Амплитуда экологических факторов. Значение фактора минимум, пессимум, оптимум, максимум. Закон минимума (привило Либиха) и закон максимум

В составе земной коры соединения серы существуют, в  основном, в двух минеральных формах: сульфидной (соли сероводородной кислоты) и сульфатной (соли серной кислоты). Редко встречается самородная сера, которая неустойчива и склонна, в зависимости, от значений окислительно-восстановительного потенциала среды, формировать или кислородные, или водородные соединения.

Биогеохимический  цикл серы состоит из 4 стадий (рисунок 8) [3]:

1. усвоение соединений серы живыми организмами (растениями и бактериями) и включение серы в состав белков и аминокислот;
2. превращение органической серы живыми организмами (животными и бактериями) в конечный продукт – сероводород;
3. окисление минеральной серы живыми организмами;
4. восстановление минеральной серы живыми организмами (бактериями).

Таким образом, важнейшим звеном всего биогеохимического  цикла серы в биосфере является биогенное образование сероводорода.

 

 

Рисунок 8 – Схема биогеохимического цикла серы [3]

 

Биогеохимический  цикл фосфора.

Круговорот  фосфора в природе сильно отличается от биогеохимических циклов углерода, кислорода, азота и серы, так как газовая форма соединений фосфора (например, РН₃) практически не участвует в биогеохимическом цикле фосфора (рисунок 9). То есть фосфор к накоплению в атмосфере вообще не способен. Фосфор в литосфере содержится в форме фосфатных соединений (солей фосфорной кислоты). Основная доля среди них приходится на фосфат кальция – апатит.

Животные являются еще большими концентраторами фосфора, чем растения. Многие из них накапливают  фосфор в составе тканей мозга, скелета, панцирей.

Возврат фосфора  в окружающую среду происходит при разложении органического вещества. В целом для соединений фосфора характерна тенденция выноса в форме водных растворов и взвесей в конечные водоёмы стока, в наибольшей мере – в Мировой Океан, где он и накапливается в составе осадочных отложений различного генезиса. Вновь вернуться в экзогенный круговорот эта часть фосфора может только в результате тектонических процессов, растягивающихся на сотни миллионов лет [1, 5, 8].

В естественных условиях сохранение баланса обеспечивается сравнительно слабой подвижностью соединений фосфора, в результате которой фосфор, извлечённый растениями из почвы, большей частью возвращается в неё в результате разложения органического вещества. В почвах и породах фосфор достаточно легко фиксируется. Фиксаторами фосфора являются гидроксиды железа, марганца, алюминия, глинистые минералы (особенно, минералы группы каолинита).

 

 

Рисунок 9 – Схема биогеохимического  круговорота фосфора [1]

 

Основными особенностями  круговорота фосфора, таким образом, являются: отсутствие атмосферного переноса; наличие единственного источника – литосферы; тенденция к накоплению в конечных водоёмах стока.

Биогеохимические циклы калия.

В биологический  круговорот на суше вовлекается ежегодно около 1,8х109 тонн калия. Освобождающаяся из системы биологического круговорота на суше масса калия частично задерживается в мертвом органическом веществе и сорбируется минеральным веществом почвы (глинистыми минералами), а частично вовлекается в водную миграцию.

Количество  калия в настоящее время, связанное в мертвом органическом веществе педосферы составляет по данным разных авторов от 3х109 до 6х109 тонн. Ежегодно с континентальным водным стоком в океан поступает более 61х106 тонн калия в растворенном состоянии (виде свободных ионов) и 283х106 тонн калия в составе взвесей (глинистые частицы, органическое вещество и т.д.). Калий активно мигрирует в системе поверхность океана-атмосфера в составе аэрозолей: средняя концентрация этого элемента в атмосферных осадках над океаном – 15%.

Концентрация  калия в атмосферных осадках над континентами заметно выше, в среднем 0,7%. Значительное количество калия переносится с пылью с суши в океан. Роль биологического круговорота натрия, в отличие от калия, сравнительно невелика. Зато очень значительна его водная миграция. Он образует легко растворимые соли, поэтому накапливается в Мировом океане, участвует в атмосферной миграции [5, 6].

Биогеохимические  циклы кальция и магния.

Кальций – один из важнейших элементов живых  организмов – от простейших до высших млекопитающих. Холодные воды высоких широт и морские глубины ненасыщены карбонатом кальция из-за низких температур и уровня солености. Миграция кальция в океане с участием живых организмов – наиболее важное звено в его круговороте. Живые организмы океана концентрируют кальций в виде арагонита и кальцита. Небольшая часть ионов кальция морской воды осаждается в замкнутых водоемах в эвапоритовых условиях химическим путем.

Магний –  биофильный элемент. Он входит в состав хлорофилла, который при недостатке этого элемента разрушается. Растение реагирует на недостаток магния в почве оттоком хлорофилла из старых листьев к молодым. Передвижение идет по жилкам листа. Поэтому они долгое время остаются зелеными, в то время как межпрожилковые участки листа желтеют. Известны и болезни животных, связанные с недостатком магния, тем не менее, биофильность магния меньше, чем у кальция и калия.

Таким образом, в целом для биогеохимических циклов всех щелочных и щелочноземельных металлов характерна не замкнутость глобальных годовых циклов. В результате наблюдается интенсивная аккумуляция этих элементов в осадках Мирового океана: до 99% кальция, 98% калия и свыше 60% натрия сосредоточено в осадочных породах [2, 7, 11].

Биогеохимический  цикл кремния.

Кремний является вторым по распространенности (после кислорода) химическим элементом в земной коре. Однако, несмотря на огромную распространенность кремния, и его соединений в природе (кварц и силикаты составляют 87% литосферы), биогеохимические циклы кремния (особенно на суше) изучены еще недостаточно [2].

 

 

Список использованных источников

 

1. Абдурахманов, Г. М., Криволуцкий, Д. А., Мяло Е. Г., Огуреева, Г. Н. Биогеография / Г.М. Абдурохманова [и др.]. – М.: Высшая школа, 2003. – 240 с.
2. Агаханянц, О. Е., Кирвель, И. И. Биогеография с основами экологии / О.Е. Агаханянц. – Минск: Технопринт, 2005. – 464 с.
3. Воронов, А. Г., Дроздов, Н. Н., Криволуцкий, Д. А., Мяло, Е. Г. Биогеография с основами экологии / А.Г. Воронов [и др.]. – М.: Высшая школа, 2002. – 392 с.
4. Гурова, Т. Ф., Назаренко, Л. В. Основы экологии и рационального природопользования /Т.Ф. Гурова. – М.: ОНИКС, 2005. – 224 с.
5. Киселев, В. Н. Биогеография с основами экологии / В.Н. Киселев. – Минск: Университетское, 1995. – 350 с.
6. Киселев, В. Н. Основы экологии / В.Н. Киселев. – Минск: Университетское, 2000. – 362 с.
7. Коробкин, В.И. Экология / В.И. Коробкин, Л.В. Передельский. – Ростов-на-Дону: Феникс, 2000. – 450 с.
8. Маврищев, В.В. Основы экологии: учебник / В.В. Маврищев. – Минск: Вышэйшая школа, 2005 – 416 с.
9. Основы экологии: учеб.-мет. комплекс для студ. небиолог. спец. / И. Ф. Рассашко [и др.]. – Гомель: УО «ГГУ имени Ф. Скорины», 2005. – 220 с.
10. Рассашко, И.Ф., Ковалева, О.В., Крук, А.В. Общая экология: Тексты лекций для студентов специальности 1-33 01 02 «Геоэкология». – Гомель: ГГУ им. Ф. Скорины, 2010. – 252 с.
11. Радкевич, В.А. Экология: учебник для вузов / В.А. Радкевич. – Минск: Вышэйшая школа, 1997. – 296 с.