Закон биологического круговорота элементов

При формировании ландшафта происходит биогенная аккумуляция минеральных соединений из почвы и атмосферы и образование органического вещества. Если органическое вещество не аккумулировать, то очень скоро все химические элементы перейдут в органические соединения живых или мертвых организмов, в результате чего из атмосферы исчезнет углекислый газ, а из почвы такие элементы, как фосфор, калий и др. Элементы, находящиеся в органических соединениях, недоступны для питания растений. Такой ландшафт по оценке ак. Вильямса мог бы существовать не более 3 лет.

Если бы в ландшафте протекали только процессы разрушения органического вещества, то очень скоро все органическое вещество было бы разложено до минеральных соединений (углекислый газ, простые соли, вода), т. е. в ландшафте опять-таки исчезла бы жизнь.

Закон биологического круговорота хим. элементов сводится к следующему: миграция большинства химических элементов в элементарном ландшафте представляет собой круговорот, в ходе которого элемент многократно поступает в живые организмы («организуется») и выходит из них («минерализуется»). Следует подчеркнуть, что в биологический круговорот в момент времени запускается малая часть биомассы 5-10%.

Противоположные процессы – биогенная аккумуляция и минерализация не протекают изолированно, они вместе синхронно образуют единый биологический круговорот элементов в ландшафте. В зрелом и сбалансированном ландшафте поступление вещества и разложение его одинаковы по объему, т.е. аккумуляция – минерализация = нулю. За отрезок времени (год) интенсивность поступления должна быть равна интенсивности разложения. Всякое нарушение круговорота элементов приводит к дисбалансу в окружающей среде.

Биологический круговорот характеризуется следующими показателями:

I. Емкость биологического круговорота: 1 – количество химических элементов, находящихся одновременно в составе живого вещества ландшафта, биомасса (в ц/га);2 – структура биомассы (соотношение зеленой части, многолетней надземной части, корней, животных, микроорганизмов и т. д.).

II. Скорость биологического круговорота количество живого вещества, образующегося и разлагающегося в единицу времени: 1– ежегодный абсолютный прирост биомассы (в ц/га) и его структура; 2 – ежегодный относительный прирост (в % от биомассы); 3 – ежегодный абсолютный опад (в ц/га) и его структура; 4 – ежегодный относительный опад (в % от биомассы).

Эти показатели должны дифференцироваться для отдельных химических элементов (количество азота, фосфора, калия, кальция и др. в биомассе, приросте, опаде и т. д.).

Дефицитные и избыточные хим. элементы. Емкость и скорость биологического круговорота во многом определяются содержанием в ландшафте дефицитных и избыточных элементов. Дефицитными называются такие элементы, добавление подвижных форм которых в ландшафт ускоряет биологический круговорот, повышает его емкость. В большинстве случаев недостает именно подвижных форм, в то время как общее (валовое) содержание элемента в ландшафте может быть достаточно велико. К дефицитным относятся О, N, Р, К, Са, Mg, Сu, Со, J, F, Mo, Zn, Mn и другие элементы.

Избыточными называются такие элементы, удаление которых из ландшафта ускоряет биологический круговорот, повышает его емкость. К избыточным относятся Cl, S, Na, Cu, Ni, Fe, F и другие элементы.