Орман экожүйелеріндегі макроэлементтердің биогеохимиялық өрістеуіндегі шағынорганизмдердің рөлі

Пән: Химия
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 6 бет
Таңдаулыға:

Лек 13. Орман экожүйелеріндегі макроэлементтердің биогеохимиялық өрістеуіндегі шағынорганизмдердің рөлі

Макроэлементтердің (N, S, Р и С) биогеохимиялық циклдері көбінесе шағынорганизмдердің белсендігімен реттеледі. Аталмыш элементтердің негізгі массасы органикалық түрде болады және орманды төсем мен қарашірік қабатында орналасады. Орман экожүйелеріндегі органикалық массаның өзгерілуі түрлі микроптар арқасында жүзеге асатыны белгілі. Бұл өзгерістің нәтижесінде нәрлеуші элементтер, өсімдікке қолайлы болатын, ионды пішінге енеді. Бұл топырақ ерітіндісінің иондық балансының тірегі және нитраттардың, сульфаттардың, фосфаттардың және гидрокарбонаттар/карбонаттар контроионы қызметіндегі, басқа да ерігіш заттардың динамикасын анықтайды. Орман экожүйелеріндегі микробтардың биогеохимиялық рөлінің сандық бағамын түрлі үлгілеулерді қолданумен орындауға болады.

Азоттың микробты өзгеруі

Азоттың микробты реттелуі механизмдері жан-жақты зерттелген.

Егер органикалық заттар минерализациясы мен атмосфералық шөгінділер арқасында азот енуі орман биотасы (өсімдіктер мен шағынорганизмдер) қажеттілігінен артық болса, онда экожүйенің азотпен қанықтылығы пайда болады. Мұнда артық азот орман экожүйесінен шайылады.

Шайылу арқасында азот шығыны көлемі жер жүзі бойынша түрлі болып келеді: Солтүстік Америка және Солтүстік Скандинавия экожүйелеріндегі оның орташа шығыны жылына • 1, 4 кг/га, ал Оңтүстік Швеция мен Орталық Еуропадағы бұл шама жылына •7 кг/га-дан асады. Орман экожүйесіндегі азоттың шайылуы азоттың атмотехногендік түсуі жылына • 10 кг/га-дан асқанда басталады.

Орман экожүйелеріндегі молекулярлы азоттың тіркелуі және оның аммоний формасына аналуы түрлі шағынорганизмдер (ағаш ұшар басындағы, діні және тамырындағы, өсімдікті қарашірікте және топырақтағы) арқасында жүзеге асады. Орман экожүйелеріндегі симбиотикалық емес азот тіркелуі мөлшері жылына • < 1 -ден 5 кг/га-ға дейін өзгереді, ал симбиотикалық - жылына • 10 -нан 160 кг/га-ға дейін. Экожүйелердегі симбиотикалық азоттіркеушілік максималды мөлшері N ₂ -тіркеуші өсімдікті түрлердің алғашқы сукцессия кезеңдерінде белгіленеді.

Орман экожүйелерінде нитраттарды азот шала тотығына (N ₂ О) және молекулярлы азотқа (N ₂ ) дейін қалпына келтіретін денитрификация, диссимиляция жолдарын көптеген шағынорганизмдер жүзеге асырады. Бореалды және суббореалды ормандар экожүйелеріндегі N ₂ О өнімге айналуы жылына • 2, 1 -ден 4, 0 кг/га-ға дейін өзгеріледі. Орман экожүйелеріндегі денитрификация мөлшері кеністіктік және мерзімдік вариабельдікке тәуелді және қышқылдық, температура, ылғалдылық, оттегі, нитраттар құрамынан және көміртек либильді формаларындағы қол жетімді энергия көздері сияқты топырақ сипаттарына байланысты.

Күкірттің микробты өзгеруі.

Шағынорганизмдер орман экожүйелеріндегі күкірттің биогеохимиялық цикләнде де маңызды рөлге ие. Азот тәрізді күкірт те жержапқышы және топырақты қарашірік органикалық заттары құрамында болады. Алайда азотқа қарағанда күкірттің цикліндегі абиотикалық барыстар анығырақ болады, әсіресе бұл орман экожүйелеріндегі сульфаттар өрістеуінің сорбциясында аса маңызды. Орманды толығымен шапқаннан кейін сужинағыштан сульфаттардың шайылуынын төмендеуін, органикалық массаның минерализациясы кезінде пайда болатын, аммоний нитрификациясы барысынң белсенді дамуынан шығатын, топырақтағы сульфаттар қышқылдыңының арқасында болатын, олардың сорбциясының күшеюімен түсіндіруге болады.

Орман топырақтарындағы күкірт жылжымалылығы сульфолипидтер өзгерілуінің шағынбиологиялық барысына қатысты. Сульфаттардың қайта қалпына келуі және органикалық заттар құрамына қа йта енуі экожүйедегі күкірттің шайылуының төмендеуіне әкеледі. Бұл күкірттің қалпына келуші минерализация және иммобилизация барыстары жаз маусымында үнемі жүреді, олардың жылдамдығы температураға, ылғалдылыққа және топырақтағы әрі судағы экзогенді сульфаттарға байланысты.

Фосфордың микробты өзгеруі.

Орман экожүйелеріндегі фосфор циклін микробты реттеу топырақтағы алғашқы неорганикалық фосфаттар (мысалы, апатит) құрамының өзгеруімен және олардың органикалық фосфор, екілік топырақты минералдар фосфоры және окклюдтік фосфорға өзгеруімен байланысты.

Органикалық фосфаттар топырақта көбінесе микробты синтез арқасында құралады, ал өсімдікті әрі жануарлы қалдықтармен енуі басыңқы рөлде. Органикалық фосфор басым бөлігі эфирлі байланыстарды қалыптастыруға қатысады (60 %-ға дейін) . Жаңа Зеландиядағы орман экожүйелері үшін топырақтан фосфордың шайылуы жылына •7 г/(га-дан 500 г/(га-ға дейін жетеді. Фосфор шайылуының мөлшері негіздерге бай топырақтарда артады, ал фосфаттарды тіркейтін жартылай қышқылдықтары құрамы жоғары топырақтарда (pH < 5, 0) азаяды. Суббореалды орман экожүйелерінде өсімдіктер үшін фосфор жоғары қолжетімділігі байқалады, мұндағы басты шарт - белсенді шағынбиологиялық барыстар.

Орман экожүйелеріндегі көміртек циклы (Schulze бойынша, 2000)

Көміртектің микробты өзгерілуі.

Орман экожүйелеріндегі азоттың, күкірттің және фосфордың биогеохимиялық циклдері тек бір-бірімен ғана емес, сонымен бірге көміртек айналымымен тығыз байланысты екені белгілі (14 тарауды қара) . С:N қатынасын топырақтағы азоттың микробты минерализация және иммобилизация барыстарын болжамдау биогеохимиялық үлгілері үшін кеңінен қолданады (рис. 16. 7) .

C:N (> 60) жоғары қатынасы орман экожүйелерінің өсімдікті биомассасы үшін әдеттегі жағдай, ол азоттың биогеохимиялық циклының өтуіне үлкен әсер етеді. Топырақтағы көміртегінің азотқа қарағанда мөлшерлі қатынасы арасындағы қатал корреляцияның бар болуы және азот минерализация барыстарының өтуі, оның ассимиляциясы және органикалық заттарының ыдырауы тәжіриебе түрінде анықталды. C:N > 30 қатынасында минерализация барыстары кенет тмендейді, ал иммобилизация барыстары артады. Бұл барыстар арасындағы баланс азоттың микробты биомассасына болуына тәуелді: азот, көбінесе, метаболизациялы субстрат бірлігіне тиімді микробты синтез көрінісін шектейді. Симбиотикалық емес азот тіркеушілік белгілі деңгейде орман экожүйелеріндегі азот дефицитін азайтады, алайда бқл барыстың анықтығы топырақтық шағынбоценоз түрлілігіне байланысты.

Орман экожүйелеріне элементтердің атмосфералық енуі

Тайга жыл сайын атмосфералық шөгінділермен 250-500 кг/га тұз алады, ол өсімдік жамылғысы тқтынуыныі 1/4 санын құрайды. Ал ионды шығыс, керісінше, 2 есе көп. Кейбір ну ормандық жерлерде, әсіресе, Сібірдің таулы ну ормандарында, минерализация және атмосфералық шөгінділер құрамы желдетілген қыртыс жарылысты суларға сәйкес. Бұл жерлерде жылжымалы элементтер енуінде атмосфералық шөгінділер рөлі зор (әсіресе ол «циклдік тұздар» үшін маңызды - Na, Cl және т. б. ) .

Қайыңды биомассалар үшін химиялық элементтер жинақталу тәртібі келесідей: Na > Са > К >(Mg, Al, Si, Р, S) >(Fe, Cl, Mn, Na) . (Опадта) топыраққа химиялық элементтердің қайтарылуы басқа тәртіпте болады: N > Са > (К, Si, Mg) > (Р, Al, Mn, S) >(Fe, Na, Cl) . Мұнда тайгаға қарағанда Са, К, Р, S, көбірек және ол биологиялық айналым белсенділігін азайтады.

Шағынбиологиялық белсенділік және биологиялық айналым.

Даладағы биомасса орманды жерлерге қарағанда бірталай кем: 10-нан 40 т/га-ға дейін, ормандағыға қарағанда көпшілігі тамыр бөлігінде жинақталған (70-90 %) . Қаратопырақты даладағы зоомасса п • 10 ^м т/га-ға тең, былай айтқанда биомассаның 6 % (тайгада - 0, 01 %, тропикалық ормандарда - 1 %) . Жылсайынғы өсімді өнім 1, 3-5, 0 т/га құрайды, былай айтқанда биомассаның 30-50 % (тайгада 10 %) . Дала экожүйелеріндегі биологиялық айналым, ормандағыға қарағанда, белсендірек болады.

Ылғалды жылдары далаларда «өмір толқындары» анығырақ: биомасса және түрлер саны өседі, фауна белсенді дамиды. Құрғақты жылдарда, керісінше, биомасса азаяды, өсімдік түрлілігі азаяды, ландшафт шөлді түрге айналады. Жер үсті фитомасса ылғалды жылдары, құрғақ жылдарға қарағанда, 10 есе болуы мүмкін.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.