Значение сохранения биологического разнообразия

Биологическое разнообразие является главным источником удовлетворения многих потребностей человека и служит основой его приспособления к изменяющимся условиям окружающей среды. Практическая ценность биоразнообразия заключается в том, что это по сути неиссякаемый источник биологических ресурсов. Это прежде всего продукты питания, лекарства, источники сырья для одежды, производства строительных материалов и т.д. Биоразнообразие имеет огромное значение для организации отдыха человека.

О полезных свойствах большинства организмов мы знаем очень немного. В активе человечества, например, всего около 150 видов культурных растений, которые находят широкое применение, а из 265 тыс. видов всех растительных организмов только 5 тыс. когда-либо возделывались человеком. В еще меньшей степени учитывается разнообразие микроорганизмов и грибов.

В настоящее время насчитывается около 65 тыс. видов грибов. А сколько из них человек использует?

Естественная растительность является основной базой для получения лекарственных препаратов, с помощью которых человечество избавилось от многих болезней. Так, например, если бы в сельве на восточных склонах Анд не обнаружили хинное дерево (Chinchona), дающее хинин, жители тропиков, субтропиков и немало обитателей умеренных зон были бы обречены на страдания от малярии. Появление синтетических аналогов этого лекарства стало возможным только благодаря детальному изучению оригинала. Мексиканский ямс, принадлежащий к роду Dioscorea, является источником диосгенина, который используется при производстве кортизона и гидрокортизона.

Стараясь изменить природные условия, человек вступил в конфликт с силами естественной саморегуляции. Одним из результатов такого конфликта стало снижение биологического разнообразия природных экосистем. В настоящее время число видов на Земле стремительно уменьшается. Ежедневно исчезает до 10 видов животных и еженедельно — 1 вид растений. Гибель одного вида растений ведет к уничтожению примерно 30 видов мелких животных (прежде всего насекомых и круглых червей — нематод), связанных с ним в процессе питания. В ближайшие 20-30 лет человечество может потерять около 1 млн видов. Это будет серьезным ударом по целостности и стабильности нашего природного окружения.

Сокращение биоразнообразия занимает особое место среди основных экологических проблем современности. Происходит массовое уничтожение природных экосистем и исчезновение многих видов живых организмов. Природные экосистемы полностью изменены или уничтожены на пятой части суши. С 1600 г. зарегистрировано исчезновение 484 видов животных и 654 видов растений.

Виды распределены по поверхности планеты неравномерно. Разнообразие видов в естественных средах обитания максимально в тропической зоне и уменьшается с увеличением широты. Самые богатые по видовому разнообразию экосистемы — дождевые тропические леса, которые занимают около 7 % поверхности планеты и содержат более 90 % всех видов. Коралловые рифы и средиземноморские экосистемы также отличаются видовым разнообразием.

Биоразнообразие обеспечивает генетическими ресурсами сельское хозяйство, составляет биологическую базу для всемирной продовольственной безопасности и является необходимым условием существования человечества. Ряд дикорастущих растений, родственных сельскохозяйственным культурам, имеет очень большое значение для экономики на национальном и глобальном уровнях. Например, эфиопские сорта калифорнийского ячменя обеспечивают защиту от болезнетворных вирусов, в денежном выражении составляющую 160 млн дол. США в год. Генетическая устойчивость к заболеваниям, достигаемая с помощью диких сортов пшеницы, в Турции оценивается в 50 млн дол.

Причин необходимости сохранения биоразнообразия много: потребность в биологических ресурсах для удовлетворения нужд человечества (пища, материалы, лекарства и др.), этический и эстетический аспекты и т.д. Однако главная причина состоит в том, что биоразнообразие играет ведущую роль в обеспечении устойчивости экосистем и биосферы в целом (поглощение загрязнений, стабилизация климата, обеспечение пригодных для жизни условий). Биоразнообразие выполняет регулирующую функцию в осуществлении всех биогеохимических, климатических и других процессов на Земле. Каждый вид, каким бы незначительным он ни казался, вносит определенный вклад в обеспечение устойчивости не только своей локальной экосистемы, но и биосферы в целом.

По мере усиления антропогенного воздействия на природу, приводящего к обеднению биологического разнообразия, изучение организации конкретных сообществ и экосистем, а также анализ изменения их разнообразия становится насущной необходимостью. В 1992 г. в Рио-де-Жанейро (Бразилия) состоялась конференция ООН по окружающей среде и развитию. На ней представителями большинства государств земного шара была подписана Конвенция о биологическом разнообразии.

В Конвенции под «биологическим разнообразием» понимается вариабельность живых организмов из всех источников, в том числе наземные, морские и иные водные экосистемы и экологические комплексы, частью которых они являются; это понятие включает разнообразие в рамках вида, между видами и разнообразие экосистем.

Цель Конвенции о биологическом разнообразии была сформулирована следующим образом: «сохранение биологического разнообразия, устойчивое использование его компонентов и справедливое распределение доходов от использования генетических ресурсов».

В дополнение к Конвенции была принята Программа действий в XXI в. В ней рекомендовано направлять деятельность человечества в первую очередь на выявление состояния биоразнообразия и потенциальных угроз ему в каждой из стран, признающих ценности, провозглашенные на данной конференции.

Сегодня очевидно, что сохранение разнообразия живых организмов и биологических систем на Земле — необходимое условие выживания человека и устойчивого развития цивилизации.

 

318. Биосфера - глобальная экосистема.

Биосфера – это населенная часть геологической оболочки Земли.

Биосфера – это часть геологической оболочки Земли, свойства которой определяется активностью живых организмов.

Второе определение охватывает более широкое пространство: ведь образовавшийся в результате фотосинтеза атмосферный кислород распределен по всей атмосфере и присутствует там, где нет живых организмов. Биосфера в первом смысле состоит из литосферы, гидросферы и нижних слоев атмосферы – тропосферы. Пределы биосферы ограничены озоновым экраном, находящимся на высоте 20 км, и нижней границей, находящейся на глубине около 4 км.

Биосфера — глобальная экосистема, оболочка Земли, населенная живыми организмами, которая возникла с появлением живых существ в результате эволюционного развития планеты. Она включает верхнюю часть литосферы, всю гидросферу, тропосферу и нижнюю часть стратосферы. Учение о биосфере создано академиком В.И. Вернадским ( 1926).

Атмосфера — газообразная оболочка Земли и некоторых других планет, Солнца и звезд. Атмосфера Земли имеет протяженность до 100 км и состоит из тропосферы, стратосферы и ионосферы. На нижней границе стратосферы на высоте 15—35 км свободный кислород превращается в озон (02 -> 03), образующий защитный экран Земли.

Гидросфера — водная оболочка Земли, расположенная между литосферой и атмосферой. Она занимает 70,8% поверхности Земли и включает океаны, моря, реки, озера.

Литосфера — внешняя твердая оболочка Земли, земная кора, состоящая из осадочных и магматических пород. На ее поверхности образуется почва — особое природное тело, возникшее при.взаимодействии горных пород, воды, воздуха и живых организмов. Литосфера — наиболее насыщенная живым веществом часть биосферы.

Гумус (перегной) — органическое вещество почвы, образующееся в результате разложения растительных и животных остатков организмами-редуцентами. Количество гумуса — показатель плодородия почвы. Мощность гумусового горизонта в подзолистых почвах — 5—10 см, в черноземных — 1—1,5 м при содержании гумуса до 30%.

Мелиорация почвы — улучшение свойств почвы с целью повышения ее плодородия. Различают такие виды мелиорации, как гидротехническая — осушение, орошение, промывка засоленных почв; химическая — известкование, гипсование, окисление; физическая — пескование, глинование; агролесомелиорация — посадка лесных полос, и др.

Ландшафт — общий вид местности. Ландшафты бывают естественными (озерный, горный, лесной) и созданными человеком (поля, сады, парки, водохранилища, заводы, города). В искусственных ландшафтах большое значение имеет озеленение, так как оно влияет на состав воздуха, воды, уровень шума. Большое значение имеет сохранение естественного ландшафта при застройке городов, добыче строительного материала (галька, щебень, песок), особенно на берегах рек и морей.

Природные ресурсы — полезные ископаемые, источники энергии, почва, водные пути и водоемы, минералы, леса, дикорастущие растения, животный мир суши и акватории, генофонд культурных растений и домашних животных, живописные ландшафты, оздоровительные зоны и т. д.:

Исчерпаемые ресурсы:

невозобновимые — нефть, каменный уголь, другие полезные ископаемые;

возобновимые — почва, растительность, животный мир, осадочные породы (соли), темпы расхода которых должны соответствовать темпам их восстановления, иначе они исчезнут.

Неисчерпаемые — это космические, климатические и водные ресурсы (но и они во многом зависят от состояния атмосферы, гидросферы и биосферы в целом

 

319. Вклад В.И. Вернадского в разработку учения о биосфере.

чение В.И. Вернадского о биосфере и ноосфере представляет собой обобщение естественнонаучных знаний, где рассматриваются компоненты биосферы, ее границы, функции живого вещества и эволюция биосферы. Академик В.И. Вернадский впервые показал огромную биогеохимическую роль растений, животных и микроорганизмов в формировании биосферы. В структуре биосферы он выделял следующие компоненты:

• живое вещество (совокупность живых организмов на планете); во все геологические эпохи живое вещество, преобразуя и аккумулируя солнечную энергию, влияло на химический состав земной коры, было мощной геохимической силой, формирующей лик Земли;

• косное (неживое) вещество (атмо-, гидро-, литосфера и их составляющие — газы, твердые частицы и водяные пары, выбрасываемые вулканами, гейзерами);

• неживое биогенное вещество, создающееся в процессе жизнедеятельности организмов современной и прошлых геологических эпох (ископаемые остатки организмов, нефть, уголь, газы атмосферы, озерный ил — сапропель, осадочные породы, например, известняки);

• биокосное вещество — результат жизнедеятельности организмов и небиологических процессов (почва, вода обитаемых водоемов, глинистые минералы).

Биосфера имеет определенные границы, которые совпадают с границами распространения живых организмов в оболочках Земли, что определяется наличием условий существования жизни (благоприятный температурный режим, уровень радиации, достаточное количество воды, минеральных веществ, кислорода, углекислого газа ). Верхняя граница биосферы находится на высоте 15—20 км от поверхности Земли, проходит в стратосфере и определяется озоновым экраном, задерживающим губительные для живого ультрафиолетовые лучи солнечного света. Основная масса живых организмов находится в нижней воздушной оболочке — тропосфере. Наиболее населена самая нижняя часть тропосферы (50—70 м). Нижняя граница жизни проходит по литосфере на глубине 3,5—7,5 км. Жизнь сосредоточена в основном в верхней части литосферы — в почве и на ее поверхности.

В разных частях биосферы плотность жизни неодинакова. Наибольшее количество организмов находится у поверхности литосферы и гидросферы. Содержание биомассы изменяется также по зонам. Максимальную плотность имеют тропические леса, незначительную — льды Арктики, высокогорные области, пустыни.

Продуктивность биосферы — общий прирост биомассы Земли за 1 год. Ежегодная первичная продукция растений составляет 170 • 109 т (сухая масса) и заключает около 300— 500 • 1021 Дж энергии. Наибольшая часть этой продукции приходится на долю растительных сообществ суши — 117 • 109. Продукция животных (вторичная) составляет 3934 • 106 т, из них около 909 • 106 т — на суше и 3025 • 106 т — в Мировом океане.

Биомасса Земли — совокупность всех живых организмов (живого вещества) планеты. Выражается в единицах массы или энергии, отнесенной к единице площади или объема. Биомасса Земли достигает примерно 2,423 • 1012 т, из которых на биомассу зеленых растений суши приходится 97%, а на биомассу животных и микроорганизмов — 3%. Биомасса составляет 0,01% от массы земного шара.

Биомасса Мирового океана — совокупность всех живых организмов, населяющих гидросферу (2/3 поверхности Земли). Биомасса их в 1000 раз меньше, чем биомасса обитателей суши, и составляет 3,9? 109 т, так как использование солнечной энергии в воде достигает 0,04%, а на суше — 0,1—2,0%.

Живое вещество биосферы — совокупность живых организмов (биомассы) Земли — представляет собой открытую систему, для которой характерны рост, размножение, распространение, обмен веществ и энергии с внешней средой, накопление энергии и передача ее в цепях питания. Живое вещество в биосфере выполняет различные биогеохимические функции, благодаря чему обеспечиваются круговорот веществ и превращение энергии и в итоге целостность, постоянство биосферы, ее устойчивое существование. Важнейшие функции:

• Энергетическая — накопление и преобразование растениями солнечной энергии в ходе фотосинтеза (бактерии-хемоавтотрофы преобразуют энергию химических связей) и передача ее по пищевым цепям: от продуцентов — к консументам и далее к редуцентам. При этом энергия постепенно рассеивается, но часть ее вместе с остатками организмов переходит в ископаемое состояние, «консервируется» в земной коре, образуя запасы нефти, угля и др.

• Газовая — постоянный газообмен с окружающей средой в процессе дыхания и фотосинтеза (зеленые растения в процессе фотосинтеза поглощают углекислый газ и выделяют в атмосферу кислород, в то же время большинство живых организмов (и растения в том числе) в процессе дыхания используют кислород, выделяя в атмосферу углекислый газ). Таким образом, участвуя в обменных процессах, живое вещество поддерживает на определенном уровне газовый состав атмосферы.

• Окислительно-восстановительная — обмен веществ и энергии, фотосинтез (микроорганизмы в процессе жизнедеятельности окисляют или восстанавливают различные соединения, получая при этом энергию для жизненных процессов, участвуя в образовании полезных ископаемых, например, деятельность железобактерий по окислению железа привела к образованию осадочных пород — железных руд; серобактерии, восстанавливая сульфаты, образовали месторождения серы).

• Концентрационная функция — биогенная миграция атомов, которые концентрируются в живых организмах, а после их отмирания переходят в неживую природу (способность живых организмов накапливать различные химические элементы, например, осоки и хвощи содержат много кремния, морская капуста и щавель — йод и кальций, в скелетах позвоночных животных содержится большое количество фосфора, кальция, магния). Осуществление данной функции способствовало образованию залежей известняка, мела, торфа, угля, нефти.

Эволюция биосферы. В.И. Вернадский в своих работах подчеркивал, что история возникновения и эволюция биосферы — это история возникновения жизни на Земле. Развитие биосферы идет вместе с эволюцией органического мира — изменяется состав ее компонентов, расширяются границы и т. д. Ученый еще в начале XX в. указал на возрастающее влияние человека на ход эволюции биосферы, предугадал многие тенденции воздействия человека на природу и ввел понятие ноосферы как «разумной оболочки» Земли.

Для перехода биосферы в ноосферу необходимо познать законы строения и развития биосферы и выработать новые принципы нравственности и поведения людей для поддержания стабильного и прогрессивного развития нашей планеты

 

320. Роль живого вещества в биосфере.

При любых трактовках понятия «биосфера» главным ее составляющим остается живое вещество. Данный тезис отнюдь не тривиален, хотя бы потому, что биомасса живого вещества составляет лишь около 0,0001% от массы биосферы, включающей в свой состав, как известно, все органическое вещество биогенного происхождения и косное вещество других сфер, занятых биосферой. Дело все в том, что роль живого вещества в биосфере уникальна.
Основной отличительной особенностью живого существа является не столько его способность размножаться и двигаться, сколько способ использования энергии. Только живые существа могут улавливать энергию Солнца, удерживать ее в виде сложных органических соединений (биомассы), передавать друг другу, трансформировать в механическую, электрическую, тепловую и другие виды.
К числу основных функций живого вещества относятся следующие: 1) энергетическая; 2) деструктивная; 3) концентрационная и 4) средообразующая. Суть первой из них состоит в поглощении солнечной энергии при фотосинтезе и передаче энергии по пищевой цепи. На собственные нужды организма в среднем расходуется 10—12% ассимилированной ими энергии. Остальная ее часть перераспределяется внутри экосистемы. Энергия частично рассеивается, а частично накапливается в биогенном веществе. После перехода в ископаемое состояние энергия консервируется в земной коре и служит энергетической базой для геологических процессов, обеспечивает энергетические потребности человечества.
Деструктивная функция живого вещества состоит в разложении, минерализации мертвого вещества, в химическом разложении горных пород, вовлечении образовавшихся минералов в биотический круговорот. Специальная группа организмов (редуцентов) деструкторов разлагает мертвое органическое вещество до простых неорганических соединений: углекислого газа, воды, сероводорода, метана, аммиака, которые затем вновь используются в начальном звене круговорота.
Концентрационная функция проявляется в избирательном накоплении в ходе жизнедеятельности атомов веществ, рассеянных в природе. При этом наиболее активными концентраторами многих элементов являются организмы.
Наконец, средообразующая функция живого вещества заключается в преобразовании физикохимических параметров среды (литосферы, гидросферы, атмосферы) в условия, благоприятные для существования организмов. С известной долей условности можно утверждать, что эта функция является результатом совместного действия всех рассмотренных выше функций живого вещества. В результате именно средообразующей функции образовался покров осадочных пород, был преобразован газовый состав атмосферы, изменился химический состав вод первичного океана, возник почвенный покров на поверхности суши.

321. Особенности распределения биомассы.

общая биомасса живого вещества составляет, по разным расчетам, от 1800 до 2500 млрд т (в среднем около 2000 млрд т). Более 90% приходится на биомассу наземных растений (фитомассу), остальное — на водную растительность и гетеротрофные организмы. Таким образом, основная роль в живом веществе Земли принадлежит автотрофным растениям суши.

Географическое распределение автотрофных организмов крайне неравномерно: оно зависит от количества тепла и влаги. Так, главные запасы фитомассы приходятся на тропические области (более 55%), где они достигают 650 т/га. В полярных и пустынных областях запасы фитомассы составляют всего 1-2%, обычно не превышая 1-2 т/га.

Биомасса гетеротрофных организмов суши, прежде всего животных (зоомасса), во много раз меньше биомассы растений. В разных биогеоценозах зоомасса составляет от 0,05% до 5% (в среднем 2-3%) всей биомассы. При этом наиболее высока биомасса почвенных микроорганизмов и беспозвоночных, а доля наземных позвоночных в общей зоомассе — всего от 0,2% до 4% (то есть в сотни раз меньше).

Составляя незначительную долю биомассы, животные суши тем не менее играют существенную роль в регулировании процессов, происходящих в отдельных биогеоценозах и биосфере в целом (стаи саранчи или стада антилоп).

Биомасса Мирового океана существенно меньше, чем биомасса суши (в несколько сотен раз), причем здесь наблюдается обратное соотношение запасов биомассы растений и животных. Фитомасса (водоросли и фитопланктон) составляет всего около 0,2 — 0,3 млрд т, в то время как зоомасса достигает 5-6 млрд т (в 20 раз больше).

Количество фитомассы океана ограничивается количеством питательных или биогенных веществ (то есть дающих жизнь элементов).

 

322. Биологический круговорот.

КРУГОВОРОТ БИОГЕОХИМИЧЕСКИЙ - это перемещения и превращения химических элементов через косную и органическую природу при активном участии живого вещества. Химические элементы циркулируют в биосфере по различным путям биологического круговорота: поглощаются живым веществом и заряжаются энергией, затем покидают живое вещество, отдавая накопленную энергию во внешнюю среду. Такие в большей или меньшей степени замкнутые пути были названы В.И.Вернадским “биогеохимическими циклами". Эти циклы можно подразделить на два основных типа: 1) круговорот газообразных веществ с резервным фондом в атмосфере или гидросфере (океан) и 2) осадочный цикл с резервным фондом в земной коре. Во всех биогеохимических циклах активную роль играет живое вещество. По этому поводу В.И.Вернадский (1965, с. 127) писал: “Живое вещество охватывает и перестраивает все химические процессы биосферы, действенная его энергия огромна. Живое вещество есть самая мощная геологическая сила, растущая с ходом времени ”. К главным циклам можно отнести круговороты углерода, кислорода, азота, фосфора, серы и биогенных катионов. Ниже рассмотрим в качестве примера основные черты круговорота типичных биофильных элементов (углерода, кислорода и фосфора), играющих существенную роль в жизни биосферы.[...]

Круговороты как форма перемещения вещества присущи и биострому, но здесь они приобретают свои особенности. Горизонтальный круговорот представлен триадой: рождение — размножение— гибель (разложение); вертикальный — процессом фотосинтеза. И тот и другой в формулировке А. И. Перельмана (1975) находят единство в малом биологическом круговороте: «... химические элементы в ландшафте совершают круговороты, в ходе которых многократно поступают в живые организмы («организуются») и выходят из них («минерализуются»)»2.[...]

Биологический круговорот - поступление химических элементов из почвы и атмосферы в живые организмы и возвращение их в почву, атмосферу, воду в связи с отмиранием биоценоза. В период, когда идут кислотные дожди, большое значение имеет буферностъ почвы - способность сохранять определенное значение pH, ибо кислотность почвы резко влияет на ее плодородие.[...]

Часть биологического круговорота, состоящая из круговоротов углерода, воды, азота, фосфора, серы и других биогенных веществ, называют биогеохимическим круговоротом.[...]

Любой биологический круговорот характеризуется многократным включением атомов химических элементов в тела живых организмов и выходом их в окружающую среду, откуда они вновь захватываются растениями и вовлекаются в круговорот. Малый биологический круговорот характеризуется емкостью - количеством химических элементов, находящихся одновременно в составе живого вещества в данной экосистеме, и скоростью — количеством живого вещества, образующегося и разлагающегося в единицу времени.[...]

ПЕРИОД КРУГОВОРОТА ХИМИЧЕСКОГО ЭЛЕМЕНТА -время, в течение которого в экосистеме или системе «почва—растение» растения выделят в почву и атмосферу такое же количество химического элемента, которое содержат в себе. П. к. х. э. является показателем интенсивности биологического круговорота химического элемента.[...]

Скорость биологических круговоротов и общее количество вовлекаемого в эти циклы вещества определяются масштабами и экологическими условиями в экосистемах. Для экосистем характерны различные экологические условия, под которыми подразумеваются экологические факторы внешней среды, прямо или косвенно воздействующие на живые организмы. Эти факторы могут быть абиотическими и биотическими.. Абиотическими (ракшрами являются климат, рельеф местности, почва, свет, тепло, вода, воздух, снеговая нагрузка и др. Биотические факторы порождаются взаимоотношениями организмов: конкуренцией, взаимоотношениями типа "хищник-жертва", "хозяин-паразит", симбиоз и др.[...]

Описанный круговорот веществ на Земле, поддерживаемый солнечной энергией, - круговая циркуляция веществ между растениями, микроорганизмами, животными и другими живыми организмами - называется биологическим круговоротом веществ, или малым круговоротом. Время полного обмена вещества по малому круговороту зависит от массы этого вещества и интенсивности процессов его продвижения по циклу и оценивается в несколько сот лет.[...]

В этой связи и биологическое окисление примесей бытовых стоков (за исключением некоторых СПАВ), несмотря на их сложность, естественным образом включено в общий биологический круговорот биосферы. И задачей в очистке бытовых стоков является лишь интенсификация окислительных процессов, доступных природным механизмам биосферы. Однако, приспособившись усваивать естественные продукты, микроорганизмы очистных сооружений не всегда могут справиться с новыми видами производственных загрязнений, особенно если эти загрязнения по составу слишком отличаются от естественных. В этом случае надежда возлагается на мощные адаптационные свойства биоценозов сооружений. Многие виды бактерий способны индуцировать новые специфические ферментные системы, что позволяет расширить круг веществ, вовлекаемых в окислительные процессы. Если селекция микроорганизмов ведется направленно, путем постепенного изменения условий среды, например постепенного введения нового стока во все увеличивающемся объеме, то в популяции микроорганизмов преимущественное развитие получают те группы организмов, которые в наибольшей степени приспосабливаются утилизировать именно эти новые-виды примесей.[...]

В этой связи и биологическое окисление примесей бытовых сточных вод (за исключением некоторых ПАВ), несмотря на их сложность, естественным образом включено в общий биологический круговорот биосферы. И задачей в очистке бытовых сточных вод является лишь интенсификация окислительных процессов, доступных природным механизмам биосферы. Однако, приспособившись усваивать естественные продукты, микроорганизмы очистных сооружений не всегда могут справиться с новыми видами производственных загрязнений, особенно если эти загрязнения по составу слишком отличаются от естественных.[...]

Совокупность БРЦ составляет биологический (биотический) круговорот, который является основой функционирования и эволюции жизни в планетарном масштабе. Биологический круговорот представляет собой процесс развития жизни по спирали, в котором живое все время как бы выходит за пределы замкнутого цикла, создавая новые формы, включающиеся в круговорот, и как форма организации биосферы благодаря спиральной структуре обеспечивает и непрерывность жизни, и ее прогрессивное развитие. В биологическом круговороте потери вещества минимальны, информация теряется с гибелью видов и необратимыми генетическими перестройками, в энергетических циклах преобладает однонаправленный поток энергии от растений-продуцентов с последующим выносом ее через консументы в околоземное и космическое пространство, при этом коэффициент круговорота энергии от редуцентов к продуцентам не превышает 0,24%.[...]

Важным показателем интенсивности биологического круговорота является скорость обращения химических элементов. Отношение массы подстилки к той части опада, которая формирует подстилку, служит показателем скорости разложения опада и освобождения химических элементов. Чем выше этот индекс, тем меньше интенсивность круговорота веществ в данной экосистеме. По данным В.А. Ковды (1971), наибольшей величиной индекса характеризуются заболоченные леса (более 50) и кустарничковые тундры. В темнохвойных лесах индекс составляет 10-17, в широколиственных лесах - 3-4, а в саваннах не более 0,2. Во влажнотропических лесах растительные остатки практически не накапливаются (индекс не более 0,1, поэтому здесь биологический круговорот наиболее интенсивный. Биологический круговорот, включая в свои многочисленные циклы и неживые компоненты, обеспечивает воспроизводство биомассы растений и животных, тем самым оказывая активное влияние на облик и состояние биосферы.[...]

Все преобразования вещества в прюцессе круговорота связаны с затратами энергии. Ни один живой организм не прюдуцирует ее, она может быть получена только извне. Как уже отмечалось, главным источником энергии, используемой в биологическом круговороте, служит солнечная энергия. Общий ее приток на планету составляет 5 Ю20 ккал/год, из которых 1,1-1,7- 102® приходится на сушу и 3,3-3,9- Ю20 — на Мирювой океан. Первым этапом использования и преобразования энергии в цепях круговорота является фотосинтез, в процессе которого создаются вещества для построения тела растительных организмов — автотрофов. По приблизительным подсчетам, на него приходится немногим более 0,1% солнечной энергии, направленной на Землю. Первичная энергия, аккумулируемая в тканях продуцентами, постепенно рассеивается в виде тепла и других форм энергии на всех следующих стадиях трюфических цепей.[...]

В пределах агроэкосистем осуществляется биологический круговорот веществ, сопровождающийся потерями элементов. При круговороте азота (фиксация азота в виде солей, доступных для питания растений, и освобождение азота при денитрификации потери его происходят в процессах денитрификации, выщелачивании (растворение и вынос) и улетучивания. При круговороте фосфора его потери осуществляются при выщелачивании, а калия — при вымывании.[...]

Характерно, что определяющая роль интенсивности биологического круговорота в устойчивости фитоценозов выделялась как для локального уровня (отдельные фитоценозы на ограниченном участке поверхности), так и для биосферы в целом в эволюционном масштабе времени. Согласно А.И.Перельману (1973) /10/,отношение логарифмов ежегодной продукции к биомассе (коэффициент К) увеличивалось в ходе эволюции растительности.[...]

Принципиальным отличием антропогенного обмена от биологического круговорота является его незамкнутость. На вводе антропогенного обмена идет потребление природных ресурсов, а на выходе — образование промышленных и бытовых отходов. Незамкнутость антропогенного обмена является его основным недостатком, поскольку создает экологическое несовершенство.[...]

Дестабилизация процесса нитрификации нарушает поступление в биологический круговорот нитратов, количество которых предопределяет ответную реакцию на изменение среды обитания у комплекса денитрификаторов. Ферментные системы денитрификаторов уменьшают скорость полного восстановления, слабее вовлекая закись азота в конечный этап, осуществление которого требует значительных энергетических затрат. В результате этого содержание закиси азота в надпочвенной атмосфере эродированных экосистем достигало 79 - 83% (Косинова и др., 1993). Отчуждение части органических веществ из черноземов под воздействием эрозии отражается на пополнении азотного фонда в ходе фото- и гетеротрофной фиксации азота: аэробной и анаэробной. На первых этапах эрозии быстрыми темпами идет подавление именно анаэробной азотфиксации в силу параметров лабильной части органического вещества (Хазиев, Багаутдинов, 1987). Активность ферментов инвертазы и каталазы в сильносмытых черноземах по сравнению с несмытыми уменьшилась более чем на 50%. В серых лесных почвах по мере увеличения их смытости наиболее резко снижается инвертазная активность. Если в слабосмытых почвах отмечается постепенное затухание активности с глубиной, то в сильносмытых уже в подпахотном слое инвертазная активность очень мала или не обнаруживается. Последнее связано с выходом на дневную поверхность иллювиальных горизонтов с крайне низкой активностью фермента. По активности фосфатазы и, особенно, каталазы четко выраженной зависимости от степени смытости почв не наблюдалось (Личко, 1998).[...]

За время существования органической жизни элементы, вовлеченные в биологический круговорот, проходили через экосистемы многократно. Полное обновление Живого вещества в биосфере осуществляется за 8 лет, но в разных геосферах это не совсем так: на суше вся фитомасса (масса растительного вещества) обновляется за 14 лет, а вот в океане вся биомасса проходит круговорот всего за 33 дня, а фитомасса —даже за 24 ч. Выше мы уже отмечали, какими темпами происходит вовлечение в круговорот и движение в них жизненно важных химических элементов, в частности диоксид углерода в биологическом круговороте обновляется за 300 лет.[...]

Уже на начальной стадии функционирования экосистем в них складывается биологический круговорот с характерными для него повторяющимися процессами продуцирования биомассы, ее отмирания с частичным поступлением органических остатков в поверхностный слой материнской породы, разложением органических остатков, избирательным биологическим поглощением элементов минерального питания из исходного субстрата и другими процессами, протекающими при участии автотрофных и гетеротрофных организмов, составляющих биоценоз. Однако на данной стадии почвообразования характерной чертой биологического круговорота является его незначительный объем, вызванный низкой биологической продуктивностью пионерных наземных экосистем, заселенных преимущественно различными видами низших растений (грибы, бактерии, водоросли, лишайники).[...]

Ослабление дернового процесса почвообразования обусловлено низкой интенсивностью биологического круговорота, малой продуктивностью растительности. Ежегодный опад при общей биомассе около Ют/га не превышает 0,4—0,5т/га. Основная масса опада представлена корневыми остатками. В биологический круговорот вовлекается около 70 кг/га азота и 300 кг/га зольных элементов.[...]

Сукцессия является процессом саморазвития экосистем. В основе сукцессий лежит неполнота биологического круговорота в данном биоценозе. Известно, что живые организмы в результате жизнедеятельности меняют вокруг себя среду, изымая из нее часть веществ и насыщая ее продуктами метаболизма. При сравнительно длительном существовании популяций они меняют свое окружение в неблагоприятную сторону и как результат - оказываются вытесненными популяциями других видов, для которых вызванные преобразования среды оказываются экологически выгодными. В биоценозе происходит таким образом смена господствующих видов. Здесь четко прослеживается правило (принцип) экологического дублирования.[...]

На основе прямых трофических связей в пищевых цепях могут осуществляться и другие важные биологические функции. Так, животные, питаясь семенами, способствуют распространению растений в пространстве. Большое количество остатков пищи, накапливающихся на местах кормления фитофагов, ускоряет биологический круговорот биомассы. Паразитирование часто бывает связано с переносом болезнетворных организмов. В результате чисто трофические связи «обрастают» системой вторичных взаимодействий, имеющих не менее важное биологическое значение.[...]

Для того, чтобы все процессы в биосфере протекали и не прекращались, необходим непрерывный процесс - круговорот биологически важных веществ (синтез — распад - синтез - распад и т.д.). Происходит биологический круговорот вещества. Это повторяющийся процесс на Земле — превращение и перемещ<