. Эта турбулентность обеспечивает циркуляцию питательных веществ в толще воды, что делает ее критически важной для многих пелагических видов, однако ее влияние на бентические и глубинные организмы, соответственно, минимально или отсутствует. Степень циркуляции питательных веществ зависит от системы, так как она зависит от таких факторов, как сила и продолжительность ветра, а также глубина озера или бассейна и продуктивность.

Химия

Кислород необходим для дыхания организма . Количество кислорода в стоячей воде зависит от: 1) площади прозрачной воды, подверженной воздействию воздуха, 2) циркуляции воды в системе и 3) количества кислорода, производимого и используемого присутствующими организмами. В неглубоких, богатых растениями водоемах могут быть большие колебания кислорода, с чрезвычайно высокими концентрациями в течение дня из-за фотосинтеза и очень низкими значениями ночью, когда дыхание является доминирующим процессом первичных продуцентов. Термическое расслоение в более крупных системах также может влиять на количество кислорода, присутствующего в различных зонах. Эпилимнион богат кислородом, потому что он быстро циркулирует, получая кислород через контакт с воздухом. Однако гиполимнион циркулирует очень медленно и не контактирует с атмосферой. Кроме того, в гиполимнионе меньше зеленых растений, поэтому в результате фотосинтеза выделяется меньше кислорода. Весной и осенью, когда эпилимнион и гиполимнион смешиваются, кислород становится более равномерно распределенным в системе. Низкий уровень кислорода характерен для профундальной зоны из-за скопления разлагающейся растительности и животного материала, который «проливается дождем» из пелагической и бентосной зон, и неспособности поддержать первичных продуцентов.

Фосфор важен для всех организмов, потому что он является компонентом ДНК и РНК и участвует в метаболизме клеток как компонент АТФ и АДФ. Кроме того, фосфор не обнаружен в больших количествах в пресноводных системах, что ограничивает фотосинтез у первичных продуцентов, что делает его основным фактором, определяющим производство проточных систем. Цикл фосфора сложен, но модель, описанная ниже, описывает основные пути. Фосфор в основном попадает в пруд или озеро через сток с водораздела или атмосферные осадки. Попадая в систему, реактивная форма фосфора обычно поглощается водорослями и макрофитами, которые выделяют нереактивное соединение фосфора в качестве побочного продукта фотосинтеза. Этот фосфор может опускаться вниз и становиться частью донных или глубоких отложений, или он может реминерализоваться до реактивной формы микробами в толще воды. Точно так же инертный фосфор в осадке может быть реминерализован в реактивную форму. Однако отложения обычно богаче фосфором, чем вода в озере, что указывает на то, что это питательное вещество может долго оставаться там, прежде чем оно будет реминерализовано и повторно введено в систему.

Лентиочная системная биота

Бактерии

Бактерии присутствуют во всех районах непроточных вод. Свободноживущие формы связаны с разложением органического материала, биопленки на поверхности скал и растений, взвешенных в толще воды, а также в отложениях бентосной и профундальной зон. Другие формы также связаны с кишечником непереносимых животных как паразиты или в комменсальных отношениях. Бактерии играют важную роль в системном метаболизме за счет рециркуляции питательных веществ, что обсуждается в разделе «Трофические отношения».

Первичные производители

Водоросли, включая фитопланктон и перифитон , являются основными фотосинтезаторами в прудах и озерах. Фитопланктон дрейфует в водной толще пелагиали. Многие виды имеют более высокую плотность, чем вода, что должно привести к их непреднамеренному погружению в бентос. Чтобы бороться с этим, фитопланктон разработал механизмы изменения плотности, образуя вакуоли и газовые пузырьки или изменяя их форму, чтобы вызвать сопротивление, тем самым замедляя их опускание. Очень сложная адаптация, используемая небольшим количеством видов, — это хвостовидный жгутик, который может регулировать вертикальное положение и позволять перемещаться в любом направлении. Фитопланктон также может поддерживать свое присутствие в толще воды, циркулируя в ленгмюровских круговоротах . А перифитные водоросли прикреплены к субстрату. В озерах и прудах они могут покрывать все поверхности бентоса. Оба типа планктона важны как источники пищи и как поставщики кислорода.

Водные растения обитают как в придонной, так и в пелагической зонах, и их можно сгруппировать по способу роста: ⑴ эмерджентные = укореняются в субстрате, но листья и цветы уходят в воздух; ⑵ с плавающими листьями = укорененные в субстрате, но с плавающими листьями; ⑶ погруженный = растет под поверхностью; ⑷ свободно плавающие макрофиты = не укореняются в субстрате, а плавают на поверхности. Эти различные формы макрофитов обычно встречаются в разных частях бентосной зоны, с зарождающейся растительностью ближе всего к береговой линии, затем с плавающими листьями макрофитов, за которыми следует подводная растительность. Свободно плавающие макрофиты могут встречаться в любом месте на поверхности системы.

Водные растения обладают большей плавучестью, чем их наземные аналоги, потому что пресная вода имеет более высокую плотность, чем воздух. Это делает конструктивную жесткость не важной в озерах и прудах (за исключением надземных стеблей и листьев). Таким образом, листья и стебли большинства водных растений используют меньше энергии для создания и поддержания древесной ткани, вместо этого вкладывая эту энергию в быстрый рост. Чтобы противостоять стрессам, вызываемым ветром и волнами, растения должны быть гибкими и жесткими. Свет, глубина воды и типы субстрата являются наиболее важными факторами, контролирующими распространение подводных водных растений. Макрофиты являются источниками пищи, кислорода и структуры среды обитания в бентосной зоне, но не могут проникать в глубины эвфотической зоны и, следовательно, там не встречаются.

Читайте также:  Телецкое озеро как добраться до южного берега

Беспозвоночные

Зоопланктон — это крошечные животные, взвешенные в толще воды. Подобно фитопланктону, эти виды разработали механизмы, которые не позволяют им погружаться в более глубокие воды, включая формы тела, вызывающие волочение, и активное движение придатков (таких как антенны или шипы). Пребывание в толще воды может иметь свои преимущества с точки зрения питания, но отсутствие рефугиумов в этой зоне делает зоопланктон уязвимым для хищников. В ответ некоторые виды, особенно Daphnia sp., Совершают ежедневные вертикальные миграции в толще воды, пассивно опускаясь на более темные более низкие глубины в течение дня и активно продвигаясь к поверхности ночью. Кроме того, поскольку условия в линзовой системе могут сильно меняться в зависимости от сезона, зоопланктон может переключаться с откладки обычных яиц на покоящиеся яйца, когда не хватает пищи, температура опускается ниже 2 ° C или если численность хищников высока. Эти покоящиеся яйца имеют диапаузу или период покоя, который должен позволить зоопланктону столкнуться с условиями, более благоприятными для выживания, когда они, наконец, вылупятся. Среди беспозвоночных, населяющих бентическую зону, численно преобладают мелкие виды, и они богаты видами по сравнению с зоопланктоном открытой воды. К ним относятся: ракообразные (например, крабы , раки и креветки ), моллюски (например, моллюски и улитки ) и многочисленные виды насекомых. Эти организмы в основном встречаются в зонах роста макрофитов, где находятся самые богатые ресурсы, вода с высоким содержанием кислорода и самая теплая часть экосистемы. Структурно разнообразные слои макрофитов являются важными участками накопления органического вещества и представляют собой идеальную область для колонизации. Отложения и растения также обеспечивают хорошую защиту от хищных рыб.

Очень немногие беспозвоночные способны населять холодную, темную и бедную кислородом профундальную зону . Те, что могут, часто имеют красный цвет из-за наличия большого количества гемоглобина , который значительно увеличивает количество кислорода, переносимого в клетки. Поскольку концентрация кислорода в этой зоне низкая, большинство видов строят туннели или норы, в которых они могут спрятаться, и используют минимальное количество движений, необходимых для циркуляции воды, притягивая к себе кислород, не затрачивая слишком много энергии.

Рыба и другие позвоночные

У рыб есть ряд физиологических толерантностей, которые зависят от того, к какому виду они принадлежат. У них разные летальные температуры, потребности в растворенном кислороде и потребности в нересте, которые зависят от их уровня активности и поведения. Поскольку рыбы очень подвижны, они могут бороться с неподходящими абиотическими факторами в одной зоне, просто перемещаясь в другую. Питатель детрита в профундальной зоне, например, обнаружив, что концентрация кислорода упала слишком низко, может подавать ближе к бентосной зоне. Рыба также может менять свое место жительства на разных этапах своей жизненной истории: вылупляясь в осадочном гнезде, затем перемещаясь в заросшую водорослями бентическую зону, чтобы развиваться в защищенной среде с пищевыми ресурсами, и, наконец, во взрослом возрасте в пелагиали.

Другие таксоны позвоночных также населяют линзовые системы. К ним относятся земноводные (например, саламандры и лягушки ), рептилии (например, змеи , черепахи и аллигаторы ) и большое количество видов водоплавающих птиц. Большинство этих позвоночных проводят часть своего времени в наземных средах обитания и, таким образом, не подвергаются прямому воздействию абиотических факторов в озере или пруду. Многие виды рыб важны и как потребители, и как виды добычи для более крупных позвоночных, упомянутых выше.

Трофические отношения

Первичные производители

Бледные системы получают большую часть своей энергии от фотосинтеза, выполняемого водными растениями и водорослями. Этот автохтонный процесс включает комбинацию углекислого газа, воды и солнечной энергии для производства углеводов и растворенного кислорода. В озере или пруду потенциальная скорость фотосинтеза обычно уменьшается с глубиной из-за ослабления света. Фотосинтез, однако, часто бывает слабым на верхних нескольких миллиметрах поверхности, вероятно, из-за торможения ультрафиолетовым светом. Точные измерения глубины и скорости фотосинтеза на этой кривой зависят от системы и зависят от: 1) общей биомассы фотосинтезирующих клеток, 2) количества светопоглощающих материалов и 3) количества и частотного диапазона светопоглощающих пигментов (например, хлорофиллов ). внутри фотосинтезирующих клеток. Энергия, создаваемая этими первичными производителями, важна для сообщества, потому что через потребление она передается на более высокие трофические уровни .

Бактерии

Подавляющее большинство бактерий в озерах и прудах получают энергию за счет разложения растительности и животных. В пелагиали мертвая рыба и случайное аллохтонное поступление опада являются примерами крупных твердых частиц органического вещества (CPOM> 1 мм). Бактерии разлагают их на мелкодисперсные органические вещества (FPOM Бентические беспозвоночные

Бентические беспозвоночные из-за высокого уровня видового богатства имеют много способов поимки добычи. Питатели-фильтры создают токи через сифоны или биение ресничек, чтобы тянуть воду и ее питательные вещества к себе, чтобы напрячься. Травоядные животные используют приспособления для соскабливания, измельчения и измельчения, чтобы питаться перифитными водорослями и макрофитами. Члены гильдии коллекционеров просматривают отложения, выбирая конкретные частицы с хищными отростками. Депозитные питающиеся беспозвоночные без разбора потребляют отложения, переваривая любые содержащиеся в них органические вещества. Наконец, некоторые беспозвоночные принадлежат к гильдии хищников , которые захватывают и поедают живых животных. Глубокая зона является домом для уникальной группы фильтрующих питателей, которые используют небольшие движения тела, чтобы провести ток через норы, созданные ими в отложениях. Этот режим питания требует наименьшего количества движений, что позволяет этим видам экономить энергию. Небольшое количество таксонов беспозвоночных являются хищниками в профундальной зоне. Эти виды, вероятно, из других регионов и заходят на эти глубины только для кормления. Подавляющее большинство беспозвоночных в этой зоне питаются отложениями, получая энергию из окружающих отложений.

Размер, подвижность и сенсорные способности рыб позволяют им использовать широкую базу добычи, охватывающую несколько зон зональности. Как и у беспозвоночных, рыбные привычки кормления можно разделить на группы. В пелагиали травоядные животные пасутся на перифитоне и макрофитах или собирают фитопланктон из водной толщи. Плотоядные животные включают рыб, питающихся зоопланктоном в толще воды ( зоопланкоядные ), насекомых на поверхности воды, на придонных структурах или в отложениях ( насекомоядные ) и тех, которые питаются другой рыбой ( рыбоядные ). Рыбы, которые потребляют детрит и получают энергию за счет переработки его органического материала, называются детритофагами . Всеядные животные поедают разнообразную добычу, включая растительный, фаунистический и обломочный материал. Наконец, члены гильдии паразитов получают пищу от вида-хозяина, обычно от другой рыбы или крупного позвоночного животного. Таксоны рыб гибки в своих кормовых ролях, меняя свой рацион в зависимости от условий окружающей среды и наличия добычи. Многие виды также претерпевают изменения в диете по мере своего развития. Следовательно, вполне вероятно, что любая рыба занимает несколько гильдий кормления в течение своей жизни.

Лентиочные пищевые сети

Как отмечалось в предыдущих разделах, непроточная биота связана сложной сетью трофических отношений. Можно считать, что эти организмы слабо связаны с конкретными трофическими группами (например, первичные продуценты, травоядные, первичные плотоядные, вторичные плотоядные и т. Д.). Ученые разработали несколько теорий, чтобы понять механизмы, контролирующие численность и разнообразие внутри этих групп. В целом, нисходящие процессы диктуют, что численность таксонов добычи зависит от действий потребителей с более высоких трофических уровней . Обычно эти процессы действуют только между двумя трофическими уровнями, не влияя на другие. Однако в некоторых случаях водные системы испытывают трофический каскад ; например, это может произойти, если первичные производители меньше страдают от выпаса травоядных животных, потому что эти травоядные животные подавляются плотоядными животными. Процессы снизу вверх функционируют, когда изобилие или разнообразие представителей более высоких трофических уровней зависит от наличия или качества ресурсов с более низких уровней. Наконец, комбинированная теория регулирования, восходящая: нисходящая , объединяет прогнозируемое влияние потребителей и доступность ресурсов. Он предсказывает, что трофические уровни, близкие к самым низким трофическим уровням, будут больше всего подвержены влиянию восходящих сил, в то время как нисходящие эффекты должны быть наиболее сильными на верхних уровнях.

Модели сообщества и разнообразие

Богатство местных видов

Биоразнообразие непроточной системы увеличивается с увеличением площади озера или пруда. Это связано с более высокой вероятностью того, что частично наземные виды обнаружат более крупную систему. Кроме того, поскольку более крупные системы обычно имеют большие популяции, вероятность вымирания снижается. Дополнительные факторы, включая температурный режим, pH, доступность питательных веществ, сложность среды обитания, скорость видообразования, конкуренцию и хищничество, были связаны с количеством видов, присутствующих в системах.

Модели сукцессии в планктонных сообществах — модель PEG

Сообщества фитопланктона и зоопланктона в озерных системах претерпевают сезонную смену в зависимости от доступности питательных веществ, хищничества и конкуренции. Sommer et al. описал эти закономерности как часть модели Plankton Ecology Group ( PEG ) с 24 утверждениями, построенными на основе анализа многочисленных систем. Следующее включает подмножество этих утверждений, как объяснили Бренмарк и Ханссон, иллюстрирующие преемственность в рамках одного сезонного цикла:

Зима
1. Повышенная доступность питательных веществ и света приводит к быстрому росту фитопланктона к концу зимы. Доминирующие виды, такие как диатомовые водоросли, имеют небольшие размеры и обладают способностью к быстрому росту. 2. Этот планктон потребляется зоопланктоном, который становится доминирующим таксоном планктона.

Весна
3. Наступает фаза чистой воды , поскольку популяции фитопланктона истощаются из-за увеличения хищничества со стороны растущего числа зоопланктона.

Лето
4. Численность зоопланктона снижается в результате сокращения добычи фитопланктона и увеличения хищничества молоди рыб.
5. С увеличением доступности питательных веществ и уменьшением хищничества со стороны зоопланктона развивается разнообразное сообщество фитопланктона.
6. По мере того как лето продолжается, питательные вещества истощаются в предсказуемом порядке: фосфор, кремнезем , а затем азот . Численность различных видов фитопланктона варьируется в зависимости от их биологической потребности в этих питательных веществах.
7. Мелкий зоопланктон становится доминирующим типом зоопланктона, поскольку он менее уязвим для хищничества рыб.

Осень
8. Хищничество рыб уменьшается из-за более низких температур и увеличения численности зоопланктона всех размеров.

Зима
9. Низкие температуры и ограниченная доступность света приводят к снижению темпов первичной продукции и сокращению популяций фитопланктона. 10. Воспроизводство зоопланктона снижается из-за более низких температур и меньшего количества добычи.

Модель PEG представляет собой идеализированную версию этой модели сукцессии, в то время как природные системы известны своей вариативностью.

Широтные узоры

Существует хорошо задокументированная глобальная закономерность, которая коррелирует уменьшение разнообразия растений и животных с увеличением широты, то есть количество видов уменьшается по мере продвижения к полюсам. Причина этой закономерности — одна из самых больших загадок для экологов сегодня. Теории для его объяснения включают доступность энергии, климатическую изменчивость, беспокойство, конкуренцию и т. Д. Несмотря на этот глобальный градиент разнообразия, эта модель может быть слабой для пресноводных систем по сравнению с глобальными морскими и наземными системами. Это может быть связано с размером, поскольку Хиллебранд и Азовский обнаружили, что более мелкие организмы (простейшие и планктон) не сильно следовали ожидаемой тенденции, в то время как более крупные виды (позвоночные) следовали. Они объяснили это лучшей способностью к распространению более мелкими организмами, что может привести к высокому распространению во всем мире.

Жизненные циклы природных озер

Создание озера

Озера могут образовываться разными способами, но наиболее распространенные кратко обсуждаются ниже. Самые старые и крупнейшие системы являются результатом тектонической деятельности. Например, рифтовые озера в Африке являются результатом сейсмической активности на участке разделения двух тектонических плит. Ледяные озера образуются, когда ледники отступают, оставляя после себя аномалии формы ландшафта, которые затем заполняются водой. Наконец, старицы имеют речное происхождение, в результате чего извилистая излучина реки отделяется от основного русла.

Естественное вымирание

Все озера и пруды получают наносы. Поскольку эти системы на самом деле не расширяются, логично предположить, что они будут становиться все более мелкими по глубине, в конечном итоге превратившись в водно-болотные угодья или наземную растительность. Продолжительность этого процесса должна зависеть от комбинации глубины и скорости осаждения. Мох приводит в пример озеро Танганьика , которое достигает глубины 1500 м и имеет скорость осаждения 0,5 мм / год. Если предположить, что на осаждение не влияют антропогенные факторы, эта система должна исчезнуть примерно через 3 миллиона лет. Неглубокие чечевичные системы также могут заполняться по мере того, как болота вторгаются внутрь с краев. Эти процессы протекают в гораздо более короткие сроки, требуя от сотен до тысяч лет, чтобы завершить процесс вымирания.

Человеческие воздействия

Подкисление

Двуокись серы и оксиды азота естественным образом выделяются из вулканов, органических соединений в почве, водно-болотных угодьях и морских системах, но большинство этих соединений образуются при сжигании угля, нефти, бензина и плавке руд, содержащих серу. Эти вещества растворяются в атмосферной влаге и попадают в непроточные системы в виде кислотных дождей . Озера и пруды, содержащие коренные породы, богатые карбонатами, имеют естественный буфер, что не приводит к изменению pH. Однако системы без этой основной породы очень чувствительны к поступлению кислоты, поскольку они обладают низкой нейтрализующей способностью, что приводит к снижению pH даже при небольшом поступлении кислоты. При pH 5–6 видовое разнообразие и биомасса водорослей значительно уменьшаются, что приводит к увеличению прозрачности воды — характерной особенности закисленных озер. По мере того, как pH продолжает снижаться, вся фауна становится менее разнообразной. Самая значимая особенность — нарушение воспроизводства рыб. Таким образом, популяция в конечном итоге состоит из нескольких старых особей, которые в конечном итоге умирают и оставляют системы без рыб. Кислотные дожди особенно опасны для озер Скандинавии , западной Шотландии , западного Уэльса и северо-востока Соединенных Штатов.

Эвтрофикация

Эвтрофные системы содержат высокую концентрацию фосфора (

30 мкг / л), азота (

1500 мкг / л) или того и другого. Фосфор попадает в непроточные воды со сточными водами очистки сточных вод, с неочищенными сточными водами или со стоками сельскохозяйственных угодий. Азот в основном поступает из сельскохозяйственных удобрений в результате стока или выщелачивания и последующего стока грунтовых вод. Это увеличение количества питательных веществ, необходимых для первичных продуцентов, приводит к резкому увеличению роста фитопланктона, что называется « цветением планктона ». Это цветение снижает прозрачность воды, что приводит к потере подводных растений. Результирующее сокращение структуры среды обитания отрицательно сказывается на видах, которые используют ее для нереста, созревания и общего выживания. Кроме того, большое количество короткоживущего фитопланктона приводит к тому, что огромное количество мертвой биомассы оседает в отложениях. Бактериям требуется большое количество кислорода для разложения этого материала, что снижает концентрацию кислорода в воде. Это особенно заметно в стратифицированных озерах , когда термоклин не позволяет воде, богатой кислородом, с поверхности смешиваться с более низкими уровнями. Низкие или бескислородные условия исключают существование многих таксонов, которые физиологически не переносят эти условия.

Инвазивные виды

Инвазивные виды попали в проточные системы как в результате целенаправленных событий (например, зарыбление дичи и кормовых видов), так и в результате непреднамеренных событий (например, в балластной воде ). Эти организмы могут влиять на аборигенов через конкуренцию за добычу или среду обитания, хищничество, изменение среды обитания, гибридизацию или внедрение вредных болезней и паразитов. Что касается местных видов, захватчики могут вызывать изменения в размерах и возрастной структуре, распределении, плотности, росте популяции и даже могут привести к исчезновению популяций. Примеры выдающихся захватчиков лентичных систем включают мидию- зебру и морскую миногу в Великих озерах.

Читайте также:  Озера в пустынях россии

Смотрите также

  • иконаЭкологический портал
  • изображениеПортал озер

Источник

Принципы функционирования озер и озерных экосистем

ПРИНЦИПЫ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ОЗЕР И ОЗЕРНЫХ ЭКОСИСТЕМ

1. Некоторые физические процессы, формирующие структуру вод в озерах

Многие современные методы исследования и моделирования рассматривают озеро как простой «черный ящик» или «хорошо перемешиваемый реактор», где, в процессе исследования, ученые изучают зависимости между биохимическими процессами и физической стратификацией (слоистым строением) в них (Хендерсон–Селлерс, Маркленд, 1990).

Пресная вода — уникальное вещество. Наибольшую плотность она имеет при 4оС, что предохраняет от промерзания даже относительно неглубокие водоемы, так как более холодная вода и образующийся затем лед имеют меньшую плотность и «плавают» на поверхности. Такая связь плотности и температуры воды обусловлена особенностями ее молекулярного строения. В результате формируется термически стратифицированный водоем как летом, так и (возможно) зимой (обратная стратификация).

Стратификация озер имеет сезонный цикл. Весной и летом, с повышением температуры воздуха, происходит прогревание озер. При этом поверхностные слои получают больше тепла, чем глубинные. Так как в итоге данного процесса воды поверхностного слоя становятся менее плотными и менее стабильными, возникает стратификация толщи воды. Поскольку весной и летом указанный процесс развивается, глубина прогретого слоя увеличивается; этому способствует конвективное турбулентное перемешивание и молекулярная теплопроводность, ветровое перемешивание и увеличивающиеся температуры воздуха. Образованный таким образом слой называется эпилимнионом, глубина его редко превышает 25 м. В пределах эпилимниона ветровое и конвективное перемешивание распределяет тепло по всей глубине, создавая относительно изотермические условия. По этим причинам эпилимнион часто называют слоем перемешивания (Чеботарев, 1955; Зенин, Белоусова, 1988; Хендерсон–Селлерс, Маркленд, 1990) .

Ниже эпилимниона температура воды быстро снижается, потому что нижние слои получают значительно меньше солнечного тепла и не подвержены ветровому перемешиванию. Эта область резкого снижения температуры, расположенная над гиполимнионом, называется металимнионом (термоклин — приурочен к глубине, на которой отмечаются наибольшие изменения температуры).

Гиполимнион — включает самые холодные воды и является относительно изотермичным. В этой области температурные изменения в течение всего года минимальны, течения отсутствуют. Термоклин (его толщина обычно 2–5 м) является эффективным барьером для перемешивания вод между эпи– и гиполимнионом из–за резких градиентов температуры. В итоге, озеро в целом представляет собой динамически устойчивую систему.

Осенью, когда температура воздуха снижается, озеро начинает отдавать тепло в атмосферу. При выхолаживании плотность верхних слоев возрастает, и они перемещаются через эпилимнион до глубины равновесия. Неустойчивость такого типа является причиной возникновения течений, которые в конце концов разрушают термоклин и приводят к изотермическим условиям в озере. Следствием этого «переворота» является чрезмерное помутнение воды, вызванное взмучиванием донных отложений, а также увеличение доступности биогенных веществ в эвфотической зоне (в ней интенсивность фотосинтеза превосходит интенсивность дыхания растений); глубина данной зоны (толщина слоя) в разных типах водоемов имеет свои специфические параметры.

В некоторых мелких озерах эпилимнион может быть полностью замещен гиполимнионом (или наоборот), так что озеро становится относительно однородным в течение всего года — наблюдается гомотермия. В таких озерах продолжается непрерывное перемешивание, вызываемое конвекцией и турбулентностью, индуцируемой ветровым воздействием, способствует продолжительной замутненности воды (Чеботарев, 1955; Зенин, Белоусова, 1988; Хендерсон–Селлерс, Маркленд, 1990).

После того, как достигается однородный профиль температуры, озеро продолжает охлаждаться и конвективные течения достигают дна. Однородность, таким образом, устанавливается и поддерживается до тех пор, пока не будет достигнута температура максимальной плотности воды (отмеченное явление никогда не происходит в озерах, расположенных в теплых климатических зонах). Если температура вод поверхностного слоя ниже 4оС, то аномальные вариации плотности воды от температуры предопределяет, что эти более холодные воды станут менее плотными, приводя к увеличению стабильности, при которой температурный профиль показывает обратную стратификацию. Воды поверхностного слоя в конце концов замерзнут. Однако вследствие того, что этот более холодный слой расположен на поверхности, нижележащие слои будут иметь температуру около 4оС и не замерзнут. Таким образом озеро приобретает ледяной покров. Он образуется только тогда, когда вода озера, промерзающего до определенной глубины, потеряет достаточно тепла. Лед эффективно защищает водные массы от ветрового перемешивания.

Весной, когда количество тепла увеличивается, лед тает (если он был, конечно). Поскольку поверхность озера нагревается, вновь возникает неустойчивый профиль температуры, однако последующие весенние конвективные движения проникают на меньшую по сравнению с осенью глубину. Спустя некоторое время, в период, примерно соответствующий весеннему равноденствию, водные массы вновь становятся однородными по температуре. Этому моменту соответствует последний этап полного годового цикла стратификации (Чеботарев, 1955; Зенин, Белоусова, 1988; Хендерсон–Селлерс, Маркленд, 1990).
Озера, где наблюдаются осенние и весенние конвективные перемешивания вод называются димиктичными. Озера, где отмечается только весеннее перемешивание вод и температура воды никогда не превышает 4оС, называют холодными мономиктичными (в теплых климатических зонах, где вода всегда превышает 4оС — озера являются теплыми мономиктичными).

Перемешивание вод в озерах является, таким образом, функцией (следствием) места их расположения. В тропической и экваториальной областях, где поступление солнечного тепла почти не изменяется в течение года, гиполимнион редко намного холоднее эпилимниона; поэтому даже небольшое выхолаживание вызывает конвективные движения воды из–за слабовыраженного термоклина. Такие озера называют полимиктичными (перемешивание вод здесь часто является результатом сильных ветров и небольших сезонных изменений температуры воздуха). Есть и другие типы озер (Хендерсон–Селлерс, Маркленд, 1990), которые не приводим и не рассматриваем.

2. Основные источники поступления биогенов в озера

Пресные озера (водохранилища) содержат 0,009% мировых запасов воды и 1,4% запасов пресной воды. В последние столетия, пресноводные озера и водохранилища деградируют и исчезают со все более увеличивающейся скоростью. Деятельность человека и его пассивность — главные причины быстрой деградации водоемов. Начиная с 1960–х годов взгляды человека на отношение к окружающей природной среде постепенно меняются. Сейчас уже признается всеми, что природные ресурсы истощаемы и их необходимо оберегать от чрезмерной эксплуатации.

Все озера по их состоянию воды, флоры и фауны подразделяются на несколько групп: олиготрофные, мезотрофные, эвтрофные и другие (Одум, 1975; Дрё, 1976; Риклефс, 1979; Биологический словарь, 1986; Хендерсон–Селлерс, Маркленд, 1990; Христофорова, 1999). Но следует иметь ввиду, что эта классификация является одновременно и субъективной и относительной, поскольку категория «трофность» включает локальные требования и отражает различие озер в относительно небольших регионах (Хендерсон–Селлерс, Маркленд, 1990).

Главная проблема озер — эвтрофирование. Это повышение уровня первичной продукции за счет увеличения поступления биогенных веществ, главным образом азота и фосфора. Переход водоемов от олиготрофного состояния через мезотрофное в эвтрофное связан с накоплением в них донных отложений и уменьшением водной толщи, в которой при прежней скорости поступления биогенов увеличивается их концентрация. Различают естественное (длится тысячелетиями и, даже, геологическими периодами) и антропогенное эвтрофирование, которое может происходить очень быстро, особенно в водоемах с замедленным стоком.

По существу, эвтрофирование — это термин, означающий старение озера. «Молодое» озеро — олиготрофное, содержит небольшое количество биогенных веществ, которое способно поддерживать только низкий уровень биомассы. Природные процессы, такие, как ветровая эрозия или вымывание дождевыми водами, обеспечивают вынос биогенных веществ в водную среду, что поддерживает развитие растений и животных.

Поступление биогенных веществ в водоем всегда превышает их потери из него, что приводит к «чистому» накоплению этих веществ в водоеме. В нем начинается образование осадков, обычно со средней скоростью 0,2–2,0 мм/год и более. По мере развития осадконакопления глубина озера уменьшается и корневая (литоральная) растительность начинает вторгаться на ранее открытые участки водной поверхности. Озеро проходит через среднюю стадию — становится мезотрофным и в конце концов становится «старым» водоемом, который называют эвтрофным. В геологическом смысле подобное озеро вскоре исчезнет.
В проточных (реках, ручьях) и слабопроточных водоемах с замедленным стоком (озера, водохранилища, пруды, внутренние моря) скорость поступления биогенных веществ может превышать скорость их разложения в результате дополнительного антропогенного поступления, приводя к эвтрофированию и увеличению биомассы.

Большая часть биогенных веществ поступает в озеро с поверхностным и подземными стоками (реки, ручьи, ключи и т. д.), а остальная часть — непосредственно с осадками и выпадением различных частиц из атмосферы. Поэтому важно понять взаимодействие между водой и биогенными веществами на водосборных территориях. Доступность биогенных веществ в озерах и их потребление регулируется некоторыми гидрологическими процессами, а также биологическими факторами (Одум, 1975; Дрё, 1976; Риклефс, 1979; Биологический словарь, 1986; Хендерсон–Селлерс, Маркленд, 1990; Христофорова, 1999).

В экосистеме, лимитированной по фосфору, снижение его концентрации приводит к ограничению роста растений и водорослей. В таких условиях процесс эвтрофикации замедляется и даже становится обратимым.

Системы, лимитированные по азоту, часто представляют собой более серьезную проблему в сравнении с водоемами, лимитируемыми по фосфору, поскольку источники этого биогенного элемента труднее контролировать.
Присутствие в воде озер кремния вызывает особый интерес, так как он необходим для развития диатомовых водорослей, популяция которых достигает, как правило, максимума весной. Когда количество кремния истощается, наступает быстрое снижение или «гибель» популяции диатомовых. Диоксид кремния существенен для построения панцырей диатомовых водорослей. Летом после отмирания диатомовых кремний медленно переходит обратно в воду, хотя определенная его часть захороняется в донных илах.

Окислительно–восстановительный цикл железа является важнейшим компонентом биохимии озер, так как он связан с окислительно–восстановительным потенциалом (редокс–потенциалом) и рН водной среды.
Марганец — это очень важный биогенный элемент, однако редкий, даже если он и является лимитирующим. Работы по изучению форм нахождения марганца идентифицируют два основных источника его поступления: с водами притоков в озера и выделением из донных отложений.

Донные отложения в водоемах формируются из двух основных источников: 1 — внос аллохтонного вещества (внешнего по отношению к озерной системе) обеспечивает поступление в водоем неорганических частиц и некоторых органических веществ (дождливая погода увеличивает перенос наносов и эрозию); 2 — «дождь» отмершего органического вещества из водных масс озера (это второй по значению вклад в донные отложения).

В озерах имеет место постоянный обмен биогенными веществами между донными отложениями и прилегающей к ним водой, который в своей основе является диффузным процессом. Этот процесс может быть усилен или дополнен другими факторами (Хендерсон–Селлерс, Маркленд, 1990): турбулентностью (физические нарушения и вымывание донных отложений), биотурбулентностью (вызывается биологическими силами — воздействием роющих организмов, червей, рыб, птиц и др.), биотическим удалением (рост растений из донных отложений), уплотнением (биогенные вещества выдавливаются через поры с водой), окислительно–восстановительным потенциалом (например, обогащенные железом отложения, имеют свойство адсорбировать фосфор в аэробных и выделять его в анаэробных условиях) и биологическим окислением (разложение органического вещества бактериями, которые трансформируют биогенные вещества в неорганическую биологически доступную форму).

3. Функционирование экосистемы озера, расположенного в умеренном поясе

Физическая среда, или биотоп вместе с населяющими его видами, составляющими биоценоз, образует экосистему (биогеоценоз). Водные системы (реки, озера, моря и т. д.) — представляют собой хорошие примеры экосистем, т. к. они имеют совершенно четкие границы и населены водными обитателями, не способными жить на соседней суше. Водные системы очень удобны для изучения и потому, что между ними и сушей, как правило, наблюдается слабый обмен (Одум, 1975; Дрё, 1976; Риклефс, 1979; Биологический словарь, 1986; Зенин, Белоусова, 1988; Хендерсон–Селлерс, Маркленд, 1990; Христофорова, 1999).

Прежде, чем перейти к изложению материалов о нагульно–нерестовых водоемах тихоокеанских лососей, рассмотрим пример экосистемы — озера, расположенного в умеренном поясе (Дрё, 1976), к каковым относится большинство озер в рассматриваемых нами регионах.

В состав флоры озерных систем входят ряд водных растений, относящихся к разным группам цветковых, одни из которых растут на берегу, другие — в воде. Но основная часть растительной массы в озерах преставлена микроскопическими водорослями — диатомовыми (Bacilariophyta), синезелеными (Cyanophyta), зелеными (Chlorophyta), золотистыми (Chrysophyta), динофитовыми (Dinophyta) и др. Все эти растения благодаря энергии солнечного света, легко проникающего на определенную глубину (в разных озерах — она может различаться), поглощают минеральные соли и углекислый газ, растворенные в воде, и синтезируют из них собственное вещество, растут и размножаются.

Все растения: травы и крупные водоросли прибрежной зоны, а также микроскопические водоросли, парящие в толще воды — фитопланктон, и растущие на освещенных участках дна — микрофитобентос, в совокупности, называются первичными продуцентами. Ими производится подавляющая часть органического вещества в водоемах. Только растения, из всего содержащегося или обитающего в водных системах, создают органическое вещество за счет неорганического при участии солнечной энергии. В целом масса взвешенных в воде микроскопических водорослей приблизительно соответствует общей концентрации растворенных в воде солей, достигающей максимума весной и осенью (Одум, 1975; Дрё, 1976; Риклефс, 1979; Биологический словарь, 1986; Хендерсон–Селлерс, Маркленд, 1990; Христофорова, 1999).

Биогенные вещества — это компоненты, которые первичные продуценты утилизируют для жизнедеятельности и размножения. Рост водорослей основан на потреблении, по крайней мере, 19 биогенных элементов, хотя большая их часть требуется в следовых количествах.

В дополнение к трем основным жизненно важным компонентам (углерод, водород и кислород) первичным продуцентам требуются и другие биогенные вещества в сравнительно больших количествах. Среди них макроэлементы (натрий, кальций, фосфор, магний, кремний, азот, фосфор и сера).

Остальные элементы требуются в меньших количествах и называются микроэлементами (медь, железо, цинк, хлор, бор, молибден, кобальт, ванадий, марганец). Недостаток любого из этих элементов лимитирует развитие первичных продуцентов. В большей части водных систем такими лимитирующими биогенными элементами является — фосфор; либо, в меньшей степени, — азот (Одум, 1975; Дрё, 1976; Риклефс, 1979; Биологический словарь, 1986; Хендерсон–Селлерс, Маркленд, 1990; Христофорова, 1999).

Фитопланктоном питаются очень многие животные, чаще всего мелкие, неспособные к большим и быстрым передвижениям. Они, также как и организмы фитопланктона, не способны противостоять переносу течениями. В совокупности, мелкие животные в озерах — образуют зоопланктон. Это в основном веслоногие (Copepoda) и ветвистоусые (Cladocera) рачки, первичнополостные черви — коловратки (Rotatoria); сюда же входят мелкие личинки ряда видов насекомых, например комаров.

Следует заметить, что отдельные виды рыб также используют в питании фитопланктон. Животные, питающиеся фитопланктоном, — это первичные консументы т. к. они используют уже готовое органическое вещество, ограничиваясь его преобразованием; но создать заново органическое вещество они не способны.

Самые мелкие из первичных консументов (Copepoda, Cladocera и Rotatoria и др.), появляются в огромных количествах обычно тогда, когда много пищи; следовательно в своем развитии они вцело следуют за развитием фитопланктона. Напротив рыбы, питающиеся фитопланктоном, но обладающие значительной продолжительностью жизни, способны подолгу голодать или менять объекты питания.Зоопланктон, в свою очередь, служит пищей более крупным животным (личинки насекомых, многие виды рыб, некоторые виды птиц). Всех таких плотоядных животных, т. е. питающихся другими животными, называют вторичными консументами. Отсюда видно, что живые существа, относящиеся к различным систематическим группам, могут играть в экосистемах одинаковую роль — все они принадлежат к одному пищевому, или, как чаще говорят, трофическому уровню. Трофические уровни связаны между собой зависимостями, складывающихся из элементарных связей в виде цепочки — все они вместе образуют так называемую пищевую цепь, звенья которой зависят друг от друга: исчезновение фитопланктона приводит к исчезновению зоопланктона, а значит и вторичных консументов (рисунок).

Читайте также:  Характеристика национального парка плещеево озеро

Описанная выше пищевая цепь играет в озерах доминирующую роль. Но помимо нее, в озерах существует немало других пищевых цепей. Например, на прибрежных растениях, наполовину находящихся под водой, на их надводных частях живут насекомые–фитофаги, питающиеся листьями. За счет этих насекомых, в свою очередь, кормятся птицы. Подводные части растений обгладывают водные насекомые и их личинки (например, жуки–водолюбы), а также брюхоногие моллюски типа прудовиков и катушек.

Растительная пища далеко не полно переваривается первичными консументами. В экскрементах последних содержится еще много растительных органических веществ, особенно легко усвояемых благодаря тому, что они размельчены в пищеварительном канале. Ими питается большое число видов, среди которых в основном преобладают равноногие ракообразные (называемые в обиходе червями). Пройдя через их пищеварительный канал, остатки органической пищи становятся добычей бактерий, которые окончательно разлагают их до минеральных солей и углекислого газа, вновь используемых растениями. Отсюда видно, что в природе существуют также пищевые цепи деструкторов, которые полностью разлагают органическое вещество.

Понятие пищевой цепи удобно для изложения, оно соответствует в отдельных случаях и реально наблюдаемым явлениям, но в целом носит несколько упрощенный характер. Точнее было бы говорить об очень сложной трофической сети, объединяющей все виды, обитающие в озерах, и охватывающие все совершающиеся в них обменные процессы.

Таким образом, непрерывный поток материи и энергии постоянно пронизывает экосистему. Если экосистема стабильна, то ее можно сравнить с большой трубой, в один конец которой поступают минеральные соли и солнечная энергия, а из другого выходит живое вещество. Последнее может быть использовано внешними хищниками, например человеком, который, вылавливая из озера рыбу и поедая ее, составляет последнее звено пищевой сети. Человек в данном случае играет роль третичного или четвертичного консумента, но не будем упускать из вида, что собирая кресс–салат на берегах озера по примеру многих других организмов, он может быть и первичным консументом (Дрё, 1976).

В нерковых озерах основным источником «нового» органического вещества является фитопланктон.

Бугаев В.Ф., Кириченко В.Е. 2008. Нагульно-нерестовые озера азиатской нерки (включая некоторые другие водоемы ареала) // Петропавловск-Камчатский: Изд-во «Камчатпресс». — 280 с.

На фото: колониальная водоросль — Cфероносток сливовидный Sphaeronostoc priniforme. На Камчатке известен из оз. Налычевского и мелководных озер в бассейне р. Правый Кихчик (фото Д. Гимельбранта)

Источник

Жизнь в экосистеме озера

Подробное решение параграф § 61 по биологии для учащихся 11 класса, авторов А.В. Теремов, Р.А. Петросова Углубленный уровень 2017

Вопрос. Рассмотрите рис. 268, 270. Из каких компонентов состоят изображённые на рисунках природные экосистемы? Какие организмы являются в них продуцентами, консументами и редуцентами?

Ответ. Экосистема озера представляет собой совокупность различных факторов: абиотические – вода, растворенные в ней минеральные вещества, температура, количество кислорода, глубина. Продуценты – водоросли, камыш. Консументы – птицы, рыбы, насекомые. Редуценты – моллюски, ракообразные, бактерии.

В смешанном лесу системообразующим фактором являются деревья, с деятельностью которых связана жизнь остальных компонентов экосистемы. Главные абиотические факторы – почва, температура, влажность. Продуценты – деревья, консументы – насекомые, птицы, млекопитающие. Редуценты – ракообразные, черви, бактерии.

Вопрос 1. Из каких компонентов состоит экосистема озера? Почему биомасса продуцентов в ней меньше, чем биомасса консументов? Ответ поясните.

Ответ. Абиотическая среда озера представлена водой, растворёнными в ней минеральными веществами, кислородом и углекислым газом. К этой среде также можно отнести температуру, свет, давление, которые оказывают существенное влияние на жизнь водных обитателей. Гидроценоз озера составляют разнообразные организмы, живущие как в толще воды, так и на её поверхности и у дна. Продуценты – фитопланктон, водоросли, гидатофиты. Консументы – рыбы, моллюски, ракообразные. Редуценты – черви, бактерии. Производным живого и неживого компонента экосистемы озера является грунт, в состав которого, помимо неорганических соединений, входят органические остатки отмерших растений и погибших животных.

Пирамиды биомасс для озера выглядят так: биомасса животных обычно больше биомассы растений. Эта «неправильность» обусловлена тем, что пирамидами биомасс не учитываются продолжительность существования поколений особей на разных трофических уровнях и скорость образования и выедания биомассы. Главным продуцентом озера является фитопланктон, имеющий большой репродуктивный потенциал и быструю смену поколений. В озере за год может несколько поколений фитопланктона. За то время, пока консументы накопят свою биомассу, сменится множество поколений фитопланктона, суммарная биомасса которых намного больше. Вот почему универсальным способом выражения трофической структуры экосистем водоемов являются пирамиды скоростей образования живого вещества, продуктивности. Их обычно называют пирамидами энергий, имея в виду энергетическое выражение продукции, хотя правильнее было бы говорить о мощности.

Вопрос 2. Какой фактор абиотической среды в наибольшей степени влияет на жизнь экосистемы озера? Каково его значение для жизни экосистемы?

Ответ. Основной источник энергии для экосистемы озера – солнечный свет (световая и тепловая энергия). Он проникает сквозь толщу воды и используется главными продуцентами озера – одноклеточными водорослями и цианобактериями, составляющими фитопланктон. Они производя органическое вещество в процессе фотосинтеза, которое в дальнейшем перераспределяется между консументами и редуцентами.

Солнечная энергия оказывает влияние на температуру воды.

Благодаря тому что при +4 °С вода имеет наибольшую плотность, в озере в разное время года наблюдается её расслоение по вертикали. Так, вода с температурой ниже +4 °С обладает более низкой плотностью, поэтому зимой поднимается вверх и замерзает, покрывая озеро слоем льда, что предотвращает полное промерзание. Весной солнце растапливает лёд и нагревает поверхностные слои воды, которые с приближением их температуры к +4 °С погружаются вниз, заставляя лежащую под ними более холодную воду подниматься вверх. Этому способствуют ветер и волны. Осенью происходит обратное явление: первыми охлаждаются поверхностные слои, которые перемещаются вниз и вытесняют наверх более тёплую воду. Такое весеннее и осеннее перемешивание воды обеспечивает вынос к поверхности озера питательных веществ, богатых донными отложениями, и обитающий у поверхности зоопланктон может свободно использовать их в пищу.

В свою очередь вода, перемещающаяся из поверхностных слоёв в придонные, приносит организмам – редуцентам и другим обитателям дна озера необходимый для дыхания кислород.

Вопрос 3. Перечислите организмы, входящие в состав фитопланктона, зоопланктона и бентоса экосистемы озера. Какова их роль в жизни экосистемы озера?

Ответ. Фитопланктон (от греч. Phyton – растение и planktos – блуждающий). Это одноклеточные водоросли – хлорелла, хламидомонада и др. Биомасса фитопланктона невелика – всего несколько миллиграмм на 1 м3 воды, но он обладает высокой продуктивностью. Фитопланктон обеспечивает существование в озере консументов первого порядка – простейших, мелких рачков (дафний, циклопов), образующих зоопланктон (от греч. zoon— животное и planktos – блуждающий). Зоопланктоном питаются более крупные животные – черви – планарии, водные членистоногие и мальки рыб – консументы второго порядка.

На дне озера, где меньше кислорода и недостаточно света для фотосинтеза, главным источником энергии служат отмершие растения и погибшие животные, т. е. детрит. В состав организмов – обитателей дна, называемых бентосом (от греч. Benthos – глубина), входят животные, питающиеся детритом – речные раки, черви-трубочники, бактерии-сапротрофы, – выполняющие в экосистеме озера роль редуцентов.

Вопрос 4. Используя рис. 268, составьте из организмов экосистемы озера две-три пастбищные и детритные цепи.

• Фитопланктон – зоопланктон – карась – щука;

• Водоросли – плотва – чомга.

• Колониальные водоросли – рачок-циклоп – щука;

• Органические остатки – большой прудовик – жук-плавунец.

Вопрос 5. Какие факторы среды определяют жизнь экосистемы смешанного леса?

Ответ. Жизнь смешанного лева определяется факторами живой и неживой природы. К главным абиотическим факторам относятся климатические (свет, температура, влажность, направление ветра и т. д.), почвенные, орографические (рельеф), химические (газовый состав атмосферы, солевой состав почвы), физические (шум, магнитное поле, излучение)..А также связанные с ними сезонность, фотопериод. Важнейшая роль в экосистеме смешанного леса принадлежит древесным растениям. Они создают особый световой и температурный режим, формируют лесную подстилку, служат прибежищем и пищей для многих животных, грибов и микроорганизмов.

Вопрос 6. Какие организмы преобладают по биомассе в экосистеме смешанного леса? К какой функциональной группе они принадлежат? Каково их значение?

Ответ. По биомассе в смешанном лесу преобладают различные виды деревьев: ель, сосна, берёза, осина, дуб, рябина, клён. Используя солнечный свет в процессе фотосинтеза, они создают первичное органическое вещество, т. е. являются продуцентами экосистемы. Их листвой, хвоей, древесиной, семенами и плодами питаются консументы первого порядка – различные насекомые (гусеницы бабочек, жуки-листоеды и короеды, личинки жуков усачей), растительноядные птицы (глухарь, рябчик, тетерев) и некоторые звери (белка, лесная мышь, кабан, лось). Насекомых и их личинок поедают встречающиеся в смешанном лесу земноводные (бурая лягушка, серая жаба), насекомоядные птицы (дрозд, дятел, кукушка, синица) и звери (землеройка, ёж), являющиеся консументами второго порядка. Ими, в свою очередь, питаются хищники: ястреб-тетеревятник и куница – консументы третьего порядка.

Вопрос 7. Какова роль лесной подстилки для жизни экосистемы смешанного леса? Перечислите виды организмов, обитающих в лесной подстилке. Каково их значение?

Ответ. Особое место в экосистеме смешанного леса занимает лесная подстилка. В ней постоянно или временно обитают различные животные-детритофаги (дождевые черви, многоножки, клещи, мокрицы, личинки жуков-жужелиц и др.), поедающие органические остатки, а также плесневые грибы и гнилостные бактерии, выполняющие роль редуцентов. Население лесной подстилки особенно многочисленно в тех местах, где почва богата гумусом (от лат. humus – земля, почва) – перегноем, состоящим из тёмноокрашенных частиц, содержащих органические вещества.

Поскольку растительный опад образуется осенью, когда температура воздуха и почвы понижается, то его разложение замедляется и он формирует надпочвенную подстилку из листьев, которая служит защитой для впадающих в зимнюю спячку животных, например ежей, личинок насекомых, лягушек, ящериц и змей. Весной с повышением температуры воздуха и почвы численность почвенных организмов увеличивается, и они начинают активно перерабатывать растительный опад, превращая его в доступные для растений минеральные вещества.

Вопрос 8. Используя рис. 270, составьте из организмов экосистемы смешанного леса две-три пастбищные и детритные цепи.

• Хвоя ели–гусеница бабочки–пяденицы–синица–ястреб;

• Опад дуба–дождевой червь–многоножка–дрозд–ястреб;

Источник



Влияние неживой природы и человека на экосистему озера

Источники возникновения

Источники возникновения

На Земле возникали озера в результате тектонических сдвигов породы, отступления ледников при таянии или изменения русел рек. К ним можно относить пруды, более мелкие водные образования. Общее у них, то, что это замкнутые экосистемы с тенденцией к исчезновению.

Неважно, является водоем сточным, то есть из которого вытекает вода, или бессточным, экосистема озера постепенно будет трансформироваться в сторону преобладания в ней растительного над животным миром. Затем превратиться в болото и, в конце концов, высохнет и исчезнет. Быстрота такого превращения зависит лишь от величины и глубины водного объекта.

Структура системы и основные факторы влияния

Экосистема озера представляет собой видовую совокупность, существующую в границах водного объекта, и взаимодействующая между собой. Трофическая цепь типичная и состоит из продуцентов – растений и водорослей, консументов – рыбы, рептилии, водоплавающей птицы, некоторые видов животных, а также редуцентов – бактерий, червей и ракообразных.

Схематическая иллюстрация экосистемы озера.

Соленая в озере вода или пресная, влияет только на видовую структуру, в которой преобладают живые организмы, приспособленные к существованию в воде с большим или меньшим содержанием соли.

экосистема озера

Главным и определяющим из них – солнце. Вступая во взаимодействие с водой, солнечная энергия изменяет, а именно повышает, температуру последней. Это, в свою очередь, влияет на процесс фотосинтеза, то есть производства кислорода, его содержание и растворимость в воде.

По количеству поступающей солнечной энергии, водную массу озера можно разделить на горизонтальные слои или пласты.

В летний период верхний слой получает максимальное количество солнечной энергии. Он нагревается. Продуценты активно перерабатывают солнечную энергию в кислород. Фауна в верхнем слое играет роль консументов. Это в основном водоплавающие животные и птицы, рептилии, некоторые виды рыб и насекомые.

Следующий пласт воды играет «заградительную» функцию между разными температурными слоями, расположенными над и под ним. Этот слой с максимальной плотностью воды, которая возникает, когда температура ее +4°С. Он сдерживает перемешивание слоев воды озера. Обычно перемешивание происходит весной и осенью. В результате чего происходит обмен кислородом и питательными веществами.

перемешивание слоев воды озера

Солнечный свет, доходя до придонного слоя, сильно рассеивается. На дно попадают остатки живых организмов и отходы их жизнедеятельности. Придонный слой населяют редуценты – раки, черви, личинки насекомых, бактерии и микроорганизмы. Очень редки рыбы. Главная их функция переработка органических отходов. Последний этап пищевой цепи, перед началом нового.

На этом этапе и происходит тот сбой, который, в конечном счете ведет к исчезновению озера. Условия существования не позволяют справиться с переработкой отходов полностью. А верхний слой, подпитанный во время перемешивания, увеличивает биомассу. Отходы увеличиваются, а остатки накапливаются. Они превращаются в ил, а затем в торф. Озеро начинает мелеть и исчезать.

Использование человеком

Использование озера человеком можно описать предельно коротко. Человек берет из него воду и пищу, и возвращает неочищенную воду и отходы.

Перед тем как полностью исчезнуть, озеро превращается в болото. Донный ил становится торфом. Торф обладает способностью сохранять влагу. Накапливая ее в период таяния снегов или дождей, он затем отдает ее ручьям и тем поддерживают уровень воды в больших водоемах и в грунтовых водах. Человек добывая торф, как природное топливо или удобрение, проводя мелиоративные работы и осушая болота, изменяет водный режим региона со всеми вытекающими отсюда последствиями.

Использование озера человеком

Тот же эффект при сбросе теплой воды, после охлаждения ею оборудования электростанций. Повышение температуры воды в результате таких сбросов ускоряет рост все тех же водорослей и других растений. Если температура будет слишком велика, то животный мир может вообще погибнуть или произойти сбой в его репродуктивной системе.

Еще одна форма использования человеком экосистемы озера – это привнесение в нее живых организмов, ей несвойственных. Иногда это может произойти случайно. Но бывает, что это делается преднамеренно, с целью разведения полезных для человека видов рыб, моллюсков, беспозвоночных и тому подобное.

Эти организмы ведут себя агрессивно по отношению к местным видам флоры и фауны. А с учетом стимулирования их роста и развития человеком, то природная биосистема начинает подвергаться существенным изменениям. Происходит дисбаланс, который может привести к ее полной гибели. Примером могут служить Великие озера в Америке.

Вам будет интересно посмотреть фото и картинки экосистемы озера.

Посмотрите видео: Красивые фото озер, рек и морей.

  • Эко раздел (85)
  • Почва (59)
  • Климат (61)
  • Вода (22)
  • Вторсырье (81)
  • Питание и здоровье (14)
  • Природа (111)
  • ТОП раздел (15)
  • Эко продукты (16)
  • Отходы (74)
  • Экология регионов (31)
  • Мошки (96)
  • Тараканы (76)

Источник

Adblock
detector