Головна

Біогенний оборот речовин

  1. A. Виділіть першу порожню осередок шпальти «Число джерел викидів шкідливих речовин в атмосферу (од.)».
  2. HАPКОТІЧЕСКІЕ ВЕЩЕСТВА, ЇХ ДІЯ HА ЛЮДИНИ І КЛАСИФІКАЦІЯ.
  3. IV. Управління оборотним капіталом
  4. IV. Управління оборотним капіталом
  5. Net working capital - Чистий оборотний капітал, в грошових одиницях
  6. " Кожна тварина і людина, померлі природною смертю, вмирають від неповноцінного харчування, тобто від дефіциту поживних речовин ".
  7. V2: Інфінітивні групи і обороти

Биогеохимический цикл, або «малий біологічний кругово-
 рот », - одне з головних ланок функціонування геосистем. В ос
 нове його - продукційний процес, т. е. освіту органічного
 речовини первинними продуцентами - зеленими рослинами, кото
 які витягають двоокис вуглецю з атмосфери, зольні елементи
 і азот - з водними розчинами з грунту. Близько половини создавае-
 мого при фотосинтезі органічної речовини (брутто-продукції)
 окислюється до СО2 при диханні і повертається в атмосферу. остав-
 шаяся (за вирахуванням витрат на дихання) фитомасса називається
 чистої первинної продукцією. Частина її надходить в трофічну
 ланцюжок - споживається рослиноїдних тваринами (фітофага-
 ми); Наступного трофічний рівень представлений м'ясоїдними
 тваринами (зоофаги).

При переході від одного трофічного рівня до іншого ставлення
 ня біомас зменшується на 2-3 порядки, т. і. в п: 100 -
п: 1000 разів. Особливо великий розрив спостерігається в лісах, де ос-
 новная маса гетеротрофних організмів припадає на сапрофагов.
 Згідно Р. Уїттекер, в злаковников тварини в середньому потреб-
 ляють 10-15% чистої первинної продукції, в лісах - 4-7%,
 в пустелях і тундрах - 2-3%. Ефективність зростання, т. Е. Ставлення
 ня вторинної продукції до споживання, в спільнотах злаковников
 і пустель становить приблизно 15%, а у всіх інших спільнот
 суші - 10%. В результаті виходить, що вторинна продукція на
 суші становить менше 1% від первинної, за винятком степів
 і саван (табл. 8).

Основна частина фітомаси після відмирання руйнується жи
 вотного-сапрофагам, бактеріями, грибами, актиноміцетами. В До-
 кінцевому рахунку мертві органічні залишки минерализуются мікро-
 організмами (у меншій мірі шляхом абиотического окислення).
 Кінцеві продукти мінералізації повертаються в атмосферу



(СО2 і інші леткі сполуки) і в грунт (зольні елементи
 і азот). Процеси творення і руйнування біомаси не завжди
 збалансовані - частина її (в середньому менше 1%) може випадати
 з кругообігу на більш-менш тривалий час і аккумуліро-
 тися в грунті (у вигляді гумусу) і в осадових породах.

Біологічний метаболізм характеризується численними
 показниками, в тому числі що стосуються внутрішнім обмінним
 процесам в самому біоценозі - між його різними трофіческі-
 ми рівнями, таксономическими групами, зеленими (фотосінтезі-
 рующими), нефотосинтезуючі надземними і підземними час-
 тями фитоценоза і ін. Для географа першорядний інтерес перед-
 становлять взаємини біоценозу як цілого з іншими блоками
 геосистеми, залежність біогенних потоків і біологічної про-
 ності від географічних чинників, закономірності їх проявле-
 ня на регіональному і локальному рівнях, ступінь замкнутості або
 відкритості біологічного кругообігу і його роль у внутрішньому
 механізмі функціонування ландшафту і його зовнішніх зв'язках.

З цієї точки зору, найважливіші показники біогенного ланки
 функціонування - запаси фітомаси і величина річної пер-
 вичной продукції, а також кількість осаду і акумулюється
 мертвого органічної речовини. Для оцінки інтенсивності круго-
 ворота використовуються похідні показники: відношення чистого
 первинної продукції до запасів фітомаси, ставлення живий фіто-
 маси до мертвого органічного речовини і ін. Для характеристи-


ки вкладу біоти в функціонування геосистем особливо важливі
 біогеохімічні показники: кількість елементів живлення, по-
 требляют для створення первинної біологічної продукції (місткість
 кістка біологічного кругообігу) і їх хімічний склад, повернення
 елементів з опадом і закріплення в істинному прирості, накопичення
 в підстилці, втрата на виході з геосистеми і ступінь компенсації
 на вході.

У табл. 9-11 наведені основні показники біологічного
 ланки функціонування ландшафтів за різними джерелами.

Продуктивність біоти визначається як географічними факто-
 рами, так і біологічними особливостями різних видів. най-
 великими запасами фітомаси характеризується лісова рослинність
 ність, едифікатори якої здатні накопичувати живу речовину
 протягом багатьох десятиліть і навіть століть. максимальні
 запаси притаманні лісам з довго живе секвої вічнозеленої.
 Однак при наявності окремих специфічних видів, складових
 виключення, загальна закономірність полягає в тому, що у аналогич-



них життєвих форм (деревних, трав'янистих і ін.) запаси біо-
 маси тим більше, чим вище теплозабезпечення і чим ближче
 до оптимуму співвідношення тепла і вологи.

У величині щорічної біологічної продукції регіональні


і локальні географічні закономірності, включаючи зональність,
 секторность, висотну поясність і внутріландшафтной морфологі-
 чний диференціацію, виявляються більш чітко. при достаточ-
 ном кількості вологи продуктивність зростає від високих широт
 до низьких відповідно до зростання енергозабезпечення. У одинако-
 вих термічних умовах найбільша продуктивність спостерігається


при оптимальному співвідношенні тепла і вологи. У порівнянних (пла-
 Коріння) розташування максимальна біологічна продуктів-
 ність притаманна екваторіальних ландшафтів (див. табл. 9), помітно
 менше вона у вологих (лісових) субтропіках. серед суббореаль-
 них ландшафтів найвищої продуктивністю виділяються лугові
 степи, їм трохи поступаються широколисті ліси. Найнижча
 продуктивність властива ландшафтам з різким дефіцитом тепла
 (Полярним) або вологи (пустельним).

Ставлення первинної продуктивності до запасів фітомаси най-
 вища в трав'яних спільнотах, у яких немає багаторічних надзем-
 них органів (в лугових степах до 1,4: 1), найнижча - у лісових
 (0,03-0,06: 1).

Значна частина щорічної продукції відмирає і разрушает-
 ся - потрапляє в деструкционная цикл, менша частина закріплюється
 в прирості (див. табл. 10). Отмершее органічна речовина, як
 правило, в повному обсязі минерализуется, акумулюючи в різному
 кількості і різних формах в ландшафті. швидкість руйнування
 органічної маси зростає зі збільшенням притоку сонячного тепла.
 При нестачі тепла щорічний опад не встигає руйнуватися
 і в ландшафті накопичується надлишкова мортмасса. У екстраарід-
 них ландшфатах з їх високим енергетичним потенціалом і незна-
 чительной продуктивністю інтенсивність деструкції набагато пре-
 перевищує продукування біомаси, і накопичення мертвого органічний
 ського речовини практично відсутня. Продукційні і деструк-
 ційних процеси найбільш збалансовані в умовах, близьких
 до оптимуму по співвідношенню тепла і вологи. Зі збільшенням тепло-
 забезпеченості основна частина органічних залишків переходить в
 грунтовий гумус. У лугових чорноземних степах його запаси достига-
 ють 600-1000 т / га, в грунтах широколистяних лісів - близько 300,
 тоді як в тайгових - близько 100, а в тундрових - близько 70 т / га.
 У тундрі і тайзі в складі мортмасси переважають неразложівшіе-
 ся рослинні залишки - головним чином підстилка, а також
 сухостій, хмиз, мертві коріння і ін. Запаси підстилки в цих
 зонах досягають 40-50 т / га; в широколистяних лісах вони сокра-
 щаются до 10-15, а в екваторіальних - до 2 т / га. В степах наземних
 ная мортмасса представлена ??рослинної дрантям (4-10 т / га).

Мертве органічна речовина і запас біомаси в органах
 рослин служать важливим резервом поживних речовин, забезпечують
 вающим стійкість біоти до коливань зовнішнього середовища і позволя-
 ющим підтримувати біологічний метаболізм в умовах інтен-
 сивного абіогенного виносу елементів зольного і азотного живлення
 Лісова рослинність, як відомо, існує в умовах надлишкових
 точного зволоження та інтенсивного стоку, що веде до безвозврат
 ної втрати елементів живлення; лісові грунти відносно бідні
 цими елементами. У такій обстановці запас елементів-органогенов
 в живу речовину і в потужній підстилці, міцно утримує
 необхідні елементи живлення, забезпечує певну авто-


номность (високий ступінь замкнутості) біологічного кругово-
 рота.

В степах, де рослинність не спроможна акумулювати запаси
 живої фітомаси, а опад швидко руйнується, резерв мінерального
 харчування зосереджений в грунтовому гумусі.

Одним з показників швидкості трансформації органічного
 речовини може служити відношення річної первинної продукції
 до запасів мертвих рослинних залишків (без грунтового гумусу):
 в тундрі - 0,02, в лісах-0,15, в лугових степах - 0,9, в пусти-
 нях - 25 і більше.

З величиною первинної біологічної продуктивності непосред-
 ного пов'язана ємність біологічного кругообігу речовин. хоча
 кількість утягненого в оборот мінеральної речовини залежить
 від біологічних особливостей різних видів, розміщення цих
 видів значною мірою підпорядковано географічним закономірно-
 ня. Так, хвойні дерева асимілюють менше зольних еле-
 ментів і азоту, ніж листяні, а останні - менше, ніж травя-
 ність рослинність. Рослини аридних областей використовують для
 створення органічної маси більше хімічних елементів, ніж
 рослини гумідних областей. Найменша зольність у мохів (2
 4% від сухої речовини), найбільша - у галофітов (до 25%).
 Зольність хвої і листя дерев - 3-4%, деревини хвойних -
 0,4, листяних - 0,5, злаків - 6-10%.

Поєднання всіх факторів призводить до того, що найнижча
 ємність біологічного кругообігу властива полярним і тун-
 Дрова ландшафтам (див. табл. 10, 11), хоча продуктивність у них
 вище, ніж в пустелях. У бореальних і особливо суббореальних
 лісах в оборот втягується значно більше зольних елементів
 і азоту, але максимальна ємність кругообігу серед плакорні
 суббореальних спільнот властива луговим степам. На першому
 місці в зональному ряду за кількістю утягненого в круговорот
 мінерального речовини стоять вологі екваторіальні ліси.

Що стосується елементарного хімічного складу речовини, учас-
 твующего в біологічному метаболізмі, то основну його частину
 складають найважливіші елементи-біогени, головним чином N, К,
 Са, Si, потім Р, Мg, S, Fе, А1 тощо. В залежності від виборчої
 здатності рослин до поглинання тих чи інших елементів, їх
 кількісні співвідношення в складі біомаси і щорічно потреб-
 ляемого мінеральної речовини кілька варіюють, виявляючи
 також певні географічні закономірності - перш все
 го зональність. Так, тундрові спільноти споживають більше
 всього азоту, потім слідують кальцій і калій; в мінеральному метабо-
 лизма тайги на першому місці також коштує азот, багато споживається
 кальцію, на третьому місці - калій; в широколистяних лісах - на
 першому місці кальцій, потім азот і калій, в степах основні еле
 менти йдуть в такому порядку: кремній, азот, калій, кальцій,
 в пустелях - кальцій, калій, азот, магній; в тропічних і еквато-


ріальних лісових ландшафтах особливо активно поглинаються крем-
 ний, залізо, алюміній.

До цих пір мова йшла про мінеральному обміні рослинності
 з грунтом, але слід згадати, що основна частина живої речовини
 будується з елементів, які асимілюються в результаті газо-
 обміну рослин з атмосферою. Важливу роль відіграє вуглецевий
 обмін, з яким пов'язані биогенная трансформація сонячної
 енергії, баланс СО2 в геосистемах та її подальша міграція, від
 чого, зокрема, залежать характер обмінних процесів в поглоща-
 Ющем комплексі грунтів, хімізм вод річкового стоку і т. д.

Кількість асимільованого вуглецю в десятки разів перевищує
 величину споживаних зольних елементів і азоту. щорічне
 споживання СО2 тундрової рослинністю становить близько
 10 т / га, южнотаежнимі і широколистяними лісами - близько 35,
 луговими степами - близько 50, вологими екваторіальними лісу-
 ми - близько 130 т / га. У більшості співтовариств (особливо в лісових)
 понад половини асимільованого вуглецю повертається в ат-
 мосферу при диханні організмів (в основному рослин, а також
 мікроорганізмів; частка тварин становить 1-3%). решта
 частина міститься в щорічній продукції вуглецю висвобожда-
 ється при розкладанні органічних залишків і також повертається
 в атмосферу у вигляді СО2; відносно невелика кількість розчиненої
 ряется в воді, утворюючи вугільну кислоту, яка дисоціюють на
 іони НСОз- і Н+ . В середньому поглинання і виділення вуглецю
 балансуються в річному циклі, але невелика його частка (менше 1%)
 виводиться з біологічного кругообігу - акумулюється в по-
 чве, виноситься із стоком.

зв'язування СО2в процесі фотосинтезу супроводжується виділенням
 ням вільного кисню. При диханні і розкладанні органічний
 ських залишків кисень споживається на окислення органічної
 речовини до СО2. Але оскільки частина мертвої органічної маси
 випадає з деструкционная циклу, надходження кисню в атмос-
 Феру в результаті біологічного метаболізму перевищує його по-
 споживання. Згідно Н. І. Базилевич, це перевищення становить
 в дібровах 6,16 т / га-рік, в южнотаежних ельниках - 3,7, в біло
 саксаульниках - 0,65, в тундрі - 0,44 т / га * год. У луговий степу
 синтез і розкладання збалансовані і біологічний обмін немає
 впливає на кисневий баланс. Якщо ж виключити накопичення
 біомаси в прирості і враховувати тільки незворотні втрати орга
 ного речовини (його зовнішні вихідні потоки - зі стоком,
 вітром), то на першому місці (в межах території СРСР) по
 накопиченню кисню будуть ялинники, потім тундра; внесок дібров
 і лугових степів нікчемний.

Всі викладені закономірності засновані на досить широ-
 ких регіональних порівняннях за матеріалами для плакорні місце-
 положень і відповідних їм спільнот. Тим часом в характе-
 ре біологічного кругообігу і продукуванні біомаси наблю-
 даються істотні внутріландшафтной відмінності між пла-


Коріння (автономними, елювіальними) і підлеглими (акуму-
 лятівнимі, переважно гідроморфних) фациями. при недо-
 татність атмосферному зволоженні і високою теплообеспеченности
 перерозподіл вологи в ландшафті обумовлює велику кон-
 трастность в інтенсивності біологічного кругообігу і продуці-
 ровании біомаси по местоположениям. У гідроморфних местопо-
 положеннях, як правило, спостерігаються найбільш високі показники.
 Так, в гривастих-улоговина лесостепном ландшафті Барабинской
 степи плакорні лучно-степові фації плоских вершин грив на
 звичайних чорноземах продукують щороку 19 т / га фітомас-
 си, а трав'яні болота межгрівних депресій на торф'яно-болотного
 слабосолончаковатой грунті - понад 60 т / га. Перші споживають на
 створення фітомаси тисячі сімсот шістьдесят-один кг / га * рік зольних елементів і азоту,
 а другі - 3831 (дані П. І. Базилевич і А. А. Тітлянова).

Різко виражена внутріландшафтной контрастність в зазначеному
 відношенні в пустелях, де ділянки з незначною продуктивністю
 (Такири, солончаки) поєднуються з трав'яними Туган (зарості
 очерету, рогозу та ін.), що дають майже до 100 т / га первинної
 продукції.

В умовах надлишкового атмосферного зволоження і низької
 теплообеспеченности додаткову кількість вологи за рахунок внут-
 ріландшафтного перерозподілу атмосферних опадів мало
 впливає на біологічну продуктивність або навіть побічно веде
 до її зниження, оскільки перезволоження погіршує термічний
 режим і аерацію. З цих причин в тундрі заболочені поніже-
 ня відрізняються найбільш уповільненим біогенних обігом речовин
 і зниженою продуктивністю. З іншого боку, плакорні під-
 шення сильніше схильні до впливу вітру, здування снігу
 і вихолажіванію. Найсприятливішими виявляються транселю-
 віальние схилові розташування, де і спостерігається най-
 Шая для тундри біологічна продуктивність.

У тайзі і широколистяних лісах внутріландшафтной разли-
 чия продуктивності і інтенсивності биогенного кругообігу відноси
 тельно невеликі; в найкращих умовах перебувають тепліші
 і дренованих розташування, в найгірших - болота, що дають
 всього 2-4 т / га первинної продукції в рік.

Ступінь замкнутості біологічного кругообігу також різноманіт
 на для автономних і підлеглих фацій. Перші в цілому характе-
 ризуются високою замкнутістю кругообігу, т. е. незначним
 участю зовнішніх потоків органічної речовини в порівнянні
 з внутрішніми. Приплив речовини ззовні (з атмосферними опадами,
 пилом), як правило, невеликий, втрата його (зі стоком, вітровим
 виносом) частіше перевищує приплив, але в різних зональних типах
 геосистем співвідношення можуть істотно диференціюватися. за
 розрахунками Н. І. Базилевич, в тундрі вхідні потоки органічного
 речовини становлять всього 0,2% від величини щорічної первинної
 продукції, а вихідні досягають близько 4%, так що баланс вещест-
 ва негативний і втрата його становить 116 кг / га, або 3,4% від
 щорічної продукції. У южнотаежних ельниках винос (365 кг / га)



перевищує привнось ззовні (15 кг / га) на 350 кг / га, т. е. становить
 приблизно 2% від первинної продукції. У дібровах вхідні і вихід-
 ні потоки (10 і 9 кг / га відповідно) майже збалансовані,
 а в луговий степу перші навіть дещо перевищують другі
 (10 проти 1,4 кг / га), так що позитивне сальдо балансу состав-
 ляє близько 0,4% від первинної продукції. У белосаксаульніках
 втрати органічної речовини, головним чином через видування,
 рівні 30 кг / га, прихід же незначний (2 кг / га), і в середньому за
 рік втрачається близько 10% первинної продукції1.

У підлеглих морфологічних частинах ландшафту вхідні
 і вихідні потоки речовини можуть бути в багато разів більше, ніж
 в плакорні. У гідроморфних фаціях вхідні і вихідні потоки
 зазвичай не компенсуються і можлива підвищена акумуляція
 як органічного, так і мінерального речовини. показовий
 приклад порівняння плакорні лучно-степовою фації на плоскій
 вершині гриви і низинного трав'яного болота в межгрівних поніже-
 ванні призводять Н. І. Базилевич і А. А. Тітлянова (табл. 12).


На основі даних табл. 12 неважко зробити висновок, що в подчи-
 ненной гідроморфних фації оборот речовини набагато інтенсивніше,
 ніж в плакорні. При цьому зовнішні абіогенні потоки відповідні
 з внутрішніми біогенними. Однак структура тих і інших потоків
 принципово різна: в абіотичних потоках домінують солі,
 майже не асимільовані рослинами. Головні джерела їх
 надходження - висхідні розчини і потік грунтових вод. далі
 видно, що винесення по всіх елементах не збалансований з їх надходжень
 ням ззовні, внаслідок чого відбувається акумуляція преиму-
 щественно солей. За вуглецю, азоту і біогенних несолевим
 зольним елементам внутрішній оборот і в цій фації багаторазово
 перевищує зовнішній. У плакорні лугового степу також спостерігається
 деяка надмірність солей, що надходять сюди з атмосферними
 опадами, тоді як баланс біогенних зольних елементів отри-
 цательних; винос відбувається в основному з водами поверхневого
 стоку.



Вологооборот в ландшафті | Абиотическая міграція речовини літосфери

Висотна ландшафтна диференціація рівнин. Ярусність і бар'єрність на рівнинах і в горах | Структурно-петрографічні фактори і морфоструктурні диференціація | Співвідношення зональних і азональні закономірностей і їх значення як теоретичної основи фізико-географічного районування | | Поняття про ландшафт | Компоненти ландшафту і ландшафтообразующие чинники | межі ландшафту | Морфологія ландшафту | Проблеми типології та формалізації в морфології ландшафту | Структура і функціонування ландшафту |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати