Ю. Одум - Основы экологии (1975) (1135319), страница 37
Текст из файла (страница 37)
3, равд. 3), транспирация обычно рассматривается как нежелательная нагрузка на сельскохозяйственные системы, но в члсть 1. Основные экОлоГические принципы и концепции 196 лесу она может действовать как полезный механизм сохранения питательных веществ и как источних дополнительной энергии. Подобные количественные исследования показывают, чего будет стоить человечеству увеличение стока воды, удовлетворяющее неразумные в своей основе требования расточительного индустриального общества. Уничтожение Вада ВО,О Огилэтра пюре! !70,0 1 Осади ! Ол!Оэ Ветрит (о' ~л "1, лесов на холмах увеличит поступление воды в долины (см. Хибберт, 1967), но это произойдет за счет качества воды, а также за счет продуктивной и воздухоочистнтельной способности водосбора.
Подробнее об этом будет сказано в сле- о Ярагйпа Обо Фяг. 38. Блоковая модель потоков фосфоре в дующем пазделе. экоснсгеме знсоленного марша в штате джор- Фиг. 38 представляет совжпя (Помрой и др., 1967Б бой блоковую модель обмена пнкээнны двэ крупных резервуара ФосФора (оселки фосфора на водосборной плон петри!! и грн нэигюлее активных блока (волй, трава яп ппа и дегригефэги! Числе внутри бдо- Шадн ЭСтуарНОГО ЗЭСОЛЕННОГО ков хэрэкгеризуюг запасы фосфора (в мгги'1: пере Марща В ШтатЕ Джсрджия.
нос выражен в мнллнгрэммэх нв 1 и' в день Эго линейная модель с двумя переменнь!ни кеэф4~ипиен. Это более открытая система, тами 0(г1 и с((1. нгрэжнюшими сезонные кпленэния выгвобпждгння фосфора из рэзлэгз шегогя дегригл ЧЕМ ГорНЫЕ ВОЛОСборЫ С руЧЬЕ- и потребления фпсфпрэ травой сппгвегсгвенно Покй МН В Этсй МОДЕЛИ уЧтЕНЫ СЕ- энны гр фнки этих сезонных колебэний В скобках дэны ингегриревнниые средние рэзмерм переменных зоиные колебания, поскольку потоков. движение ве!цеств неравномерчо и не связано линейной зависимостью со временем.
Основной пик процессов переноса на маршах обусловлен ростом болотных трав в теплый сезон, когда фосфор «выкачивается» корнями, глубоко проникающими в анаэробные слои отложений. Этот процесс извлечения был прослежен в эксперименте с введением лер в глубокие слои отложений. Процессы разложения имеют два пика, во время которых фосфор особенно активно переходит в воду: один пик в самые жаркие дни лета, другой — осенью, когда большие массы отмершей травы вымываются с марша высокими приливами. Были составлены дифференциальные уравнения, описывающие влияние содержания фосфора в одном блоке экосистемы на его содержание в соседних.
При проверке модели на аналоговой ЭВМ оказалось, что некоторые величины, характеризующие перенос фосфора между блоками, следует уточнить, чтобы стабилизировать «содержимое» меньших блоков. Это пример приложения двух принципов, изложенных в гл. 1, равд. 3, а именно: 1) близкую к реальности, хотя и упрощенную, модель можно построить, располагая сравнительно немногочисленными данными полевых измерений, 2) проверив модель на ЭВМ в нескольких вариантах с разными коэффициентами переноса, можно определить, какие из них наилучшим образом приближают модель к реальности (см.
также гл. 10). Модель подтвердила важное значение животных-фильтраторов и детритофагов для круговорота фосфора в этой эстуарной системе. Значительно раньше Кюнцлер (195!) показал, что популяция моллюсков Мо(1!О1ио ((ет!азиз «возвращает» из воды за 2,5 дня столько взвешенного Гл. 4. БиОГеОхимические круГОБОРОты фосфора, сколько его содержишься в воде в любой данный момент (т. е. время оборота взвешенного в воде фосфора составляет всего 2,5 дня).
Кюнцлер (!96(а) измерил также поток энергии через эту популяцию и пришел к выводу, что для экосистемы популяция моллюсков более важна как биогеохимический агент, чем как фактор трансформации энергии (т. е. как источник пищи для животных или человека). Это прекрасная иллюстрация того положения, что виды не обязательно должны входить в пищевую цепь человека, чтобы приносить ему пользу; многие виды приносят пользу косвенным путем, что остается незамеченным при поверхностном взгляде В последующих главах мы опять вернемся к часто возникающему вопросу: для чего нам нужны такие дикие виды организмов, которых человек не может ни есть, ни использовать другим способом? Круговороты СО9 и Н90 григ. 39 иллюстрирует попытки обрисовать количественно два, повидимому, самых важных для человека круговорота: круговорот СО, и круговорот воды (гидрологический цикл).
Для обоих характерны небольшие, но весьма подвижные фонды в атмосфере, высокочувствительные к нарушениям, которые вносятся деятельностью человека. Этн нарушения могут оказывать влияние на погоду и климат. В наших интересах, каковы бы онн ни были, идет ли речь о предупреждении стихийных бедствий или о целенаправленном изменении погоды, — создать густую сеть станций для регистрации существенных изменений в круговоротах СОу и Н90, от которых в буквальном смысле слова зависит будущее человека на Земле.
Рассмотрим круговорот СО9 (фиг. 39, А). В гл. 2 мы уже говорили о влиянии СО9 на климат и указывали на отмеченное в наше время ядслгее лиесглв ее ее К Ужечсо е мглам Атмосфера <ейУ1 Фиг. ЗЭ. Круговорот двуоииси углероде и воды. я Круговорот СО Числа обозначают содержание Соз в миллиардах тонн тнлвсс, 1999) Е, Кру. ГОВОРОт ВОДЫ СОДЕРжаиис Нго УваЗВНО В ГЕОГРамннк <Хлтеинеев, !957Ь 128 члсть ь основиыв экологичвскив пэинцнпы н концепции постепенное повышение содержания СО» в атмосфере.
Из примерно 8 млрд. т СОм внесенных в атмосферу в 1970 г. в результате сельскохозяйственной и промышленной деятельности человека, 5 млрд. т возникли н результате сжигания горючих ископаемых, а 2 млрд. выделены возделанными площадями. Большая часть этой двуокиси углерода (хотя и не все 8 млрд. т) быстро перешла в море и отложилась в форме карбонатов. Может показаться странным, что сельское хозяйство дает некоторый чистый выход СО» в атмосферу, но вспомним, что количества СОь поглощаемые растениями (многие из которых активны лишь часть года), не уравновешивают количеств СОь выделяемых из почвы, особенно при частой вспашке.
Действие СОм обычно удерживаемой в почве, но высвобождаемой при быстром окислении гумуса, очевидно, проявляется не только известным нам образом, но н менее очевидными, только сейчас познаваемыми эффектами, например влиянием на круговорот других питательных веществ. В своем изящном исследовании, проведенном на раковинах двустворчатых моллюсков, Нельсон (1967) показал, что из-за обезлесения и распашки земель уменьшилось количество некоторых микроэлементов в почвенных водах.
Нельсон обнаружил, что раковины двустворчатых моллюсков из индейских кухонных куч возрастом 1000— 2000 лет содержат на 50 — !00»й больше марганца и бария, чем раковины современных моллюсков (разность статистически достоверна). Методом исключения Нельсон пришел к выводу, что скорость вымывания марганца и бария из подстилающих пород уменьшилась из-за уменьшения потока нагруженной СОг кислой воды, просачивающейся глубоко в почву.
Иными словами, вода в настоящее время имеет тенденцию быстро стекать по поверхности почвы, а не фильтруется через гумусные слои. Эколог скажет, что современное обращение человека с ландшафтом заметно изменило поток веществ из резервного фонда в обменный. Если мы понимаем происходящее и знаем, как исправить положение, такие изменения не должны быть разрушительнымн. Не случайно, повидимому, что во многих районах агрономы пришли к выводу о необходимости добавлять к удобрениям следовые количества некоторых минеральных веществ (мнкроэлементы). Здесь уместно вспомнить, как образовалась современная земная атмосфера с ее низким содержанием СОх и очень высоким содержанием Оь Подробнее эволюция атмосферы описана в гл.
9. Когда два миллиарда лет назад на Земле появилась жизнь, атмосфера, подобно современной атмосфере Юпитера, состояла из вулканических газов (как сказал бы геолог, атмосфера образовалась благодаря «дегазации земной коры»). В ней было много СО~ и мало кислорода (если вообще он был), и первые организмы были анаэробными. Как указано в гл. 2, в результате того, что Р (продукция) в среднем слегка превосходила )г (дыхание), за геологическое время в атмосфере накопился кислород и уменьшилось содержание СО,.
Согласно Хатчинсону (1944), накоплению кислорода в атмосфере способствовало также образование восстановленных соединений азота и образование из воды водорода с последующим рассеиванием его в космос. Возможно, о многом говорит тот факт, что сейчас для фотосинтеза лимитирующим является не только низкое содержание СОм но и высокое содержание Од, при экспериментальном повышении содержания СО, или понижении содержания Ох фотосинтез большинства растений усиливается.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
