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 на Земле [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 субстратов под водой, где обитают многие беспозвоночные. Приливная зона — это область между приливами и отливами. Другие прибрежные (неритические) зоны могут включать илистые отмели , луга морской травы , мангровые заросли , скалистые приливные системы , солончаки , коралловые рифы , лагуны . В глубокой воде могут встречаться гидротермальные источники , где хемосинтетические серные бактерии образуют основу пищевой сети.
Морские экосистемы характеризуются биологическим сообществом организмов , с которыми они связаны, и их физической средой . Классы организмов, обнаруженных в морских экосистемах, включают бурые водоросли , динофлагелляты , кораллы , головоногие моллюски , иглокожие и акулы .
Морские экосистемы являются важными источниками экосистемных услуг , продовольствия и рабочих мест для значительной части населения мира . Использование человеком морских экосистем и загрязнение морских экосистем представляют значительную 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 строительство в прибрежных районах. Более того, большая часть углекислого газа, вызывающего глобальное потепление , и тепла, захваченного глобальным потеплением, поглощаются океаном, химия океана меняется из-за таких процессов, как закисление океана , что, в свою очередь, угрожает морским экосистемам.
Из-за возможностей, которые морские экосистемы открывают для людей, и угроз, создаваемых людьми, международное сообщество определило «Жизнь под водой» в качестве приоритетной цели устойчивого развития 14. [ 5] Цель заключается в том, чтобы «сохранять и устойчиво использовать океаны , моря и морские ресурсы для устойчивого развития». [6]
Коралловые рифы являются одной из самых известных морских экосистем в мире, самой большой из которых является Большой Барьерный риф . Эти рифы состоят из больших колоний кораллов различных видов, живущих вместе. Кораллы образуют множественные симбиотические отношения с окружающими их организмами. [7]
Мангровые заросли — это деревья или кустарники, растущие на почве с низким содержанием кислорода вблизи береговых линий в тропических или субтропических широтах. [8] Они представляют собой чрезвычайно продуктивную и сложную экосистему, соединяющую 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 адаптации, как выделение соли и аэрация корней, чтобы жить в соленой, бедной кислородом воде. [9] Мангровые заросли часто можно узнать по их густому сплетению 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 секвестрацией углекислого газа из атмосферы, при этом глобальное хранение углерода мангровыми зарослями оценивается 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 разнообразия морской жизни, сравнимого с коралловыми рифами. Сюда входят беспозвоночные, такие как креветки и крабы, треска и камбала, морские млекопитающие и птицы. Они предоставляют убежища для находящихся под угрозой исчезновения видов, таких как морские коньки, черепахи и дюгони . Они функционируют как места обитания для креветок, гребешков и многих промысловых видов рыб. Луга морских трав обеспечивают защиту от прибрежных штормов, поскольку их листья поглощают энергию волн, когда они ударяются о берег. Они поддерживают прибрежные воды здоровыми, поглощая бактерии и питательные вещества, и замедляют скорость изменения климата, связывая углекислый газ в осадок 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 морских трав страдают от человеческой деятельности, такой как загрязнение от стока с суши, рыболовные суда, которые тянут драги или тралы по лугам, вырывая траву, и чрезмерный вылов рыбы, который нарушает равновесие экосистемы. Луга морских трав в настоящее время уничтожаются со скоростью примерно двух футбольных полей в час [ требуется ссылка ] .
Водорослевые леса встречаются по всему миру в умеренных и полярных прибрежных океанах. [10] В 2007 году водорослевые леса были также обнаружены в тропических водах около 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 провоцировать важные идеи, которые актуальны за пределами этой уникальной экосистемы. Например, леса из водорослей могут влиять на прибрежные океанографические модели [13] и предоставлять множество экосистемных услуг . [14]
Однако влияние человека часто способствовало деградации лесов водорослей . Особую озабоченность вызывают последствия чрезмерного вылова рыбы в прибрежных экосистемах, которые могут освободить травоядных животных от их обычного регулирования популяции и привести к чрезмерному выпасу водорослей и других водорослей. [15] Это может быстро привести к переходу к бесплодным ландшафтам, где сохраняется относительно небольшое количество видов. [16] [17] Из-за совокупного воздействия чрезмерного вылова рыбы и изменения климата леса водорослей уже 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, полезных для решения таких проблем, поскольку она может ограничить воздействие рыболовства и защитить экосистему от дополнительных эффектов других экологических стрессоров.
Эстуарии возникают там, где наблюдается заметное изменение солености между источниками соленой и пресной воды. Обычно это происходит там, где реки встречаются с океаном или морем. Дикая природа, обитающая в эстуариях, уникальна, поскольку вода в этих районах солоноватая — смесь пресной воды, текущей в океан, и соленой морской воды. [20] Существуют также другие типы эстуариев, которые имеют схожие характеристики с традиционными солоноватыми эстуариями. Великие озера являются ярким примером. Там речная вода смешивается с озерной водой и создает пресноводные эстуарии. [20] Эстуарии являются чрезвычайно продуктивными экосистемами, на которые многие люди и виды животных полагаются для различных видов деятельности. [21] Это можно увидеть, поскольку из 32 крупнейших городов мира 22 расположены в эстуариях, поскольку они обеспечивают множество экологических и экономических преимуществ, таких как важная среда обитания для многих видов и экономические центры для многих прибрежных сообществ. [21] Эстуарии также обеспечивают основные экосистемные услуги, такие как фильтрация воды, защита среды обитания, борьба с эрозией, регулирование газов, круговорот питательных веществ, и даже предоставляют людям возможности для образования, отдыха и туризма. [22]
Лагуны — это области, которые отделены от более крупных водных пространств естественными барьерами, такими как коралловые рифы или песчаные отмели. Существует два типа лагун: прибрежные и океанические/атолловые лагуны. [23] Прибрежная лагуна, как определено выше, — это просто водоем, отделенный от океана барьером. Атолловая лагуна — это круглый коралловый риф или несколько коралловых островов, которые окружают лагуну. Атолловые лагуны часто намного глубже прибрежных лагун. [24] Большинство лагун очень мелкие, что означает, что на них сильно влияют изменения в осадках, испарении и ветре. Это означает, что соленость и температура в лагунах сильно различаются, и что в них может быть вода от пресной до гиперсоленой. [24] Лагуны можно найти на побережьях по всему миру, на всех континентах, кроме Антарктиды, и они являются чрезвычайно разнообразной средой обитания, являясь домом для широкого спектра видов, включая птиц, рыб, крабов, планктон и многое другое. [24] Лагуны также важны для экономики, поскольку они предоставляют широкий спектр экосистемных услуг в дополнение к тому, что 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 в этих болотах часто состоит из грязи и слоя органического материала, называемого торфом. Торф характеризуется как заболоченный и заполненный корнями разлагающийся растительный материал, который часто вызывает низкий уровень кислорода (гипоксию). 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. Они являются чрезвычайно продуктивными экосистемами и предоставляют основные услуги более чем 75 процентам видов рыб и защищают береговые линии от эрозии и наводнений. [26] Солончаки можно в целом разделить на верховые болота, нижние болота и возвышенную границу. Нижние болота находятся ближе к океану и затапливаются почти при каждом приливе, кроме отлива. [25] Верхнее болото расположено между нижним болотом и границей возвышенности, и оно обычно затапливается только при более высоких, чем обычно, приливах. [25] Верхняя граница является пресноводным краем болота и обычно располагается на высотах, немного превышающих высоту высокого болота. Этот регион обычно затапливается только при экстремальных погодных условиях и испытывает гораздо меньше заболоченных условий и солевого стресса, чем другие области болота. [25]
Приливные зоны — это области, которые видны и открыты для воздуха во время отлива и покрыты соленой водой во время прилива. [27] Существует четыре физических подразделения приливной зоны, каждое из которых имеет свои отличительные характеристики и дикую природу. Эти подразделения — зона брызг, высокая приливная зона, средняя приливная зона и низкая приливная зона. Зона брызг — это влажная область, которая обычно достигает только океана и погружается под воду только во время приливов или штормов. Высокая 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, он населен устойчивыми дикими животными, которые могут противостоять этим изменениям, такими как морские желуди, морские улитки, мидии и раки-отшельники. [27] Приливы протекают через среднюю приливную зону два раза в день, и в этой зоне обитает большее разнообразие диких животных. [27] Низкая приливная зона почти все время находится под водой, за исключением периодов самых низких приливов, и жизнь здесь более обильна из-за защиты, которую дает вода. [27]
Организмы, которые свободно живут на поверхности, называемые нейстоном , включают в себя ключевые организмы, такие как золотистая водоросль саргассум , которая составляет Саргассово море , плавающие ракушки , морские улитки , голожаберники и книдарии . Многие экологически и экономически важные виды рыб живут как нейстон или зависят от него. Виды на поверхности распределены неравномерно; поверхность океана таит в себе уникальные нейстонные сообщества и экорегионы, встречающиеся только на определенных широтах и только в определенных океанических бассейнах. Но поверхность также находится на передовой 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 организмов, встречающихся там. [28]
Поверхность океана действует как кожа между атмосферой наверху и водой внизу и содержит экосистему, уникальную для этой среды. Эта залитая солнцем среда обитания может быть определена как примерно один метр в глубину, так как почти половина УФ-В ослабляется в пределах этого первого метра. [29] Организмы здесь должны бороться с волновым воздействием и уникальными химическими [30] [31] [32] и физическими свойствами. [33] Поверхность используется широким спектром видов, от различных рыб и китообразных , до видов, которые ездят на океанском мусоре (называемых плотогонами ). [34] [35] [36] Наиболее заметно, что поверхность является домом для уникального сообщества свободноживущих организмов, называемых нейстоном (от греческого слова υεω, что означает и плавать, и плыть. Плавающие организмы также иногда называют плейстоном , хотя нейстон используется чаще). Несмотря на разнообразие и важность поверхности океана в соединении разрозненных местообитаний, а также на риски, с которыми она сталкивается, о нейстонной жизни известно не так много. [28]
Поток микроорганизмов, находящихся в воздухе, кружит над планетой выше погодных систем, но ниже коммерческих воздушных трасс. [37] Некоторые перипатетические микроорганизмы выметаются из земных пылевых бурь, но большинство из них происходят от морских микроорганизмов в морских брызгах . В 2018 году ученые сообщили, что сотни миллионов вирусов и десятки миллионов бактерий ежедневно оседают на каждом квадратном метре вокруг планеты. [38] [39]
Глубокие воды моря содержат до 95% пространства, занятого живыми организмами. [40] В сочетании с морским дном (или бентической зоной) эти две области еще не полностью изучены и их организмы еще не задокументированы. [40] [41]
В 1984 году Национальное управление океанических и атмосферных исследований (NOAA) США разработало концепцию крупных морских экосистем (иногда сокращенно LMEs), чтобы определить области океанов для целей сохранения окружающей среды и обеспечить совместное управление на основе экосистем в транснациональных районах способом, соответствующим Конвенции ООН по морскому праву 1982 года . Это название относится к относительно большим регионам порядка 200 000 км 2 (77 000 кв. миль) или больше, характеризующимся своей особой батиметрией , гидрографией , продуктивностью и трофически зависимым населением . Такие LMEs охватывают прибрежные районы от речных бассейнов и эстуариев до морских границ континентальных шельфов и внешних границ основных систем океанических течений . [42]
Всего существует 66 крупных морских экосистем, которые вносят, по оценкам, 3 триллиона долларов в год. Это включает в себя ответственность за 90% мировой годовой биомассы морского рыболовства . [43] Сохранение на основе крупных морских экосистем основано на признании того, что прибрежные воды мирового океана деградируют из-за неустойчивых методов рыболовства, деградации среды обитания , эвтрофикации , токсичного загрязнения, аэрозольного загрязнения и новых заболеваний, и что позитивные действия по смягчению этих угроз требуют скоординированных действий правительств и гражданского общества для восстановления истощенных популяций рыб, восстановления деградировавших мест обитания и сокращения загрязнения прибрежной зоны. При оценке крупных морских экосистем рассматриваются пять модулей: производительность, рыба и рыболовство, загрязнение и здоровье экосистемы , социально-экономика и управление. [44] Периодическая оценка состояния каждого модуля в пределах морской крупной морской экосистемы рекомендуется для обеспечения поддержания здоровья экосистемы и будущей выгоды для управляющих правительств. [45] Глобальный экологический фонд (ГЭФ) помогает управлять крупными морскими экосистемами у берегов Африки и Азии, создавая соглашения об управлении ресурсами между министрами охраны окружающей среды, рыболовства, энергетики и туризма приграничных стран. Это означает, что страны-участницы обмениваются знаниями и ресурсами, касающимися местных крупных морских экосистем, для содействия долголетию и восстановлению рыболовства и других отраслей, зависящих от крупных морских экосистем. [46]
Крупные морские экосистемы включают:
Помимо предоставления множества преимуществ природному миру, морские экосистемы также предоставляют социальные, экономические и биологические экосистемные услуги людям. Пелагические морские системы регулируют глобальный климат, вносят вклад в круговорот воды , поддерживают биоразнообразие, обеспечивают продовольственные и энергетические ресурсы и создают возможности для отдыха и туризма. [48] С экономической точки зрения морские системы поддерживают рыболовство стоимостью в миллиарды долларов, аквакультуру, добычу нефти и газа на шельфе, а также торговлю и судоходство.
Экосистемные услуги делятся на несколько категорий, включая поддерживающие услуги, обеспечивающие услуги, регулирующие услуги и культурные услуги. [49]
Продуктивность морской экосистемы можно измерить несколькими способами. Измерения, относящиеся к биоразнообразию и видовому составу зоопланктона , биомассе зоопланктона, структуре водной толщи, фотосинтетически активной радиации, прозрачности, хлорофиллу-а, нитрату и первичной продукции, используются для оценки изменений производительности LME и потенциального улова рыбы. [50] Датчики, прикрепленные к днищу судов или размещенные на поплавках, могут измерять эти показатели и использоваться для количественного описания изменений производительности наряду с физическими изменениями в водной толще, такими как температура и соленость. [51] [52] [53] Эти данные можно использовать в сочетании со спутниковыми измерениями хлорофилла и температуры поверхности моря для проверки измерений и наблюдения за тенденциями в более крупных пространственных и временных масштабах.
Донные траловые съемки и акустические съемки пелагических видов используются для оценки изменений в биоразнообразии и численности рыб в крупных морских экосистемах. Популяции рыб могут быть обследованы на предмет идентификации запасов, длины, содержимого желудка, соотношения возраста и роста, плодовитости, загрязнения побережья и связанных с ними патологических состояний, а также многовидовых трофических связей. Рыбные тралы также могут собирать осадок и информировать нас о состояниях дна океана, таких как аноксия . [54]
Человеческая деятельность влияет на морскую жизнь и морские среды обитания через чрезмерный вылов рыбы , потерю среды обитания , внедрение инвазивных видов , загрязнение океана , закисление океана и потепление океана . Это влияет на морские экосистемы и пищевые сети и может привести к последствиям, которые пока не признаны для биоразнообразия и продолжения морских форм жизни. [58]
Океан можно описать как крупнейшую в мире экосистему, и он является домом для многих видов морских животных. Различные виды деятельности, осуществляемые и вызванные людьми, такие как глобальное потепление, закисление океана и загрязнение, влияют на морскую жизнь и ее среду обитания. За последние 50 лет более 90 процентов глобального потепления, вызванного деятельностью человека, было поглощено океаном. Это приводит к повышению температуры океана и закислению океана, что вредно для многих видов рыб и наносит ущерб среде обитания, такой как кораллы . [59] С кораллами, производящими материалы, такие как карбонатная порода и известковые отложения, это создает уникальную и ценную экосистему, которая не только обеспечивает пищу/дом для морских существ, но и имеет много преимуществ для людей. Закисление океана, вызванное повышением уровня углекислого газа, приводит к обесцвечиванию кораллов, где скорость кальцификации снижается, что влияет на рост кораллов. [60] Кроме того, еще одной проблемой, вызванной людьми, которая влияет на морскую жизнь, является загрязнение морской среды пластиком , которое представляет угрозу для морской жизни. [61] По данным МГЭИК (2019), с 1950 года «многие морские виды из разных групп претерпели сдвиги 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 нетронутой , в основном в открытых районах океана, а не вдоль побережья. [63]Прибрежные морские экосистемы испытывают растущее давление населения, поскольку почти 40% людей в мире живут в пределах 100 км от побережья. [64] Люди часто собираются вблизи прибрежных местообитаний, чтобы воспользоваться экосистемными услугами. Например, прибрежный вылов рыбы из мангровых зарослей и местообитаний коралловых рифов оценивается как минимум в 34 миллиарда долларов в год. [64] Тем не менее, многие из этих местообитаний либо защищены незначительно, либо не защищены. Площадь мангровых зарослей во всем мире сократилась более чем на треть с 1950 года, [65] и 60% коралловых рифов мира сейчас находятся под прямой или немедленной угрозой. [66] [67] Развитие человечества, аквакультура и индустриализация часто приводят к разрушению, замене или деградации прибрежных местообитаний. [64]
Двигаясь в сторону от берега, пелагические морские системы подвергаются прямой угрозе перелова . [68] [69] Глобальные объемы вылова рыбы достигли пика в конце 1980-х годов, но сейчас сокращаются, несмотря на увеличение рыболовных усилий . [48] Биомасса рыб и средний трофический уровень вылова рыбы сокращаются, что приводит к снижению морского биоразнообразия. В частности, локальные вымирания привели к сокращению крупных, долгоживущих, медленнорастущих видов и видов, имеющих узкие географические ареалы. [48] Сокращение биоразнообразия может привести к связанному с этим сокращению экосистемных услуг. Долгосрочное исследование сообщает о снижении на 74–92% улова на единицу усилия акул у береговой линии Австралии с 1960-х по 2010-е годы. [70] Такие потери биоразнообразия влияют не только на сами виды, но и на людей и могут способствовать изменению климата во всем мире. Национальное управление океанических и атмосферных исследований (NOAA) утверждает, что управление и защита морских экосистем имеют решающее значение для сохранения биоразнообразия в условиях 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%) поступает из наземной деятельности, хотя морской транспорт также вносит значительный вклад. [72] Это сочетание химикатов и мусора, большая часть которого поступает из наземных источников и смывается или выдувается в океан. Это загрязнение приводит к ущербу окружающей среде, здоровью всех организмов и экономическим структурам во всем мире. [73] Поскольку большая часть поступления поступает с суши, либо через реки , сточные воды или атмосферу, это означает, что континентальные шельфы более уязвимы для загрязнения. Загрязнение воздуха также является способствующим фактором, перенося в океан железо, углекислоту, азот , кремний, серу, пестициды или частицы пыли. [74] Загрязнение часто происходит из неточечных источников, таких как сельскохозяйственные стоки , разносимый ветром мусор и пыль. Эти неточечные источники в основном связаны со стоком, который попадает в океан через реки, но переносимый ветром мусор и пыль также могут играть свою роль, поскольку эти загрязняющие вещества могут оседать в водных путях и океанах. [75] Пути загрязнения включают прямой сброс, сток с суши, загрязнение с судов , загрязнение трюмов , загрязнение атмосферы и, потенциально, глубоководную добычу полезных ископаемых .
Типы загрязнения морской среды можно сгруппировать как загрязнение морским мусором , пластиковое загрязнение , включая микропластик , закисление океана , загрязнение питательными веществами , токсинами и подводным шумом. Пластиковое загрязнение океана — это тип загрязнения морской среды пластиком , размер которого варьируется от крупного исходного материала, такого как бутылки и пакеты, до микропластика, образованного в результате фрагментации пластикового материала. Морской мусор — это в основном выброшенный человеческий мусор, который плавает или находится в подвешенном состоянии в океане. Пластиковое загрязнение вредно для морской жизни .Интегрируя социально-экономические показатели с решениями по управлению экосистемами, научные открытия могут быть использованы для пользы как окружающей среды, так и экономики местных регионов. Усилия по управлению должны быть практичными и экономически эффективными. В 2000 году кафедра экономики природных ресурсов в Университете Род-Айленда создала метод измерения и понимания человеческих измерений больших морских экосистем и для учета как социально-экономических, так и экологических издержек и выгод управления крупными морскими экосистемами. [76] [77] [78]
Международное внимание к решению проблем, связанных с побережьями, было отражено в Цели устойчивого развития № 14 «Жизнь под водой», которая устанавливает цели для 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 уделяется недостаточно внимания. [80]
Материал скопирован из этого источника, который доступен по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International.
{{cite book}}: |website=проигнорировано ( помощь )