Биогеохимия тропического пояса

 

Тропические ландшафты занимают огромную территорию. Их суммарная площадь (исключая каменистые и развеиваемые песчаные пустыни, в которых проявления жизни сильно угнетены) — около 40 млн км². Это составляет более половины внегорной части всей суши. Тропические экогеосистемы в наибольшей мере обеспечены солнечной энергией. Пояс, расположенный между 30° с.ш. и 30° ю.ш., получает более половины всей энергии Солнца, поступающей на Землю. Благодаря этому биогеохимические циклы массообмена химических элементов при достаточном обеспечении водой протекают здесь наиболее активно. Вместе с тем специфика биогеохимических процессов в тропиках определена не только современными природными условиями, но и всем ходом развития этой территории. Глубокие изменения палеогеографических условий, охватившие на протяжении последних 1,5 — 2 млн лет внетропическую часть Земли, в острой форме не затронули тропическую сушу. Это также способствовало формированию определенных особенностей биогеохимии тропического пояса.

Биологический круговорот химических

Элементов в распространенных тропических

Растительных сообществах

 

Биоклиматические условия тропической территории весьма разнообразны. Представление о тропиках как о сплошной полосе джунглей не отвечает действительности. Меняющиеся соотношения атмосферных осадков и эвапотранспирации, длительности сухих и дождливых сезонов создают широкую гамму экосистем с разной степенью атмосферного увлажнения — от крайне засушливых, или пустынных ландшафтов до постоянно влажных тропических лесов. При наличии сезона, на протяжении которого испаряемость превышает количество осадков, существуют разреженные светлые высокотравные леса, которые при продолжительном сухом сезоне сбрасывают листву. Для более засушливых условий типичны редкостойные группы деревьев, чередующиеся с открытыми пространствами, покрытыми травянистой растительностью. С усилением аридности деревья сменяются зарослями колючих кустарников, а пышный покров высоких злаков — низкотравной растительностью с незначительной степенью покрытия почвы.

Соотношения площадей разной степени атмосферного увлажнения на континентах неодинаковы. Засушливые области занимают подавляющую часть Австралии, значительную часть Индии, но менее распространены в Южной Америке. В экваториальной полосе Африки, ограниченной 6° с.ш. и 6° ю.ш., площади разной степени атмосферного увлажнения распределяются следующим образом:

Годовое количество осадков, мм Площадь, % от всей территории

 

Более 1800..........................................................22

1000-1800..........................................................48

600-1000............................................................12

200-600.............................................................16

200...................................................................... 2

 

Из приведенных данных следует, что влажные леса занимают всего около 1/5 экваториальной полосы Африки, а большая ее часть занята комбинацией светлых лесов и высокотравных саванн. На остальной территории распространены более или менее засушливые ландшафты, вплоть до почти пустынных, где выпадает менее 200 мм осадков в год.

Согласно данным Б.Г.Розанова (1977), зона распространения всех видов тропических лесов занимает 20 448 тыс. км², или 13,33 % Мировой суши, зона саванн — 14259 тыс. км² (9,56%), области тропических пустынь — 4506 тыс. км², или 3,02 %. При этом не учитывались площади развеиваемых песков, безжизненных каменистых пустынь, солончаков.

Биологический круговорот элементов в тропических лесах. Постоянно влажные тропические леса — самая мощная растительная формация. Обилие тепла и влаги обусловливает самую большую биомассу среди биоценозов Мировой суши — в среднем 50 000 т/км² сухого вещества, а в отдельных случаях до 170 000 т/км². Фактором, лимитирующим рост биомассы, является необходимая для фотосинтеза световая энергия. С целью ее максимального использования под покровом деревьев высотой 30 — 40 м расположено еще несколько ярусов деревьев, приспособленных к рассеянному свету. Значительная часть отмирающих и опадающих листьев высоких деревьев перехватывается многочисленными эпифитами. По этой причине химические элементы, содержащиеся в листьях, вновь захватываются в биологический круговорот, не достигая почвы. Во влажных тропических лесах вегетация продолжается весь год. Годовая продукция в среднем равна 2500 т/км².

Биогеохимическая специфика влажных тропических лесов заключается в том, что почти все количество химических элементов, необходимое для питания огромной массы растительности, содержится в самих растениях. Биогеохимический цикл массообмена сильно замкнут. Если вырубить дождевой тропический лес, то вместе с гибелью деревьев нарушится вся тысячелетиями создаваемая система биологического круговорота и под сведенным лесом останутся бесплодные земли.

Биогеохимическая ситуация в светлых сезонно увлажняемых листопадных тропических лесах и саваннах близка к таковой в лиственных лесах умеренного климата, но периоды подавления биогеохимических процессов обусловлены не понижением температуры, а отсутствием дождей и сезонным дефицитом влаги. Биомасса сухих саванн около 200 — 600 т/км², масса годового спада составляет примерно 1/3 — 1/4 этого количества. Количество опада (менее 150 — 200 т/км²) отвечает условиям тропических пустынь. Биомасса листопадных тропических лесов разной степени увлажнения и высокотравных парковых саванн занимает промежуточное положение между постоянно влажными лесами и сухими саваннами.

Согласно данным Л.Е. Родина и Н.И.Базилевич (1965) распределение и динамика масс в растительности постоянно влажного тропического леса характеризуется следующими показателями (т/км²):

 

Биомасса:...............................................................................52000

азот........................................................................................294

зольные элементы................................................................814

Годовая продукция:...............................................................3250

захват азота............................................................................43

захват зольных элементов................................................... 160

Опад:........................................................................................2500

азот........................................................................................26

зольные элементы................................................................128

Средняя зольность опада, %...................................................4,8

 

Концентрация химических элементов в древесине стволов и ветвей тропических деревьев, как правило, более низкая, чем в листьях, которые образуют основную массу опада. Концентрация азота в древесине редко достигает 0,5 % массы сухого вещества, а в листьях — около 2 %. В листьях обычно в несколько раз выше, чем в древесине, концентрация кальция, калия, магния, натрия, кремния, фосфора (табл. 14.1). Содержание элементов в листьях деревьев и травянистой растительности, обильно представленной в светлых листопадных лесах, слабо различается. Концентрация большей части рассеянных элементов в листьях деревьев и травах также более высокая, чем в древесине, хотя бария и особенно стронция больше в древесине.

Таблица 14.1