 |
Система круговорота углерода на Земле и возможные влияния человека.
|
|
|
|
Самый интенсивный биогеохимический цикл – круговорот углерода. Биогеохимический круговорот углерода - это комбинация последовательных периодических непрерывных замкнутых процессов превращения, перемещения, распределения, рассеяния и концентрации углерода через косную и органическую природу в биосфере при активном участии живых организмов. В природе углерод существует в двух основных формах – в карбонатах (известняках) и углекислом газе. Содержание последнего в 50 раз больше, чем в атмосфере. Углерод участвует в образовании углеводов, жиров, белков и нуклеиновых кислот. Основная масса аккумулирована в карбонатах на дне океана, в кристаллических породах, каменном угле и нефти и участвует в большом цикле круговорота. Основное звено большого круговорота углерода – взаимосвязь процессов фотосинтеза и аэробного дыхания. Другое звено большого цикла круговорота углерода представляет собой анаэробное дыхание (без доступа кислорода); различные виды анаэробных бактерий преобразуют органические соединения в метан и другие вещества (например, в болотных экосистемах, на свалках отходов). В малом цикле круговорота участвует углерод, содержащийся в растительных тканях и тканях животных. Хозяйственная деятельность человека интенсифицирует биологический круговорот углерода и может способствовать повышению первичной, а, следовательно, и вторичной продуктивности. Но дальнейшая интенсификация техногенных процессов и может сопровождаться повышением концентрации двуокиси углерода в атмосфере. Повышение концентрации углекислоты до 0,07% резко ухудшает условия дыхания человека и животных. Расчеты показывают, что при условии сохранения современного уровня добычи и использования горючих ископаемых потребуется чуть больше 200 лет для достижения такой концентрации углекислого газа в атмосфере Земли. В отдельных крупных городах эта угроза вполне реальна уже сейчас.
|
|
|
Круговорот азота. Изменение его человеком.
Газообразный азот возникает в результате реакции окисления аммиака, образующегося при извержении вулканов и разложении биологических отходов: 4NH3 + 3O2 ® 2N2 + 6H2O. Круговорот азота – один из самых сложных, но одновременно самых идеальных круговоротов. Несмотря на то что азот составляет около 80% атмосферного воздуха, в большинстве случаев он не может быть непосредственно использован растениями, т.к. они не усваивают газообразный азот. Вмешательство живых существ в круговорот азота подчинено строгой иерархии: только определённые категории организмов могут оказывать влияние на отдельные фазы этого цикла. Газообразный азот непрерывно поступает в атмосферу в результате работы некоторых бактерий, тогда как другие бактерии – фиксаторы (вместе с сине-зелёными водорослями) постоянно поглощают его, преобразуя в нитраты. Неорганическим путём нитраты образуются и в атмосфере в результате электрических разрядов во время гроз. Самые активные потребители азота – бактерии на корневой системе растений семейства бобовых. Каждому виду этих растений присущи свои особые бактерии, которые превращают азот в нитраты. В процессе биологического цикла нитрат-ионы (NO3-) и ионы аммония (NH4+), поглощаемые растениями из почвенной влаги, преобразуются в белки, нуклеиновые кислоты и т.д. Далее образуются отходы в виде погибших организмов, являющихся объектами жизнедеятельности других бактерий и грибов, преобразующих их в аммиак. Так возникает новый цикл круговорота. Существуют организмы, способные превращать аммиак в нитриты, нитраты и в газообразный азот. Биологическая активность организмов дополняется промышленными способами получения азотосодержащих органических и неорганических веществ, многие из которых применяются в качестве удобрений для повышения продуктивности и роста растений. Антропогенное влияние на круговорот азота определяется следующими процессами: сжигание топлива приводит к образованию оксида азота, а затем реакциям: 2NO + O2 ® 2NO2, 4NO2 + 2H2O.+ O2 ® 4HNO3, способствуя выпадению кислотных дождей; в результате воздействия некоторых бактерий на удобрения и отходы животноводства образуется закись азота – один из компонентов, создающих парниковый эффект; добыча полезных ископаемых, содержащих нитрат-ионы и ионы аммония, для производства минеральных удобрений; при сборе урожая из почвы выносятся нитрат-ионы и ионы аммония; стоки с полей, ферм и из канализаций увеличивают количество нитрат-ионов и ионов аммония в водных экосистемах, что ускоряет рост водорослей и других растений; при разложении последних расходуется кислород, что в конечном счёте приводит к гибели рыб.
|
|
|
Геом тундры
Тундра — тип биома, распространенный в арктическом поясе Земли. Сложился в условиях холодного влажного климата и наличия в почве многолетней мерзлоты. Мерзлота охлаждает почву и замедляет биохимические процессы, препятствует фильтрации поверхностных вод и способствует заболачиванию. Из-за нее грунтовый сток ничтожен, поэтому летом реки в тундре сильно мелеют, а зимой во многих из них сток практически прекращается. Климат тундры суровый. Лето короткое (2–3 мес.) и достаточно холодное, со средн. температурой в июле +5на севере и до +12 на юге; зима долгая (около 8 мес.) со средн. температурой января от –5 до –35о С. Почвы в тундре в основном глеевые и торфяно-болотные.
По преобладающей растительности различают 3 подзоны в тундре: Арктическая тундра, которая на севере граничит с зоной снегов и льдов. Растительность покрывает только 60% всей поверхности. Значительную площадь занимают болота (верховые), много озер. Летом на просторах арктической тундры пасутся олени. Мохово-лишайниковая тундра. Она расположена в средней части природной зоны. Участки моховой тундры из различных видов мхов чередуются с лишайниковыми тундрами из сфагновых мхов, не образующих сплошного покрова. Кроме мхов и лишайников, здесь встречается осока, мятлик, стелющаяся ива. Как пастбища для оленей, наиболее ценны участки тундры, где произрастает мох ягель. Кустарниковая тундра. Она располагается южнее, чем мохово-лишайниковая. В кустарниковой тундре, как и в арктической, большие площади заняты озерами, моховыми и осоковыми болотами, речными долинами. Почвы тундры маломощные, тундрово-глеевые и торфянистые, они неплодородны. Повсеместно здесь распространены мерзлые грунты с маломощным деятельным слоем. Животный мир здесь представлен северным оленем, леммингом, песцом, белой куропаткой, летом — множеством перелетных птиц. Недостаточное испарение и близкое к поверхности залегание многолетней мерзлоты обусловливают переувлажненность тундровых почв – тундровых арктических на севере зоны и тундровых глеевых в ее центральной и южной частях. Переувлажненность влечет за собой активизацию глеевого процесса, весьма характерного для тундр. Именно с ним связана преобладающая у тундровых почв сизая или зеленоватая окраска. Другая их типичная особенность – малое содержание гумуса. Причина этого заключается не только в недостаточном количестве растительного материала, поступающего в почву, но и в крайне замедленных темпах его гумификации и минерализации. В итоге растительные остатки часто накапливаются на поверхности в виде тонкого торфянистого слоя. Наличие многолетней мерзлоты определяет еще одну черту тундровых почв – неопределенность почвенных горизонтов, вызванную многократным перемещением почвенной толщи в результате процессов вспучивания и излияния грунтов. Интенсивность мерзлотных явлений нарастает к северным границам зоны. Тундровые почвы кислые, бедные основаниями, с ничтожными запасами питательных веществ. Расположенные над многолетней мерзлотой грунтовые воды ультрапресные, гидрокарбонатные, с содержанием минеральных солей в пределах 0,1–0,15 г/л.
|
|
|
Геом тайги
|
|
|
Геом - это таксон ряда геомеров, объединяющий классы и группы фаций со сходными природными характеристиками. Основным фактором географических процессов, динамики среды и природных режимов выступает время. Оно способствует изучению показателей, необходимых для характеристики функционирования геосистем. Его основу составляют процессы обмена (теплообмен, влагооборот), трансформации вещества и энергии (миграция химических элементов и биологический круговорот). Тайга располагается в северной субарктической влажной географической зоне. Хвойные деревья составляют основу растительной жизни. Для этой зоны также характерны болота. Геом образован сырыми, преимущественно хвойными лесами, кроме того распространена луговая и болотная растительность. Тайга делится (в направлении от юга на север) на три подзоны по характеру растительности: южную, среднюю и северную. В северной тайге доминируют низкорослые и разряженные ели и сосны, в средней тайге растут в основном ельники-черничники. Растительность южной тайги значительно более разнообразна. Тайге свойственно отсутствие или слабое развитие подлеска (так как в лесу мало света), а также однообразие травяно-кустарникового яруса и мохового покрова (зелёные мхи). Виды кустарников (можжевельник, жимолость, смородина и др.), кустарничков (черника, брусника и др.) и трав (кислица, грушанка) немногочисленны Крайняя южная граница тайги находится на 42-ой параллели (северная часть острова Хоккайдо в Японии), крайняя северная — вплоть до 72-ой параллели (Таймыр). По широтной протяжённости это одна из наиболее протяжённых климатических зон мира. Температура самого холодного месяца до -40°, теплого 13-19°. Зимы холодные, лето умеренно теплое; осадки составляют 400-600 мм в год; характерна густая речная сеть, коэффициент стока 65%; биомасса растений 500-3500 ц/га, годовой прирост массы 25-100 ц/га. Для зоны тайги наиболее типичны подзолистые почвы. Они типичны для С. европейской части России, а также для Сибири, где мерзлоты нет или она лежит глубоко. На песках и щебнистых породах в тайге широко распространены подзолы. Эти две почвы похожи не только названиями, но и белёсым цветом верхних минеральных горизонтов, которые залегают сразу под лесной подстилкой. Под влиянием кислот органических веществ разрушаются минералы, содержащие железо (они и придают почве характерный бурый цвет), а почвенные растворы вымывают это железо вниз – создаётся белёсый горизонт вымывания. Но вот нижние слои (горизонты вмывания) в подзолистых почвах на глинах и подзолах на песках отличаются. В подзолистых почвах вымываются не только железистые соединения, но и глинистые частички – они и накапливаются в нижних почвенных слоях. В песках глинистых частиц почти нет, и в нижние горизонты подзолов вмываются соединения железа и органического вещества. Если в условиях влажного климата тайги верхние торфянистые слои почвы под лесом успевают немного просыхать, а средние и нижние минеральные – нет, формируются глеевые таёжные почвы (глеезёмы). Их много на плоских равнинах Зап. Сибири. В Вост. Сибири лесные почвы находятся под большим влиянием неглубокой многолетней мерзлоты, которая не пропускает талую и дождевую воду, эти почвы переувлажнены и называются мерзлотно-таёжными глеевыми. Все глеевые почвы окрашены в сизый и ржавый цвета из-за процесса оглеения. В резко континентальных таёжных р-нах Якутии в условиях засушливого климата формируются палевые мерзлотные почвы с серым гумусовым горизонтом, под которым находится бурый (палевый) горизонт; карбонаты кальция не вымыты, а на глуб. 1–1,5 м многолетняя мерзлота.
|
|
|
Геом лесостепи
Геом - это таксон ряда геомеров, объединяющий классы и группы фаций со сходными природными характеристиками. Основным фактором географических процессов, динамики среды и природных режимов выступает время. Оно способствует изучению показателей, необходимых для характеристики функционирования геосистем. Его основу составляют процессы обмена (теплообмен, влагооборот), трансформации вещества и энергии (миграция химических элементов и биологический круговорот). Лесосте́пь — природная зона Северного полушария, характеризующаяся сочетанием лесных и степных участков. Климат лесостепи умеренный, обычно с умеренно жарким летом и умеренно прохладной зимой. Испаряемость немного преобладает над осадками. Лесостепь при движении на юг постепенно содержит всё меньше деревьев и всё больше степных участков, климат становится жарче, осадков — меньше, и лесостепь переходит в степь. При движении на север происходят обратные процессы, осадков становится больше, климат — прохладнее, и лесостепь переходит в лесную зону. Геом с островными лесами и участками степи; температура самого холодного месяца от -5 до —20°, самого теплого 18-25°; осадки 400-1000 мм в год, периодически наблюдаются засухи; коэффициент стока 17%. Одна из особенностей лесостепи в том, что флора и фауна лесостепи является средним между флорой и фауной зоны смешанных лесов и степной зоны. В лесостепи растут и засухоустойчивые растения, и растения, характерные для лесной, более северной, зоны. Это же касается и животного мира. Характерно сложное чередование на водоразделах живописных массивов лиственных лесов (реже хвойных боров) с участками разнотравных степей. В Европе и в Европейской части России типичны светлые широколиственные леса из дуба (дубравы),липы, каштана, ясеня и др. Встречаются также байрачные леса. В Сибири распространены островные мелколиственные березово-осиновые колки. К лесостепям относятся также в Северной Америке прерии, в Африке и Австралии — саванны. В лесостепи нет особых, свойственных только ей видов животных. Типично степные виды (суслик, сурок, дрофа и др.) сочетаются и сосуществуют здесь с типично лесными представителями (белка, куница, лось) и тому подобное. Видовой состав меняется от степного к лесному при движении на север. В лесостепях СНГ выделяют серые лесные (около 3% территории) почвы, образование которых связывают с широколиственными, а в азиатской части и с мелколиственными лесами. Более половины мировой площади этих почв находится в СНГ. В этой же зоне распространены подтипы черноземов — оподзоленные, выщелоченные, типичные мощные и среднемощные. В лесостепях СНГ можно встретить реже солончаки и чаще солонцы и солоди. Особенно много их в Западно-Сибирских лесостепях, меньше в лесостепях Русской равнины. Некоторые исследователи (А. А. Роде и др.) склонны допускать образование мощных черноземов лесостепей из луговых почв. Значительную роль в изменении почвенного покрова лесостепей необходимо отвести человеческому обществу, в особенности на Русской равнине, давно освоенной и сильно распаханной. Расширение пашни приводило к уничтожению лесов, к смене древесных травянистыми луговыми и культурными фитоценозами и превращению первичных серых почв в черноземы северных регионов лесостепей.
Геом черноземной степи
Геом - это таксон ряда геомеров, объединяющий классы и группы фаций со сходными природными характеристиками. Основным фактором географических процессов, динамики среды и природных режимов выступает время. Оно способствует изучению показателей, необходимых для характеристики функционирования геосистем. Его основу составляют процессы обмена (теплообмен, влагооборот), трансформации вещества и энергии (миграция химических элементов и биологический круговорот). Степь в физической географии — равнина, поросшая травянистой растительностью, в умеренных и субтропических зонах северного и южного полушария. Характерной особенностью степей является практически полное отсутствие деревьев. Атмосферные осадки от 250 до 450 мм в год. Средние температуры зимних месяцев от 0ºС до −20ºС, а летних от +20ºС до +28ºС. Климат степных регионов, как правило, находится в диапазоне от умеренно-континентального до резко-континентального, и всегда характеризуется жарким или очень жарким (до +40 °C) и сильно засушливым летом. Зима в степных регионах всегда малоснежная, с сильными позёмками и метелями, варьирует от умеренно мягкой до суровой с трескучими морозами, иногда возможны даже морозы до −40 °C. Характерная черта степи — безлесье огромных равнин, покрытых богатой травянистой растительностью. Травы, образующие сомкнутый или почти сомкнутый ковёр: ковыль, типчак, тонконог, мятлик, овсец и др. Степь - безлесная зона, для которой характерны лучшие в мире почвы - черноземы. Почвенный покров степной зоны образован южными (малогумусными) черноземами, на севере – в комплексе с обыкновенными (среднегумусными) и темно-каштановыми почвами на юге. При близком залегании грунтовых вод формируются лугово-черноземные и лугово-каштановые почвы. Содержание гумуса в степных почвах (черноземах, каштановых) ниже, а мощность гумусовых горизонтов меньше, чем у типичных черноземов лесостепной зоны. Обыкновенные черноземы содержат гумуса от 6 до 10%, в южных черноземах процент гумуса не превышает 6%, в темно-каштановых почвах гумусность снижается до 4-5%. Почвы степи обладают достаточными запасами питательных веществ для произрастания пшеницы, кукурузы, подсолнечника и многих других сельскохозяйственных культур. Тем не менее особенно в старопахотных районах весьма желательно внесение навоза и минеральных удобрений, в первую очередь фосфорных, местами калийных и азотных. Низким плодородием отличаются солонцы и солонцеватые почвы, площади которых становятся значительными на юге степной зоны. Для повышения плодородия солонцов и солонцеватых почв используют методы химической и биологической мелиорации (внесение гипса, высоких доз суперфосфата, навоза, посев трав, преимущественно бобовых), иногда применяют глубокую вспашку и «землевание».
Геом сухой степи
Геом - это таксон ряда геомеров, объединяющий классы и группы фаций со сходными природными характеристиками. Основным фактором географических процессов, динамики среды и природных режимов выступает время. Оно способствует изучению показателей, необходимых для характеристики функционирования геосистем. Его основу составляют процессы обмена (теплообмен, влагооборот), трансформации вещества и энергии (миграция химических элементов и биологический круговорот). В сухих степях климат изменяется от жаркого сухого континентального (в европейской части) до резко континентального (в Восточной Сибири). На южноевропейской территории лето длинное и жаркое, осень короткая, теплая и сухая, зима короткая, умеренно теплая и довольно влажная. На остальной части европейской территории и в Казахстане лето также долгое, но более засушливое, осень полузасушливая и засушливая, зима малоснежная и холодная, весна короткая и в основном засушливая. Геом образован злаково-разнотравными формациями; температура самого холодного месяца от 0 до -20°, самого теплого от 20 до 23°; осадки 14о-550 мм в год, большая часть выпадает в виде снега; часты летние засухи, пыльные бури; редкая речная сеть; биомасса растений 100-370 ц/га, годовой прирост 40-140 ц/га. Часты суховейные ветры, губительные для растений. Большая часть осадков испаряется, поэтому создается дефицит влаги. Водный режим непромывной. Рельеф зоны каштановых почв неоднородный: преобладает равнинный или слабоволнистый рельеф с большим количеством микропонижений и повышений (бугорков, западин, подов, лиманов и др.). В зоне сухих степей растительный покров преимущественно комплексный. Растительность низкорослая, изреженная (проективное покрытие не превышает 50...70 %). В северной части типчаково-ковыльные степи (подзона темно-каштановых почв), в которых доминируют злаки (ковыли, типчак, тонконог) с примесью разнотравья. В центральной части зоны преобладают полынно-типчаковые и полынно-типчаково-ковыльные степи (подзона каштановых почв), а в южной — типчаково-полынные и полынно-типчаковые (подзона светло-каштановых почв) с примесью эфемероидов и эфемеров (мятлик луковичный, тюльпаны, ирисы, кострец однолетний, клоповник, гулявник, аистник и др.). На солонцеватых почвах и солонцах в полынно-типчаковых степях встречаются камфоросма, черная полынь, кокпек, биюргун. В увлажненных понижениях произрастают пырейные растительные группировки. На почвах легкого гранулометрического состава растительность представлена пырейно-разнотравными и ковыльно-разнотравными ассоциациями с примесью полыни полевой, песчаной и метельчатой. В долинах рек и на склонах балок встречаются деревья (клен татарский, дуб, осина, спирея, степная вишня и др.).
|
|
|
