Одум - Экология - т.1 (947506), страница 53
Текст из файла (страница 53)
236 Глава 4 них участвуют в общем осадочном цикле, а некоторые поступают е атмосферу. Многие элементы, не относящиеся к биогенным, концентрируются в определенных тканях иногда благодаря химическому сходству с какими-то жизненно важными элементами, хотя такие их концентрации могут оказаться опасными. В настоящее время экологу приходится изучать круговорот целого ряда таких второстепенных элементов, главным образом потому, что они связаны с деятельностью человека; впрочем, всех нас должно тревожить увеличение объема токсических отходов, намеренно сбрасываемых пли случайно попадающих в природную среду и примешизающихся к основным круговоротам жизненно важных элементов.
Объяснения Большинство второстепенных элементов в концентрациях, обычных для многих природных экосистем, почти не оказывают влияния на организмы, возможно, потому, что организмы к ним адаптировались. Таким образом, миграции этих элементов мало интересовали нас, если бы в окружающую среду не слишком часто попадали побочные продукты горнодобывающей промышленности, различных производств, химической промышленности и современного сельского хозяйства, продукты, содержащие высокие концентрации тяжелых металлов, ядовитые органические соединения и другие потенциально опасные вещества.
Поэтому для нас важны круговороты почти всех элементов! Даже очень редкий элемент, если он вносится в среду в форме высокотоксичного соединения металла или радиоактивного изотопа, может приобрести важное биологическое значение, так как даже небольшое (с геохимической точки зрения) количество такого вещества способно оказывать выраженный биологический эффект.
Примеры Стронций — хороший пример ранее почти не изученного элемента, который сейчас служит объектом особого внимания, в связи с тем что радиоактивный стронций крайне опасен для человека и других позвоночных. По химическим свойствам стронций похож на кальций и поэтому, попав в организм, накапливается в костях и оказывается в тесном контакте с кроветворными тканями. Примерно уела всего осадочного материала, стекающего вниз по рекам, составляет кальций. На каждые 1000 атомов кальция, движущихся к морю, приходится 2,4 атома стронция. Когда при производстве и испытаниях ядерного оружия, а также при работе атомных электростанций расщепляется уран, среди отходов оказывается радиоактивный стронций-90 — один из продуктов расщепления, характеризующийся очень длительным периодом полураспада.
Биогеохимические циклы. Принципы и концепции Стронций-90, поступающий в биосферу,— новое вещество; он не существовал в природе до того, как человек расщепил атом. Ничтожные количества радиоактивного стронция, содержащиеся в осадках, выпадающих после испытаний атомного оружия, и утекающие из ядерных реакторов, мигрируют вместе с кальцием из почвы и воды в растения, животных и пищу человека, накапливаясь в его костях.
По мнению некоторых медиков, в 1970 г. в костях людей содержалось уже достаточное количество стронция, чтобы он оказывал канцерогенное воздействие. Когда был объявлен международный запрет на испытание ядерного оружия в атмосфере, опасность на время уменьшилась. Радиоактивный цезий-137 — другой опасный продукт деления ядра по свойствам схож с калием и потому быстро циркулирует по пищевым цепям. Сейчас в резервуарах на атомных электростанциях хранятся большие количества радиоактивных продуктов расщепления. Как уже отмечалось, неумение избавляться от этих отходов мешает более широкому мирному использованию атомной энергии.
Проблемы, связанные с опасными отходами, будут подробнее рассмотрены в гл. 5. Ртуть — другой пример природного элемента, который мало влиял ка организмы до наступления индустриальной эры, так как его концентрации и подвижность в природе малы. Разработка ме- Обоаии ирисом атмосферу 408 Рис. йа.13.
Современный круговорот ртути в сравнении с ее круговоротом до появления человека. Запасы ртути (прямоугольники) указаны в сотнях тонн; ее перемещение (стрелки) — в сотнях тонн в год. В скобках даны оценки еапасов и потоков, существовавших до появления человека. Своей деятельностью человек породил два новых потока (разработку и выбросы), показанных штриховой линией, и увеличил поток ртути в атмосферу на 607„ причем соответственно вырос и ее стон. (Ъуо1!ааг ет а1и 1975,) 238 Глава ч сторождений и промышленное использование ртути изменили положение, и сейчас наличие ртути и других тяжелых металлов (например, кадмия, меди, цинка) стали серьезной проблемой. На рис. 4.13 современный круговорот ртути сравнивается с тем, который, по-видимому, существовал в природе до появления человека.
Промышленная деятельность внесла два новых потока ртути — ее добычу и выбросы в атмосферу (пунктирные линии на рис. 4.13), з результате чего увеличились количества ртути, мигрирующие в почву и в реки, а это увеличило вероятность контакта ее с живыми организмами. Как и в случае многих других элементов, в круговороте ртути важную роль играют микроорганизмы. Они превращают нерастворимые ее формы в растворимую, очень подвижную и очень ядовитую метилртуть. 7.
Крутоворот элементов питания в тропиках Определения Характер круговорота элементов питания в тропиках, особенпо влажных, и в северном умеренном поясе различается по ряду важных особенностей. В холодных районах ббльшая часть органических веществ и доступных элементов питания все время находится в почве или в отложениях; в тропиках же гораздо больший процент этих веществ содержится в биомассе и циркулирует в пределах органической части экосистемы, чему способствуют различные биологические адаптации, з том числе мутуалистические отношения между микроорганизмами и растениями, удерживающие элементы питания.
Если нарушить эту развившуюся в эволюции и хорошо организованную биотическую структуру, элементы питания быстро утрачиваются, особенно в местах, уже ими обедненных в результате выщелачивания, активно идущего в условиях высоких температур и обильных осадков. Поэтому стратегия земледелия умеренной эоны, основанная на монокультуре недолго живущих однолетних растений, совершепно непригодна для тропиков. Если человек хочет исправить ошибки проппшго и избежать экологических катастроф в будущем, ему необходимо пересмотреть с экологической точка зрения основу тропического земледелия в частности и всего управления ресурсами среды в целом.
В то ясе время необходимо как-то сохранить богатое видовое разнообразие тропиков. Объяснения На рис. 4.14 сравнивается распределение органических веществ в северном и тропическом лесах. Интересно, что обе сравниваемые экосистемы содержат примерно одинаковое количество органиче- 239 распределение органического тгперадл (а ая 250 я ° гя Ч П агяя теапическли дождевая лес аГВЕРНЫИ ХьаИНЫИ Пеа Рнс. 434. Распределение органического углерода, пановленпого в абпопгче- сном (почва, подстилна) и биотическом (дренесииа, листья) блоках вкоси- стем северного и тропического лесов. б тропическом лесу значительно ббль- шая доля общего органического вещества содержится в биомассе. ского углерода, но в северном лесу более половины этого количества находится в подстилке н почве, а в тропическом более трех четвертей углерода содерлгнтся в растительных тканях.
Другое сравнение северных и тропических лесов проводится в табл. 4.3. В тропическом лесу около 58% общего азота заклгочено в биомассе, 447е поднято пад грунтом„в английском сосновом лесу эти величины соответственно равны 6 н 3%. Таблица 4.8. Распределение азота (в г и-') в лесу умеренной зоны и в тропвчесном лесу. (По От(нфоп, 1962.) 55-летний сосновый лес в Велиноб- ритании Треничаснив галерный ,лес ' Бев учета листьев. * С учетом листьев. биогеохимические циклы.
Принципы и нонцепцил Листья Древесина иад грунтом ' Корни Подстилна Почва Азот над грунтом, а/а Азот в биомассе, % Отношение подземные части/иадзомиые ' Отношение листья/древесина 12,4 18,5 18,4 40,9 730,8 3,0 6,0 0,60 0,34 52,6 41,2 28,2 3,9 85,3 44,0 57,8 0,30 0,76 2ю Глава 4 Когда вырубают лес в умеренном поясе, в почве остаются элементы питания, сохраняется ее структура, и с площади, освобожденной от леса, в течение многих лет «обычным» способом можно получать урон ай, один или несколько раз в год проводя вспашку, высевая однолетние культуры и внося неорганические удобрения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
