Краткий курс общей экологии - Учебное пособие (Бродский А.К.)

10.3. примеры некоторых биогеохимических циклов

Каждый химический элемент, совершая круговорот в экосис­теме, следует по своему особому пути, но все круговороты приво­дятся в движение энергией, и участвующие в них элементы попере-; менно переходят из органической формы в неорганическую и об-

•• ратно. Рассмотрим круговороты некоторых химических элементов с : учетом особенностей поступления их из обменного фонда в резерв­ный и возврата в обменный фонд.

Биогеохимический цикл азота - пример очень сложного кру-

• говорота вещества с резервным фондом в атмосфере (рис. 10.4). : Азот, входящий в состав белков и других азотсодержащих соедине-t ний, переводится из органической формы в неорганическую в ре-^ зультате деятельности ряда бактерий - редуцентов, причем каждый I вид бактерий выполняет свою часть работы.

Рис. 10,4. Биогеохимический цикл азота.

Здесь и на рис. 10.5-10-7: /- обменный фонд; //, ///- резервные фонды.

125

Особенность биогеохимического цикла фосфора (рис. 10.5) состоит в том, что редуценты переводят фосфор из органической формы в неорганическую, не окисляя его. Цикл фосфора менее со­вершенен, чем цикл азота, так как в результате происходит утечка этого элемента в глубокие осадки.

Рис. 10.5. Биогеохимический цикл фосфора.

Биогеохимический цикл серы характеризуется обширным ре­зервным фондом в земной коре, и меньшим - в атмосфере (рис. 10.6). В результате слаженного взаимодействия обменного и резервного фондов сера не является лимитирующим фактором. И, наконец, углерод участвует в цикле с небольшим, но весьма под­вижным фондом в атмосфере (рис. 10.7). Благодаря буферной сис­теме карбонатного цикла круговорот приобретает устойчивость, но он все-таки уязвим из-за небольшого объема резервного фонда (0,029\% С02).

126

Рис. 10.6. Биогеохимический цикл серы.

Рис. 10.7. Биогеохимический цикл углерода,

127

Рассмотрение этих примеров показывает, что критическими моментами биогеохимических циклов являются захват (уровень про­дуцентов) и возврат (уровень редуцентов) веществ из физической среды. Эти моменты связаны с реакциями восстановления и окис­ления. Восстановление химических веществ осуществляется в ко­нечном итоге за счет энергии солнечного излучения. На каждом этапе переноса энергии происходит ее рассеивание, заканчиваю­щееся на уровне редуцентов, которые окисляют элементы до состо­яния, в котором они уже могут быть захвачены продуцентами. В це­лом на уровне обменного фонда биогеохимический круговорот мо­жет быть представлен системой ступенек, в пределах каждой из ко­торых осуществляется своя часть процесса окисления (рис. 10.8).

Рис, 10.8. Принцип движения веществ в обменном фонде.

Таким образом, важнейшее свойство потоков в экосистемах -их цикличность. Вещества в экосистемах совершают практически полный круговорот, попадая сначала в организмы, затем в абиоти­ческую среду и вновь возвращаясь к организмам.

В круговоротах участвуют не только биогенные элементы, но и многие загрязняющие вещества. Некоторые из них не только циркулируют в окружа­ющей среде, но и имеют тенденцию накапливаться в организмах. В таких слу­чаях концентрация какого-либо загрязняющего вещества, обнаруженного в органичмах. нарастает по мере прохождения его вверх по пищевой цепи, так как организмы быстрее поглащают загрязняющие вещества, чем выделяют их Ртуть, например, может содержаться в воде и придонном иле в относительно безвредных концентрациях, тогда как ее содержание в организме водных жи­вотных, имеющих раковину или панцирь, может достигать летального для них уровня. Действие пестицидов, таких как ДДТ, основывается на сходном прин­ципе: содержание и-' в воде может быть столь незначительным, что выявить их практически не удается, однако чем выше трофический уровень, на котором находится данный организм, тем больше концентрация пестицида в его тка­нях, Это явление известно под названием биологического усиления, или био­логического накопления.