Учебное пособие

- ксерофиты - наземныерастения,приспособившиесякзначительным

е-

зоннымколебаниямсодержаниявлагипочвевоздухеоби( сте,полателий

у-

пустыньи

- саксаул,вербколючкаюжья

);

- мезофиты - растения,занимающиепромежуточноеполомеждугиение

г-

рофитамиксерофитаНаиболее. распространенымезофитывумеренновла

ж-

ныхзонахбереза( ,

ябина,многие

луговыеилесныетравыидр.).

Погодныеиклиматическиеособенности

характеризуютсуточнымия,с

е-

зоннымимногколетемпературыбаниямитними,влажностивоздуха,обла

ч-

ности,осадков, инаправлениялывет.д.чтоопределяетразнообразие

условобитателейжизниназемнойсреды.Климатичеособенностизависяткие

отгеографически хусловийрайо,однакочасто

болееваженмикроклиматеп

о-

средственногомест обитания

организмов.

Вназемно -воздсредеуслшнойжизниосложняютсявиясуществованием

погодныхизменений

.Погода

- этонепрменяющеесярывносостоянижниех

слоеватмосферыпр

имернодовыс20кмграница( тытропосферы)Изменчивость.

погоды - этоп стоянизменениетакихфакторовоесреды,кактемператураи

влажностьвоздуха,облачность,осадки, направлениевет.д.

Многолетнийрежимпогодыхарактеризует

климатмес но

сти. Впонятие

климатавходятнетолькосреднемесяи з егодовыеаметеоролчныеения

о-

гическихпараметровтемперат( воздуха,влажн,с раммарнаясолнечнаясть

а-

диацт..),ноизакономеря ихсуточ,месячныхигодовыхостиизмен

е-

ний,атакжеихп

овторяемость.Основныеклимфатическиекторы

- этемперо

а-

тураивлажносрастительность.Следуотмети,ч оказываетьзначительное

влияниенауровеньзначенийклимфакторов.тических

Так,подлесаогом

влажностьвоздухавсегдавыше,колтебаниям

пературыменьше,чемнаоткр

ы-

тойместности.Различаетсясвет

овойрежместэти. х

Почва служиттвердойопоройдляорганизмов,которуюнеможетимобе

с-

печитьвоздух.Кр,корневаягомесистемапостарастениямводныеляет

с-

творынеобходимыхминеральных

соединеизпочвы.Важнзначениеийдляо

р-

ганизмовимеютхимическиефизичесвойствапочвы. кие

Рельефместности

создаетразнообрусловийжизнидляазиеемных

р-

ганиз,определяямикроклиматовограничиваясвободноеперемещениеорг

а-

низмов.

Влияниепо

чвенно-климатичесусловийнаорганизмыпривелокобразих

о-

ваниюхарактерныхприродныхзон

- биомов.Такназываютнаиболеекрупные

наземныеэко,сооистосновнымветствующиеемыклиматичзонамЗемли. ским

Особенностибольшихбиомовопределяпервуюочер тся

едьгруппировкой

входящихнихрастительныхорганизмов.Каждойфизико

-географических

зонприсущиопределсоотеношенияпланные

влаги,водныйсветовойр

е-

жим,типпочв,группировкиживотфауна( )растенийыхфлора( )Географич.

е-

скоераспредел

ение биомовносш характерротныйисвязаноизменением

климфакторовтемпера(ическихвлажность)отэкватополюсамура.При

этомнаблюд

аетсяопределеннаясимметвраспредия

еленииразлбиомовчных

обоихполушарий.ОсновнтропическийбиомЗе: ыли

лес,тропическаясава

н-

на,пу,стумереннумереннойепьынязоны,листлесопадзо,хвоны ный

лес( тайга),тундра,арктическаяпустыня.

Почвсредажизнинная

.Средиассмначетырехмитриваемыхсред

жиз-

нипочвавыдтесвязьюляетсянойжинеживогвого

окомпонентовби

осферы.

Почва - этонетолькосредаобитарганизмов, продуктияихжизнедеятел

ь-

ности.Можносчи, птоатьвозникчрезуасовместногольтатедействия

климфакторовтичеорганизмов, скихобеннорастений,наматеринскуюп

о-

роду,т

.е.наминеральныевеществаверхнеюслояземнойкорыпесок(,глину,

камнипр.).

Итак,почвойназываютслойвещ,лежащийпостгорныхверхпород,с

о-

стоящийизисходногоматериала

- подстминеральнлающегосубстратаго

- и

органическдо,йбавкикоторой

органипродуктыизмых

жизнедеятельности

перемешанысмелкчастицамизмененногоисходногоматериала.Структура

ипори стостьпочвывомногомопределяютдоступностьпитавеществельных

растениямпочвеннымживотным.

Всоставпоччетыревходятважных

структурныхкомпонента:

•минеральнаяоснова(50общего...соста60поч);%ваы

•органическвеществдо(10 %);ое

•воздух(15...25%);

•вода(25...

35%).

Органическвеществпочвы,котооборпазуетсяоеразложениимер

т-

выхо рганиличастейзмовхнапр(

имер,опавшихлистьев),называется

гумусом,

которыйобразуетверхний

плодородныйслпочвы.Важнесвопочвыствошее

- плодородие - зависитотмощностигумусовогослоя.

Каждомутипупочвсоответствуютопределенныйживмитный

е-

леннаярастительност

ь.Совокупностьпочвеноргаобеспечиваетыхизмов

е-

прерывныйкруговвещество,томчверотчислеобразованиег

умуса.

Почвсробеданнимеетсвойстсближающиеания, ееводной

наземно-воздушнойсредами.Какводнсреде,почвахневеликий

олебания

температуры.Амплитудыеезначенийбысза сровеличениемхаютглубины.

Приизбыткевлагиилиуглекислотыповышаетсявероятност

ьдефкислцита

о-

рода.Сходство

сназемно

-воздушнойсредойобитанияпроявл

яетсячерезналичие

пор,заполненныхвоздухо

м.Кспецифическимсвойс,присущимтольковампо

ч-

ве,относитсявысокаяплотность.Большую

рольвобразопочиграютвоанииы

р-

ганизмыипродуктыихжизнедеятельности.Почванаи

болеенасыщеннаяживыми

организмамичастьб .осферы

Впочвсрлимитирующименнойде

ифакторамиобычноявляютнедостя

а-

токтеплаинедостатокилиизбытоквлаги.Лимитирующфактораммогут ими

бытьтакжеинедостатоккислородаилиизбытокуглек.Жмногихзньслоты

почвеноргатесносвязыхизмовихраназмерами.Однисвободнопередвиг

а-

ютсявпочве,

другимнеобходиморазрыхлятьеедлядв поискаженияпищи.

Оргксредакнизмыжизни

.Сэтойсредойобитаниясвязан

паразитиче-

скийполупаобразитическийжиорганизмов.Паразитирующиеоргани

з-

мыв( ирусы,бактерии,простейшие,гр,некотбы

орыебеспозвоночные)получают

кондициониростабильнуюсредупо(температ,влажностианнуюдругимре

параметрам)иготовуюлегкоусвояемуюпищу.Врезул

ьтаэтупрощаютсяеого

всистемыорганы,некотоизнихутр.ачивыеНаиболееслабоелим(ются

и-

тирующее)звеножизнипаразита

- возмпохозяина«терижность»По.этойпр

и-

чинепаразитыобычнонеубиваютсв

оегохозяина« »имеютприспособления,

увеличивающиевероятность

выживанияслучаеегоп .Основнойтерипуть

о-

храненусловияхвидатаких

- формированбольшогочизачслаеввидетков

долгосохраняющихсяспор.

1Вчем. особенностьназемно

-воздушнойсредыкакэ ологическогопр

о-

10БИОГЕ.

ОХИМЦИКЛЫЧЕСКИЕ

Живоевещ ство

- наиболееактивныйкомпо,принимающийучастиеентво

многихгеохимическихкруговоротах

ическихэлементовбиосфере.Впр

о-

цессежизнедеятельностиорганизразличныехимэлементыовическиеби

о-

сферыизбирательнопоглощаются,накапливаются,трансформируютсявыв

о-

дятсявовнешнююсреду.Врезультатетакихмногповторяющихсякратноциклов

все химическиеэлементывходяттосоставорганическихеществживое( вещ

е-

ст),товсоставнеоргавеществнеживое( ических

ество).

Биогеохбиогеохимическиециклы( круговороты)

-

биосферы,об

условлежизнедеятельностьюныеорганизмов.

Терминбиогеохимия" »предложенрусскимученымВ.И.Вернадским

означаетоблнаукиобменестьвеществмеждуинеживымвеществом

биосферыбио(«

»относитсякживыморг,агеонизмам"

- кгорным породам,

воздухуиводе)Геохимия. изучаетхимическсоставЗе играциюлэлемей

н-

товмеждуразличнымичастямибиосферы:литосферой,гидросферойатмосф

е-

рой.

Длянормальногосуществбольшиэкосиваорганизмовстих, яемва

населяющих,максимальн

оезначениеимеюткруговоротытакихэлементов,как

водород,углерод,азот,сераифосфор,

входящихсоставлюбогоживогоещ

е-

ства.

Вкруговоротахлюбыххимическихэлементоввеществразличаютд

а-

стиилидва

«фонда»:

1) резервныйфонд

- большаямас

самедвижущихсяленно

в биогеохимиче-

скомциклевеществ;

2) обменныйподвижный( )фонд

- меньшая,ноболееактивнмассвещая

е-

ства,длякотор

огохарактебыстобммеждурживымиеныйорганизмамиих

непосредственнымокружением.

Вцеломбиоге

охимическиец

иклыобподрчндвао зделяют

основных

типа:

1)круговгазовещоротбразныхсрезервнымств

фондомватмосфереили

гидросфереок( );осадочныйане2)циклрезервнымфондоиземнойкоре.Р

е-

зервныефондыатмосфгидросфереи л доступныгко,поэтомута

киекруг

о-

воротыотноустойчительно.Осадб огеохимическиевычныециклы,какпр

а-

вило,менеестабильны.

Удивительноепостоянствопроцентногосод ржания

различных химических

элементовкомпэкосисненистотбусловленорическиахемысуществ ванием

непрерывныхисбалансированныхкруговоротоввеществ,чтовозмоздает

ж-

нодлястьаморегуляциигомо( )систподдержанияазаемыее

стойчивости.

Процессыновообразованорганическвеществаходефотиоягосинтеза

процессыего

разр(ушенияас)опадаределяютскоро

стьисбалансированность

круговорэлеменбииопрсферетотольковисходятзасчетпоступающей

извнесолэн.ергииСледователчной,скоростинаправцикьнолическогоение

движенияэлементовэкосистемеопределяютсяпотокамиэне, гииох

одящей

черезб

иологическоесообщество.

Обобщеннаясхемабиогеохимическихцикловсочетанииупрощенной

схемойпотокаэнергиирис(. 10показывает.1),какоднонаправленныйпотокэне

р-

гиипр иводвижениеиткругововещест.Обрнасебяотвщаетниманиетот

факт,чтохи

мическиеэлементы,вовлеченныепроцесскруговорота,многокра

т-

нопродинхтотжепудят,аэнергияьтечетлишьводнуст

орону.

Нарис. 10резервный.ф1обозначенндкакфондэлементовпитания,

б-

менныйфондпредставлентемнымкольцом,идущимотавто

трофовкгетеротр

о-

фамиотнихсновакавтотИногд. резервфназываютондмедостуй

п-

ным,аактивныйобмефондный

- досту.На,пагрономынымриобычноиер

з-

меряютплодпочвы, ценродконцентрациюивпочвеаятехформэлементов

питания,которые

непосредоступствендлярастений. оы

Обмефобрнныйдзсчавзуется,ществкотозвращаютсярыекр

у-

говдвумяосновнымирот

путями - либоврезультатеприжизненвыделенийых

вовне шнююсредупродуктживотнымиметаборастениямилизма,

либопри

разрушенииминерализации( )мертвогоорганическоговещд( )микртритаства

о-

организмами.

Влиянчеловеканабиогеохимическиекруговоротызаключаетсятом,

чтоприантр

опогенномвмешательствеэтипроц

ессымогутпересбытьз ать

а-

мкнутымив

однихместахбоиосферы

можетвознедостатокикнуть,вдругих

-

избытоккаких

-либовеще.Вконечномствчетемеры

поохранеприродных

е-

сурсовдол

жныбытьнаправленыпредотвращениенарушений

цикличности,

т. e.сбалансированнкруговоротовважнэлейшихмести

нтовбиосфере.

Знание

особенностейиогехимическихциклов

- необходимоеусловрац онального

с-

пользованияприродныхресурсовсохранения

иродныхэкосистем.

Рис. 10Схемабиогеохимического.1. цикланафонеупрощеннсхемы й

по-

токаэнергии:

РG- валоваяпервичнаяпро

дукция;Р

N- чистаяпервичнаяпродукцияможет( быть

потребленагетерофамивсамойсистилижеэкспортированаме);Р

- вторичная

продукция,

R1 -дыханиеавтотрофоврастений( );

R2

- дыханиегетеротрофовж(

и-

вотныхибакт

ерий)

Любуюэкосистемуможнопредставит

ьввидеряда

бло,черезкоторыев

проходятразличныевещества.

Вкруговоротахминеральныхвеществэкосист

е-

ме,какправило,участвуюттриактивныхблока:живы

е организмы,

ертвыйо

р-

ганическийдетрит,дос

тупныенеорганическиевеществасредеобитания.

Рассмотрбиогеохимическийц азотаклы,фо ерыфора.

Биогеохими-

ческийциклазотабиогенного( элемента,входящего

составбелковинуклеин

о-

выхкислот)можетслужитьпримоченьсложнромхорсбалансированншого

о-

гоциклагазообразноговещества.Биогео

химциклфосфческий

ора - осадочный

циклсменеесоврегуляциейршеннкругфо.воротасфора

Биогеохимическийкруговоротсеры

служитпримеромфункциональной

связимеждуатмосфер,водойиземнойкорой,

таккаксераактцивнор

кулиру-

етвкаждомизэтихре«

зервуаров»имеждуними.Вкругов

oротax азотаисеры

ключевуюрольигра

ютмикроорганизмы.

Кругазотаворот

,включающийкакгазовую,т

акиминеральнуюфазу,

е-

смотрянабольшоечислоучаствующихнеморганизмов,обеспечиваетбыструю

циркуляциюазотавразл

ичныхэкоср(.ис10темах.2).

Рис. 10.2 .Схемакруговоазотасерый(п ямоугольникота

– резервный

Основнойисточникрезервуаразота

- атмосфера,массакоторойн 79%

состоитизэтогоэлемента.Участиеживыхорганизмовкруговоротеазота

под-

чиненострогиерархии: ойльк

о определенныевиды

микроорганизмовбакт(

е-

рий)ос

уществляютбиохимичепроцестрансоединенформыкиеазотна ации

отдельныхключевыхэтапахэтогоцик

ла.

Большиорга,обнитсвбиосферезмовающихво,непосредственно

мо-

жети спольгазомолекулярныйватьобразныйазот(N

2)Растен. усваазотиваютя

тольковсоставенитрат

- ионов (NО 3-)илиионоваммония(

NH4+). Нитратыобр

а-

зуютсявосновномрезультатежизнедеятельности

микроорганизмов - азотфик-

саторов,ккоторымотнос

ятсясимбиоакродатическиеерии

Rhizobium, живу-

щиевклубенькахнакорняхбоб

овыхрастений,

бактериирода

Azotobacter, обита-

ющпочвев ;ицианобактериисине(

-зеленые)Всемикроо.

рганизмы - азотофик-

саторыспособныфиксироватьатмосферныйазотблагодаря

оченьсл жному

б-

мену веществ,включающемукачествекатализатмолибденгемоглобин. ров

Симбиотическиемикроо

рганизмы-азотофипроникаютв корневойсаторыани

системыбобовыхрастений.Растобесипечиваютямбиотических

бактерий

местообитанипиемще

йсахарами( ),тепоставляютрастениюорганический

азот,кот

орый онисинтеизгазообрируютазот.Свободноживущиеазнеого

симбиотическиемикроо

рганизмы -

азотофиксаторы(

Azotobacter вцианобакт

е-

рии)такжеусваиваютгазообра

зныйазотипереводятего

органическуюформу.

Приэтомазотвключаетсясинтезирубелковыемол.П кулымыетмираниясле

азотофиксирующихбактерий

иминеорганическогоализациивеществаазот

нитратнойформе(

NO3-)обогащает почву.

Живмогутпоглощатьтные

зоттольковсоставе

органическихвеществ

растительногоилиж в тн

огопроисхождения.Потипичным

пищевымцепям

(растения - травоядные - хищники)оргазотперчотмикрооескийдается

рга-

низмов - азотофрастениямвсемксаторовдругиморганизмамэкос

истемы.В

почвахпроисх

одят процессы аммонификации (образованияионоваммония)

нитрификации (образовнитраният

- ионов),состоящиеизрядапоследовател

ь-

ныхре акций,входекоторыхприучастииразных

группмикроорганизмовпрои

с-

ходитразрушениемертвогоорганического

ещества.

Молекулярныйазв тзватмосферуращаетсяибиогеохимическийцикл

азотазамыкаетвпроцессея

жизнедеятельностибактерий

-

денитрификаторов

рода Pseudomonas, восстанавливающихнитраты

досвобазотаикдного

ислорода

вбескислороданаэробных( )условия. х

Нитратыпостояннообразуютсяизмолекулярногоазотавнебольших

коли-

чествбезучмикроорганизмовстиях

-азотфиксаторовприэлектрическихгроз

о-

выхразрядватмосфере.З этихнемвыпадаюттратысдождяминаповер

х-

ностьпочвы.Ещеоднимисточникомпост

упленияатмосферногоазотавби

огео-

химциклческий

-вулканы,компенсирующиепотериазота,выкл

юченногоиз

круговорота приосажденииегонадноокеанов.

Длятог

о чтобысопостмасштабыр витьзличныхпроцессовпоступления

атмосферногоазота

вбиогеохимическ ийцикл,необ

ходимоиметь

ввидуследу

ю-

щеесреднегодовое: поступлениенитраазоабипртическогоисхождения

(грозовыеразряды)изатмосферыпочвунепревышает10

кг/га,свободныеми

к-

роорганизмыазотофиксаторывносятдо25кг/га, времякак

имбиотические

азотофиксирующиебактерии

Rhizobium всреднемпр

одуцируютдо200кг/га.

Преобладч стьзот,содержающворганичевеществеящего,п яком

е-

рерабатывается денитрифицбактервгазообразныйиазотрующимиями(N

2)и

вновьзатмосферуращается

.Лишьоколо

10%минеральногоазотапоглощ

а-

етсяизпочвывысшрастениямиоказыва

етсявраспоряжениимногоклето

ч-

ныхо рганизмов.

Круговоротфосфора.

Фосфвходитбогатыхставрэнергиейанич

е-

скихвеществ

- аденознитрифосфатаАТФ()аденозиндифос

фатаАДФ(),явля

ю-

щихсяпереносчикамиаккумуляторамиэнергвклетках

растенийж

ивотных.

Основнымисточникомфосфорадля

растений служатфосфат

-ионыРО(

4-)Раст.

е-

нияпоглфощаютсфат

-ионыизокружающейсредыпо(

чвыиливоды) пр

о-

цессебиосинтезавк

лючаютфовсоставфор

pганическихвеществ,образу

ющих

биомассурастений.Животные,поедаярастения,

получаютфосфорворганич

е-

скойформе.Такимобра

зом,переводяфосфор

изминеральформыворганичой

е-

скую,растделаютгониясдляживотныхупным.Круг

оворотфосфораби

о-

сфересвязанпроцессами

обменавещерастенияхживотных.Этотва

ж-

биогенныйэлемент,содержаниекоторогоназемныхчастяхрастенийвод

о-

росляхварьирот0до.0а,1%,уживотныхет 0до.нескольких1 %проце

н-

тов,проце

ссециркуляци

и постпереходитизпенноорганическихсоедин

енийв

фосфаты,которыесновамогутиспользоватьсяра

стенр(и10ямис.3).