Raft Master » Научная библиотека » Биоэкология » Кольцевые потоки в экосистемах


  • 5-01-2013, 05:53
  • | Views: 785


Кольцевые потоки в экосистемах

Кольцевые потоки в экосистемах

Биокосные системы леса, луга, степи (рис. 7.6). В их структуре выделяется косная (минеральные вещества атмосферы и почвы) и биогенная (растение, животные, грибы, микроорганизмы, сложные органо-минеральные продукты жизни) составляющие.

При рассмотрении биогеохимического круговорота веществ в экосистемах леса, луга, степи выделим два этапа превращений: первый - создание первичной продукции (J0) и второй - ее деструкция (JH). Вместе эти два процесса образуют относительно замкнутый цикл превращений веществ.

За вегетационный период растение создает новое органическое вещество (первичную продукцию). На создание нового вещества используется углерод (С02) из атмосферы и многочисленные минеральные вещества из почвы. Другими словами, растение в результате биохимических процессов синтезирует из неорганических веществ органические, а из них «конструирует» элементы своего тела. На втором этапе происходит обратный процесс - процесс деструкции («разборки»). Органическое вещество постепенно утрачивается, минерализуясь до соединений азота, фосфора, углерода и других элементов которые в свою очередь поступают в атмосферу и почву. Процесс разборки органических соединений длительный и многоступенчатый и представляет собой множества относительно замкнутых циклов («колец»), в которых участвуют различные группы организмов, начиная с фитофагов и заканчивая грибами и микроорганизмами.

Например, в экосистемах пастбищного типа большая роль в возврате химических элементов в окружающую среду принадлежит фитофагам. Растительноядные млекопитающие могут перерабатывать около 60 - 70% растительной продукции от его годового поступления в растения, а коэффициент замкнутости в системе «деревья леса - почва» варьирует в диапазоне 0.15 - 0.4 (табл. 7.1). Более высокие величины возврата (67 - 94%) и соответственно, более высокая замкнутость биологического круговорота (0.06 - 0.33) характерны для зольных элементов (табл. 7.2). Второй этап - это трансформация опавших листьев в гумус. Этот процесс длительный и многоступенчатый.

Баланс, составленный по углероду для смешанного горного леса США (Вог-man, Likens, 1979), показал весьма высокую замкнутость биологического круговорота - коэффициент замкнутости по углероду (К3 = (JD - Jh)/J0 ) равнялся 0.01. Это значит, что практически весь углерод, захваченный растениями в процессе создания первичной продукции (J0), освобождается во внутреннюю среду экосистемы в процессе дыхания на втором этапе биогеохимического круговорота (JH), где основная роль принадлежит различным группам животных, грибам и микроорганизмам.

Таким образом, в естественных системах, каким является лес, существуют относительно замкнутые потоки веществ, благодаря которым поддерживается постоянство структуры систем и параметров среды. Однако в масштабах геологического времени биосферы, небольшие величины годового изъятия углерода из цикла (накопление органических веществ в почве и дальнейшее их захоронение) привели к существенному снижению его содержания в атмосфере и увеличению там концентрации кислорода.

Кольцевые потоки в экосистемах открытой части океана. В биокосных системах открытой части океана фотосинтез («сборка») органического вещества происходит в поверхностном слое воды, куда в достаточном количестве поступает солнечная энергия (рис. 7.7). «Разборка», разложение органического вещества происходит на любой глубине. В результате средние глубины, на которых происходят эти процессы, различаются. Органическое вещество (взвешенное органическое вещество) из зоны синтеза погружается в глубину и разлагается на неорганические соединения в зоне окисления. В свою очередь неорганические вещества углерода, азота, фосфора в соответствии с градиентом их концентраций на глубине и у поверхности диффундируют из зоны окисления в зону синтеза, а кислород в противоположном направлении. В результате биогеохимического цикла поддерживается постоянство в вертикальном распределении неорганических веществ в открытой части океана от его поверхности до глубин порядка сотен метров. С глубиной увеличиваются концентрации неорганических соединений углерода, азота, фосфора и снижается концентрация кислорода. В случае прекращения жизни в океане концентрация неорганического углерода в верхнем слое воды станет такой же высокой, как и в нижних слоях. Так как поверхностная концентрация С02 океана находится в равновесии с атмосферной, то в этом случае равновесие сдвинется в сторону образования углекислого газа атмосферы. А это значит, усилится парниковый эффект, а с ним изменится климат на Земле.




  • Вернуться



  • Еще по теме


    Молекулярная экология


    Образы кольцевых биосферных потоков


    Кольцевые потоки на молекулярно-клеточном уровне


    Замкнутость круговорота углерода в биосфере


    Разнообразие форм молекулярных сенсорных связей в сообществах

     

    Последние новости



    Пользовательский поиск

    Партнеры