Головна ⇒ 📌Довідник з природознавства ⇒ Ланки кругообігу речовин у лісостанах

Ланки кругообігу речовин у лісостанах

Лісівництво

РОЗДІЛ 2. ПІДВИЩЕННЯ ПРОДУКТИВНОСТІ ЛІСІВ ЛІСІВНИЧИМИ МЕТОДАМИ

Лекція 7. БІОЛОГІЧНИЙ КРУГООБІГ РЕЧОВИН, ЙОГО СУТЬ І РОЛЬ У ПІДВИЩЕННІ ПРОДУКТИВНОСТІ ЛІСІВ

7.6 Ланки кругообігу речовин у лісостанах

Біологічний кругообіг у лісі являє собою цілісний процес, який складається із окремих ланок, що їх послідовно проходить хімічний елемент або квант енергії при здійсненні повного кругообігового циклу. Останній між рослиною і грунтом здійснюється через взаємодію частин – ланок, які елемент чи квант енергії послідовно

проходять. Кругообігова система може перестати функціонувати як ціле, коли відбуваються різки зміни у її структурі, наприклад рубка лісу.

І. І. Смольянінов (1969) виділяє наступні ланки біологічного кругообігу у лісі:

1. Ланка первинного руйнування органіки. Розклад річного опаду розпочинається, як правило, з його подрібнення. Чим дрібніші будуть частки, тим швидше вони окислюються внаслідок ослаблення зв’язків лігніну з целюлозою.

Подрібнення залишків відбуваються під дією мезо – та мікрофауни грунту, а також завдяки коливанням температури, дії кисню та інших факторів. Вивільнення мінерального

азоту та загальна мінералізація опаду будуть проходити інтенсивніше завдяки подрібненню порівняно з дією інших факторів.

2. Ланка ферментативного розкладу органічних сполук. Органічна речовина піддається сильному впливу ферментів. їх виділяють мікроорганізми грунту, а також коріння самих рослин. Дія ферментів значно посилюється, якщо органічна речовина подрібнена. Ферментативна активність грунтів не є простою сумою дії окремих ферментів. Грунт здатний накопичувати їх за рахунок адсорбції колоїдами. Чим дрібніша структура грунту, тим вища ферментативна активність. Чим активніші процеси у даній ланці, тим більше поживних елементів може звільнитися з органіки, збільшуючи потенціальну родючість фунту. Біологічна активність фунту найвища у дібровах і поступово знижується у судібровах, суборах та борах, де вона найнижча.

3. Ланка реакції проміжного розкладу і синтезу. В цій ланці елемент бере участь у перетвореннях різноманітних речовин проміжного характеру. Це можуть бути осколки стійких сполук, що підпали під дію ферментів, тобто біохімічного та хімічного розкладу. Частина органіки йде на побудову плазми мікрооргінізмів тощо. Частина мікроорганізмів гине і їх плазма може споживатися рослинами. У цій ланці відбувається розкладання амінокислот з вивільненням азоту, проходять інші процеси розкладу.

4. Ланка гуміфікації та наступної мінералізації. Процеси гуміфікації органічних речовин досить складні. Вони відбуваються на основі реакції конденсації та полімеризації частин молекул органічних речовин та їх сполук з мінеральними речовинами. Проходить розрив ланцюгів у молекулах лігніну, конденсації азотовміщуючих речовин таких, як поліфеноли, під дією ферментів типу фенолооксидаз. Виникають при цьому дві групи речовин: 1) темнозабарвлені – гумінові кислоти; 2) світлозабарвлені – фульвокислоти.

Значення гумусу для рослин визначається не стільки його кількістю, скільки швидкістю розкладу. Під дією ферментів (пероксидази) гумус розпадається на прості сполуки. При високому зволоженні водорозчинні форми гумусу переходять в аніонну форму. Ступінь мінералізації та гуміфікації органічних решток залежить від співвідношення між органічною та мінеральною частинами фунту.

5. Ланка обмінного та неодмінного поглинання фунтом. Хімічний елемент, який звільняється у результаті мінералізації гумусових речовин, може не відразу потрапляти у корінь рослини. Він спочатку входить до дифузних (обмінних) шарів колоїдних часточок фунту (фунтово-поглинального комплексу) і там бути поглинутим необмінно твердою фазою грунту.

Здатні до обміну іони складають ємність поглинання, більше половини якої забезпечує гумусова частина фунту. Одна складова частина гумусу поглинає у 8-10 разів більше обмінних катіонів порівняно з мінеральною частиною грунту. Ємність поглинання залежить від мінералогічного складу грунту, у першу чергу від мінералів з четверним зв’язком алюмінію з киснем. Первинні глинисті мінерали переходять у вторинні, які містяться у передколоїдній та колоїдній фракціях з високою активною поверхнею: на 1 г таких часточок припадає 1000 м2 поверхні.

У середньому ємність поглинання становить у підзолистих фунтах – 16,4, сірих лісових – 27,8, чорноземах – 42 мг-екв-100-1 г фунту.

6. Ланка ризосфери. У цій ланці елемент чи квант енергії бере участь у складних, поки що слабо вивчених процесах у системі “грунт – корінь”.

Під ризосферою розуміють шар фунту біля кореня товщиною, рівною середній довжині кореневого волоска. У ризосфері спостерігається висока концентрація мікроорганізмів. Останнім часом виявлено, що в ризосфері збільшується біологічна активність фунту, а кореневі виділення відіграють певну роль у живленні рослин та в міжвидових стосунках, оскільки тут проходить розчинення алюмосилікатної частини фунту.

У ризосфері відбувається коренепад, який суттєво збагачує грунт органічними речовинами. Тут проходить селективне поглинання коренями поживних елементів та виділення водорозчинних продуктів, які вміщують вуглець.

У зоні ризосфери кореневий волосок живиться не тільки з розчину, але й з плівок-гелей, які вміщують основну масу поживних речовин. Рослина живиться не лише осмотичним шляхом. Живлення – це складний обмінно-абсорбційний процес з різними типами фізико-хімічних реакцій. Корінь може поглинати водорозчинні іони з більших за обсягом сфер, ніж з обмінно-увібраних, а якщо вологи в ризосфері бракує, то й зволожує її.

Встановлено, що в ризосфері окремі деревні породи можуть вилуговувати та розсолювати грунт. Так, жовта акація окарбоначує степовий грунт, тобто не поліпшує його, а свидина, навпаки, – вилуговує. Пройшовши ланку ризосфери, елемент або квант енергії потрапляє в ланку споживання.

7. Ланка споживання. У цій ланці відбувається біосинтез органічних речовин, утворюється біологічна продукція з наступним її виносом або поверненням (рубка лісу, відпад дерев). На цьому закінчується цикл біологічного кругообігу як цілісний процес. Ланка споживання – це результат усього циклу з точки зору споживання.

І. І. Смольянінов вважає, що живлення рослин у багатьох випадках у природі здійснюється за рахунок і в процесі біокругообігу, який постачає рослині їжу як за рахунок циклів сучасних, так і за рахунок минулих, поживні речовини яких накопичуються головним чином у грунтовому гумусі. Якась невелика кількість поживних речовин може попадати до рослини з будь-якої ланки кругообігу, але основна частина поживних речовин, які споживаються рослиною, проходить через ланку гуміфікації та нагромаджується в грунтовому гумусі, кількість якого і визначає трофність грунту.