Г.А. Заварзин - Лекции по природоведческой микробиологии (1125587), страница 6
Текст из файла (страница 6)
1.5. Атмосферная цнркуляцяя [по: Отлете!, Сппхеп, 1992) Перемешвванне атмосфе хорошач модель глобальной осферы обусловлено ее знергетвческнм балансом. С й е час разра тана бо дель описывает пе асп е ной цнркуляцян атмосферы (Лова! Спев!абоп Моле!, ССМ). Эта рер р деление воздушных масс.
В глобальном масштабе она включает: е, . мо- 10-20 км н по е — полярные н экваторнальные ячейки, об , обусловленные вертикальной циркуляцией на 20 км н подъемам облаков с освобожденнем энергии пря конденсации во ы; - циклонические пояса в широтах 30'-60' с вн я конденсации воды; х ' ' с движением с запада на восток с зональным ветром около сгратопаузы от 25 м/с о 100 ся че ез Е / д 00 м/с, н это значит, что массы воздуха переносятся через вразвю примерно за неделю; Ко волясовы Р силы закручивают циклоны по частрелке в верном н прогна — в Южном полушарнях; — пассатную экваториальную область с ячейкамн Гадлея. В результате, кроме быстрого перемешнвання воздушных масс в шя но существует в более ме ых масс в шяротном направленнн, ее медленный перенос в мерндвональном направлен .
Н ве кальной ра еннн. алнчне ячеек ртя циркуляции првволнт к тому, что перенос вз Севе ного в Южн ряе занимает примерно год верного в жное нолуша- масс континентов и океана, поглощения и отражения ( ния имн тепла (альдо) и не была одинаковой на протяжении истории Земли. Биогенные элементы — ле о, азот, Н) — обладают воздушной формой миграции, и жизнь на Земле зависит от их хорошего перемешивания, уменьшающего локаль- 24 Рнс. 1.6. Времена переноса воздушных масс [по: йгаеде1, Сгпгкеп, 1992) ные эффекты. В первом приближении атмосфера представляет наилучшим образом перемешанную природную среду.
Но на самом деле она неоднородна, о чем легко судить по прямым наблюдениям за содержанием водяных паров и распределением облачности. Для отдельных газов равномерность их распределения в атмосфере зависит от длительности пребывания в ней. Во взаимодействии микроорганизмов и атмосферы нужно различать две проблемы. Первая, биогеохимическая н главная нз ннх, заключается в том, что газовый состав атмосферы, в первую очередь ее реакцнонноспособных компонентов, зависит от функционирования микробной системы, и эта проблема может быть сформулирована как "бактерии и состав атмосферы". Современный состав атмосферы был сформирован благодаря деятельности микроорганизмов около 2 млрд лет назад. Впоследствии кислород-углекислотный цикл был видоизменен количественно под действием растений и животных. Бактерии способны метаболизировать все компоненты атмосферы, за исключением инертных газов.
Вторая проблема, зависящая от первой, состоит в том, что газовый состав атмосферы через парниковый эффект влияет на климат, и может быть обозначена как "бактерии и климат". Очевидно, что обе проблемы отражают разные стороны одного процесса (см. Лекцию 4). Циркуляция вод океана зависит от циркуляции атмосферы и поверхностных течений, вызванных господствующими ветрами. Поверхностные течения обусловливают перераспределение масс воды глубинными течениями и предполагают области опускания поверхностных вод (даунвеллинг) и подъема глубинных (апвеллинг). Эти области зависят от распределения континентов. Для биоты течения в океане являются определяющими вследствие поступления питательных веществ с глубинными водами, создающими области повышенной продуктивности.
Большее значение для биоты имеет вертикальное распределение водных масс, стратификация вод океана, обусловленная разным удельным весом теплой и холодной воды. Поверхностные воды океана находятся в равновесии с газами атмосферы, и благодаря вертикальной циркуляции газы переносятся вниз. Если бы не было обусловленной поверхностными течениями циркуляции, то нагрев поверхностных вод Солнцем вызвал бы состояние стратификации с крайне медленным вертикальным переносом.
Такие состояния океана наблюдались в геологическом прошлом, а сейчас моделью их считается Черное море. Циркуляция вод океана определяет поступление питательных веществ и соответственно развитие фитопланктона. Центральные области океанов в середине циклонических течений обеднены биотой и представляют олиготрофные зоны. Помимо горизонтальной циркуляции с поверхностными течениями для океана первостепенное значение имеет вертикальный перенос с глубинными течениями. Подъем глубинных вод — апвеллинг — обогащает продукционную фотическую зону биогенными элементами, в первую очередь нитратом.
Поэтому биологическая продуктивность океана весьма неравномерна. В ней существуют зоны повышенной продуктивности и бедные зоны. Они подробнее рассмотрены в Лекции 5. Химический состав вод океана нормируется по солености, под которой подразумевается содержание С1-иона. Бнота контролирует Рис. 1.7. Распределение ландшафтов Ландшафт определяется, во-первых, климатом, во-вторых, тектоникой.
Быстрые тектонические процессы идут иа границах плит. Внутри плит тектоника определяется рифтогенезом и горячими точкамн подъема !пр-!Ж) с вулканической активностью. Примерами рифтогенеза служат Восточно-Африканский Рифт нли область Байкала. Кратоны представляют тектонически спокойные и стабильные континентальные области. К ним относятся шиты, где эрозия обвалила старую кристаллическую основу; платформы, где плоские шиты перекрыты осадочной оболочкой или хсе интракратонными бассейнами с толстыми отложениями осадков; пассивные окраины континентов.
Между кратонами и горными поясами располагаются предгорные бассейны седиментации. Согласно Ронову (1980) интракратониые бассейны, пассивные окраины, предгорные области предсгавляют места долговременного накопления осадков, Базу для седиментапии дает уровень океана. Если бы время бьио достаточным, то континенты уплошились бы до уровня океана. Однако уровень океана претерпевает звстатические колебанвя. Уровень океана отмечается террасами.
Короткопериодичные колебания связаны с оледенением и климатом и имеют амплитуду около 100 и с перераспределением воды между океаном и гляцнасферой, Интракратонные бассейны Северной Америки, Русской платформы, Бразилии указывают на отложение с амплитудой в ! 00-200 м и периодичностью 10-80 млн лет. длительные низкие стояняя океана в 300-400 м были в кембрин и триасе-юре. В геологии аналогом ландшафта служат фацни, и фациальный анализ дает походную базу для реконструкции ландшафта вызывают изменения и в карбонатно-силикатном цикле выветривания, и в климате, и в циклах других Элементов в качестве вторичных, опосредованных следствий.
Вторичные опосредованные результаты действия биоты могут быть не менее значительными, чем прямые, но до широкого применения анализа систем они ускользали от внимания исследователей. Рис. 1.8, Схема различия между эпиконтинентальными и окраинными морями как мелководными местообитаниями Эпнконтннентакьные моря образуются на знугрнконткнентааьных равнинах з периоды высокого стояния океана (талассократнческне эпохи). Онн сохраняют связь с океаном н з арндном коже могут служить областью отложения эвапорнтов аналогично Кара-Богаз-Голу на Каспии. Эпнконтннентааьные моря отличаются от внугрнконтннентальных бессточкых водоемсз (как Каспии) тем, что сохраняют связь с морем.
Окраинные моря имеют связь с морем, океаном, которая может быть ограничена островными дугами, но не более в основном содержание минорных компонентов океанской воды, презкде всего идущих на образование скелета — Са, 31, Зг, и в свою очередь зависит от биогенных элементов, лимитирующими из которых являются прежде всего фосфор, азот и затем железо. Главным следствием глобальной циркуляции для биоты служит формирование климатических зон как на суше, так и в океане. Зональный климат меняется в зависимости от рельефа н перераспределения воздушных потоков, создавая региональные климатические условия.
Зависимое гь биоты от климата была установлена и описана А. Гумбольдтом. Она находит отражение в ландшафгных зонах, В последние десятилетия большое внимание уделяется модификации климата биотой через состав атмосферы и зависящий от него парниковый аффект. Этот вторичный по отношению к первичному радиационному балансу аффект стал центральным в гипотезе "Ген", выдвинутой Дж. Ловелоком. По его представлениям, биота модифицирует окружающую среду в благоприятном для себя направлении в глобальном масштабе. В действии биоты следует различать две группы явлений: прямые и опосредованные.
Например, состав атмосферы прямо зависит от деятельности биоты, продуцирующей и использующей углекислоту, кислород„метан. Вместе с тем изменения в содержании СОз 28 рекомендуемая литература 1. Андруз Дзк., Бримблеку кб П., Лзгикелз Т., Лисс П. Введение в химию окружающей среды. Мз Мир, 1999. 271 с.
2. Вернадский В.И. Биосфера. Л., 1926. 3. Виноградский С.Н. О роли микробов в общем круговороте жизни, Речь, изнесенная С.Н. Виноградским на общем собрании членов императорского Института экспериментальной медицины 8 декабря 1896 г. С 4. Глобальный биогеохимический цикл серы и влияние на него деятельности человека ! Ред. М.В. Иванов, Дж. Фринсй. Мз Наука, 1979. 5. Лобровольский В.В. Основы биогеохимии. Мз Высш, шк., 1998. 6. Заварзин Г.А. Смена парадигмы в биологии // Вест. РАН. 1995. Т. 65. )Чь 1.
С. 8-23. 7. Кузнецов С.И., Иванов М.В., Ллликсва Н.Н. Введение в геологическую ми- 8. Перельман А.И., Касимов Н.С. Геохимии лаидшафга. Мз Астрея-2000, 1999, 768 с. 9. Р А.Б. Осндочная оболочка Земли: количественные закономерности онов . В.И. Вестроения, ния, состава и эволюции. Мз Наука, 1980.
79 с. (чтения им... ернадского), . 464 с. 10. Федоров ВЯ., Гильиаиое Т.Г. Экология. Мз Изд-во МГУ, 1980. с. 11. Эволюция глобального биогеохимического цикла серы / Ред. М.В. Иванов. Мз Наука, 1989. 12. Мют(пнз %111ет Ве!еппс1с: Н1з Вйе апд Гйз жогК ! Ед.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
