Экотоны – это территории стыка или зон резкого перехода между двумя и более различными экологическими видами, например, между тундрой и хвойными лесами. Тюменские и челябинские экологи выяснили, что при создании искусственных экотонов эффективнее использовать толщи донных пород и отложений.
Искусственные изменения природных ландшафтов при повышении хозяйственной деятельности ставят задачу прогнозирования изменений в структуре и функционировании экосистем как на уровне состава сообществ, так и динамики численности организмов. Увеличение дискретности почв на суше и донных отложений в воде способствует перестройке экосистем, в связи с чем возникают экотонные экосистемы. Сегодня есть потребность в прогнозировании, моделировании и построении теорий для искусственного строительства экотонов.
Статья «Классификация экотонов в трехмерном пространстве: горизонтальные, вертикальные и кросс-горизонтальные экотоны» экологов ТюмГУ и Чел ГУ Сергея Гашева и Константина Корлякова вышла в сборнике «Серия конференций IOP: Науки о Земле и окружающей среде». Ученые доказали, что можно построить классификацию экотонов, функционирующих в трехмерном пространстве. В связи с этим, по их мнению, следует наметить основные стратегии при построении классификации экотонов.
Так по характеру их функционирования можно выделить два типа основных экотонов, наиболее часто проявляющихся в природе. Это макроэкотоны и микроэкотоны. Макроэкотоны ограничены силами гравитации и возникают, как правило, на горизонтальных поверхностях. К таким экотонам относятся переходные биомы (лесотундра, лесостепь), экотоны «вода-суша», экотоны «граница леса», крупные антропогенные экотоны.
Микроэкотоны функционируют в пределах адсорбционных сил и могут развиваться на вертикальных поверхностях. Примерами могут служить полосы мхов, водорослей, лишайников, грибов и бактериальных биопленок, развивающихся на шероховатых искусственных поверхностях, ограниченных по вертикали выступами и горизонтальными участками. В воде из-за большой плотности микроэкотоны могут характеризоваться более крупными размерами и формами организмов в виде мшанок, губок, полипов, ракообразных, моллюсков, многоклеточных водорослей, относящихся к перифитону.
В трехмерном пространстве биотопов можно рассматривать соответствующие три шкалы встречаемости экотонов. Это горизонтальные экотоны, вертикальные экотоны и кросс-горизонтальные экотоны, различающиеся по структуре. Пример горизонтального природного макроэкотона – подземный резервуар с нефтью или газом, ограниченный сверху плотными породами.
Примером антропогенного горизонтального микроэкотона может быть полиэтиленовый мешок, погруженный в почву или ил и препятствующий вертикальной миграции газов, создающий под этим мешком соответствующую анаэробную среду. Примеры вертикальных микроэкотонов – колодцы, бетонные плиты, дорожные бордюры, блокирующие горизонтальную миграцию микроэлементов и способствующие возникновению специфических вертикальных биоценозов. Примеры вертикальных макроэкотонов – угольные бассейны, шахты, приводящие к дискретности потоков подземных вод, подобно плотинам.
Примерами поперечно-горизонтальных или плоскостных макроэкотонов могут служить горы и отвалы месторождений, способствующие формированию у их подножий переходных полос растительности. В ходе опытов по внедрению экотонов в хозяйственную деятельность горизонтальные экотоны в виде метановых ловушек, прибрежные экотоны и искусственные плавучие рифы на основе межфазных экотонов показали наибольшую эффективность.
В процессе исследования, ученые сделали вывод, что при устройстве искусственных горизонтальных и вертикальных экотонов эффективнее использовать толщи донных пород и донных отложений. В технологическом аспекте при управлении биотопами можно не только накапливать биологические ресурсы, но и рассеивать накопленные экотонами органические и минеральные вещества.