Файл: Рындевич. Основы экологии.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 30.09.2020

Просмотров: 4944

Скачиваний: 27

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
background image

 

 

1

 — 

фотохимическая

 

и

 

электрохимическая

 

атмосферная

 

фиксация

2

 — 

ювенильная

 

фиксация

— 

денитрификация

;  

— 

синтез

 

белков

 

и

 

других

 

органических

 

веществ

— 

биологическая

 

фиксация

 

азота

;

 6 

— 

вымывание

— 

нитратофикация

;  

8

 — 

нитритофикация

9

 — 

аммонификация

10 

— 

промышленная

 

фиксация

 

 

Рисунок

 5.1.6 —

Круговорот

 

азота

 

Ре

по

зи

то

ри

й

 

Ба

рГ

У


background image

азот

 

обладают

 

пурпурные

 

бактерии

 

Rhodospirillum

другие

 

представители

 

фотосинтезирующих

 

бактерий

а

 

также

 

некото

-

рые

 

почвенные

 

бактерии

Актиномицеты

  (

особые

 

бактерии

способные

 

к

 

формированию

 

на

 

некоторых

 

стадиях

 

развития

 

ветвящегося

 

мицелия

в

 

корневых

 

клубеньках

 

ольхи

 

(Alnus)

 

и

 

некоторых

 

других

 

древесных

 

растений

 

фиксируют

 

азот

 

не

 

ме

-

нее

 

эффективно

чем

 

клубеньковые

 

бактерии

 

Rhizobium

 

в

 

клу

-

беньках

 

бобовых

 [13]. 

Эти

 

актиноризные

 

клубеньки

 

устроены

 

проще

 

и

 

эволюционно

 

менее

 

совершенны

В

 

отличие

 

от

 

бобо

-

вых

которые

 

имеют

 

в

 

основном

 

тропическое

 

происхождение

эти

 

фиксаторы

 

азота

 

появились

 

в

 

умеренной

 

зоне

Большинство

 

этих

 

видов

 

приспособлено

 

к

 

бедным

 

песчаным

 

или

 

болотным

 

почвам

где

 

доступного

 

для

 

растений

 

азота

 

очень

 

мало

Поэто

-

му

 

ольха

 

может

 

увеличивать

 

продукцию

 

лесов

насыщая

 

почву

 

азотом

если

 

ее

 

сажать

 

вместе

 

с

 

деловыми

 

породами

.  

После

 

химических

 

преобразований

 

азот

 

в

 

виде

 

ионов

 

аммо

-

ния

 (NH

4

+

используется

 

продуцентами

 

для

 

построения

 

молекул

 

белков

 

и

 

других

 

азотсодержащих

 

органических

 

веществ

Проду

-

центов

 

потребляют

 

консументы

Азотсодержащие

 

вещества

 

ак

-

тивно

 

выделяются

 

организмами

 (

животными

 

и

 

грибами

в

 

окру

-

жающую

 

среду

 

в

 

качестве

 

продуктов

 

жизнедеятельности

 (

амми

-

ак

мочевина

мочевая

 

кислота

). 

После

 

смерти

 

консументов

 

и

 

продуцентов

 

мертвое

 

органическое

 

вещество

а

 

также

 

азотсо

-

держащие

 

продукты

 

их

 

жизнедеятельности

 

перерабатываются

 

редуцентами

  (

гнилостными

 

бактериями

), 

которые

 

расщепляют

 

их

 

до

 

аммиака

Этот

 

процесс

 

называется

 

аммонификацией

.  

Часть

 

аммиака

 

нейтрализуется

 

органическими

 

и

 

минераль

-

ными

 

кислотами

 

с

 

образованием

 

аммонийных

 

солей

которые

 

могут

 

поглощаться

 

растениями

а

 

часть

 

аммиака

 

вымывается

 

из

 

почвы

Очень

 

важной

 

составляющей

 

круговорота

 

азота

 

является

 

процесс

 

нитрификации

который

 

состоит

 

из

 

двух

 

частей

нит

-

ритофикации

 

и

 

нитратофикации

В

 

процессе

 

нитрификации

 

оставшийся

 

аммиак

 

окисляется

 

специализированными

 

нитрифи

-

цирующими

 

бактериями

 

вначале

 

до

 

нитритов

а

 

затем

 

до

 

нитра

-

тов

которые

 

могут

 

опять

 

потребляться

 

продуцентами

.  

Различные

 

формы

 

азотистых

 

соединений

 

из

 

почвы

 

и

 

водной

 

среды

 

могут

 

восстанавливаться

 

определенными

 

видами

 

бактерий

 

(

денитрифицирующие

 

бактерии

до

 

оксидов

 

азота

 

и

 

молекулярного

 

Ре

по

зи

то

ри

й

 

Ба

рГ

У


background image

 

168 

азота

которые

 

опять

 

возвращаются

 

в

 

атмосферу

Так

эти

 

бактерии

 

при

 

недостаточном

 

доступе

 

воздуха

 

в

 

почву

 

могут

 

отнимать

 

кисло

-

род

 

от

 

нитратов

разрушая

 

их

 

с

 

выделением

 

свободного

 

азота

Дея

-

тельность

 

таких

 

бактерий

 

приводит

 

к

 

тому

что

 

часть

 

соединений

 

азота

 

из

 

доступной

 

для

 

зеленых

 

растений

 

формы

 (

нитраты

перехо

-

дит

 

в

 

недоступную

 

форму

 (

свободный

 

азот

). 

Этот

 

процесс

 

называ

-

ется

 

денитрификацией

Благодаря

 

данному

 

процессу

 

не

 

весь

 

азот

входящий

 

в

 

состав

 

мертвого

 

органического

 

вещества

попадает

 

в

 

почву

 

или

 

воду

часть

 

его

 

постепенно

 

возвращается

 

в

 

атмосферу

.  

В

 

настоящее

 

время

 

в

 

круговороте

 

азота

 

активно

 

участвует

 

че

-

ловек

Интенсивно

 

осуществляется

 

промышленная

 

фиксация

 

атмо

-

сферного

 

азота

в

 

первую

 

очередь

 

для

 

нужд

 

сельского

 

хозяйства

.  

Считается

что

 

сельское

 

хозяйство

путем

 

выращивания

 

бобовых

 

и

 

злаковых

 

растений

и

 

промышленность

путем

 

производства

 

азот

-

ных

 

удобрений

дают

 

почти

 

на

 60% 

больше

 

фиксированного

 

азота

чем

 

все

 

естественные

 

наземные

 

экосистемы

 

вместе

 

взятые

 [16].  

Таким

 

образом

круговорот

 

любого

 

химического

 

элемента

 

яв

-

ляется

 

частью

 

общего

 

биологического

 

круговорота

 

на

 

Земле

Все

 

эти

 

процессы

 

тесно

 

связаны

 

между

 

собой

.  

Основными

 

звеньями

 

любого

 

биогеохимического

 

цикла

 

высту

-

пают

 

живые

 

организмы

Многообразие

 

форм

 

организмов

  (

биораз

-

нообразие

обусловливает

 

интенсивность

 

протекания

 

круговоротов

 

и

 

вовлечение

 

в

 

них

 

практически

 

всех

 

химических

 

элементов

.  

 

 

5.1.7 

Эволюция

 

биосферы

  

 

Биосфера

 

в

 

своем

 

развитии

 

прошла

 

несколько

 

этапов

  

(

рис

. 5.1.7)

 

[16].  

Первым

 

этапом

 

было

 

зарождение

 

жизни

 

на

 

Земле

 

и

 

собственно

 

биосферы

что

 

сопровождалось

 

возникновением

 

биологического

 

кру

-

говорота

 

веществ

 (

Б

), 

в

 

том

 

числе

 

и

 

процесса

 

фотосинтеза

 

внутри

 

абио

-

тического

 

процесса

  (

А

). 

Второй

 

этап

 

представлял

 

собой

 

расширение

 

пределов

 

живой

 

оболочки

 

планеты

В

 

этот

 

период

 

возникли

 

много

-

клеточные

 

организмы

животные

 

и

 

растения

 

вышли

 

на

 

сушу

значи

-

тельно

 

возросли

 

по

 

сравнению

 

с

 

начальным

 

этапом

 

темпы

 

эволюции

Третий

 

этап

 

характеризовался

 

появлением

 

в

 

составе

 

биосферы

 

чело

-

века

 (

Ч

и

 

становлением

 

человеческого

 

общества

.  

Ре

по

зи

то

ри

й

 

Ба

рГ

У


background image

 

169

 

 

Рисунок

 5.1.7 — 

Этапы

 

эволюции

 

биосферы

  

(

по

 

М

М

Камшилову

, 1974 [16])

 

 
 

Основные

 

биологические

 

события

 

выше

 

обозначенных

 

этапов

 

отражены

 

в

 

таблице

 5.1.1. 

На

 

четвертом

 

этапе

 

эволюции

 

биосферы

 

человеческое

 

общест

-

во

 

благодаря

 

возникновению

 

техносферы

 (

Т

участвует

 

не

 

только

 

в

 

биологическом

 

круговороте

но

 

и

 

активно

 

потребляет

 

абиотические

 

природные

 

ресурсы

влияя

 

на

 

геологический

 

круговорот

.  

Техносфера

 — 

часть

 

биосферы

преобразованная

 

человеком

 

при

 

помощи

 

технических

 

средств

 

с

 

целью

 

удовлетворения

 

соци

-

ально

-

экономических

 

потребностей

 

Техносфера

 

представляет

 

собой

 

сферу

 

бытия

 

человеческого

 

общества

где

 

главенствующую

 

роль

 

играют

 

не

 

естественные

 

био

-

сферные

 

законы

а

 

техника

 

как

 

характерный

 

компонент

.  

Существование

 

техносферы

 

основано

 

на

 

потреблении

 

различ

-

ных

 

ресурсов

в

 

первую

 

очередь

 

полезных

 

ископаемых

Создание

 

техносферы

  

позволило

  

человеку

  

в

 

определенной

 

мере

 

не

 

зависеть

 

Ре

по

зи

то

ри

й

 

Ба

рГ

У


background image

 

170 

Т а б л и ц а

 5.1.1 — 

Краткая

 

история

 

развития

 

жизни

 

на

 

Земле

 

 

Название

 

периода

  

(

время

 

начала

,  

млн

 

лет

 

назад

Основные

 

биологические

 

события

 

Докембрийская

 

эра

 

Азозойский

 

(4 600) 

Жизни

 

нет

 

Археозойский

 

(3 500) 

Около

 3,5 

млрд

 

лет

 

назад

 

появились

 

первые

 

одноклеточные

 

организмы

Пример

-

но

 2,8 

млрд

 

лет

 

назад

возникли

 

первые

 

фотосинтезирующие

 

организмы

 — 

стромато

-

литы

Содержание

 

кислорода

 

в

 

атмосфере

 

Земли

 

начало

 

постепенно

 

повышаться

 

Протерозойский

 

(1 650) 

Первые

 

многоклеточные

 

организмы

 

появились

 

около

 1,4 

млрд

 

лет

 

на

-

зад

В

 

позднем

 

докембрии

 

возникли

 

первые

 

кишечнополостные

черви

 

и

 

иглокожие

Первое

 

массовое

 

вымирание

 

первобытных

 

животных

 

Палеозойская

 

эра

 

Кембрий

 

(570) 

В

 

ходе

 

грандиозного

 

эволюционного

 

взрыва

 

возникло

 

большинство

 

современных

 

типов

 

животных

В

 

тропических

 

регионах

 

археоциаты

 

возво

-

дили

 

громадные

 

рифовые

 

сооружения

В

 

морях

 

господствовали

 

трилобиты

 

и

 

брахиоподы

  (

плеченогие

). 

Возникли

 

первые

 

хордовые

Позднее

 

появи

-

лись

 

головоногие

 

моллюски

 

и

 

примитивные

 

рыбы

.  

В

 

морях

 

господствовали

 

примитивные

 

водоросли

  

Ордовик

 

(500) 

Расцвет

 

мшанок

морских

 

лилий

плеченогих

двустворчатых

 

моллю

-

сков

 

и

 

граптолитов

Археоциаты

 

вымерли

но

 

рифообразованием

 

занима

-

лись

 

строматопороидеи

 

и

 

первые

 

кораллы

Увеличилось

 

число

 

головоногих

 

моллюсков

появились

 

бесчелюстные

 

панцирные

 

рыбы

.  

В

 

воде

 

господствовали

 

различные

 

виды

 

водорослей

В

 

позднем

 

ордо

-

вике

 

растения

 (

псилофиты

 

и

 

риниофиты

вышли

 

на

 

сушу

  

Силур

 

(438) 

В

 

морях

 

процветали

 

брахиоподы

трилобиты

иглокожие

 

и

 

головоно

-

гие

 

моллюски

 — 

наутилоидеи

В

 

соленой

 

воде

 

обитали

 

ракоскорпионы

 

(

эвриптериды

). 

Появились

 

первые

 

челюстные

 

рыбы

 — 

акантоды

Рыбы

 

осваивали

 

и

 

пресноводные

 

экосистемы

В

 

конце

 

силура

 

скорпионы

пауки

 

и

 

многоножки

 

начали

 

осваивать

 

сушу

.  

Растения

 

заселили

 

берега

 

водных

 

экосистем

  

Девон

 

(408) 

В

 

начале

 

появились

 

челюстноротые

 

панцирные

 

рыбы

вытеснившие

 

бесчелюстных

 

панцирных

 

рыб

Произошла

 

стремительная

 

эволюция

 

рыб

как

 

хрящевых

так

 

и

 

костных

включая

 

двоякодышащих

 

и

 

кистеперых

В

 

морях

 

увеличилось

 

число

 

головоногих

 

моллюсков

 — 

аммонитов

В

 

позднем

 

девоне

 

многие

 

группы

 

древних

 

рыб

а

 

также

 

кораллов

плеченогих

 

и

 

аммо

-

нитов

 

вымерли

Суша

 

подверглась

 

нашествию

 

множества

 

членистоногих

в

 

том

 

числе

 

клещей

пауков

 

и

 

примитивных

 

бескрылых

 

насекомых

В

 

позднем

 

девоне

 

позвоночные

 

вышли

 

на

 

сушу

появились

 

первые

 

земноводные

.  

Возросло

 

число

 

разнообразных

 

сосудистых

 

растений

предками

 

кото

-

рых

 

явились

 

псилофиты

Появились

 

споровые

 

папоротники

плауны

 

и

 

хвощи

в

 

том

 

числе

 

и

 

древовидные

Растения

 

стали

 

активно

 

расселяться

 

по

 

суше

обширные

 

районы

 

покрылись

 

густыми

 

первобытными

 

лесами

  

Карбон

 

(360) 

Трилобиты

а

 

также

 

некоторые

 

мшанки

морские

 

лилии

 

и

 

моллюски

 

многие

 

другие

 

беспозвоночные

 

вымерли

На

 

суше

 

господствовали

 

земно

-

водные

 

и

 

насекомые

В

 

позднем

 

карбоне

 

появились

 

и

 

первые

 

рептилии

.  

Ре

по

зи

то

ри

й

 

Ба

рГ

У