Распределение биогеоценозов на Земле
Размещение биогеоценозов на планете, как и их формирование, зависит от условий их существования. Известный эколог Ю. Одум предложил различать следующие экосистемы (биогеоценозы) Земли.
Мировой океан.Океаны, их четыре, в целом составляют Мировой океан, занимающий почти 70% поверхности Земли и содержащий около 96,5% от общих запасов воды.
Основные характеристики водной среды, представляющие наибольшее значение для понимания особенностей экосистемы Мирового океана, следующие: 1) глобальность размеров и огромные глубины, освоенные жизнью; 2) непрерывность, поскольку все океаны связаны друге другом; 3) постоянная циркуляция воды (наличие сильных ветров, дующих на протяжении всего года в одном и том же направлении, наличие глубинных течений); 4) господство разных волн и приливов, которые вызваны притяжением Луны и Солнца и обусловливают заметную периодичность жизни сообществ; 5) соленость и буферность; 6) наличие растворенных биогенных элементов, которые, являясь лимитирующими факторами, определяют размеры популяций.
Океан рассматривается как гигантская экосистема, взаимосвязанная и взаимообусловленная геофизическими и геохимическими процессами, а также явлениями глобального масштаба.
Педосфера. Почвенный покров представляет собой самостоятельную земную оболочку - педосферу.Согласно В. И. Вернадскому, почва - это биокосное тело, состоящее одновременно из живых и косных (неорганических) тел - минералов, воды, воздуха, органических остатков.
Толщина почвы в среднем составляет 18-20 см, но в некоторых районах суши может колебаться от нескольких см до 1,5-3 м. Плодородный слой почвы формировался на протяжении тысячелетий вследствие взаимодействия воды, воздуха, тепла, растительных и животных организмов (прежде всего микроорганизмов) с почвообразующей горной породой.
Минеральный состав почвы включает в себя кремнезем (около 50%), глинозем (до 25%), оксиды железа, магния, калия, фосфора, кальция (до 10%). Органические вещества, поступающие в почву с растительным опадом, содержат углеводы, белки, жиры, а также конечные продукты обмена - смолы, воск, дубильные вещества. Под действием разных факторов эти вещества в почве минерализуются, т.е. превращаются в относительно простые неорганические вещества (диоксид углерода, аммиак и др.), а частично трансформируются в более сложные соединения - перегной или гумус.
Важнейшим свойством почвы является плодородие, то есть способность обеспечивать растения в период их жизнедеятельности водой, питательными веществами и воздухом. Способствуют этому живые организмы (растения, животные и микробы), связанные с почвой и составляющие вместе с ней сложные экологические системы - биогеоценозы.
В почве концентрируются запасы органических и минеральных веществ, поставляемых отмирающей растительностью и остатками животных. Поэтому в ней постоянно обитает огромное количество организмов различных групп. На 1 м2 почвы встречается несколько десятков тысяч червей и мелких членистоногих. Кроме них, в почве живут разные млекопитающие - мышевидные грызуны, кроты, суслики и т.д. В таком малом количестве почвы, как 1 г ее, содержатся сотни миллионов бактерий, многие тысячи простейших.
Особо следует отметить уникальную особенность почв - способность к самоочищению,т.е. процесс естественного разрушения загрязнителя в почве в результате природных физических, химических и биологических процессов. При этом загрязнитель разлагается до форм, усваиваемых живыми организмами и вовлекаемых далее в биотический круговорот веществ. Оно основано на поглощении и разложении загрязнителей главным образом микроорганизмами и зависит от их количества и физиологической активности.
Таким образом, почва - гигантская экологическая система, оказывающая, наряду с Мировым океаном, решающее влияние на всю биосферу. Она активно участвует в круговороте веществ и переносе энергии в природе, поддерживает газовый состав атмосферы Земли и выполняет другие функции планетарного масштаба.
Лес. Самыми распространенными и наиболее ценными среди всех типов наземных экосистем являются лесные. Запасы растительной массы в лесных экосистемах составляют 82% фитомассы планеты, т.е. более 1500 млрд т. По оценке ФАО ООН общая лесная площадь составляет более 4 млрд. га, или 30% площади суши. Доля северных хвойных лесов (в основном это Россия, Канада и США) составляет 14-15%, тропических – 55-60%. Россия обладает почти 25% мировых запасов древесины и 50% ценных хвойных лесов мира.
В лесах произрастает более 1 тыс. видов деревьев, кустарников и лиан, под пологом которых находятся многолетние и однолетние травянистые растения, мхи, лишайники, плауны, хвощи, папоротники, грибы. В процессе фотосинтеза леса производят ежегодно огромное количество (около 100 млрд. т. органической массы) продуктов - кислот, смол, сахаров, витаминов и т.д. Из лесного сырья получают более 200 тыс. наименований различных продуктов.
Лесным биогеоценозам свойственен своеобразный тип обмена веществ и энергии, они существенно влияют на почвообразование, климат, гидрологический режим (влагооборот) и др. Будучи одним из самых мощных аккумуляторов живого вещества в биосфере, лес активно взаимодействует с атмосферой и определяет уровень обмена кислородом и диоксидом углерода.
Высока роль леса в возобновлении кислорода атмосферы. Установлено, что более 60% биологически активного кислорода в кислородном балансе планеты вырабатывается лесными экосистемами, остальные 40% обеспечивает растительность морей, океанов и культурных агроэкосистем. Лес очищает воздух от пыли, осаждая ее на поверхности листьев и переводя далее с потоками дождевой воды в почву. За год 1 га леса может осадить из воздуха 50—70 т пыли.
Лесные экосистемы регулируют интенсивность снеготаяния и уровень воды в реках, стабилизируют состав атмосферы, значительно снижают скорость ветра, сохраняют под пологом леса фауну и микроорганизмы. Многие растения выделяют фитонциды, которые подавляют развитие болезнетворных организмов и тем самым оздоровляют окружающую среду. Лес поглощает шумы, пребывание в нем успокаивает нервную систему, содействует восстановлению работоспособности и хорошего настроения. Леса - места активного отдыха и туризма, который повсеместно получает все большее распространение. Ныне признается, что по многим важнейшим для человека свойствам лес вполне сопоставим с Мировым океаном.
Другой вид биогеоценозов - пустыни - возникают в тех районах, где за год выпадает менее 250 мм осадков, или в областях с весьма жарким климатом и нерегулярными осадками. Существует мнение, что все пустыни мира (их площадь около 10 млн. кв. км, или 6,7% поверхности суши) возникли в результате прямого или косвенного воздействия человечества на природу.
Тундры - биогеоценозы, занимающие положение между лесами и Ледовитым океаном, сложились в условиях холодного влажного климата и наличия в почве многолетней мерзлоты. В них обитают специфические растения и хорошо приспособленные к местным условиям животные, для которых характерен очень высокий темп продуктивности в течение короткого лета. Однако экосистемы тундр очень уязвимы, причем хрупкость их обусловлена короткими пищевыми цепями (например, лишайники и травы - олень - волк).
Травянистые ландшафтыпредставляют собой степные биогеоценозы, которые формируются в областях, где среднее годовое количество осадков лежит в пределах от 250 до 750 мм, т. е. выше, чем в пустынях, и ниже, чем в лесах. Животные и растения, слагающие степные биогеценозы, существенно различаются по разным климатическим зонам.