Курсовая работа: Биологические ресурсы и перспективы их использования

В дальнейшем роды животных группируются в семейства, классы и т. д. На вершине этой иерархической лестницы располагаются типы животных и расте­ний. Морские организмы объединяются в 30 таких типов.

Добавим, что Карл Линней является одним из родоначальников еще одной науки - экологии (от греч. «oikos» - дом, жилище, местообитания). В той же монографии «Система природы» он постулировал существование экологиче­ских закономерностей в природе, указав на тесную взаимосвязь между живот­ными и растительными организмами и средой их обитания. Но и в этом случае термин «экология» ученый не использовал. Его предложил в 1866 г. немецкий зоолог Эрнст Геккель, автор «родословного древа» животных - теории про­исхождения многоклеточных организмов. Под экологией Геккель совершенно справедливо понимал науку об отношении организмов к окружающей сре­де и друг к другу.

Современная биосфера включает около 500 тысяч видов растении, объе­диненных в 33 класса. Из них 15 классов, включающих 15 тысяч видов водо­рослей, обитают в Мировом океане. Водоросли в свою очередь, подразделя­ются на: зеленые - более 5 тыс. видов; диатомовые - около 5 тыс.; бурые -1 тыс ; красные - 2,5 тыс.; сине-зеленые - 1 тыс. видов.

Всего на Земле существует 1,5 млн видов животных. Они объединяются в 63 класса и 12 типов. Из них представители 30 классов обитают только в морях и океанах, а ещё 27 классов могут вести как морской так и сухопутный образ жизни. Общее количество видов морских животных достигает 160 тысяч. Из них 18 тыс. относится к рыбам; 15 тыс. видов к простейшим - радиоляриям, фораминиферам и инфузориям; около 5 тыс. - к губкам, 9 тыс. - к кишечнополо­стным, более 7 тыс. - к различным червям, около 80 тыс. - к моллюскам, 25 тыс. - к ракообразным; 6 тыс. - к иглокожим и некоторым другим немного­численным группам беспозвоночных. Из позвоночных в океане, помимо рыб, обитают около 50 видов черепах и змей и более 100 видов млекопитающих – китообразных и ластоногих.

Исходя из образа жизни и местообитания, все живущие в Мировом океане организмы обычно подразделяются на три класса.

К первому классу, обладающему наибольшей биомассой и самым большим разнообразием видов, относят планктон (в переводе с греческого – «блуждающий», «парящий»). Планктон - совокупность видов мелких пассивных форм растении (фито­планктон)и животных (зоопланктон), по выражению акаде­мика В.Г. Богорова «топчущихся» на месте. Общее количество видов фитопланктона в водах Мирового океана достигает 2 тыс. из которых 1700 встречаются только в северном полушарии. Биомасса фитопланктона в Тихом океане, например, составляет примерно 455 млн т., а во всем Мировом океане его - около 1,5 млрд т. В высокопродуктивных - гипертрофных, районах океа­на биомасса фитопланктона достигает 10 г / м³ . В эвтрофных зонах она на 1-2 порядка меньше, а для малопродуктивных - олиготрофных акватории этот показатель составляет 10 мг/м³ . [4,131c].

В океане насчитывается также более 2 тыс. видов планктонных животных среди которых 1200 видов ракообразных. Типичные представители зоопланкто­на - веслоногие рачки. Их в Мировом океане насчитывается 750 видов. Разме­ры представителя наиболее массового - калануса, изменяются от 0,3 до 10 мм, а биомасса этого рачка в отдельных районах океана составляет до 70% объема всего зоопланктона.[4,131c].

80 видов криля относятся к подклассу высших ракообразных. Это деликатес и любимая пища китов. Его размеры - 36-60 мм, а запас в антарктических во­дах Мирового океана до сих пор точно не определен. По различным оценкам он колеблется от десятков миллионов до миллиарда тонн.

В прибрежных водах и в зонах апвеллингов биомасса зоопланктона может превышать 500 мг/м³ . В полярных районах и на восточной периферии океанов она снижается до 100-200 мг/м³ , в районах океанических «пустынь» - не превы­шает 25 мг/м³ . Суммарная биомасса зоопланктона в Мировом океане составля­ет 21,5 млрд т - в 15 раз больше, чем фитопланктона. Планктон распространен преимущественно в поверхностных горизонтах океанской толщи (до глубины 100-150 м), причем фитопланктон – главным образом мельчайшие одноклеточные водоросли – служит кормом для многих видов зоопланктона, который по объему биомассы (20-25 млрд т) занимает в Мировом океане первое место.[4,131c]

Ко второму классу морских организмов относят нектон (в переводе с греческого «плавающий»). Он включает в себя всех животных, способных самостоятельно передвигаться в водной толще морей и океанов. Кроме 18 тыс. видов рыб к этой категории морских организмов относятся головоногие моллюски (кальмары, каракатицы, осьминоги), а также 119 видов морских млекопитающих среди которых 81 вид китообразных и 32 вида ластоногих. Характер распределения этого вида организмов в Мировом океане очень изменчив, о чем можно судить по количеству рыбы, вылавливае­мой сегодня с единицы площади океана. Этот показатель может колебаться от 1 до 3000 кг/км² .

Максимальные величины рыбопродуктивности Мирового океана (1800- 5500 кг/км² ) отмечаются в юго-восточных частях Атлантического и Ти­хого океанов у берегов Юго-Западной Африки и вблизи Перуанско-Чилий­ского побережья. Ориентировочная оценка суммарной биомассы нектона – 1 млрд т, половина ее приходится на рыб.[6,69c].

Третий класс объединяет морские организмы, обитающие на дне океана или в донных отложениях, - бентос (в переводе с греческого – «прикрепленный ко дну», «глубинный»). Бентос- совокупность растений ( фитобентос) и животных ( зообентос) ,обитающих на дне и в донных осадках. Основными представителями фитобентоса Мирового океана являются высшие водоросли - макрофиты, опо­ясывающие зеленой «изгородью» его береговую линию на глубинах до 40 м (в отдельных районах - до 100-180 м). Их количество здесь оценивается от 0,2 до 0,7 млрд т - около 0,04% общей биомассы водной растительности океана. В качестве представителей зообентоса можно назвать различные виды двухстворчатых моллюсков (мидии, устрицы и др.), ракообразных (крабы, омары, лангусты), иглокожих (морские ежи) и других донных животных. Фитобентос представлен прежде всего разнообразными водорослями. По размерам биомассы зообентос (10 млрд. т) уступает только зоопланктону.[4,131c].

В холодных и умеренно холодных прибрежных водах биомасса бентоса из-за обилия пищи максимальна и может превышать 1000 г/м² , в теплых шель-фовых водах она снижается до 1-10 г/м-, так как здесь значительно меньшее ко­личество органического вещества достигает дна. Наибольшая плотность донно­го населения - в Северном Ледовитом океане. Она в 3 раза выше, чем в Атлан­тике и в 7 раз превосходит среднюю величину для Мирового океана.[4,133c].

По значению и объему использования ведущее место занимает нектон, в биомассе которого 80— 85 % составляет рыба. Около 10—15 % общей биомассы нек­тона приходится на головоногие моллюски (кальмары) и ракообразные (креветки), а менее 5 % составляют мор­ские млекопитающие (киты, ластоногие).[11,151c]. Бентос исполь­зуется пока в небольших объемах. Из представителей зоо-бентоса хозяйственное значение имеют двухстворчатые моллюски (мидии, устрицы, гребешки), ракообразные (крабы, омары, лангусты), иглокожие и другие донные животные. Из всего фитобентоса практическое значение имеют бурые, красные и зеленые водоросли, некоторые цветковые растения. Планктон используется в меньшей степени. Активно осваивается один из видов планктонных ракообразных — криль. Промышленная добыча фитопланк­тона пока не ведется.

При освоении биологических ресурсов используют оцен­ки их общей сырьевой базы, при прогнозах учитывают промысловый запас. Сырьевая база — часть выявленных биологических ресурсов, использование которых на современном уровне технико-экономического развития является рентабельным и не наносит ущерба их воспроизводству. Промысловый запас - объем максимально допустимого вылова и добычи определенных видов без нарушения про­цесса их нормального воспроизводства.

Биологически активные районы составляют 37 % аква­тории океана. Средняя биологическая продуктивность Мирового океана составляет 180 кг/км² , при этом на шель­фе она значительно выше (до 2500 кг/км² ), на материковом склоне почти в 3 раза ниже (65 кг/км² ), а в зоне пелагиали — минимальна (7 кг/км² ). Наиболее высокопродуктивные зоны (соответствующие лесам и пахотным землям) занимают всего 17 % площади океана, а малопродуктивные (на уровне пустынь суши) — 63 %. Потенциальные биологи­ческие ресурсы океана колеблются от 80 до 240 млн т в год. Сырьевая база мировых уловов рыбы оценивается в 140— 150 млн т в год. Рыба и рыбопродукты дают человечеству около 1/4 белковой пищи животного происхождения.[11,151c].

1.2 Биотический круговорот

Основными источниками создаваемо­го в океане первичного органического ве­щества являются фотосинтезирующие рас­тения - автотрофы ( продуценты). Они стоят в начале солнечного излучения, улавливая ее с помощью хлоро­филла и других пигментов. Из простых эле­ментов - углерода, водорода, кислорода, а также питательных солей, соединений азо­та, фосфора биотического круговорота. Растения используют энергию, кремния кальция и др. — авто­трофы вырабатывают сложные органичес­кие соединения.

Консументы (гетеротрофные живот­ные) питаются готовым органическим ве­ществом - растениями, другими животны­ми, органическими остатками, продуктами жизнедеятельности. Первичная продукция растений используется растениеядными животными (консументами первого поряд­ка) в качестве сырья для построения своего тела, а также как источник энергии жизне­деятельности. Хищники (консументы более высоких порядков) пожирают растениеяд­ных животных, чтобы получить материал и энергию для своих нужд.

Структура пищевых связей в конкрет­ных сообществах океана может быть про­стой, в виде одного ряда трофических звеньев, и сложной, когда трофические связи организмов переплетаются в сложную сеть. Примером простой цепочки мо­жет служить известная своей высокой про­дуктивностью экосистема области апвеллинга в Тихом океане у берегов Перу. Обиль­но развивающийся в богатых биогенами водах фитопланктон служит пищей рыбам (анчоусу), которыми в свою очередь кормят­ся многочисленные птицы, образующие на берегу крупнейшие в мире «птичьи базары». Помет этих птиц, благодаря сухому клима­ту, накапливается в огромных количествах, уплотняется и превращается в гуано - цен­ное, богатое фосфором сельскохозяйствен­ное удобрение. Промысел анчоусов в этом районе дает самую большую долю в миро­вом улове рыбы.

Правило 10%. В процессе питания в экосистеме осуществляется передача веще­ства и энергии с одного трофического уров­ня на другой. Часть вещества и энергии при этом теряется. В среднем каждое последу­ющее звено в цепи питания содержит ве­щества и энергии в десять раз меньше, чем предыдущее звено (правило 10% Линдема на). Например, для нагула 1 кг веса круп­ной океанической рыбе требуется около 10 кг мелких рыб, которыми она питается, 100 кг зоопланктона - корма для мелких рыб и 1000 кг фитопланктона - корма для зоо­планктона.

Трофическую структуру можно изоб­разить в виде экологической пирамиды, ос­нованием которой служит первый уровень (уровень продуцентов), а последующие уровни образуют этажи и вершину пирами­ды.

Традиционный способ использования биологических ресурсов океана - рыболов­ство. Объектом промысла в основном слу­жат крупные хищные рыбы, занимающие верхние звенья пищевой цепи. Теория под­сказывает, что такой путь использования биологических ресурсов мало эффективен. Переход на каждую ступень вниз по трофи­ческой цепочке сулит увеличение биомас­сы на порядок. Примером могут служить названный выше анчоус, а также криль - ракообразные планктона приантарктических районов.

Заметим, что в открытом океане пере­распределение энергии питания в экосис­теме принципиально отличается от таково­го на суше. В наземных экосистемах господ­ствуют крупные многолетние растения - деревья, травы, кустарники. Их биомасса составляет более 90% общей биомассы со­общества; на долю животных приходятся единицы процентов. Только незначительная часть растений потребляется растениеядны­ми животными; большая часть разлагается грибами и бактериями. В море только на мелководьях, где распространены заросли крупных морских водорослей и трав, рас­пределение энергии подобно наземному. Экосистема открытого океана полностью основана на первичной продукции однокле­точных водорослей, входящих в состав фи­топланктона. Почти весь фитопланктон быстро выедается мелкими растениеядны­ми животными, входящими в состав зоо­планктона.

Парадокс перевернутой пирамиды объясняется очень высокой продуктивно­стью фитопланктона, который способен уд­ваивать биомассу путем деления клеток в течение одного-двух дней. Свидетельством тому, что одноклеточные водоросли очень эффективно используют жизненное про­странство, является обнаружение их огром­ных скоплений, способных придавать мор­ской воде зеленый, бурый или даже крас­ный цвет (синий цвет воды всегда свиде­тельствует о ее высокой прозрачности и бедности жизнью). Благодаря высокой про­дуктивности автотрофов в Мировом океа­не производится примерно столько же пер­вичной продукции, сколько ее дают все на­земные растения, включая сельскохозяй­ственные угодья. Годовой урожай фито­планктона составляет 550×10⁹ т.[2,94c].

Зоопланктон воспроизводит потом­ство в течение двух-трех недель. Годовой урожай зоопланктона 53×10⁹ т, нектона - около 0,2×10⁹ т.[2,94c]. Та­ким образом трофическая пирамида гидробионтов имеет весьма устойчивое широ­кое основание.

2. Роль мирового океана в обеспечении продовольственных потребностей населения земли

Развитие человеческого общества непосредственно связано со все более полным использованием всех источников продовольственного сырья на планете. Продовольствие – необходимая часть фонда жизненных средств человека, производство продуктов питания является самым первым условием жизни непосредственных производителей и всякого производства вообще.

В настоящее время на общемировом уровне наблюдается углубление разрыва между производством продовольствия и спросом на него. На протяжении последнего десятилетия производство сельскохозяйственной продукции росло в среднем на 2.75% в год, в то время как реальная потребность в ней – на 3.5% в год.[3,65c]. Вследствие такого разрыва хроническое недоедание и голод, которые и в прошлом были постоянным уделом беднейших слоев населения, в последние 10-15 лет приобрели беспрецедентные масштабы.