Неотделимость живых организмов от их неживой среды становится очевидной, как только мы возьмем первую пробу. Растения животные и микроорганизмы не только живут в пруду и на лугу но и изменяют химический состав воды, почвы и воздуха, которые, собственно, и составляют физическую среду. Так, бутыль о прудовой водой, пригоршня донного ила или луговой почвы содержат смесь живых организмов (растений и животных) и органических и неорганических компонентов. Некоторые более крупные животные и растения могут быть выделены из пробы для изучения или подсчета, но мириады мелких живых существ трудно полностью отделить от заключающей их неживой среды так, чтобы не изменились ее свойства. Конечно, можно обработать пробу воды, донного ила или почвы в автоклаве, после чего останутся только неживые компоненты, но этот остаток уже нельзя будет назвать прудовой водой или почвой. Это будет вещество с совсем иным внешним видом и свойствами.[ ...]
Основные компоненты водной и наземной экосистем мы рассмотрим, ниже.[ ...]
Скорость высвобождения элементов питания в раствор, поступление солнечной энергии, а также температурный цикл, долгота дня и другие климатические условия — таковы самые важные переменные, ежедневно регулирующие интенсивность функционирования всей экосистемы.[ ...]
Чтобы полностью изучить химию среды, необходим подробный лабораторный анализ проб, но достаточно много информации можно получить путем простого измерения с помощью широка распространенных наборов для анализа воды и почвы. Некоторые наборы предназначены только для специалистов, другие — для исследователей-любителей или садоводов. При работе с таким набором прудовая или почвенная вода обрабатывается определенными химическими реактивами, в результате чего происходит цветная реакция, специфическая для измеряемого фактора. Интенсивность или оттенок появившегося цвета сравнивается со стандартной цветовой шкалой или измеряется портативным фотоэлектрическим колориметром или спектрофотометром, что позволяет оценить концентрацию измеряемого компонента. Сравнительная кислотность или щелочность, выражаемая в единицах pH и частях на миллион общей щелочности, часто определяет «контингент» возможных организмов. Для этих двух измерений может быть использован даже набор для проверки качества воды в плавательных бассейнах. Кислые почвы и воды (pH ниже 7) обычно характерны для регионов с вулканическими и метаморфическими подстилающими породами; «жесткие» или щелочные воды и почвы встречаются в регионах с известняками и сходными субстратами.[ ...]
Проведя такой опыт в неглубоком удобряемом пруду в теплый солнечный день, можно ожидать, что в верхнем столбе воды высотой 2—3 м фотосинтез будет преобладать над дыханием, что выразится в увеличении концентрации кислорода в светлых бутылях. Ниже 3 м освещенность в таком пруду обычно недостаточна для протекания фотосинтеза, так что в придонных слоях воды идет только дыхание. Уровень освещенности, при котором растения еще способны уравновешивать создание и потребление пищи (содержание кислорода в светлой бутыли не меняется), называется компенсационным уровнем и характеризует функциональную границу между автотрофным (эвфотическая зона) и гетеротрофным слоями.[ ...]
Структура и функции водных и наземных экосистем в принципе сходны, однако видовой состав и размеры трофических компонентов этих экосистем различны (табл. 2.3). Как уже отмечалось, наиболее резкое различие между экосистемами — в размерах зеленых растений. Наземные автотрофы обычно не так многочисленны, по они значительно крупнее водных (больше как размеры отдельных особей, так и биомасса на единицу площади; табл. 2.3). Контраст особенно разителен, если сравнить океан, где фитопланктон еще мельче, чем в пруду, и лес с его огромными деревьями. Сообщества мелководий прудов, озер, океанов, маршей, а также лугов и пустынь образуют переход между этими двумя крайностями. Фактически и всю биосферу можно рассматривать как широкий градиент экосистем от глубоких океанов до больших лесов. Отсутствием в море (кроме прибрежных зон) крупных растений объясняется тот факт, что пища из моря попадает к человеку в основном в виде животных, а не растительных продуктов.[ ...]
Наземные автотрофы используют значительную часть своей производительной энергии на построение опорной ткани, которая необходима в связи с тем, что плотность (а значит, и поддерживающая способность) воздуха значительно меньше, чем воды. В опорных тканях в большом количестве содержится целлюлоза и лигнин (древесина), а поскольку на их поддержание требуется мало энергии, они почти не используются консументами. В соответствии с этим наземные растения играют большую роль в общей структуре наземной экосистемы, чем водные в воде, а интенсивность их метаболизма в расчете на единицу объема или массы намного ниже.[ ...]
И в наземных, и в водных экосистемах значительная часть солнечной энергии тратится на испарение воды и лишь небольшая часть, обычно не более 5%, фиксируется в процессе фотосинтеза. Однако роль, которую испарение играет в передвижении биогенных элементов и в поддержании температурного режима, в этих двух экосистемах различна. Эти различия будут рассмотрены в гл. 3 и 4. На каждый грамм СО2, фиксированной лугопастбищной или лесной экосистемой, должно быть извлечено из почвы, поднято по тканям растений и транспирировано (транспирация — испарение с поверхности растений) не менее 100 г воды. Образование органического вещества фитопланктоном или другими погруженными в воду растениями не требует таких больших затрат воды.[ ...]
Вернуться к оглавлению