Мангровые экосистемы Мирового Океана

   МИНЕСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

       Таврический национальный университет им. В.И.Вернандского

                                     Географический факультет

                   Кафедра физической географии  и океанологии 
 

                          Голубинский Александр Сергеевич 

        МАНГРОВЫЕ ЭКОСИСТЕМЫ  МИРОВОГО ОКЕАНА 

                          специальность - 6. 040104 – география 
 
 

                                                                              Курсовая работа

                                                                              2 курс, гр. ПГиГ.

                                                                              Научный руководитель:

                                                                              кандидат географических

                                                                              наук, доцент А.Н. Тамайчук 
 
 
 

                                       Симферополь – 2010

Реферат

В данной работе раскрывается суть влияния мангровых  экосистем на мировой океан, взаимодействие между мангровыми экосистемами и Мировым океаном, объяснение того, что мангровая экосистема это самоформирующаяся среда и буфер между океаном и берегом. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Ключевые  слова

МАНГРЫ, МАНГРОВОЕ ДЕРЕВО, МАНГРОВЫЕ СООБЩЕСТВА, ЭКОСИСТЕМА, МИРОВОЙ ОКЕАН, САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ СРЕДА. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                                  Содержание

Введение………………….…….………...………………………..………5

Глава 1. Общие  сведения о мангровых ………………...………….........7

Глава 2. Биологические  сведения о мангровых …….………........….…9

                2.1. Приспособление к низкому содержанию  кислорода..….9

                2.2. Ограничение потери влаги……….….…………....………9

                2.3. Ограничение попадания соли ……………..…….………10

                2.4. Поглощение питательных веществ…………….…..……10

                2.5. Повышение выживаемости потомства……..…….……..11

Глава 3. Виды мангровых…………………………….…...……..……...12

                3.1. Основные видовые компоненты………...…………...….15

                3.2. Прочие видовые компоненты....………......…………….16

Глава 4. Мангровые  экосистемы……………………….………………17

                4.1. Мангровые экосистемы как самостоятельная  среда..…17

Глава 5. Основные скопления мангровых в Мировом океане……….19

Глава 6. Роль мангровых  в защите от цунами и форм.островов……..21

Глава 7. Международная база данных о манграх (GLOMIS)………...22

               7.1.Исследовательский институт GLOMIS…………………..22

Заключение………………………………………………………………23

Литература……………………………………………………………….24 
 
 
 
 

                                                        5

Введение

      Там, где в тропиках морские берега защищены от огромных волн прибоя близлежащими островами или коралловыми рифами, или там, где в моря и океаны впадают реки, развивается одна из своеобразнейших растительных формаций этой зоны - мангры, мангровые леса, или мангровые заросли. Уже первым испанским и португальским мореплавателям, побывавшим в тропиках, они были известны под этим названием, которое, вероятно, ведет свое происхождение от малайского слова «mangle». По описаниям путешественников, это «растущие в море деревья», у которых во время прилива над водой поднимаются только кроны, а при отливе становятся видными и причудливые, разные у разных видов этих растений дыхательные корни. Распространение мангровых лесов не ограничено лишь областями, где господствует климат тропических дождевых лесов; там, где этому благоприятствуют теплые морские течения, мангры развиваются севернее Северного и южнее Южного тропиков. Следовательно, это типичный пример азональных растительных сообществ, которые местами развиваются вдоль берегов до зоны с умеренно теплым климатом. В северном полушарии они распространены до Бермудских островов и в Японии до 32 гр. с. ш., а в южном - вдоль берегов Австралии и Новой Зеландии - даже до 38 гр. ю. ш. Однако у берегов, омываемых холодными течениями, они не развиваются. Так, на западном побережье Южной Америки мангры появляются лишь около экватора, вблизи границы между Перу и Эквадором, а в Африке, на берегах Атлантического океана их можно встретить только на участке от Сенегала до Анголы. Поскольку развитие мангровых растений происходит при периодических затоплениях (чередование приливов и отливов), в каждом поясе мангров можно выявить зональную смену господствующих видов, обусловленную конкретными особенностями местообитаний, главным образом концентрацией солей. Различия мангровых лесов, находящихся на морских побережьях вне устья рек, во многом зависят от того, где развиваются эти леса - в богатых осадками (гумидных) или бедных ими (аридных) районах. Если в гумидных районах незатопляемые во время приливов почвы благодаря дождям оказываются тем меньше засоленными, чем дальше они от моря, то в местообитаниях аридных районов, заливаемых реже и находящихся ближе к незатопляемым участкам берега, концентрация солей повышается из-за более интенсивного испарения. Играют свою роль и другие факторы, связанные с конкретными местообитаниями, например

                                                         6

наличие в почве  питательных веществ или конкурентные отношения между отдельными видами. Для мангровых, растущих в устьях рек, большое значение имеет количество приносимой рекой пресной воды - оно зависит от полноводности реки, амплитуды колебания уровня моря во время приливов и отливов и от направления господствующих ветров. Однако возможность существования мангровых растений в поясе приливов и отливов обусловлена не только солеустойчивостью этих видов; у них выработались и некоторые морфологические приспособления к жизни в экстремальных условиях. Так, для всех настоящих мангровых растений характерно образование своеобразных, причудливых корней - либо ходульных (например, у видов рода Rhizophora ), коленчатых Bruguiera и Ceriops), «спаржевидных» (у Avicennia и Sonneratia), либо «лентовидных» (у Xylocarpus granatum). Недавние исследования подтвердили предположение о том, что это не что иное, как дыхательные корни, поглощающие кислород во время отливов, поскольку почва очень бедна кислородом. Мангровые поддерживают уникальные экосистемы, особенно в сложных корневых системах. В местах постоянного погружения корней мангры могут служить прибежищем огромному множеству организмов, включая водоросли, усоногие, устрицы, губки и мшанки, которым всем нужен твердый субстрат, к которому они прикрепляются при фильтрации пищи. Так же в корневых системах нашли прибежище себе тропические рыбы, змеи, членистоногие, в ветвях обитают птицы (например, некоторые виды колибри, попугаев, и т.д.). Поэтому тема о мангровых и их экосистемах как самостоятельная среда является довольно актуальной и требующая рассмотрения с биологической и географической точек зрения и изучения с различных сторон с различными подходами.[2] 
 
 
 
 
 
 
 

                                                         7

Глава 1. Общие  сведения о мангровых

      Мангровые заросли, мангровы (от англ. mangrove), – древесно-кустарниковые растительные сообщества, развивающиеся на периодически затопляемых участках морских побережий и устьев рек, защищенных от прибоя и штормов коралловыми рифами или прибрежными островами. Греческий мореплаватель Неарх, достигший в 325 г. до н.э. северной границы мангров в Персидском заливе, назвал их «лесами, растущими в море». Распространены мангры преимущественно во влажных тропиках – на побережьях Восточной Африки, Южной Азии, Австралии и Океании. А на западных побережьях Африки и тропических берегах Америки практически не встречаются. Наиболее северная точка распространения мангров – около 32° с.ш. во Флориде и на Бермудских островах, в Красном море (залив Акаба) и на юге Японии. В Южном полушарии мангровы отходят еще дальше от экватора. На восточном побережье Африки они достигают окрестностей Дурбана (33° ю.ш.), а в Восточной Австралии – 38° ю.ш. Наименьшую протяженность ареал мангровых имеет на Тихоокеанском побережье Америки, от Нижней Калифорнии до 3°48' ю.ш. в Южной Америке – южнее ее распространение ограничивает холодное течение Гумбольдта. В Атлантическом океане мангровы достигают 28°20' на юге Бразилии. На побережье Африки они приурочены главным образом к эстуариям крупных рек, и распространение их к югу останавливает около 9° ю.ш. сухой, почти пустынный климат континента. Таким образом, с точки зрения биогеографии мангровые биоценозы считаются интразональными.

Рис.1. Мангровый  лес в Симиладжау, Восточный Саравак, Калимантан

                                      (фото А.Аликринский, 1999)

                                                          8

      Для существования мангров необходимы особые условия: мелководный шельф, высокий уровень приливов, слабое волнение, солоноватая (а не полносоленая океаническая) вода – за счет дождей, выходов вдоль побережья пресных источников или выноса речных вод. Мангровые леса занимают узко ограниченную зону между самым низким уровнем воды в период отлива и самым высоким приливом (территорией, которая заливается 10–15 раз в месяц). Таким образом участки, занимаемые мангровой, находятся под водой в течение примерно 40% от общего времени. Во время отлива грунт в районе произрастания мангров подсыхает и содержание соли в нем возрастает в несколько раз. Деревья мангров обладают способностью выносить большие колебания концентрации солей (главным образом поваренной соли) в почве. Корни их всасывают опресненную воду за счет ультрафильтрации. Жидкость, поступающая в сосуды мангровых растений, содержит всего около 0,03% соли. И все же соль накапливается в тканях, особенно сильно в старых листьях из-за длительной транспирации. Листья мангров сочные, но в то же время жесткие и кожистые. Древесные породы, слагающие мангры, обладают укрепляющими ходульными корнями и поднимающимися из грунта вверх (отрицательный геотропизм) дыхательными корнями - пневматофорами. Их плоды обычно снабжены воздухоносной тканью и могут длительное время плавать в воде. Мангры состоят обычно из вечнозеленых деревьев высотой 10–15 м. Наиболее высокоствольные деревья (до 27–30 м) встречаются в мангровах Восточного полушария. В зависимости от частоты и продолжительности затопления, характера субстрата (илистый или песчаный), соотношения пресной и морской воды (в устьях рек) растения в мангровых зарослях расположены поясами, в каждом из которых доминируют один–два (иногда несколько) видов.[1] 
 
 
 
 
 
 

                                                           9

Глава 2. Биологические  сведения о мангровых

      Мангровые заросли — вот тип среды обитания мангров. Это исключительно субтропики и тропики, где есть приливы и отливы, а значит — почва или осадочные отложения, перенасыщенные водой и солевым раствором или водой переменной солёности. К районам распространения мангров относятся эстуарии рек и участки морских побережий. В среде обитания мангров насчитывается множество самых разных видов растений, но «истинными» манграми (которые встречаются почти всегда только в среде обитания мангров и редко где-либо ещё) является около 54 видов 20 родов, относящихся к 16 семействам (Hogarth, 1999). Эволюционная конвергенция привела к тому, что многие виды этих растений нашли аналогичные пути решения проблем изменения солёности воды, уровня прилива (затопление), анаэробных почв и сильного солнечного света — следствия нахождения в тропиках. [11]

2.1.Приспособление  к низкому содержанию кислорода

      Красные мангры, которые обитают  в самых затопляемых зонах,  приподнимают себя над уровнем  воды с помощью ходульных корней, а затем могут усваивать воздух через поры в коре (чечевички). Чёрные мангры произрастают повыше и выпускают множество дыхательных корней — пневматофор (специальные корнеподобные образования, которые торчат вверх из почвы подобно соломинкам для дыхания), покрытых чечевичками. Эти дыхательные корни достигают высоты до 30 см, хотя у некоторых видов они бывают длиной более 3 метров. Пневматофоры бывают 4 типов — опорные или ходульные, дыхательные или трубочные, коленчатые и ленточные или досковидные. Коленчатые и ленточные пневматофоры могут сочетаться с опорными корнями в основании дерева. Для облегчения переноса кислорода внутри растения корни также содержат рыхлую паренхимную ткань (аэренхима).[11]

2.2. Ограничение  потери влаги

       По причине нехватки пресной  воды в засоленных почвах литоральной  зоны мангры выработали способы  ограничения потери влаги через  листья. Они могут ограничивать  открытие устьиц (небольших пор на поверхности листьев, через которые совершается обмен двуокисью углерода и водяным паром во время фотосинтеза), а также способны изменять ориентацию своих

                                                          10

листьев. Поворачивая  листья таким образом, чтобы избежать жестких лучей полуденного солнца, мангры уменьшают испарение с  поверхности листа.[3]

2.3. Ограничения  попадания соли

        Красные мангры препятствуют попаданию соли благодаря довольно непроницаемым корням, которые сильно опробкованы, действуя как сверхфильтрационный механизм, не пропускающий соли натрия в растение. Вода внутри растения показывает, что 90 %, а в некоторых случаях повышенного содержания соли — до 97 %, соли было исключено корнями. Любая соль, накапливающаяся в побегах, акумулируется в старых листьях, которые затем сбрасываются, а также в клеточных пузырьках, где она не может причинить никакого вреда. Белые (или серые) мангры могут выводить соль непосредственно благодаря наличию двух солевых желез у основания каждого листа (отсюда происходит их название — их покрывают белые кристаллики соли).[3]

2.4. Поглащение питательных веществ

       Самой большой проблемой для  мангров является поглощение питательных веществ. Поскольку почва под манграми всегда насыщены водой, в ней мало свободного кислорода. При столь низких уровнях кислорода анаэробные бактерии высвобождают газообразный азот, растворимое железо, неорганические фосфаты, сульфиды и метан, которые способствуют особенно резкому запаху мангров и делают почву неблагоприятной для развития большинства растений. Поскольку почва бедна питательными веществами, мангры приспособились к ней, изменив свои корни. Система ходульных корней позволяет манграм получать газообразные вещества непосредственно из атмосферы, а различные другие питательные вещества, типа железа — из почвы. Довольно часто они запасают газообразные вещества непосредственно в корнях, чтобы их можно было перерабатывать, даже когда корни находятся под водой во время прилива. [4] 
 
 

                                                          11

2.5. Повышение  выживаемости потомства

       В столь суровой среде мангры  выработали специальный механизм, помогающий их потомству выжить. У всех мангров плавучие семена, приспособленные к распространению по воде. В отличие от большинства растений, семена которых прорастают в почве, многие мангры (например, красное мангровое дерево) «живородящие», то есть, их семена прорастают, ещё не отделившись от дерева. После прорастания проросток растёт либо внутри плода (напр., эгиалитус (Aegialitis), акантус (Acanthus), авиценния (Avicennia), эгицерас (Aegiceras)), либо через плод наружу (напр., ризофора (Rhizophora), цериопс (Ceriops), бругуйера (Bruguiera), нипа (Nypa)), образуя сеянец (проросток, готовый к отделению), который может питаться самостоятельно с помощью фотосинтеза. После созревания сеянца он падает в воду, которая может переносить его на большие расстояния. Сеянцы способны переносить высыхание и оставаться в спящем состоянии в течение недель, месяцев или даже более года до тех пор, пока не попадут в благоприятную среду. Когда сеянец готов укореняться, он меняет свою плотность таким образом, что его удлиненная форма теперь плавает в воде не горизонтально, а вертикально. В таком положении повышается вероятность того, что он застрянет в грязи и укоренится. Если сеянец не укоренится, то он может изменить свою плотность так, чтобы снова отплыть в поисках более благоприятных условий.[10]

Рис. 2. Мангровый  лес в Танзани (http://www.travelphoto.ru/index/id/905) 

                                                          12

 Глава 3.Виды  мангровых

      Виды рода бругиера, напротив, тяготеют к более сухим, внутренним участкам мангровых зарослей, где образуют исключительно густые прямоствольные леса, под пологом которых постоянно царит полумрак. У бругиеры радиально отходящие от основания ствола горизонтальные корни образуют высокие вертикальные узловатые и корявые коленчатые выросты, торчащие из грунта. Нижняя их часть, погруженная в почву, несет многочисленные питающие корни, а верхняя с годами нарастает в высоту и покрыта пробкообразной коркой, через поры которой происходит снабжение кислородом тканей корневой системы. [11] 
 
      Цветки ризофоровых собраны в небольшие верхоцветные соцветия, иногда одиночные (в пазухах листьев), обычно обоеполые. Лепестки неяркие, чаще белые, желтоватые или коричневатые. Опыление происходит в основном с помощью ветра. Но у бругиеры обильно выделяющие нектар цветки привлекают бабочек-бражников и других насекомых, а также птиц-нектарниц. Жесткие деревянистые плоды ризофоровых содержат одно семя. В необычных экологических условиях произрастания у этих растений

                                                          13

выработалось  особое свойство – живорождение (вивипария), то есть прорастание семени в плоде, еще висящем на материнском растении. Зародыш ризофоровых начинает развиваться сразу после оплодотворения. Через 11–13 недель он пробивает стенку плода и продолжает энергично расти. У ризофоры остроконечной такие висячие проростки достигают 1 м в длину, из-за чего эти растения называют «свечными деревьями». Проростки остаются на дереве 30–39 недель, иногда целый год, а затем падают вертикально вниз. Если грунт под деревом – мякгий ил, проростки втыкаются в него и за счет этого не уносятся сразу приливно-отливными течениями. На более плотном грунте опавшие проростки остаются лежать на поверхности и укореняются лежа, постепенно поднимаясь. Нередко при этом часть их высыхает на солнце, а другая сносится водой в море. [11] 
 
      Унесенные морской волной, проростки ризофоровых могут совершать длительные (до года) морские путешествия, сохраняя при этом жизнеспособность. Это является основным фактором, обеспечивающим широкое распространение ризофоровых на тропических морских побережьях. Местами они переходят линию тропиков, где теплые течения и климат благоприятствуют развитию мангровы. Благодаря мангровым ризофоровым возникают острова, которые сначала поодиночке вырастают на мелководье, а затем постепенно сливаются. [11] 
 
     Экономическое значение ризофоровых невелико. Древесина их служит топливом, используется в строительстве, в основном для свай, шпал, балок в подводных и подземных сооружениях. Она тяжелая, твердая, прочная, мало подвержена воздействию моллюсков. Кора мангровых ризофоровых, содержащая до 40% дубильных веществ, находит применение в кожевенном производстве и для получения красителей. [11] 
 
      К семейству вербеновых (Verbenaceae) принадлежат виды рода авиценния (Avicennia) – характернейшие растения мангровых зарослей почти во всех тропических странах. В то же время авиценния более устойчива к зимним холодам, чем другие мангровые деревья, и в Южном полушарии (в Новой Зеландии) заходит на юг дальше других видов. Как и другие мангровые, авиценния имеет особые дыхательные корни – пневматофоры, растущие вертикально вверх, выступающие из ила во время отлива и снабжающие подземные части растения кислородом через систему расположенных на концах отверстий, связанных с межклетниками корня. Прорастание семян авиценнии, как и у ризофоровых, начинается уже на материнском растении, и опадающие односемянные плоды несут вполне развитый проросток. В природе виды авиценнии часто приходят на смену мангровым ризофоровым.  
 
      Семейство мирисиновых (Myrsinaceae) включает в себя род эгицерас

                                                           14

(Aegiceras), один из представителей которого, эгицерас рожковидный (A.corniculatum) – одно из распространенных растений, защищенных от прибоя мангровых лесов на илистых побережьях Индийского и Тихого океанов, от Индии и Шри-Ланки до Южного Китая и Северо-Восточной Австралии. Другой вид рода, эгицерас цветущий (A.floridum), встречается только в Меланезии. [11] 
 
      Эгицерасы – кустарники или небольшие деревца высотой не более 8 м, с дыхательными корнями-пневматофорами, снабжающими растение кислородом, с кожистыми листьями, нередко покрытыми кристаллами солей, выделяемых особыми солевыми железками. Растут эгицерасы главным образом в болотах по берегам рек и эстуариев и приурочены к внутренней зоне мангров, где меньше ощущается влияние соленой воды. Как у ризофоровых и авиценнии, единственное крупное удлиненное семя эгицерасов прорастает без периода покоя, еще в висящем на дереве плоде. Но оболочку плода проросток прорывает лишь после его опадения. Плоды этих растений переносятся морской водой. Кроме эгицераса, в мангровых зарослях встречаются и другие мирсиновые – эрдисия эллиптическая (Ardisia elliptica), рапанея зонтичниковая (Rapanea umbellulata) и др. [11] 
 
      К семейству соннератиевых (Sonneratiaceae) относятся 5 видов рода соннератия (Sonneratia), которые произрастают в мангровых зарослях на морских побережьях Восточной Африки и Мадагаскара, Тропической Азии до островов Хайнань и Рюкю, Микронезии, Больших и Малых Зондских островов, Северной Австралии, на Новой Гвинеи, Соломоновых островов и Новой Каледонии. Наиболее широкое распространение имеют соннератия белая (S.alba) и соннератия сырная (S. caseolaris). Соннератиевые – вечнозеленые деревья высотой 15–20 м, иногда больше. На их длинных горизонтальных корнях образуются многочисленные вертикальные, торчащие над поверхностью грунта выросты, покрытые рыхлой корой с обильными межклетниками и несущие много мелких питающих корней, образующихся в верхней части заново по мере накопления ила и песка. В этом и состоит главная функция вертикальных выростов, образующихся в затопляемом приливами грунте – постоянный вынос питающих корней в верхние плодородные слои.  
Цветки соннератиевых довольно крупные, обоеполые, расположенные по 1–3 или в небольших соцветиях-щитках. Лепестки у некоторых видов отсутствуют или малозаметны. Цветение ночное, кратковременное, на рассвете лепестки и тычинки опадают. Цветки издают неприятный запах, выделяют обильный нектар и посещаются вечером и на рассвете птицами-нектарницами, а ночью – нектароядными летучими мышами.  
Плоды соннетратиевых – ягоды, быстро сгнивающие на поверхности грунта. После этого семена разносятся водой и прорастают на пляжах и коралловых

                                                           15

террасах. Древесина соннератиевых коричнево-черного цвета, тяжелая, достаточно прочная. Местные жители иногда используют ее при строительстве домов и для изготовления лодок. [11]

       К семейству комбретовых (Combretaceae) относится конокарпус прямостоящий (Conocarpus erectus) – небольшое вечнозеленое дерево, встречающееся на побережьях Атлантического океана. Конокарпус тяготеет к внутренней части мангровых зарослей. По мере нарастания намываемого приливами грунта это растение образует в нижней части ствола придаточные корни.[11]

3.1. Основные  видовые компоненты

      Акантовые (Acanthaceae) (син. авиценниевые (Avicenniaceae) или вербеновые (Verbenaceae)) Авиценния (Avicennia), 9 Комбретовые (Combretaceae) Лагункулария (Laguncularia), 11; Люмницера (Lumnitzera), 2 Пальмы (Arecaceae) Нипа кустистая (Nypa fruticans), 1 Ризофоровые (Rhizophoraceae)   Бругиера (Bruguiera), 6; Цериопс (Ceriops), 2; Канделия (Kandelia), 1; Ризофора (Rhizophora), 8 Соннератиевые (Sonneratiaceae) Соннератия (Sonneratia), 5  

Рис.3. Авиценния индонезийская (фото А.Аликринский. 1999) 

                                                           16

3.2. Прочие видовые  компоненты

       Acanthaceae Acanthus, 1; Bravaisia, 2 Bombacaceae Camptostemon, 2 Cyperaceae Fimbristylis, 1 Euphorbiaceae Excoecaria, 2 Lythraceae Pemphis, 1 Meliaceae Xylocarpus, 2 Мирсиновые (Myrsinaceae) Эгицерас (Aegiceras), 2 Миртовые (Myrtaceae) Осборния (Osbornia), 1 Pellicieraceae Пеллициера (Pelliciera), 1 Plumbaginaceae   Aegialitis, 2 Pteridaceae Acrostichum, 3 Rubiaceae Scyphiphora, 1 Sterculiaceae Heritiera, 3