Лекции по природоведческой микробиологии - Заварзин Г.А.
ISBN 5-02006454-8
Скачать (прямая ссылка):
Ключевым процессом оказывается замедленное разложение растительных
остатков органотрофным микробным сообществом. Замедленное разложение
обусловливается в первую очередь двумя ловушками:
1) анаэробной ловушкой, блокирующей разложение лигноцеллюло-зы, 2)
холодной ловушкой, тормозящей все процессы микробного разложения. В
дополнение действуют такие факторы, как повышенная кислотность,
накопление трудно доступных гуматов. Микробное разложение оказывается
заторможенным на ранних фазах. Большее значение анаэробиоза
иллюстрируется быстрым торфона-коплением в тропических болотах, где
высокая температура. Анаэробиоз обусловлен избыточным увлажнением при
отсутствии подвижности вод и ограничением обмена с воздухом. Избыточное
увлажнение возникает вследствие того, что болото возникает на во-доупоре.
Этот водоупор может образовываться не только на таких тонкодисперсных
минеральных грунтах, как глины, но и из-за формирования торфа, и в
результате возникает положительная обратная связь. На севере водоупор
создается на вечной мерзлоте. Осушение болот ведет к стремительному
биологическому выгоранию торфа из-за аэрации. Таким образом, определяющим
свойством всех торфяников служат подавленная микробная деструкция и
избыточное образование устойчивых органических веществ гуминовой природы.
Гидрология является определяющим фактором болотной экосистемы. Баланс
воды в болоте складывается из суммы атмосферных осадков, поверхностного
притока (включая наводнения) и подземного притока (для низовых болот),
потерь в виде эвапотранспира-ции, поверхностного и подземного стоков.
Болота характеризуются застойным режимом воды. Время пребывания воды в
болоте определяется отношением общего притока к объему воды. Структурные
и функциональные характеристики зависят прежде всего от гидрологического
режима, который влияет на доступность питательных веществ. Гидравлическая
проницаемость болот составляет (в см/с • 10-5): верховое болото слабой
степени разложения - 500; средней степени разложения - 80; сильной
степени разложения - 1; осоковое болото: слой 0-50 см - 310; слой 100-150
см - 6. Отсюда видно, что положительная обратная связь ведет к экспансии
болота за счет уплотнения торфянистых остатков.
Географическое распределение болот строго соответствует климатическим
поясам избыточного увлажнения. Общая площадь
231
Рис. 6.3. Меридиональное распределение болот на Земном шаре / - по
Aselman, Crutren, 1989,2 - по Matthews, Fung, 1987
болот оценивается от 5,3 • 1012 до 8,6 • 1012 м2 в зависимости от учета
сезонно заливаемых равнин Южной Америки. Оценки разных авторов сильно
различаются. Болота проходят поясом избыточного увлажнения между 50-70°
С.Ш. (рис. 6.3.) и распределяются на территории стран следующим образом
(в млн км2): Канада - 1,27; США - 0,23; Аляска - 0,325; СССР (97% Россия)
- 1,5; Европа -0,0067; Юго-Восточная Азия - 0,244; Китай - 0,031; Ближний
Восток - 0,008; Южная Америка - 1,5 (временно заливаемые равнины);
Центральная Америка - 0,0175; Африка - 0,356; Австралия -0,00166. По
примененным 6 классам болот они распределяются так: bogs - 1,9; fens -
1,5; swamps - 1,1; floodplains - 0,8; marsh - 0,4. Тропические болота
гумидного пояса Экваториальной Африки, Индонезии, Южной Америки
(Амазония) отличаются очень высокой продуктивностью, и вытекающие из них
реки часто имеют темную воду из-за обилия гуминовых веществ. Амазонка
служит одним из главных источников сноса растворенного органического
вещества в океан. Анализ распределения болот на территории Северной
Евразии, проведенный С.Э. Вомперским (1994) в связи с определением
естественного углеродного баланса России, показал, что оторфо-ванные и
заболоченные земли занимают 369 млн га., из них 3/4 - в зоне вечной
мерзлоты с общим запасом Сорг 113,5 Гт.
232
Продуктивность болота зависит от того, покрыто ли оно стоячей водой или
же имеется проток. Во втором случае продуктивность существенно выше.
Деструкция оказывается наименьшей в постоянно анаэробных условиях и
наиболее высокой при чередовании аэробных и анаэробных условий.
Почвы увлажненных земель классифицируются как 1) минеральные почвы, 2)
органические торфянистые, или гистосоли, когда они содержат более 20% и
до 35% органического вещества по сухому весу:
Характеристики почв Почвы
минеральные органические
Органические вещества, % Менее 20 или 35 Более 20 или 35
pH Близь нейтральные Кислые, pH 4
Плотность, г/см 2 1-2 0,2-0,3
Пористость, % 45-55 80
Проницаемость Высокая (кроме глин) Варьирует
Водоудержание Низкое Высокое
Питательные вещества (биогены) Много Мало
Катионобменная способность Низкая, металлы Высокая, водород
обусловлена полимерами - Уроновых кислот
Минеральным называют дно с содержанием органического ве-: щества менее
20%. Вода считается кислой при значении pH < 5,5 и ' щелочной при pH >
7,4, а примерно нейтральной при pH 5,5-7,4. 1 Территория России почти
полностью, за исключением юга, относится к кислой зоне.
