Биогеохимическая зональность суши.

                            Содержание

1. Биогеохимическая зональность суши.
2. Биогеохимическая зональность океана.
3. Геохимическая неоднородность биосферы и природных зон.
4. Элементарный ландшафт (элементарная экогеосистема) как основная хорологическая единица биосферы Мировой суши.

Введение

      Главным источником энергии для  всех, в том числе биогеохимических, процессов на поверхности Земли  служит лучистая энергия Солнца. Закономерное уменьшение энергии  от экватора к полюсам создаёт  предпосылки для образования  системы циркумполярных термических  поясов, различающихся энергообеспеченностью  и соответственно распределением  масс живого вещества и его  годовой продукции. Однако на  эту тенденцию накладывается  влияние разнообразных факторов, осложняющих структуру природной  зональности.

1. Биогеохимическая  зональность океана.

      Реализация поступающей солнечной  энергии в пределах океана и  на суше принципиально различается. Распределение масс живого вещества в океане в значительной мере зависит от характера циркуляции вод, содержащих элементы питания фотосинтезирующих организмов. Циклонический режим циркуляции способствует подъёму глубинных вод, богатых растворимыми формами химических элементов, в поверхностный слой океана. Это обеспечивает питанием значительную массу фитопланктона и поддерживает его активную биогеохимическую деятельность. Антициклональный режим благодаря слабой перемешиваемости и вследствие этого бедности элементами питания поверхностного слоя воды обусловливает ограниченное количество фитопланктона и, следовательно, всех других организмов. Такие районы занимают обширные центральные части океанов.

      Другой важный фактор распределения живого вещества в океане – приуроченность крупных масс организмов к прибрежной зоне шельфа, куда сносятся элементы питания с суши и где толща воды активно перемешивается, непрерывно восполняя убыль элементов в поверхностном слое.

      В пелагической (открытой) части Мирового океана есть области подъёма глубинных вод, обогащённых химическими элементами, необходимыми фитопланктонным организмам. Таковы области экваториальной и антарктической дивергенции. Благодаря влиянию морских течений в экваториальном поясе Мирового океана масса организмов на единице площади почти в 2 раза меньше, чем в арктическом и субарктическом поясах, и в 10 раз меньше по сравнению с субарктическим. По данным                   О.П. Добродеева и И.А. Суетовой (1976), продукция фотосинтезирующих организмов на единице площади составляет (т/км²): в открытом океане – 100, в прибрежной зоне и на шельфе – 300, в районах подъёма глубинных вод – 2200.

      В силу перечисленных причин система широтных поясов Мирового океана нарушена, во-первых, конфигурацией материков и обрамляющей их зоной шельфа, во-вторых, океаническими течениями. Несмотря на это, биогеохимическая зональность океана выражена вполне отчётливо. Общая картина распределения биогеохимической деятельности  в разных поясах Мирового океана представлена в таблице 1.

Таблица 1

Показатели  биогеохимической деятельности фотосинтезирующих  организмов в географических поясах Мирового океана.

*Средние  значения указаны с учётом  площадей поясов.

      Как следует из приведённых  данных, наибольшая масса фотосинтезирующих  организмов (фитопланктона) на единице  площади характерна для субарктического  и северного умеренного поясов. Не случайно именно эти пояса  обеспечивают 2/3 мирового улова рыбы. В то же время суммарная площадь экваториального и тропического поясов занимает около 60% всей площади океана. Поэтому, несмотря на небольшую продуктивнось единицы площади этой экватории, более половины годовой продукции фотосинтезирующих организмов Мирового океана создаётся в этих поясах.

      Процесс фотосинтеза органического  вещества сопровождается выделением  кислорода. Его наименьшее количество продуцируется в арктическом поясе – 120 т/км² в год, в экваториальном – 210 т/км² в год. Пропорционально выделившимся массам кислорода происходит связывание масс углекислого газа.

2. Биогеохимическая зональность океана.

      На первый взгляд, интенсивность  биологических и биогеохимических  процессов на суше должна возростать  от менее тёплых к более  тёплым поясам. Но использование  энергии для химических, физико-химических, биологических процессов возможно  лишь при наличии воды. Согласно     В.Р. Волобуеву (1974), на поверхности суши основная часть энергии расходуется на испарение и транспирацию воды растениями (от 95 до 99,5%). Затраты на биологические процессы составляют от 0,5 до 5%, большей частью около 1%. На гипергенное преобразование минералов расходуются сотые и тысячные доли процента этой энергии. Полнота использования поступающей солнечной энергии в перечисленных процессах зависит от степени увлажнения: в засушливых районах показатель использования очень мал, в хорошо увлажняемых районах он достигает 70 – 80%.

      Атмосферное увлажнение на суше  не повторяет термическую зональность.  Годовое количество атмосферных  осадков, режим их выпадения  обусловливают неодинаковую степень  увлажнения разных территорий  внутри термических поясов. Это  ведёт за собой различную интенсивность  водной и биологической миграции  элементов.

      Основная часть выпавших осадков  в результате испарения и транспирации  возвращается в атмосферу. Испаряющая  влага регулирует тепловой режим,  что делает возможным существование живых организмов. Обмен воды на конкретной территории имеет определяющее значение для всех видов миграции химических элементов. Для количественной оценки этого процесса используется коэффициент относительной увлажнённости К_у. Коэффициент в своём первоначальном виде был предложен В.В. Докучаевым и Н.Г. Высоцким; в настоящее время он определяется как отношение суммы атмосферных осадков к величине испаряемости.

      В.Р. Волобуев (1974) проанализировал  ареалы распространения почв  всех типов и установил следующие  показатели однотипной относительной  увлажнённости ландшафтов: 
 

      Первые три величины характеризуют  территории различной степени  аридности, три последние –  гумидные области. Относительная  увлажнённость, характеризуемая коэффициентом, равным 0,75 – 1,20, соответствует области с уравновешенным водным балансом.

      В условиях одинаковой относительной  увлажнённости интенсивность миграционных, в тои числе биогеохимических, процессов в экосистемах возростает  с увеличением поступающей солнечной  энергии (радиационного баланса). При пизкой относительной увлажнённости аридных территорий влияние изменения величины радиационного баланса проявляется слабо. Поэтому биогеохимические процессы в экстрааридных ландшафтах высоких и низких широт имеют общие черты. Иное положение в пределах гумидных территорий, где с увеличением относительной увлажнённости возрастает влияние величины радиационного баланса. Вследствие этого интенсивность массообмена химических элементов в гумидных ландшафтах тропиков и высоких широт сильно различается. В таблице 2 приведены данные, характеризующие динамику масс органического вещества, синтезируемого основными зональными типами растительности суши.

      Величина биомассы не даёт  представления о продуктивности  типов растительности. Для этого  необходимы показатели годового  прироста, ежегодной продукции растительности. Прямой пропорциональности между  фитомассой и годовым приростом  нет. Третий показатель – опад, т.е. величина ежегодно отмирающего  растительного материала. Количества  органического вещества, заключённые  в опаде и годовом приросте, очень близки. Эти показатели  характеризуют синтез и деструкцию  органического вещества на протяжении  года. Отношение опада к фитомассе  показывает, насколько прочно данный  тип растительности удерживает  синтезированное органическое вещество. Очевидно, что в наибольшей мере  оно удерживается в лесах умеренного  типа. В таёжных еловых лесах  на опад расходуется от 2 до 4% органического  вещества фитомассы, в дубравах  – около 1,5%. Во влажных тропических  лесах в опад уходит значительно больше – 5%, в растительности степей ежегодно отмирает почти всё органическое вещество фитомассы.

       Таблица 2 

Биологическая продуктивность основных зональных  типов растительности, т/км² (по П.Е. Родину, Н.И. Базилевич,1965).

      Дальнейшая эволюция отмершего  растительного материала в разных биоценозах неодинакова. Опад в тропических лесах быстро разрушается, в лесах умеренного климата не успевает полностью перерабатываться. Поэтому под покровом умеренных лесов на почве лежит значительное количество (3000 – 3500 т/км²) мёртвого органического вещества, так называемая подстилка. В тропиках это количество в десятки раз меньше. В степях количество мёртвого органического вещества незначительное и уменьшается с увеличением аридности климата.