Каждая экосистема, в которую входит почва, имеет различную растительность. Таким образом, и растительные остатки в разных экосистемах различны. Тип растительности каждой экосистемы зависит, прежде всего, от климатических условий той географической зоны, в которой она находится.
По современным представлениям система «гумус почвы - растительный покров» - это сложная саморегулирующаяся система с обратными связями. Эти связи сформировались в процессе эволюции этой системы в целом, когда состав и свойства гумуса зависели от биоты в той же мере, в какой биогеоценоз зависел от особенностей строения гумусового профиля. Обратные связи - это основной механизм, который отвечает за способность природных систем к саморегуляции и поддержанию равновесия и устойчивости. Система «гумус почвы - растительный покров» регулируется обычно положительной обратной связью. Особенно такая связь характерна на начальных стадиях формирования экосистем. На этом этапе появившаяся растительность стимулирует накопление органики в почве. Это, в свою очередь, повышает ее плодородие, а следовательно, стимулирует рост продуктивности растительности, что приводит к дополнительному накоплению органики. В дальнейшем эта связь может переходить в отрицательную обратную связь, поскольку ни один процесс не может протекать в одном направлении бесконечно долго.
В системах обратная связь может проявляться в двух направлениях. Если обратное воздействие усиливает входное воздействие, то говорят о положительной обратной связи. Если обратное воздействие уменьшает входное воздействие и тем самым замедляет процесс изменения системы, то говорят об отрицательной обратной связи.
Рассмотрим нелинейную модель гумусонакопления. Эта модель как раз и учитывает положительную обратную связь, т.е. то обстоятельство, что не только количество растительных остатков влияет на темпы и уровень гумусонакопления, но и от содержания гумуса зависит во многом продуктивность фитоценоза.
Результаты многочисленных исследований говорят о тесной связи между продуктивностью и содержанием гумуса на ранних стадиях формирования биогеоценоза и о ее ослаблении с ростом содержания гумуса по мере того, как почва приближается к своему равновесному состоянию. Это может рассматриваться как приобретение системой некоторой устойчивости. Для аналитического представления такой зависимости в этой модели использовано выражение вида уравнения Михаэлиса-Ментен (Приложение А):
M = Mmax*s/(Km + s),
где M - продуктивность растительного покрова; Mmax - потенциальная продуктивность растительного покрова (параметр, отражающий потенциальные возможности местности для создания органического вещества высшими растениями; в некотором роде - соответствует реальной экологической нише); Km - параметр, численно равный запасу гумуса в почве, при котором достигается половина потенциальной продуктивности фитоценоза; s - запас углерода гумуса в интересующей нас почве.
Как видим, это гиперболическая функция. Она как раз и позволяет отразить значительную зависимость продуктивности от содержания гумуса на ранних стадиях почвообразования и ослабление этой зависимости по мере приближения системы к стабильному состоянию.
Геоэкологические проблемы использования почвенных и земельных ресурсов
Определенная часть почв как в России, так и во всем мире с
каждым годом выходит из сельскохозяйственного обращения в силу разных причин.
Тысячи и более гектаров земли страдают от эрозии, кис ...
Картографические методы оценки экологического состояния территории
Загрязнение биосферы, исчерпание природных ресурсов, разрушение
экосистем, потеря природной способности самовосстановления - все это сложные и
опасные процессы, развитие которых вызвано и ст ...
Методы очистки отработавших газов, поступающих при использовании дизельного топлива с судов
Вопросы
охраны окружающей среды в последнее время выдвинулись в число важнейших,
которые необходимо решить человечеству. Результаты специальных исследований,
выполненных учеными разных стра ...