Морские экосистемы являются крупнейшими из водных экосистем Земли и существуют в водах с высоким содержанием соли. Эти системы контрастируют с пресноводными экосистемами , которые имеют более низкое содержание соли . Морские воды покрывают более 70% поверхности Земли и составляют более 97% запасов воды Земли [1] [2] и 90% обитаемого пространства на Земле. [3] Морская вода имеет среднюю соленость 35 частей на тысячу воды. Фактическая соленость варьируется в зависимости от различных морских экосистем. [4] Морские экосистемы можно разделить на множество зон в зависимости от глубины воды и особенностей береговой линии. Океаническая зона — это обширная открытая часть океана, где обитают такие животные, как киты, акулы и тунец . Бентическая зона состоит из подводных субстратов, где обитает множество беспозвоночных . Приливная зона – это область между приливами и отливами. Другие прибрежные (неритические) зоны могут включать илистые отмели , луга с морской травой , мангровые заросли , скалистые приливные системы , солончаки , коралловые рифы , лагуны . На глубине могут возникать гидротермальные источники , где хемосинтезирующие серные бактерии составляют основу пищевой сети.
Морские экосистемы характеризуются биологическим сообществом организмов , с которыми они связаны, и их физической средой . Классы организмов, встречающихся в морских экосистемах, включают бурые водоросли , динофлагелляты , кораллы , головоногие моллюски , иглокожие и акулы .
Морские экосистемы являются важными источниками экосистемных услуг , продуктов питания и рабочих мест для значительной части населения планеты . Использование человеком морских экосистем и загрязнение морских экосистем представляют собой серьезную угрозу стабильности этих экосистем. Экологические проблемы, касающиеся морских экосистем, включают неустойчивую эксплуатацию морских ресурсов (например, чрезмерный вылов определенных видов), загрязнение морской среды , изменение климата и застройку прибрежных территорий. Более того, большая часть углекислого газа, вызывающего глобальное потепление , и тепла, уловленного в результате глобального потепления , поглощается океаном. Химия океана меняется в результате таких процессов, как закисление океана , что, в свою очередь, угрожает морским экосистемам.
Из-за возможностей, открывающихся в морских экосистемах для людей, и угроз, создаваемых людьми, международное сообщество определило «Жизнь под водой» в качестве цели устойчивого развития 14 . [5] Цель состоит в том, чтобы «сохранить и устойчиво использовать океаны , моря и морские ресурсы для устойчивого развития». [6]
Коралловые рифы — одна из самых известных морских экосистем в мире, крупнейшей из которых является Большой Барьерный риф . Эти рифы состоят из больших колоний кораллов различных видов, живущих вместе. Кораллы образуют многочисленные симбиотические отношения с окружающими их организмами. [7]
Мангровые заросли — это деревья или кустарники, которые растут на почве с низким содержанием кислорода вблизи береговой линии в тропических или субтропических широтах. [8] Это чрезвычайно продуктивная и сложная экосистема, соединяющая сушу и море. Мангровые заросли состоят из видов, которые не обязательно связаны друг с другом и часто группируются по общим характеристикам, а не по генетическому сходству. [9] Из-за своей близости к побережью, все они развили такие приспособления, как выделение соли и аэрация корней, чтобы жить в соленой, обедненной кислородом воде. [9] Мангровые заросли часто можно узнать по густому переплетению корней, которые защищают побережье, уменьшая эрозию от штормовых нагонов, течений, волн и приливов. [8] Экосистема мангровых зарослей также является важным источником пищи для многих видов, а также отлично справляется с поглощением углекислого газа из атмосферы: глобальные запасы углерода в мангровых лесах оцениваются в 34 миллиона метрических тонн в год. [9]
.jpg/1280px-Fan_mussel_(Pinna_nobilis).jpg)
Морские травы образуют густые подводные луга , которые являются одними из самых продуктивных экосистем в мире. Они обеспечивают среду обитания и пищу для разнообразных морских обитателей, сравнимых с коралловыми рифами. Сюда входят беспозвоночные, такие как креветки и крабы, треска и камбала, морские млекопитающие и птицы. Они предоставляют убежище вымирающим видам, таким как морские коньки, черепахи и дюгони. Они служат местом нагула креветок, морских гребешков и многих промысловых видов рыб. Луга из морских водорослей обеспечивают защиту от прибрежных штормов, поскольку их листья поглощают энергию волн, ударяющихся о берег. Они сохраняют здоровье прибрежных вод, поглощая бактерии и питательные вещества, и замедляют скорость изменения климата, связывая углекислый газ с отложениями на дне океана.
Морские травы произошли от морских водорослей, которые колонизировали сушу и стали наземными растениями, а затем вернулись в океан около 100 миллионов лет назад. Однако сегодня луга с морской травой наносят ущерб в результате деятельности человека, такой как загрязнение стоками с земель, рыболовные лодки, которые тащат по лугам земснаряды или тралы, выкорчевывая траву, и чрезмерный вылов рыбы, который нарушает баланс экосистемы. Луга с водорослями в настоящее время уничтожаются со скоростью около двух футбольных полей в час.
Леса водорослей встречаются по всему миру в умеренных и полярных прибрежных океанах. [10] В 2007 году леса водорослей были также обнаружены в тропических водах недалеко от Эквадора . [11]
Физически образованные бурыми макроводорослями , леса из водорослей обеспечивают уникальную среду обитания для морских организмов [12] и являются источником для понимания многих экологических процессов. За последнее столетие они были в центре внимания обширных исследований, особенно в области трофической экологии, и продолжают вызывать важные идеи, актуальные за пределами этой уникальной экосистемы. Например, леса водорослей могут влиять на прибрежные океанографические модели [13] и предоставлять множество экосистемных услуг . [14]
Однако влияние человека часто способствовало деградации лесов из водорослей . Особую озабоченность вызывают последствия чрезмерного вылова прибрежных экосистем, который может освободить травоядных животных от их нормального регулирования численности и привести к чрезмерному выпасу водорослей и других водорослей. [15] Это может быстро привести к переходу к бесплодным ландшафтам , где сохраняется относительно мало видов. [16] [17] Уже из-за совокупного воздействия чрезмерного вылова рыбы и изменения климата , леса водорослей практически исчезли во многих особенно уязвимых местах, таких как восточное побережье Тасмании и побережье Северной Калифорнии . [18] [19] Создание морских охраняемых территорий является одной из стратегий управления, полезной для решения таких проблем, поскольку она может ограничить воздействие рыболовства и защитить экосистему от аддитивного воздействия других факторов экологического стресса.
Эстуарии возникают там, где наблюдается заметное изменение солености между источниками соленой и пресной воды. Обычно это происходит там, где реки впадают в океан или море. Дикая природа, обитающая в эстуариях, уникальна, поскольку вода в этих районах солоноватая и представляет собой смесь пресной воды, текущей в океан, и соленой морской воды. [20] Другие типы эстуариев также существуют и имеют схожие характеристики с традиционными солоноватыми эстуариями. Великие озера являются ярким примером. Там речная вода смешивается с озерной и образует пресноводные устья. [20] Эстуарии представляют собой чрезвычайно продуктивные экосистемы, от которых многие виды людей и животных зависят в различных видах деятельности. [21] Это можно рассматривать как 22 из 32 крупнейших городов мира, 22 расположены в устьях рек, поскольку они обеспечивают множество экологических и экономических преимуществ, таких как важнейшая среда обитания для многих видов и экономические центры для многих прибрежных сообществ. [21] Эстуарии также обеспечивают важные экосистемные услуги, такие как фильтрация воды, защита среды обитания, борьба с эрозией, регулирование газового цикла, круговорот питательных веществ, и даже дают людям возможности для образования, отдыха и туризма. [22]
Лагуны — это территории, отделенные от более крупных вод естественными барьерами, такими как коралловые рифы или песчаные отмели. Существует два типа лагун: прибрежные и океанические/атолловые лагуны. [23] Прибрежная лагуна, как указано выше, представляет собой просто водоем, отделенный от океана барьером. Атолл-лагуна — это круглый коралловый риф или несколько коралловых островов, окружающих лагуну. Лагуны атоллов часто намного глубже прибрежных лагун. [24] Большинство лагун очень мелкие, а это означает, что на них сильно влияют изменения осадков, испарения и ветра. Это означает, что соленость и температура в лагунах широко варьируются и что вода в них может варьироваться от пресной до гиперсоленой. [24] Лагуны можно найти на побережьях по всему миру, на всех континентах, кроме Антарктиды, и представляют собой чрезвычайно разнообразную среду обитания, являющуюся домом для самых разных видов, включая птиц, рыб, крабов, планктона и многих других. [24] Лагуны также важны для экономики, поскольку они предоставляют широкий спектр экосистемных услуг, а также являются домом для множества различных видов. Некоторые из этих услуг включают рыболовство, круговорот питательных веществ, защиту от наводнений, фильтрацию воды и даже человеческие традиции. [24]
Солончаки – это переход от океана к суше, где смешиваются пресная и соленая вода. [25] Почва на этих болотах часто состоит из грязи и слоя органического материала, называемого торфом. Торф характеризуется как переувлажненный и заполненный корнями разлагающийся растительный материал, который часто вызывает низкий уровень кислорода (гипоксия). Эти гипоксические условия вызывают рост бактерий, которые также придают солончакам сернистый запах, которым они часто известны. [26] Солончаки существуют по всему миру и необходимы для здоровых экосистем и здоровой экономики. Это чрезвычайно продуктивные экосистемы, которые обеспечивают основные услуги для более чем 75 процентов видов рыбного промысла и защищают береговую линию от эрозии и наводнений. [26] Солончаки обычно можно разделить на верховые, низинные и возвышенные. Низкое болото находится ближе к океану, и оно затопляется почти при каждом приливе, кроме отлива. [25] Высокое болото расположено между низким болотом и границей возвышенности и обычно затопляется только при более высоких, чем обычно, приливах. [25] Нагорная граница является пресноводной кромкой болота и обычно расположена на высоте немного выше, чем высокое болото. Этот регион обычно затопляется только в экстремальных погодных условиях и испытывает гораздо меньше заболачивания и солевого стресса, чем другие районы болота. [25]
Приливные зоны — это области, которые видны и подвергаются воздействию воздуха во время отлива и покрываются соленой водой во время прилива. [27] Существует четыре физических подразделения приливной зоны, каждое из которых имеет свои отличительные характеристики и дикую природу. Этими подразделениями являются зона распыления, высокая приливная зона, средняя приливная зона и нижняя приливная зона. Зона распыления — это влажная зона, до которой обычно доходит только океан и которая погружается под воду только во время приливов или штормов. Верхняя приливная зона погружается под воду во время прилива, но остается сухой в течение длительных периодов между приливами. [27] Из-за большого разнообразия условий, возможных в этом регионе, здесь обитают устойчивые дикие животные, которые могут противостоять этим изменениям, такие как ракушки, морские улитки, мидии и крабы-отшельники. [27] Приливы проходят через среднюю приливную зону два раза в день, и в этой зоне обитает большее разнообразие дикой природы. [27] Низкая приливная зона почти все время погружена под воду, за исключением самых низких приливов, и жизнь здесь более обильна из-за защиты, которую дает вода. [27]
Организмы, свободно живущие на поверхности, называемые нейстоном , включают ключевые организмы, такие как золотые водоросли Sargassum , составляющие Саргассово море , плавающие ракушки , морские улитки , голожаберные и книдарии . Многие экологически и экономически важные виды рыб живут за счет нейстона или полагаются на него. Виды на поверхности распределены неравномерно; На поверхности океана обитают уникальные нейстонные сообщества и экорегионы, встречающиеся только на определенных широтах и только в определенных океанских бассейнах. Но поверхность также находится на переднем крае изменения климата и загрязнения. Жизнь на поверхности океана соединяет миры. От мелководья до глубокого моря, от открытого океана до рек и озер — многочисленные наземные и морские виды зависят от поверхностной экосистемы и обитающих там организмов. [28]
Поверхность океана действует как оболочка между атмосферой вверху и водой внизу и содержит уникальную для этой среды экосистему. Глубина этой залитой солнцем среды обитания может составлять примерно один метр, поскольку в пределах этого первого метра подавляется почти половина УФ-В . [29] Организмам здесь приходится бороться с волновым действием и уникальными химическими [30] [31] [32] и физическими свойствами. [33] Поверхность используется широким спектром видов, от различных рыб и китообразных до видов, которые передвигаются по океанскому мусору (так называемые стропила ). [34] [35] [36] Прежде всего, поверхность является домом для уникального сообщества свободноживущих организмов, называемых нейстон (от греческого слова υεω, что означает одновременно плавать и плавать. Иногда плавающие организмы называется плейстоном , хотя чаще используется нейстон). Несмотря на разнообразие и важность поверхности океана для соединения разрозненных сред обитания, а также риски, с которыми она сталкивается, о нейстонной жизни известно не так уж много. [28]
Поток переносимых по воздуху микроорганизмов кружит над планетой над погодными системами, но под коммерческими воздушными путями. [37] Некоторые странствующие микроорганизмы переносятся земными пыльными бурями, но большинство происходит из морских микроорганизмов, содержащихся в морских брызгах . В 2018 году ученые сообщили, что сотни миллионов вирусов и десятки миллионов бактерий ежедневно оседают на каждом квадратном метре планеты. [38] [39]
В морских глубинах до 95% пространства занимают живые организмы. [40] Вместе с морским дном (или бентической зоной) эти две области еще не полностью исследованы и их организмы не задокументированы. [40] [41]
В 1984 году Национальное управление океанических и атмосферных исследований (НОАА) США разработало концепцию крупных морских экосистем (иногда сокращенно LME), чтобы определить области океанов для целей охраны окружающей среды и обеспечить совместное экосистемное управление в транснациональных районах. в соответствии с Конвенцией ООН по морскому праву 1982 года . Это название относится к относительно большим регионам площадью порядка 200 000 км 2 (77 000 квадратных миль) или больше, характеризующимся четкой батиметрией , гидрографией , продуктивностью и трофически зависимыми популяциями . Такие LME охватывают прибрежные районы от речных бассейнов и эстуариев до морских границ континентальных шельфов и внешних окраин основных систем океанских течений . [42]
В общей сложности существует 66 LME, которые приносят около 3 триллионов долларов США в год. Это включает в себя ответственность за 90% ежегодной мировой биомассы морского рыболовства . [43] Сохранение на основе LME основано на признании того, что прибрежные океанские воды в мире деградируют из-за неустойчивых методов рыболовства, деградации среды обитания , эвтрофикации , токсического загрязнения, аэрозольного загрязнения и новых болезней, и что позитивные действия по смягчению этих угроз требуют скоординированных действий. правительствами и гражданским обществом для восстановления истощенных популяций рыб, восстановления деградировавшей среды обитания и снижения загрязнения прибрежных районов. При оценке КМЭ учитываются пять модулей: продуктивность, рыба и рыболовство, загрязнение и здоровье экосистем , социально-экономика и управление. [44] Рекомендуется периодически оценивать состояние каждого модуля морского КМЭ, чтобы обеспечить поддержание здоровья экосистемы и будущую выгоду для управляющих правительств. [45] Глобальный экологический фонд (ГЭФ) помогает управлять КМЭ у берегов Африки и Азии путем заключения соглашений об управлении ресурсами между министрами окружающей среды, рыболовства, энергетики и туризма соседних стран. Это означает, что страны-участницы делятся знаниями и ресурсами, касающимися местных КМЭ, чтобы способствовать долголетию и восстановлению рыболовства и других отраслей, зависящих от КМЭ. [46]
Крупные морские экосистемы включают:
Помимо множества преимуществ для мира природы, морские экосистемы также предоставляют людям социальные, экономические и биологические экосистемные услуги . Пелагические морские системы регулируют глобальный климат, способствуют круговороту воды , поддерживают биоразнообразие, обеспечивают пищевые и энергетические ресурсы и создают возможности для отдыха и туризма. [48] С экономической точки зрения морские системы поддерживают рыболовство, аквакультуру, морскую добычу нефти и газа, а также торговлю и судоходство на миллиарды долларов.
Экосистемные услуги делятся на несколько категорий, включая вспомогательные услуги, обеспечивающие услуги, регулирующие услуги и культурные услуги. [49]
Продуктивность морской экосистемы можно измерить несколькими способами. Измерения, касающиеся биоразнообразия и видового состава зоопланктона , биомассы зоопланктона, структуры водного столба, фотосинтетически активной радиации, прозрачности, хлорофилла-а, нитрата и первичной продукции, используются для оценки изменений продуктивности LME и потенциального промыслового промысла. [50] Датчики, прикрепленные к днищу судов или установленные на поплавках, могут измерять эти показатели и использоваться для количественного описания изменений производительности наряду с физическими изменениями в толще воды, такими как температура и соленость. [51] [52] [53] Эти данные могут использоваться в сочетании со спутниковыми измерениями температуры хлорофилла и поверхности моря для проверки измерений и наблюдения тенденций в более крупных пространственных и временных масштабах.
Донные траловые исследования и акустические исследования пелагических видов используются для оценки изменений в биоразнообразии и численности рыб в КМЭ. Популяции рыб можно обследовать на предмет идентификации запасов, длины, содержимого желудка, возрастно-ростовых отношений, плодовитости, загрязнения прибрежных зон и связанных с ними патологических состояний, а также многовидовых трофических связей. Рыболовные тралы также могут собирать отложения и сообщать нам об условиях океанского дна, таких как аноксия . [54]
Деятельность человека влияет на морскую жизнь и морскую среду обитания через чрезмерный вылов рыбы , утрату среды обитания , внедрение инвазивных видов , загрязнение океана , подкисление океана и потепление океана . Это влияет на морские экосистемы и пищевые сети и может привести к пока еще нераспознанным последствиям для биоразнообразия и продолжения морских форм жизни. [58]
Океан можно назвать крупнейшей экосистемой в мире, и он является домом для многих видов морской жизни. Различные виды деятельности, осуществляемые и вызванные людьми, такие как глобальное потепление, закисление океана и загрязнение, влияют на морскую жизнь и среду ее обитания. За последние 50 лет более 90 процентов глобального потепления , вызванного деятельностью человека, было поглощено океаном. Это приводит к повышению температуры океана и его закислению, что вредно для многих видов рыб и наносит ущерб средам обитания, таким как кораллы . [59] Благодаря материалам, из которых производятся кораллы, таким как карбонатные породы и известковые отложения, создается уникальная и ценная экосистема, которая не только обеспечивает пищу/дом для морских существ, но также приносит много пользы и людям. Закисление океана, вызванное повышением уровня углекислого газа, приводит к обесцвечиванию кораллов, при этом скорость кальцификации снижается, что влияет на рост кораллов. [60] Кроме того, еще одной проблемой, влияющей на морскую жизнь, вызванной деятельностью человека, является загрязнение морской среды пластиком , которое представляет угрозу для морской жизни. [61] По данным МГЭИК (2019), с 1950 года «многие морские виды из различных групп претерпели изменения в географическом ареале и сезонной активности в ответ на потепление океана, изменение морского льда и биогеохимические изменения, такие как потеря кислорода, в их среде обитания». ." [62]
По оценкам, только 13% площади океана остается дикой природой , в основном в открытых районах океана, а не вдоль побережья. [63]Прибрежные морские экосистемы испытывают растущее демографическое давление: почти 40% людей в мире живут в пределах 100 км от побережья. [64] Люди часто собираются вблизи прибрежных мест обитания, чтобы воспользоваться экосистемными услугами. Например, стоимость прибрежного рыболовства в мангровых зарослях и коралловых рифах оценивается как минимум в 34 миллиарда долларов в год. [64] Тем не менее, многие из этих мест обитания либо слабо защищены, либо не защищены. Площадь мангровых зарослей во всем мире сократилась более чем на треть с 1950 года, [65] и 60% коралловых рифов в мире сейчас находятся под немедленной или прямой угрозой. [66] [67] Человеческое развитие, аквакультура и индустриализация часто приводят к разрушению, замене или деградации прибрежных сред обитания. [64]
При перемещении в море пелагические морские системы подвергаются прямой угрозе чрезмерного вылова рыбы . [68] [69] Мировой вылов рыбы достиг своего пика в конце 1980-х годов, но в настоящее время снижается, несмотря на увеличение рыболовных усилий . [48] Биомасса рыб и средний трофический уровень вылова рыбы снижаются, что приводит к сокращению морского биоразнообразия. В частности, локальное вымирание привело к сокращению численности крупных, долгоживущих, медленно растущих видов, а также видов, имеющих узкий географический ареал. [48] Сокращение биоразнообразия может привести к соответствующему снижению экосистемных услуг. Долгосрочное исследование сообщает о сокращении вылова акул на единицу усилия на австралийском побережье на 74–92% с 1960-х по 2010-е годы. [70] Такая потеря биоразнообразия влияет не только на сами виды, но и на людей, и может способствовать изменению климата во всем мире. Национальное управление океанических и атмосферных исследований (НОАА) заявляет, что управление и защита морских экосистем имеет решающее значение в попытках сохранить биоразнообразие перед лицом быстро меняющегося климата Земли. [71]
Загрязнение морской среды происходит, когда вещества, используемые или распространяемые людьми, такие как промышленные , сельскохозяйственные и бытовые отходы , частицы , шум , избыток углекислого газа или инвазивные организмы, попадают в океан и вызывают там вредные последствия. Большая часть этих отходов (80%) образуется в результате наземной деятельности, хотя значительный вклад вносит и морской транспорт . [72] Это смесь химикатов и мусора, большая часть которых поступает из наземных источников и смывается или выбрасывается в океан. Это загрязнение наносит ущерб окружающей среде, здоровью всех организмов и экономическим структурам во всем мире. [73] Поскольку большая часть ресурсов поступает с суши, либо через реки , сточные воды или атмосферу, это означает, что континентальные шельфы более уязвимы к загрязнению. Загрязнение воздуха также является фактором, уносящим в океан железо, углекислоту, азот , кремний, серу, пестициды или частицы пыли. [74] Загрязнение часто происходит из неточечных источников , таких как сельскохозяйственные стоки , мусор , переносимый ветром , и пыль. Эти неточечные источники в основном возникают из-за стока, который попадает в океан через реки, но переносимый ветром мусор и пыль также могут сыграть свою роль, поскольку эти загрязнители могут оседать в водные пути и океаны. [75] Пути загрязнения включают прямой сброс, сток с земель, загрязнение с судов , загрязнение трюмами , загрязнение атмосферы и, возможно, глубоководную добычу полезных ископаемых .
Типы загрязнения морской среды можно сгруппировать как загрязнение морским мусором , пластиковое загрязнение , включая микропластик , закисление океана , загрязнение биогенными веществами , токсины и подводный шум. Пластиковое загрязнение океана — это тип загрязнения морской среды пластиком , размер которого варьируется от крупных исходных материалов, таких как бутылки и пакеты, до микропластика , образующегося в результате фрагментации пластикового материала. Морской мусор – это в основном выброшенный человеком мусор, который плавает или находится во взвешенном состоянии в океане. Пластиковое загрязнение вредно для морской жизни .Интегрируя социально-экономические показатели с решениями по управлению экосистемами, научные результаты можно использовать на благо как окружающей среды, так и экономики местных регионов. Управленческие усилия должны быть практичными и экономически эффективными. В 2000 году факультет экономики природных ресурсов Университета Род-Айленда разработал метод измерения и понимания человеческого измерения КМЭ, а также учета социально-экономических и экологических издержек и выгод управления крупными морскими экосистемами. [76] [77] [78]
Международное внимание к решению проблем прибрежных зон было уделено цели устойчивого развития 14 «Жизнь под водой», которая устанавливает цели международной политики, направленной на сохранение прибрежных экосистем и поддержку более устойчивых экономических практик для прибрежных сообществ. [79] [5] Кроме того, Организация Объединенных Наций объявила 2021-2030 годы Десятилетием ООН по восстановлению экосистем , но восстановлению прибрежных экосистем уделялось недостаточно внимания. [80]
Материал был скопирован из этого источника, который доступен по международной лицензии Creative Commons Attribution 4.0.
{{cite book}}: |website=игнорируется ( помощь )