Адреса представительств

г. Севастополь, ул. Ивана Кожанова, 12 (Завод "МОЛОТ")
г. Симферополь, ул. Лизы Чайкиной, 1, офис 406
Водные экосистемы

Водные экосистемы: структура и проблемы устойчивости

Экосистема представляет собой единый комплекс живых организмов и среды их обитания, находящихся в непрерывном взаимодействии друг с другом, связанные обменом вещества и энергии.

Примерами экосистем могут служить озёра, леса, пустыни и т.д. Иногда в качестве синонима употребляется термин «биогеоценоз». Рассмотрим компоненты, из которых состоит любая экосистема, в том числе и водная.

Абиотические и биотические компоненты экосистем

Абиотические компоненты представляют собой собственно окружающую для живых организмов среду.

То есть, к абиотическим компонентам относятся химические соединения (вода, растворённые в ней вещества, донные отложения) и различные виды энергии (электромагнитное излучение, тепловые и гравитационные поля).

 

Абиотические компоненты определяют важнейшие процессы, от которых зависит функционирование экосистемы (например, климатические режимы, химический состав водоёма и др.).

водные экосистемы РоссииК биотическим компонентам относятся живые организмы, обитающие в водоёме. В свою очередь, их можно разделить на три группы:

  • продуценты, или автотрофы, производящие необходимые для жизни питательные вещества из неорганических соединений.

В основном это происходит в процессе фотосинтеза, поэтому к числу продуцентов водных экосистем относятся крупные растения и зелёные водоросли (фитопланктон). Очевидно, что перечисленные организмы могут обитать на относительно небольших глубинах, куда способен проникать солнечный свет.

  • консументы, или гетеротрофы, получающие питательные вещества при потреблении органической пищи.

Консументы делятся на первичные (растительноядные), среди которых выделяется зоопланктон (животные – обитатели толщи воды) и зообентос (донные животные), вторичные (плотоядные, питающиеся первичными консументами) и третичные (хищники, питающиеся вторичными консументами).

  • редуценты, или сапротрофы, перерабатывающие в неорганические соединения отмершие органические останки.

К ним относятся некоторые бактерии и грибы, которые обитают, как правило, ближе к донным отложениям, куда под действием гравитации опускаются мёртвые растения и животные. Некоторые из них являются патогенными.

Роль редуцентов заключается в высвобождении химических элементов, прошедших цикл пищевой цепочки для нового использования, то есть, в создании нового субстрата для автотрофов.

Устойчивость водных экосистем

Устойчивостью водных экосистем называется их способность сохранять свои свойства при внешних и внутренних нагрузках.

озеро БайкалВодные объекты, не являющиеся устойчивыми при определённых нагрузках и в определённом временном интервале, являются уязвимыми. При этом устойчивость и уязвимость циклических водных экосистем (озёр, прудов и т.д.) отличается от этих же показателей для транзитных (рек и проточных водоёмов).

В первом случае корректно говорить об адаптационной устойчивости, во втором – о регенерационной.

Таким образом, для циклических водоёмов показателем их устойчивости может служить то, насколько они способны сохранять своё первоначальное состояние или же плавно, без резких качественных скачков переходить в новое состояние, при этом сохраняя все внутренние связи.

В случае же транзитных водных экосистем решающим фактором оказывается способность системы к восстановлению после многократного внешнего воздействия.

Также различны механизмы устойчивости для биотических и абиотических компонентов.

Для абиотических определяющими являются физико-химические факторы, для биотических – способность к адаптации.

Высокая устойчивость экосистемы является одним из показателей её экологического благополучия, наряду с биологическим разнообразием, качеством воды и другими критериями.

Проблемы оценки экологического состояния водоемов

Одной из наиболее сложных проблем, возникающих при оценке экологического благополучия водных экосистем является необходимость количественного описания большого числа процессов, влияющих на свойства экосистемы, в том числе, на способность системы сохранять неизменными свои показатели (инертность), возвращаться в исходное состояние через некоторый промежуток времени (восстанавливаемость) и способность плавного перехода в новое состояние (пластичность).

Для решения этой задачи широко используется математическое моделирование с использованием компьютерных технологий.

Например, проводится нормирование исходных характеристик, в результате которого на выходе имеется значение каждого критерия в диапазоне от 0 (наихудшие условия) до 1 (наилучшие условия).

Подобное нормирование необходимо для приведения различных величин к единой безразмерной шкале, в которой полученные значения можно использовать для расчёта интегрального показателя.

При этом должна учитываться значимость его составляющих, так называемые весовые коэффициенты, сумма которых равна 1. Веса каждого компонента могут быть выбраны равными; веса наиболее значимых компонентов увеличиваются, а веса наименее значимых – уменьшаются в определённое число раз; веса могут определены экспертами или посредством проведения дополнительных расчётов. После расчёта интегральных показателей для них строится оценочная шкала.

В качестве примеров приоритетных признаков для оценки устойчивости водоёмов можно привести площадь их поверхности, среднюю температуру воды в летний период, концентрацию взвешенных веществ и аммонийного азота, биохимическое потребление кислорода и другие показатели.