|
Значение биомассы не дает представления- о продуктивности типов растительности. Для этого необходимы показатели годового прироста, т. е. ежегодной продукции растительности. Прямой пропорциональности между фитомассой и годовым: приростом нет. Правда, максимальный прирост связан с самой обильной фитомассой (во влажных тропических лесах), но на втором месте находятся не леса умеренного климата, как можно было бы ожидать по фито-массе, а наши черноземные степи. В них прирост составляет больше половины фитомассы.
Третий показатель — опад, т. е. значение ежегодно отмирающего растительного материала. Количества органического вещества, заключенного в опаде и в годовом приросте, очень близки. Эти два показателя характеризуют синтез и отмирание живого растительного вещества на протяжении года.
Отношение опада к фитомассе показывает, насколько прочно данный тип растительности удерживает органическое вещество. Установлено, что наиболее прочно оно удерживается в лесах умеренного климата. Так, например, в таежных еловых лесах на опад расходуется всего только от 2 до 4% органического вещества фитомассы, в дубравах — около 1,5%. Во влажных тропических лесах в опад уходит значительно больше — 5%, а в степях ежегодно отмирает почти все органическое вещество фитомассы.
Дальнейшая эволюция отмершего растительного материала в разных биоценозах неодинакова. Опад в тропических лесах быстро разрушается, а в лесах умеренного климата не успевает полностью перерабатываться. Поэтому под покровом этих лесов на почве лежит значительное количество (300—350 ц/га) мертвого органического вещества, так называемая лесная подстилка. В тропиках эта цифра в десятки раз меньше. В степях масса мертвого органического вещества, которое называется степным войлоком, уменьшается с ростом сухости климата.
Если бы отмирающие части растений не разрушались, то уже через 100 лет масса мертвого органического вещества могла бы превысить массу фитомассы самых густых лесов. В этом случае вся растительность оказалась бы погребенной под продуктами опада. Этого не происходит вследствие энергичного микробиологического разрушения растительных остатков. Отношение массы мертвого органического вещества (лесной подстилки, степного войлока, торфа) к массе опада отражает интенсивность этого процесса. Очень замедленное преобразование опада происходит в северной тайге и тундре (отношение около 10 и более), умеренное преобразование, соответствующее отношению 1—4, происходит в наших широколиственных лесах и степях. Очень интенсивно процесс преобразования продуктов опада протекает в тропиках (отношение менее 1).
Наиболее важной стороной геохимической деятельности растений является перераспределение газов на поверхности Земли. Как известно, органическое вещество образуется в результате фотосинтеза, совершающегося в зеленых растениях. Общая схема этого сложного процесса приведена на странице 104. Синтезирование органического вещества сопровождается выделением в атмосферу кислорода. Принимая среднее содержание углерода в органическом веществе растительности равным 40% от массы сухого материала и учитывая, что связывание 1 г углерода в процессе фотосинтеза сопровождается выделением 2,7 г кислорода, можно ориентировочно рассчитать продуцирование кислорода основными типами растительности. При этом следует учитывать, что часть синтезированного органического вещества «сгорает», окисляется и разрушается в результате дыхания растений. Можно считать, что на это расходуется около 15% прироста органического вещества. Расчеты приведены в таблице 17.
Каково же соотношение геохимической деятельности растительности суши и океана ? Площадь суши составляет лишь 1/3 поверхности нашей планеты, все остальное покрыто водами Мирового океана, но масса растительности суши неизмеримо больше. По данным Н. И. Базилевич, фитомасса суши равна 2,4 - 10" т, а океана — в десять тысяч раз меньше. Кроме того, на суше находится около 4 - 10й т мертвого ортанического вещества в виде лесной подстилки, степного войлока и торфа. Однако разница в продуктивности наземных и океанических растений не столь уж велика. По мнению указанного исследователя, годовая продукция органического вещества (в пересчете на сухую массу) на Земле равна 232,5 млрд. т. При этом 74% продуцируется наземной растительностью, а остальные 26% — растительными организмами моря, преимущественно планктоном.
Исходя из этих цифр, можно считать, что в годовой продукции органического вещества содержится 93 млрд. т углерода (40% от суммарной годовой продукции). В процессе связывания этого количества в органическое вещество будет введено в атмосферу 251,1 млрд. т свободного кислорода. Если же учесть 15%, которые расходуются на физиологические потребности растений, то эта величина возрастет до 288,8 млрд. т.
Обмен газов в системе живое вещество атмосфера - живое вещество имеет циклический характер. Растения не могут синтезировать органическое вещество, если в воздухе не будет углекислого газа. По реакции фотосинтеза для выделения определенного объема кислорода требуется поглощение такого же объема углекислого газа. Основная его масса на суше образуется в результате различных процессов разложения органического вещества. Это происходит благодаря деятельности низших растений, главным образом микроорганизмов. Почвенные грибы в зависимости от скорости роста выделяют от 200 до 2000 см3 С02 на 1 г их сухой массы. Немало углекислого газа выделяют бактерии, которые в пересчете на живую массу дышат в 200 раз более интенсивнее, чем человек. Углекислый газ выделяется корнями растений и многочисленными животными организмами. В результате процессов разложения органического вещества в лесах умеренного климата с 1 га почвы в течение года выделяется 70—80ц, в черноземных степях и лесостепи — около 150ц, в сухих степях 2,0—2,5 ц углекислого газа. Таким образом, значительная часть этого газа возвращается в атмосферу, чтобы снова быть вовлеченной в эту реакцию.
|