6 Біотичні чинники водних екосистем

6.1 Трансформація речовин в гідроекосистемах

Біотичні чинники функціонування водних екосистем розглянемо на прикладі схеми екосистеми озера на рис.6.1.

Сонячна енергія надходить у верхній шар водної товщі (фотичний шар) і обумовлює складні біохімічні процеси за участю фотосинтезу з утворенням первинної біологічної продукції - так звані продуценти. Їхня основна маса включає дрібні плаваючі рослини, як правило, водорості, звані фіто- планктоном (від грец. phyton - рослина, plankton - блукаючий), які поширені в товщі води на глибину проникнення світла. При достатку фітопланктону вода стає зеленуватою, в інших випадках продуценти не помітні випадковому спостерігачу, а неспеціаліст не підозрює про їхню присутність. Проте у великих глибоких ставках, озерах фітопланктон грає набагато більшу роль у виробництві їжі для всієї екосистеми, ніж укорінена рослинність, яку також відносять до продуцентів – це вища водна рослинність (макрофіти) - очерет, рогіз, рдест та інші.

Усі ці водорості й рослини використовують поживні речовини - звичайно, це з'єднання певних хімічних речовин у воді й донних відкладеннях, а також променеву енергію сонця, розмножуються, ростуть, накопичують у собі, тобто синтезують шляхом фотосинтезу власну речовину. Фотосинтез - перетворення зеленими рослинами й фотосинтезуючими мікроорганізмами променевої енергії в енергію хімічних зв'язків органічних речовин. Це відбувається за участю поглинаючих світло пігментів (хлорофілів та ін.).

Інший вид водних організмів - консументи. Вони мають декілька видів.

Первинні консументи або рослиноїдні тварини харчуються безпосередньо живими рослинами або їхнім частинами. У ставку є два типи первинних консументів: зоопланктон (тваринний планктон) і бентос (донні форми), відповідні двом типам продуцентів.

Вторинні консументи або м'ясоїдні, такі, як хижі риби в озері харчуються первинними консументамі або іншими вторинними консументами (стаючи тим самим третинними консументами).

Ще один важливий тип консументів представлений детрітофагамі, які існують за рахунок дощу органічного детриту, падаючого з верхніх автотрофних ярусів. Разом із рослиноїдними детрітофаги служать їжею для м'ясоїдних. Багато, а можливо, навіть і всі детрітоядні тварини одержують велику частину їжі, переварюючи мікроорганізми, що заселили частинки детриту.

Редуценти або сапротрофні організми - бактерії, жгутикові, гриби поширені повсюдно, але особливо численні ці організми на поверхні розділу мула й води. За сприятливих температурних умов перші стадії розкладання відбуваються швидко.

Мертві тварини й рослини зберігаються недовго й незабаром розпадаються на частини в результаті сумісної дії детрітоїдів та мікроорганізмів. Частина елементів живлення, що містяться в них, вивільнюється для повторного використання. Як уже наголошувалося, стійка фракція детриту, наприклад, целюлоза, деревина, гумус, не розкладаються, і це додає губчасту структуру донним опадам; така структура забезпечує зручним середовищем безліч дрібних істот, частина з яких переводять атмосферний азот у форми, придатні для рослин (фіксація азоту), або виконують інші функції, корисні для всієї екосистеми. Це й дало даній групі організмів назву «редуценти» (латинською – «поновлюючі»).

Часткову стратіфікацію ставка на верхню «зону продукування» й нижню «зону розкладання й регенерації елементів живлення» можна ілюструвати вимірюваннями добового обміну речовин у стовпі води за участю кисню. Для цієї мети використовують метод «світлих і темних судин». Він полягає в тому, що проби води з різних глибин беруть у попарно зв'язані бутлі; один бутель із пари («темний») обернено чорною матерією або алюмінієвою фольгою, щоб виключити проникнення світла. Інші, паралельно взяті проби води, «фіксуються» за допомогою хімічних реактивів, щоб пізніше в лабораторії можна було визначити початковий вміст кисню на кожній глибині. Потім спарені темні й світлі бутлі занурюють на тросі в ставок так, щоб проби опинилися на тій же глибині, з якої були взяті.

Рис. 6.1- Схема екосистеми водоймища.

Через 12 годин трос із бутлями витягують, визначають у кожній пробі зміст кисню й порівнюють із початковою його концентрацією. Зменшення кількості кисню в темних бутлях служить показником інтенсивності дихання продуцентів, що знаходилися в пробі, і консументів (тобто всього співтовариства), а зміна кількості кисню у світлому бутлі відображає різницю між споживанням кисню при диханні і його виділенні при синтезі - це чиста продукція кисню в об'ємі відібраної проби. Загальна кількість проведеного в результаті синтезу кисню рівна сумі кисню, що пішов на дихання, його приросту у вигляді чистої продукції показує результат сумарного фотосинтезу (продукції їжі).

Усі описані вище чинники - абіотичні й біотичні - є елементами біологічного кругообігу речовин і кругообігу енергії.