6

Занятие 6. Состав живого вещества – ФЧ-25.09.12

I. Общие сведения

1. В составе живых организмов преобладают элементы, образующие на поверхности Земли пары и газы: O, C, N.

2. Содержание колеблется от 99 % в планктоне до 60 % в стволах деревьев.

3. Относительное содержание элементов определяется тремя способами:

1. в расчете на живое (сырое) вещество организмов,

2. в расчете на сухую массу (после высушивания при 102 – 105 ^оС до постоянной массы); это – содержание в условной сухой биомассе, главные компоненты – С (несколько менее 50 %), О, Н, N;

3. в расчете на золу (после сжигания органического вещества удаляются С, О, Н, N и остается зола, состоящая из минеральных веществ – около 70 элементов).

Дополнение для экологов

4. Основная масса живого вещества сосредоточена в высших растениях, масса его в океане в несколько сот раз меньше, масса наземных животных от фитомассы.

5. Поэтому для оценки общей биомассы можно принять оценки для живой фитомассы суши: 60 % , 40 % сухого вещества, из них 38 % органического вещества, 2 % зольных элементов. В пересчете на сухую биомассу: 95 % органических веществ (углеводы – 60 %, лигнин – 30 %, липиды и белки – по 5 %), 5 % зольных элементов.

6. Естественная фитомасса Мировой суши до активного вмешательства человека составляла т , из них т сухого вещества и т зольных элементов. Если содержание С в сухом веществе принять за 45 %, то масса С составит т. Для связывания такой массы С потребовалось т и выделилось в атмосферу т .

7. Хозяйственная деятельность человека уменьшила эти значения по крайней мере на 25 % (стало т сухого вещества, включая т зольных элементов, т углерода, т азота). Для связывания такой массы С потребовалось т и выделилось в атмосферу т .. Данные пунктов 5 – 7 приведены в Таблице.

Таблица. Характеристики биосферы до вмешательства человека (вне скобок) и после вмешательства человека (в скобках, на 25 % меньше):

Фитомасса, т		Прирост фитомассы, т/год
Фитомасса Мировой суши, т	( )
Из них
зольных элементов	( )
сухого вещества	( )
в том числе
С	( )
N	( )
Удаление из атмосферы	( )	( )
Поступление в атмосферу	( )	( )

8. В Мировом океане масса животных и бактерий т, масса растений т, в них больше воды (~ 80 %), N, S и зольных элементов (до 50 %).

9. Рассеянные и микроэлементы.

10. Годовой прирост фитомассы суши до вмешательства человека составляла т сухого органического вещества, в котором ежегодно связывалось т или т С. Для связывания такой массы С ежегодно требуется т и при этом выделяется в атмосферу т . Можно учесть, что 15 % синтезируемой органики окисляется и разрушается в результате дыхания растений, так что годовое связывание С следовало бы увеличить на т С. Но “это количество С биогеохимически окислялось и превращалось в и потому не влияло на конечный баланс и и при дальнейших расчетах не учитывалось” (?????).

11. С поправкой на хозяйственную деятельность человека современная растительность суши ежегодно захватывает т , связывает т С, выделяет в атмосферу т .

12. На суше основная масса , необходимого для фотосинтеза, образуется в результате микробиологического разложения органики. Поэтому соотношение синтезируемой и разлагающейся органики определяет поступление и (выделяющегося в том же объеме в фотосинтезе) . СТР 69

13. Масса атмосферы т, сухого воздуха т, включая т , т , т . Вода/водяной пар (как и ) относятся к переменным компонетам и составляет 0 – 7 объемных %%.

14. Нормальная концентрация около 0,032 % у поверхности Земли (вообще же 0,01 – 0,1 объемных %%), т.е. парциальное давление 0,21 мм рт.ст. Минимальное значение для поддержания жизни растений не определялась, но по-видимому она 0,05-0,10 мм рт.ст. (Доул).

15. Давление насыщенных паров в зависимости от :

	0	10	20	30	40
, мм рт.ст.	4,6	9,2	17,5	31,8	55,3

Годовая фиксация углерода в процессе фотосинтеза составляет кг.

В среднем, культурные растения используют 2 – 3% (кукуруза до 5 - 10%), морские водоросли – 0,12%, в среднем степень использования солнечного света растениями принимают за 0,25%, так что в среднем на всей Земле они ассимилируют Вт (0,05% излучения на границе Земли или 0,11% излучения на поверхности Земли). Этому соответствует образование сухой массы (первичная продукция растительного мира равна общей продукции минус потери вещества при дыхании).