Продукция и деструкция органических веществ в геосистемах, общая схема биогеоцикла.

Биогеохимический цикл, или «малый биологический круговорот»,— одно из главных звеньев функционирования геосистем. В основе его — продукционный процесс, т. е. образование органического вещества первичными продуцентами — зелеными растениями, которые извлекают двуокись углерода из атмосферы, зольные элементы и азот — с водными растворами из почвы. Около половины создаваемого при фотосинтезе органического вещества окисляется до С02 при дыхании и возвращается в атмосферу. Оставшаяся (за вычетом затрат на дыхание) фитомасса называется чистой первичной продукцией. Часть ее поступает в трофическую цепочку — потребляется растительноядными животными (фитофагами); следующий трофический уровень представлен плотоядными животными (зоофагами).

Основная часть фитомассы после отмирания разрушается животными-сапрофагами, бактериями, грибами, актиномицетами. В конечном счете мертвые органические остатки минерализуются микроорганизмами (в меньшей степени путем абиотического окисления). Конечные продукты минерализации возвращаются в атмосферу (С02 и другие летучие соединения) и в почву (зольные элементы и азот). Процессы созидания и разрушения биомассы не всегда сбалансированы — часть ее (в среднем менее 1%) может выпадать из круговорота на более или менее длительное время и аккумулироваться в почве (в виде гумуса) и в осадочных породах.

Биологический метаболизм характеризуется многочисленными показателями, в том числе относящимися к внутренним обменным процессам в самом. Для географа первостепенный интерес представляют взаимоотношения биоценоза как целого с другими блоками геосистемы, зависимость биогенных потоков и биологической продуктивности от географических факторов, закономерности их проявления на региональном и локальном уровнях, степень замкнутости или открытости биологического круговорота и его роль во внутреннем механизме функционирования ландшафта и его внешних связях.

С этой точки зрения, важнейшие показатели биогенного звена функционирования — запасы фитомассы и величина годичной первичной продукции, а также количество опада и аккумулируемого мертвого органического вещества.

Значительная часть ежегодной продукции отмирает и разрушается — попадает в деструкционный цикл, меньшая часть закрепляется в приросте. Отмершее органическое вещество, как правило, не полностью минерализуется, аккумулируясь в разном количестве и разных формах в ландшафте. Скорость разрушения органической массы растет с увеличением притока солнечного тепла. При недостатке тепла ежегодный опад не успевает разрушаться и в ландшафте накапливается избыточная мортмасса. Продукционные и деструкционные процессы наиболее сбалансированы в условиях, близких к оптимуму по соотношению тепла и влаги. С увеличением тепло-обеспеченности основная часть органических остатков переходит в почвенный гумус.

Мертвое органическое вещество и запас биомассы в органах растений служат важным резервом питательных веществ, обеспечивающим устойчивость биоты к колебаниям внешней среды и позволяющим поддерживать биологический метаболизм в условиях интенсивного абиогенного выноса элементов зольного и азотного питания.

Одним из показателей скорости трансформации органического вещества может служить отношение годичной первичной продукции к запасам мертвых растительных остатков (без почвенного гумуса).

С величиной первичной биологической продуктивности непосредственно связана емкость биологического круговорота веществ. Хотя количество вовлекаемого в оборот минерального вещества зависит от биологических особенностей различных видов, размещение этих видов в значительной мере подчинено географическим закономерностям. Что касается элементарного химического состава вещества, участвующего в биологическом метаболизме, то основную его часть составляют важнейшие элементы-биогены, главным образом N, К, Са, Si, затем Р, Mg, S, Fe, А1 и др. В зависимости от избирательной способности растений к поглощению тех или иных элементов, их количественные соотношения в составе биомассы и ежегодно потребляемого минерального вещества несколько варьируют, обнаруживая также определенные географические закономерности — прежде всего

До сих пор речь шла о минеральном обмене растительности с почвой, но следует вспомнить, что основная часть живого вещества строится из элементов, которые ассимилируются в результате газообмена растений с атмосферой. Важную роль играет углеродный обмен, с которым связаны биогенная трансформация солнечной энергии, баланс С02 в геосистемах и ее дальнейшая миграция, от чего, в частности, зависят характер обменных процессов в поглощающем комплексе почв, химизм вод речного стока и т. д.

При недостаточном атмосферном увлажнении и высокой теплообеспеченности перераспределение влаги в ландшафте обусловливает большую контрастность в интенсивности биологического круговорота и продуцировании биомассы по местоположениям.

Билет13.Иерархия природных геосистем и ее отражение в системах физико-географических единиц.

Выделяя геосистемы как качественно особый уровень организации земной природы, следует сказать, что в рамках общего понятия «геосистема» существует своя внутренняя иерархия. К геосистемам мы относим и верховой болотный массив, и Припятское Полесье, и Таежную зону,и, наконец, всю географическую оболочку. это образования разного порядка, хотя всем им присущи некоторые общие признаки,

позволяющие считать их геосистемами. Установление иерархических отношений, естественной соподчиненности в огромном многообразии геосистем составляет одну из важных задач ландшафтоведения.

Три главных уровня организации геосистем:планетарный,региональный и локальный (местный).

Планетарный уровень представлен на Земле в единственном экземпляре -географической оболочкой.Наиболее короткий и точный термин эпигеосфера, что в буквальном переводе означает «наружная земная оболочка».

К геосистемам регионального уровня относятся крупные и достаточно сложные по строению структурные подразделения эпигеосферы. физико- географические, или ландшафтные, зоны, секторы, страны, провинции и др.

Под системами локального уровня подразумеваются относительно простые ПТК, из которых построены региональные геосистемытак называемые урочища, фации и некоторые другие.

Сложность строения геосистемы находится в прямом соответствии с ее уровнем (рангом), поэтому все признаки и свойства геосистем нуждаются в конкретизации и раздельном рассмотрении применительно к разным ступеням геосистемной иерархии. О трех главных уровнях геосистемной иерархии уже говорилось. Они охватывают весь ряд последовательных ступеней от фации

как предельной нижней, далее неделимой, или элементарной, географической единицы до эпигеосферы как верхнего предела физико-географического исследования.

По мнению многих географов, в этом ряду следует выделить основную, или узловую, ступень: ландшафт. Если весь иерархический ряд геосистем представить в виде лестницы со многими ступеньками, нижняя из которых. фация, а верхняя - эпигеосфера, то ландшафт можно сравнить с лестничной площадкой, разделяющей нижний пролет лестницы (соответствующий системам топологической размерности) и верхний (соответствующий системам региональной размерности).

Региональные и локальные геосистемы изучаются как в индивидуальном, так и в типологическом плане. Это значит, что для науки или для практики, с одной стороны, может представлять интерес каждый конкретный, т. е. индивидуальный, ПТК того или иного ранга (например, вся Русская равнина как самостоятельная физико-географическая страна, таежная зона Русской равнины, Приневский ландшафт в этой зоне, отдельный болотный массив в этом ландшафте и т. п.), а с другой стороны, необходимо найти черты

сходства, общие признаки среди множества конкретных ПТК данного ранга и свести это множество к некоторому числу видов, классов, типов. Подобная типизация сама по себе служит важным научным обобщением, в ней находят выражение основные закономерности; кроме того, она способствует решению практических задач, связанных с освоением, хозяйственным использованием, охраной геосистем.

Естественно, роль типизации возрастает по мере понижения ранга геосистем. Невозможно изучить каждую конкретную фацию, объектами

исследования или оценки в прикладных целях практически могут быть лишь типы (виды, классы) фаций, как и большинства других локальных ПТК. Но типологический подход теряет свое значение при переходе к самым высоким региональным единствам. Уникальность каждой физико-географической страны (Урала, Амазонии, Тибета и т. п.) или зоны (тундровой, лесостепной, экваториальной и др.) крайне ограничивает возможность и значение типизации; подобные объекты приходится изучать в индивидуальном порядке.

Следует подчеркнуть, что в природе существуют лишь конкретные (индивидуальные) геосистемы, а их классификационные объединения, иногда необоснованно называемые «типологическими комплексами»,. продукт научного обобщения, в процессе которого исследователь абстрагируется от частных, индивидуальных свойств отдельных объектов и «снимает» только то,что находит у них общегo. Представление о типе как бы вторично, оно не существует в природе в готовом виде и может возникнуть только в результате выявления и сравнения конкретных индивидов. будь то фации, ландшафты или комплексы иного ранга. Разумеется, каждая категория геосистем классифицируется отдельно, так что в ландшафтоведении должно быть несколько самостоятельных классификационных систем. отдельно для фаций, для урочищ, для ландшафтов и т. д. (с учетом того, что для комплексов самых высоких рангов проблема классификации становится мало актуальной).

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: