Обзор биологических сообществ. Основы общей экологии

Обзор биологических сообществ

На фотографиях, помещенных на последующих страницах (большая их часть сделана в Северной и Центральной Америке), представлены наиболее важные растительные формации, а также многие морские сообщества.

Жизнь возможна в местах с почти любыми сочетаниями температуры и влажности, существующими на земном шаре, при условии, конечно, что влага доступна живым организмам, и при наличии необходимых питательных веществ. Есть, однако, несколько мест, в которых жизнь невозможна. Горячая лава и ядовитые газы препятствуют заселению недавно образовавшегося острова Суртсэй недалеко от Исландии (Л).

Жестокие холода на склонах г. Мак-Кинли (Аляска) не допускают развития жизни; вода имеется здесь только в виде льда и поэтому совершенно недоступна растениям (Б). Проблема воды делает также невозможной жизнь в Долине смерти (Калифорния); ничтожное количество влаги, выпадающее в виде дождей, либо испаряется, либо сразу просачивается сквозь крупный песок (Г). В заповеднике Уайт-Сандс (Нью-Мексико) температура воздуха благоприятна для жизни и количество выпадающих в округе осадков достаточно для роста пустынных кустарников в прилежащих долинах, однако чистый гипсовый песок (сульфат кальция) не содержит питательных веществ, необходимых живым организмам (В).

Влажные тропики

В зоне влажных тропиков, где круглый год тепло и много влаги, создаются условия для развития самых пышных и разнообразных сообществ, какие только есть на Земле. Среди растительных форм много лиан, обвивающих деревья в низинном лесу в Панаме (В), и эпифитов, покрывающих деревья в окутанной туманом горной гилее в Гватемале (Л). Вследствие того, что почвы обеднены питательными веществами, которые содержатся только в самых верхних ее слоях, корневая система деревьев, растущих в тропиках, обычно бывает довольно поверхностной, а поэтому у них развиваются досковидные корни, подпирающие ствол подобно контрфорсам (Б).

Леса умеренной зоны

Листопадные леса из высокоствольных широколиственных деревьев растут по всей умеренной зоне, во всех тех местах, где выпадает много дождей, а зимой холодно. В этих лесах преобладают дуб, бук, клен, гикори и другие твердолиственные породы. Для этих деревьев характерно чередование периодов летней активности и зимнего покоя. В древостое этого лиственного леса в штате Индиана (А) доминирует белый дуб; хорошо развит подлесок из сахарного клена и мелких кустов. В Аппалачских горах в Западной Виргинии красная ель и тсуга растут вперемешку с широколиственными деревьями, образуя смешанный лес (Б).

Песчаные почвы на юго-западе США слишком бедны питательными веществами, чтобы на них могли расти лиственные леса. Здесь очень много больших сосновых лесов, дающих сырье для бумажной промышленности. Во Флориде часто можно встретить густой подлесок из сабаля (В). На севере США и в Канаде, а также в горных районах Запада береза и ольха, нередко перемешанные с елью и пихтой, служат примером самого глубокого проникновения мелколиственных лесов в холодные районы (Г).

Степи умеренной зоны

Степи встречаются в местах с умеренным климатом — с холодной зимой и засушливым летом. Для настоящей прерии, остатки которой можно видеть в Канзасе (А), Техасе (Б) и других штатах Среднего Запада США, характерны злаки с обширною корневой системой. Высокотравная прерия развивается на плодородной почве и сохраняется, вероятно, благодаря периодическим пожарам, которые препятствуют смене травянистой растительности деревьями.

Дальше на запад, где количество осадков незначительно, растительность более редкая; это низкотравные прерии к востоку от Скалистых гор (В) и во внутренних долинах на западе (Г). Низкотравные прерии очень легко уязвимы и гибнут при распашке или перевыпасе.

Пресноводные местообитания

Пресные водоемы занимают небольшую часть поверхности Земли, но тем не менее пресноводные местообитания отличаются большим разнообразием. Это разнообразие создается благодаря различиям в скорости течения воды, в содержании в ней минеральных веществ и кислорода, а также в размерах и форме реки или озера. Сообщества глубоких озер и быстрых рек состоят главным образом из фитопланктона и диатомовых водорослей, покрывающих тонким слоем поверхности скал. Растения выступают над поверхностью только в тех местах, где вода мелкая и неподвижная, как на искусственно затопленном марше в штате Мэн (А) или на поросшем рогозом марше в штате Нью-Йорк (Б). Плавучие водяные гиацинты заполонили довольно глубокий канал в штате Луизиана, удерживаясь на поверхности воды благодаря газовым камерам, имеющимся в их стеблях (В). Эти гиацинты не укореняются, а получают все необходимые им питательные вещества непосредственно из воды.

Горные местообитания умеренной зоны

В горных местообитаниях климат гораздо холоднее и часто суше, чем на окружающих их низменностях. В Каскадных горах штата Орегон (А), где вследствие крайней разнородности рельефа местности возникла целая мозаика из тесно соприкасающихся разнообразных растительных сообществ, деревья доходят до верхней границы своего распространения— до высоты около 3000 м. Выше границы древесной растительности снег не тает почти до середины лета, и здесь растут только невысокие травянистые растения, характерные для альпийской тундры, как, например, в Скалистых горах в штате Колорадо на высоте 3600 м (Б). Лишайники — первые растения, заселяющие голые скалы в высокогорных местообитаниях и начинающие медленный процесс почвообразования (В). На больших высотах ветер представляет собой один из важных экологических факторов. Ветер несет с собой куски льда, обдирающие кору и ветви с деревьев, которые растут вблизи границы древесной растительности в Национальном парке Арапахо (штат Колорадо); кора и ветки сохраняются только на защищенной подветренной стороне (Г).

Хвойные леса умеренной зоны

Леса, состоящие из сосны, ели, пихты, тсуги, секвойи и других видов, растут в разнообразных средах, которые по таким факторам, как температура, тип почвы, влажность и пожары, больше подходят для засухоустойчивых хвойных, чем для менее выносливых широколиственных пород. На юго-востоке США, где почвы бедные и часто бывают пожары, почти везде преобладает сосна. В горах Запада на больших высотах сухое лето и холодная зима создают условия, благоприятные для хвойных лесов. Близ Флагстаффа (штат Аризона), где климат слишком сухой для сомкнутого леса, можно встретить редколесье из одно хвойной сосны, можжевельника и туи (А). В более влажной местности в Национальном парке Иньо (штат Калифорния), доминирует высокая сосна Жеффрея (Б). Подлесок — редкий вследствие сухой кислой почвы. Обильные дожди в зимние месяцы и прохладное лето с густыми туманами создают идеальные условия для секвойи в дождевых лесах умеренной зоны на севере Калифорнии (В). Эти леса — одна из наиболее высокоствольных растительных формаций на всем земном шаре. У них мало сходства с влажными лесами тропиков, потому что они бедны по видовому составу и жизненным формам и относительно малопродуктивны.

Арктическая тундра

Для арктической тундры характерна зона вечной мерзлоты, залегающая неглубоко под поверхностью почвы. Летом, когда становится тепло, верхний слой почвы оттаивает на глубину от нескольких до десятков сантиметров; в результате на короткое время создается неглубокий, часто заболоченный слой, на котором развивается арктическая растительность. Попеременное замерзание и оттаивание приводят в некоторых

местах к растрескиванию верхнего слоя почвы и образованию характерных полигональных структур (А). В Колд-Бей (Аляска) на кочкарной вздутой морозом почве растут лишайники, мхи и травянистые растения (Б). Ледниковые котлы, образовавшиеся в результате таяния больших ледяных глыб, оставшихся после отступления льдов, представляют собой характерную черту дельты реки Кусковым на Аляске (В). Горная тундра в Арктике лучше дренируется, чем на низменности, и здесь в защищенных долинах иногда растут ели, как в этой долине близ г. Мак-Кинли на Аляске (Г).

На границе суши и моря

В прибрежных районах характер растительных сообществ в пограничной зоне' между сушей и морем нередко определяется рельефом местности. На низких пологих песчаных берегах, подобных побережью полуострова Кейп-Код в штате Массачусетс (А), обычно создаются местообитания, характерные для подвижных дюн; они заселяются несколькими видами растений, которые стабилизируют дюну и создают

возможность для ее заселения другими видами. Засоленные марши образуются в более защищенных бухтах и эстуариях, как в Барнстабл-Харбор на Кейп-Код (Б). В тропиках такие защищенные местообитания обычно заселяют мангровые деревья, образующие мангровые болота на краю океана, как в заливе Бискейн во Флориде (В). На скалистом побережье в штате Мэн резкая граница между сушей и морем допускает очень незначительное перемешивание обеих сред (Г).

Морская среда

В мало исследованных массах воды, покрывающих большую часть поверхности Земли, имеется широкое разнообразие местообитаний и жизненных форм. Открытое море — это обширная область обитания для мельчайших организмов фито- и зоопланктона, для питающихся планктоном рыб (А) и для морских птиц, питающихся этой рыбой (В). Другие рыбы по биологии питания более сходны с наземными травоядными животными и хищниками: они поедают водоросли и мелких животных, обитающих в придонном слое воды и среди кораллов (Б). В тропических местообитаниях, расположенных ниже приливной зоны на Карибском побережье Панамы, доминируют кораллы, в том числе поциллопора оленьи рога в зоне прибоя (Г), а глубже 17 м — мадрепоровые кораллы орбицелла, один из основных рифообразующих кораллов (Д). Рифообразующие кораллы встречаются только на такой глубине, куда проникают солнечные лучи, так как все необходимые им питательные вещества они получают за счет зеленых водорослей, симбиотический обитающих в их тканях.

[1] Осуществляемые в нашей стране разнообразные плановые мероприятия по охране окружающей среды, по рациональному использованию земли, дикой флоры и фауны отражают стремление согласовать хозяйственную деятельность человека с законами природы. — Прим. ред.

[2] Окиси — соединения какого-либо элемента с кислородом.