- •Раздел II. Экологические системы
- •Тема 2. Понятия об экосистемах
- •2.1. Общая характеристика экосистемы
- •2.2. Состав экосистемы
- •2.3.Условия функционирования экосистемы
- •Э к о с и с т е м а
- •2.4. Роль структурных элементов экосистемы в ее функционировании
- •2.5. Глобальная продукция и распад
- •2.6.Примеры экосистем
- •2.7. Классификация экосистем
- •Тема 3. Энергия в экосистемах
- •3.1. Бюджет солнечной энергии в экосистеме
- •3.2. Энергетическая характеристика среды
- •Отражение 30,0
- •3.3. Пищевые цепи
- •3.4. Биологическая продуктивность экосистемы
- •Тема 4. Биогеохимические циклы
- •4.1 Структура и основные типы биогеохимических циклов
- •4.2 Биогенная миграция химических элементов и биогеохимические принципы
- •4.3 Круговороты азота, фосфора и серы
- •4.4 Глобальные круговороты углерода и воды
- •4.5 Осадочный цикл
- •Годовой вынос осадочного материала в океаны (по ю. Одуму, 1986)
- •4.6 Круговорот второстепенных элементов и пестицидов
- •4.7 Пути возвращения веществ в круговорот
- •Тема 5. Понятие о биосфере
- •Характеристика и состав биосферы
- •В. И. Вернадский о биосфере и “живом веществе”
- •Возникновение и эволюция биосферы
- •Биосфера и человек. Ноосфера
- •Тема 6. Ресурсы и факторы среды обитания
- •Краткий обзор важнейших факторов среды обитания
- •Физические факторы
- •Антропогенные факторы
- •Тема 7. Влияние хозяйственной деятельности человека
- •7.1 Исторический обзор “покорения”
- •Параметры состояния природной среды
- •7.3 Нарушение круговорота воды и опустынивание
- •7.6 Изменение потоков энергии в биосфере
4.7 Пути возвращения веществ в круговорот
Возвращение веществ в круговорот и циркуляция воды и элементов питания – жизненно-важные процессы в экосистеме, приобретающие большое значение и для существования человека. Можно выделить следующие пути возвращения химических элементов и соединений в круговорот:
через микробное разложение и детритный комплекс;
через экскременты животных;
посредством передачи от растения к растению организмами- симбионтами;
с физическими процессами, в том числе прямым действием солнечной энергии;
за счет энергии топлива.
Согласно классическим представлениям, основные агенты регенерации элементов питания – бактерии и грибы. В почвах умеренной зоны такой путь является преобладающим.
Там, где растения (трава и фитопланктон) активно выедаются животными, важную роль играет возвращение веществ через экскременты животных.
Возвращение элементов питания в круговорот симбиотическими организмами, по мнению ряда ученых, имеет особенно важное значение в системах с низким содержанием элементов питания. Элементы могут высвобождаться из остатков растений и животных и их фекальных комочков даже без участия микроорганизмов. Такой способ возврата называют автолизом, или саморастворением. Этим способом в определенных условиях может высвобождаться от 25 до 75 % элементов питания.
Работа по возвращению химических элементов в круговорот всегда требуются определенные затраты энергии. В тех случаях, когда источником энергии для возврата веществ в круговорот служат солнечный свет и органическое вещество, человеку не приходится непосредственно затрачивать ископаемые виды топлива. В ненарушенном состояние природные механизмы рециркуляции в основном реализуют возвращение в круговорот воды и элементов питания. В промышленном производстве возврат элементов в круговорот требует очень больших энергетических и материальных затрат, однако в связи с истощением природных ресурсов часто приходится идти на это.
Оценку миграции вещества внутри экосистемы можно проводить по величине циркуляции между отдельными блоками экосистемы, представленной в виде массы материала на входе и выходе. J.Finn(1976) предложил считать повторно используемую часть вещества суммой его количеств, проходящих в круговороте через каждый отсек системы, и ввел понятие окоэффициентах рециркуляции(CJ):
CJ=R/T,
где R– возврат потока вещества через систему,Т– общий поток вещества через систему.
Коэффициент рециркуляции для различных элементов неодинаковы. Они более высоки для тех элементов, которые считаются очень ценными (золото, платина и др.) и используются повторно на 90 % и более. У второстепенных элементов, потребность в которых невелика, коэффициенты возврата обычно низкие.
Так как энергия проходит все системы насквозь и не используется вторично, то коэффициент ее рециркуляции равен нулю.
Коэффициент рециркуляции в естественных экосистемах возрастает при увеличении разнообразия и усложнении биотических компонентов, по мере обеднения ресурсов среды на входе, по мере накопления на выходе отходов, опасных для жизни в экосистеме, либо при наличии одновременно всех трех процессов.