Глава 14. Основы экологии................................................................................................................... 1 § 61. Экология как наука. Экологические факторы среды....

Страница 16 из 19

При недостатке питательных веществ особые микроорганизмы «распечатывают» эти гранулы и пускают их плодородную силу в дело. Частички гумуса придают почве водо- и воздухопроницаемость. Гумус участвует в разрушении минералов почвенной подложки, вовлекает их в биологический круговорот. Микроорганизмы-гумусообразователи теплолюбивы, поэтому в южных широтах почвы особенно богаты гумусом.

Когда почву распахивают и оставляют под паром на год-два, то в прогретой вспаханной земле микроорганизмы синтезиру­ют гумус из отмершей при вспахивании растительности и за­пасов растительных остатков. Почва, обогащенная гумусом, становится более плодородной. В этом секрет «черного пара». Особенно богата гумусом степная почва. В степи обитает множество копытных, змей, грызунов, лис, ящериц.

Их на­воз хорошо удобряет почву, микроорганизмы эффективно пе­реводят его в гумус. Азотные удобрения резко снижают содер­жание гумуса, поскольку в условиях избытка азота активизи­руются микроорганизмы, разрушающие гумус. Черноземы русских степей содержали до 12-16% гумуса, превосходя пло­дородием почвы Бразилии, Венесуэлы и США. Поэтому-то немцы и вывозили эшелонами русский и украинский черно­зем.

Степи в биосфере – главный почвообразующий источник. В гумусе содержится основной энергетический запас почвы. Растительность чернозема использует лишь 10% энергии, за­пасенной в гумусе. Почва может отдавать гумус растениям, а может накапли­вать его в нижних горизонтах, расходуя свою энергию эконом­но. Способность мышц человека к напряжению зависит от при­сутствия в них кальция, почва тоже «напрягается» или «рас­слабляется» в зависимости от присутствия этого элемента в верхних горизонтах.

При его наличии частички гумуса дела­ются нерастворимыми и не вымываются в нижний горизонт. Они расходуются на питание, и растительность бурно разви­вается. При отсутствии кальция частички гумуса растворяются и уносятся водой в нижний запасающий горизонт, а растения развиваются достаточно скромно. Почва с недостатком каль­ция не может быть плодородной, в нее вносят дополнительно кальцийсодержащие соединения.

Под Псковом расположены рядом два лесных участка с рез­ко различающейся растительностью. На одном – дубрава и клеверный луг, на другом – еловый лес и скудная осока. Вли­яющая на состав почвы подложка на границе участков меня­ется. На одном участке – богатая кальцием известковая по­чва, на другом – бедные кальцием суглинки. Количество ра­стительности и ее развитие зависит и от содержания в почве других химических элементов.

Взаимосвязью растительности и состава пород давно научились пользоваться геологи. На ме­сторождениях угля и нефти растения обычно очень крупные. Там, где недра содержат железо, свинец, медь или радиоак­тивные руды, растительность всегда угнетенная. При избыт­ке алюминия листья закручиваются, а медь делает розовые и желтые лепестки роз голубыми или даже черными.

Розовые цветки иван-чая делаются на урановых рудах белыми или пур­пурными. На месторождениях платины чернеет сосновая хвоя. Среди всех биокосных систем биосферы почва имеет самую высокую концентрацию живых организмов. Экологи предпола­гают, что специфический запах земли обусловлен продуктами метаболизма микроорганизмов. В 1 см3 лесной почвы – 10 млн. бактерий, 200 тыс. водорослей, 20 тыс.

простейших, общая длина грибницы – до 2 км, в 1 г чернозема – до 10 млрд. бактерий (100 мг). Все эти мелкие существа – основные тру­женики почвы, чутко реагирующие на присутствие посторон­ней химии. Поэтому так важно защищать природные биоце­нозы от загрязнения. 1. Назовите пять основных функций живого вещества. Можно ли среди них выделить главную? 2.

Какова роль живых организмов в формировании осадоч­ных пород? 3. Как формируется гумус, какова его функция? Какие по­чвы особенно богаты гумусом? 4. Существует ли взаимосвязь между биоценозами и порода­ми литосферы? Докажите примерами. § 73. Круговорот химических элементов в биосфере.

Природные ресурсы Каждое животное или растение является звеном в цепях пи­тания своей экосистемы, обменивается веществами с неживой природой, а следовательно – включено в круговорот веществ биосферы. Химические элементы в составе различных соедине­ний циркулируют между живыми организмами, атмосферой и почвой, гидросферой и литосферой.

Начавшись в одних экоси­стемах, круговорот заканчивается в других. Вся биомасса пла­неты участвует в круговороте веществ, это придает биосфере целостность и устойчивость. Живые организмы существенно влияют на перемещение и превращение многих соединений. В биологическом круговороте задействованы прежде всего элемен­ты, входящие в состав органических веществ: С, N , S , Р, О, Н, а также ряд металлов (Fe , Ca , Mg и др.).

Циркуляция соединений осуществляется в основном за счет энергии Солнца. Зеленые растения, аккумулируя его энергию и потребляя из почвы минеральные соединения, син­тезируют органические вещества. Органика распространяет­ся в биосфере по цепям питания. Редуценты разрушают ра­стительную и животную органику до минеральных соедине­ний, замыкая биологический цикл.

В верхних слоях океана и на поверхности суши преобла­дает образование органического вещества, а в почве и глуби­нах моря — его минерализация. Миграция птиц, рыб, насеко­мых способствует и переносу накопленных ими элементов. Суще­ственно на круговорот элементов влияет деятельность человека. Круговорот воды Круговорот воды. Нагреваемые солнцем воды планеты ис­паряются.

Выпадающая живительным дождем влага возвраща­ется обратно в океан в качестве речных вод или очищенных фильтрацией грунтовых вод, перенося огромное количество не­органических и органических соединений. Живые организмы активно участвуют в круговороте воды, являющейся необходи­мым компонентом процессов метаболизма (о биологической роли воды см. § 1).

На суше большая часть вод испаряется растениями, уменьшая водосток и препятствуя эрозии почвы. Поэтому при вырубке лесов поверхностный сток увеличивается сразу в не­сколько раз и вызывает интенсивный размыв почвенного покро­ва. Лес замедляет таяние снега, и талая вода, постепенно сте­кая, хорошо увлажняет поля. Уровень грунтовых вод повыша­ется, а весенние наводнения редко бывают разрушительными.

Влажные тропические леса смягчают жаркий экваториаль­ный климат, задерживая и постепенно испаряя воду (это яв­ление называют транспирацией). Вырубка тропических лесов вызывает в близлежащих районах катастрофические засухи. Хищническое уничтожение лесов способно превратить в пус­тыни целые страны, как это уже случилось в северной Афри­ке. Круговорот воды, регулируемый растительностью, — важ­нейшее условие поддержания жизни на Земле.

Круговорот углерода Круговорот углерода. В процессе фотосинтеза растения по­глощают углерод в составе углекислого газа. Продуцируемые ими органические вещества содержат значительное количество углерода, распространяющегося в экосистеме по цепям пита­ния. В процессе дыхания организмы выделяют углекислый газ. Органические остатки в море и на суше минерализуются редуцентами.

Один из продуктов минерализации – углекис­лый газ – возвращается в атмосферу, замыкая цикл. В течение 6-8 лет живые существа пропускают через себя весь углерод атмосферы. Ежегодно в процесс фотосинтеза вов­лекается до 50 млрд. т углерода. Часть его накапливается в по­чве и на дне океанов – в скелетах водорослей и моллюсков, коралловых рифах.

Существенный запас углерода содержится в составе осадочных пород. На основе ископаемых растений и планктонных организмов сформированы месторождения ка­менного угля, органогенного известняка и торфа, природного газа и, возможно, нефти (некоторые ученые предполагают аби­огенное происхождение нефти). Природное топливо при сгора­нии пополняет количество атмосферного углерода.

Ежегодно содержание углерода в атмосфере увеличивается на 3 млрд. т и может нарушить устойчивость биосферы. Если темп приро­ста сохранится, то интенсивное таяние полярных льдов, выз­ванное парниковым эффектом углекислого газа, приведет к за­топлению обширных прибрежных территорий по всему миру. Круговорот азота Круговорот азота.

Значение азота для живых организмов оп­ределяется в основном его содержанием в белках и нуклеино­вых кислотах. Азот, как и углерод, входит в состав органичес­ких соединений, круговороты этих элементов тесно связаны. Главный источник азота – атмосферный воздух. Благодаря фик­сации живыми организмами азот поступает из воздуха в почву и воду. Ежегодно синезеленые связывают около 25 кг/га азо­та.

Претензии к содержанию