Ю. Одум - Основы экологии (1975) (1135319), страница 38
Текст из файла (страница 38)
(Зеленые растения весьма чувствительны к любым изменениям окружающей среды; гл. 5, равд. 5.) Фотосинтезирующий «зеленый пояс» Земли и карбонатная система моря весьма эффективно удаляют СО» из атмосферы. Тем не менее стремительно возрастающее потребление горючих ископаемых (легко представить себе, какие огромные количества СО» высвободились бы, ГЛ 4 БИОГЕОХИМИЧЕСКИЕ КРУГОВОРОТЫ если бы был сожжен весь запас горючих ископаемых; см. фиг.
39, А) вместе с уменыпеиием поглотительной способности «зеленого пояса» начинает влиять на атмосферный фонд круговорота. Изменения потоков или расхода веществ особенно влияют на состав небольших обменных фондов. Можно думать, что в ближайшие десятилетия установится новое, но ненадежное равновесие между увеличением содержания СО» (не пропускающей в космос излучаемое тепло) и увеличением количества пыли или загрязняющих частиц (которые отражают поступающие лучи). Любое значительное изменение в тепловом бюджете обязательно повлияет на климат Земли. Подробнее о глобальном цикле СОе можно узнать из работ Ревелла и Зюсса, 1956; Пласса, 1955; Меллера, 1963; Ревелла, 1965. Как видно из схемы круговорота воды (фиг. 39, Б), фонд иоды в атмосфере невелик; скорость оборота выше, а время пребывания меньше, чем для СО» На круговороте воды (как и в случае СО») начинают сказываться глобальные последствия деятельности человека.
Учет осадков и речного стока во всем мире сейчас хорошо поставлен; необходимо, однако, как можно быстрее наладить более полный контроль всех Основных путей движения воды в круговороте. Сейчас планируется «Международное гидрологическое десятилетие», сравнимое с Международной биологической программой. Следует подчеркнуть два других аспекта круговорота воды. 1.
Отметим, что море теряет из-за испарения больше воды, чем получает с осадками; иа суше положение обратное. Другими словами, та часть осадков, которая поддерживает наземные экосистемы, включая и поставляющие пищу человеку, приходит благодаря испарению с моря. Установлено, что во многих областях, например в долине Миссисипи, 90% осадков приносится с моря (Бентон, Блекберн и Снед, 1950). 2.
Согласно оценкам, вес воды пресных озер и рек — 0,25 геограмма (! геограмм =!ОЕ«г), а годовой сток — 0,2 геограмма; следовательно, время оборота составляет около года. Разность между количеством осадков за год (1,0 геограмм) и стоком (0,2 геограмма) составляет 0,8; это и есть величина годового поступления воды в подпочвенные водоносные горизонты. Как уже указывалось, увеличение стока в результате деятельности человека может уменьшить очень важный для круговорота фонд грунтовых вод.
Нам следовало бы возвращать больше воды в водоносные слои, не пытаясь хранить ее всю в озерах, откуда она быстрее испаряется. С использованием атомной энергии связана Опасность загрязнения окружающей среды в глобальном масштабе, что не может не сказаться на биогеохнмических круговоротах (подробнее об этом — ниже в этой главе и в тл. 17). Вместе с тем создались уникальные возможности для изотопных исследований.
Хорошим примером является применение трития для исследования круговорота воды. Тритий (БН), радиоактивный изотоп Водорода, в небольших количествах образуется с постоянной скоростью в верхней атмосфере под действием космических лучей и участвует в круговороте воды. Он выводится из круговорота вследствие радиоактивного распада, так как период его полураспада составляет 12,3 года (объяснение термина «период полураспада» дается в гл. 17, раэд.
!). К счастью, скорость образования трития в природных условиях н уровни его в различных фондах круговорота воды были измерены до того, как в конце 50-х и начале 60-х годов в результате испытаний водородных бомб в атмосферу было внесено в 10 раз больше трития, чем образуется в природе. С тех пор как в 1964 г. был заключен договор о частичном запрещении испытаний ядерного оружия, поступление значительных количеств трития в атмосферу прекратилось. Тем временем ЧАСТЬ ~ ОснОВПЫа ЭКолОГичнскин принципы и КОицнпции 130 тритий, попавший ранее в атмосферу, успел перейти в поверхностные и грунтовые воды, в массы льда и глубокие слои океанов, что позволяет определить скорость оборота и время пребывания воды в каждом из этих резервных фондов. Проанализировав представившиеся возможности, Зюсс (!969) призывает координировать изучение этих проблем в международном масштабе. По всей видимости, тритий не оказал серьезного влияния на биоту или человека; во всяком случае, такое влияние пока не обнаружено.
Частично это объясняется «мягкостью» радиоактивного излучения трития (см. гл. 17, равд. 1). Однако, поскольку использование атомной энергии расширяется, тритий вместе с некоторыми другими побочными продуктами ядерных реакций должен оставаться предметом пристального внимания. Будем надеяться, что тритий, внесенный в круговорот воды, и дальше будет служить лишь как удобная для ученых радиоактивная метка! Подробное описание круговорота воды можно найти в монографии Хатчинсона (1957). 3.
ОСАДОЧНЫИ ЦИКЛ Определения Большинство элементов и соединений более «привязано» к земле, чем азот, кислород, двуокись углерода и вода, и их круговороты входят в общий осадочный цикл, циркуляция в котором идет путем эрозии, осадкообразования, горообразования и вулканической деятельности, а также биологического переноса. Объяснения ТАБЛИЦА !Г Годовод вынос осадочного материала о материков в океаны (~о Холмвну, 1Убд) Площадь авдеево.
Материк Северная Америка Южная Америка Африка Австралия Европа Азия 20,7 19,4 19,9 5,2 9,3 м3,9 634 1,96 414,3 1,29 181,3 0,54 297,5 О, 23 233,0 0„32 3962,0 15,91 20,16 Всего 101,4 Обобщенная схема осадочного цикла показана на фиг. 40. В отдельных случаях около стрелок приведены количества веществ, участвующих в круговороте. О потоках веществ в глубине Земли известно очень мало.
Твердые вещества, переносимые по воздуху в виде пыли, названы здесь «осадками». Кроме природных веществ, и состав таких «осадков» входят и вещества, образующиеся в результате деятельности человека; некоторые из них имеют определенное биологическое значение, оказывая токсическое действие или задерживая солнечные лучи Сообществам биосферы доступны те элементы, которые благодаря своим геохимическпм свойствам входят в состав пород, обнажающихся на поверхяости. Элементы, обильные в мантии, на поверхности редки Как уже отмечалось, одним из элементов, недостаток которого на поверхности Земли часто ограничивает рост растений, является фосфор 1з1 ГЛ Е БИОГЕОХИМИЧЕСКИЕ КРУГОВОРОТЫ Фмг.
40. Схема осадочного цикла. Количества веществ указаны в геограммак на миллион лет Материин — нокрытые отложениям» гранатные глыбы, плавающие, словно пробки, ва слое базальта, волстилающего океаны Под черным базальтам лежит мантия — слой толвгииай 2ЭЮ км, лад котормм яакодится ядро Земле. Гранит — светлоокрашенная весьма устойчива» порода, которую часто иснальзуют для ламятннков; базальт — черная лорада. встречающаяся в вулканических районал, На фиг. 40 четко видна общая направленность осадочного цикла «вниз». Величины, характеризующие годовой вынос отложений с каждого континента, приведены н табл. 17.
Легко заметить, что наибольшая потеря почвы характерна для Азии — континента с самыми древними цивилизациями и наиболее сильной эксплуатацией земли. Хотя скорость процесса изменчива, в периоды минимальной геологической активности накопление растворенных минеральных питательных веществ происхо. дит на низменностях и в океанах за счет возвышенных местностей. Прн этом особенно важное значение приобретают местные биологические механизмы возвращения, благодаря которым потеря веществ не превыша.
ет их поступления из подстилающих пород (об этом шла речь при рассмотрении круговорота кальция). Иными словами, чем дольше жизненно важные элементы будут оставаться в данной области, вновь и вновь используясь сменяющимися поколениями организмов, тем меньше нового материала потребуется извне. К сожалению, как мы уже заметили в разделе о фосфоре, человек часто нарушает это равновесие, обычно непреднамеренно, а просто потому, что до конца не понимает всей сложности развившегося за многие тысячелетия симбиоза между жизнью и яеорганической материей.
Например, сейчас предполагают (хотя это еще не доказано), что плотины, препятствующие ходу лососей в реки на нерест, приводят к сокращению численности не только лосося, но и непроходной рыбы, дичи и даже к уменьшению продукции древесины в некоторых северных областях Запада США. Когда лососи нерестятся и гибнут;в глубине материка, они оставляют там запас ценных питательных веществ, возвращенный из моря. Удаление из леса больших масс древесины (причем содержащиеся в ней минеральные вещества не возвращаются в почву в отличие от того, что происходит в природе, когда упавшие деревья разлагаются), без сомнения, также обедняет нагорья, обычно в ситуациях, когда фонд питательных веществ и без того беден. члсть 1 ОснОВные экологические пгинципы и кОнцепции 1За Легко представить себе, что нарушение таких биологических механизмов возвращения веществ в круговорот может обеднить целую экосистему на многие годы, пока не восполнится обменный фонд минеральных веществ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
