Биом

Классификация экосистем

Попытки создания классификации экосистем земного шара предпринимались давно, однако удобной, универсальной классификации пока нет. Все дело в том, что из-за огромного разнообразия типов естественных экосистем, из-за их безранговости очень трудно найти тот единый критерий, опираясь на который, можно разрабатывать подобную классификацию.

Если отдельной экосистемой может быть и лужа, и кочка на болоте, и песчаная дюна с закрепившейся растительностью, то, естественно, подсчитать все возможные варианты кочек, луж и т.п. не представляется возможным. Поэтому экологи решили сконцентрировать внимание на крупных сочетаниях экосистем — биомах. Биом — крупная биосистема, которая характеризуется каким-либо доминирующим типом растительности или другой особенностью ландшафта, например биом лиственных лесов умеренного пояса.

По мнению американского эколога Р. Уиттекера, главный тип сообщества любого континента, выделяемый по физиономическим признакам растительности, — это и есть биом. Биом — это природная зона или область с определенными климатическими условиями и соответствующим набором доминирующих видов растений и животных (живое население), составляющих географическое единство. Для разграничения наземных биомов кроме физико-географических условий среды используют сочетания жизненных форм растений, их составляющих. Например, в лесных биомах ведущая роль принадлежит деревьям, в тундре — многолетним травам, в пустыне — однолетним травам, ксерофитам и суккулентам.

Основной признак, по которому выделяют биомы суши, — особенность растительности того или иного региона. Сходные биомы континентов объединяются в типы биомов. Продвигаясь с севера планеты к экватору, можно выделить девять основных типов сухопутных биомов. Кратко охарактеризуем их.

1. Тундра. Биом занимает северную часть Евразии и Северной Америки и расположен между полярными льдами на севере и обширными массивами лесов на юге. По мере удаления от арктических льдов (Гренландия, Аляска, Канада, Сибирь) располагаются обширные просторы безлесной тундры. Несмотря на весьма суровые условия, здесь сравнительно много растений и животных. Особенно хорошо это видно летом, когда тундра покрывается густым ковром растений и становится обителью для большого количества насекомых, мигрирующих птиц и животных.

Основная растительность — мхи, лишайники и травы, покрывающие землю в короткий период вегетации. Встречаются низкорослые карликовые древесные растения. Основной представитель животного мира — северный олень (североамериканская форма его называется карибу). Обитают также заяц-беляк, полевка, песец.

Внимание исследователей всегда привлекали лемминги (группа видов полевок из подсемейства хомяков), особенно сибирский и норвежский. Одна из загадок этих зверьков — с определенной регулярностью бурные вспышки численности. В благоприятные для леммингов годы они выедают и без того небогатую растительность, для восстановления которой требуются годы.

Зимуют зверьки под толстым (2-3 м) слоем снега. Сюда не добираются враги, да и пища хорошо сохраняется. В спячку лемминги не впадают и могут давать потомство даже на морозе. Обычно это три-четыре детеныша. Молодые самки могут принести за лето пять-шесть пометов. В периоды вспышек численности лемминги в поисках корма могут мигрировать на 400-500 км. Причем поведение зверьков меняется: они становятся очень агрессивными. Если на пути попадается стог сена, лемминги, идя напрямик, прогрызают в нем дырку и движутся дальше.

Причины таких вспышек численности популяции леммингов до сих пор не разгаданы. Одни ставят в прямую зависимость возрастание числа зверьков от количества нужного корма: недостаток пищи задерживает рост и созревание грызунов. Когда травы и мха много, численность популяции резко увеличивается. Другие экологи полагают, что механизм регуляции численности леммингов кроется в их взаимосвязи с естественными врагами — горностаем, белой совой и полярной лисицей. И тогда мы имеем классическую модель взаимодействия хищника и жертвы: больше жертв — больше хищников, меньше жертв — меньше хищников, меньше хищников — больше жертв и т.д.

2. Тайга — биом бореальных (северных) хвойных лесов. Она протянулась на 11 тыс. км вдоль северных широт земного шара. Ее площадь составляет около 11 % суши. Таежные леса растут только в Северном полушарии, поскольку широты Южного полушария, где они могли бы находиться, заняты океаном.

Условия таежного биома довольно суровые. Около 30-40 дней в году здесь бывает достаточно тепла и света для того, чтобы росли нормальные деревья (в отличие от тундры, где насчитывается несколько видов карликовых деревьев). Огромные территории покрыты зарослями ели, сосны, пихты и лиственницы. Почти половину этой площади занимает лиственница — листопадное хвойное дерево, представленное несколькими видами.

Из лиственных встречается примесь ольхи, березы, осины. Численность животных в тайге лимитирована небольшим количеством экологических ниш и суровостью зим. Основные крупные травоядные — лось и олень. Много хищников: куница, рысь, волк, росомаха, норка, соболь. Грызуны представлены широко — от полевки до бобра. К постоянным обитателям тайги относятся многие виды куропаток. Из земноводных встречаются в основном живородящие, так как прогреть кладку яиц за короткое лето невозможно.

3. Биом листопадных лесов умеренной зоны. В умеренном поясе, где достаточно влаги (800-1500 мм в год), а жаркое лето сменяется холодной зимой, развились леса определенного типа. К существованию в таких условиях приспособились деревья, сбрасывающие листву в неблагоприятное время года. Большинство деревьев умеренных широт относится к широколиственным породам. Это дуб, бук, клен, ясень, липа, граб. Вперемешку с ними встречаются хвойные — сосна и ель, тсуга и секвойя.

Большинство лесных млекопитающих — барсуки, медведи, благородные олени, кроты и грызуны — ведут наземный образ жизни. Волки, дикие коты и лисы — распространенные хищники. Множество птиц: дятлы, синицы, дрозды, зяблики и др. Данный биом характерен для Центральной Европы, частично Восточной Азии и востока США. Леса этого биома занимают плодородные почвы, что послужило причиной их интенсивного сведения для нужд сельского хозяйства. Современная лесная растительность сформировалась здесь под непосредственным влиянием человека. Нетронутыми можно считать, вероятно, лишь леса в Сибири и на севере Китая.

4. Степи умеренной зоны. Основные площади этого биома представлены азиатскими степями и североамериканскими прериями. Малая его часть расположена на юге Южной Америки и Австралии. Осадков недостаточно, чтобы здесь росли деревья.

но хватает, чтобы не допустить образование пустынь. Неравномерность выпадения осадков (от 250 до 750 мм в год) позволяет делить прерии от востока к западу Северной Америки на низкотравные (растения не выше полуметра), смешаннотравные (высота растений от 50 до 150 см) и высокотравные (травы достигают 3-метровой высоты). В Азии горы Алтая делят степи на западные (более сухие) и восточные.

Почти все степи распаханы и заняты посевами зерновых и культурными пастбищами. Почвы степей с высокими травами (главным образом злаки с обширной корневой системой) богаты гумусом (органическое вещество почвы), поскольку к концу лета травы погибают и быстро разлагаются. В прежние времена на обширных степных просторах паслись огромные естественные стада травоядных млекопитающих. Сейчас здесь можно встретить только одомашненных коров, лошадей, овец и коз. Из коренных обитателей следует назвать североамериканского койота, евразийского шакала, гиеновую собаку. Все эти хищники приспособились к соседству человека.

5. Растительность средиземноморского тина. Территории вокруг Средиземного моря характеризуются жарким засушливым летом и прохладной влажной зимой, поэтому растительность здесь представлена в основном колючими кустарниками и ароматическими травами. Распространена жестколистная растительность с толстыми и глянцевыми листьями. Деревья редко вырастают до нормального состояния.

Этот биом носит специфическое название — чапароль. Сходная растительность характерна для Мексики, Калифорнии, Южной Америки (Чили) и Австралии. В Австралии часто встречаются деревья и кустарники из рода эвкалипт. Из животных в этом биоме встречаются кролики, древесные крысы, бурундуки, некоторые виды оленей, иногда косули, рыси, дикие кошки и волки. Множество ящериц и змей, насекомых, особенно цикад. В Австралии в зоне распространения чапараля можно встретить кенгуру, в Северной Америке — зайцев и пум.

В этом биоме важную роль играют пожары, которые, с одной стороны, благоприятствуют травам и кустарникам (в почву возвращаются элементы питания), а с другой — создают естественный барьер на пути вторжения пустынной растительности.

6. Пустыни. Более 1/3 суши на нашей планете составляют неблагоприятные для жизни области — пустыни и полупустыни. Крупнейшая из них — Сахара (более 7 млн км2) почти равна площади Европы. Ежегодно ветер поднимает здесь от 60 до 200 млн т пыли, разнося ее далеко за пределы африканского континента.

Биом пустынь характерен для засушливых и полузасушливых зон Земли, где выпадает в год менее 250 мм осадков. Сахара, так же как пустыни Такла-Макан (Центральная Азия), Атакама (Южная Америка), Ла-Жойа (Перу) и Асуан (Ливия), относится к жарким пустыням. Однако есть пустыни, например Гоби, где в зимний период температура опускается до -20 °С.

Типичный пустынный ландшафт — обилие голого камня или песка с редкой растительностью. Поверхность обширной пустынной области Сахары только на 20 % занята песками, остальное — галька, скалы, камни и солончаки.

Пустынные растения относятся в основном к группе суккулентов — это различные кактусы и молочаи. Много однолетников. В холодных пустынях обширные площади заняты растениями, относящимися к группе солянок (виды из семейства маревых). Эти растения имеют длинную, разветвленную корневую систему, с помощью которой можно добывать воду с больших глубин.

Животные пустыни невелики, что помогает им во время жары спрятаться под камнями или в норах. Они выживают, поедая запасающие воду растения. Из крупных животных можно отметить верблюда, который долго обходится без воды, но чтобы выжить, вода ему необходима. А вот такие жители пустыни, как тушканчик и кенгуровая крыса, могут существовать без воды неопределенно долгое время, питаясь лишь сухими семенами.

7. Биом тропических саванн и лугопастбищных земель. Саванны представляют собой обширные открытые пространства, покрытые обильной травой, где лишь иногда встречаются одиноко стоящие деревья. Термин «саванна» означает «равнина без деревьев». Этот биом распространен на довольно бедных почвах, что послужило причиной относительной его сохранности.

Биом располагается по обеим сторонам от экваториальной зоны между тропиками. Саванны находятся в Центральной и Восточной Африке, хотя встречаются и в Южной Америке, и в Австралии. Типичный пейзаж саванны — высокая трава с редкостоящими деревьями из рода акация, баобаб, древовидные молочаи.

Во время сухого сезона нередки пожары, уничтожающие засохшую траву. Пожары весьма необходимы саванне. Без них она покрылась бы густым лесом. Многие пожары намеренно вызываются человеком, контролирующим продвижение огня. В результате получается богатая полезными веществами зола, которая, смешиваясь с почвой, стимулирует отрастание новой надземной порции травы.

В саваннах Африки пасется такое количество копытных, которое не встречается ни в одном другом биоме. Хотя все травоядные животные саванны нуждаются в одном и том же источнике пищи — траве, у каждого вида есть к ней свои требования. Из-за этого острота борьбы за пищу снижается. Например, гну и зебра питаются крупной молодой травой, а газели Томпсона — мясистыми низкорослыми травами.

Огромное количество травоядных способствует тому, что в саванне проживает множество хищников. Особенность последних — высокая скорость передвижения. Саванна — это открытая местность. Чтобы догнать жертву, нужно быстро бегать. Поэтому на равнинах Восточной Африки обитает самое быстрое в наземном мире животное — гепард. Этот хищник охотится в одиночку. Другие — львы, гиеновые собаки — предпочитают совместные действия для отлова добычи. Третьи — гиены и грифы, питающиеся падалью — всегда наготове, чтобы захватить остатки или завладеть только что пойманной чужой добычей. Леопард подстраховывается, перетаскивая свою жертву на дерево.

8. Тропическое или колючее редколесье. Этот биом представлен в основном светлыми редкостойными лиственными лесами и колючими, причудливо изогнутыми кустарниками. Данный биом характерен для Южной, Юго-Западной Африки и Юго-Западной Азии. Монотонно-однообразную растительность иногда украшает величественный баобаб. Лимитирующий фактор — неравномерное распределение осадков, хотя в целом их выпадает достаточное количество.

9. Биом тропических лесов. Тропические дождевые леса занимают тропические области Земли в бассейнах Амазонки и Ориноко в Южной Америке, бассейны Конго, Нигера и Замбези в Центральной и Западной Африке, Мадагаскар, Индо-Малайскую область и Борнео-Новую Гвинею. Постоянно влажный климат способствует тому, что растения здесь очень крупные и хорошо развитые. Лес сплошной стеной поднимается на высоту до 75 м. Верхний ярус представлен гигантскими деревьями. Почти все деревья увиты многочисленными лианами и украшены растениями-эпифитами и паразитами.

Солнечный свет очень плохо проникает сквозь густую листву деревьев, поэтому под ними практически нет растений и, конечно, животных. Все разнообразие животных сосредоточено в среднем ярусе тропического леса. Насекомые, рептилии, птицы и млекопитающие свободно перемещаются вверх и вниз по стволам деревьев. Высоко наверху, в кронах, обитают животные, которые за всю свою жизнь ни разу не спускаются вниз, в тень. Среди них одна из самых крупных в мире хищных птиц — южноамериканская гарпия. Тут же можно встретить филиппинскую гарпию-обезьяноеда, известную тем, что она охотится даже на крупных обезьян.

На поверхности земли, в сумраке тропиков, можно увидеть слонов, тапиров, оленей, горилл и других млекопитающих. Они делят здесь пристанище с некоторыми нелетающими птицами, такими как шалашники.

В тропиках встречается растение с самыми крупными цветами. Это раффлезия арнольди — огромный цветок, распластанный но земле; имеет пять мощных мясистых полукруглых лепестков ярко-алого цвета и достигает в поперечнике одного метра. У цветка нет ни листьев, ни стебля, ни корней. Он паразитирует на корнях других тропических растений. Процесс опыления осуществляется мухами, которые слетаются на невыносимый запах падали, испускаемый этим чудом природы.

В тропических лесах постоянно выпадают обильные осадки, здесь всегда тепло без выраженных сезонных колебаний. Средняя температура в течение года составляет в среднем 26 °С. Средняя величина годовых осадков для всех дождевых тропических лесов — 230-240 см. Иногда их количество достигает 762 см, как, например, в департаменте Чоко (Колумбия). Относительная влажность в лесу составляет в среднем 76 %.

Главной особенностью тропических лесов является то, что произрастают они на крайне бедных почвах. Верхний слой почвы не превышает 5 см на склонах. Под ним обычно лежит красная латеритная глина, лишенная питательных веществ. В некоторых районах Амазонии и острова Калимантан джунгли растут прямо на песке. Почти все минеральные и органические вещества в биоме тропических лесов сосредоточены в самой растительности и циркулируют в замкнутой системе. Вырубка лесов ведет к нарушению этой системы. По некоторым оценкам, ежегодно с лица Земли исчезает 120 000 км2 тропического леса (ежеминутно — 23 га). Если не будет радикальным образом изменен характер эксплуатации тропических лесов и землепользования, то в ближайшие 50 лет от них мало что останется. Это приведет к резкому обеднению разнообразия жизни на Земле и вымиранию огромного количества видов и станет величайшим биологическим бедствием из когда-либо поражавших биосферу.