Экосистемы Земли

    Существует два основных класса редуцентов:

    1. Детритофаги – напрямую потребляют мертвые организмы или органические остатки (пример: шакалы, грифы, дождевые черви).

    2. Деструкторы – разлагают мертвую органическую материю на простые неорганические соединения (процесс гниения и разложения). Примером могут служить грибы и микроскопические одноклеточные бактерии.

    1.3 Потоки энергии в экосистемах

    Химическая  энергия, накопленная в глюкозе  и других углеводородах, используется продуцентами, консументами и редуцентами для поддержания жизнедеятельности, что является частью одностороннего движения энергии через организмы в экосистеме.

    Преобразование  органических соединений в энергию  происходит за счет клеточного дыхания  в митохондриях клетки.

    Получение органических соединений происходит в основном за счет фотосинтеза: 6СO₂ +6Н₂O = С₆Н₁₂O₆ + 6O₂

    

    Рис. 1

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    2 Основные типы  экосистем земли

    2.1 Климат. Краткая характеристика

    Мы  живем на дне океана невидимых  газов, составляющих земную атмосферу. Каждый момент и каждый день в нижней части атмосферы –тропосфере – изменяются температура, давление воздуха, влажность, количество выпавших осадков, солнечный свет (солнечная радиация), облачность, скорость и направление ветра, и другие параметры. Эти краткосрочные изменения состояния тропосферы мы называем погодой.

    Климатом называется общий тип атмосферных или погодных условий с учетом сезонных изменений и экстремальных параметров погоды в данном регионе за длительный период – как правило, не менее 30 лет. Климат – это погода, которую можно ожидать в данном месте и в данное время, основываясь на предшествующем опыте.

    Погода – это те атмосферные условия, которые вы наблюдаете в данный момент.

    Пять  основных факторов, которые определяют неравномерное распределение средней температуры и среднего количества осадков и соответствующих им типов климата:

    1.       Неодинаковое количество поступающей солнечной радиации в различных районах Земли;

    2.       Годовое вращение Земли вокруг Солнца и суточное вращение вокруг своей оси;

    3.       Химический состав атмосферы;

    4.       Распределение суши и моря;

    5.       Особенности рельефа, например горный массив.

    Силы, возникающие при вращении Земли  вокруг своей оси, видоизменяют общую  модель циркуляции воздуха между экватором и полюсами. В результате к северу и к югу от экватора образуются три отдельных пояса движения воздуха или, другими словами, преобладающих приземных ветров.

 

      Рис. 2

    2.1.1 Климат и химический состав атмосферы

    Химический  состав тропосферы и стратосферы  – следующий фактор, определяющий среднюю температуру на поверхности  Земли и, следовательно, тип климата  конкретной местности. В процессах  регуляции температуры в тропосфере ключевую роль играют диоксид углерода, водяной пар, а также содержащиеся в незначительных количествах озон, метан, оксид азота и хлорфторуглероды.

    Эти газы, известные как парниковые, действуют аналогично оконному стеклу в теплице. Они пропускают видимую часть спектра солнечного излучения, но препятствуют утечке некоторой части образовавшейся инфракрасной радиации, или тепла, в космическое пространство. Эта радиация излучается обратно к земной поверхности. В результате накопления тепла происходит повышение температуры воздуха в тропосфере; такой процесс получил название парниковый эффект.

    Содержание  озона в стратосфере также  воздействует на климат. Поглощение озоном ультрафиолетовой радиации приводит к нагреванию определенных слоев воздуха высоко в стратосфере (стратосфера – часть атмосферы, располагающаяся выше тропосферы). Эти слои не позволяют газообразным примесям проникать в толщу стратосферы. Тепловая «шапка» - важный фактор формирования средней температуры тропосферного воздуха, а, следовательно, и климата Земли. Поэтому любые виды человеческой деятельности, приводящие к уменьшению среднего содержания озона в стратосфере, могут иметь весьма серьезные отдаленные последствия для климата, здоровья людей, состояния всей живой природы.

    2.1.2 Климат и океанические течения

    Вращение  Земли, наклон земной оси к поверхности эклиптики, преобладающие ветры и различная плотность вод приводят к возникновению океанических, а также поверхностных дрейфовых течений, которые направлены, как правило, параллельно экватору.

    Пассаты, почти непрерывно дующие к экватору и имеющие восточную составляющую, увлекают поверхностные воды Атлантического, Индийского и Тихого океанов в западном направлении; они перемещаются так до тех пор, пока не натолкнутся на ближайший материк и не отклонятся в стороны. В результате образуются две огромные циркуляционные системы кольцевыми, в которых воды движутся по часовой стрелке в Северном полушарии и против часовой стрелки – в Южном. В этих кольцах происходит перемещение теплых вод к северу и к югу от экватора.

    2.1.3 Климат и рельеф

    Горы, долины и другие элементы земной поверхности тоже оказывают влияние на климат различных районов. Для высокогорий характерны более сильные ветры, низкие температуры и более высокая влажность по сравнению с прилегающими долинами.

    Горы  создают преграду на пути ветров и  ураганов. Когда господствующие ветры, дующие с океана на сушу, достигают  горной цепи, теплый влажный воздух по мере подъема охлаждается. В результате он теряет большую часть содержащейся в нем влаги на наветренных (обращенных к ветру) склонах в виде дождя и снега. Когда же эта более сухая воздушная масса опускается вниз по подветренным склонам, она сжимается и нагревается, после чего проходит над внутренними пустынными и полупустынными районами.

    Резкое  падение влажности воздуха, обусловливающее  формирование пустынных и полупустынных  условий на подветренной стороне  высоких гор и прилегающих  к ним районах, называется эффектом дождевой тени.

    Наглядным примером является пустыня Мохаве, расположенная к востоку от гор Сьерра-Невада параллельно побережью Калифорнии. Дождевая тень служит причиной формирования пустынных условий в районах, прилегающих к горной цепи Гималаев в Азии и к Андам в Южной Америке.

    2.2 Основные типы экосистем суши

    Лимитирующим  фактором, определяющим характер растительности на большей части  суши Земли, является количество осадков.

    Так, пустыня – это территория, где испарение превышает количество осадков, которое в свою очередь составляет менее 250 мм в год. На таких территориях произрастает скудная, разреженная, обычно низкорослая растительность. Для пустынь характерны значительные контрасты между дневными и ночными температурами.

 

    Рис. 3 – Среднегодовое количество осадков и средне годовые температуры – лимитирующие факторы, совместное действие которых на протяжении 30 и более лет определяет тип пустынных, травянистых и лесных экосистем на конкретной территории.

    Травянистые экосистемы приурочены к регионам, где среднегодовое количество осадков достаточно для произрастания трав; однако выпадают они все еще настолько неравномерно, что периодические засухи и пожары препятствуют развитию древесной растительности на сколько-нибудь значительных площадях.

    Главными  факторами, определяющими характерные  особенности пустынь, лесов или  травянистых сообществ на конкретной территории, являются среднегодовое  количество осадков, средняя температура, а также тип почв. Совместное действие этих факторов приводит к образованию тропических, умеренных и полярных вариантов пустынных, травянистых или лесных экосистем (рис. 14).

 

    2.2.1 Основные типы пустынь

    Пустынные экосистемы занимают около 16% поверхности  суши и расположены главным образом  в тропических и субтропических районах. Существует три основных типа пустынь: тропические, умеренные и холодные.

    1.       Тропические пустыни, такие как южная Сахара, занимают около 1/5 общей площади пустынь. Для них характерны малое количество осадков и твердая, «выметенная» ветром поверхность, на которой встречаются отдельные камни и небольшое количество песка. Песчаные дюны покрывают около 10% поверхности этих пустынь. Температуры здесь круглый год высоки.

    2.       В пустынях умеренных широт, таких, как пустыня Мохаве в Южной Калифорнии, дневные температуры высоки летом и низки в зимнее время.

    3.       В холодных пустынях, таких, как Гоби, расположенная к югу от Сибири, очень холодно зимой, а летом тепло или даже жарко.

    Растения  и животные пустынь приспособлены улавливать и сохранять дефицитную влагу. Большинство животных, обитающих в пустынях, спасаются от дневной жары, оставаясь в это время в норах; наиболее активны они ночью. Кроме того, животные пустынь специально приспособлены к тому, чтобы сохранять воду. Например, кенгуровая крыса, относящаяся к ночным животным, вообще не пьет воду. Она получает необходимую влагу из пищи и за счет клеточного дыхания.

    Замедленный рост растений, малое видовое разнообразие и недостаток влаги делают экосистемы пустынь весьма уязвимыми. Например, после уничтожения растительного покрова в результате таких воздействий, как выпас скота или езда вне дорог, для его восстановления могут потребоваться целые десятилетия. Кроме того, при движении автомобилей разрушаются норы, являющиеся основным местом обитания для многих пустынных животных.

    2.2.2 Основные типы травянистых сообществ

    Тропические травянистые сообщества, или саванны, расположены в районах, для которых характерны высокие средние температуры, два продолжительных сухих сезона (зимний и летний) и обильные осадки в остальное время года.

    Травоядные  животные саванн весьма специализированны  по особенностям питания. Жирафы поедают  листья и побеги на верхних ветках редко растущих деревьев. Слоны питаются побегами и листьями ниже расположенных ветвей; газели, антилопы и зебры кормятся травами различной высоты и жесткости. Количество и разнообразие копытных в саваннах больше, чем в любых других экосистемах.

    Травянистые сообщества умеренных  широт приурочены к обширным внутренним районам материков, главным образом Северной Америки, Южной Америки, Европы и Азии. Основные типы травянистых сообществ умеренного пояса – это высокотравные и низкотравные прерии Среднего Запада и Запада США и Канады, пампы Южной Америки, вельды Южной Африки и степи, простирающиеся от Центральной Европы до Сибири.

    Почвы травянистых сообществ умеренных  широт высоко плодородны и обеспечивают жизнедеятельность многочисленных организмов –редуцентов. В таких сообществах обитает огромное количество разнообразных жуков, пауков, кузнечиков и других насекомых, а также мелкие травоядные, грызуны и птицы.

    Полярные травянистые сообщества или арктические тундры, расположены в районах, прилегающих к арктическим ледяным пустыням. Большую часть года экосистемы тундры испытывают воздействие штормовых холодных ветров и покрыты снегом и льдом. Зимы здесь холодные и очень темные. Среднегодовое количество осадков невелико, выпадают они преимущественно в виде снега.