• Главная
• Новое
• Популярное
• Поиск
• Карта
• Связь

Некоторые соображения по поводу водных экосистем

Эволюционная экология / Взаимодействие климата и растительности / Некоторые соображения по поводу водных экосистем

Страница 1

Хотя, по-видимому, в водных и наземных экосистемах действуют одни и те же экологические принципы, между этими системами существуют и серьезные, заслуживающие внимания различия. Например, на суше первичные продуценты — это прикрепленные формы, как правило, крупные и сравнительно долго живущие (посколььсу воздух не оказывает им серьезной механической поддержки, необходимо развитие спепиальпых опорных тканей древесины). Продупепты же водных сообществ — это, как правило, формы свободноплавающие, микроскопические (за исключением бурых водорослей) и очень недолго живущие (благодаря большой плотности воды необходимость в образовании опорных тканей отпадает, а к тому же крупное планктонное растение могло бы не выдержать разрушающего действия турбулентных потоков). Большинство экологов изучают либо водные, либо наземные системы, причем экологию водных систем можно подразделить па отдельные области исследования, например экологию пресных вод или экологию моря. Лимнология — это изучение пресноводных экосистем — прудов, озер и рек, а океанология имеет дело с морскими водоемами. Поскольку предыдущая, а в значительной степени и последующая части книги посвящены наземным экосистемам, для полноты картины кратко рассмотрим в этом разделе некоторые, наиболее характерные черты водных экосистем, в первую очередь озер. Как объекты экологического исследования озера особенно привлекательны, поскольку они представляют собой пелостпые экосистемы, дискретные и почти полностью изолированные от других экосистем. Приток биогенных элементов в озеро и их вынос из озера часто могут быть оценены довольно просто. Изучение озер — это захватывающая область пауки, и читателя, интересующегося ею, можно отослать к работам Ратпера (Ruttner, 1953), Хатчинсона (Hutchinson, 1957b, 1967), Коула (Cole, 1975), и Вет-целя (Wetzel, 1975).

На водные организмы сильное влияние оказывают физические и химические свойства воды. Как уже отмечалось выше, вода имеет большую удельную теплоемкость, а в твердом (замерзшем) состоянии ее плотность меньше, чем в жидком (поэтому лед плавает). Вода достигает максимальной плотности при 4°С, и вода, имеющая такую температуру, «тонет». Кроме того, вода — это универсальный растворитель, содержащий в растворенном состоянии множество важнейших веществ.

В относительно глубоком типичном озере умеренной зоны ежегодно можно наблюдать заметные изменения температуры, происходящие по одной схеме. Во время теплых летних месяцев вода па поверхности озера нагревается, а поскольку ее плотность при этом уменьшается, образуется поверхностный слой теплой воды, или эпшимнион (рис. 3.23, А). (Передача тепла в озере происходит благодаря перемешиванию, вызванному главным образом ветром.) Более глубоко лежащие массы воды, образующие зону так называемого гиполимниона, остаются в течение лета холодными, часто сохраняя температуру около 4°С. Промежуточная зона резкого изменения температуры, отделяющая эпилимпиоп от гиполимниона, называется металимнионом (рис. 3.23, Л). (Купаясь в озере, человек может узнать о существовании слоев воды с разной температурой, когда, нырнув в глубину или просто опустив ниже ноги, попадает в холодную воду гиполимниона.) Озеро, в котором кривая распределения температуры (или батитермограм-ма) напоминает ту, что изображена на рис. 3.23, А, называется стратифицированным, так как более теплые слои расположены в нем над более холодными.

Рис. 3.23. Гипотетическая схема, показывающая сезонные изменения вертикального распределения температуры в глубоком озере умеренной зоны. А. Стратификация в летнее время. Б. Охлаждение верхних слоев воды в начале осени. В. Равномерное вертикальное распределение температуры (в данном случае она равна 4°С), наблюдаемое поздней осенью или в самом начале зимы (состояние гомотермии). Г. Охлаждение воды у поверхности озера слоем льда в морозные, зимние месяцы.

Осенью с уменьшением притока солнечной энергии поверхность воды остывает, отдавая тепло окружающей суше и атмосферному воздуху (рис. 3.23, Б). В конце концов эпилимнион охлаждается до температуры гиполимниона, и в озере устанавливается гомотермия (рис. 3.23, В), или период «осеннего перемешивания». С наступлением морозов поверхность озера превращается в лед, а температурный профиль водоема выглядит примерно так, как изображено на рис. 3.23, Г. Весной, когда лед сходит, озере еще раз становится гомотермным (период весеннего перемешивания), после чего поверхностные воды быстро нагреваются и снова устанавливается стратификация.