Функциональная структура биоты в природных экосистемах камчатки 03. 02. 08 Экология

Вид материала

Структура и функциональное распределение
Политомический анализ.
Антропогенное влияние на биоту
Растительные ресурсы.
Водные биоресурсы.
Промысловые животные.

Подобный материал:

1 2 3 4

СТРУКТУРА И ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ

БИОТЫ

Биоту составляют автотрофные и гетеротрофные организмы наземных (геобионты) и водных (гидробионты) экосистем. В наземных экосистемах организмы распределяются по трем экологическим зонам – в воздухе (пелагеон), над почвой (эпигеон), в почве (гипогеон), в водных экосистемах – литоральной, пелагической и бентосной зонах. Все организмы распределяются по трем экологическим группам – стенобионты, мезобионты и эврибионты. По трофическому признаку среди наземных гетеротрофов дифференцируются обособленные группы фитофагов, зоофагов, пантофагов, сапрофагов, у гидробионтов – планктонофаги, зоофаги, соскребатели, детритофаги. Наземные автотрофы представлены лишайниками, мхами и мохообразными, травянистыми и древесно-кустарниковыми растениями, у водных – фитопланктон, водоросли-макрофиты, гигрофильные сосудистые растения.

Автотрофы представлены водорослями, лишайниками, мхами, мохообразными, плавунами, хвощами, папоротниками, голосеменными и покрытосеменными. Гетеротрофы разнообразнее по видовому составу и экологическим группам, среди них доминируют насекомые, костистые рыбы, птицы и млекопитающие.

В наземных экосистемах пелагион слабо выражен, его составляют спорадические виды, которые некоторое время пребывают в воздушной среде. Эпигеон наиболее разнообразный, так как в него входят все виды наземной флоры, насекомые-гербофилы, дендрофилы, гнездящиеся птицы, сухопутные виды млекопитающих. Гипогеон выражен еще слабее, его составляют насекомые, устраивающие гнезда в земле – некоторые шмели, дорожные осы, осы-помпилы, одиночные пчелы, муравьи, личинки щелкунов, роют норы полевки, бурозубки, длиннохвостый суслик, черношапочный сурок, норовые птицы (топорик, старик).

В морских экосистемах гидробионты располагаются в зоне литорали (литоральный экологический комплекс с периодическим увлажнением), пелагиали (пелагический комплекс, широко выраженный, так как в него входят, помимо планктона, все плавающие организмы, прежде всего рыбы) и батиали (бентосный комплекс или бентос, представленный донными организмами – крабами, моллюсками, иглокожими и др.).

Политомический анализ. Для каждой экосистемы имеется свой набор видов и групп, которые характеризуются рядом экологических признаков. Их хорошо отражает политомический ключ (цифровой код), с помощью которого возможно оперативно обозревать всю совокупность основных признаков таксономических групп и видов и таким образом определять виртуальное положение биоты в экосистеме.

Способ заключается в подборе основных и дополнительных признаков и их кодировании, составлении кодированного цифрового ключа для каждого биологического вида или группы видов. С учетом этих условий составляется база данных, на ее основе – цифровой политомический ключ для каждого биологического вида. После этого составляется программа для ЭВМ.

При виртуальной оценке биоразнообразия виды как таковые уходят из поля зрения, вместо них «работают» их признаки. Сумма признаков всех видов характеризует среду мест обитания видов. Из этого следует, что по оценке среды обитания (и консортивных связей) можно судить о биоразнообразии экосистемы. Виды с равным (или почти равным) набором признаков можно объединить в экогруппы (биогруппы). Они с большей полнотой и более плавно характеризуют среду обитания.

Из дальнейших расчетов исключаются все занесенные растения, случайно залетные птицы, синантропные виды насекомых и виды, о которых имеются лишь краткие фрагментарные данные о присутствии их на п-ове, а также сомнительные виды, указанные в устаревшей литературе (табл. 8).

Категории признаков объединяются по трем группам: 1/ экологические, 2/ географические и 3/ испытывающие антропогенное воздействие.

Таблица 8

Объем экспериментальных групп биоты

Таксономические группы	Количество видов в «Базе данных»	К-во анализируемых видов
Сосудистые растения Насекомые Рыбы (и рыбообразные) Птицы Млекопитающие Всего	1150 2396 380 280 71 4277	1015 1943 204 219 50 3431

В качестве примера приведем расчетные данные по насекомым (В). Учетные категории признаков: жизненные формы (a₁– бессяжковые, ногохвостки, щетинохвостки, уховертки, сеноеды, пухоеды, вши; a₂ – поденки, веснянки, стрекозы, тараканы, трипсы; a₃ – прямокрылые, a₄ – равнокрылые, a₅ – полужесткокрылые, a₆ – жесткокрылые, a₇ – сетчатокрылые, вислокрылые, скорпионницы, ручейники; a₈ – чешуекрылые, a₉ – перепончатокрылые, a₁₀– двукрылые); экологические группы (b₁ – гербобионты, b₂ – дендробионты, b₃ – обитатели приземных слоев атмосферы, напочвенные, почвенные, включая растительный опад, перегной, гнилые пни, гнилую древесину, грибы, кроны деревьев, травостоя, различные полости и т.п.; b₄ – амфибионты, b₅ – гидробионты, b₆ – конобионты, b₇ – синантропные, b₈ – зообионты); относительные размеры (c₁ – мелкие: длина тела для жуков, перепончатокрылых и двукрылых < 5 мм, для бабочек размах крыльев < 10 мм; c₂– средние: длина тела для жуков, перепончатокрылых и двукрылых 6-19 мм, для бабочек размах крыльев 11-29 мм; c₃ – крупные: длина тела для жуков, перепончатокрылых и двукрылых > 20 мм, для бабочек размах крыльев > 30 мм); частота встречаемости (d₁ – редкие, d₂ – обычные, d₃ – массовые); трофические связи (e₁– фитофаги), e₂ – антофаги), e₃ – капрофаги), e₄ – ксилофаги, e₅ – некрофаги, e₆ – копрофаги, e₇ – сапрофаги, e₈ – детритофаги, e₉ – пантофагии политрофы, e₁₀ – энтомофаги, e₁₁ – зоофаги, e₁₂ – сосущие растения, e₁₃ – кровососы); экологическая пластичность (f₁ – стенобионты, f₂– умеренные бионты, f₃ – эврибионты); географические группы (g₁ – голаркты, палеаркты, космополиты; g₂ – амфипацифические, g₃ – дальневосточные, восточносибирские, притихоокеанские; g₄ – эндемики, g₅ – занесенные, g₆ – интродуцированные); потенциально опасные для человека и животных (k₁– слабая, k₂ – заметная, k₃ – сильная); представляющие угрозу хозяйственной деятельности и здоровью человека (z₁ – вредители сельскохозяйственных культур, оранжерей, ягодных культур, животноводства, оленеводства; z₂ – вредители леса и зеленых насаждений, z₃ – бытовые вредители, z₄ – потенциальные переносчики инфекционных болезней, z₅ – нарушающие комфорт).

После проведения расчетов получим уравнение:

B=[(a₆ ≥ a₉ ≥ a₈ ≥ a₁₀ ≥ a₄ > a₅ ≥ a₂,₇ > a₁ > a₃) + (b₃ ≥ b₁ ≥ b₂ > b₄ > b_5,7 ≥ b₆ ≥ b₈) + (c₁ ≥ c₂ > > c₃) + (d₁ > d₂ > d₃) + (e₁ > e₁₀ ≥ e₁₂ > e₇ ≥ e₁₁ ≥ e₉ ≥ e₈ > e₄ ≥ e₁₃ > e_2,5 > e₃ > e₆) + (f₂ > f₁ > f₃) + g₁ > g₃ > g₄ ≥ g₂ > g₅) + (k₃ > k₁) + (z₂ > z_1,5 > z₃ > z₄)]

Расчетные данные по рыбам (Г) укладываются в уравнение:

Г = [(a₃ > a₂ > a₁) + (b₅ > b₄ > b₁ > b₃ > b_2,6,7,9 > b₈ > b_10,12) + (c₂ ≥ c₁> c₃) + (d₂ ≥ d₁ > > d₃) + (e₃ > e₄ > e₂ > e₁ > e₆) + (f₂ > f₁ ≥ f₃) + (g₃ > g₁ > g₂ > g₅ > g₆ > g₄) + (k₁ > k₉ > > (k₄,₅) > k₆)]

Расчетные данные по птицам (Д) послужили основой для составления уравнения:

Д=[(a_2,4 > a₅ > a₁ > a₃ ≥ a₆ > a_7,8) + (b₃ > b₁ ≥ b₄ > b₂ > b₅) + (c₁ > c₂ > c₃) + (d₂ > d₁ > > d₃) + (e₂ > e₄ > e₁) + (f₂ > f_1,2 > f₄ > f₅) + (g₃ > g₂ > g₁ > g₄)]

По млекопитающим (К) получено уравнение:

К=[(a₃ > a₄ > a₆ > a₇ > a₂ > a₅ > a₁) + (b₁ > b₃ > b₄ > b₂) + (c₃ > c₁ > c₂) + (d₂ > d₁ > d₃) + + (e₂ > e₄ > e_1,3 > e₅ > e₆) + (f₂ > f₃ > f₁) + (g₂ > g₃ > g₁ > g₄> g₅) + (k₂ > k_1,3)]

Расчетные данные по сосудистым растениям (А – травянистые; Б – древесно-кустарниковые) описаны в диссертации.

Обобщающая формула проанализированных таксономических групп выглядит следующим образом:

∑ (В ˃ Г ≥ Д ˃ К) ˃ (Аб ˃ Бб ˃ Аа ˃ Ба)

где В – насекомые; Г – рыбообразные и рыбы; Д – птицы; К – млекопитающие (морские и сухопутные); Аб – травянистые семенные растения; Бб – травянистые споровые растения; Аа – лиственные древесно-кустарниковые растения; Ба – хвойные древесно-кустарниковые растения.

Полученные результаты можно принять за основу структурно-функционального распределения биоты в природных экосистемах Камчатки, ее эталоном на сегодняшний день. Они также могут быть использованы для ведения мониторинга.

АНТРОПОГЕННОЕ ВЛИЯНИЕ НА БИОТУ

Техногенные и антропические факторы. Камчатский регион обладает богатейшими природными ресурсами. Это, главным образом, водные биологические ресурсы – рыба и морепродукты (¹/₃рыбного богатства страны). Многие виды флоры и фауны традиционно являются промысловыми и добываются в большом количестве, другие используются в быту человека и заготовляются в небольших объемах.

Вместе с тем, в процессе природопользования на природные экосистемы накладываются несвойственные ей специфические нагрузки, проявляющиеся как при прямом изъятии определенного вида ресурса, тем самым нарушая установившийся природный баланс круговорота веществ, так и изменяя, чаще в нежелательную сторону, физико-химические и биотические факторы, а, следовательно, и саму привычную среду обитания для организмов, населяющих экосистемы.

Антропогенное воздействие мы разделяем на техногенное (рыболовецкие суда, трелевочные трактора, драги) и антропические, при котором воздействие на экосистемы минимальное (любительская рыбалка и охота, сбор дикоросов). В составе рыбохозяйственного комплекса насчитывается около 1600 единиц флота, функционируют свыше 350 предприятий, суммарная суточная мощность заводов составляет около 11 тыс. т мороженой продукции, 800 туб консервов, емкости для хранения мороженой продукции составляют около 100 тыс. т. Антропогенное воздействие техногенного характера активно происходит в долине р. Камчатка – районе наиболее благоприятном для сельскохозяйственного использования; оно также ощутимо при рубках леса.

Растительные ресурсы. На Камчатке имеется большой ассортимент практически значимых растений (табл. 9).

В крае имеются большие запасы дикоросов. В 1988 г., например, березового сока получали – 1225 т, папоротника орляка – 159 т, черемши – 52,5 т, первосортных грибов – 37 т, ягод брусники, жимолости, голубики, клюквы, шикши, морошки – 76,2 т. Нами выдвинута концепция питания местного населения с обязательным употреблением пищевых дикоросов.

Площадь лесного фонда края составляет 44 218, 8 тыс. га, в том числе покрытые лесной растительностью – 18 964,1 тыс. га. Основными лесообразующими породами являются каменная берёза, белая береза, кедровый стланик, ольховый стланик, лиственница курильская (камчатская), ель аянская. В спелых и перестойных лесах сосредоточено около 865 млн м³ древесины. Запас основных лесообразующих пород оценивается в 511,16 млн м³, в том числе 105,8 млн м³хвойных пород; 331,5 млн м³твердолиственных и 70,5млн м³мягколиственных пород. Расчетная лесосека по рубкам главного пользования утверждена в размере 1830,4 тыс. м³, в том числе по хвойному хозяйству – 637,2 тыс. м³, по твердолиственному – 488,0 тыс. м³, по мягколиственному – 705,2 тыс. м³ .

Таблица 9

Распределение сосудистых растений Камчатки по хозяйственному значению

Хозяйственные группы	К-во видов	% от общей флоры п-ова
Пищевые дикоросы В культуре Кормовые Лекарственные Технические Декоративные Ядовитые Сорняки	89 15 > 79 97 32 81 14 > 26	7,7 1,3 >6,9 8,4 2,8 7,0 1,2 > 2,3

О масштабах техногенного воздействия на лесные экосистемы можно судить по заготовке древесины. Так, в 1989 г. заготовлено 530 тыс. м³ деловой древесины, в том числе пиловочника – 190 тыс. м³; в Японию экспортировалось пиловочника хвойного – 30 тыс. м³, баланса березового – 20 тыс. м³. В 2005 г. было заготовлено 180,2 тыс. м³ леса, из них 61,1 тыс. м³–деловой древесины и 18,9 тыс. м³ – пиломатериалов.

С каждым годом всё более популярным становится рекреационное использование лесов. В 2009 г. на территории ГЛФ осуществлялась рекреационная деятельность по 128 договорам с турфирмами на общей площади 446,35 га. Кроме того, туристы посещают природные парки, которые расположены на землях ГЛФ.

Губительные последствия на биоту оказывают лесные пожары, часто возникающие по вине человека. Например, в 2009 г. на территории края возникло 49 лесных пожаров на общей площади 4199,2 га, ущерб составил – 2026,7 тыс. руб., расходы по тушению лесных пожаров и мониторингу составили – 44825,8 тыс. руб.

Водные биоресурсы. В морских и пресноводных водоемах Камчатки водятся промысловые виды моллюсков, ракообразных, иглокожих, рыб, морских млекопитающих и исключительно выборочно – отдельные виды морских птиц. В промысле первое место занимает минтай, за ним идут треска, сельдь. Высоким пищевым достоинством обладают северная двухлинейная камбала и желтоперая камбала. Промысловыми являются и другие виды камбал – колючая, сахалинская, хоботная, полярная, желтобрюхая, звездчатая, бородавчатая камбала. К традиционно промысловым видам относятся навага, палтусы (азиатский стрелозубый палтус, тихоокеанский черный палтус, белокорый тихоокеанский палтус), терпуги (северный одноперый, бурый, зайцеголовый и пятнистый), морские окуни (широколобый, северный, алеутский, бурый, многоиглый) и шипощеки (длинноперый и аляскинский). Из морских рыб также добываются бычки, корюшки, макрурусы и в небольшом количестве – угольная рыба. Тихоокеанские лососи составляют особый объект промысла. По количеству выловленного сырца на первом месте стоит горбуша, за нею – кета, далее – нерка, кижуч, чавыча. Сима не образует промысловых скоплений ввиду слабых подходов к берегам Камчатки. Рыбы разделяются на несколько категорий, из которой важнейшей является традиционно промысловая группа, включающая 30 видов (табл. 10).

На акватории Охотского, Берингова морей и тихоокеанского побережья, прилегающих к территории Камчатского края, ежегодная добыча может составлять (по имеющимся запасам) более 1,2 млн. т водных биоресурсов, в том числе более 130 тыс. т лососей, 1,1 млн т морских рыб, 15-20 тыс. т беспозвоночных, 120 т млекопитающих (морской котик), около 30 тыс. т водорослей. К особо ценным видам относятся тихоокеанские лососи, наиболее многочисленными из которых являются горбуша, нерка и кета. Минтай обеспечивает более ²/₃ уловов рыб в прибрежных водах п-ова Камчатка.

Антропогенное воздействие можно оценить по результатам добычи водных биоресурсов и объемов изготовленной продукции. Так, в 2009 г. предприятиями края освоено 839,6 тыс. т водных биоресурсов и произведено 713,6 тыс. т товарной пищевой рыбной продукции. Часть продукции идет на экспорт. В 2009 г. он составил 251,0 тыс. т или 428,2 млн. долл. Основными потребителями являются Республика Корея (≥ 63%), Япония (≥ 15%), США (≈ 9%), Китай (≈ 5%).

Таблица 10

Распределение ихтиофауны Камчатки по хозяйственному значению

Хозяйственные группы	Количество видов	%
Традиционно промысловая Перспективные виды к промыслу Случайные (в прилове) Местного значения Спортивно-любительская Опасная для человека Кормовая (для хищных рыб)	30 > 10 > 25 16 16 2 > 24	7,9 > 2,6 > 6,6 4,2 4,2 0,5 > 6,3

Промысловые животные. Общая площадь охотугодий в Камчатском крае составляет 42,9 млн. га. На этой площади существует 144 охотпредприятия (ООО, ЗАО, ИП, территориально-хозяйственные и семейно-родовые общины, национальные предприятия), осуществляющие пользование на 346 охотучастках, еще 10 участков находятся в государственном резервном фонде. Зарегистрировано 13000 охотников – 400 штатных и сезонных, остальные – охотники-любители.

Объектами промысла являются: из млекопитающих – бурый медведь (численность популяции 17,9 тыс. особей), лось (5,7), снежный баран (7,0), дикий северный олень (5,2), соболь (54,0), выдра (7,3), белка (59,3), заяц-беляк (268,5), росомаха (2,1), лисица красная (31,4), рысь (0,6), волк (1,5); из птиц – глухарь (110,0 тыс. особей). Фауна охотничье-промысловых птиц, кроме каменного глухаря, представлена белой и тундряной куропатками, кряквой, чирком-свистунком, свиязью, гоголем, длинноносым крохалем, хохлатой чернетью, каменушкой, горбоносым турпаном, гуменником, куликами, всего 35 видов [15].

Динамика численности популяций по различным видам неодинакова. В центральных и южных районах Камчатки тенденция к увеличению отмечается по выдре, лисице, бурому медведю, лосю, к снижению – по соболю, горностаю, белке, зайцу-беляку (цикличный вид), снежному барану, волку, остается стабильной – по ондатре, рыси, глухарю и куропатке. По северу края, соответственно, по соболю, выдре, горностаю, зайцу-беляку, росомахе, лисице, рыси, лосю, бурому медведю, волку (увеличение); белке, ондатре, норке, северному оленю, глухарю и куропатке (снижение); снежному барану (стабильно).

По данным Агенства по охране и использованию животного мира по Камчатскому краю, 2010 г. без учета пресса от браконьерства первое место по объему добычи занимает соболь (в осенне-зимний сезон 2009-2010 гг. добыто 6404 экз.), далее, в убывающем порядке – заяц-беляк (5000), белка (3600), горностай (1400), лисица (1100), норка (700), ондатра (300), лось (284), снежный баран (87), выдра (79), сурок (71), дикий северный олень (43), волк (27), росомаха (23), рысь (22 экз.). Бурого медведя добыто 554 особи (2009 г. – 373, осенью – 181). Из пернатых добыто каменного глухаря – 78 экз., куропатки – 398 экз., гусей – 174 экз., уток различных видов – 18207 экз., куликов (в основном средний кроншнеп) – 2332 экз. (табл. 11).

Таблица 11

Итоги охоты по Камчатскому краю в 2009-2010 гг.

Промысловые объекты	Добыто, экз.	Промысловые объекты	Добыто, экз.
Бурый медведь Дикий северный олень Снежный баран Лось Соболь Горностай Норка Выдра Росомаха Белка Ондатра	554 43 87 284 6404 1400 700 79 23 3600 300	Сурок Лисица Волк Рысь Заяц-беляк Глухарь Куропатки Утки Гуси Кулики	71 1100 27 22 5000 235 2000 49000 1800 2500

Так как угодья края обширные и имеется хорошая кормовая база, биотехнические мероприятия не практикуются, зато учету численности промысловых видов придается первостепенное значение.

Некоторую часть дохода в бюджете края и занятости населения приносит охотничий туризм с привлечением иностранных охотников. Наиболее дорогим и, соответственно, престижным объектом охоты считается снежный баран, вторым по престижности и первым по массовости объектом является бурый медведь. Дикий северный олень значительно меньше востребован охотниками-туристами. Перспективной стала охота на лося.

Blog

Функциональная структура биоты в природных экосистемах камчатки 03. 02. 08 Экология