Водные экосистемы

Типы экосистем

Все многообразие экосистем в биосфере можно разделить на две группы — водные и сухопутные. Водные экосистемы часто называют гидроценозами (от греч. hydor - «вода» и koinos - «общий»), сухопутные — биогеоценозами или просто экосистемами. В водных экосистемах жизнь сообщества живых организмов определяется преимущественно абиотическими факторами водной среды, а в сухопутных преобладает влияние самого живого населения, то есть биотических факторов.

Типы водных экосистем

Океаны с морями и их бассейнами занимают более 70% земной поверхности. В них содержатся разнообразные экосистемы, характеризующиеся своими абиотическими и биотическими особенностями. Следует подчеркнуть, что в древности моря были средой появления первичных экосистем, поскольку установлено, что жизнь зародилась в воде. Поэтому морские организмы имеют огромное разнообразие приспособлений, позволяющих им не только жить и перемещаться в водной среде, но и находить энергетически ценную пищу в огромном водном пространстве и выживать рядом с соседствующими видами.

Все многообразие морских экосистем делится на две большие группы: экосистемы прибрежные и экосистемы открытых вод, а экосистемы пресных вод представлены реками, озерами, прудами и болотами.

Типичным для всех водных экосистем является то, что физические факторы среды определяют жизнь сообщества видов. Волны, приливы и отливы, течения, соленость воды, ее температура, насыщение газами, давление и интенсивность освещения в значительной степени определяют видовой состав биоценоза и его биотоп.

Морские экосистемы

Морские экосистемы очень разнообразны и особенно богаты видами в прибрежной — литоральной части, в приливно-отливной зоне и эстуариях (устьях рек у места впадения в море). Разнообразие биотопов в прибрежной части обуславливает наличие большого количества экосистем, мозаично размещающихся вдоль берега. В них обитает огромное разнообразие видов из всех царств живой природы. По имеющимся оценкам гидробиологов, именно в этих гидроэкосистемах добывается более половины всех морских видов в Тихом и Атлантическом океанах.

В открытом океане, вблизи поверхности воды, образуются экосистемы, основным населением которых является планктон, состоящий из мелких, взвешенных (парящих) в воде организмов. Планктон размещается в морских водоемах не глубже 150-180 м, то есть на глубинах, куда проникает свет.

Планктон (от греч. plaktos - «блуждающий») - совокупность организмов, населяющих толщу воды и пассивно переносящихся течением. В состав планктона входят бактерии, микроскопические растения, животные и их личинки. Важной частью планктона является фитопланктон — совокупность растений, в основном водорослей. Парение организмов в воде осуществляется при помощи особых приспособлений, увеличивающих поверхность тела или уменьшающих их вес: выростов, щетинок, перепонок, газовых вакуолей и пр. Фитопланктон является производителем первичного органического вещества в любом водоеме, будучи, таким образом, началом любой трофической цепи. Все микроскопические животные организмы планктона в совокупности называют зоопланктоном.

Фотосинтезирующий фитопланктон служит пищей многим мелким планктонным животным, которых в свою очередь поедают крупные, активно передвигающиеся рыбы, кальмары, китообразные, составляющие нектон.

Когда организмы, образующие планктон, погибают, их тела падают на дно океана (бенталь), обеспечивая там пищей других существ, входящих в экосистемы бентоса (от греч. benthos - «глубина»). В экосистемах бентоса находятся главным образом животные и бактерии, которые перерабатывают попавшие на дно органические вещества. Растения на больших глубинах существовать не могут, поскольку туда не проникает свет.

Обитатели морских экосистем
Обитатели морских экосистем: А — морской планктон: 1-2 — ракообразные и их личинки; 3 — икринка рыбы; 4 — личинки моллюсков; 5 — инфузории; 6 — диатомовые водоросли; 7 — перидинеи; 8 — ночесветка; 9 — аппендикулярия; Б — представители бентоса: 1 — морской еж; 2 — голотурия; 3 — офиура; 4 — погонофора

Экосистемы открытой части океанов и морей характеризуются огромными размерами (порядка тысячи километров), наличием достаточно тесных связей с соседними экосистемами и размытостью границ между ними. Пищевые цепи в таких экосистемах начинаются с мельчайших автотрофов и кончаются крупными животными — хищниками (гигантские рыбы, головоногие моллюски, змеи, киты). Эти экосистемы — коренные, они относительно устойчивы в геологическом масштабе времени и отличаются эволюционной древностью, что обусловлено относительно медленными изменениями общего характера геологического строения океана, атмосферной и океанической циркуляцией воздуха и вод и состава видов живого населения.

Океанические экосистемы в Тихом океане
Океанические экосистемы в Тихом океане. Размеры и конфигурация экосистем показаны синим цветом

В теплых морях представлены богатейшие экосистемы коралловых рифов и водорослевые водные экосистемы. Проникновение света обуславливает обилие водорослей и благоприятные условия для дыхания животных. Это способствует высокой концентрации разнообразнейших представителей живого мира: бактерий, простейших, кишечнополостных, кольчатых червей, ракообразных, моллюсков, иглокожих (морских звезд, ежей, голотурий) и колоссального количества различных видов рыб и морских змей.

Пресные воды

Они занимают всего лишь 2-3 % земной поверхности и представлены озерами, прудами и реками. Условия обитания в них зависят от местных территориальных и климатических особенностей.

В отличие от озер и прудов, реки характеризуются направленным течением вод. Это основной фактор, который доминирует над другими естественными факторами, влияющими на растительный и животный мир рек. Озера и пруды, в отличие от рек, ввиду закрытости водоема характеризуются достаточно быстрым накоплением осадков, богатых минеральными веществами (от сброса сельскохозяйственных и бытовых сточных вод, промышленных загрязнений), что неизбежно приводит к потере устойчивости водной экосистемы. Глубокие озера, например такие как Байкал, обладают достаточно высокой устойчивостью вследствие захоронения органических веществ, постоянно поступающих в них, в глубоководных отложениях. Однако и у глубоководных озер есть определенный предел накопления осадков, после чего наступает потеря устойчивости экосистемы. Это незамедлительно сказывается на изменении видового состава ее населения.

В этой связи озерные водные экосистемы классифицируют в зависимости от глубины водной толщи, местного климата и содержания химических примесей в воде. На этом основании различают следующие типы озер: очень глубокие, более мелкие и с глубиной не более 3-5 м. В первых наблюдается постоянное расслоение водной толщи на верхний, хорошо перемешиваемый и соответственно богатый кислородом слой и нижний — застойный, более холодный и почти лишенный кислорода. Граница между верхним и нижним слоями в озерах умеренных широт обычно проходит на глубине 7-10 м. Более мелкие озера один или несколько раз в году перемешиваются по всей глубине, поэтому расслоение тощи их воды имеет не постоянный, а периодический характер. У третьего типа озер расслоения толщи водного слоя по температурным и химическим параметрам не происходит, поскольку здесь вода постоянно перемешивается путем конвекции даже в зимнее время.

В оценке состояния озерных экосистем важно подразделение их на сточные, проточные (транзитные) и аккумулятивные (накопительные). Эти особенности озерных водоемов имеют существенное значение в связи с угрозой явления эвтрофикации (от греч. eurys - «обширный» и trophe - «питание»), или обогащения. Эвтрофикацией называется процесс преобразования водной экосистемы в результате привнесения в водоем минеральных и органических веществ с водосбора в таких количествах, которые не могут быть усвоены и переработаны биоценозом водоема. Эвтрофикация — это процесс, который в первую очередь связан с состоянием водосбора озера, а также с хозяйственной деятельностью человека на его территории.

Пруды и созданные человеком водохранилища — это искусственные пресноводные гидроэкосистемы. Все они подвержены эвтрофикации.

Экологическое состояние водных экосистем

Воздействие загрязняющих веществ на водные экосистемы обычно проявляется в изменении структуры сообществ и состава животных и растительных видов. Индикаторами (показателями) чистоты или загрязнения водных экосистем служат доминантные (преобладающие) виды, такие как веснянки, поденки и ручейники, популяции которых уменьшаются сразу при загрязнении водоема. Индикаторами также могут служить личинки комара, мотыля, пиявки, а также некоторые ракообразные, численность которых, наоборот, возрастает при загрязнении.

Животные — индикаторы состояния водоемов
Животные — индикаторы состояния водоемов: 1 — поденка; 2 — веснянка; 3 — пиявки; 4 — ручейники; 5 — мотыль с личинкой; 6 — дафния

Угроза эвтрофикации весьма актуальна не только для озер, но и для океанов, всех морей и водохранилищ.