Экологический портал

Главная страница экологического портала Правила карта сайта Обратная связь
Навигация по сайту
Это интересно!
Присоединяйся!
Наш опрос
Как вы связаны экологией ?
Работаю экологом.
Учусь в институте на эколога.
Изучаю экологию в школе.
Участвую в олимпиаде по экологии.
Просто увлекаюсь экологией.
Никак не связан с экологией.

Сейчас на сайте
Сейчас на сайте:
Пользователей: 0
Отсутствуют.
Роботов: 2
Baidu Spider, Yandex
Гостей: 16
Всех: 18
Именниников сегодня нет

Блочная модель круговорота

 Экологические статьи » Основы общей экологии  25-12-2010, 20:23  Author: leksei

Существуют различные способы изображения биогеохимических круговоротов. Выбор способа зависит от особенностей биогеохимического цикла того или иного элемента. При обсуждении круговорота кислорода экологи обычно различают пути, связанные с химическим включением кислорода в органические соединения, и пути, сопряженные с передвижением воды. Круговорот воды, или гидрологический цикл, хорошо сбалансирован в масштабе земного шара и приводится в движение энергией, в основном не связанной с организмами. Особи быстро теряют воду путем испарения и выделения; за время жизни особи содержащаяся в организме вода может обновляться сотни и тысячи раз. В то же время участие организмов в обмене воды ничтожно мало — общий объем испарения и транспирации оценивается в 59 * 1018 г в год, в связи с чем при изображении биогеохимического цикла воды делают акцент на резервном, а не на обменном фонде (рис. 11.2).

круговорот воды

Круговорот воды.


При изображении биогеохимических циклов других веществ делают акцент на обмене между организмами и резервным фондом, а также на путях движения веществ внутри экосистемы. Так, круговорот углерода и кислорода обеспечивается взаимозависимыми процессами фотосинтеза и дыхания. Азот, фосфор и сера проделывают в экосистеме более сложный путь, причем в этом им помогают микроорганизмы со специализированными метаболическими функциями.
Любую экосистему можно представить в виде ряда блоков, через которые проходят различные материалы и в которых эти материалы могут оставаться на протяжении различных периодов времени (рис. 11.3). В круговоротах минеральных веществ в экосистеме, как правило, участвуют три активных блока: живые организмы, мертвый органический детрит и доступные неорганические вещества.

блочная модель экосистемы

Рис. 11.3. Блочная модель экосистемы с указанием некоторых наиболее важных путей обмена минеральных веществ (по Р. Риклефсу, 1979)

Два добавочных блока — косвенно доступные неорганические вещества и осаждающиеся органические вещества — связаны с круговоротами биогенных элементов в каких-то периферических участках общего цикла, однако обмен между этими блоками и остальной экосистемой замедлен по сравнению с обменом, происходящим между активными блоками.
Процессы ассимиляции и распада, благодаря которым происходят круговороты биогенных элементов в биосфере, тесно связаны с поглощением и освобождением энергии организмами. Следовательно, пути биогенных элементов параллельны потоку энергии через сообщество.
В наибольшей степени с превращениями энергии в сообществе связан круговорот углерода, так как большая часть энергии, ассимилированной в процессе фотосинтеза, содержится в органических углеродсодержащих соединениях. В результате процессов, сопровождающихся выделением энергии, среди которых самым главным является дыхание, углерод высвобождается в виде углекислого газа. Когда в организме происходит метаболизм органических соединений, содержащих азот, фосфор и серу, последние нередко удерживаются в этом организме, поскольку они необходимы для синтеза структурных белков, ферментов и других органических молекул, образующих структурные и функциональные компоненты живых тканей. В связи с этим прохождение азота, фосфора и серы через каждый трофический уровень несколько замедленно по сравнению со средним временем переноса энергии.
Использование блочной модели круговорота позволяет понять суть процессов, происходящих при антропогенном нарушении скорости движения биогенных элементов. Изменение человеком скорости естественных биогеохимических процессов в экосистеме влечет за собой плачевные последствия. Классическим примером антропогенного нарушения круговорота веществ служит эвтро-фирование водоемов. Искусственное внесение таких биогенных элементов, как азот и фосфор, может нарушить нормальное функционирование сообщества и создать в экосистеме гибельную для нее неустойчивость.
Один из наиболее выраженных эффектов антропогенного нарушения скорости обменных процессов — цветение водорослей. Сочетание высокого содержания биогенных элементов и благоприятных условий освещения, температуры и снабжения диоксидом углерода стимулирует быстрый рост водорослей. Цветение — естественная реакция водорослей на окружающую их среду. Но если в среде возникают изменения и она уже не может обеспечить сохранение высокой плотности популяции водорослей, то накопившиеся в период цветения водоросли погибают и начинают разлагаться. Следующее за этим быстрое разложение погибших клеток бактериями истощает имеющиеся в воде запасы кислорода, причем иногда настолько радикально, что рыба и другие обитатели водоема задыхаются.
Причина антропогенного эвтрофирования водоема — избыточное поступление биогенных веществ. Основными питательными для водорослей веществами являются минеральные формы углерода, азота и фосфора. Содержание углерода в воде (в форме углекислоты, дикарбонатов и органических веществ) практически всегда достаточно; лимитируют или стимулируют развитие водорослей обычно соединения фосфора и азота. Основные источники антропогенного поступления биогенных веществ в воду — бытовые и промышленные сточные воды, поверхностный сток с городских территорий, рекреационные зоны и смыв с полей минеральных удобрений.

потоки биогенных элементов

Восходящий и нисходящий потоки биогенных элементов в пресноводном водоеме.
Антропогенное поступление биогенных элементов нарушает равновесие между восходящими и нисходящими потоками питательных веществ (рис. 11.4). До тех пор, пока в водной экосистеме существует баланс между нисходящими и восходящими потоками (рис. 11.4, я), азот и фосфор циркулируют внутри обменного фонда, не накапливаясь ни в одной из его частей. Избыточное поступление данных элементов меняет ситуацию (рис. 11.4, б): за счет преобладания восходящего потока одноклеточные синезеленые и зеленые водоросли начинают бурно размножаться. Последствия этого хорошо известны.
Антропогенное эвтрофирование ведет к вторичному загрязнению воды, ухудшению ее качества и нарушению водопользования. Засорение фильтров водоприемных устройств и трубопроводов массой водорослей серьезно затрудняет водоснабжение. Повышение уровня трофности сопровождается изменением состава фитопланктона: начинают преобладать синезеленые водоросли (90 — 95 % от общей численности). Некоторые из них придают воде неприятный запах и вкус, могут выделять токсичные вещества.

загрузка...

Информация

Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии в данной новости.