Наземная естественная глобальная экосистема

На рис. 2.19 приведена иерархическая трехуровневая схема наземной естественной глобальной экосистемы.

Рис. 2.19. Схема наземной экосистемы:

Есть - Европа; АП - Америка Северная; АО - Австралия и Океания; Аз - Азия; ПА - Южная Америка; Аф - Африка; Ан - Антарктида; ЗК - земная кора; Р - растительный мир; Т - животный мир

Уже на втором уровне декомпозиции глобальная наземная естественная экосистема возникает совокупностью материковых региональных экосистем.

Глобальная наземная естественная экосистема характеризуется следующими основными данными:

- Площадь территории - 149 млн. Квадратных километров;

- Масса растений - 1341300000000. Тонн, из них 84% составляют леса;

- Масса животных - 10900000000. Тонн;

- Биотический круговорот - 8 млрд. Тонн в год;

- Мощность чистой первичной продукции растений - 10 кВт / год. Внешние связи системы определяют влияние атмосферы в виде

космического и приземного воздушного воздействия, а также влияние гидросферы.

В наземной природной экосистеме выделяют три уровня жизни: наземный, грунтовой, подземный. Первый уровень содержит главную часть биомассы. На рис. 2.20 показано размещение массы живого вещества на поверхности почвы в зависимости от географического пояса.

Кривая на рис. 2.20 ярко иллюстрирует зависимость биопродуктивности от двух главных внешних факторов - энерго- и влагообеспеченности. Если резкий спад естественной производительности в холодном климате объясняется нехваткой энергии, то спад в районе тропиков вызвано плохим влагообеспеченности. Наличие энергии и влаги значительно повышает биопродуктивность.

Рис. 2.20. Географические волны жизни:

географические пояса: 1 - арктический; 2 - субарктический; 3 - полярный; 4 -северный субтропический; 5 - северный тропический; 6 - экваториальный; 7 - юго тропический; 8 - южный субтропический; 9 - южный полярный; 10 - субантарктический; 11 - антарктический

Кроме глобальных "сгустков жизни" на вершинах волн в тропических и субтропических поясах, в наземной экосистеме наблюдаются "сгустки жизни" на берегах водоемов различного типа. В этих районах благодаря интенсивному поступлению питательных веществ при постоянном наличии влаги в случаях достаточного энергообеспечения созданы прекрасные условия для жизнедеятельности. Несмотря на незначительную площадь (менее одного процента земной поверхности), они производят десять процентов живого вещества.

На земной поверхности немало так называемых аридных зон - территорий с малой плотностью жизни. Это прежде всего - пустыни. Термический режим аридных зон разнообразен вследствие их значительного широтного распространения. Характерно недостаточность влаги, сильные ветры, большой перепад суточной температуры.

Теоретически наземные растения и животные могли бы распространяться по всей земной поверхности. Практически виды или популяции занимают ограниченные области, границы которых определяются различными причинами, главными из которых являются:

- Исторические факторы, которые учитывают длительный процесс эволюции живых существ в условиях географических особенностей территории;

- Географические барьеры в виде горных массивов, мощных рек, океанических островов и тому подобное;

- Климатические условия, характеризующиеся годовыми циклами продолжительности дня, изменений температуры и влажности воздуха и др;

- Особенности фунту, к которым приспосабливаются определенные растения;

- Взаимовлияние организмов самого разного происхождения, то есть влияние биотических факторов.

Второй уровень - грунтовая пленка жизни - по биомассе не может равняться с наземным уровнем. Но концентрация жизни там выше.

Водная естественная глобальная экосистема

На рис. 2.21 приведена иерархическая трехуровневая схема водной природной глобальной экосистемы.

В основу декомпозиции положено географический принцип. Возможно деление водной глобальной экосистемы и по другим принципам, например, по солености воды.

Рис. 2.21. Схема водной экосистемы: СО - Мировой океан; ОСВ - океаны Мирового океана; МСО - моря Мирового океана; MB - материковые воды; ОМП - замкнутые материковые воды (водоемы) ПМО - проточные материковые воды

В табл. 2.18 приведены данные о запасах воды.

Таблица 2.18 Мировые запасы воды и их динамика

Львиная доля воды находится в Мировом океане, который является совокупностью всех морей и океанов планеты. Площадь Мирового океана 361 млн. Км. Средняя глубина 3,8 километра, средняя соленость воды 35 г / кг.

В табл. 2.19 приведены некоторые данные по океанам, которые отличаются системами течений, характерным распределением температур, соленость и другими своеобразными признаками.

Таблица 2.19 Характеристика мировых океанов

Глубина Мирового океана характеризуется следующими цифрами: участки с глубиной более 6 км составляют 1,2, мелководные участки (0-200 м) - 7,5, акватории с глубинами от 200 до 4000 метров - 38,7 и от 4 до 6 км - 52,6%.

Температура воды на поверхности океана колеблется в значительном диапазоне (с 19 до 27 ° С для Северной Атлантики) в зависимости от времени года. Колебания уменьшаются в глубине и затухают на стыке так называемых сезонного и постоянного термоклина (200-400 метров от поверхности). До глубины 1000-1400 метров температура постепенно уменьшается и продолжает оставаться постоянной (+3 ... 4 ° С в средних широтах и около 0 ° С в полярных областях).

Солнечная радиация, достигающая поверхности воды, частично отражается пропорционально углу падения. Та часть, которая проникает в воду, частично поглощается и рассеивается. Степень проникновения зависит от прозрачности воды, то есть от веществ, растворенные и зависли в воде. Они уменьшаются в глубине по логарифмической функции Р = Р _в e ^-kh (здесь Р _в и Р - интенсивность радиации на поверхности и на глубине h, k- коэффициент ослабления света, который зависит от длины волны). Инфракрасное излучение полностью поглощается на глубине 1 метр. Интенсивность освещения и спектральный состав света, проникающего на различные глубины, имеют важное значение для живых организмов.

В. И. Вернадский выделил в океане две жизненные пленки - планктонную и донную - и три типа сгустков жизни - прибрежные, Саргассовы и рифовые.

Планктонная поверхностная пленка имеет толщину 50-60 метров. В ней проживает огромное количество (до 10 000 в литре воды) микроорганизмов - преимущественно одноклеточные диатомовые водоросли. Донна пленка жизни, особенно в пределах шельфа, очень насыщенная - в ней живут 157 000 с 160 000 видов морских животных. Между пленками жизни существует тесная зависимость - участке с высокой массой планктона соответствует донная участок высокого содержания жизни.

Кроме пленок жизни, в океане существуют сгустки и пустыни жизни. На суше пустыни известны давно, а в океане они открыты сравнительно недавно. Огромная пустыня находится у Гавайских островов. Концентрация жизни в ней равна 3 * 10 ^-6%.

Прибрежный сгусток жизни образуется там, где встречается две пленки жизни - планктонная и донная Кроме того, здесь есть постоянный приток органических и минеральных веществ с континента и интенсивное перемешивание водных масс. Поэтому в прибрежной зоне концентрация планктона в сотни, а донной фауны - в несколько тысяч раз больше, чем вдали от берега. Гораздо больше и биопродуктивность этой зоны (табл. 2.20).

Таблица 2.20 Производительность морских участков (ккал / м ³ * сутки)

Второй тип концентрации жизни - Саргассовы сгустки - это участки океана, заполненные многоклеточных водорослями (саргасс или филлофорой).

Рифовые сгустки жизни характеризуются скоростью роста рифов до 25 см / год.

Недавно обнаружено еще два типа сгустков жизни - апвелингове и абиссальную. Апвеллингов - вертикальное движение воды - переносит на поверхность глубинные воды, обогащенные фосфором и азотом. Перуанская апвелингова зона с площадью всего 0,02% акватории океана дает 15-20% мировой рыбной продукции.

Абиссальные сгустки жизни обнаружены в 1977 году у побережья Эквадора на участках выхода на дно океана глубинного сероводорода. Автотрофами в этих оазисах жизни выступают не зеленые растения, а тионовые бактерии, которые окисляют сероводород.

Общая характеристика продукции Мирового океана приведена в табл. 2.21.

Таблица 2.21 Валовая продукция океана