Леса как экологические системы

Степные экосистемы Западно-Сибирского сектора представлены с запада на восток от предгорий Урала (57030’ в.д.) до предгорий Алтайской горной страны (87030’ в.д.), т.е. почти на 1750 км. Но единую полосу образуют лишь луговые степи и лесостепи, представленные разнотравно-ковыльными луговыми степями в сочетании с осиново-березовыми колками с луговым травянистым покровом. Лишь на западе, на юге Челябинской и в Оренбургской областях, и на востоке (Новосибирской области и Алтайском крае) степной биом выражен более полно. Здесь ширина степной зоны достигает 500 км и более. На равнинах луговые степи и лесостепь сменяются сухими разнотравно-типчаково-ковыльными степями, местами в комплексе с галофильными лугами вокруг бессточных озер и понижений. В предгорьях Урала и Алтайских гор (Кузнецкого Алатау, Западного Саяна) эти сухие степи вновь сменяются луговыми богато разнотравно-ковыльными степями. Биоразнообразие степей Западно-Сибирского сектора, хотя и несколько ниже, чем Европейского, но все же достаточно высоко из-за большого разнообразия ландшафтно-экологических условий. Так, в этих регионах насчитывается до 600-700 видов сосудистых растений, а в предгорных районах и более. Меньшее биоразнообразие в степях Западно-Сибирского сектора определяется не только увеличением континентальности климата, но и непосредственно связано с недостаточно полной изученностью флоры и фауны этих регионов и с уничтожением естественных биотопов при интенсивном освоении целинных земель в 50-60 гг. Так, в результате распашки степей большинство плакорных участков не сохранило спонтанных видов и биоценозов. О них можно судить лишь по материалам прежних исследований. Природные экосистемы сохранились лишь на некоторых участках.

На востоке России степи  распространены в межгорных котловинах и нижних поясах гор Средней Сибири, Забайкалья и Даурии, где доминирует экспозиционная лесостепь. Для межгорных  впадин, расположенных севернее 520 с.ш., типичны луговые степи в сочетании с лиственничниками и сосняками. Часто травянистый растительный покров в этих степях образует мелкодерновинные злаки и разнотравье. В межгорных котловинах, имеющих значительную протяженность с севера на юг (Центрально-Селенгинская, Даурская) луговые степи и лесостепи сменяются сухими и опустыненными степями с господством змеевково- тырсовых, ковылковых и кустарничково-ковылковых сообществ. В Убсунурской котловине, северная часть которой относится к территории Тувы, змеевково-тырсовые степи сменяются остепненными пустынями с ковылковыми сообществами и караганниками. Для степей этого сектора типичны каштановые и светлокаштановые сильно щебнистые почвы, при нарушении легко подвергающиеся процессам дефляции и эрозии. В составе животного населения преобладают мышевидные грызуны и зайцевые (заяц-толай, даурская пишуха). Распашка ряда степных участков привела к значительному возрастанию численности полевки Брандта. Значительная изолированность большинства степей внутригорных котловин, близость обширных горных массивов предопределили довольно высокий эндемизм флоры и фауны. Так, эндемизм растений достигает 7%, хотя их общее разнообразие относительно не велико.

Биомасса степной растительности составляет, по Л. Е. Родину и Н. И. Базилевич, в луговых степях и умеренно засушливых степях нашей страны 2500 ц/га (из них на долю подземных органов приходится в луговых 1700 ц/га, а умеренно засушливых до - 2050 ц/га), в сухих степях - 1000 ц/га (из них подземных частей - 850 ц/га). По П. П. Второву и Н. Н. Дроздову, биомасса высокотравных степей составляет до 1500 ц/га, по мере усиления аридности запасы фитомассы падают до 100 - 200 ц/га. Сведения о продукции ксерофильных травянистых сообществ: по Л. Е. Родину и Н. И. Базилевич - от 137 ц/га в луговых до 42 в сухих степях; по П. П. Второву и Н. Н. Дроздову - в высокотравных травянистых сообществах 100 - 200 ц/га, по мере возрастания аридности продукция падает до 50 - 100 ц/га.

Распашка открытых пространств  или участков, возникших на месте  уничтоженных лесов, привела к резкому  изменению состава животного  населения степной зоны. Обширные площади посевов характеризуются  резкой в течение года сменой условий  существования. На обширных пространствах  полей существует однородный травяной покров, с которым связаны сначала (с весны) преимущественно потребители  зеленой растительной массы, ко времени  созревания зерна сменяющиеся зерноядными формами млекопитающих и птиц; затем, когда хлеб убирают и поля распахивают, возникают массовые ежегодные миграции обитателей полей на лесные опушки, межи и в другие укрытия. При вспашке уничтожается огромное количество нор и гнезд животных. По мере повышения уровня агротехники и связанного с этим уменьшения количества сорняков кормовая база обитателей полей становится все более однородной. Миграции животных: весенние - на поля, летне-осенние - с полей, связанные с их массовой гибелью, становятся регулярными; во время миграции усиливается гибель зверьков. Порче уборки урожая создаются дополнительные укрытия для зверьков; скирды, суслоны и т. д. Более благоприятны для зверьков условия существования в посевах бобовых культур, которые, во-первых, не перепахиваются ежегодно, во-вторых, дают полноценные высококачественные корма. По мере вспашки лесных участков сюда проникают обитатели степей, отчасти лугов. Таким образом, степная биогеографическая зона характеризуется своеобразием представителей растительного и животного мира, приспособленных для жизни в данной зоне.

Пустыней называют тип  биома в областях с постоянно  сухим и жарким климатом, препятствующим развитию растительности, которая не образует в пустыне сомкнутого покрова. Пустыни покрывают около 22 % поверхности  суши Земли, они расположены там, где солнечное тепло способно испарять с поверхности земли  практически всю поступающую  в виде осадков воду. Осадков в  пустынях выпадает менее, чем 10 см в год, да и те в виде редких сильных ливней. Во многих районах дождей не бывает годами, а внезапный ливень вызывает временные, быстро стекающие бурные потоки. Эта вода собирается в мелкие бессточные озера и там быстро испаряется. Пустынями заняты обширные пространства в Северной и Юго-Западной Африке, Центральной и Юго-Западной Азии, Австралии, на западном побережье Южной Америки. В зависимости от подстилающих пород различают каменистые, песчаные, глинистые, солончаковые и другие типы пустынь. Песчаные пустыни занимают всего лишь пятую часть площади пустынь, чаще всего пустыня представляет собой обнаженную каменистую поверхность, расчлененную руслами временных рек или покрытую обломками горных пород со следами выветривания.

Сухое жаркое лето продолжается 5-6 месяцев. Температура воздуха  в это время в тени поднимается  до +50 °С, а песок раскаляется до 60-80 градусов. Дожди выпадают весной и осенью. Весна и осень в пустыне короткие, а зимы -- холодные. Название "пустыня" совсем не означает полное отсутствие жизни. Некоторые животные и растения хорошо приспособились к существованию в условиях сухости климата и высоких температур, однако, по сравнению с флорой и фауной других экосистем, растительный и животный мир пустынь крайне скуден.

Типичные растения -- эфедра, солянка, кактусы, кендырь; много эфемеров (лебеда диморфная) и эфемероидов (мятлик). В пустынях Средней Азии растет саксаул -- черный и белый. Встречаются также -- полынь, песчаная акация, верблюжья колючка. Ранней весной, в конце февраля разрастается осока вздутая. Много цветов: ремерии, тюльпаны, малькольмии, эминиум и другие.

Животный мир пустыни  представлен немногочисленными  видами. Типичными представителями являются: верблюды, антилопы, куланы, тушканчики, суслики, песчанки, ящерицы и многочисленные насекомые. Больше всего животных в пустынях можно увидеть весной, в это время года начинают вести активный образ жизни змеи, пауки, насекомые. Наибольшую распространенность получили грызуны. Грызуны -- суслики, тушканчики, песчанки и другие роют норы, что позволяет им укрыться от дневной жары. Неплохо приспособлены к суровым условиям пустынь и пресмыкающиеся: различные ящерицы, черепахи. Некоторые животные, такие как антилопы, -- обладают способностью быстро перемещаться на большие расстояния в поисках воды и пищи, что обеспечивает более или менее стабильное существование популяций.

Продуктивность пустынь  очень низкая. Среди лимитирующих факторов, ограничивающих продуктивность экосистемы, наиболее значимым является недостаток воды. Из -- за дефицита влаги растения, основные продуценты, находятся на больших расстояниях друг от друга. Их мелкие толстые листья адаптированы к сохранению воды, а колючки отпугивают животных, не давая им возможности использовать эти растения в качестве источников влаги. Еще один фактор, определяющий невысокий прирост биомассы это высокая температура воздуха в дневное время суток. Известно, что такие процессы, как фотосинтез, дыхание и рост у живых организмов протекают быстрее при температуре от 20 до 40 градусов по Цельсию, тогда как средняя температура в тени для пустынь юж-ного полушария составляет более 50 градусов, а почва при этом может прогревается до 70 градусов и более. Поэтому, помимо того, что высокая температура вызывает интенсивное испарение, она еще и оказывает замедляющее воздействие на основные процессы жизнедеятельности. Редкие колебания численности особей в значительной степени обусловлены климатическими факторами. После периода обильных дождей, которые, вообще говоря, в пустынях бывают редко, наблюдается резкое увеличение числа растений, и, как следствие этого, увеличения числа особей насекомых и мелких грызунов. С наступлением засухи та влага, которая была запасена в тканях растений постепенно расходуется консументами, причем ее совокупный объем уменьшается из -- за активного испарения, и в конечном счете система возвращается в исходное состояние равновесия. Данный процесс не оказывает значительного влияния на изменение численности крупных животных, это можно объяснить тем, что их цикл воспроизводства достаточно продолжительный по времени, а осадки в пустынях весьма непродолжительны.

В настоящее время наблюдается  тенденция расширения территорий ряда крупнейших пустынь. Так, южная граница  Сахары в последние годы отодвигается на юг в среднем на 15 километров ежегодно. Опустыниванию зачастую подвергаются сельскохозяйственные земли, что наносит  значительный урон экономике стран, территория которых непосредственно  примыкает к пустыням. Причины  данного явления заключаются  в плохой ирригации, нерациональном использовании пастбищ, слишком  интенсивном земледелии. Пустыни  являются источниками пылевых бурь. Огромное количество пыли и песка  переносится мощными воздушными потоками на значительные расстояния, и затем выбрасывается на землю, покрывая слой почвы песком и способствуя  опустыниванию земель. Проблема приняла  глобальный характер, об этом свидетельствует  тот факт, что по инициативе ООН  была создана специальная комиссия по изучению проблемы и выработке  целевой программы путей ее решения. Целевая программа профилактики опустынивания включает комплексное  экономическое изучение пустынь, их охрану, а также систему мер  для предотвращения их расширения.

Болотные экосистемы.

     Болото – это участки суши, где почвы постоянны или большую часть года

находятся в переувлажненным состоянии, и поэтому детрит образуется в виде торфа.В отличие от других экосистем, мёртвая органика до конца перегнивает, а следовательно гумус не образуется. Растительность: травы, кустарники и деревья, приспособившиеся к переувлажнённым почвам (ольха чёрная, осока, тростник).

 Типы болот:

1.     Низменные  болота возникают при сукцессии  зарастания озёрных экосистем,

или заболачивании суши.  Основные торфообразователи – это разные осоки,

тростник, рогоз, камыш.

2.     Переходные  болота Мощность торфяного слоя  низменного болота увеличивается год от года (40-50 см).Растения переходят на питание за счёт торфа, который минерализуется организмами. Чем мощнее слой торфа, тем беднее его верхний слой. Это вызывает экологическую сукцессию под действием внутренних факторов. Сменяется растительный мир. Так формируются переходные

болота. На переходных болотах  растут вахта трёхлистная, берёза пушистая, белокрыльник болотный, мох сфагнум.

3.     Верховые  болота. Если торфяная залежь  продолжает нарастать, то количество минеральных веществ в верхнем слое торфа становится ещё меньше. Настаёт момент, когда растения переходного болота не могут здесь расти. Так формируются верховые болота.  Растительность: сосна, клюква, багульник,

болотный мирт, подбел, лишайники.

Значение болот. 1. В осенне-весенний период болота запасают воду, а в  сухое время постепенно отдают её ручьям, которые в свою очередь питают реки.

2.Болота являются санитарами  сельскохозяйственных экосистем.  Стекающая в них вода содержит удобрения, пестициды, а вытекающий из болота ручей полностью очищен.

Вода - одно из наиболее распространенных веществ в природе. Из общих запасов воды на Мировой океан приходится 361 млн. км², или около 71% площади поверхности земного шара, равной 510 млн. км². Суммарная площадь всех внутренних водоемов суши составляет менее 3% ее площади, равной 149 млн. км². Около 10% территории суши покрыто ледниками. Представление о распределении воды в различных частях гидросферы дает приложение 1. Наибольший практический интерес для удовлетворения потребностей человека представляют воды рек. Их единовременный объем, как видно из таблицы в приложении 1, ничтожно мал. Однако в процессе круговорота влаги он возобновляется в течение года в среднем 23 раза и, таким образом, фактические ресурсы речных вод могут быть оценены в 47 тыс. км³ /год.

Водные ресурсы рек, выраженные в слое стока, составляют в среднем 315 мм/год. Речной сток резко изменяется по территории (приложение 1): от 10-20 мм в год в аридных районах до 9000 мм в год в некоторых хорошо увлажненных горных массивах.

Представление о суммарной  величине поверхностных и подземных  вод России дает приложение 2. Кроме  того, примерно по 3 тыс. км³ воды содержится в болотах и почвах в виде почвенной влаги. Практически наибольшее значение для страны имеют воды рек. Годовой сток всех рек России оценивается в 4,74 тыс. км³. Россия по этому показателю занимает второе место в мире, существенно уступая Бразилии (9,9 тыс. км³), по территории которой протекает Амазонка.

Вода на Земле находится  в непрерывном движении - влагообороте, в процессе которого происходят ее фазовые превращения и перемещение по территории.

Гидросфера проникает  в другие сферы земли - литосферу  и атмосферу, составляет важнейший  компонент биосферы.

Основная масса влаги  поступает на территорию России из Атлантического океана. В виде осадков  выпадает 11,7 тыс. км³. Значительная часть атмосферных осадков, фильтруясь через почвы и горные породы, пополняет запасы подземных вод. На транспирацию всеми видами растительности и испарение с поверхности водоемов и почвы расходуется 7300 км³/год.

Ресурсы подземных вод  в нашей стране широко используются для различных хозяйственных  целей. Этому способствуют большая  равномерность их территориального распределения и чистота. Ресурсы  подземных вод делятся на естественные и эксплуатационные. Подземные воды, гидравлически не связанные с поверхностными (около 170 км³), представляют собой дополнительные водные ресурсы.

В ряде промышленно развитых районов страны (Москва, Санкт-Петербург  и др.) интенсивная эксплуатация подземных вод вызывает постоянное снижение их уровня (до 1 м в год). Воронки депрессии в зонах  сосредоточенного водоотбора подземных вод развились уже на площади в сотни квадратных километров. В этих районах ухудшается качество подземных вод, отмечаются подсос морских вод к водозаборам, например в Крыму, просадки земной поверхности, активизируются карстовые процессы.