Екологічні знання - Добровольський В.В. - 2.4.5. Водна природна глобальна екосистема

На рис. 2.19 наведена ієрархічна трирівнева схема наземної природної глобальної екосистеми.

Рис. 2.19. Схема наземної екосистеми:

Є - Європа; АП - Америка Північна; АО - Австралія і Океанія; Аз - Азія; ПА - Південна Америка; Аф - Африка; Ан - Антарктида; ЗК - земна кора; Р - рослинний світ; Т - тваринний світ

Вже на другому рівні декомпозиції глобальна наземна природна екосистема постає сукупністю материкових регіональних екосистем.

Глобальна наземна природна екосистема характеризується такими основними даними:

- площа території - 149 млн. квадратних кілометрів;

- маса рослин - 1341,3 млрд. тонн, з них 84% складають ліси;

- маса тварин - 10,9 млрд. тонн;

- біотичний кругообіг - 8 млрд. тонн за рік;

- потужність чистої первинної продукції рослин - 10 кВт/рік. Зовнішні зв'язки системи визначають вплив атмосфери у вигляді

космічного та приземного повітряного впливу, а також вплив гідросфери.

У наземній природній екосистемі виділяють три рівні життя: наземний, ґрунтовий, підземний. Перший рівень містить головну частину біомаси. На рис. 2.20 показано розміщення маси живої речовини на поверхні ґрунту в залежності від географічного поясу.

Крива на рис. 2.20 яскраво ілюструє залежність біопродуктивності від двох головних зовнішніх факторів - енерго- і вологозабезпеченості. Якщо різкий спад природної продуктивності в холодному кліматі пояснюється нестачею енергії, то спад в районі тропіків викликано поганим вологозабезпеченням. Наявність енергії і вологи значно підвищує біопродуктивність.

Рис. 2.20. Географічні хвилі життя:

географічні пояси: 1 - арктичний; 2 - субарктичний; 3 - полярний; 4 -північний субтропічний; 5 - північний тропічний; 6 - екваторіальний; 7 - південний тропічний; 8 - південний субтропічний; 9 - південний полярний; 10 - субантарктичний; 11 - антарктичний

Крім глобальних "згустків життя" на вершинах хвиль у тропічних і субтропічних поясах, в наземній екосистемі спостерігаються "згустки життя" на берегах водойм різного типу. В цих районах завдяки інтенсивному надходженню поживних речовин при постійній наявності вологи у випадках достатнього енергозабезпечення створені чудові умови для життєдіяльності. Незважаючи на незначну площу (менше одного відсотка земної поверхні), вони виробляють десять відсотків живої речовини.

На земній поверхні немало так званих аридних зон - територій з малою щільністю життя. Це перш за все - пустелі. Термічний режим аридних зон різноманітний внаслідок їх значного широтного розповсюдження. Характерним є недостатність вологи, сильні вітри, великий перепад добової температури.

Теоретично наземні рослини і тварини могли б розповсюджуватись по всій земній поверхні. Практично види або популяції займають обмежені області, кордони яких визначаються різними причинами, головними з яких є:

- історичні фактори, які враховують довготривалий процес еволюції живих істот в умовах географічних особливостей території;

- географічні бар'єри у вигляді гірських масивів, потужних річок, океанічних островів тощо;

- кліматичні умови, які характеризуються річними циклами довготривалості дня, змін температури і вологості повітря тощо;

- особливості фунту, до яких пристосовуються певні рослини;

- взаємовплив організмів самого різного походження, тобто вплив біотичних факторів.

Другий рівень - ґрунтова плівка життя - за біомасою не може рівнятися з наземним рівнем. Але концентрація життя там вища.

2.4.5. Водна природна глобальна екосистема

На рис. 2.21 наведена ієрархічна трирівнева схема водної природної глобальної екосистеми.

В основу декомпозиції покладено географічний принцип. Можливий розподіл водної глобальної екосистеми і за іншими принципами, наприклад, за солоністю води.

Рис. 2.21. Схема водної екосистеми: СО - Світовий океан; ОСО - океани Світового океану; МСО - моря Світового океану; MB - материкові води; ЗМВ - замкнені материкові води (водойми); ПМВ - проточні материкові води

В табл. 2.18 наведені дані про запаси води.

Таблиця 2.18 Світові запаси води і їх динаміка

Левова доля води знаходиться в Світовому океані, який є сукупністю всіх морів і океанів планети. Площа Світового океану 361 млн. км . Середня глибина 3,8 кілометра, середня солоність води 35 г/кг.

В табл. 2.19 наведені деякі дані по океанах, які відрізняються системами течій, характерним розподілом температур, соленістю та іншими своєрідними ознаками.

Таблиця 2.19 Характеристика світових океанів

Глибина Світового океану характеризується такими цифрами: ділянки з глибиною більше 6 км складають 1,2, мілководні ділянки (0-200 м) - 7,5, акваторії з глибинами від 200 до 4000 метрів - 38,7 і від 4 до 6 км - 52,6%.

Температура води на поверхні океану коливається в значному діапазоні (з 19 до 27°С для Північної Атлантики) в залежності від пори року. Коливання зменшуються в глибині і затухають на стику так званих сезонного та постійного термоклинів (200-400 метрів від поверхні). До глибини 1000-1400 метрів температура поступово зменшується і далі залишається постійною (+3...4°С в середніх широтах і близько 0°С у полярних областях).

Сонячна радіація, яка досягає водної поверхні, частково віддзеркалюється пропорційно куту падіння. Та частина, що проникає у воду, частково поглинається і розсіюється. Ступінь проникнення залежить від прозорості води, тобто від речовин, що розчинені і зависли у воді. Вони зменшуються в глибині по логарифмічній функції Р = Р_оe^-kh (тут Р_о і Р - інтенсивність радіації на поверхні і на глибині h, k- коефіцієнт послаблення світла, який залежить від довжини хвилі). Інфрачервоне випромінювання повністю поглинається на глибині 1 метр. Інтенсивність освітлення і спектральний склад світла, яке проникає на різні глибини, мають важливе значення для живих організмів.

В. І. Вернадський виділив в океані дві життєві плівки - планктонну і донну - та три типи згустків життя - прибережні, саргасові і рифові.

Планктонна поверхнева плівка має товщину 50-60 метрів. В ній проживає величезна кількість (до 10 тисяч у літрі води) мікроорганізмів - переважно одноклітинні діатомові водорості. Донна плівка життя, особливо в межах шельфу, дуже насичена - в ній живуть 157 тисяч із 160 тисяч видів морських тварин. Між плівками життя існує тісна залежність - ділянці з високою масою планктону відповідає донна ділянка високого вмісту життя.

Крім плівок життя, в океані існують згустки та пустелі життя. На суші пустелі відомі давно, а в океані вони відкриті порівняно недавно. Велетенська пустеля знаходиться біля Гавайських островів. Концентрація життя в ній дорівнює 3*10^-6%.

Прибережний згусток життя утворюється там, де зустрічається дві плівки життя - планктонна і донна Крім того, тут є постійний приток органічних і мінеральних речовин з континенту та інтенсивне перемішування водних мас. Тому в прибережній зоні концентрація планктону в сотні, а донної фауни - в декілька тисяч разів більша, ніж далеко від берега. Набагато більша і біопродуктивність цієї зони (табл. 2.20).

Таблиця 2.20 Продуктивність морських ділянок (ккал/м³*доба)

Другий тип концентрації життя - саргасові згустки - це ділянки океану, заповнені багатоклітинними водоростями (саргасумом чи філофорою).

Рифові згустки життя характеризуються швидкістю росту рифів до 25 см/рік.

Нещодавно виявлено ще два типи згустків життя - апвелінгове та абісальне. Апвелінг — вертикальний рух води - переносить на поверхню глибинні води, збагачені фосфором і азотом. Перуанська апвелінгова зона з площею всього 0,02% акваторії океану дає 15-20% світової рибної продукції.

Абісальні згустки життя виявлені у 1977 році біля узбережжя Еквадору на ділянках виходу на дно океану глибинного сірководню. Автотрофами в цих оазисах життя виступають не зелені рослини, а тіонові бактерії, які окислюють сірководень.

Загальна характеристика продукції Світового океану наведена в табл. 2.21.

Таблиця 2.21 Валова продукція океану