Биомасса поверхности суши – соответствует биомассе наземно-воздушной среды. Она увеличивается от полюсов к экватору. Вместе с тем возрастает количество видов растений.
Арктические тундры – 150 видов растений.
Тундры (кустарники и травянистые) – до 500 видов растений.
Зона лесов (хвойные леса + степи (зона)) – 2000 видов.
Субтропики (цитрусовые, пальмы) – 3000 видов.
Широколиственные леса (влажные тропические леса) – 8000 видов. Растения растут в несколько ярусов.
Биомасса животных. В тропическом лесу самая большая биомасса на планете. Такая насыщенность жизни вызывает жесткий естественный отбор и борьбу за существование а =>
Приспособленность различных видов к условиям совместного существования.
Биомасса Мирового океана.
Гидросфера Земли, или Мировой океан занимает более 2/3 поверхности планеты. Объём воды в мировом океане в 15 раз > суши, возвышающейся над уровнем моря.
Вода обладает свойствами, важными для жизни организмов (теплоёмкость => равномерная т-ра, теплопроводность > воздуха в 25 раз, замерзает только у полюсов, подо льдом сущ-ют живые организмы).
Вода – хороший растворитель. В состав океана входят минеральные соли. Растворяются поступающий из воздуха кислород, и углекислый газ, что особенно важно для жизни организмов.
Физические свойства и химический состав океана относительно постоянны и создают среду благоприятную для жизни.
Жизнь неравномерная.
а) Планктон –100 метров – верхняя часть «планкто» – блуждающий.
Планктон: фитопланктон (в неподвижном состоянии) и зоопланктон (перемещается, на день опускается вниз, а вечером – поднимается, чтобы есть фитопланктон). ЗА сутки кит поглощает 4,5 тонн фитопланктона.
б) Нектон – слой ниже планктона, от 100 метров и до дна.
в) Придонный слой – бентос – глубинный, организмы, связанные с дном: актинии, кораллы.
Мировой океан считается самой большой по производству биомассы средой жизни, хотя в нём живой биомассы в 1000 раз <, чем на суше. Использование энергии солнечного излучения океана – 0,04%, на суше – 0,1%. Океан не так богат жизнью, как ещё недавно предполагалось.
19. Роль международных организаций в охране биосферы. ЮНЕСКО. Красная книга. Заповедники, заказники, национальные парки, памятники природы.
Международные организации позволяют объединить природоохранительную деятельность всех заинтересованных государств, независимо от их политических позиций, определенным образом вычленяя экологические проблемы из совокупности политических, экономических и других международных проблем.
ЮНЕСКО (UNESCO - The U nited N ations E ducational, S cientific and C ultural O rganization) - Организация Объединённых Наций по вопросам образования, науки и культуры.
Основные цели, декларируемые организацией, - содействие укреплению мира и безопасности за счёт расширения сотрудничества государств и народов в области образования, науки и культуры; обеспечение справедливости и соблюдения законности, всеобщего уважения прав и основных свобод человека, провозглашённых в Уставе Организации Объединённых Наций, для всех народов, без различия расы, пола, языка или религии.
Организация была создана 16 ноября 1945 года, и её штаб-квартира располагается в Париже, во Франции. В настоящее время в организации насчитывается 195 государств-членов и 8 членов-сотрудников, то есть территорий, не несущих ответственность за внешнюю политику. 182 государства-члена располагают постоянным представительством при организации в Париже, где также находятся 4 постоянных наблюдателя и 9 наблюдательных миссий межправительственных организаций. В состав организации входит более 60 бюро и подразделений, расположенных в различных частях мира.
Среди вопросов, которые охватывает деятельность организации: проблемы дискриминации в области образования и неграмотности; изучение национальных культур и подготовка национальных кадров; проблемы социальных наук,геологии, океанографии и биосферы. В центре внимания ЮНЕСКО находятся Африка и гендерное равенство
Кра́сная кни́га - аннотированный список редких и находящихся под угрозой исчезновения животных, растений и грибов. Красные книги бывают различного уровня - международные, национальные и региональные.
Первая организационная задача охраны редких и находящихся под угрозой исчезновения видов - их инвентаризация и учёт, как в глобальном масштабе, так и в отдельных странах. Без этого нельзя приступать ни к теоретической разработке проблемы, ни к практическим рекомендациям по спасению отдельных видов. Задача не простая, и ещё 30-35 лет назад предпринимались первые попытки составить сначала региональные, а затем мировые сводки редких и исчезающих видов зверей и птиц. Однако сведения были или слишком лаконичны и содержали лишь перечень редких видов, или, напротив, очень громоздки, поскольку включали все имеющиеся данные по биологии и излагали историческую картину сокращения их ареалов.
Заповедники
Термин, используемый в трёх тесно связанных значениях:
Особо охраняемая территория или акватория, полностью исключённая из хозяйственного использования в целях сохранения природных комплексов, охраны видов животных и растений, а также наблюдения за природными процессами;
Согласно Федеральному закону «Об особо охраняемых природных территориях» государственный природныйзаповедник - одна из категорий особо охраняемых природных территорий исключительно федерального значения, полностью изъятая из хозяйственного использования в целях сохранения природных процессов и явлений, редких и уникальных природных систем, видов растений и животных;
Одноимённое соответствующему заповеднику федеральное государственное учреждение, имеющее цель сохранение и изучение естественного хода природных процессов и явлений, генетического фонда растительного и животного мира, отдельных видов и сообществ растений и животных, типичных и уникальных экологических систем на переданной ему в постоянное (бессрочное) пользование территории или входящей в границы заповедника акватории.
Зака́зник - охраняемая природная территория, на которой (в отличие от заповедников) под охраной находится не природный комплекс, а некоторые его части: только растения, только животные, либо их отдельные виды, либо отдельные историко-мемориальные или геологические объекты.
1. Государственными природными заказниками являются территории (акватории), имеющие особое значение для сохранения или восстановления природных комплексов или их компонентов и поддержания экологического баланса.
2. Объявление территории государственным природным заказником допускается как с изъятием, так и без изъятия у пользователей, владельцев и собственников земельных участков.
3. Государственные природные заказники могут быть федерального или регионального значения.
...
5. Государственные природные заказники федерального значения находятся в ведении специально уполномоченных на то Правительством Российской Федерации государственных органов Российской Федерации и финансируются за счет средств федерального бюджета и других не запрещенных законом источников.
Для обеспечения неприкосновенности охраняемых объектов в заказниках запрещены отдельные виды хозяйственной деятельности, например такие как охота, в то время как другие виды деятельности, не влияющие на охраняемые объекты, могут быть разрешены (сенокос, выпас скота и т.д.).
Па́мятник приро́ды
- охраняемая природная территория, на которой расположен редкий или достопримечательный объект живой или неживой природы, уникальный в научном, культурном, историко-мемориальном или эстетическом отношении.
В качестве памятника природы может охраняться водопад, метеоритный кратер, уникальное геологическое обнажение,пещера или, например, редкое дерево. Иногда к памятникам природы относят территории значительных размеров - леса, горные хребты, участки побережий и долин. В таком случае они именуются урочищами или охраняемыми ландшафтами.
Памятники природы подразделяются по типам на ботанические, геологические, гидрологические, гидрогеологические, зоологические и комплексные.
Для бо́льшей части памятников природы устанавливается режим заказников, но для особо ценных природных объектов может быть установлен режим заповедников.
20. Мероприятия проводимые по защите окружающей среды в России, в Тюменской области
21. Генофонд популяции как основа экологической и эволюционной пластичности вида. Консервативность и пластичность генофонда. Аллелофонд
Генофонд популяции - это совокупность всех генов и их аллелей особей популяции.
Экологическая пластичность - способность организма существовать в определённом диапазоне значений экологического фактора. Пластичность определяется нормой реакции.
По степени пластичности по отношению к отдельным факторам все виды подразделяются на три группы:
Стенотопы - виды, способные существовать в узком диапазоне значений экологического фактора. Например, большинство растений влажных экваториальных лесов.
Эвритопы - широкопластичные виды, способные осваивать различные местообитания, например, все виды-космополиты.
Мезотопы занимают промежуточное положение между стенотопами и эвритопами.
Следует помнить, что вид может быть, например, стенотопом по одному фактору и эвритопом - по другому и наоборот. Например, человек является эвритопом по отношению к температуре воздуха, но стенотопом по содержанию кислорода в нём.
Эволюционная пластичность можно охарактеризовать как меру изменчивости в пределах определенного порога устойчивости. Иными словами, пластичность определяет пределы изменчивости, при которых система еще способна сохранить свою целостность.
Пластичность можно определить как меру изменчивости и одновременно как меру устойчивости систем, определяющую ширину спектра потенциально возможных устойчивых состояний и, в конечном счете, пределы адаптационных возможностей сложных эволюционирующих диссипативных структур.
В экстремальных же условиях животные имеются шансы выживания благодаря резервной пластичности в виде модификации.
Каждый "из некогда существовавших или ныне живущих видов представляет собой итог определенного цикла эволюционных преобразований на популяционно-видовом уровне, закрепленный изначально в его генофонде. Последний отличается двумя важными качествами. Во-первых, он содержит биологическую информацию о том, как данному виду выжить и оставить потомство в определенных условиях окружающей среды, а во-вторых, обладает способностью к частичному изменению содержания заключенной в нем биологической информации. Последнее является основой эволюционной и экологической пластичности вида, т.е. возможности приспособиться к существованию в иных условиях, меняющихся в историческом времени или от территории к территории. Популяционная структура вида, приводящая к распаду генофонда вида на генофонды популяций, способствует проявлению в исторической судьбе вида в зависимости от обстоятельств обоих отмеченных качеств генофонда - консервативности и пластичности.
Таким образом, общебиологическое значение популяционно-видового уровня состоит в реализации элементарных механизмов эволюционного процесса, обусловливающих видообразование.
Аллелофонд популяции – это совокупность аллелей в популяции. Если рассматриваются два аллеля одного гена: А и а, то структура аллелофонда описывается уравнением: pA + qa = 1.
Вид. Критерий вида. Значение полового процесса для существования вида. Динамичность вида. Различность популяции и вида. Почему понятие вид не может быть применено к размножающимся бесполым путём агамным, самооплодотворяющимся и строго партеногенетическим организмам
ВИД - в биологии - основная структурная и классификационная (таксономическая) единица в системе живых организмов; совокупность популяций особей, способных к скрещиванию с образованием плодовитого потомства, обладающих рядом общих морфофизиологических признаков, населяющих определенный ареал, обособленных от других нескрещиваемостью в природных условиях. В систематике животных и растений вид обозначается в соответствии с бинарной номенклатурой.
Критерии вида
Принадлежность особей к тому или иному виду определяется на основании ряда критериев.
Критерии вида – это эволюционно устойчивые таксономические (диагностические) признаки, которые характерны для одного вида, но отсутствуют у других видов. Комплекс признаков, по которому можно надежно отличить один вид от других видов, называется видовым радикалом (Н.И. Вавилов).
Критерии вида делят на основные (которые используются практически для всех видов) и дополнительные (которые трудно использовать для всех видов).
Основные критерии вида
1. Морфологический критерий вида. Основан на существовании морфологических признаков, характерных для одного вида, но отсутствующих у других видов.
Например: у гадюки обыкновенной ноздря находится в центре носового щитка, а у всех других гадюк (носатая, малоазиатская, степная, кавказская, гюрза) ноздря смещена к краю носового щитка.
Виды-двойники
Близкие виды могут отличаться по малозаметным признакам. Существуют виды-двойники, настолько схожие, что использовать морфологический критерий для их разграничения очень трудно. Например, вид комар малярийный на самом деле представлен девятью очень сходными видами. Эти виды различаются морфологически лишь по строению репродуктивных структур (например, окраска яиц у одних видов гладко-серая, у других – с пятнами или полосами), по числу и ветвистости волосков на конечностях у личинок, по размерам и форме чешуек крыла.
У животных виды-двойники встречаются среди грызунов, птиц, многих низших позвоночных (рыб, амфибий, рептилий), многих членистоногих (ракообразных, клещей, бабочек, двукрылых, прямокрылых, перепончатокрылых), моллюсков, червей, кишечнополостных, губок и др.
Замечания относительно видов-двойников (Майр, 1968).
1. Не существует четкого различия между обыкновенными видами («морфовидами») и видами-двойниками: просто у видов-двойников морфологические различия выражены в минимальной степени. Очевидно, образование видов-двойников подчиняется тем же закономерностям, что и видообразование в целом, а эволюционные изменения в группах видов-двойников происходят с той же скоростью, что и у морфовидов.
2. Виды-двойники, будучи подвергнуты тщательному исследованию, обычно обнаруживают различия в целом ряду мелких морфологических признаков (например, самцы насекомых, принадлежащие к разным видам, четко различаются по строению копулятивных органов).
3. Перестройка генотипа (точнее, генофонда), приводящая к взаимной репродуктивной изоляции, не обязательно сопровождается видимыми изменениями морфологии.
4. У животных виды-двойники чаще встречаются, если морфологические различия меньше влияют на образование брачных пар (например, если при узнавании используется обоняние или слух); если же животные больше полагаются на зрение (большинство птиц), то виды-двойники встречаются реже.
5. Устойчивость морфологического сходства видов-двойников обусловлена существованием определенных механизмов морфогенетического гомеостаза.
В то же время в пределах видов существуют значительные индивидуальные морфологические различия. Например, гадюка обыкновенная представлена множеством цветовых форм (черные, серые, голубоватые, зеленоватые, красноватые и другие оттенки). Эти признаки не могут использоваться для разграничения видов.
2. Географический критерий. Основан на том, что каждый вид занимает определенную территорию (или акваторию) – географический ареал. Например, в Европе одни виды малярийного комара (род Anopheles) населяют Средиземноморье, другие – горы Европы, Северную Европу, Южную Европу.
Однако географический критерий не всегда применим. Ареалы разных видов могут перекрываться, и тогда один вид плавно переходит в другой. В этом случае образуется цепь викарирующих видов (надвид, или серия), границы между которыми часто можно установить только путем специальных исследований (например, чайка серебристая, клуша, западная, калифорнийская).
3. Экологический критерий. Основан на том, что два вида не могут занимать одну экологическую нишу. Следовательно, каждый вид характеризуется своими собственными отношениями со средой обитания.
Для животных вместо понятия «экологическая ниша» часто используется понятие «адаптивной зоны».
Адаптивная зона – это определенный тип местообитаний с характерной совокупностью специфических экологических условий, включающей тип среды обитания (водная, наземно-воздушная, почва, организм) и его частные особенности (например, в наземно-воздушной среде обитания – суммарное количество солнечной радиации, количество осадков, рельеф, циркуляция атмосферы, распределение этих факторов по сезонам и т.д.). В биогеографическом аспекте адаптивным зонам соответствуют крупнейшие подразделения биосферы – биомы, которые представляют собой совокупность живых организмов в сочетании с определенными условиями их обитания в обширных ландшафтно-географических зонах. Однако различные группы организмов по-разному используют ресурсы среды обитания, по-разному адаптируются к ним. Поэтому в пределах биома хвойно-широколиственной зоны лесов умеренного пояса можно выделить адаптивные зоны крупных стерегущих хищников (рысь), крупных догоняющих хищников (волк), мелких древесно-лазающих хищников (куница), мелких наземных хищников (ласка) и т.д. Таким образом, адаптивная зона это экологическое понятие, занимающее промежуточное положение между средой обитания и экологической нишей.
Для растений часто используется понятие «эдафо-фитоценотического ареала».
Эдафо-фитоценотический ареал – это набор биокосных факторов (в первую очередь, почвенных, которые являются интегральной функцией механического состава почв, рельефа, характера увлажнения, воздействия растительности и деятельности микроорганизма) и биотических факторов (в первую очередь, совокупности видов растений) природы, которые составляют непосредственное окружение интересующего нас вида.
Однако в пределах одного вида разные особи могут занимать разные экологические ниши. Группы таких особей называются экотипами. Например, один экотип сосны обыкновенной населяет болота (сосна болотная), другой – песчаные дюны, третий – выровненные участки боровых террас.
Совокупность экотипов, образующих единую генетическую систему (например, способных скрещиваться между собой с образованием полноценного потомства) часто называется эковидом.
краткое содержание других презентаций«Взаимоотношения в природе» - Например, белки и лоси не оказывают друг на друга значительных воздействий. Внутривидовая. Беличьи обезьяны. Примеры межвидовой конкуренции. Аменсализм. Содержание кислоро-да за последний миллиард лет в атмосфере выросло с 1% до 21%. Невзаимодействующих популяций и видов в природе нет. Виды конкуренции: Эволюция и экология. Конкуренция. Паукообразные обезьяны. Например, взаимоотношения ели и растений нижнего яруса.
«Экологические отношения» - Преобладание внешнего поступления энергии. Характеристики живого организма. Генотип. Унитарные организмы. Разнокачественность организмов. Классификация организмов по отношению к воде. Жизненные формы по Раункьеру. Основные характеристики внешней среды. Влага. Фенотип. Аномалии воды. Свет. Модулярные организмы. Молекулярно-генетический уровень. Жизненные формы растений. Мутационный процесс. Организм.
«Круговорот веществ и энергии» - Большая часть энергии, заключенной в пище, выделяется. Основным продуцентом является фитопланктон. Прирост за единицу времени. У продуцентов (первый уровень) прирост биомассы 50%. Цепь разложения. Биомасса каждого последующего уровня увеличивается. Продуктивность экосистем. Поток энергии и круговорот веществ в экосистемах. Правило (закон) 10% Р.Линдемана. Химические элементы движутся по цепям питания.
Совокупность всех живых организмов образует биомассу (или, по выражению В. И. Вернадского, живое вещество) планеты.
По массе это составляет около 0,001% массы земной коры. Однако несмотря на незначительную общую биомассу, роль живых организмов в процессах, происходящих на планете, огромна. Именно деятельностью живых организмов обусловлены химический состав атмосферы, концентрация солей в гидросфере, образования одних и разорению других горных пород, формирование почвы в литосфере и т.д..
Биомасса суши. Наибольшая плотность жизни в тропических лесах. Здесь больше видов растений (более 5 тыс.). К северу и к югу от экватора жизнь становится беднее, уменьшаются его плотность и число видов растений и животных: в субтропиках около 3 тыс. видов растений, в степях около 2 тыс., далее идут широколиственные и хвойные леса и, наконец, тундра, в которой растет около 500 видов лишайников и мхов. В зависимости от интенсивности развития жизни в разных географических широтах меняется биологическая продуктивность. Подсчитано, что общая первичная продуктивность суши (биомасса, образована автотрофными организмами за единицу времени на единицу площади) составляет около 150 млрд т, в том числе на долю лесов земного шара приходится 8 млрд т органического вещества в год. Суммарная растительная масса на 1 га в тундре составляет 28,25 т, в тропическом лесу - 524 т. В умеренном поясе 1 га леса за год образует около 6 т древесины и 4 т листьев, составляет 193,2 * 109 Дж (~ 46 * 109 кал). Вторичная производительность (биомасса, образуемая гетеротрофными организмами за единицу времени на единицу площади) в биомассе насекомых, птиц и других в этом лесу составляет от 0,8 до 3% биомассы растений, то есть около 2 * 109 Дж (5 * 108 кал). < /p>
Первичная годовая производительность различных агроценозов значительно различается. Средняя мировая производительность в тоннах сухого вещества на 1 га составляет: пшеницы - 3,44, картофеля - 3,85, риса - 4,97, сахарной свеклы - 7,65. Урожай, который собирает человек, составляет лишь 0,5% общей биологической продуктивности поля. Значительная часть первичной продукции разрушается сапрофитами - жителями почв.
Одним из важных компонентов биогеоценозов поверхности суши являются почвы. Исходным материалом для почвообразования являются поверхностные слои горных пород. Из них под воздействием микроорганизмов, растений и животных формируется почвенный слой. Организмы концентрируют в себе биогенные элементы: после отмирания растений и животных и разложения их остатков эти элементы переходят в состав грунта, благодаря чему
в нем аккумулируются биогенные элементы, а также накапливаются не полностью разложены органические печовины. В почве содержится огромное количество микроорганизмов. Так, в одном грамме чернозема количество их достигает 25 * 108. Таким образом, почва имеет биогенное происхождение, состоит из неорганических, органических веществ и живых организмов (эдафон - совокупность всех живых существ почвы). Вне биосферы возникновения и существования почвы невозможно. Почва - среда для жизни многих организмов (одноклеточных животных, кольчатых и круглых червей, членистоногих и многих других). Почва пронизана корнями растений, из него растения впитывают питательные вещества и воду. С жизнедеятельностью живых организмов, которые есть в почве, связана урожайность сельскохозяйственных культур. Внесения химических веществ в почву часто пагубно влияет на жизнь в нем. Поэтому нужно рационально использовать почвы и оберегать их.
Каждая местность имеет свои почвы, которые отличаются от других по составу и свойствам. Образования отдельных типов почв связано с различными почвообразовательного породами, климатом и особенностями растений. В. В. Докучаев выделил 10 основных типов почв, сейчас их насчитывается более 100. На территории Украины выделяют следующие почвенные зоны: Полесье, Лесостепь, Степь, Сухой степь, а также Карпатскую и Крымскую горные области с присущими для каждой из них типами структуры почвенного покрова. Для Полесья характерны дерновопидзолисти, серые лесные,. Темносири лесные почвы, черноземы оподзоленные т.д.. Зона Лесостепи имеет серые и темносири лесные почвы. Зона Степи в основном представлена черноземами. В Украинских Карпатах преобладают бурые лесные почвы. В Крыму случаются разные почвы (черноземы, каштановые и т.д.), но они, как правило, щебнистыми и каменистые.
Биомасса Мирового океана. Мировой океан занимает более 2/3 площади поверхности планеты. Физические свойства и химический состав вод океана благоприятные для развития и существования жизни. Как и на суше, в океане плотность жизни крупнейшая в экваториальной зоне и снижается по мере виддаляння от нее. В верхнем слое, на глубине до 100 м, живут одноклеточные водоросли, которые составляют планктон, «общая первичная продуктивность фитопланктона Мирового океана составляет 50 млрд т в год (около 1/3 всей первичной продукции биосферы). Почти все цепи питания в океане начинаются с фитопланктона, которым питаются животные зоопланктона (например, рачки). Рачки являются пищей для многих видов рыб и усатых китов. Рыб поедают птицы. Крупные водоросли растут преимущественно в прибрежной части океанов и морей. Наибольшая концентрация жизни - в коралловых рифах. Океан беднее на жизнь, чем сушу, биомасса его продукции в 1000 раз меньше. Большинство образованной биомассы - одноклеточныеводоросли и прочие обитатели океана - отмирают, оседают на дно и их органическое вещество разрушается редуцентами. Лишь около 0,01% первичной продуктивности Мирового океана через длинную цепь трофических уровней доходит до человека в виде пищи и химической энергии.
На дне океана, в результате жизнедеятельности организмов, формируются осадочные породы: мел, известняки, диатомит и др..
Биомасса животных в Мировом океане приблизительно в 20 раз больше, чем биомасса растений, особенно велика она в прибрежной зоне.
Океан - колыбель жизни на Земле. Основой же жизни в самом океане, первичным звеном в сложной пищевой цепи является фитопланктон, одноклеточные зеленые морские растения. Эти микроскопические растения поедаются растительноядным зоопланктоном и многими видами мелкой рыбы, которые в свою очередь служат кормом целого ряда нектонных, активно плавающих хищников. В пищевой цепи океана принимают участие также и организмы морского дна - бентос (фитобентос и зообентос). Суммарная масса живого вещества в океане составляет 29,9∙109 т, при этом на биомассу зоопланктона и зообентоса приходится 90% от общей массы живого вещества океана, на биомассу фитопланктона - около 3 % и на биомассу нектона (главным образом рыба) - 4% (Суетова, 1973; Добродеев, Суетова, 1976). В целом биомасса океана по весу в 200 раз, а на единицу поверхности - в 1000 раз меньше, чем биомасса суши. Однако ежегодная продукция живого вещества океана составляет 4,3∙1011 т. В единицах живого веса она близка к продукции наземной растительной массы - 4,5∙1011 т. Так как морские организмы содержат гораздо больше воды, то в единицах сухого веса это соотношение выглядит как 1:2,25. Еще ниже (как 1:3,4) соотношение продукции чистого органического вещества океана в сравнении с таковым на суше, так как фитопланктон содержит больший процент зольных элементов, чем древесная растительность (Добродеев, Суетова, 1976). Достаточно высокая продуктивность живого вещества в океане объясняется тем, что простейшие организмы фитопланктона имеют короткий срок жизни, они обновляются ежедневно, а общая масса живого вещества океана в среднем примерно через каждые 25 дней. На суше обновление биомассы происходит в среднем за 15 лет. Живое вещество в океане распределяется очень неравномерно. Максимальные концентрации живого вещества в открытом океане - 2 кг/м2 - расположены в районах умеренного пояса северной части Атлантического и северо-западной части Тихого океанов. На суше такую же биомассу имеют зоны лесостепей и степей. Средние величины биомассы в океане (от 1,1 до 1,8 кг/м2) имеют области умеренного и экваториального поясов, на суше им соответствуют биомассы сухих степей умеренного пояса, полупустынь субтропического пояса, альпийских и субальпийских лесов (Добродеев, Суетова, 1976). В океане распределение живого вещества зависит от вертикального перемешивания вод, вызывающего подъем к поверхности питательных веществ из глубинных слоев, где происходит процесс фотосинтеза. Такие зоны подъема глубинных вод получили название зон апвеллинга, они наиболее продуктивны в океане. Зоны слабого вертикального перемешивания вод характеризуются низкими величинами продукции фитопланктона - первого звена в биологической продуктивности океана, бедностью жизни. Другая характерная черта распределения жизни в океане - концентрация ее в мелководной зоне. В районах океана, где глубина не превышает 200 м, сосредоточено 59% биомассы донной фауны; на глубины от 200 до 3000 м приходится 31,1% и на районы с глубиной более 3000 м - менее 10%. Из климатических широтных поясов в Мировом океане наиболее богаты субантарктический и северный умеренный пояс: их биомасса в 10 раз больше, чем в экваториальном поясе. На суше, напротив, наиболее высокие значения живого вещества приходятся на экваториальный и субэкваториальный пояс.
Основу биологического круговорота, обеспечивающего существование жизни, составляет солнечная энергия и улавливающий ее хлорофилл зеленых растений. В круговороте веществ и энергии участвует каждый живой организм, поглощая из внешней среды одни вещества и выделяя другие. Биогеоценозы, состоящие из большого числа видов и костных компонентов среды, осуществляют циклы, по которым передвигаются атомы различных химических элементов. Атомы постоянно совершают миграцию через многие живые организмы и костную среду. Без миграции атомов жизнь на Земле не могла бы существовать: растения без животных и бактерий вскоре исчерпали бы запасы углекислого газа и минеральных веществ, а животные баз растений лишились бы источника энергии и кислорода.
Биомасса поверхности суши – соответствует биомассе наземно-воздушной среды. Она увеличивается от полюсов к экватору. Вместе с тем возрастает количество видов растений.
Арктические тундры – 150 видов растений.
Тундры (кустарники и травянистые) – до 500 видов растений.
Зона лесов (хвойные леса + степи (зона)) – 2000 видов.
Субтропики (цитрусовые, пальмы) – 3000 видов.
Широколиственные леса (влажные тропические леса) – 8000 видов. Растения растут в несколько ярусов.
Биомасса животных. В тропическом лесу самая большая биомасса на планете. Такая насыщенность жизни вызывает жесткий естественный отбор и борьбу за существование а =>Приспособленность различных видов к усл-ям совместного сущ-я.
Океанские воды содержат все необходимые условия для зарождения и существования жизни. Если принимать во внимание только размеры Мирового океана, то становится ясным, что для живых организмов здесь места больше, чем на суше. Не случайно половина всех мировых видов растений и $3/4$ животных обитают в Мировом океане . Весь живой мир океана подразделяется на следущие виды:
- планктон (живые, свободно плавающие организмы небольшого размера, не способные противостоять течению вод). К планктону относятся фитоплактон и зоопланктон, как правило это маленького размера рачки и водоросли.
- нектон (совокупность активно плавающих в толще вод живых организмов). К нектону относится самая многочисленная группа живых организмов – это практически все виды рыб, млекопитающих и прочих обитателей.
- бентос (совокупность живых организмов обитающих на дне океанических глубин).
Подробно данные виды живых организмов представлены на Рис.1.
Замечание 1
Общая совокупная биомасса всех живых организмов океана составляет примерно $30$ млрд. тонн. Местами повышенной концентрации биомассы и как правило местами наибольшего биоразнообразия в Мировом океане являются места обильного развития и скопления планктона.
Распределение биомассы в Мировом океане имеет ряд специфических особенностей, присущих только океану.
Типы и количество живых организмов в океане преимущественно определяются следующими лимитирующими факторами :
- глубиной проникновения солнечных лучей;
- концентрацией растворенного кислорода;
- доступностью биогенных веществ;
- температурой.
Естественно, что животных организмов больше всего в верхних слоях океана (до $200$ метров) – это следствие их прямой или косвенной зависимости от фотосинтезирующих организмов.
Замечание 2
Очевидно, что из-за поступления, помимо потока биогенных веществ из донных отложений, дополнительного потока, приходящего со стоком с суши, наибольшей продуктивностью отличаются прибрежные водные экосистемы.
В прибрежных водных экосистемах, а также в открытых водах Мирового океана до глубины $200$ метров наблюдается наибольшее количество биоразнообразия животного и растительного мира, представляющего важнейшую роль в трофической функции не только морских обитателей, но и человека. Ежедневно по всему миру из этой зоны Мирового океана в целях ведения хозяйственной деятельности , добывается миллионы тонн рыбы различного видового состава, а также водорослей и креветок.
В глубоководных районах продуктивность фотосинтезирующих организмов ограничена из-за несовпадения условий питания (биогенные вещества сконцентрированы на дне) и условий освещенности. Однако, некоторые обитатели бентоса представляют собой большую хозяйственную деятельность для человека, это такие животные как мидии, лангусты, раки, устрицы и другие.
Биопродуктивность и биомасса
В пределах открытого океана выделяют три зоны, основным характерными отличиями которых являются глубина проникновения солнечных лучей и как следствие различный количественный и видовой состав биомассы:
- эвфотическая зона (поверхностный слой) – до $200$ метров в глубину, где интенсивно проходят процессы фотосинтеза и осуществляется постоянное и интенсивное перемешивание водных масс в результате воздействия ветровой деятельности, волнений и ураганов. На данную зону приходится более $90\%$ всей океанической биомассы и наибольший коэффициент биопродуктивности.
- батиальная зона (батиаль) – от $200$ до $2500$ метров в глубину, соответствующая материковому склону. Данная зона характеризуется значительно меньшей биопродуктивностью и общим видовым составом.
- абиссальная зона (абиссаль) – как правило, глубже $2500$ метров, для которой характерны практически полная темнота, малая подвижность воды, практически постоянная температура воды от $3$ до $1^\circ \ C$, где живые организмы существуют за счет остатков фотосинтезирующих растений и поедающих их животных вышерасположенных слоев Мирового океана, и поэтому дающая минимальную биологическую продукцию.
В океане наблюдается чередование поясов с повышенной и пониженной фито- и зоомассой. Но если на суше распределение численности живых организмов зависит в первую очередь от температуры и количества осадков и имеет зональный характер, то в океане биомасса того или иного района, прежде всего, зависит от скорости поступления питательных веществ с восходящими потоками воды, т. е. зависит от скорости перемещения придонных, насыщенных биогенными веществами объемов воды на поверхность. Такое перемещение имеет место в зонах подъема холодных глубинных вод на поверхность, а также в мелководных участках океана (в шельфовой зоне), где имеет место ветровое перемешивание всего слоя воды.
Замечание 3
Еще одним важным, с точки зрения продуктивности, местом в океане, где формируются благоприятные условия для образования жизни, – это места, где происходит встреча холодных и теплых океанических течений. Перемешивание водных масс теплых и холодных течений, которые обладают разными температурными режимами и характеризуются различной степенью солености, приводит к тому, что происходит массовая гибель живых организмов вследствие попадания их в неблагоприятные условия обитания. Разлагаясь, погибшие организмы обогащают воды океанов питательными веществами, что, в свою очередь, порождает стремительное развитие жизни других организмов. Из данного примера видно, что наиболее интенсивно жизнь зараждается в зоне с максимальной смертностью.
Меньшей биопродуктивностью характеризуются те акватории Мирового океана, в которых расположены антициклонические циркуляционные системы. К этим районам относятся огромнейшие океанические области, где в условиях преимущественного воздействия нисходящих потоков количество биогенных элементов (продуктов разложения) оказывается максимально низким.
Значительной концентрацией биомассы обладают и прибрежные зоны океана - богатые биогенными веществами зоны мелководья, простирающиеся от линии приливов на берегах до континентального шельфа, являющегося продолжением материковой части под толщей водных масс океанов.
Прибрежные зоны, занимая менее $10\%$ всей площади Мирового океана, концентрируют в себе более $90\%$ всей биомассы (океанической флоры и фауны). Здесь располагается наибольшее число районов мирового рыболовства. В прибрежной зоне выделяют такое местообитания как эстуарий. Эстуарии – это прибрежные районы Мирового океана, где пресные воды водотоков (рек, ручьев и поверхностного стока) перемешиваются с солеными водами океанов. В эстуариях ежегодная удельная биопродуктивность максимальна по сравнению с другими экосистемами.
В прибрежных зонах Мирового океана расположенных в тропических и субтропических широтах, где температурный режим вод превышает $20^\circ \ C$, обитают коралловые рифы. Они, как правило, состоят из нерастворимых соединений кальция, выделяемых животными организмами, а также красными и зелеными водорослями. Коралловые рифы играют важнейшую роль в поддержании солевого состава воды.
У западных побережий континентов, для которых характерны постоянно дующие с суши на море ветры – пассаты – поверхностные воды из рек, озер и прочих водных объектов уносятся с берега в океан, их замещают холодные, богатые питательными веществами, придонные воды. Данное явление носит название апвелинг. Благодаря большому количеству питательных веществ, поступающих из глубин океанических водных масс, в этих районах формируется значительная биопродуктивность. Однако, сезонные изменения климата и течений постоянно оказывают на нее понижающее действие.
Океан отделяется от береговых зон областью резкого увеличения глубин у края континентального шельфа. На его долю приходится порядка $10 \ %$ биомассы океанической флоры и фауны, а бесконечные площади глубин можно отнести к практически пустынным районам в отношении биомассы, но благодаря свои огромным размерам открытый океан является основным поставщиком чистой первичной биологической продукции на Земле.
Роль органического мира океанов для человека
Органический мир океанов играет огромную роль в жизни человека. Разнообразие и богатство представителей водной флоры и фауны обеспечивает человечество постоянной трофической составляющей. Морепродукты являются основными источниками питания для многих стран, особенно азиатских стран островного типа – Японии, Филиппин, Индонезии и других.
Наиболее продуктивные места Мирового океана обеспечивают устойчивое развитие рыболовства, развитие производственной и перерабатывающей базы, рыбохозяйственных отраслей и комплексов. В период мировой глобализации развитие рыбохозяйственного сектора особенно актуальный процесс, в том числе и для Российской Федерации.
Однако в России существует ряд проблем, связанных с переработкой рыбных ресурсов и их логистикой. Помимо этого в России, как и в ряде мировых стран, существуют проблемы экологического характера (браконьерство, загрязнение вод Мирового океана, техногенные катастрофы и т.д.), которые резко снижают продуктивность водной биомассы. Данные факторы резко повышают смертность жизнеспособных организмов, что наносит колоссальный вред не только для конкретной популяции, но и видам для которых эти популяции являются основной трофической составляющей.
Замечание 4
Для сохранения популяций морских организмов в целях сохранения видового разнообразия, а также в целях обеспечения человечества продуктами питания, добываемых из вод Мирового океана, необходимо поддержание существующего экологического состояния водных экосистем, а также незамедлительное устранение последствий техногенного характера, оказывающих негативное воздействие на океаническую биопродуктивность.
- Перейти: Природные зоны Земли
Общая биомасса и продукция населения океана
Известно, что высокопродуктивные районы занимают в Мировом океане лишь 20% его акватории, так как здесь, в отличие от суши, гораздо больше ограничивающих факторов и соответственно больше акватория малопродуктивных зон. Так фитобентос занимает лишь 1% общей площади дна океана, зообентос - 6-8%, а площадь основных рыбопромысловых районов занимает лишь около 2% всей акватории Мирового океана.
Весьма характерно, что существуют серьезные различия в ходе процесса биопродуцирования в океане и на суше. Дело в том, что на суше биомасса растений более чем в 1000 раз превышает биомассу животных, а в океане, наоборот, зоомасса в 19 раз превышает фитомассу. Дело в том, что морская вода, являясь прекрасным растворителем, создает благоприятные условия для воспроизводства фитопланктона, который за год дает несколько сот генераций.
Общая биомасса населения пелагиали Мирового океана (без микрофлоры - бактерий и простейших) оценивается величиной в 35-38 млрд. т, из них 30-35% составляют продуценты (водоросли) и 65-70% - консументы различных уровней. Общая годовая биологическая продукция в Мировом океане оценивается более чем 1300 млрд. т, в том числе более 1200 млрд. т дают водоросли и 70-80 млрд. т - животные.
Одним из важнейших показателей интенсивности процесса биологического продуцирования является отношение годовой продукции к среднегодовой биомассе (так называемый Р/В-коэффициент). Этот коэффициент наиболее высок у фитопланктона (от 100 до 200), у зоопланктона он в среднем составляет 10-15,у нектона - 0,7,у бентоса - 0,5.В целом он понижается от нижних звеньев трофической цепи к высшим.
В табл. 1 приведены средние оценки биомассы, годовой продукции и значения Р/В-коэффициента для основных групп населения Мирового океана.
Таблица 1. Некоторые характеристики основных групп населения Мирового океана
Группа населения / Биомасса, млрд. т / Продукция, млрд. т / Р/В-коэф
1. Продуценты (всего) / 11,5-13,8 / 1240-1250 / 90-110
В том числе:
фитопланктон / 10-12 / более 1200 / 100-200
фитобентос / 1,5-1,8 / 0,7-0,9 /0,5
микрофлора (бактерии и простейшие) - / 40-50 / -
Консументы (всего) / 21-24 / 70-80 / 3-5
Зоопланктон / 5-6 /60-70 /10-15
Зообентос / 10-12 / 5-6 / 0,5
Нектон / 6 / 4 / 0,7
В том числе:
криль / 2,2 / 0,9 / 0,4
кальмары / 0,28 / 0,8-0,9 / 2,5-3,0
мезопелагические рыбы / 1,0 / 1,2 / 1,2
прочие рыбы / 1,5 / 0,6 / 0,4
Всего / 32-38 / 1310-1330 / 34-42
