Химические связи организмов и среды необходимо, однако, проследить и в более широком плане. Лес является частью ландшафта, планктонное сообщество — частью водоема. Мы расширим круг наших интересов от отдельного участка леса до речного водосбора как Ландшафтной единицы и будем трактовать его как крупную экосистему.[ ...]
Наблюдения за режимом поверхностного стока с площади водосбора в течение года служат дальнейшим свидетельством функции экосистемы. Содержание в воде растворенных питательных элементов относительно постоянно, несмотря на колебания объема стока после гроз и по сезонам года. Вода, большая часть которой попадает в реку за счет подповерхностного стока, в основном стабилизирована по химическому составу в результате взаимодействия с почвой, через которую она проходит. Несколько в большей степени изменчив сток элементов минерального питания, содержащихся в частицах, взвешенных в текучей воде. Преобладающую часть года твердый сток мал, но он резко возрастает после ливней, когда река становится полноводной и быстрой, и весной, когда тает снег. Способность воды к переносу частиц и даже более крупных предметов возрастает по мере увеличения скорости воды. В целом же среднегодовой сток взвешенных наносов с площади водосбора невелик по сравнению со стоком растворенных веществ — 2,5 г/м2-год против 14,0 г/м2-год. Значительную часть твердого стока составляют песок и другие неорганические почвенные материалы, сток органических частиц составляет только около 1,0 г/м2•год. Это органическое вещество (главным образом частицы и фрагменты разлагающихся листьев) представляет чистую продукцию экосистемы, выносимую из леса в реку, где она может быть использована в качестве пищи речными организмами. Это количество невелико по отношению к продукции леса, но оно представляет главный ресурс пищи в реке.[ ...]
Водосборы, облесенные или лишенные леса в результате вырубки, являются частями более крупного ландшафта, который может включать другие малые водосборы, дренирующие их ручьи, озеро, куда впадают некоторые водотоки, и крупную реку, которая вытекает из данного района. Некоторые последствия вырубки леса могут распространяться вниз по течению. Увеличение притока питательных веществ в сочетании с доступом солнечного света вызывает пышное развитие водорослей в реке, протекающей по территории с вырубленным лесом; это обогащение питательными веществами передается более крупной реке, в которую она впадает. Три экосистемы — лес, река и озеро — связаны между собой потоком питательных веществ. Рис. 6-9 иллюстрирует поток углерода для этих трех экосистем в направлении от облесенного водосбора через ручей с его скудной продукцией к озеру. Неорганические питательные вещества имеют те же циклы, так что, например, для атома калия в течение одного лета вполне возможен круговорот от почвы через деревья и назад в почву, вынос с водосбора и сток по реке и круговорот через планктонные организмы озера. Если, допустим, атом калия покидает озеро вместе с речными водами, то он может попасть в реку Мерримак и далее, покинув Новую Англию, в Атлантический океан.[ ...]
Вопрос о том, откуда берутся питательные вещества в атмосферных осадках,— один из самых важных. Они поступают большей частью из моря. Свыше 70% земной поверхности занимает океан; ветры и брызги волн смешивают капли морской воды с нижними слоями атмосферы; капли испаряются, оставляя частицы соли в воздухе, турбулентное и конвекционное движение воздуха поднимает их вверх в атмосферу. Частицы могут позже, находясь над сушей, служить в качестве центров конденсации снежинок, или раствориться в дождевых каплях, или оседать; во всех случаях они становятся частью питательных веществ, содержащихся в атмосферных осадках.[ ...]
Таким образом, вполне вероятно и то, что атом калия, который поступил в лес Хаббард-Брук при таянии снега весной, прибыл по воздуху из океана, и то, что калий, вымытый из леса в речку, лишь находится на обратном пути в океан. Вполне возможно также, что в течение ряда лет атом калия участвует в циркуляции питательных веществ в лесу или в поле пшеницы в промежутке между теми годами, на протяжении которых он входит в химический состав вод и выполняет функцию питательных веществ в морской планктонной экосистеме. Читатель должен знать, что суша и море связаны круговоротом питательных веществ и что расширение пространства, в котором можно и должно вести изучение циклов питательных веществ, в конечном счете приводит к мировой экосистеме. Изучение глобального химического круговорота — концентрация, отложение и возврат элементов — является объектом биогеохимии.[ ...]
Вклад суши в океан значителен. Он оценивается как 2,73 X 10® т растворенных веществ, ежегодно доставляемых в моря реками. Пресная вода менее плотная, чем морская, так как в последней растворены соли. Питательные вещества, приносимые в море реками, обычно имеют тенденцию смешиваться с поверхностными водами близ берегов, где эти питательные вещества могут участвовать в создании продуктивности прибрежных вод. Некоторые питательные вещества, содержащиеся в речных водах, задерживаются и используются в продукционном процессе устьев рек, где речные и морские воды встречаются и смешиваются приливом. Вместе с растворенными питательными веществами реки приносят в море органические частицы и глину, пылеватые частицы и песок в количестве, примерно равном 9,3 ХЮ9 т/год в период перед нарушением поверхности суши человеком и, вероятно, около 24 ХЮ9 т/год в наши дни. Прочий материал, попадающий в море с суши, это — минеральные частицы, заключенные в ледниках и айсбергах, переносимый ветром песок прибрежных пустынь, пыль, поднятая вверх над континентами и попадающая в океан с атмосферными осадками.[ ...]
Некоторая часть этого материала содержит питательные вещества. Поступая в море, оии становятся важной составной частью различного рода отложений, хотя их доля в седимен-тах (а также и размеры частиц) имеет тенденцию уменьшаться в направлении от прибрежных мест в глубь океана.[ ...]
Вернуться к оглавлению