Биосферный цикл углерода. Причины возрастания концентрации диоксида углерода в атмосфере и его последствия

При изучении биосферы круговороту углерода по вполне понятным причинам уделяется особое внимание. Ведь, помимо того, что на соединениях углерода основана вся жизнь, углеродсодержащие вещества в форме ископаемого топлива (угля, нефти, газа) определяют энергетический потенциал почти всей промышленности и транспорта. Кроме того, ученые обеспокоены тем, что в результате сжигания все большего количества топлива, а также крупномасштабного сведения тропических лесов, в атмосфере быстро возрастает концентрация диоксида углерода (CO2) - важнейшего парникового газа. Газы эти (а помимо CO2, к ним относятся также пары воды, метан, окислы азота и некоторые другие соединения) имеют громадное значение для биосферы, поскольку удерживают тепло, которое излучает нагретая Солнцем Земля. Именно благодаря парниковому эффекту средняя для всего земного шара температура у поверхности земли - около +15о , тогда как в его отсутствие она была бы отрицательной и составляла –23о. Однако дальнейшее увеличение содержания парниковых газов и развивающееся в силу этого глобальное потепление чревато аридизацией климата (т.е. превращением его в более засушливый) и, соответственно, - катастрофическими последствиями для сельского хозяйства на весьма обширных территориях.

Под расхожим штампом «круговорот углерода» вовсе не следует понимать миграцию всех атомов данного элемента строго по одному пути, подобно движению городского трамвая по кольцевому маршруту. Если уж использовать «трамвайную» аналогию, то лучше представить целый набор связанных между собою маршрутов: есть среди них - короткие и трамваи проходят их быстро, есть длинные, требующие значительно большего времени, а есть и такие, что ведут в депо, где трамваи могут застрять надолго. Атомы углерода – это, конечно, не трамваи, но они также могут быстро совершить круг по короткому пути, могут за более продолжительное время – по длинному, а иногда могут вообще надолго выпасть из круговорота. Соответственно, и содержание углерода в определенной форме в конкретной среде, например в виде CO2 в атмосфере, будет меняться во времени, но динамика эта будет разной, если изучать ее в течение года, столетия, сотен тысяч лет или десятков миллионов лет. Говоря о тех или иных биогеохимических процессах (да и вообще о любых процессах, изучаемых экологией), мы всегда должны отдавать себе отчет в том, к каким масштабам времени они относятся.

 

31. Детритные и пастбищные пищевые цепи. Их соотношение в наземных и водных экосистемах

Существуют 2 основных типа трофических цепей — пастбищные и детритные.

В пастбищной трофической цепи (цепь выедания) основу составляют автотрофные организмы, затем идут потребляющие их растительноядные животные (например, зоопланктон, питающийся фитопланктоном) , потом хищники (консументы) 1-го порядка (например, рыбы, потребляющие зоопланктон) , хищники 2-го порядка (например, щука, питающаяся другими рыбами) . Особенно длинны трофические цепи в океане, где многие виды (например, тунцы) занимают место консументов 4-го порядка.

В детритных трофических цепях (цепи разложения) , наиболее распространённых в лесах, большая часть продукции растений не потребляется непосредственно растительноядными животными, а отмирает, подвергаясь затем разложению сапротрофными организмами и минерализации. Таким образом, детритные трофические цепи начинаются от детрита (органических останков) , идут к микроорганизмам, которые им питаются, а затем к детритофагам и к их потребителям — хищникам. В водных экосистемах (особенно в эвтрофных водоёмах и на больших глубинах океана) часть продукции растений и животных также поступает в детритные трофические цепи.

Наземные детритные цепи питания более энергоемки, поскольку большая часть органической массы, создаваемое автотрофными организмами, остается невостребованной и отмирает, формируя детрит. В масштабах планеты, на долю цепей выедания приходится около 10% энергии и веществ запасенных автотрофами, 90% же процентов включается в круговорот посредством цепей разложения.

 

32. Биомы, их определение, основные типы с краткими описаниями. Современные тенденции распространения биомов

Биом - высшая единица классификации экосистем, район с преобладанием растений одной жизненной формы. По объему Б. совпадает с понятием «природная зона». Наиболее важные Б. суши: тундры (арктические и альпийские), тайга; листопадные леса умеренной зоны (см. Широколиственные леса); степи умеренной зоны; тропические степи и саванны (эти сообщества вегетируют круглый год, но в период засухи их биологическая продукция резко снижается); пустыни; полувечнозеленые сезонные тропические леса («зимнезеленые» леса, сбрасывающие листья летом); тропические дождевые леса (вегетируют круглый год и являются самыми продуктивными экосистемами Земли). Каждый Б. формируется под воздействием комплекса условий среды. Однако для объяснения того, почему формируется тот или иной Б., этих показателей бывает недостаточно, важную роль играют динамика поступления осадков в течение года, максимальные и особенно минимальные температуры воздуха. Аналогично, экологическими условиями (в первую очередь соленостью воды, содержанием в ней элементов питания, кислорода и температурой) объясняется формирование Б., объединяющих водные экосистемы. Так, экосистемы пресных вод разделяются на Б. стоячих и Б. проточных вод. Экосистемы стоячих вод более разнообразны, так как в этом случае шире пределы изменения условий, определяющих состав биоты и ее продукцию, — глубины водоема, химического состава воды, степени зарастания водоема (включая и образующиеся вдоль побережий сплавины — сообщества на плавающем торфе). В Б. проточных вод большую роль играет скорость течения и различен состав биоты перекатов и плесов. В зарастающих водными растениями озерах вода богата элементами питания, обилен фитопланктон и выше вторичная биологическая продукция (включая и продукцию рыбы, однако рыба обычно мелкая). В глубоких озерах с мягкой водой низка и первичная и вторичная продукция, рыб немного, но они более крупные. Такие озера наиболее пригодны для рекреации. Среди морских экосистем и примыкающих к ним экосистем побережий различают приморские скалистые побережья, достаточно бедные элементами питания, и, напротив, богатые элементами питания илистые отмели у впадений рек (лиманы), фотические (автотрофные) сообщества верхнего слоя вод открытого океана (поверхностные пелагические сообщества), морские глубоководные пелагические сообщества (формируются при отсутствии света и потому представлены гетеротрофами, живущими за счет «питательного дождя»), бентосные сообщества континентального шельфа и глубоководных зон океана, коралловые рифы (высокопродуктивные сообщества тропических морей). В состав Б. глубоководного бентоса могут входить хемоавтотрофные сообщества гидротермальных оазисов.

 

⇐ Предыдущая17181920212223242526Следующая ⇒

Поделиться: