Тест для самоконтроля к разделу 6.4
1. Какая из перечисленных экосистем имеет самую высокую. биологическую продукцию?
А) степь; Б) болото; В) поле пшеницы; Г) заросли тростника на озере.
2. Отношение биологической продукции к биомассе в лесу составляет:
А) 5; Б) 10; В) 20; Г) 50.
3. В какой экосистеме биологическая продукция может быть больше, чем биомасса?
А) луг; Б) лесная культура; В) озеро; Г) болото.
Аккумуляция организмами загрязняющих веществ
Под аккумуляцией веществ организмами понимается накопление в их тканях минеральных элементов и некоторых соединений, находящихся в окружающей среде в низких концентрациях. Так, например, концентратором свинца является одуванчик лекарственный, который может быть использован для биологической очистки почвы от этого тяжелого металла. Концентраторами ртути являются рыбы, что может, при использовании их в пищу, стать причиной тяжелых заболеваний и даже смерти человека. Так, в ФРГ считается, что при ежедневном употреблении в течение двух недель в пищу по 500 г рыбы, выловленной в Северном море, возможно тяжелое отравление со смертельным исходом.
Возможно накопление в костных и жировых тканях животных токсичных органических соединений – бенз(а)пирена, диоксинов. Организмы активно концентрируют радиоактивные изотопы из воды и воздуха, попадающих в их тело.
В пищевых цепях происходит повышение концентрации некоторых веществ в организмах. Например, при переходе от первого трофического уровня ко второму увеличивается концентрация азота и фосфора, так как в животных тканях больше белка, в состав которого входят эти элементы. Однако, если содержание азота или фосфора увеличивается в 2-3 раза, то многие минеральные элементы и некоторые соединения накапливаются несравненно более активно. При переходе с одного трофического уровня на другой их концентрация может возрастать в 10 и более раз.
В итоге в тканях организмов высоких трофических уровней содержание этих веществ может превышать их концентрацию в окружающей среде в тысячи раз. Так, концентрация свинца в организмах зоопланктона может быть выше, чем в окружающей среде, в 300 раз, а у моллюсков бентоса – в 4000 раз.
В тканях животных содержание пестицида ДДТ за счет посредников в пищевой цепи может быть выше, чем в окружающей среде, в 50-100 тыс. раз. В промышленных городах нередко концентрация загрязняющих веществ в материнском молоке повышается настолько, что оно становится опасным для младенцев.
Контрольные вопросы к разделу 6.5
1. Что такое биологическая аккумуляция веществ?
2. Приведите пример повышения концентрации загрязняющих веществ при их прохождении по пищевой цепи.
3. Какие опасные загрязняющие вещества концентрируют рыбы?
4. С чем связано повышение концентрации загрязняющих веществ в материнском молоке?
Экологические сукцессии
Экологическая сукцессия – это процесс постепенного изменения состава, структуры и функции экосистемы под влиянием внутренних (автогенные сукцессии) или внешних (аллогенные сукцессии) факторов. Сукцессии, которые вызываются влиянием человека, называются антропогенными сукцессиями.
Автогенные сукцессии могут быть первичными и вторичными. При первичных сукцессиях экосистема формируется в условиях, где до этого отсутствовали или были незначительно представлены живые организмы. Примеры таких сукцессий – зарастание скал, отложений песка у русла реки, отвала пустой породы. Во всех этих случаях происходит смена видов растений, животных и микроорганизмов и формируется почва. Так, при зарастании скал сменяют друг друга лишайники, мхи, травы, кустарники и деревья. При зарастании отвалов на смену однолетникам приходят многолетние травы, а затем (в лесной зоне) – кустарники и деревья. При зарастании озера почва не формируется, но образуется торф. Первая стадия этой сукцессии – низинное травяное болото, которое постепенно превращается в переходное болото, а затем – в верховое (см. раздел 8.4).
Особенно важную роль играют первичные сукцессии при самозарастании отвалов пустой породы вокруг предприятий горнодобывающей промышленности (Учалы, Кумертау, Сибай). Человек может ускорять эти сукцессии, покрывая поверхность отвала тонким слоем почвы или торфа и высевая смеси семян многолетних трав.
При вторичныхсукцессияхпроисходит восстановление нарушенных экосистем, например, зарастание вырубкилесом, зацелинение залежи, зарастание рудеральными растениями участков, где уничтожена растительность, восстановление травостоя на сбитом пастбище при снижении количества пасущихся животных и т.д.
В ходе залежных сукцессий восстанавливается плодородие почвы, в прошлом такой вариант восстановления плодородия использовался в так называемых залежно-переложных системах, когда периодически участки пашни забрасывались и на них постепенно восстанавливались естественная растительность. В настоящее время в РБ значительно снижена площадь пашни – из нее исключено почти 500 тыс. га малопродуктивных эродированных земель. На части этих земель высеяны многолетние травы, но на значительной площади происходят залежные сукцессии. В первые годы на залежах преобладают полевые сорняки, но они быстро сменяются рудеральными растениями, которые не засоряют посевы. Со временем (через 10-15 лет) рудеральные травы сменяются видами естественных сообществ – луговых и степных.
Вторичной сукцессией является и восстановление экосистемы озера после его эвтрофикации.
В ходе аллогенной сукцессии в экосистему внедряются виды, устойчивые к действию вызвавшего сукцессию фактора, и, наоборот, исчезают те виды, которые не устойчивы к этому фактору.
Для экосистем РБ наиболее характерны следующие аллогенные сукцессии:
пастбищная дигрессия,вызванная выпасом скота. При этом происходит обеднение видового состава растений и разрастаются виды, устойчивые к вытаптыванию и поеданию (на лугах – клевер ползучий, лапчатка гусиная, одуванчик, подорожник, кульбаба осенняя, полынь, бодяк; в степях – полынь австрийская). Продуктивность травостоя снижается в 3-5 раз, уплотняются почвы. На склонах гор возможно развитие эрозии почв;
рекреационная сукцессияпод влиянием рекреации, как правило, в зеленых зонах городов. Вначале нарушается травяной покров – уменьшается процент покрытия почвы растениями, а затем лесные травы и кустарнички заменяются луговыми или даже рудеральными видами. При дальнейшем усилении вытаптывания уничтожаются подрост и подлесок, уплотняется почва и исчезает лесная подстилка. У деревьев уменьшается радиальный прирост, развиваются болезни корневых систем, что ведет к усыханию деревьев. Исчезают лесные птицы и появляются птицы-спутники человека (чаще всего вороны);
эвтрофикацияводоемов,происходящая в результате повышения в воде концентрации питательных элементов, как правило, нитратов и фосфатов. В ходе сукцессии массово развиваются цианобактерии, при разложении мертвой биомассы которых расходуется кислород, растворенный в воде, и выделяются токсичные вещества. Это резко обедняет видовой состав экосистемы, гибнут почти все виды рыб, массово разрастаются ряска и роголистник. Эвтрофикация является бичом большинства пресноводных озер, в которые попадают стоки с полей, загрязненные удобрениями, или бытовые стоки.