Экологическая зональность водоёмов

Экологическая зональность водоёмов — существование в водоёмах различных зон жизни, населённых разными организмами и их сообществами. Это явление обусловлено сменой условий существования от поверхности в глубину и от прибрежья к открытым частям водоёма. В основе зональности лежат изменения ключевых факторов среды:

  • температура;
  • освещённость;
  • гидростатическое давление;
  • газовый режим (содержание кислорода);
  • рельеф дна;
  • удалённость от берегов;
  • трофические (пищевые) условия.

Экологическая зональность морских водоёмов

Для обитаемой части дна океанов и морей используется термин бенталь, а для толщи воды — пелагиаль. Общепринятой международной схемы вертикальной зональности нет. В России обычно применяют следующее деление.

Зоны бентали (морского дна):

  • Супралитораль — зона заплёска и штормовых выбросов, увлажняемая только во время штормов.
  • Литораль — приливо-отливная зона, регулярно осушаемая и затопляемая.
  • Сублитораль — зона шельфа, или материковой отмели (до 200–500 м).
  • Батиаль — зона континентального склона (от 200–500 до 3000 м).
  • Абиссаль — зона океанического ложа (3–6 км).
  • Ультраабиссаль (или хадаль) — зона наибольших океанических глубин (6–11 км) в глубоководных желобах.

Помимо основных зон, выделяют также:

  • Псевдобатиаль и псевдоабиссаль — глубины, соответствующие батиальным и абиссальным, но изолированные от открытого океана мелководными порогами. Их населяют местные виды, проникшие с меньших глубин, в то время как типичные океанические глубоководные виды здесь отсутствуют.
  • Талассобатиаль — склоны океанических островов, подводных гор и хребтов, изолированные от материковой батиали. Фауна здесь может отличаться от фауны материковых склонов.

Зоны пелагиали (толщи воды):

Вертикальная зональность в пелагиали выражена менее чётко из-за перемешивания вод и вертикальных миграций организмов. Условно выделяют:

  • Эпипелагиаль (0–200 м).
  • Мезопелагиаль (200–1000 м).
  • Глубоководную пелагиаль (более 1000 м), которую делят на подзоны:
    • батипелагиаль (верхняя);
    • абиссопелагиаль (средняя);
    • ультраабиссаль (нижняя).

Эпипелагиаль — ключевая зона, где благодаря свету развивается обильный фитопланктон, создающий первичную продукцию. Фауна всех более глубоких зон существует за счёт органического вещества, поступающего сверху по пищевым цепям.

Исключение составляют уникальные экосистемы — «оазисы жизни» на глубине 2,5–3 км в районах выхода гидротермальных источников («чёрные курильщики»). Их основа — хемоавтотрофные бактерии, получающие энергию из химических соединений серы. Эти бактерии создают первичную продукцию, которой питаются специфические сообщества животных (крупные двустворчатые моллюски, погонофоры, крабы). Было предложено выделять такие сообщества в особую зону — абиссогидротермаль.

По горизонтали донную фауну делят на:

  • Прибрежные эвтрофные области — богатые жизнью, с высоким содержанием органики.
  • Олиготрофные области — бедные жизнью, расположенные в удалённых от берегов центральных районах океанов.
  • Переходные области между ними.

Экологическая зональность пресных водоёмов

Наиболее чётко зональность проявляется в глубоких озёрах умеренных широт.

Зональность толщи воды (пелагиали)

В период летнего и зимнего застоя в озере формируются три чётких слоя:

  1. Эпилимнион — верхний, хорошо прогреваемый (до 20 °C) и перемешиваемый ветром слой (до глубины 5–8 м). Здесь высокая освещённость и концентрация минеральных солей, что способствует массовому развитию водорослей (диатомовых, зелёных, синезелёных) — продуцентов. Обилие пищи и кислорода поддерживает высокую численность бактерий, простейших, коловраток и ракообразных (консументов). Преобладают пастбищные трофические цепи.
  2. Металимнион (слой температурного скачка) — переходная зона с резким перепадом температуры между тёплым эпилимнионом и холодным гиполимнионом.
  3. Гиполимнион — глубоководный слой (обычно ниже 14–20 м). Вода здесь холодная (5–10 °C), бедная кислородом. Автотрофные организмы отсутствуют. Население бедно и существует за счёт органического детрита, опускающегося сверху. Преобладают детритные трофические цепи.

Дважды в год, весной и осенью, при выравнивании температуры по всей толще воды происходит полное вертикальное перемешивание (циркуляция), обогащающее глубинные слои кислородом.

Зональность дна (бентали)

Дно озера подразделяется на две основные зоны:

  • Литораль — прибрежная, хорошо освещённая зона, простирающаяся до глубины произрастания высшей водной растительности (макрофитов), обычно 5–7 м. Газовый и температурный режим благоприятен, население разнообразно и обильно.
  • Профундаль — глубоководная зона дна, соответствующая области гиполимниона. Условия суровее (холод, недостаток кислорода и пищи), поэтому население количественно беднее и менее разнообразно, чем в литорали.

Зональность рек и водохранилищ

В реках из-за постоянного течения и перемешивания воды чёткая вертикальная зональность отсутствует.

  • По поперечному профилю выделяют:
    • Рипаль — прибрежную зону с замедленным течением, часто с зарослями макрофитов. Население здесь богаче.
    • Медиаль — открытую, стрежневую часть реки с максимальной скоростью течения. Население количественно беднее.
  • По продольному профилю чередуются зоны плёсов (глубоководных участков с медленным течением) и перекатов (мелководных участков с быстрым течением). Их население различается по видовому составу.

В водохранилищах экологическая зональность носит смешанный характер:

  • Приплотинные глубоководные участки похожи на озёра (с чётким делением на эпи-, мета- и гиполимнион, литораль и профундаль).
  • По мере продвижения к верховьям усиливается влияние речного режима — течение становится быстрее, зональность приобретает черты, свойственные рекам.

Современный контекст

С развитием технологий глубоководных исследований (автономные подводные аппараты, генетический анализ) понимание экологической зональности водоёмов значительно углубилось. Открыты новые типы глубоководных экосистем, помимо гидротермальных источников, например, холодные просачивания (cold seeps), где основу пищевой цепи также составляют хемосинтезирующие бактерии. Уточнены границы зон и описаны многочисленные виды-эндемики, особенно в ультраабиссали. Активно изучается роль микропластика и других загрязнителей, которые, опускаясь из поверхностных слоёв, становятся частью пищевых цепей на всех глубинах, включая самые большие. Классические схемы зональности теперь дополняются данными о биоразнообразии и функционировании экосистем, полученными с помощью молекулярно-генетических методов.