Роль организмов в регуляции миграции химических элементов и перемещений вещества в экосистемах

Актуальные публикации по вопросам экологии и природопользования.

NEW ЭКОЛОГИЯ


ЭКОЛОГИЯ: новые материалы (2024)

Меню для авторов

ЭКОЛОГИЯ: экспорт материалов
Скачать бесплатно! Научная работа на тему Роль организмов в регуляции миграции химических элементов и перемещений вещества в экосистемах. Аудитория: ученые, педагоги, деятели науки, работники образования, студенты (18-50). Minsk, Belarus. Research paper. Agreement.

Полезные ссылки

BIBLIOTEKA.BY Беларусь - аэрофотосъемка HIT.BY! Звёздная жизнь


Автор(ы):
Публикатор:

Опубликовано в библиотеке: 2010-08-17
Источник: http://portalus.ru

Role of organisms in the regulation of migrations of chemical elements:
S. A. OSTROUMOV. Role of organisms in the regulation of migrations of chemical elements and transfer of matter in ecosystems. - Ekologiya Promyshlennogo Proizvodstva. (=Ecology of Industrial Production) 2010, No. 3, p. 26-31.

Abstract: On the basis of the data accumulated in ecology, hydrobiology, limnology, and biological oceanography, some conceptual conclusions could be made. The classification of migrations of elements, as proposed in this paper, can include the following types: vectorial and stochastic, cyclic and non-cyclic migrations. The role of the living matter in regulation of that which proportion of matter (chemical elements) undergos any of those types of migrations is analyzed. The author considers both groups of factors (biotic and abiotic ones) as important in that regulation. The structurization of the migrations of chemical elements on the surface of Earth is under the combined and complex control of the both groups of the factors. Extending the area of usage of the unique adjective proposed by V. I. Vernadsky ("biocosny", which means formed as a process and result of the combined and closely interwoven action of biotic and abiotic factors; the adjective consists of two parts, "bio" and "cosny", the latter means "inert" in Russian and reflects the sum of abiotic factors), we consider the complex biocosny regulation of migrations of matter and chemical elements in the biosphere, including the regulation of dichotomies at the points of bifurcations among the vectorial and stochastic, as well as cyclic and non-cyclic types of their migrations. The conceptual conclusions are based on the empirical data in literature and the results of our experiments (e.g., Ostroumov, Kolesnikov 2000, 2001; Ostroumov 2001).

Keywords: role of organisms, regulation, migrations of chemical elements, transfer of matter, ecosystems, filter-feeders, stability, biosphere, biota, V. I. Vernadsky, environmental safety, monitoring.

Опубликовано как: С. А. ОСТРОУМОВ, Роль организмов в регуляции миграции химических элементов
и перемещений вещества в экосистемах // Экология промышленного производства, 2010, № 3, с. 26-31.


УДК 504.7: 543.61: 546.4: 550.4.57: 574.635: 576

Роль организмов в регуляции миграции химических элементов
и перемещений вещества в экосистемах
опубликовано в журнале: Экология промышленного производства, 2010, № 3, с. 26-31.
С. А. ОСТРОУМОВ, д-р биол. наук
Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова, Москва, Россия

На основе обзора данных, накопленных в экологии, гидробиологии, лимнологии, биологической океанографии предложена классификация некоторых типов миграции элементов, включающая векторные и стохастические, а также циклические и не-циклические миграции. Проанализирована роль живого вещества в регуляции пере-мещения (миграции) вещества (химических элементов). Как важные в этой регуля-ции, рассмотрены две группы факторов: биотические и абиотические. Структурирование миграций химических элементов на поверхности Земли находит-ся под комплексным регуляторным воздействием обеих групп факторов. Расширяя область использования термина "биокосный", предложенного В. И. Вернадским (термина, который подразумевает совместное и взаимосвязанное действие биоти-ческих и абиотических факторов), рассмотрена биокосная регуляция перемещений вещества и миграций химических элементов в биосфере, включая дихотомию в точ-ках бифуркации между векторными и стохастическими, а также циклическими и нециклическими типами миграции элементов. Обобщающие выводы основаны на эм-пирическом материале данных литературы и собственных экспериментов (ДАН. 2000. Т. 373. № 2. С. 278; 2001. Т. 379. № 3. С. 426; Остроумов С. А. Биологические эффекты при воздействии поверхностно-активных веществ на организмы. М., 2001).

Ключевые слова: роль организмов, регуляция, миграция элементов, перенос вещества, экосистемы, фильтрато-ры, стабильность, биосфера, биота, В. И. Вернадский, мониторинг.


Изучение различных сторон функционирования водных экосистем [1—16], роли отдельных групп ор-ганизмов приводит к более полному пониманию роли биоты в процессах перемещения вещества в био-сфере [17], что имеет большое теоретическое и прак-тическое значения в условиях антропогенных изме-нений, когда познание экологических механизмов поддержания стабильности в окружающей среде осо-бенно актуально. В этой связи представляют инте-
рес факты, полученные при изучении водной биоты [18—24].
Исследования указанных проблем имеют не-сколько аспектов практической значимости, которые затрагивают задачи оптимальной организации мони-торинга состояния среды и ее антропогенных изме-нений, а также задачи поддержания экологической безопасности в условиях загрязнения среды, в том числе в связи с промышленным производством.
В работах В. И. Вернадского отмечена важность изучения миграции химических элементов, опреде-ляемой живыми организмами, которую он назвал "биогенной миграцией элементов" [4, 6].
Выявлены определенные закономерности и сформулированы обобщающие положения, которые позволили внести вклад в суммирование и анализ эмпирического материала о перемещении вещества в экосистемах [3, 7, 8, 10, 21, 22]. Ранее автором бы-ла сформулирована концепция экосистемы (на при-мере водной системы) как крупномасштабного ди-версифицированного биореактора [16]. Среди аспектов функционирования экосистемы как биоре-актора (его можно назвать также геохимическим био-реактором) — осуществление, катализ и регуляция перемещения вещества через нее, в том числе пото-ков биогенных элементов. Целесообразно продол-жать поиск новых обобщений, постулатов и обоб-щающих гипотез, касающихся миграции элементов (перемещений веществ) в водных экосистемах.
Цель статьи — заново рассмотреть некоторые стороны вопроса о роли биоты в регуляции переме-щения вещества (химических элементов) в экосисте-мах. В отличие от ранее опубликованных работ ана-лиз не ограничивается рассмотрением только водной биоты и водных экосистем, а включает в себя и фак-тический материал по наземным компонентам био-сферы.
Затрагивается широкий круг вопросов, по которым в связи с этим высказывались многие ученые. Данная работа не является механическим обзором этих раз-нообразных и ценных исследований. Автор статьи пытается дополнить разнообразие мнений и сужде-ний по затронутым вопросам. По мнению автора, в биосфере имеется очень широкое разнообразие раз-личных ситуаций, множество типов экосистем и ши-рокий спектр тех или иных физических, химических и биотических процессов, формирующих и регулирую-щих перенос вещества и миграцию элементов. Про-веденный анализ затрагивает лишь некоторые из них и не претендует на слишком широкие обобщения.
На основе современных знаний о потоках вещест-ва в экосистемах [1—3, 8, 11, 13, 14, 24] и с учетом некоторых работ автора [17—20] представляется це-лесообразным сформулировать некоторые положе-ния. Автор осторожно и критически оценивает пред-лагаемые формулировки и готов рассматривать их как временные постулаты или рабочие гипотезы, подлежащие дальнейшему критическому анализу, проверке, пересмотру и, возможно, опровержению.
Можно выделить следующие типы миграции (пе-ремещений) вещества (химических элементов) в эко-системах (примеры приведены ниже):
векторные и стохастические перемещения;
циклические и нециклические перемещения.
После работ В. И. Вернадского о "биогенной ми-грации элементов" [4, 5] неоднократно акцентирова-лось внимание на роли живого вещества как движу-щей силы перемещения и фактора ускорения миграции химических элементов. В работе предлага-ется акцентировать важность и другой стороны роли живых существ — роли регулятора небиогенных пе-ремещений (регулятора небиогенной миграции) эле-ментов.
Примером небиогенной миграции может служить оседание частиц взвешенного вещества (независимо от их природы, в том числе оседание частиц взвешенного вещества небиогенной природы) под действием гравитационного поля Земли как в атмосфере, так и в воде водных объектов.
Роль регулятора миграции элементов выполняют и биотические, и абиотические факторы, действую-щие в сочетании. Чтобы не упустить из виду ни био-тические, ни абиотические факторы, ни важность их сочетания и совместного действия, поэтому целесо-образно говорить о биокосном контроле перемеще-ния химических элементов (прилагательное "биокос-ный" широко применялось В. И. Вернадским, когда он хотел подчеркнуть важность и тесное взаимодейст-вие, единство обеих сторон явления — биотической и абиотической [4, 5]).
Обобщение 1. В экосистемах имеют место конку-рентное единство и биокосная регуляция процессов векторного и стохастического перемещений химиче-ских элементов.
Вышеприведенное обобщение охватывает сле-дующие четыре положения, совокупность которых в некоторой мере является расшифровкой содержания вышеприведенного обобщения или его изложением в более развернутом виде.
• Выделяются два типа процессов перемещения химических элементов в водных экосистемах:
векторные (таковыми, в частности, являются гра-витационное оседание частиц [11], в том числе пел-лет [13, 18, 19] и морского снега; вертикальные ми-грации планктона; вертикальный перенос биомассы листьев при их опадании в наземных экосистемах) и стохастические (например, хаотическое перемеще-ние планктона).
• Оба типа процессов тесно переплетаются и накладываются один на другой (например, зоопланк-тон может одновременно участвовать и в хаотиче-ском движении, и в вертикальных миграциях со ско-ростью 0,38—16 см/с [8]).
• Оба типа процессов могут конкурировать друг с другом (например, морская бактерия может либо оставаться парить во взвешенном состоянии и хао-тически броунировать, либо прикрепиться к более крупной частице и седиментировать в гравитацион-ном поле Земли. В результате скорость перемеще-ния вещества бактерии может очень значительно ускориться, поскольку пеллетные частицы в зависи-мости от формы и размеров опускаются на дно со скоростью 100—150 м/сут, а наиболее крупные из
них — до 500 м/сут [13]).
• Регуляция траектории частицы (например, бу-дет ли парить неприкрепленная бактерия или она начнет седиментировать вместе с более крупной частицей) или регуляция выбора доминирующего типа перемещения (например, в случае векторного или стохастического перемещения особей зоопланк-тона) осуществляется совместно биотическими и абиотическими факторами.
Игнорирование любой из этих двух составляющих чревата потерей адекватности при описании, анализе и понимании векторных и хаотических перемещений химических элементов.
Проведены исследования, выявившие показа-тельный пример совместной роли и биотических, и абиотических факторов в формировании векторного переноса вещества так называемых маргинальных фильтров вблизи устьев крупных рек [13], где проис-ходит массированное выпадение веществ из воды в донные осадки.
В этих системах биотическими факторами явля-ются фитопланктон и зоопланктон; абиогенными факторами — содержание растворенных и коллоид-ных веществ (например, оксигидраты железа и др.), свет, силы гравитации, градиент солености воды
(в пределах солености от 5 до 20 ‰ происходят пе-резарядка коллоидов и образование крупных хлопь-ев) и др.
Скорость седиментации и накопления донных осадков в зоне маргинального фильтра вблизи устья реки Лены достигает свыше 1500 мм за 1000 лет, что значительно (почти на два порядка) превышает ско-рости седиментации 10—20 мм за 1000 лет, свойст-венные областям шельфа Арктики за границами зо-ны маргинального фильтра [13].
В маргинальном фильтре Енисея максимум верти-кальных потоков осадочного вещества при солености 15 ‰ достигал свыше 22 гм-2сут-1, т. е. "масштабы осаждения осадочного вещества достигают лавинных значений, идет лавинная седиментация" [13].
Хотя и несколько меньшие, но значительные масштабы осаждения вещества выявлены и в других водных экосистемах, например в фиордах Норвегии осаждается до 2—7 гм-2сут-1 [13].
В наземных экосистемах большую роль играет опадение листьев растений, в результате которого углерод СО2 атмосферы оказывается перенесенным и частично иммобилизованным в составе лежащего на почве опада, а затем — и в составе почвы. Мас-штаб этого процесса зависит от биотических (продук-тивность растений) и абиотических факторов.
Факты, выявленные в серии работ, проведенных автором совместно с сотрудником Института биохи-мии РАН М. П. Колесниковым, охарактеризовали осе-дание на дно водной экосистемы химических эле-ментов в составе пеллет двустворчатых моллюсков (Unionidae), а также легочных моллюсков Lymnaea stagnalis.
По нашим оценкам, за 120 дней вегетационного сезона на 1 м2 дна пресноводного водоема может оседать 14,9—55,3 г углерода, 0,6—2,3 г азота, 0,1—0,3 г фосфора, 0,4—1 г кремния [18,19]. В этих ра-ботах, а также в других, проведенных при содействии сотрудников Plymouth Marine Laboratory (Плимут, Ве-ликобритания; P. Donkin, J. Widdows), сотрудницей кафедры микробиологии МГУ Н. Н. Колотиловой и Институтом биологии южных морей ИНБЮМ, (Сева-стополь), было выявлено, что на количество пере-мещающихся на дно химических элементов может оказывать воздействие такой фактор, как химическое загрязнение воды, причем действие этого абиотиче-ского фактора опосредовано биологическим факто-ром (снижением трофической активности морских и пресноводных моллюсков и, соответственно, сниже-нием образования ими пеллет) [17—20, 23].
Проведенный автором анализ фактов, получен-ных при исследованиях экосистем, выявляет сочета-ние воздействий биотических и абиотических факто-ров при регуляции перемещений вещества [17, 20]. Одними из конкретных и важных факторов являются фильтраторы (в том числе фильтраторы зоопланкто-на и зообентоса). Биомасса зоопланктона (без про-стейших) Мирового океана, по оценкам, составляет около 19,8109 т (т. е. около 19,8 млрд т) [8]. Биомасса бентоса Мирового океана, по-видимому, приблизи-тельно на порядок меньше; по некоторым оценкам она составляет около 3,3 млрд т [13]. Следует отме-тить, что оценки биомассы (в особенности бентоса) носят приближенный характер.
Существующие оценки доли первичной продук-тивности водных экосистем, достигающей дна, также носят предварительный и приближенный характер. Считают, что величина суммарного потока вещества в гидросфере/биосфере (в слое 0—200 м), по оцен-кам, составляет (в сыром весе) в тропической зоне Тихого океана около 3,1 гм-2сут-1, в умеренной зоне (Курило-Камчатский район) — около 12 гм-2сут--1, в Японском море — около 8 гм-2сут--1. Связанный с этим поток энергии составлял в тропической зоне Ти-хого океана около 9,1 ккалм-2сут-1, в Курило-Камчатском районе — около 19,2 ккалм-2сут-1, в Япон-ском море — около 8 ккалм-2сут-1 (Сажин, 1986 [13]).
По некоторым оценкам, в экосистемах озер дости-гает дна в среднем около 15 % первичной продукции, и в донных отложениях аккумулируется за год около 12 % от чистой первичной продукции (Wetzel et al., 1972 [3]). По некоторым оценкам, в донных осадках Мирового океана захоранивается около 0,4 % первич-ной продукции в год (Романкевич, 1977 [13]), что в гео-логическом масштабе времени очень много, посколь-ку означает, что за 100 лет в осадочных толщах за-хоранивается 40 % первичной продукции всего Ми-рового океана, а за 200 с небольшим лет захорани-вается количество органического углерода, практически равное годовой продукции фотосинтеза всего Мирово-го океана. Последняя составляет, по различным оценкам, от 20 до 100 млрд т углерода в год [9].
Обобщение 2. В экосистемах имеют место конку-рентное единство и биокосная регуляция цикличе-ских и нециклических путей химических элементов, представляющих собой цепи последовательных пе-реходов химических элементов из одной фазы в дру-гую (межфазовые переходы) и из одного организма в другой (межорганизменные переходы).
Обобщение 2 охватывает собой следующие четы-ре положения.
• Можно выделить два типа процессов переме-щения химических элементов в водных экосистемах: циклические (например, атомы углерода из раство-ренной двуокиси углерода при фотосинтезе перехо-дят в состав биомолекул [22]; они окисляются и ато-мы углерода переходят опять в фонд растворен-
ного СО2) и нециклические (например, атомы углеро-да из растворенной двуокиси углерода переходят в состав биомолекул фитопланктона, затем в состав зоопланктона и зообентоса [2, 15], затем в состав пеллет [11, 13, 18, 19] и оседающих частиц детрита, которые оседают и достигают дна, где могут ассими-лироваться моллюсками; затем атомы углерода за-хораниваются в донных отложениях, в том числе в составе створок раковин). В ряде озер около 60 % чистой первичной продукции (т.е. углерода, связан-ного в результате фотосинтеза) потребляется в мик-робиальной петле, не достигая дна [3], что свиде-тельствует о важной роли циклических процессов перемещения углерода. В морских экосистемах доля чистой первичной продукции, не достигающая дна, еще выше.
• Оба типа процессов (циклические и нецикли-ческие перемещения) переплетаются; траектории циклических и нециклических переходов конкретных атомов могут иметь общие участки.
• Пути обеих типов могут конкурировать друг с другом. Часть углерода биомолекул фитопланктона возвращается в состав фонда растворенной в воде СО2, часть будет захоронена в донных осадках.
• Регуляция вероятности осуществления того или иного перехода в точках бифуркации путей ми-грации (траекторий) конкретных атомов осуществля-ется совместно биотическими и абиотическими фак-торами.
Важность даже небольших сдвигов в перераспре-делении вероятностей переключения потоков эле-ментов по тому или иному пути иллюстрируется тем, что абсолютные величины этих потоков в Мировом океане огромны. Так, фонд неорганического углерода в поверхностных водах Мирового океана (по оценкам, 7001015 г) почти равен содержанию углерода в атмо-сфере (7201015 г). В глубинных водах океана содер-жание неорганического углерода почти на два поряд-ка выше — 367001015 г. Еще выше содержание углерода в донных осадках Мирового океана, сфор-мированных при значительном участии биоты — по приближенным оценкам, запасы углерода в поверх-


ностной части морских осадков составляют порядка 1022 г [12]. Эти запасы углерода сформированы бла-годаря активности живых организмов, общая биомас-са которых в Мировом океане значительно уступает вышеприведенным фондам углерода. Общее со-
держание углерода в морской биоте, составляет 31015 г [12].
Вышеприведенные обобщения 1 и 2 согласуются с более частными следующими положениями, кото-рые в свою очередь базируются на значительном объеме фактов, накопленных современной экологией и гидробиологией [3, 11, 17, 21, 24].
Положение 1. Биологические процессы (и орга-низмы) участвуют в регуляции и определении доли вещества (химических элементов), достигающих кон-ца в цепи той или иной траектории при векторном перемещении вещества через экосистему.
Положение 2. Биологические процессы (и орга-низмы) участвуют в регуляции и определении коли-чества (доли) вещества, вовлеченного в циклические межфазовые и межорганизменные переходы.
Положение 3. Биологические процессы (и организмы) участвуют в регуляции и определении количества (доли) вещества (химических элементов), длительное время удерживаемых в петлях циклических переходов (как межфазовых, так и межорганизменных) внутри экосистемы.
Из положения 3 вытекают следующие следствиия:
Следствие 1. Биологические процессы (и орга-низмы) влияют на среднюю длительность удержа-ния атомов биогенных элементов (в том числе угле-рода и других) в циклических процессах внутри экосистемы, что сказывается на длительности удер-жания химических элементов экосистемой в целом.
Отсюда вытекает еще одно практически важное следствие (см. ниже), обусловленное тем, что суще-ствует связь между биологическим разнообразием (количеством видов, обилием организмов) и потен-циальным разнообразием процессов преобразования и перемещения вещества в экосистеме.
Следствие 2. Сохранение биоразнообразия спо-собствует сохранению способности экосистемы регу-лировать перемещения вещества и в той или иной мере длительно удерживать атомы углерода и био-генных элементов внутри экосистемы.
Таким образом, из сказанного вытекает вывод о существовании дополнительных аргументов в под-держку необходимости сохранения биоразнообразия в целом и конкретно биоразнообразия водных экоси-стем. Эти аргументы связаны с тем, что разнообра-зие водных организмов участвует в регуляции про-цессов перемещения вещества в водных экосистемах, что является существенным элементом регуляции геохимических процессов и стабилизации биосферы.
Некоторые из положений, сформулированных в данной работе, кратко представлены в таблице.


Примеры роли организмов в регуляции перемещений вещества в экосистемах

Параметры и характери-стики перемещений
веществ Зависимые от жизнедеятельности организмов
изменения параметров перемещений веществ Примеры участия организмов в формировании или регуляции перемещений веществ и миграции элементов
Скорость перемещений Ускорение Биодеградация органического вещества в почвах и водных объектах бактериями и грибами, в том числе с выделением СО2. Крупные структуры биомассы предварительно фрагмен-тируются животными
Торможение Связывание подвижного углерода СО2 в органических веще-ствах растений и фотосинтезирующих бактерий и цианобакте-рий, в том числе в медленно разрушаемых (целлюлоза)
и трудноразрушаемых соединениях (лигнин, спорополленин
и др.)
Степень направленно-сти перемещения Усиление направленности В наземных экосистемах — вертикальное перемещение ве-щества при опаде листьев и хвои; в водных экосистемах — вертикальные миграции зоопланктона в водных экосистемах
Уменьшение роли направленного перемеще-ния и увеличение роли стохастического переме-щения Хаотическое перемещение клеток взвешенных в воде бакте-рий и цианобактерий; хаотическое движение зоопланктона при отсутствии направленных перемещений
Степень цикличности перемещений химиче-ских элементов Увеличение роли циклических перемещений Биологическая реутилизация биогенных элементов, выде-ляемых организмами в составе экскретов; в почвах — выделе-ние СО2 при минерализации органического вещества, в водных экосистемах — микробные петли
Увеличение роли нециклических перемещений Образование и осаждение на дно (седиментация) пеллет
Среднее время удер-жания химических эле-ментов в экосистеме Увеличение среднего времени удержания уг-лерода в экосистеме в результате его захвата организмами и связывания в составе почв и донных осадков Увеличение времени удержания углерода за счет роста и поддержания биомассы
Увеличение времени удержания углерода в органическом веществе при иммобилизации углерода в почвах и донных осадках


Заключение

Представленная работа еще раз подтверж-
дает справедливость и адекватность обобщения В. И. Вернадского, писавшего, что "живое вещество…геологически…является самой большой силой в биосфере и определяет… все идущие в ней процессы…" [5]. Думается также, что получены дополнительные основания для видения водной экосистемы как аналога биореактора [16], в котором происходят сложные превращения и перемещения веществ, причем последние зависят от биотических и небиотических факторов и находятся под их совместным комплексным (биокосным) контролем.
Подобно тому, как изучение и использование про-цессов, протекающих в биореакторе, называют био-технологией, изучение и осуществление процессов перемещения веществ, протекающих в биосфере, можно рассматривать как биогеотехнологию.
Автор выражает надежду, что рассмотрение осо-бенностей и закономерностей структурирования по-токов и перемещений вещества (химических элемен-тов) в экосистемах будет способствовать внесению вклада в обсуждение и развитие некоторых областей количественной и теоретической экологии и гидро-биологии [3], окажется полезным для моделирования экосистем и разработки некоторых вопросов эколо-гии, а также для разработки вопросов на стыке эколо-гии и биогеохимии.
Проведенный анализ роли организмов в форми-ровании и структуризации переноса вещества и ми-грации элементов дает дополнительный материал для понимания стабильности экосистем и некоторых сторон организации биосферы, что даст практиче-скую пользу для разработки научных основ монито-ринга состояния среды, экотехнологий очищения компонентов среды в целях сохранения и поддержа-ния экологической безопасности, важность чего под-черкнута в работе [25].


___________________

Автор благодарит А. П. Лисицына,
В. В. Малахова, Е. А. Криксунова, В. А. Абакумова
и других сотрудников МГУ и РАН за критическое
обсуждение некоторых затронутых вопросов,
а J. Widdows, P. Donkin, N. Walz, Н. Н. Колотилову, Т. А. Остроумову, Г. Е. Шульмана, А. А. Солдатова, Г. А. Финенко, З. А. Романову и других
сотрудников ИНБЮМ — за помощь в работе.


Л И Т Е Р А Т У Р А

1. Алимов А. Ф. Функциональная экология пресноводных дву-створчатых моллюсков. — Л.: Наука, 1981. — 248 с.
2. Алимов А. Ф. Введение в продукционную гидробиологию. — Л.: Наука, 1989. — 152 с.
3. Алимов А. Ф. Элементы теории функционирования водных экосистем. — Санкт-Петербург: Наука, 2000. — 147 с.
4. Вернадский В. И. Химическое строение биосферы Земли и ее окружения. — М.: Наука, 1965. — 374 с.
5. Вернадский В. И. Научная мысль как планетное явление. — М.: Наука, 1991. — 272 с.
6. Вернадский В. И. Биосфера. — М.: Издательский дом "Ноо-сфера". 2001. — 243 с.
7. Винберг Г. Г. Гидробиология: В кн. История биологии/ Под ред. Л. Я. Бляхер. — М.: Наука, 1975. С. 231—248.
8. Виноградов М. Е., Шушкина Э. А. Функционирование планк-тонных сообществ эпипелагиали океана. — М.: Наука, 1987. — 240 с.
9. Виноградов М. Е., Шушкина Э. А., Копелевич О. В., Шер-бастов С. В. Фотосинтетическая продукция Мирового океана по спутниковым и экспедиционным данным// Океанология. 1996. Т. 36. № 4. С. 566—575.
10. Галимов Г. А., Кодина А. А. Исследование органического вещества газов в осадочных толщах Мирового океана. — М.: Наука, 1982. — 215 с.
11. Израэль Ю. А., Цыбань А. В. Антропогенная экология океа-на. — Л.: Гидрометеоиздат, 1989. — 531 с.
12. Заварзин Г. А. Бактерии и состав атмосферы. — М.: Наука, 1984. — 193 с.
13. Лисицын А. П. Потоки вещества и энергии во внешних и внутренних сферах Земли: В кн. Глобальные изменения природной среды/ Под ред. Н. Л. Добрецова, В. И. Коваленко. — Новосибирск: Изд-во СО РАН, филиал "Гео", 2001. С. 163—248.
14. Матишов Д. Г., Матишов Г. Г. Радиационная экологическая океанология. — Апатиты: Кольский научный центр РАН, 2001. — 417 с.
15. Монаков А. В. Питание пресноводных беспозвоночных. — М.: ИПЭЭ, 1998. — 321 c.
16. Остроумов С. А. Водная экосистема: крупноразмерный ди-версифицированный биореактор с функцией самоочищения воды// ДАН. 2000. Т. 374. № 3. С. 427—429.
17. Остроумов С. А. О роли гидробионтов в регуляции потоков вещества и миграции элементов в водных экосистемах// Вестник РАЕН. 2002. № 3. С. 50—54 .
18. Остроумов С. А., Колесников М. П. Биокатализ переноса вещества в микрокосме ингибируется контаминантом: воздействие ПАВ на Lymnaea stagnalis// ДАН. 2000. Т. 373. № 2. С. 278—280.
19. Остроумов С. А., Колесников М. П. Пеллеты моллюсков в биогеохимических потоках C, N, P, Si, Al// Там же. 2001. Т. 379. № 3. С. 426—429.
20. Остроумов С. А. Элементы теории молекулярно-экологического механизма формирования качества воды и ее самоочищения// Сибирский экологический журнал. 2006. № 6.
С. 699—706.
21. Сущеня Л. М. Количественные закономерности питания ра-кообразных. — Минск: Наука и техника, 1975. — 208 с.
22. Федоров В. Д. О методах изучения фитопланктона и его активности. — М.: Изд-во Моск. ун-та, 1979. — 167 с.
23. Ostroumov S. A. Inhibitory analysis of top-down control: new keys to studying eutrophication, algal blooms, and water self-purification// Hydrobiologia. 2002. V. 469. P. 117—129.
24. Wetzel R. G. Limnology: Lake and River Ecosystems. — San Diego: Academic Press, 2001. — 1006 p.
25. Лаверов Н. П. (ред.) Проблемы национальной безопасно-сти: экспертные заключения, аналитические материалы, предложе-ния. — М.: Наука, 2008. — 459 с.



Role of organisms in the regulation of migrations of chemical
elements and transfer of matter in ecosystems

S. A. OSTROUMOV
M. V. Lomonosov Moscow State University, Moscow, Russia

On the basis of the data accumulated in ecology, hydrobiology, limnology, and biological oceanography, some conceptual conclusions could be made. The classification of migrations of elements, as proposed in this paper, can include the following types: vectorial and stochastic, cyclic and non-cyclic migrations. The role of the living matter in regulation of that which proportion of matter (chemical elements) undergos any of those types of migrations is analyzed. The author considers both groups of factors (biotic and abiotic ones) as important in that regulation. The structurization of the migrations of chemical elements on the surface of Earth is under the combined and complex control of the both groups of the factors. Extending the area of usage of the unique adjective proposed by V. I. Vernadsky ("biocosny", which means formed as a pro-
cess and result of the combined and closely interwoven action of biotic and abiotic factors; the adjective consists of two parts, "bio" and "cosny", the latter means "inert" in Russian and reflects the sum of abiotic factors), we consider the complex biocosny regulation of migrations of matter and chemical elements in the biosphere, including the regulation of dichotomies at the points of bifurcations among the vectorial and stochastic, as well as cyclic and non-cyclic types of their migrations. The conceptual conclusions are based on the empirical data in literature and the results of our experiments (e.g., Ostroumov, Kolesnikov 2000, 2001; Ostroumov 2001).

Keywords: role of organisms, regulation, migrations of chemical elements, transfer of matter, ecosystems, filter-feeders, stability, biosphere, biota, V. I. Vernadsky, environmental safety, monitoring.




Остроумов Сергей Андреевич, ведущий научный сотрудник лаборатории физико-химии биомембран.
E-mail: ar55@yandex.ru; saostro@online.ru


Новые статьи на library.by:
ЭКОЛОГИЯ:
Комментируем публикацию: Роль организмов в регуляции миграции химических элементов и перемещений вещества в экосистемах

© Остроумов С.А. / Ostroumov S.A. () Источник: http://portalus.ru

Искать похожие?

LIBRARY.BY+ЛибмонстрЯндексGoogle
подняться наверх ↑

ПАРТНЁРЫ БИБЛИОТЕКИ рекомендуем!

подняться наверх ↑

ОБРАТНО В РУБРИКУ?

ЭКОЛОГИЯ НА LIBRARY.BY

Уважаемый читатель! Подписывайтесь на LIBRARY.BY в VKновости, VKтрансляция и Одноклассниках, чтобы быстро узнавать о событиях онлайн библиотеки.