Учебное пособие

Рис. 10.3.

Схемакругфосво(ефорапрямоугольникыйота

- резервный

Есравнитьлисодержаниефосфора

жинеживомвеществебиосф

е-

ры,тоокажетсячтодиспропочвелика.ньПоэтомуфосфоррцияотн

оситсяк

числунаиболеедефицитбиогемакроэлементовных,определяющихразвитие

жизни.

Естественныйбиогеохимическийкругф сфораворот

в биосференесб

а-

лансирован.Основнсодезапасфо ыфовгорныхжатсяпородахапатиты( ,

фосфориты) , изкоторвпроцессевыхщелачиванияводорафостворимыефаты

(РО 43-)п опадвнаютземныеи

водныеэкосистемы.

Попадаявэкосуши,истемы

фосфорпогло щаетсярастениямиизводн

огорастворавиде

неорганического

фосфат - ионаРО(

43-)ивключсоставр зличныхетсяфосфорорганических

о-

единений.Попищевымцепямфосфорсодержащее

органическвещперствое

е-

хотрастенийдиткдругиморганизмамэкосистемы.Химическисвязанныйфо

с-

форпопадсострастенетткамиживпо,гдейтныхчвуподвоздеергается

й-

ствмикрю

оорганизмовпре минеральныеращасо фосфорадинениятся,

о-

ступныерастениямвходефотосинтефосфатов.Выносизназемны

х экосистемв

континентальныевод

оемыобогаща

етпоследниефосфор.Речнстокежегойм

д-

выноситвМировойок

еаноком2 лно

. тфосфора.

Вморскихэкос стемахнеральныйфосфорпереходитвсоставфит

о-

планктона,служащепищейдругимор анизмамо

моря,инакапливаетсятканях

морскихживотных,напри

мер,рыб.Частьорганичесоединенийфомкихфора

и-

грируетпопищевымце редеямнебольшихглубин,ахдругаячасть

опускает-

сянабольшглубинывпроесажденияцессемертвого

органическоговещ

ества.

Отмершиеостаткиорганприводятзмов

кнакоплениюфосф

оранразныхглуб

и-

нах.Отсюсле,чтофдуета,попасфорввотемдилиаяоемыинымпутем,нас

ы-

щ,анертиперенасыщэкосистемыдкоих .Обрдвижениеафосфтное

ораиз

Мировогоокенасушуназемныеводоемыогранвылов( рыбидругихчено

организмов человеком)инекомпевыфоносируетушифора.Итол

ьков

значительныхвременныхинтервалах,когдапроцессетектоническогодв

ижения

земнойкорыдноокеановстановитсясушей,происходитзамыканиеэтогобиоге

о-

химическогоци

кла.

Круговоротсеры

.Существ уютмногазоочисленныесоедбразные

инения

серы,напримерсероводород(

H2S)исернистыйангидрид(

SO3).

Однакопреобладающаячастькруговоротаэтогоэлеимосадочнуюенее

природуипроисходитвпочвеводе.

Подробнаясхемакруговоротасерыприведена

арис. 10.4.

Основнисточниксеры,д ступныйживыморганизмам,

- сульфаты(

SO42-

).Многиесульфатырастворимы

вводе,иэтоопределяетдоступность

неоргани-

ческойседлярыастений,таккакмногиеэлементывтом(числ

еисера)могут

поступатьвживыеорганизмытольковрастворенномвиде.Ра

стения,

поглощая

сульфа,воссихтанавливаютвырабатываютнезаменимыесеро

содержащие

аминокислоты (мет,цистеин,онин

цистин),игрважнуюющиерольсоздании

третичнойпростран(

ственной)структурыбелков.Животныемикроорганизмы,

потребляярастбиомастельнуювпищу,усваиваютеросодержащиеорганич

е-

скиесо .динения

Приразложениимертвогоорганвеществаопавшаяческого( листва,

о-

гибшиеорганизмы,продуквыд) етлыеротния

рофнымибактериямисеравновь

переходитвнеорганическуюформупреимущественно( видесероводорода

H2S).

Некоторыебактериимогутвырабатысероводородизсульфатовать

анаэробных

(бески)усло.Другаянемвияхроднгруппаогочислыхбактериймож нная

восстанавсероводоэлемиватьеры(нтарнойод

S).

Сдругойстороны,сущесбактерокисляющие,опятьвуютсероводород

досульфатов,благодарячемувновьеличиваетсязапассерыдоступнойдля

растенийформе.Подобнбактерииназываются

хемосинтезирующими,таккак

онисинтезируюторганическиевещесзасчетва

энергииокисленияпростых

и-

мическихвещеданном( случаетвсеров)Этим. обстдороданиятельством

отличаютсяфотосинтеорганизмов,со органическиедающихируюве их

е-

ствазасчетэнергиисв

ета.

Последняяфазакруговорсерыполносадочнаяпроходящаята(стьюв

а-

дочныхпородах)Онахарактеризуется. выпадениемосадокэтогоэл

ементав

анаэробныхусловияприсутствиижелеза.Такимобра,процессзаканчиваеом

т-

сямедленнымипостепеннымнакоп

лениемсерывглубоко

ежащихосадочных

породах.

Вцелэкосистеме,посравнениюазотомфосфором,требуетсязнач

и-

тельмесерын.Поэтомуьшережераявляетсяимитирующимфакторомдля

разврасижтений.Вмявостекругныхстемсерыотноворот

ситсякключ

е-

вымобщемпроцессесозданияразложенияорганическоговеществабиомассы

биосфере.Кпримру, образованииосадкахсульфжелезаосфордов

из

нераствоформыпереходитв астворимуюимой

стандоступнымвитсядля

фо-

тосинтезирующихорган

измов.

Этослужитн

агляднымподтверждениемтого,что

одинкруговоротсвязандругим

ирег улируетсяим.

Круглеродаоворот

.Углеродвкачествеважнейшегоструктурногоэл

е-

ментавходитсоставлюбогоорганического

вещес,поэегокруговоротваму

вомного мопределяетинтенсивность

образованияразрушения

рганического

веществаразличныхчастяхбиосфе.Вприродеуглеродсы

уществует

двух

наиболеераспространенныхминеральныхформах

- ввидекарбонатовизвестн(

я-

ков)ивидеподвижнойформыуглекислого

газа(

yглекислоты,СО

2)В.биохим

и-

ческомкр

уговоротеуглератмосферныйфонддауглекислого

азa относительно

невелик(711

млрд. т)всравнении

сзапасамиуглеродавокеанах(39000млрд

. т),

виск опаемомтопливе(12000.лрд

т)иназемных

экосистемах(3100

млрд. т).

Приблизительно93углекислого%газанаходивокеане, отспоссяорый

о-

бенудерживатьнамногобольшеэтогохимическосоединения,чемдругие

е-

зервуары.Большаячастьуглекислоты,поступающизатмосфвповерхносрый

т-

ныеслоиморскойводы,взаим

одейсводойсобразтвуетугоквальниемой

ис-

лотыипроеедиссоцукт.Такобразви,вокеанеациимп мстоянноуществ

ует

карбонатнаясистема

- суммавснеорганических

растворенныхсоединенийу

г-

леродауглекислый( СОз

2,угольнаякислотаН

2СО3 ипроду ктыеедиссоци

а-

ции).

Всеэтисоединесвязамеждусобниияыопревращатьсяйгут

другв

у-

гавпроцессехимическихреакцийприизмененусловиий

окружающейсреды.

Например,вслучаеувеличениякислводыпри(тностизначенияхзкихрН)м

о-

лекулыугольной

ислотыраспнводуаНдаются

2ОиуглекислыйгазСО

2,при

этомпослеможетудалятьсяизнийокеанаватмосферу.Щелочныеус

ловия,

наоборот,

способствуютобразовакарбонатию

-ионовСОз(

2-),тру

днораствори-

мыхкарбонкальцияСаСО( тов

3)имагния(

MgCO3),ко торыеввидеосадкаопу

с-

каютсянадинкакоеа

-товремявыводятуглеродизкруговор

отавокеане.

Каквидноизрис. 10одержащийся.5,ватмосфереилигидросфереуглерод

(вв идеуглекислогогазаСО

2)впроцесфотосинтезавключорганическоеется

вещество растенидалеепопищевцепийпопадв ргйаетни

змыживотных

микроо.Обпроцессатгапереходануглеыйизмыганическойодаформыв

минепроисходитальнуювовремядыханиявсехорганживотных,растзмов

е-

нийокисле( оргавеществанидоческого

углекислогогазаСО(

2)иводыН(

2О)).

Процессвысвобожденияуглекислогогазаизорганическоговеществапроисходит

несразу,

постепенно,частяминакаждомтрофическомуровне.Впочве

очень

частобиогеохимическийциклугзамееротак, какдорганиляется

ческиевещ

е-

стваминерапол,атрансформизуютсяностьюворганкоическиеруются

м-

плексы - гумус.

Особефункционированияностьназемныхэкосистем

- значительное

т-

носитедолговремеьнакоплениеоргаформыуглеричноевбиомскойда

с-

серастенийжив

отных,атакжевгумусе.

Такимобразо

м,биомассаназемных

экосистможеттакже

рассматриватьсякакзначительныйзапасуглеродаби

о-

сфере.

Рис. 10.5. Схемакруговоуглс(ерпрямоугольникиодаыеота

- резервные

Океанветвьбиогеоческая

химическцикуглимеетеродасвоигособе

н-

ности,которые,учитываязначительныйобъемсодержащегосявводеуглерода,

определяважнурольМировоокеанаюткругданногоэлементавороте.В

воднойсредеотличиеназемныхэкосистемосновнымифотосинте

зирующими

организмамиявляютсяодноклетмикрводскчные,парящорослипическиев

воднойтолщефитопланктон(

).

Жизнедеятельностьорганизмовфитопланктодостаак ивочнаоа

о-

провождаетсякакнакорганическогоплениемуглерода

ввидебиомассы,так

выделениемрастворенногоорганическогоуглерода.Животныебактериип

о-

требляютэтиорганическиеформыуглерода.

Особефунностьюкционированияводнойэкосистявляетсябыстрыймы

переходорганичформуглпопищевойскихродацепиотоднихорг

анизмовк

другим.

Вотличиеназемныхэкосистемвокеанеобразуюзначитсяельные

запасыорганическогоуглервбиомживыхдаорганизмовссе.

Большаячасть

р-

ганическуглеродавгидросферевнгопотреблявьвконцовокиетсля

я-

етсядоминеральнойформы

- углекислогазаоСО(

2)Другая. частьмертвого

р-

ганическогов

еществадетрит( )поддействисилытяжоседаетвглубокиестим

слвотолщиднойоткладываетсянадне,

гдеможетдолгвремясохраняться

видеорг

аническихосадков.

Небчастьорганическогольшаявеще

стваисодержащегосявнемугл

ерода,

потерминологииВ.И.Вернадского,ускользаетоткругоиуходит« вгеолорота

о-

гию» - вотложеввидеторфа,угля,нияефтиизвестнякаво

дныхэкосистемах.

Современныйбалансуглекислогогазаатмосферепредставлен

табл. 10.1.

Таблица10.1

ЕжегодбалансСО ый

2 ватмосфере

Состбавляющиеланса

Ежегодныепоступл

е-

убывания/ СО

2

Поступлениеватмосферу:

индустриальныевыбросы

6,41

впроцесвырубкилесове

1,08

приэрозиипочв

0,91

Поглощениеизатмосферы:

экосистемамисушфотосинтез( )

4,05

Мировымокеаном(«карбонатнаяси

стема»)

1,05

СО2,остающ ийся в итоге ежегодноватмосф

ере

3,3

Источник:ТаркоА.М.Устойчивостьбиосферныхпроцессов

ипринциповЛеШателье

// ДокладыРАН. 1995Т. 343№С..123. .

Такимоб

разом,околоиз6,41млрд

. туглек ислогогаза,

ежегодновыбрас

ы-

ваемыхпромышленностью, млрд3,3

. т,т.е.более50%остаетсяиатм

осфере.За

последние 150летэтоужеприкувело

личениюсодержанияуглекислотыв

т-

мосфереб

олеечнам25%ивызвалостиму

ляциюпарниковогоэффекта.

Всвою

очередьизменениеклима

тическогорежимаЗемлиможетприужевестиприв

о-

диткгл

обальномуизменениюклимата.

Вцеломвбиосферевпостоянно

мкруговнахоколодиро0, тсяе

2%м

о-

бильногозапасауглерода.

Углеродби массыбн

овляза12,ета сям

осферы -

залет8,чподтверждаетвысочайшуюсбалансированностьби

огеохимического

цикугл. ерода

Контрольные вопросыизадания.

1Что.называетсябиогеохимцикониламиаксвязаныческимиэкос

и-

стемами?

2Оха. реактеризуйте

зервныйиобмефондкруговоротеныйхимических

элементов.

4Вк.

руговоротекакихбиогэлемнных

ентовключеваярольпринадлежит

микроорганизмам?

5Для.какихэлементов

тмосфераявляетсярезервнымфондо?

11ЭКОЛОГИЯ. ПОПУЛ ЦИЙ

Каждыйбиологическийвид,существующийприроде,

- этосложныйко

м-

плексвнутгрорганизмовивидовыхуппсоднотипнымичерс роения,амиф

и-

зиологобразомж.Такимиейзнивнутривидовымигруппа

миорганизмовя

в-

ляютсяпоп

уляции.

Популяция - группа организмов одноговида,способнаяпод

держивать

своючисленностьдлительноевремя,занимающая

определенноепростра

н-

ствоифун

кционирующаякакчастьбиотическогосообществаэк

осистемы

Биотическоесообщест

вопредстав ляетсобойсовокупностьпопуляций

ор-

ганиразмовных

видов,функционирующихкакцелосивстопределенаяема

н-

номфизико

-географическом просредытранствеобитания.

Приспвозмсобительныеупопуляцжз ачительноости

выше,чему

слагающихееинд

ивидов.Популяциякакбиологическаяединицаобладаетопр

е-

деленнойструкт

урой ифункциями.

Попуобладаетяция

биологическисвойствами

,присущимикакпопул

я-

циивцелом,такисоставляющимее

организмам,

групповымисвойствами

,пр о-

являющимисятолькоцел

ойгруппе.

Кбиологическимсвойствампопуляции

т-

носятся,вчастности,ростучастиевкруговороте

вещес.Вотличиебиолв

о-

гических,групповыесвойства:рожд,смертность,возрастнаямостьструктура,

распределениевпространстве,генетприспосческая

обленностьирепродук

тив-

наянепрерывность. (

е.вероставленияностьпотомковнапротяжениидл

и-

тельногопериодавремени)

- могутхарактеризоватьтолькопопул

яциювцелом.

Нижепредоснтаповныеказателипопуляциилены.

Плотностьпопуляции

- эточисленн остьпопуляцин,отнкедсе наяице

пространства.

Ееобычноизмеряютвыражаютчисломорганизмовчисленность(

популяц)илисуммарнойби имассрганизмовби( пмассой

опуляции)на

единплощадиобъемалицу,например, 500деревьевга1

, 5 млн. микроводо-

рослейнам1

3 водыили200кгрыбынага1поверхности

одоема.

Иногдабываетважнор зличить

удельную,или экологическуюплотность

(численилиб наомассуединостьобипространстватаемогоцу,..факт

ически

доступндляорганизмовк нкретнойгоп

опуляции)

среднююплотность

(вел и-

чинупопуляц,отнкедсеипространстваниценуюгеогр

афическихпределах

обитанияпопул)Напр. ,с цплотностьедняяимерилесныхлягушек

- этоихчи

с-

ленность,от

несеннаякплощадилесного

массива.Однакоэтиживотные

битают

тольковзаб участлоченныхлеса,площадиках

оторыхучитываюпрасчетеся

удепльнойотностипопуляции.

Плотпопуляциинеявляеостьпосвеличинойтсяоянной

- онаизменяется

течениемвременизависимостиотусловийобитания,сезго.дна

.Распр е-

делениеорганивпространстве,занимаемоммовпопуляцией,можетбытьсл

у-

чайным,равномернымигрупповым.Чащевсегоприродевст азлиечаются

ч-

ногородаскоплеоргаодногонив групповоея(змовдараспределение:семе

й-

ныегруппыистаиж ,вотных

группзаррастовыели

ений).

Наиболееполнопредставлениеплотностипопуляциидаеткомплексное

использованиепоказатособей:числ хорннхарактеризуетстьшо

ихсре

д-

нююудаленностьдруготдруга;биомасса

- концентрациюживоговещества;

а-

лорийность - количествосвязаннойорганизмахэнергии.Какправило,плотность

популяциирастенвыше,чемплотностьпопуляциийтравоя

дживотныхна

тойжерритории.Чемкрупнбольшеорган, емибиомассазмых.

Плотность - одноизважнесвопопуляциийшихств

.Отплотностипопул

я-

цииз ависятдыхание,пит,р змножемногиедругиефункцииотдельныхие

организмовпопуляции.Чрезмернаяплотностьпопуляцииух дшаетсловияее

существования,снижаяобеспеченностьорганизмовпищей,водой,жизненным

пространством ит.д.Отрицвлияетльнонсуществованиепопуляциинед

о-

статочнаяееплотн,котзатрудняостьраявыбоспробетйивоположного

о-

ла,защитупопуляцииотхищникт.д.см.(подробнеемассовыхигрупповых

эффектахвлекции6).

Существуетрядмехан

измовподдержания

плотностипопуляцийнанужном

уров.Главныйизеих

- саморегуляциячисленностипопопринципу

б-

ратной связиколичество

и огранжизненныхресурсовченных,час

тности,п

и-

щи.Так,когдапищистановитсяменьше,росзамедлобей

яется,смертность

возрастает,половаязрелость.(.способностькразмножению)

наступаетпозже,

иврезультатечисленностьпопуляцииее

плотснижаетсяость.Улучшение

условийсуществсопряизмененованияождаетсяпротихаравоположногоями

к-

тера,иплот

ностьпопуляциивозрастаетдоопределенно

го преде.Численностьа

популяцииможетколебатьсявсле

дствми,сменыграциипоколений,появления

нособейвыхблагодаря( рождивсеизлениюдругпопуляций) хвлир

е-

зультатегибели.Изучениед намикичисленно

стипопуляциивесьмаважнодля

предвспышчислказанияорганенностивредителейпрзмомысловых

животных.

Численностьпопуляцииопределяетсявосновномдвумяпротивоположн

ы-

мия влениями - рождаемостью и смертностью.

Рождаемость - этоспосопулбность

яциикувелчисленностичению.

Онах арактеризуетпоявлнасветновыхние

организмов впроцессе:рожденияу

животных,прорастаниясемянурасте,образоийовыхклетокрезультатеания

деленияумикроорганизмов.Общеечислоновыхособейлодых(

N ),появи в-

шихсявпопуляцвременизаедини( цу

t), называют абсо(бщейлютной)ро

ж-

даемостью.Длясравнениярождаемостиразныхпопуляцийиспользуетсяпонятие

удельнойрождаемости

(b),выраженчисломосвыхнаособьбейднув

единицуврем

ени:

Максимальнпотенци( )рождаемостьльная

- это еоретичемакский

и-

мумск

оростипоявленияособвыхид условияхйальныхкогда(скорость

размнонеснижаетсяподдействениялимэкологическихтирующихемфакт

о-

ров)Максимальная. рождаемость

- величинапостояннаядляданнойпопуляции.В

реальныхприродных( )условияхсуществова

нияпоп уляцииуровеньрождаемости

определяеразличнымифаксредыт,которыеорамся

ограничиваютскоростьпоя

в-

ленияособейвых.Поэтомудляоценкидинамикичисленностипопуляц и

с-

пользуютпонятие

экологическойре(

ализованной)

рождаемости,представляющей

увеличениечиослаобейп

опуляции вконкретныхусловиясредыобитания.

Эколрождаемостьгичская

- величнепостояннаяисильноварьируетзав

и-

симостиплотности

опуляцииуслсредыобитанияв . й