ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Биологический институт Кафедра почвоведения и экологии почв Реферат на тему Лесной тип биологического круговорота Выполнил студент V курса, группы 133 Лойко С. В. Проверил д. б. н профессор Середина В. П. Томск - 2008 Оглавление Введение 1. Экология биологического круговорота 1. Энергетическое обеспечение биологического круговорота и трофические сети цепи 2. Химический состав живого вещества как следствие избирательного перемещения элементов в биологическом круговороте 3. Незамкнутость биологического круговорота 4. Режимы и функциональные блоки биологического круговорота 5. Звенья преобразования веществ в биологическом круговороте 2. Показатели и классификации биологического круговорота 1. Основные параметры биологического круговорота 2. Классификации круговоротов 3. Лесной тип биологического круговорота 3.1 Различия степных и лесных экосистем 3.2 Биологический круговорот в таежных сообществах 3.3 Хозяйственная деятельность и особенности биогеохимического цикла углерода в лесных экосистемах Заключение Литература 44 Введение Круговорот - общее понятие, обозначающее циркуляцию органического вещества, элементов или энергии в естественных или искусственных экосистемах.
Под биологическим круговоротом Родин и др 1968 понимается поступление элементов из атмосферы и почвы в живые организмы, биохимический синтез и закрепление химических элементов в органическом веществе растений и возвращение их в почву и атмосферу с ежегодным спадом части органического вещества или с полностью отмершими организмами, входящими в состав биогеоценоза.
Иногда биологический круговорот понимают шире как движение веществ под действием организмов.
В этом случаем он включает 1 движение элементов по трофическим цепям трофической сети 2 движение веществ в результате механического воздействия организмов на различные породы и почвы 3 движение веществ под влиянием продуктов жизнедеятельности организмов Карпачевский, 2005 . Кроме общего понятия круговорота используется ряд других понятий, таких как обмен веществ, циклы и другие.
В основе большинства терминов лежит биогенный ток элементов по В.И. Вернадскому, который наблюдается между живым веществом и косной материей. В широком понимании биогеохимический круговорот обозначает совокупное действие биогенных и абиогенных процессов.
Синонимами этого понятия являются биогеохимические циклы, биогеохимическая миграция. Согласно Ю. Одуму 1986 , биогеохимические циклы разделяются на два типа круговорот газообразных веществ с резервным фондом в атмосфере или гидросфере осадочный цикл с резервным фондом в земной коре. Иерархия круговоротов, по В.В. Снакину 1974 , включает три важнейших типа биологический, геологический и биогенный. Если биологический круговорот протекает на уровне живых организмов, то биогенный представляет собой совокупность процессов, происходящих в пределах БГЦ биогеоценотический между сопряженными единым циклом миграции БГЦ биогеохимический, геохимических ландшафтов геохимический круговорот. Таким образом, этот подход подробно описывает круговорот в ряду живые организмы-биогеоценоз - геохимический ландшафт Васильевская, Богатырев, 2003 . В настоящее время биологический круговорот является одной из важнейших теоретических концепций, как в почвоведении, так и биогеохимии. Исследование в этой области касается различных уровней организации наземных экосистем - от живых организмов и популяций - до биогеоценозов и биосферы в целом.
С точки зрения теории, исследования в области биологического круговорота можно рассматривать как развитие системы взглядов на современные или прошлые процессы, происходящие в биосфере или смежных оболочках, при которых живым организмам уделяется центральное место. Именно в биогенном токе атомов, который существует в биосфере между живыми организмами и косной материей, по словам выдающегося естествоиспытателя В.И. Вернадского, заключается основной механизм устойчивости биосферы.
В интегральном виде общую теоретическую схему развития учения о биологическом круговороте можно рассматривать как единую и последовательную систему, основу которой составляют 1 концепция биосферы В.И. Вернадского, обогащенная идеями Б.Б. Полынова о геологической деятельности живых организмов 2 фундаментальные положения В.Р. Вильямса о взаимосвязи земных оболочек, реализуемой в пространстве и во времени в процессе взаимодействия биологического и геологического круговоротов 3 теоретико-экспериментальные и методологические положения Н.П. Ремезова 4 классификационные и типологические построения в области круговорота, развитые работами Н.И. Базилевич и А.А Титляновой 5 учение о биогеоценозах В.Н Сукачева, фактически давшего представление о структурной первичной организации биосферы и пространственной единице отсчета, в пределах которой исследуется круговорот.
Каждое из этих фундаментальных положений получило отражение в современном научном поиске, оставаясь незыблемым по существу Богатырев, 2005 . 1.
Разница между валовой и чистой продукцией определяется затратами на ды... При этом большая доля от 1 до 10 приходится на такие элементы, как C, ... В десятки тысяч раз Ra. Однако доминирующую роль массы живого вещества Мировой суши образуют в... По этой причине состав растительности суши обусловливает состав всего ...
Под функционированием биологического круговорота понимают Титлянова, Т... Ограниченное использование организмами этих элементов приводит к тому,... Эта особенность формирования геохимических свойств ландшафтов а в равн... М. В.
Выделяются внутренние обменные процессы, связывающие компоненты данной... Возможен лишь в искусственных условиях, да и то после некоторой идеали... В периодическом режиме в среднем по периоду в многолетнем разрезе все ... В переходном режиме с накоплением запасы вещества в экосистеме нараста... Переходный режим с накоплением характерен для болот, молодых экосистем...
. Звено потребления. В нём происходит биосинтез органического вещества. Звено обменного и необменного поглощения почвой. 2. 4.
Основные показатели биологического круговорота Общая система описания ... Вторая подгруппа - включает в себя химический состав отдельных компоне... Четвертая подгруппа - это показатели, отражающие время круговорота Бог... Максимальные величины сосредоточены в экваториальных и североамериканс... 2.2.
Коэффициент К постоянен при различных величинах П и Б. 3. Внутри ландшафтов, характеризующихся различными биомассой и продукцией... Базилевич используется шесть признаков 1 принадлежность БГЦ той или ин... .
Лесной тип биологического круговорота 3.1.
Практически вся плеяда дерново-подзолистых и серых лесных почв отличаю... Различия степных и лесных экосистем. 3.2. Кроме того, в лесу имеет место четырехкратное повышение транспирационн... .
Микробиологическая деятельность в почвах лесов протекает весьма напряж... е. В целом для древостоя отношение отпада к приросту увеличивается от 41-... На первом месте в этом отношении находится хвоя, далее следуют ветви, ... Процесс биологического круговорота элементов почвенного питания изменя...
Заключение Таким образом, почва как многокомпонентная система всегда является центром биологического круговорота.
Она обеспечивает его протекание работой различных механизмов. Среди них не только механизм выветривания, снабжающий питательными элементами живые организмы на ранних стадиях круговорота, но и механизм удержания биофильных элементов, что обусловливается глинными минералами.
В почве создаются и удерживаются новые биогенные тела природы, причем возобновляемые, такие как подстилка и гумус, чью роль в круговороте трудно переоценить. Последние обеспечивают и причем чрезвычайно длительный период нормальное функционирование наземных экосистем и высокую продуктивность. Почва одновременно может являться транзитной системой для поступления биофильных элементов, участвующих в круговороте. Таким примером является внеландшафтное поступление веществ из атмосферы, а также из почвенно-грунтовых вод или поступление элементов с латеральным потоком.
В жестких экологических условиях, например, в северной тайге или тундре не случайно более высокая продуктивность обнаруживается в условиях склоновых, часто полугидроморфных ландшафтов, где осуществляется дополнительное поступление биофильных элементов с латеральным потоком. Поэтому биологический круговорот осуществляется не только на фоне различных петрографических матриц, но и различных условий функционирования почвы.
Функционирование почвы может быть не только дополнительным фактором обеспечивающим цикличность круговорота, но и зачастую ведущим, причем на разных уровнях организации биосферы Васильевская, Богатырев, 2003 . Перспективы развития учения о биологическом круговороте лежат в различных плоскостях, но составляют единое целое. В настоящий период теория несколько опережает экспериментальные и эмпирические наблюдения. Далеко не все идеи, положения и имеющиеся в литературе показатели реализуются в выполняемых в этой области научных исследованиях Богатырев, 2005 . В заключение приведем несколько фундаментальных показателей по Богатыреву 2005 , которые в силу разных обстоятельств ещё не получили должного развития в учении о биологическом круговороте.
В первую очередь - это величина, характеризующая суммарное содержание зольных элементов - речь идет, прежде всего, об истинной, или чистой золе. Второй важнейший пробел заключен в недостаточном использовании энергетических величин.
Довольно малое число исследователей редко пользуется даже косвенным опытом расчетов калориметрических величин, между тем как определение содержания углеводов, белков и жиров позволяет довольно точно рассчитать величины теплотворной способности. Третий, существенный пробел заключается по-прежнему в отсутствии полной и достоверной информации о продуктивности наземных экосистем. Отметим, что представление о циклах круговорота основывается на однократном определении величин продуктивности и гораздо реже на исследовании динамики процессов продуктивности.
Почти уникальными материалами можно считать сведения о круговороте, при котором использовался метод интенсивностей потоков. Между тем, как использование последнего метода изменяет соотношение ведущих элементах, участвующих в круговороте. Четвертый пробел обусловлен различной степенью исследования наземных экосистем. В целом наименьшей информативностью характеризуются тундровые экосистемы и районы с распространением многолетнемерзлых пород Пятый пробел обусловлен слабой изученностью биохимического состава структурных составляющих фитомассы, включая подстилку, что в свою очередь не позволяет достаточно достоверно судить, прежде всего, о биогеохимии углерода.
Литература Алексеенко В. А. Экологическая геохимия. М. Логос, 2000, 627 с. Базилевич Н. И. Географические закономерности структуры и функционирования экосистем М. Наука, 1986 296 с. Белянина Л. А. Состав почвенных растворов, почвенно-грунтовых и поверхностных вод территории Центрально-лесного государственного природного биосферного заповедника Автореф. дис. канд. биол. наук М 2007 25 с. Богатырев Л. Г. О теоретическом и критериальном информационном обеспечении исследований в области биологического круговорота Экспериментальная информация в почвоведении теории, методы получения и пути стандартизации.
Москва, 2005. Васильевская В. Д Богатырев Л. Г. Функции почв как основного звена в цикле биологического круговорота веществ и устойчивость наземных экосистем Структурно-функциональная роль почв и почвенной биоты в биосфере М. Наука, 2003 С. 174-188. Гришина Л. А. Биологический круговорот и его роль в почвообразовании М. Изд-во МГУ, 1974 127 с. Добровольский В. В. Основы биогеохимии М. Высш. шк 1998 413 с. Злотин Р. И Ходашова К. С. Роль животных в биологическом круговороте лесостепных экосистем М. Наука, 1974 200 с. Казимиров Н. И Волков А. Д Зябченко С. С Иванчиков А. А Морозова Р. М. Обмен веществ и энергии в сосновых лесах Европейского Севера Л. Наука, 1977 304 с. Казимиров Н. И Морозова Р. М Куликова В. К. Органическая масса и потоки веществ в березняках средней тайги Л. Наука, 1978 216 с. Карпачевский Л. О. Экологическое почвоведение М. ГЕОС, 2005 - 335 с. Касимов Н. С. Базовые концепции и принципы геохимии ландшафтов Геохимия биосферы Смоленск Ойкумена, 2006 С. 21-25. Керженцев А. С. Функциональная экология М. Наука, 2006 259 с. Ковда В. А. Основы учения о почвах.
М. Наука, 1973. Кн. 1 - 447 с кн 2 - 468 с. Коломыц Э. Г. Региональная модель глобальных изменений природной среды М. Наука, 2003 371 с. Комаров А. С Припутина И. В Михайлов А. В Чертов О. Г. Биогеохимический цикл углерода в лесных экосистемах России и его техногенные изменения Почвенные процессы и пространственно-временная организация почв - М. Наука, 2006 568 с. Перельман А. И. Геохимия ландшафта М. Высш. шк 1975 342 с. Перельман А. И Касимов Н. С. Геохимия ландшафта.
М. Астрея, 1999, 768 с. Кудеяров В. Н Заварзин Г. А Благодатский С. А Борисов А. В. и др. Пулы и потоки углерода в наземных экосистемах России М. Наука, 2007 315 с. Ремезов Н. П Быкова Л. Н Смирнова К. М. Потребление и круговорот азота и зольных элементов в лесах Европейской части СССР - М. Изд-во Моск. Ун-та, 1959 282 с. Родин Л.Е Ремезов Н.П Базилевич Н.И. Методические указания к изучению динамики и биологического круговорота в фитоценозах - Л. Наука, 1968 143 с. Смольянинов И. И. Биологический круговорот веществ и повышение продуктивности лесов М. Лесная промышленность, 1969 191 с. Титлянова А. А Тесаржова М. Режимы биологического круговорота Новосибирск Наука, 1991 150 с. Трофимов С. Я. Функционирование почв определение, категории процессов, подходы к типологии Регуляторная роль почв в функционировании таежных экосистем М. Наука, 2002 364 с. Фокин А. Д. Роль растений в формировании транспортных потоков вещества в почвах Организация почвенных систем Пущино ИФХБПП РАН, 2007. Т. 1 - С. 50-52. Чижикова Н. П Верховец И. А Лебедева- Верба , Владыченский А. С. Формирование почв на покровных суглинках в южнотаежной зоне под разными фитоценозами Почвообразовательные процессы М. Почв. ин-т им В. В. Докучаева, 2006 510 с. Шилов И. А. Экология М. Высш. шк 2000 512 с. Шишов Л. Л Кауричев И. С Большаков В. А. и др. Лизиметры в почвенных исследованиях М. Почв. ин-т им В. В. Докучаева, 1998 264 с. Яшин И. М Шишов Л. Л Раскатов В. А. Методология и опыт изучения миграции веществ.
М. Изд-во МСХА, 2001 173 с.