Экология, экосистемы и дайвинг

Теперь, когда у вас составилось представление об основных физических характеристиках и различных процессах в океане и других водоемах, давайте обратимся к экологии. Эта наука изучает сложные процессы взаимодействия живых организмов друг с другом и с окружающей средой.

Экология как наука.По мере того, как в мире росла обеспокоенность по поводу состояния окружающей среды, слово экология стало настоящим словом-паразитом в арсенале журналистов и политиков. Поэтому многие удивятся, узнав, что экология - не то же самое, что защита окружающей среды. Вы, конечно же, имеете общее представление о том, что такое экология. Но чтобы мы могли обсуждать вопросы экологии, понимая друг друга, необходимо ввести ясное и четкое определение.

Экология - это наука, которая изучает взаимодействие живых организмов друг с другом и с окружающей средой. Экология граничит с широким спектром дисциплин: биологией, физикой, геологией, климатологией, океанографией, палеонтологией и даже астрономией. Помимо биотических (живых) компонентов, экология рассматривает абиотические (неживые) факторы среды. К последним относятся температура, ветра, уровень pH, течения, минерализация, солнечный свет - все то, о чем вы только что прочли. Естественно, экология рассматривает и биологические факторы: состав и количество организмов в данной среде. Можно сказать, что экология изучает взаимодействие и связь между живыми и неживыми компонентами среды. Цель такого изучения - понять, как изменения среды скажутся на организмах, ее населяющих.

В морской экологии объединяются четыре направления: биологическая океанография, химическая океанография, геологическая океанография и физическая океанография. Аналогичные дисциплины участвуют в изучении пресноводных экосистем.

Экологическая терминология.Экологи используют специфические термины, которыми также пользуются биологи и другие специалисты. Вы наверняка знакомы с некоторыми из них. Однако, чтобы двигаться дальше, необходимо знать четкие определения этих терминов.

Вы наверняка уже слышали термин экосистема. Экосистема - это совокупность живых и неживых компонентов, обычно имеющая четкие физические границы, характерный набор абиотических характеристик, источник энергии и систему взаимосвязей между организмами, по которым движется, трансформируясь, энергия. Ни одна из экосистем (кроме искусственно созданных) не существует в полной изоляции. Океан состоит из множества взаимодействующих между собой экосистем.

Сообщество — это все виды и формы организмов, живущих и взаимодействующих в экосистеме. Популяция - совокупность особей одного вида, живущих и взаимодействующих между собой в составе сообщества. Слово «взаимодействующих» является неотъемлемой частью определения, потому что иногда в состав сообщества входят две популяции одного вида организмов. Пример можно найти у острова Ванкувер в Канаде. В прибрежных водах острова рядом живут несколько стай косаток, образующих разные популяции, которые едва взаимодействуют друг с другом. Насколько позволяют судить наблюдения, особи из разных стай даже не скрещиваются между собой. Это дает основание рассматривать разные стаи как отдельные популяции в составе одного сообщества.

Биотоп - это относительно однородное по условиям обитания пространство, на котором встречается данный организм. Некоторые виды приспособлены только к очень специфическим биотопам, другие встречаются в самых разных биотопах. Например, моллюски хитоны живут только на скалистой литорали, а осьминоги могут обитать в широком диапазоне глубин, в разных частях рифов. Осьминоги, по сравнению с хитонами, освоили намного более широкий биотоп.

Микробиотоп - биотоп в очень мелком масштабе. Например, крохотные рачки и черви живут в пространствах между песчинками на морском дне.

Роль организма в биотопе называется его нишей. Абсолютно разные виды могут занимать одну и ту же нишу. На коралловых рифах, например, и креветки-чистильщики, и губаны-чистильщики питаются паразитами и отмершей кожей рыб. Чтобы не путать нишу и биотоп, представьте, что биотоп - это адрес организма, а ниша - его работа.

Потоки энергии и циклы биогенных веществ. Поток энергии, идущий по пищевой цепи, влияет на экосистему, определяя, какое количество энергии перейдет от одного уровня цепи к другому, по мере того как организмы поедают друг друга. Во всех экосистемах число представителей каждого последующего уровня меньше, чем предыдущего — хищников меньше, чем жертв. Количество первичной продукции (органического вещества, производимого автотрофами (растениями) в единицу времени) формирует всю экосистему. Если первичной продукции много, это дает возможность существовать большему числу организмов на высоких трофических уровнях (уровнях потребления), и приводит к формированию большего числа уровней.

Сходным образом, все, что влияет на потоки энергии, будет влиять и на экосистему. Например, если загрязнение среды вызывает существенное снижение численности первичных потребителей (травоядных животных), это прерывает передачу энергии на следующие трофические уровни. В таком случае экосистема, даже обладая большим количеством первичной продукции, лишится значительного числа организмов из высших трофических уровней (хищников).

Энергия движется через экосистему и, в конце концов, рассеивается в виде тепла, поступающего в воду, атмосферу и космос. Биогенные вещества, напротив, никуда не теряются. Углерод, азот, фосфор и другие жизненно важные элементы циркулируют в экосистеме. Круговорот углерода является основой создания биомассы во всех экосистемах. Как вы уже знаете, углерод - главный составной элемент всех живых организмов.

Считается, что круговорот азота в водных экосистемах более ограничен, чем в наземных. Причина вот в чем: как было сказано ранее, неорганический азот должен быть переведен в органическую форму, прежде чем организмы смогут его использовать. Азотфиксирующие бактерии, выполняющие эту функцию, живут преимущественно в наземных экосистемах. (Хотя некоторые ученые полагают, что азотфиксирующие бактерии в морских экосистемах более распространены, чем принято считать). С пометом морских птиц, продуктами эрозии берегов и речным стоком органические соединения азота и фосфора из наземных экосистем попадают в море.

Обычно для экосистем циклы биогенных веществ важнее, чем потоки энергии. Чаще именно количество биогенов ограничивает число организмов, которые могут жить в данной экосистеме. Это хорошо видно, если сравнить тепловодные тропические экосистемы с холодноводными экосистемами умеренных широт. Тропические экосистемы получают больше энергии (солнечного света), но количество биогенов в тропических широтах океана невелико. Только немногие тропические экосистемы являются высокопродуктивными (например, коралловые рифы). Прибрежные воды умеренных широт, напротив, получают меньше солнечной энергии, но значительно больше биогенов, и поэтому производят намного больше биомассы (массы живых организмов).