Функциональная структура биоты в природных экосистемах Камчатки (стр. 7 )

Млекопитающие. Наиболее разнообразный состав млекопитающих имеется в экосистемах озерно-речных – 49 и лесных – 43 вида, горно-тундровых, их 28 видов.

Устойчивость экосистем обусловлена стабильностью ключевых факторов среды, энергетическим потенциалом, биологическим разнообразием, биопродуктивностью и скоростью деструкции органических веществ.

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 > b5,7 ≥ b6 ≥ b8) + (c1 ≥ c2 > > c3) + (d1 > d2 > d3) + (e1 > e10 ≥ e12 > e7 ≥ e11 ≥ e9 ≥ e8 > e4 ≥ e13 > e2,5 > e3 > e6) + (f2 > f1 > f3) + g1 > g3 > g4 ≥ g2 > g5) + (k3 > k1) + (z2 > z1,5 > z3 > z4)]

Расчетные данные по рыбам (Г) укладываются в уравнение:

Г = [(a3 > a2 > a1) + (b5 > b4 > b1 > b3 > b2,6,7,9 > b8 > b10,12) + (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=[(a2,4 > a5 > a1 > a3 ≥ a6 > a7,8) + (b3 > b1 ≥ b4 > b2 > b5) + (c1 > c2 > c3) + (d2 > d1 > > d3) + (e2 > e4 > e1) + (f2 > f1,2 > 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 > e1,3 > e5 > e6) + (f2 > f3 > f1) + (g2 > g3 > g1 > g4> g5) + (k2 > k1,3)]

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 (1/3 рыбного 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.