Биотический круговорот

Биотический круговорот: описание и значение процесса

Биотический круговорот

Что представляет собой биотический круговорот? В качестве замкнутой системы он успешно функционирует на протяжении нескольких миллиардов лет.

Попробуем разобраться в том, что представляет собой биотический круговорот.

Особенности

Мертвые растения и останки организмов перерабатывают насекомые, грибы, бактерии, простейшие. Животные и растения постепенно превращаются в элементарные органические и минеральные соединения.

Биотический круговорот предполагает поступление этих веществ в почву, последующее потребление их растениями. Для процесса характерна замкнутость, непрерывность, распад, разложение конечных соединений.

Это непрерывный круг, регулирующий жизнь на планете.

Значимость

Биотический круговорот углерода в наземных экосистемах рассмотрим на примере фосфора. Достаточное количество данного элемента находится в гумусовых горизонтах ненарушенных почв, а также в лесной подстилке.

Благодаря круговороту удается накапливать порядка 106-107 тонн фосфора в биосфере. В фитомассе естественных луговых степей находится порядка 30 кг/га данного элемента, чего вполне достаточно для млекопитающих.

Обмен энергии

Биотический круговорот предполагает энергетический обмен. Суть его сводится к тому, что в цепи пищевых (трофических) превращений не исчезает энергия, а наблюдается ее превращение из одного вида в другую.

Солнечная энергия трансформируется в рамках подобного процесса на каждом его уровне. Непосредственное потребление энергии Солнца характерно только для зеленых растений в рамках фотосинтеза.

Ими создается органическое соединение (глюкоза) из углекислого газа и воды, осуществляется аккумулирование энергии. Листья растений включаются в подобный химический процесс только при наличии солнечного света и хлорофилла.

Особенности процесса

В некоторые периоды существования человечества нарушался биотический круговорот веществ. Осуществлялся вывод только излишков, которые откладывались в качестве газа, каменного угля, нефти, известняков, иных минералов органического вида.

В ходе сжигания нефти или каменного угля в печах (моторах) высвобождается и применяется энергия, которая накапливалась биосферой на протяжении миллионов лет. В прошлом такие излишки не засоряли биосферу, не наблюдалось их негативного влияния на биотический круговорот. Сегодня все иначе.

Специфика

Для успешного осуществления круговорота важно разнообразие животных. Один вид не сможет расщепить в биогеоценозе до конечных продуктов органические вещества растений. Он расщепляет только часть их, а также некоторые органические соединения, находящиеся в них. Подобным образом формируются сети и цепи питания.

В биоценозе атмосфера имеет важное значение. Она способствует поддержанию биологического круговорота энергии и веществ, а также обеспечению водного баланса.

Загрязнитель может разлагаться до форм, которые могут вовлекаться в последующие этапы круговорота и усваиваться живыми организмами.

Базируется цикл на разложении и поглощении загрязнителей микроорганизмами, зависит он от активности и количественного показателя химических элементов, принимающих непосредственное участие в круговороте.

Экосистемой называют сумму неорганических и органических компонентов, внутри которой происходит биотический круговорот веществ.

Схема процесса

Растения, получая постоянный поток энергии Солнца, формируют из неорганической материи первичную продукцию. В остальных звеньях круговорота наблюдается изменение и потеря энергии.

Продуценты, консументы, редуценты в экосистеме потребляют живое вещество первоначальной продукции. Животными потребляется для подобного процесса во много раз больше живого вещества низшего уровня, понижая и суммарные энергетические запасы.

Обеспечивается круговорот благодаря взаимодействию трех групп.

Первую группу составляют продуценты. К ним относятся зеленые растения, которые принимают активное участие в фотосинтезе. Такими веществами являются и бактерии, которые способны к хемосинтезу. Именно они формируют первичное органическое вещество.

Вторая группа — консументы первого порядка. Они являются потребителями органического вещества. К ним причисляются хищники, а также простейшие. Животные, которых причисляют к хищникам, около 250 разных видов.

Третья группа — деструкторы (редуценты), которые разлагают мертвую органику до минеральных веществ. К ним причисляют грибы, бактерии, а также простейшие. Аккумулирование энергии Солнца осуществляется на восходящей ветви круговорота благодаря фотосинтезу. Растения на данном этапе синтезируют из азота, воды, углекислого газа органические вещества.

Расходование энергии

Что еще рассматривает биология? Дыхание растений в ней занимает важное место, так как при этом процессе происходит окисление почти половины органического вещества до углекислого газа, возврат его в атмосферу.

Второй по масштабности вариант расходования органического соединения и накопленной энергии — употребление консументами первого порядка растений. Энергия, которая запасается фитофагами с пищей, расходуется на жизнедеятельность, дыхание, размножение. Она выделяется с экскрементами.

Растительноядные животные — это пища для плотоядных (консументов высшего трофического уровня). Они, в свою очередь, тратят энергию, накопленную с пищей, аналогично растительноядным животным.

Взаимосвязь элементов

Отдельное звено экосистемы в окружающую среду поставляет органические остатки. Они и служат источником энергии и пищи для животных-сапрофагов (грибов, бактерий).

Завершающим этапом превращения углевода является процесс гумификации, последующее окисление гумуса до углекислого газа, минерализация зольных фрагментов.

Они потом снова попадают в атмосферу и в почву, являясь пищей для растений.

Биотический круговорот является непрерывным процессом создания и разрушения органических соединений. Реализуется он посредством всех трех групп организмов. Невозможна жизнь без продуцентов, так как именно они являются основой жизни. Только у них есть способность создавать первичное органическое вещество, без которого не будет протекать последующий круговорот.

Благодаря потреблению консументов разных порядков первичной и вторичной продукции, перевода из одного вида в другой, на Земле возможно многообразие форм. Редуценты, которые разлагают органику, возвращают его к первому этапу круговорота.

Масштабные циклы миграции химических компонентов связывают наружные оболочки планеты в одно целое, они объясняют непрерывность эволюции.

В качестве движущей силы биотического круговорота выступает энергия Солнца. Основным процессом, способствующим получению органического вещества, является фотосинтез. Он возможен только при применении зелеными растениями солнечной энергии.

Листья растений (автотрофов), которые синтезируют глюкозу, «консервируют» солнечную энергию в органическое соединение. Попадая в биосферу из космоса, энергия скапливается и в растениях, и в горных породах, и в почве. Солнце обеспечивает круговорот химических элементов, позволяет образовывать поочередно неорганические или органические вещества.

Что важно знать

В биотическом круговороте кроме углерода, кислорода, водорода, также участие принимают и иные биологически важные элементы: кальций, азот, фосфор, кремний, калий, натрий, сера.

Невозможен данный процесс и без микроэлементов: йода, цинка, брома, молибдена, серебра, никеля, свинца, магния.

В списке элементов, которые поглощаются живым веществом, присутствуют даже яды – мышьяк, селен, ртуть, а также радиоактивные компоненты (радий, уран).

Энергообмен имеет циклический характер. Обновление живого вещества биосферы осуществляется примерно через 8 лет. Гораздо быстрее процесс протекает в океане (через 33 дня). В атмосфере замена кислорода происходит за две тысячи лет, а оксида углерода — за 6 лет. Полная замена воды в гидросфере происходит за 2800 лет.

Химические соединения, которые доступны для компонентов биосферы, ограничены. Из-за их исчерпаемости тормозится развитие некоторых групп организмов в океане и на суше.

Варианты круговорота

Только благодаря круговороту энергии и веществ поддерживается устойчивое состояние биосферы. Выделяют два варианта – геологический (большой) и биогеохимический (малый).

Рассмотрим первый вариант круговорота. Магматические горные породы под действием биологических, химических, физических факторов превращаются в осадочные породы, в частности, в глину и песок.

Они могут возникать также при синтезе биогенных минералов (отмерших микроорганизмов) из вод морей и океанов.

Водянистые рыхлые осадки постепенно скапливаются на дне водоема, отвердевают, формируют плотные горные породы.

Затем идет их преобразование, наблюдаются процессы метаморфизма. Под действием порций эндогенной энергии слои переплавляются, формируя магму. При поднятии на поверхность Земли под действием выветривания, переноса они снова трансформируются в осадочные породы.

Большой круговорот характеризуется взаимодействием экзогенной (солнечной) энергии с эндогенной (глубинной) энергией Земли. Благодаря такому процессу перераспределяется вещество между глубокими горизонтами и биосферой планеты.

К нему относится и движение воды между литосферой, атмосферой, гидросферой, аккумулируемое солнечной энергией. Сначала вода испаряется с поверхности океана (моря, озера, реки), далее в виде осадков возвращается на землю. Компенсируют такие процессы речные стоки. Растительность играет важную роль в круговороте воды.

Малый круговорот характерен только для биосферы. Создаются круговороты в масштабах планеты из циклических многократных движений атомов, а также тех перемещений, что вызваны вулканизмом, движением морского дна, энергией ветра, подземными стоками.

Подведем итоги

В биосфере вещества циркулируют, формируя биогеохимические круговороты. Для них в больших количествах нужны следующие элементы: кислород, азот, углерод, водород. Циркуляция их возможна благодаря саморегулирующимся процессам, в которых активными участниками становятся другие компоненты экосистем.

На всех этапах развития биосферы действует закон глобального замыкания круговорота. Основой подобного процесса является солнечная энергия, а также хлорофилл зеленых растений.

Для полного разложения органического вещества, которое создается зелеными растениями, необходимо столько же кислорода, сколько и выделяется в ходе фотосинтеза. Благодаря захоронению органики в торфе, угле, осадочных породах в атмосфере поддерживаетсяобменный фонд кислорода.

В результате увеличения количества транспорта, промышленных предприятий нарушается круговорот кислорода в природе. Это негативно отражается на жизнеспособности биосистемы, приводит к мутациям и полному вымиранию некоторых видов живых растений и животных.

Источник: https://FB.ru/article/462025/bioticheskiy-krugovorot-opisanie-i-znachenie-protsessa

Биотический круговорот / Эволюция биосферы / Библиотека / Наша-Природа.рф

Биотический круговорот

Основа биосферы — круговорот органического вещества, осуществляющийся при участии всех населяющих ее организмов, — то, что получило название биотического круговорота.

В закономерностях биотического круговорота решена проблема длительного существования и развития жизни. На теле конечного объема, каковым является Земля, запасы доступных минеральных элементов, необходимых для осуществления функций жизни, не могут быть бесконечными. Если бы они только потреблялись, жизнь рано или поздно должна была бы прекратиться.

«Единственный способ придать ограниченному количеству свойство бесконечного, — пишет В. Р. Вильямс, — это заставить его вращаться по замкнутой кривой»[44]. Жизнь использовала именно этот метод. «Зеленые растения создают органическое вещество, незеленые разрушают его.

Из минеральных соединений, полученных от распада органического вещества, новые зеленые растения строят новое органическое вещество и так без конца»[45].

С этой точки зрения, каждый вид организмов представляет собой звено в биотическом круговороте. Используя в качестве средств существования тела или продукты распада одних организмов, он должен отдавать в среду то, что могут использовать другие.

Особенно велика роль микроорганизмов.

Минерализуя органические остатки животных и растений, микроорганизмы превращают их в «единую валюту» — минеральные соли и простейшие органические соединения типа биогенных стимуляторов, снова используемые зелеными растениями при синтезе нового органического вещества.

Один из главных парадоксов жизни заключается в том, что ее непрерывность обеспечивается процессами распада, деструкцией. Разрушаются сложные органические соединения, освобождается энергия, теряется запас информации, свойственный сложно организованным живым телам.

В результате деятельности деструкторов, преимущественно микроорганизмов, любая форма жизни неизбежно будет включаться в биотический круговорот. Поэтому с их помощью осуществляется естественная саморегуляция биосферы.

Два свойства позволяют микроорганизмам играть столь важную роль: возможность сравнительно быстро приспосабливаться к различным условиям и способность использовать в качестве источника углерода и энергии самые различные субстраты. Высшие организмы не обладают такими способностями.

Поэтому они могут существовать лишь в качестве своеобразной надстройки на прочном фундаменте одноклеточных (рис. 22).

Рис. 22. Основа жизни — взаимодействие одноклеточных продуцентов и деструкторов

Внутреннее белое полукольцо — продуценты, черное полукольцо — деструкторы.

На кольце одноклеточных развивается надстройка из многоклеточных: растения (Р), растительноядные животные (Т), хищники различных порядков (X1, X2, X3), паразиты и сапрофиты из одноклеточных и вирусы проникают во все этажи надстройки (П, С); пунктиром представлены связи между сапрофитами и паразитами разных уровней. Организмы всех уровней объединяются в черном полукольце одноклеточных деструкторов

Согласно В. Р. Вильямсу, солнечная энергия вызывает на Земле два круговорота веществ: большой, или геологический, наиболее ярко проявляющийся в круговороте воды и циркуляции атмосферы, и малый, или биологический. Малый биологический круговорот развивается на основе большого абиотического, используя особенности последнего.

Поверхность Земли получает ежегодно от Солнца около 5?1020 ккал лучистой энергии. Примерно половина этой энергии тратится на испарение воды, приводя в движение большой круговорот; на создание органического вещества расходуется всего 0,1—0,2%. Таким образом, энергия биологического круговорота ничтожно мала по сравнению с энергией, расходуемой на абиотические процессы.

Будучи относительно небольшой, энергия, вовлеченная в биотический круговорот, производит весьма значительную работу. А. А. Ничипорович (1967) оценивает суммарную годовую продукцию фотосинтеза земного шара в 46 млрд. т органического углерода.

В соответствии с классическим уравнением фотосинтеза CO2 + H2O = (CH2O) + O2 для производства 46?109 т органического углерода требуется, чтобы ежегодно 170?109 т углекислоты связывались с 68?109 т воды, образуя 115?109 сухого органического вещества и 123?109 т кислорода.

При этом усваивается 44?1016 ккал фотосинтетически активной солнечной радиации.

Однако в процесс фотосинтеза вовлечены не только углекислота и вода. Ежегодно используется около 6?109 т азота, около 2?109 т фосфора и других элементов минерального питания (калий, кальций, магний, сера, железо, медь, марганец, молибден, кобальт и др.).

Большое количество воды расходуется на испарение. Поэтому фактический круговорот органического вещества, конечно, отличается от ориентировочной схемы, рассчитанной по уравнению фотосинтеза. Схема, составленная А. А. Ничипоровичем в 1967 г. (рис.

23), дает более точное представление о синтезе и деструкции органического вещества на нашей планете.

Н. И. Базилевич, Л. Е. Родин и Н. Н. Розов приводят данные о первичной продукции органического вещества, вычисленные на основе детального изучения годичной продукции растительной биомассы в различных термических поясах и биоклиматических областях. При таком подсчете суммарная первичная продукция Земли составляет в год 232,5 млрд.

т сухого органического вещества, т. е. примерно в два раза больше, чем по расчетам Ничипоровича. Из этой массы годовой продукции на долю континентов приходится 172,5 млрд. т, или 74,2%, на долю мирового океана — 60 млрд. т, или 25,8%.

Фитомасса океана, составляющая одну сотую процента от суммарной фитомассы, создает 25,8% всей первичной продукции Земли. Следовательно, механизм продуцирования органического вещества в океане более эффективен, чем на суше. Это объясняется совершенно различной структурой биотического круговорота суши и океана.

На суше первичная продукция создается в основном относительно медленно растущими покрытосеменными, в океане — быстро размножающимися планктонными водорослями.

Рис. 23. Фотосинтез и круговорот органических веществ в миллиардах тонн (по А. А. Ничипоровичу)

I — вес углерода в составе углекислоты в атмосфере и гидросфере; II — количество CO2, выделяемое в атмосферу в разных процессах жизнедеятельности; III — количество органических веществ, окисляемых в разных процессах; IV — группы организмов и вес биомассы организмов каждой группы; V — вес пищи и субстратов, потребляемых организмами каждой группы; VI — вес углерода в компонентах литосферы

Из сопоставления биомассы растений (2400,2?109 т) с величиной ежегодной продукции (232,5?109 т) следует, что ежегодно возобновляется менее 10% (9,7%) биомассы.

Для сохранения относительной стабильности биотического круговорота приход органического вещества за счет фотосинтеза должен компенсироваться расходом, т. е. потреблением его животными и микроорганизмами.

Их работа может быть оценена величиной порядка 232,5?109 т сухого органического вещества. Суммарная биомасса животных и микроорганизмов планеты в сухом весе 23?109 т.

Отсюда следует, что наземные организмы (животные, грибы, микроорганизмы) должны ежегодно разрушать массу органического вещества, в десять раз превосходящую их собственный вес.

Иначе говоря, растения ежегодно продуцируют органическое вещество, равное 10% от их биомассы, а деструкторы, составляющие 1% от суммарной биомассы организмов планеты, вынуждены перерабатывать массу органического вещества, в десять раз превосходящую по весу их собственную биомассу. Уже при таких сравнительно грубых расчетах обнаруживается исключительная пригнанность главных компонентов биотического круговорота.

Весьма ярким показателем масштабов биотического круговорота могут служить скорости оборота углекислоты, кислорода и воды. Согласно расчетам американского исследователя фотосинтеза Е.

Рабиновича (1951), весь кислород атмосферы оборачивается через организмы примерно за 2 тыс.

лет, углекислота совершает полный цикл за 300 лет, а вся вода океанов, морей и рек разлагается и восстанавливается в биотическом круговороте за 2 млн. лет.

Следовательно, за время эволюции жизни не только углекислота и кислород, но вся вода прошла через живое вещество планеты не одну тысячу раз!

Сопоставление распределения жизни в океане и на континентах позволяет обнаружить большую неравномерность в развитии жизни в разных условиях. Но и в пределах суши жизнь также распределена крайне неравномерно.

В среднем по планете на каждый гектар приходится по 160,9 т растительной биомассы, выраженной в сухом весе, при годовой продукции 11,5 т. Во влажных тропиках эта величина достигает 440,4 т, в тропических пустынях она падает до 7 т.

При этом годовая продукция снижается с 29,2 до 2,8 т.

Интенсивность биотического круговорота в разных условиях также весьма неодинакова. В качестве показателя этой интенсивности можно использовать скорость накопления и разложения мертвого органического вещества, образующегося в результате ежегодного опада листьев и отмирания организмов. По данным В. А.

Ковды (1971), показатель этой скорости изменяется от величины, превышающей 50 (заболоченные леса с крайне замедленным круговоротом), до 0,1 (влажные тропические леса, где растительные остатки практически не накапливаются). В степях индекс приближается к 1—1,5, в широколиственных лесах он равен 3—4.

Таким образом, биотический круговорот планеты даже в своем грубо количественном выражении представляется сложной системой частных круговоротов — экологических систем, связанных между собой различными формами взаимодействия.

В. И. Вернадский неоднократно говорил об организации жизни в планетарном масштабе. Биологический круговорот, основанный на взаимодействии синтеза и деструкции органического вещества, — одна из самых существенных, если не самая существенная форма этой организации. Только она обеспечивает непрерывность жизни и ее прогрессивное развитие.

В качестве звеньев биотического круговорота выступают особи и виды организмов разных систематических групп от микроорганизмов до высших представителей растительного и животного мира, взаимодействующие между собой непосредственно и косвенно с помощью многочисленных и многосторонних прямых и обратных связей. Таким образом, понятие «жизнь» относится не к отдельным организмам, а ко всей совокупности живых существ, связанных определенными взаимоотношениями.

Источник: https://ours-nature.ru/lib/b/book/2309809437/22

Экология СПРАВОЧНИК

Биотический круговорот

Биотический круговорот нарушается также в результате притока в сельскохозяйственные системы минеральных, азотных, фосфорных, калийных удобрений, пестицидов и других веществ.[ …]

Круговороты азота и серы все больше подвергаются влиянию промышленного загрязнения воздуха. Окислы азота (N0 и N02) и серы (50г) появляются в ходе этих круговоротов, но лишь в качестве промежуточных стадий и присутствуют в большинстве местообитаиий в очень малых концентрациях.

Сжигание ископаемого топлива сильно увеличило содержание летучих окислов в воздухе, особенно в городах; в такой концентрации они уже становятся опасными для биотических компонентов экосистем. В 1966 г. эти окислы составляли около трети общего количества (125 млн.

т) промышленных выбросов в США, Основной источник БОг — работающие на угле тепловые электростанции, а основной источник N02 — автомобильные моторы. Л), а окислы азота приносят вред, попадая в дыхательные пути высших животных и человека.

В результате химических реакций этих газов с другими загрязняющими веществами вредное действие тех и других усугубляется (отмечается своего рода синергизм).

Разработка новых типов двигателей внутреннего сгорания, очистка горючего от серы и переход от тепловых электростанций к атомным позволят устранить эти серьезные нарушения в круговоротах азота и серы. Заметим в скобках, что такие изменения в способах производства энергии человеком выдвинут другие проблемы, о которых надо подумать заранее (см. гл. 16).[ …]

Круговорот веществ как в биосфере в целом, так и в отдельных экосистемах слагается из огромного числа разнообразных повторяющихся в основных частях процессов превращения и перемещения веществ, сопровождающихся временными состояниями равновесия.

Строго говоря, в отдельных экосистемах полный возврат системы в результате круговорота к первоначальному состоянию происходит не всегда, следовательно, круговороты не всегда замкнуты. Различие между начальными и конечными стадиями круговоротов свидетельствует о поступательном движении экосистем и способности их к изменениям.

Систематические значительные различия этих стадий могут привести в конечном счете к разрушению саморегулируемости биологических циклов и разрушению данной экосистемы за исторически короткий срок.

Такие нарушения биотических циклов происходят, как правило, из-за чрезмерной нагрузки экосистем каким-либо элементом (веществом) или слишком интенсивного изъятия его из круговорота, вызываемых естественными причинами (природные катаклизмы) или человеческой деятельностью (загрязнение среды, интенсивная добыча и т.д.).[ …]

Биотический (биологический) круговорот — циркуляция веществ между почвой, растениями, животными и микроорганизмами.[ …]

Биотический круговорот круговорот биогенных элементов и вовлекаемых им других веществ в экосистемах, в биосфере между их биотическими и абиотическими компонентами.[ …]

Биотический круговорот углерода – составная часть большого круговорота -связан с жизнедеятельностью организмов.

Углерод, содержащийся в виде С02 в атмосфере, служит «сырьем» для фотосинтеза растений, а затем вместе с их веществом потребляется консументами разных трофических уровней.

При дыхании растений и животных, а также деструкторов (редуцентов) мертвой органики в почве выделяется С02, в форме которого углерод и возвращается в атмосферу.[ …]

Биотическую и абиотическую части экосистемы связывает непрерывный обмен материалов и круговорот питательных веществ.

Абиотическая среда (“физические факторы”) создает среду обитания организмов и контролирует их деятельность, но и организмы не только приспосабливаются к физической среде, а своей совместной деятельностью приспосабливают геохимическую среду к своим биологическим потребностям.[ …]

Круговорот биологический (биотический) — явление непрерывного, циклического, закономерного, но неравномерного во времени и пространстве перераспределения вещества, энергии1 и информации в пределах экологических систем различного иерархического уровня организации — от биогеоценоза до биосферы. Круговорот веществ в масштабах всей биосферы называют большим кругом (рис. 6.2), а в пределах конкретного биогеоценоза — малым кругом биотического обмена.[ …]

На круговорот азота и серы все большее влияние оказывает промышленное загрязнение воздуха, сжигание ископаемого топлива значительно увеличило содержание в воздухе летучих окислов азота (N0 и М02) и серы (БО ), особенно в городах. Их концентрация становится опасной для биотических компонентов экосистем.[ …]

Биотический круговорот азота
Биотический круговорот веществ
Биотический (биологический) круговорот веществ в экосистеме (по А. И. Воронцову, Н. 3. Харитоновой, 1979)

В процессе круговорота вещества происходит непрерывный синтез из простых неорганических соединений живого органического вещества и одновременное разрушение последнего в простейшие неорганические соединения.

Эти два параллельно протекающие процесса обеспечивают обмен веществ между биотическим и абиотическим компонентами экосистемы и поддерживают постоянство ресурсов питательных веществ в окружающей среде при практическом отсутствии поступления их из внешней среды.

Именно замкнутый круговорот вещества является основным стержнем механизма биологической регуляции качества окружающей среды.[ …]

Своеобразие биотического круговорота и геохимической обстановки, обусловленное шарообразностью Земли, повлияло на распределение видов растений и животных в местообитаниях тундровых, таежных, степных, пустынных биогеоценозов и т. д.[ …]

Замкнутость биотических круговоротов природных биогеоценозов относительна. В процессе эволюции биосферы круговороты изменяются, происходит поступательное развитие и преобразование БГЦ. Например, болотная экосистема с травами, растущими в прибрежной полосе, может трансформироваться в травяной биогеоценоз.

Причина этого в том, что после каждого годичного геохимического цикла определенное количество органических веществ, не подвергшихся полной минерализации, захороняется и остается на дне болота в форме ила. Дно поднимается, болото мелеет.

Оно все более и более зарастает травами и в конце концов превращается в травяной биогеоценоз.[ …]

Под влиянием биотического круговорота веществ концентрация фосфора в почве заметно выше (в среднем 0,1—0,3 %), чем в земной коре. Гумусовые горизонты ненарушенных почв богаты фосфором, в лесной подстилке иногда содержится до 100 кг/га этого элемента.

Большое количество фосфора (106 — 107т) удерживается в веществе биосферы. данного элемента в фитомассе природных (естественных) луговых степей достигает 30 кг/га. Для диких травоядных млекопитающих такой уровень фосфора в кормовых растениях вполне достаточен.

[ …]

Начальный этап биотического круговорота — фотосинтез и хемосинтез. Фотосинтез осуществляет хлорофилл зеленых растений с помощью энергии Солнца. Потребляя солнечную энергию, растительные организмы синтезируют органические вещества своих тел из диоксида углерода, минеральных солей и воды. Хемосинтезирующие бактерии образуют органические соединения, используя энергию химических реакций.[ …]

Человек входит в биотический компонент биосферы, где он связан пищевыми цепями с продуцентами. Сам являясь консументом 1-го и 2-го порядков, гетеротрофом, пользуется готовыми органическими веществами и биогенными элементами, участвует в биотическом круговороте веществ. Человек подчиняется закону физико-химического единства живого вещества (В.И. Вернадский).[ …]

Неполная замкнутость круговоротов второстепенных биогенов не означает, что биотический круговорот имеет дефект замкнутости. В действительности его замкнутость всецело определяется круговоротом углерода.

Высокоточная биологическая регуляция обмена веществ и энергии в биосфере определяет и регуляцию основных параметров окружающей среды.

С экологической точки зрения это — важнейшие свойства биосферы как динамической системы.[ …]

Выделяют два основных круговорота: большой (геологический) и малый (биотический).[ …]

Биогеохимический цикл круговорот химических элементов из неорганических соединений через органические соединения в составе живых организмов вновь в исходные неорганические формы (см. также биотический круговорот).[ …]

С развитием земледелия биотический круговорот калия, как и фосфора, стал иным. Но особенно резкие изменения круговорота калия произошли в результате расширенного производства калийных удобрений и разнообразных химических продуктов, содержащих этот элемент (поташ, калия сульфат и др.).[ …]

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.[ …]

Хтруктурные циклы биотического круговорота (по Т. А. Акимовой, В. В. Хаскину, 1994)

Относительная замкнутость биотического круговорота, сбалансированность процессов синтеза и распада органических веществ в БГЦ — одна из характерных черт природных комплексов, находящихся в стабильном (климаксном) состоянии. Однако «фоновая» биогеохимическая обстановка в биогеоценозах разных географических зон неодинакова. Это объясняется различиями экологических условий, сложившихся в тундре, тайге, степях, пустынях и тропиках.[ …]

Энергия Солнца — движущая сила биотического круговорота и разнообразных проявлений жизни на всех уровнях ее организации: биосферном, биоценотическом, популяционном, организменном, клеточном и молекулярном. Солнечные лучи улавливаются организмами-продуцентами и трансформируются ими в химическую энергию углеводов, белков и жиров своих тел.[ …]

Цивилизация заметно повлияла на биотический и геологический круговороты фосфора. В тех местах, где земледельцы для удобрения почв широко использовали навоз, круговорот фосфора изменялся незначительно. Там, где навоз применяли недостаточно или совсем не использовали, возврат фосфора в биогеохимический цикл сократился или даже прекратился.[ …]

А – абиотическая совокупность; В – биотическая совокупность, включающая три уровня организации; кольцо — круговорот веществ.[ …]

В биосфере происходит постоянный круговорот элементов при участии биотического и абиотического компонентов. Движущей силой круговоротов служит солнечная энергия, которую используют непосредственно фотосинтезирующие организмы и затем передают её другим представителям биотического компонента.[ …]

Схема, поясняющая нарушение биотической регуляции круговорота углерода и самоускорение парникового эффекта

Глобальные, региональные и местные круговороты веществ незамкнуты и в рамках иерархии экосистем частично «пересекаются». Это ве-щественно-энергетическое и отчасти информационное «сцепление» обеспечивает целостность экологических надсистем вплоть до биосферы.

Видимо, наиболее (хотя и относительно) биотически независимы природные системы океана и суши. Однако их геосистемы как биотопы очень тесно взимо-связаны. Свидетельство тому климатические и другие геофизические и отчасти геохимические взаимодействия между сушей и океаном.

Имеется и биотическая взаимосвязь через организмы, проходящие часть цикла своего развития в воде, а также организмы подземных и океанических вод. Геохимический сток с суши в океан практически однонаправлен, если не считать довольно слабого возврата солей.

Эволюционно гидробиосфера и геобиосфера развиваются практически независимо друг от друга.[ …]

Существенным оттшчием техногенного массообмена от биотического круговорота является то, что техносферный круговорот веществ существенно разомкнут и в количественном, и в качественном отношениях.

Поскольку техногенный массообмен составляет заметную часть глобального круговорота веществ, своей разомкнутостью он нарушает необходимую высокую степень замкнутости биотического круговорота, которая выработана в длительной эволюции и является важнейшим условием стационарного состояния биосферы. Это означает очень серьезное нарушение биосферного равновесия.[ …]

В замкнутой по всем параметрам (кроме энергии) системе происходит круговорот веществ, который, так же как и поток энергии, можно регулировать или стабилизировать при помощи либо внешних механических устройств, либо внутренних биологических механизмов, либо и тем и другим путем. Длительность здесь определяется либо надежностью механических частей, либо непрерывными гомеостатическими взаимодействиями между биотическими компонентами.[ …]

КРИЗИС (от греч. krisis — решение, поворотный пункт, исход) — затруднительное, тяжелое положение.

КРУГОВОРОТ БИОТИЧЕСКИЙ — явление непрерывного циклического, но неравномерного во времени и пространстве и сопровождающегося более или менее значительными потерями закономерного перераспределения вещества, энергии и информации в пределах экосистем различного иерархического уровня организации.[ …]

Экологическая система представляет собой совместно функционирующие на данном участке организмы (биотическое сообщество), взаимодействующие с физической средой таким образом, что поток энергии создает четко определенные биотические структуры и круговорот веществ между живой и неживой частями.[ …]

Характерной особенностью аграрных ландшафтов как экосистем является то, что в них пищевые (трофические) цепи и биотический круговорот вовлечены в сферу человеческой деятельности. Человек оказывает влияние на условия питания растений и животных.

Он улучшает условия минерального питания растений при помощи внесения в почвы удобрений, обогащения воздуха С02 (в теплицах и т. д.). Разработаны специальные технологии подкормки сельскохозяйственных культур, садово-ягодных и фруктовых растений, луговых трав.

Предложены режимы кормления животных в условиях их пастбищного и стойлового содержания.[ …]

При экосистемном подходе центром внимания исследователя-эколога являются поток энергии и круговорот веществ между биотическим и абиотическим компонентами экосферы. Наибольший интерес представляет установление функциональных связей, таких, как цепи питания, живых организмов между собой и с окружающей средой. Все связи оцениваются по их воздействию на установленный объект (рис.1. 5).[ …]

А это значит, что человечество, как часть биосферы, должно соблюдать основной принцип развития, характерный для эволюции живого, — включенность в биосферный круговорот веществ.

И вместе с тем человечество — обособленная часть биосферы, так как новое свойство — разумность приводит к новому типу зависимостей.

Именно разумность выводит человека за пределы непосредственного участия в биотическом круговороте.[ …]

Потребность биоты в сере относительно невелика (биофиль-ность Б 1), а природные резервуары серы огромны. Поэтому сера редко оказывается лимитирующим биогеном.

Биотический круговорот серы включен в общий, в значительной своей части абиогенный, процесс постепенного превращения восстановленных форм серы (в основном сульфидных руд), сложившихся в восстановительной обстановке древней Земли, в окисленные формы. Эта тенденция существенно усиливается техногенезом.[ …]

Таким образом, живые организмы являются преобразователями энергии. И каждый раз, когда происходит превращение энергии, часть ее теряется в виде тепла.

В конечном итоге вся энергия, поступающая в биотический круговорот экосистемы, рассеивается в виде тепла.

Живые организмы фактически не используют тепло как источник энергии для совершения работы — они используют свет и химическую энергию.[ …]

Разумеется, исчерпаемы и все невозобновимые ресурсы. К ним относится подавляющее большинство ископаемых: горные материалы, руды, минералы, возникшие в геологической истории Земли, а также выпавшие из биотического круговорота и погребенные в недрах продукты древней биосферы — ископаемое топливо и осадочные карбонаты.

Некоторые минеральные ресурсы и сейчас медленно образуются при геохимических процессах в недрах, глубинах океана или на поверхности земной коры.

В отношении полезных ископаемых большое значение имеет доступность и качество ресурса, а также количественное соотношение межцу неизвестными, но предполагаемыми ресурсами (77), оцененными потенциальными (77), реальными разведанными (Р) и эксплуатационными (Э) запасами, причем обычно Н > П > Р > Э (рис. 6.6).[ …]

При этом происходит расщепление органических веществ. Если продукты расщепления вновь используются автотро-фами, возникает круговорот между организмами, населяющими экосистему. Биотическую и абиотическую части экосистемы связывает непрерывный обмен материалом – круговороты питательных веществ, энергию для которых поставляет Солнце (рис. 8.1) .[ …]

Объем возобновимых ресурсов, используемых техносферой, определяет ее природоемкость. Мерой природоемкости техносферы или природоемкости производства может служить отношение техногенной эмиссии углерода к его биотическому круговороту или соотношение между технической и биотической энергетикой.[ …]

Очень краткое определение экологической системы (экосистемы) — пространственно ограниченное взаимодействие организмов и окружающей их среды. Ограничение может быть физико-химическим (например, граница капли воды, пруда, озера, острова, пределов биосферы Земли в целом) или связанным с круговоротом веществ, интенсивность которого внутри экосистемы выше, чем между нею и внешним миром.

В последнем случае границы экосистемы размыты, имеется более или менее широкая переходная полоса. Так как все экосистемы составляют иерархию в составе биосферы планеты и функционально связаны между собой, имеется непрерывный континуум (как сказано выше, он проблематичен между сушей и океаном). Прерывность и непрерывность сосуществуют одновременно. Об этом уже было упомянуто в главе 2.

Там же была приведена схема экологических компонентов экосистемы (рис. 2.4).

Это позволяет здесь дать лишь ее развернутое определение: информационно саморазвиваю-щаяся, термодинамически открытая совокупность биотических экологических компонентов и абиотических источников вещества и энергии, единство и функциональная связь которых в пределах характерного для определенного участка биосферы времени и пространства (включая биосферу в целом) обеспечивает превышение на этом участке внутренних закономерных перемещений вещества, энергии и информации над внешним обменом (в том числе между соседними аналогичными совокупностями) и на основе этого неопределенно долгую саморегуляцию и развитие целого под управляющим воздействием биотических и биогенных составляющих.[ …]

Между биосферой и техносферой нет конкуренции за ресурсы недр. Экологические проблемы создаются скорее их избыточной эмиссией. Вмешательство техногенеза в вещественно-энергетический баланс планеты постоянно нарастает и достигло угрожающего уровня.

Это обусловлено, во-первых, воздействием на растительность как главного преобразователя солнечной энергии и двигателя биотического круговорота на Земле; во-вторых, тепловым загрязнением атмосферы; в-третьих, химическим загрязнением среды и изменением спектральной прозрачности атмосферы.

Главным источником указанных угроз является использование ресурсов недр.[ …]

На разных этапах развития биосферы процессы в ней не были одинаковыми, несмотря на то, что шли по аналогичным схемам. Наличие ярко выраженного круговорота веществ, согласно закону глобального замыкания биогеохимического круговорота, является обязательным свойством биосферы любого этапа ее развития. Вероятно, это непреложный закон ее существования.

Следует особо обратить внимание на увеличение доли биологического, а не геохимического, компонента в замыкании биогеохимического круговорота веществ.

Если на первых этапах эволюции преобладал общебиосферный цикл — большой биосферный круг обмена (сначала только в пределах водной среды, а затем разделенный на два подцикла — суши и океана), то в дальнейшем он стал дробиться.

Вместо относительно гомогенной биоты появились и все глубже дифференцировались экосистемы различного уровня иерархии и географической дислокации. Приобрели важное значение малые, биогеоценотические, обменные круги. Возник так называемый «обмен обменов» — стройная система биогеохимических круговоротов с высочайшим значением биотической составляющей.[ …]

Однако основная масса органических веществ минерализуется животными и особенно микроорганизмами. Микроорганизмы — микробы и грибы — играют особую роль в превращении сложных органических веществ в простые неорганические соединения. Поэтому Л.

Пастер назвал их «великими могильщиками». Разрушение органических веществ завершается образованием диоксида углерода, воды и минеральных солей, которые служат пищей для растений, и биотический круговорот повторяется.

Круговорот азота показан на рисунке 13.[ …]

Источник: https://ru-ecology.info/term/73278/

Book for ucheba
Добавить комментарий