15. Запасы фитомассы и распределение первичной продукции растительности по природным зонам и основным типам ландшафтов.

Продуктивность биоты определяется как географическими факторами, так и биологическими особенностями различных видов. С величиной первичной биологической продуктивности непосредственно связана емкость биологического круговорота веществ. Хотя количество вовлекаемого в оборот минерального вещества зависит от биологических особенностей различных видов, размещение этих видов в значительной мере подчинено географическим закономерностям: зональности, секторности, высотной поясности, включая также внутриландшафтную мор­фологическую дифференциацию.

По запасам фитомассы и первичной продуктивности первое место занимают влажные экваториальные леса (максимальные запасы фитомассы присущи лесам из долго живущей секвойи вечнозеленой). Минимальные значения характерны для арктических пустынь. В целом запасы биомассы тем больше, чем выше теплообеспеченность и чем ближе к оптимуму соот­ношение тепла и влаги. От величины биологической продуктив­ности зависит емкость биологического круговорота веществ.

Основную часть элементарного химического состава ве­щества, участвующего в биологическом метаболизме, составляют важнейшие элементы-биогены: N, К, Са, Si, Р, Mg, S, Fe, Аl и др. В зависимости от избирательной способности растений к поглощению тех или иных элементов их количественные соот­ношения в составе биомассы и ежегодно потребляемого минерального вещества несколько варьируют и подчинены геогра­фической зональности. Так, тундровые и таежные сообщества потребляют больше всего азота, затем следуют кальций и калий; в широколиственных лесах — на первом месте кальций, затем азот и калий; в степях – кремний, азот, калий, кальций; в пусты­нях – кальций, калий, азот, магний; в тропических и экватори­альных лесных ландшафтах особенно активно поглощаются кремний, железо, алюминий.

Немаловажную роль в биологическом метаболизме играет углеродный обмен, от которого зависят характер обменных процессов в почвах, химизм речных вод и др.

В характере биологического круговорота и продуцирова­нии биомассы наблюдаются существенные внутриландшафтные различия между плакорными (автономными, элювиальными) и подчиненными (аккумулятивными, преимущественно гидроморфными) фациями. При недостаточном атмосферном увлаж­нении и высокой теплообеспеченности перераспределение влаги в ландшафте обусловливает большую контрастность в интен­сивности биологического круговорота и продуцировании био­массы по местоположениям. В гидроморфных местоположени­ях, как правило, наблюдаются наиболее высокие показатели.

16. Химические элементы в ландшафтах. Основные (типоморфные), редкие и рассеянные химические элементы. Понятие о кларках.

Содержание одних и тех же химических элементов в разных ландшафтах неодинаково, что во многом обусловлено их перемещением – миграцией. Однако некоторые общие закономерности распределения химических элементов только миграцией объяснить невозможно. Так, во всех ландшафтах содержание кислорода велико, а золота и платины мало. Очевидно, существует какая-то закономерность распространенности химических элементов, которая может быть выявлена лишь при анализе среднего химического состава земной коры, который впервые был установлен в 1889 г. В честь американского геохимика Ф.У.Кларка, посвятившего более 40 лет решению данной проблемы, А.Е. Ферсман предложил в 1923 г. среднее содержание химического элемента в земной коре или какой-либо ее части называть кларком. Кларки литосферы неоднократно проверялись различными методами, и средний химический состав части литосферы доступной для исследования установлен достаточно точно. Но еще точно не известны кларки платины и платиноидов, инертных газов и некоторых других элементов. Все же главная особенность распространения химических элементов установлена – это огромная контрастность кларков. Величины кларков литосферы различаются в миллиарды раз: от 47 % для кислорода до 7х10-8 для рения (еще ниже содержание радия, протактиния и некоторых других элементов).

Контрастность распространения химических элементов станет особенно наглядной, если расположить все элементы в ряд по их кларкам. Тогда окажется, что почти половина твердой земной коры состоит из одного элемента – кислорода (кларк 47 %). Иначе говоря, земная кора – это «кислородная сфера», кислородное вещество. На втором месте стоит кремний (29,5 %), на третьем – алюминий (8,05). В сумме они составляют 84,55 % твердой земной коры. Если к этому числу добавить еще железо (4,65), кальций (2,96), калий (2,5), натрий (2,5), магний (1,87), титан (0,45), то получим 99,48 %, т.е. практически почти всю земную кору. На долю остальных 80 % элементов приходится менее 1 % массы литосферы.

Различают кларки весовые (в процентах массы на 100 частей или в граммах на тонну), атомные (в процентах от общего количества атомов), объемные (в процентах от общего объема электростатических полей атомов).

В каждой сфере Земли можно выделить несколько наиболее распространенных химических элементов. Основную массу литосферы, как уже отмечалось выше, составляют три элемента (кислород, кремний и алюминий), живых организмов – три (кислород (кларк весовой 70 %), углерод (18 %), водород (10,5 %), гидросферы – два (кислород (85,77 %) и водород (10,73 %), атмосферы – два (азот (75,31 %) и кислород (23, 01%). На долю всех остальных химических элементов приходится в земной коре 0,97 %, в живых организмах – 1,5 %, в гидросфере – 3,5 %, в атмосфере – 1,68 %.

В ландшафте в общем преобладают те же элементы, что и в литосфере, но в нем большую роль играют углерод, водород, азот, хлор, поступающие главным образом из атмосферы и гидросферы. Понятие «кларк» нельзя применять при характеристики среднего содержания элементов в пределах отдельного региона или массива (например, Кавказских гор, Беларуси и т.д.). В таком случае используются понятия «среднее содержание» или «фон».

Все элементы по величине среднего содержания в земной коре делятся на основные, редкие и рассеянные. Основные элементы (кислород, кремний, алюминий, железо, кальций, калий, натрий, магний, водород, кларк их больше единицы) широко распространены в породах, иногда концентрируются в месторождении. Элементы с низкими кларками (примерно менее 0,01-0,001 %) называются редкими. Например, медь, цинк, молибден, кобальт, ванадий, вольфрам и др. Некоторые из них концентрируются в земной коре. Например, на участках медных, цинковых и свинцовых месторождений медь, цинк, свинец могут быть главными элементами ландшафта. Элементы, которые обладают и низкими кларками и малой способностью к концентрации, рассеяны в земной коре и во всех породах почвах и минералах встречаются в ничтожных количествах. Такие элементы называются редкими рассеянными. Их роль всегда в ландшафте второстепенна (кадмий, радий, скандий, галлий, индий, гафний и др.).