Водоем как экосистема
Водоем как экосистема, показывает четко выраженное единство структуры и функционирования. Охарактеризовать водоем можно просто, как: ручеек, речка, река, лужа, пруд, озеро, море. А сложнее, – как экосистему.
Основные компоненты экосистемы
Я пришел к выводу,
– пишет известный американский ученый Е. Одум, –
что так же, как лягушку считают классическим объектом изучения животного организма, пруд – пример для начального изучения экосистемы... Без перегрузки для начинающего исследователя большим количеством деталей в пруду могут быть собраны, для изучения четыре основных компонента экосистемы.
Что же это за четыре компонента, составные части экологической системы (и в масштабах пруда, и в масштабах всей биосферы, которую можно воспринимать как экосистему планеты Земля)?
- Прежде всего, это неживые вещества – основные составные части среды, неорганические и органические слагаемые ее.
- Затем производители, в основном земные растения, которые из неживой среды извлекают под влиянием солнечной энергии различные вещества и создают, продуцируют массу живой материи.
- Далее идут все остальные живые существа, которые живут, либо потребляя массу зеленых растений, либо пожирая других животных.
- И наконец, – грибы и бактерии, которые существуют за счет мертвых тканей животных и растений: они перерабатывают и разлагают эти ткани на простые вещества, которые вновь используются растениями.
Экосистема
Четыре компонента и один круговорот, круговорот веществ в природе. От простых веществ через растения, животных, грибы и бактерии – вновь к простым веществам. Вертится эта мельница беспрерывно и в пруду, и в экосистеме планеты в целом. А двигателем является солнечная энергия.
Таким образом, экосистемой может считаться такая система из неживых и живых компонентов, в которой эти все четыре составных действуют, живут, развиваются. Отсюда можно сделать вывод, что экосистема не камень, она живая, составные ее части объединены, связаны в одно большое целое. Если какие-то составные части плохо работают, другие части этого целого берут на себя долю их работы.
Поэтому – экосистема очень устойчива, сбалансирована, уравновешена, находится в гомеостазе, как говорят экологи. Гомеостатический механизм позволяет экосистеме не только регулировать равновесное состояние системы, но и восстанавливать равновесие, если оно нарушено. До той поры, конечно, пока антропогенный пресс не становится таким мощным, что никакой гомеостаз не спасает устойчивость экосистемы.
Пруд как экосистема
Рассматривая пруд как экосистему, можно сделать три важнейших экологических вывода:
- все элементы этого водоема тесно увязаны, взаимодействуют, нарушение действия одного из элементов вызывает нарушение структуры и жизни всего пруда;
- система находится в некотором равновесии, гомеостазе и способна восстанавливать это равновесие, если вмешательство лишь нарушает это равновесие, а не разрушает сами связи, не вызывает экологическую катастрофу системы;
- подобно живому организму система живет, она появляется, развивается, прогрессирует, достигает расцвета, затем переживает упадок, регрессию и гибель (пример: временные водоемы, которые образуются при таянии снегов, в половодье и обычно пересыхают, гибнут летом).
Оценка состояния водоема
При оценке состояния водоема следует учитывать:
- Антропогенное давление на любой из компонентов системы. Допустим, в замкнутом водоеме ведется интенсивный любительский лов рыбы, превышающий допустимую степень эксплуатации. Для поддержания рыбьего стада периодически надо вносить, вселять рыбью молодь в водоем. Еще пример: плотность посадки рыб в водоеме при зарыблении оказалась столь высока, что кормов им не хватает. Надо вносить корма извне, подкармливать рыб.
- Антропогенное давление на всю систему в целом столь сильное, что равновесие не восстанавливается. Пример: мытье в водоемах автомобилей, мотоциклов или других транспортных средств (о вреде оставляемой на поверхности воды пленки нефтепродуктов всем известно). Или интенсивное использование водоема владельцами моторных лодок.
- «Возраст» и ступень развития водоема. В частности, надо посмотреть состояние воды и рыб в ней. Бывает, что от учета водоемов до развертывания операции по спасению мальков из них проходит несколько дней. Так вот, при учете нужно посмотреть, выдержат ли мальки эти несколько дней, может, вода уж так плоха, рыбы задыхаются, а весь водоем близок к гибели, что операцию по спасению молоди откладывать нельзя.
Водоем как экосистема – его биогеоценоз
Систему водоема можно назвать и биогеоценозом – объединением живых и неживых ее частей. Нас же с точки зрения экологии интересует только живая часть этой системы. Если отодвинуть в сторону неживой компонент системы, то три последующие образуют биоценоз. В биоценозе водоема тоже гомеостаз, равновесие, увязка всех его составных, есть развитие.
Можно представить биоценоз в виде шахматных фигур – отдельные виды животных и растений: все ходят по-разному и порознь, но все взаимосвязаны и в целом образуют игру, жизнь на шахматной доске. Из всех связей биоценоза важнее уловить пищевую цепь. Цепь эта всегда начинается с потребления солнечной энергии, следовательно, ее начало – растения.
Попробуем составить пищевую цепь. Микроскопические планктонные водоросли потребляют рачки дафнии, их – мелкие личинки насекомых, которые становятся пищей молоди рыб, а эту молодь в свою очередь поедают рыбки покрупнее, тех же с аппетитом пожирают окуни, щуки, ну, а этих рыб ловим из водоема уже мы. Хорошая пищевая цепь получилась.
Кстати, все, что мы потребляем, кроме поваренной соли и воды, – это солнечная энергия, «пропущенная» через пищевую цепь. Чем короче цепь, тем полнее, без потерь, доходит до нас эта энергия. Поэтому человек или животные-хищники на суше редко питаются плотоядными птицами и зверями – это нерациональное удлинение цепи. Только в воде мы с удовольствием вылавливаем и затем поедаем хищников, например щуку, окуня, судака.
Но бывает, что пищевая цепь получается в водоеме и не столь благополучной. Например: водоросли – дафнии – личинки – мальки – ерши. А щуки? Щукам остаются ерши, но из-за острых шипов на плавниках не очень любят их зубастые хищницы. К малькам же не подобраться, они на мелководье, там щукам не очень привычно, а вот ерши там так и снуют.
Сам по себе ерш – отменная рыба в ухе, но в водоеме с более ценной рыбой он выступает ее конкурентом и превращается в сорную вредную рыбу. Ясно, что это надо учесть при оценке водоема, а затем вместе со специалистами помочь ценным рыбам: организовать своего рода «прополку» водоема от сорняков.
Отношения между соседствующими видами в водоеме
В биоценозе могут существовать не напряженные и напряженные отношения между соседствующими видами в водоеме. Например, напряженные пищевые отношения – это когда виды конкурируют из-за сходных кормов. Зарыбление водоемов видом рыбы, которая питается теми же кормами, что и рыбы-старожилы в этом водоеме, не даст эффекта.
Другое дело, если при зарыблении удастся избежать пищевой конкуренции видов рыб из-за расхождения их пищевых потребностей. Тогда и рыбы-старожилы живут успешно, и вновь вселенные рыбы хорошо растут, дают хороший улов. В последнее время рыбоводы стараются зарыбление проводить не одним видом рыб, а несколькими не конкурирующими по кормам рыбами, например карпом и пелядью.
Блестящий результат дает вселение в водоем толстолобика, белого амура и карпа. Карп собирает корм возле дна, толстолобик питается планктоном, фитопланктоном (цветущая вода), а белый амур поедает высшую водную растительность.
Оценка водоема
При оценке водоема следует отнести его к естественным или к водохранилищам. К первым относятся реки, озера. А пруд? Он, конечно, искусственный водоем, образованный запрудой, но не всякий пруд может считаться водохранилищем. Может быть, решающее значение имеют его размеры?
Нет, не размеры, не объем воды важен. Основным признаком водохранилища – и огромного и маленького пруда – является возможность регулирования расхода воды из водохранилища и его уровня.
Рыбоводные пруды
Для рыбоводства удобнее всего такие водохранилища, из которых можно совсем спустить воду. Обычно это рыбоводные пруды. После спуска воды можно вновь заполнять водоем и зарыбить только теми породами рыб, которые дают наибольший эффект при выращивании. Спускные водохранилища – лучшее средство борьбы с рыбной конкуренцией, лучшая «прополка» водоема от рыб-сорняков.
Продуктивность водоемов можно повышать и другими путями, например внесением в водоем кормов для рыб или вселением кормовых организмов, которые сами будут быстро размножаться на радость рыбам и рыбоводу. Продуктивности водоемов способствует и удаление из них врагов промысловых рыб. Врагами рыб могут быть позвоночные – птицы, звери, но могут быть и беспозвоночные.
Многие личинки насекомых поедают мальков рыб, а в целом все беспозвоночные в водоеме уничтожают больше пищи, чем все взятые вместе рыбы этого водоема. А еще необходимо учитывать оценку берегов, мелководий и заливов, характера и скопления водной растительности, температуры воды в разных местах и прогрева на разных глубинах... Поэтому водоем – это очень сложный объект природы.
Биоценоз водоема
Иными словами водоем – это живой организм, комплекс неживых и живых компонентов, образующих биоценоз, а у биоценоза есть молодость, зрелость, старость. Если биоценоз водоема сегодня способствует нересту, развитию ценных рыб, то наша задача сохранить подольше этот возраст водоема, постараться отодвинуть его старение.
Если же биоценоз водоема склоняется к старению, надо тщательно установить причины этого явления и, если это возможно, постараться убрать ряд этих причин и омолодить водоем.
Обследование водоема
Чтобы определить, в каком состоянии находится водоем, надо его обследовать.
- Прежде всего вид водоема – речка, река, озерцо, озеро;
- размер водоема;
- движение воды – проточная, полупроточная, стоячая.
- Наряду со скоростью учитывается плавность течения: при большом уклоне речная вода может нестись с большей скоростью, но в северных реках это обычно плавное быстрое течение, а на юге в горных районах скорость реки часто выше, вода образует буруны, водовороты среди камней.
В замкнутых озерах подвижность воды зависит от характера берегов: при открытых берегах ветер свободно гуляет, образуя волны и перемешивая водную массу, в лесных озерах зеркало воды редко морщится от ветра и вода слабо перемешивается, нижние слои могут быть значительно холоднее, могут быть бедны кислородом. Значит, в характеристику водоема входит описание его берегов. Определяются размеры (длина, ширина) и глубина водоема.
- Сведения о наибольшей глубине в характеристике водоема должны сочетаться со сведениями о более мелких заливах, хорошо прогреваемых отмелях. Определяют прозрачность воды, цвет, вкусовые качества.
- Пробы воды на кислотность доставляются в лабораторию на анализ. По этим пробам можно определить источники загрязнения воды и подать сигналы в санитарно-эпидемиологическую станцию.
- Не всегда легко предотвратить загрязнение водоемов. Большую роль в соблюдении чистой воды играют истоки рек и речек, питающих водоемы.
Порой эти родники бывают загрязнены, берега затоптаны, в воду попадает мусор. Необходимо очищать родники, устанавливать около них скамейки, строить мостики, с которых можно набрать воду, не разрушая берега. Дно родников надо зачистить от мусора, ила, коряг.
Все обнаруженные родники нумеруются, заносятся в характеристику основного водоема, если возможно, их местоположение наносится на карту, топографическую схему. Существуют общие требования к составу воды, как среды жизни в водоемах. При оценке содержания кислорода в воде в полевых условиях, если вода не сильно загрязнена, можно исходить из средних показателей.
Выше 30°С вода прогревается только на мелководье, рыбы такую теплую воду, бедную кислородом, не любят и отходят на глубину. Повсеместный прогрев воды выше 25°С практически встречается только в мелких, отшнуровавшихся водоемах и из таких водоемов рыб надо переселять наиболее срочно.
Наконец, оценивая водоем, в его паспорт заносят данные о населяющих его рыбах и других водных обитателях, в том числе врагах рыб.
Сведения о водных растениях
Заносятся в паспорт и сведения о водных растениях.
Водоросли и мхи – исконные водные растения. Водоросли и мох фонтиналис целиком погружены в воду, мох сфагнум имеет водные экологические расы, растущие под водой (обычно в лесных озерах), чаще же сфагнум растет по болотистым низинам, временно заливаемым. Эти заросли полезны для мальков, хотя длинные нити зеленых водорослей порой так разрастаются, что мальки в них запутываются и гибнут.
Все же в здоровом зрелом водоеме эти растения не разрастаются сплошной массой. Иначе обстоит дело с высшей водной растительностью – цветковыми растениями. Эти растения ранее, в ходе эволюции, покинули воду, переселились на сушу, а затем отдельные представители сухопутных растений вновь ушли в воду.
Но характерно для них всех одно – почти все они не утеряли окончательно связь с бывшей родиной – воздушной средой. Ряска плавает на поверхности воды, кубышки и кувшинки выносят на поверхность листья и цветки (не цветут, если листья не достигли поверхности), элодея и перистолистник поднимают над водой цветки, камыши и осока растут над водой, лишь корни, нижняя часть стебля у них в воде.
Если присмотреться к этим растениям то мы увидим, что в водоеме они располагаются обычно видовыми сообществами: вот отмель с лесом из элодеи, рядом бухта с роголистником, поодаль заросли рдестов, поглубже плавают зеленые тарелки кувшинок. Роголистник – единственное из высших растений, утерявшее связь с воздухом: он даже цветет в воде.
У него нет корней, он тяжелый, погружен в воду. Если заросли роголистника плотно заполняют отмели, верхушки стеблей достигают поверхности воды, надо прореживать эти заросли: в них рыбам тесно, а хищные насекомые развиваются там успешно, подкарауливают мальков. Заросли роголистника легко удаляются руками, граблями, их выволакивают на берег, подальше от воды.
Плохо, когда бурно разрастается элодея, ее заросли тоже мешают молоди рыб, создают для них излишне опасную зону. Убрать элодею так же легко, ее корни-якоря неплотно держат растение на грунте. У поверхности встречается похожее на роголистник, с мелкими иссеченными листьями плавающее растение от светло-зеленого до ярко-пурпурного летом цвета.
Пушистые стебли плавают горизонтально, обильно ветвятся, цветки – над водой. Если присмотреться к этим стеблям – среди листочков видны пузырьки. Это – хищное растение пузырчатка. В пузырьки могут проникнуть мелкие животные, но из пузырьков обратно хода нет. Рачок или малек рыбы застревает, потом соки растения растворяют добычу, а стенки пузырька всасывают питательный раствор.
Понятно, что этому хищнику не должно быть места в нерестовых водоемах, на отмелях, где происходит естественный нерест рыб. Пузырчатка не только может посягнуть на мальков рыб – в их самой сложной и ответственной стадии жизни, когда они слабы и беспомощны сразу после выклева из икры, – она к тому же выступает пищевым конкурентом мальков, поглощая несметные количества питательных коловраток и рачков – первичный корм рыбных малышей.
Плавающая на поверхности ряска всех видов и приповерхностный вид – ряска трехдольная (ее листики не касаются воздуха) не страшны, пока не начинают бурно затягивать все заводи, а потом и весь водоем. Зарастание всей поверхности ряской – признак старения водоема. Такие рясочные «льды» надо убирать. Из водоема ряску вылавливают мешком, надетым на квадратную раму, плотным сачком.
Ряска – хороший витаминный добавок к корму свиней и птиц, так что полезно ее высушить, собрать и использовать на фермах. Наконец, рогоза, осока, тростник – жесткая прибрежная растительность. Если ее немного по берегам, она не мешает, а если эти полуводные травы разрастаются, они мешают рыбоводству, могут поглотить и весь неглубокий водоем, превратить его в болото.
Разрастание этих трав по площади водоема – признак старения водоема. Поэтому эти растения надо активно выкашивать. Вот основные сведения о водоеме, как экосистеме.