Головна | Про нас | Зворотній зв'язок
Існують різні способи зображення біогеохімічних кругообігів. Вибір способу залежить від особливостей біогеохімічного циклу того чи іншого елемента. Під час обговорення кругообігу кисню екологи зазвичай розрізняють шляху, пов'язані з хі-мическим включенням кисню в органічні з-єднання, і шляхи, пов'язані з пересуванням води. Кругообіг води, або гідрологічний цикл, добре збалансований в масштабі земної кулі і призводить-ся в рух енергією, в основному не пов'язаної з організмами. Особи швидко втрачають воду шляхом испа-ренію і виділення; за час життя особини утримуючи-щаяся в організмі вода може оновлюватися сотні і тисячі разів. У той же час участь організмів у про-мене води мізерно мало - загальний обсяг випаровування і транспірації оцінюється в 59 # 8901, 10 18 г на рік, у зв'язку з чим при зображенні біогеохімічного циклу води
Мал. 10.2. Кругообіг води і його головні компоненти
в глобальному масштабі (по: Риклефс, 1979).
Цифри в дужках-кількість води, мільярди мільярдів
(10 18) грамів на рік.
роблять акцент на резервному, а не на обмінному фонді (рис. 10.2).
При зображенні біогеохімічних циклів інших речовин роблять акцент на обміні між організмами і резервним фондом, а також на шляхах руху речовин усередині екосистеми. Так, круговорот вуглецю і кисню забезпечується комплементарними процес-самі фотосинтезу і дихання. Азот, фосфор і сірка про-деливают в екосистемі складніший шлях, причому в цьому їм допомагають мікроорганізми зі спеціалізований-ними метаболічними функціями.
Будь-яку екосистему можна представити у вигляді ряду блоків, через які проходять різні матеріали і в яких ці матеріали можуть залишатися на протя-жении різних періодів часу (рис. 10.3). У кру-говоротах мінеральних речовин в екосистемі, як пра-вило, беруть участь три активних блоку: живі організми, мертвий органічний детрит і доступні неорганічному-ські речовини. Два додаткових блоку - побічно до-ступні неорганічні речовини і осідають орга-нічних речовини - пов'язані з круговоротами Біоген-них елементів в якихось периферичних ділянках загального циклу (рис. 10.3), проте обмін між цими блоками і решті екосистемою уповільнений у сравне- нію з обміном, що відбувається між активними бло-ками.
Процеси асиміляції та розпаду, завдяки кото-рим відбуваються кругообіг біогенних елементів в біосфері, тісно пов'язані з поглинанням і звільняючи-ням енергії організмами. Отже, шляхи біо-генних елементів паралельні потоку енергії через співтовариство.
Найбільшою мірою з перетвореннями енергії в співтоваристві пов'язаний круговорот вуглецю, так як біль-Шая частина енергії, асимільованої в процесі фо-тосінтеза, міститься в органічних вуглецевмісних з'єднаннях. В результаті процесів, сопровожда-ющихся виділенням енергії, серед яких найголовнішим є дихання, вуглець вивільняється в
Мал. 10.3. Блокова модель екосистеми з зазначенням деяких найбільш важливих шляхів обміну мінеральних речовин (по: Риклефс, 1979).
вигляді вуглекислого газу. Коли в організмі відбувається метаболізм органічних сполук, що містять азот, фосфор і сірку, останні нерідко утримуються в цьому організмі, оскільки вони необхідні для синтезу струк-турне білків, ферментів і інших органічних молі-кул, що утворюють структурні і функціональні компо-ненти живих тканин. А тому проходження азоту, фос-фора і сірки через кожен трофічний рівень дещо уповільнено порівняно із середнім ча-іменем перенесення енергії.
10.3. Приклади ДЕЯКИХ біогеохімічних циклів
Кожен хімічний елемент, здійснюючи кругообіг в екосистемі, слід за своїм особливим шляхом, але все кругообіг наводяться в рух енергією, і що беруть ющіе в них елементи поперемінно переходять з орга-нічної форми в неорганічну і назад. Рассмот-рим кругообіг деяких хімічних елементів з ура-те особливостей надходження їх з обмінного фонду до резервного і повернення в обмінний фонд.
Биогеохимический цикл азоту - приклад дуже слож-ного кругообігу речовини з резервним фондом в ат-мосфере (рис. 10.4). Азот, що входить до складу білків та інших азотовмісних сполук, перекладається з
Мал. 10.4. Биогеохимический цикл азоту.
Тут і на рис. 10.5-10.7: / - обмінний фонд;
органічної форми в неорганічну в результаті де-ності ряду бактерій - редуцентов, причому кожен вид бактерій виконує свою частину роботи.
Особливість біогеохімічного циклу фосфору (рис. 10.5) полягає в тому, що редуценти переводять фос-фор з органічної форми в неорганічну, що не окис-ляя його. Цикл фосфору менш досконалий, ніж цикл азо-ту, так як в результаті відбувається витік цього еле-мента в глибокі опади.
Биогеохимический цикл сірки характерний великим резервним фондом в земній корі, і меншим - в ат-
Мал. 10.5. Биогеохимический цикл фосфору.
Мал. 10.6. Биогеохимический цикл сірки.
Мал. 10.7. Биогеохимический цикл вуглецю.
мосфере (рис. 10.6). В результаті такої злагодженості про-ного і резервного фондів сірка не є ліміт-рующим фактором. І, нарешті, вуглець бере участь в цик-ле з невеликим, але досить рухливим фондом в ат-мосфере (рис. 10.7). Завдяки буферної системі карбонатного циклу круговорот набуває стійкості-с-, але він все-таки уразливий через невеликого обсягу резервного фонду (0,029% С02).
Розгляд цих прикладів показує, що крити-ними моментами біогеохімічних циклів є захоплення (рівень продуцентів) і повернення (рівень реду-центів) речовин з фізичної середовища. Ці моменти пов'язані з реакціями відновлення і окислення. Вос-становлення хімічних речовин здійснюється в ко-нечном підсумку за рахунок енергії сонячного випромінювання. На кожному етапі перенесення енергії відбувається її Рассєї-вання, що закінчується на рівні редуцентов, які окислюють елементи до стану, в якому вони вже можуть бути захоплені продуцентами. В цілому на рівні обмінного фонду биогеохимический круговорот може бути представлений системою сходинок, в межах каж-дой з яких здійснюється своя частина процесу окислення (рис. 10.8).
Таким чином, найважливіша властивість потоків в еко-системах-их циклічність. Речовини в екосистемах з-
Мал. 10.8. Принцип руху речовин в обмінному фонді.
вершать практично повний круговорот, потрапляючи сну-чала в організми, потім в абиотическую середу і знову повертаючись до організмам.
Тема 11 біотичного співтовариства
На прикладі біогеохімічних циклів ми роз-релі (див. Рис. 9.2) зв'язок між біотичними та абиот-ними компонентами екосистеми. Біотична частина називається також биотой, біоценозом або біотичних спільнотою.
Биотическое співтовариство - це будь-яка сукупність популяцій, що населяють певну територію (біо-топ), це свого роду організаційна одиниця в тому сенсі, що вона володіє деякими особливими свій-ствами, які не властивими слагающим її компонентів - особинам і популяціям. Биотическое співтовариство посто-янно змінює зовнішній вигляд (подумки порівняйте осен-ний і зимовий ліс), при цьому воно володіє власною структурою і функціями.