Лекція 10-5

Контрольні питання

1. Розкажіть про розташування субтропічних екосистем і охарактеризуйте їх клімат?

2. Наведіть відомості про підрозділення субтропічних екосистем на певні райони та згадайте чим вони відрізняються між собою?

3. Дайте характеристику продуцентам субтропічних екосистем?

4. Охарактеризуйте консументів субтропічних екосистем та розкажіть про загрози для їх збереження?

5. Вплив людини на екосистеми субтропіків та складність їх охорони?

ПідТема: «Екосистеми вічнозелених і екваторіальних лісів»

План: 1. Географічне поширення. 2. Екологічні умови. 3. Колообіг біогенних елементів та енергії. 4. Характеристика продуцентів. 5. Характеристика консументів. 6. Трансформація тропічного лісу.

Мета. Розкрити основні екологічні характеристики вічнозелених і екваторіальних лісів, особливості їх органічного світу та висвітлити проблеми охорони природи.

1. Поширення. Розташовані вздовж екватору на малій висоті над рівнем моря в 3 місцях: а) басейни Оріноко та Амазонки. б) басейни Конго, Нігера, Замбезі в Центральній і Західній Африці, і на Мадагаскарі, в) В Індо-Малайзії (о-ви Суматра, Борнео, Філіппіни, Нова Гвінея, Шри-Ланка. Скрізь основні масиви не виходять за межі 10⁰. Гілея, Сельва або дощовий тропічний ліс у багатьох містах трансформований у вторині ліси і навіть злакові асоціації. Верхня межа лісу на 2 - 2.2 тис. м над рівнем моря, t липня + 10, взимку бувають морози. На узбережжі морів, в гирлах річок – мангрові зарості. У багатьох дерев дошкоподібне ходульне коріння.

2. Екологічні умови. Характерні ознаки: стабільність абіотичних факторів:

а) середньорічна t +25+26⁰ (середньомісячні коливання ~ 5⁰). Максимально +33+35⁰. Але добові амплітуди, порівняно великі ~ 10 (3 – 16⁰).

б) річна сума опадів сильно (в горах – до 5-7 тис. мм) коливається, але завжди понад 2000 мм. Головний фактор – ритм їх випадіння, тривалість сухих періодів. Кількість опадів перевищує випарування! Зворотнє співвідношення – 12 місяців.

В Південній Америці екосистеми дощового лісу існують через:

а) вологий північно-хідний пасат – гірський рельєф узбережжя перехоплює вологий пасат потоку.

б) В Південно-Східній Азії опади – наслідок південно-західних муссонів і північно-східних пассатів.

в) В Західній Африці у приекваторіальних районах Конго і Гвінеї панують атлантичні повітряні маси до 30⁰ з.ш.

Грунти. Важливим для розвитку продуцентів є:

· Перевага грунтів глинистого і суглинистого складу, збіднених елементами мінерального харчування. Яскраво-червоні грунти ферралліти із-за великої кількості оксиду заліза.

· Із-за давнини грунтів, високої t і вологості – потужна кора вивітрювання товщиною 20-30 м! Завдяки виносу лугів та кремнезему накопичуються окисли AI і Fe.

· До 2 мтовщини грунт заселений організмами. В гілеї корені не проникають глибше 1м через погану аерацію.

· Внаслідок інтенсивних процесів розкладення – накопичення органіки майже не видбувається (2-5% у грунті. У воді мало мікроорганізмів через розчини дубильних і гумінових речовин. Відсутні карбонати кальцію та магнію – вода м`яка, майже знесолена жовтого або бурштинового кольору.

· Крайня бідність грунтів у поєднанні з інтенсивним промивним режимом видаються несумісні з багатством та ошатністю органічного світу - тут максимальне різноманіття продуцентів і консументів у світі.

3. Колообіг біогенних елементів.. Цей парадокс обумовленний особливостями колообіг речовин:

А) Значна кількість біогенів зосереджена в живих організмах, а не в грунті (як у нас).

Б) Після їхнього відмирання виникає швидке розкладання і елементи мінерального живлення миттєво засвоюються рослинами оминаючи грунт.

В) Пряме повернення в колообіг біогенних елементів здійснюється внаслідок мутуалістичних зв’язків між мікроорганізмами та рослинами.

Механізми:

· тонкі сисні корені пронизують підстилку и швидко вилучають елементи живлення із опалого листя та дощової води. Паралізують активність денітрифікуючих бактерій.

· мікоризи грибів пов’язані з кореневими системами – пастки живлення (повторне виловлювання і утримування в екосистемі.

· вічнозелене листя з товстою восковою кутикулою сповільнює втрати води і елементів живлення деревами а також перешкоджає поїданню їх тваринами і паразитами.

· водорості і лишайники фіксують азот і вилучають елементи живлення із дощової води віддаючи їх листям.

· товста кора перешкоджає дифузії елементів живлення із флоеми назовні та їх втрату зі стволовим соком.

Приклад. В тропічному лісі 58% загального азоту закладенно в біомасі, 44% піднято над грунтами. В сосновому європейському лісі ці показники 6 і 3%. В тропіках приблизно 70% органічного вуглецю – в деревині, а в грунті – лише ~ 20%, тоді як в європейському хвойному лісі – у грунті 50%, а в деревині ~ 40%.

4. Характеристика продуцентів: В найбільш типовому дощового лісу 3 яруси: - а) верхній (50-90 м) – кілька дерев на сотні га, б) середній(20-40 м), в) нижній (3-10 м). Часто 1 і 2-й яруси поступово підмінюють одне одного. У багатьох розгалудження гілок з`являється на висоті 25-30 м і гілки – вгору. Якщо гілок немає то велике листя – пальми.

Характерні рисі:

· Дошкоподібні і ходульні корені у високих дерев(проникнення в глибину лише на 0,5 -1.0 м). Характерно, що у одних і тих видів, в залежності від вологості, таких коренів може і не бути.

· Кауліфлорія (утворення на стовбурах і товстих гілках) квіток та плодів у більш як 1000 видів.

· Слабка транспірація тому вивільнення від надмірної вологи за допомогою гутації.

· Низька інтенсивність фотосинтезу в нижньому ярусі – компенсується низькою інтенсивністю дихання.

· Майже відсутні характерні для помірних широт такі життєві форми, як чагарники – їх замінюють карликові дерева.

· Багато ліан що, досягають 2-ярусу, хоча більшість – в 1-му ярусі.

· Епіфіти на стовбурах та гілках (як підпора). Душителі ліани, е молочаї, кактуси, орхідеї, бромелії.

· Абсолютно флористичне багатство деревних рослин – скрізь понад 3 тис. видів.

Екосистеми тропічних лісів характеризуються найбільшим видовим різноманіттям. Хоча вони займають менше 10 % поверхні планети, в них зосереджено близько 90 % всіх видів. В південноамериканських лісах ~ 40 тис, в Західній Африці ~ 25 тис. видів рослин. В південно-східній Азії на Калімантані (Борнео) ~ 11 тис., на Малаці 7,5 тис. Багато цінних дерев. Запаси біомаси в азійських лісах 400-600 т / га, (продуктивність 30-50 т / га). Щорічно опад. 15-28 т/га. Маса підстилки 1,5-5,0 т / га. Повне розкладання усього за 4 місяці. Головна роль – гриби і комахи – фітофаги. Особливо терміти.

Біологічний колообіг в екваторіальному лісі найбільш потужний. Щорічно споживається ~ 2 т / га хімічних елементів.Головні мігранти: Si, N, Ca, потім - K, Mg, Sl, Fe.В африканських лісах фітомаса 100-600 т / га. Щорічний приріст 17-32 т / рік, опад. 10-25 т / рік. Щорічна продуктивність 17 т / га. Опад повністю розкладається за 9-11 місяців.В Амазонії запаси фітомаси 1000 т / га (~ 70 наземна частина) опад до 27,5 т / га. Вивчено замало. Уздовж гирла річок – мангрові зарості.

5. Характеристика консументів. Досить чисельні, але переважають дрібні форми. На відміну від помірної зони більшість тварин мешкаютьу верхньому ярусі рослинності. Зоомаса у південно – американському лісі невелика ~ 200-210 кг/га (165 кг – грунтова фауна). Скрізь велике різноманіття комах: в зоні Панамського каналу на 15 км ² ~ 20 тис. видів (у нас – кілька сотень).

В червоних грунтах у 2 рази більше мікроорганізмів, аніж у чорноземах і ~ у 50 разів, аніж в тундрах. Дуже розповсюджені прототрофи (бактеріі, гриби), серед них: вищі гриби із мікоризою – велика роль в замикані колообігу речовин. Деякі зелені рослини можуть бути також сапрофітами – орхідеї. Характерні наземні пиявки. Досить поширені хлорофітофаги (гусінь метеликів, жуки, прямокрилі, мурахи (сотні видів розміром до 1 см, для більшості яких основа харчування – терміти). Серед мурах цікаві листорізи – на силосі вирощують гриби, якими живляться. Багато кліщів, коллембул (ногохвісток), личинок, а також сапротрофів та що переробляють лісовий опад (ківсяки, мокриці, таргани, терміти, дощові черв`яки). Особливо важливі терміти (ряд Isoptera): більша частина – робочі комахи, але е солдати і крилаті.Цариця – мільйони яєць за рік, є види ~ 40 тис. яєць на добу. Деякі живуть 50-80, інші – 5-10 років. В їх кишковому тракті – 200 видів джгутикових, що переробляють клітковину (мутуалізм). Найбільше різноманіття термітів у Африці ~ 570 видів. Трапляються гумусоїдні і грибоїдні види (є термітники на гілках).

В тропіках багато жаб, квакш, ігуан, хамелеонів (Мадагаскар Індія, Африка) та деревних змій. Серед амфібій цікаві безхвості – черв`яги (30-50 см, яйця – у вологий грунт). Перше місце серед хребетних – ссавці (харчування плодами, квітками, бутонами, термітами). В Центральній та Південній Америці – лінивці (ряд Неповнозубі); родини чіпкохвостих мавп (ревун, коата, капуцин, уакарі) та ігрунок. В Західній Африці – родини мартишок (колобус, гусар, макака, павіан) та гібонів. Людиноподібні мавпи Африки (шимпанзе, горила) та Азії (орангутан), лемури Мадагаскару, сумчасті кускуси Нової Гвінеї –харчування різними частинами рослин. Скрізь поширені білки (африканські, смугасті, сонячні –Африка; сулавеські, малайські, чорновухі – Азія, карликові, пігмеї – Пд. Америка). У Старому світі – плодоїдні (крилани), а в Новому – листконосі кажани. Своєрідні копитні: в Африці – лісовий слон, китичновуха свиня, карликовий буйвол, окапі, дукер (як заєць), бушбок, карликовий бегемот. В Азії – індійський слон, індійський буйвол, чепрачний тапір, бабіруса, лісовий буйвол, гаур, гаял, коупрей. В Південній Америці – звичайний тапір, пекарі. Консументи вищих порядків: в азійських лісах – тигр, азійський лев, леопард, червоний вовк, малайський ведмідь; в південноамериканських – ягуар, ягуарунді, чагарниковий собака; в африканських – леопард, Багато райських птахів. В Південній-Америці ~ 1,8 тис. видів птахів: гарпія, грифи, колібрі, носороги (Азія, Африка), тукани (Південна Америка). Багатство рослиноїдних птахів: тропіколіти – папуги (ара, амазон), тукани, трогони, райські птахи. Більшість звивають висячі гнізда – порятунок від різних мурах. В пд.. Сх. Азії – плодоїдні голуби і досить багато всеїдних курячих – фазани, сміттєві кури. В тропіках багато тварин запилювачів: кажани, нектарниці, колібрі (зоохорія). Багато паразитів (гельмінти) віруси (жовта лихоманка – із Африки та Південної Америки).

6. Трансформація тропічного лісу. В тропіках багато цінних дерев: браза, палісандрові, рожеві, пурпурові, ебенові, зеброві. Багато пальм, папоротей, орхідей. Тому багато корінних лісів вирублено.Натомість, якщо зруйнувати структуру екосистеми дощового лісу – елементи харчування втрачаються. Тому стратегія землекористування в помірній зоні, яка основана на монокультурі, зовсім не придатна для тропіків. При сільгоспвикористанні землі в тропіках врожаї падають до 0 за кілька років, тому для посівів потрібно розчищати та випалювати нові ділянки. Звідси – домінування гевеї, кави, какао, манго, папайї, чаю, прянних рослин і відсутність пшениці, кукурудзи тощо. В помірній же смузі після вирубки лісу основні елементи живлення залишаються у грунті і за допомогою неорганічних добрив, оранки, врожай – однолітніх культур протягом 1-3 років. Зимою низькі t утримують в грунті елементи живлення та частково знищують (скорочують чисельність популяцій) шкідників і паразитів. У тропіках вирубка лісу забирає у землі здатність утримувати елементи живлення та підтримувати їхню циркуляцію через високу t вилуговування дощами (про шкідників). Наприклад,в Індії були розкорчовані значні масиви лісу, на території яких безперевно вирощували сільгоспкультури, а неорганічні добрива (гній від корів та буйволів) використовували «на паливо». За стислий термін родючі землі були деградовані. Досить поширене перелогове землеробство, але є позитивний досвід вирощування культурних рослин з добре розвинутою мікоризою і азотофіксуючою кореневою системою. та розширення і використання багаторічників на південному сході США та в тропіках.

На Філіппінах рисові поля обробляються на тому ж самому місці більш ніж одну тисячу років (рекорд землеробства) – завдяки технологіям найдревнішого землеробства. Рисові тераси переривають островками лісу, котрі охороняються релігіозними табу. Можлива ця залежність – потрібно вивчати.

Вторинний тропічний ліс здатен за деякий час поновити родючість грунту – бобові (накопичення азоту у грунті забезпечують азотофіксуючі бульбоподібні бактерії). Незважаючи на те, що ліси Амазонки виробляють ~ 50% О₂ Землі і поглинають ~ 25% СО₂, зараз скрізь спостерігається руйнування екосистеми вологого лісу. В Бразилії будується чотири шосейних шляхи і освоєно 200 км смуги вздовж річок. Це також спостерігається у Африці. У ХХ ст. площа лісів зменшилася у 2 рази. Активізовалась ерозія, сповзання грунту. Антропогенна сукцесія скорочує видове різноманіття.

Література

Основна [12, 13, 21], додаткова [28, 29, 35].

Дата добавления: 2014-10-15