big-archive.ru

Большой информационный архив

                       

Изменение массы органического вещества в океане

Аналогичные расчеты для водных растений морей и океанов, к сожалению, не удается выполнить.

Известно, что организмы, формирующие толщи горючих сланцев (эстонские кукерситы), впервые появляются в силуре; харовые водоросли — в девоне; диатомовые, главный компонент планктона северных холодных морей, — в юре; ламинариевые — в палеогене. Из этого можно заключить, что мелководная зона морей и океанов в разных широтах заселялась растениями постепенно. Кроме того, древнейшие и современные гетеротрофные организмы океанов и морей использовали с разной интенсивностью растительное органическое вещество: первые медленно и слабо (Л. Ш. Давиташвили), вторые гораздо быстрее и полнее (Л. А. Зенкевич). Это затрудняет расчеты накопления растительного органического вещества в океане от одной геологической эры к другой.

Имеются единичные попытки, позволяющие судить о порядке величин, характеризующих современное соотношение масс органического углерода на суше и в океане. Прежде всего обращает на себя внимание очень медленное накопление органического углерода в океанических областях седиментации: несмотря на превосходящую площадь, накопление в них органического углерода протекает в 650 раз медленнее по сравнению с наземными областями (Успенский, 1956).

Современная общая масса органического углерода в воде Мирового океана равна 2∙1012 т (Скопинцев, 1960). К этому необходимо добавить фоссилизированный органический углерод в океанических осадочных отложениях, массу которого приближенно можно оценить в 7•1014 т.

Если суммарную продукцию органического углерода в континентальных и океанических осадочных отложениях принять равной 1015—1016 т, в среднем 5∙1015 т, то масса его в океанических отложениях составит не более 1/7 суммарной массы, рассеянной в литосфере, биосфере и гидросфере вместе взятых.

Может показаться, что полученное соотношение органического углерода на континентах и в океане противоречит некоторым опубликованным данным. Так, например, Ничипорович (1955), исходя из данных Шредера и Рабиновича, приходит к выводу, что водные растения в результате фотосинтеза ежегодно связывают углерода приблизительно в 7—8 раз больше, чем наземные растения. Очевидно, эти соотношения должны, на первый взгляд, сохраняться и в фоссилизированном углероде осадочных отложений океанического и континентального секторов.

Однако коэффициенты фоссилизации органического углерода шельфовой области, континентального склона и глубоководной области океана не превышают 1%, а аналогичные показатели на суше для болот равны 8,6% и для озерно-речных осадков — 42,2% (Успенский, 1956).

Этим и объясняется коренное изменение соотношения масс продуцируемого и фоссилизируемого органического углерода в океане и на суше.

Если принять глубину 200 м за нижнюю границу распространения растений в океане, что, как известно, в среднем будет соответствовать глубине материковой отмели, то общая площадь океана, заселенная растениями, составит всего 27 млн. км2 или около 7,6% общей площади Мирового океана.

Кроме того, накопление органического углерода в шельфовой области на 1 кв. км протекает во много раз медленнее, чем в наземных водоемах.

По-видимому, отношение ежегодно связываемого углерода сухопутными и водными растениями 1:7 или 1:8 преувеличено. По нашим приблизительным подсчетам, оно лежит в пределах от 1:1 до 1:2, но иные условия фоссилизации биомассы в океане коренным образом меняют это соотношение, передвигая на второй план массу фоссилизированного углерода океана.

Не случайным является также незначительное содержание (менее 10%) углерода горючих сланцев в суммарной массе органического углерода каустобиолитов и преобладание в ней (более 90%) углей наземных растений.

Итак, в океанических осадках органического углерода меньше, что, как будет показано дальше, не могло не отразиться на объеме воды, связанной фотосинтезом и на общем влагообороте.

Однако нет оснований сомневаться в том, что в океане, как и на суше, имело место прогрессирующее от одного геологического периода к другому накопление органического углерода и столь же прогрессирующий рост массы связанной воды гидросферы.

Плодородие океана неизбежно должно было нарастать в течение геологического времени за счет двух основных факторов: а) увеличение поступления в океан элементов питания с суши в связи с наращиванием площади материков и повышением плодородия почв, б) ежегодного образования в самом океане водного гумуса планктонного происхождения.

Некоторое представление о масштабах этих процессов в современную эпоху дают числа, полученные Б. А. Скопинцевым (1960). По его данным, ежегодный принос в океан реками водного гумуса терригенного происхождения составляет в углероде 3,6∙108 т и ежегодное образование в океане водного гумуса планктонного происхождения (в углероде) — 4,5∙109т. Следовательно, основное плодородие океана нарастало за счет фитопланктона. По А. П. Виноградову (1967), суммарная годовая продукция океана в органическом углероде составляет 9•1010 т, в том числе фитопланктона 7•1010 т.

С ростом плодородия океана нарастала в нем масса органического углерода растительного и животного происхождения. Очевидно, и заселение водными растениями материковой отмели океана, как было отмечено выше, шло постепенно, что также обусловило постепенное наращивание в ней живого вещества.

Несмотря на большую древность обитания растений в океане, важнейшие из них, прибрежные ламинариевые, известны только с палеогена, а диатомовые и перидинеевые одноклеточные — кормовая основа всего животного населения современного океана (Зенкевич, 1956), только с юрского периода.

Поскольку в современную эпоху диатомовые населяют главным образом высокие широты океана, можно предполагать, что до юрского периода холодный сектор акватории был слабо освоен фитопланктоном в прибрежной зоне океана. Кроме того, время образования Северного Ледовитого океана, а также северной части Атлантического океана или даже всего Атлантического океана некоторые исследователи (Краус, 1963; Маак, 1963) относят к мезозою, считая эти водовместилища относительно молодыми.

Материковая отмель океана, как и его глубоководная часть, несомненно зональны, что хорошо обосновано многочисленными исследованиями XX века. И тем не менее океаническая среда изменяется значительно медленнее под влиянием происходящих в атмосфере процессов. Отсюда можно заключить, что накопление массы органического углерода в океане по геологическим периодам не могло варьировать столь же значительно, как на суше, что было установлено Роновым (1959) для Русской платформы и платформы южной части Северной Америки.

Одним из важнейших факторов изменения темпов накопления органического вещества и связанного с ним изменения влагооборота является человеческое общество. С каждым новым столетием, а в двадцатом веке — десятилетием, воздействие человека на фотосинтез нарастает стремительными темпами, что обусловлено увеличением плотности населения, развитием науки и техники, ростом требований общества к условиям жизни.

Фотосинтез должен обеспечивать растущие потребности человеческого общества не только в углеводах, но также в белках и жирах животного происхождения. Пока фотосинтез является единственным средством удовлетворения потребности человека в продуктах питания и одним из основных способов производства сырья для многих отраслей промышленности. Естественно, что все это побуждает человека усиливать темпы производства живого вещества посредством фотосинтеза.

Воздействие человека на фотосинтез, а через него и на влагооборот, осуществляется разными путями: а) путем расшит рения пашни при одновременной замене одного вида угодий другим, например леса, луга, болота — пашней; б) повышения естественного плодородия почв; в) выведения новых, более продуктивных форм растений и расширение ареалов возделывания тех или других культурных растений.

Общая направленность последнего процесса состоит в продвижении растений в более высокие широты и более высоко расположенные пояса.

Одновременно идет интенсивная работа над улучшением качества выращиваемой продукции. По некоторым опубликованным источникам можно было установить, что годовая продукция живого вещества за несколько столетий должна была возрасти с 1 га пашни не менее чем в 5—10 раз. Нарастание площади пашни от одного столетия к другому также, по-видимому, следует принимать в расчет, исходя из априорного предположения о неизбежном увеличении интенсивности влагооборота благодаря косвенному воздействию на него посредством увеличения испарения.

Подробное рассмотрение последствий преобразующей деятельности человека на влагооборот ландшафтов будет сделано в следующей, четвертой главе.

 

Предыдущая глава ::: К содержанию ::: Следующая глава

 

                       

  Рейтинг@Mail.ru    

Внимание! При копировании материалов ссылка на авторов книги обязательна.