Биогенные элементы что это

Все биогенные элементы разделяют на 2-е группы: по концентрации в организме и по выполняемым функциям.

По концентрации биогенные элементы бывают:

По выполняемым функциям биогенные элементы бывают:

Это интересно! Наибольшее количество микроэлементов входит в состав клеток печени.

О свойствах отдельных элементов читайте в предыдущих статьях. Ссылки на них – в списке биогенных элементов выше.

Источник

Биогенные элементы.

В настоящем разделе дается оценка состояния Байкала с точки зрения возможности его эвтрофикации. Для того, чтобы дать такую оценку, необходимо прежде всего располагать долговременными рядами данных о концентрациях биогенных элементов. Измерения концентраций биогенных элементов и получение надежных усредненных данных затрудняются тем, что эти концентрации сильно изменяются во времени и пространстве.

На рис. 2.4.2 показана динамика изменения концентраций растворенного фосфора, нитратного азота и растворенного кремнезема в поверхностных водах Байкала в период с 1948 по 1955 г. (Вотинцев, 1961). Можно видеть, что концентрации сильно различаются в разные сезоны и годы. Снижение концентраций определяется расходом биогенных элементов на построение клеток планктонных водорослей, которые размножаются в верхнем 50-метровом слое благодаря проникающему на эту глубину солнечному свету, а затем под действием силы тяжести погружаются на дно, либо потребляются зоопланктоном. Рост концентраций биогенных элементов происходит тогда, когда глубинные воды в результате процессов вертикального перемешивания попадают на поверхность. Интересно отметить, что особенно резкое снижение концентраций всех биогенных элементов происходило в «мелозирные» годы (1950 и 1953), то есть в те годы, когда биомасса фитопланктона была максимальной (рис. 2.4.2). Однако полученные данные не поддаются количественной интерпретации, так как концентрации биогенных элементов зачастую снижались в те сезоны и годы, когда найденная биомасса фитопланктона была небольшой. Одним из таких сезонов, например, была осень 1948 года. Возможные причины такого несоответствия будут рассмотрены в разделе о планктоне. Приводим средние значения (по Вотинцеву, 1961) концентраций в слое 0-50 м и (после знака ±) величины стандартных отклонений: растворимый фосфор 21 ± 11 мкг/л; нитратный азот 45 ± 19 мкг/л; растворимый кремнезем 2,16 ±0,71 мг/л.

Биогенные элементы распределены в Байкале неравномерно по глубине. Это касается не только верхнего 50-метрового слоя, где биогенные элементы потребляются водорослями, но и глубинных вод. На рис. 2.4.3 и 2.4.4 показаны вертикальные профили распределения биогенных элементов, причем обычно имеет место повышение концентраций с глубиной. Такой градиент объясняется тем, что глубинные воды Байкала обновляются медленно (Weiss et al., 1991), за характерное время порядка 10 лет, а среднегодовые концентрации в верхнем слое постоянно понижены вследствие потребления водорослями. Глубинные воды поступают наверх тогда, когда поверхностные воды проникают в глубинные слои. Однако обновление глубинных вод происходит эпизодически. Видимо, следствием крупномасштабного проникновения поверхностных вод в глубинные слои была пониженная концентрация растворимого кремнезема на глубинах 1300-1400 м в Южном Байкале в июне 1991 года (рис. 2.4.4). Поверхностные воды в период, предшествовавший этому эпизоду, должны были быть сильно обеднены растворимым кремнеземом, так как 1990 год был «мелозирным».

Интересно сопоставить данные измерения концентраций биогенных элементов 1940-х гг., полученные колориметрическим методом с визуальной разностной оценкой, с данными, полученными в 1988-91 гг. с использованием современных спектрофотометров. В случае нитрата и фосфата данные различаются ненамного. Данные Г.Ю. Верещагина для глубин 1100-1400 м (рис. 2.4.3), вероятно, являются ошибочными, так как в противном случае нужно было бы предполагать, что концентрация фосфора в Южном Байкале за последние 50 лет заметно понизилась, для чего нет никаких причин. В свете современных данных следует считать ошибочными абсолютные результаты режимных наблюдений 1948-1955 гг. (рис. 2.4.2), так как найденная средняя концентрация фосфата в верхнем слое, равная 21 мкг/л, существенно выше максимальной концентрации фосфата в Южном Байкале, определенной современным методом, а максимальные пиковые концентрации, как видно из того же рисунка, достигали значений 40-60 мкг/л, хотя они не могут быть выше тех, которые имеются в глубинных водах. По-видимому, методика измерения концентраций «фосфатов» 1948-55 гг. содержала источник систематической ошибки. К сожалению, попыток прямого сопоставления результатов, получаемых новым и старым методами, насколько известно автору настоящего обзора, не предпринималось.

Из данных, приведенных на рис. 2.4.2, можно заключить, что систематическая ошибка присутствовала в ранних работах и при измерении концентраций растворимого кремнезема. По-видимому, с тем же источником систематической ошибки имел дело К.К. Вотинцев, в обзоре которого, опубликованном в 1992 г. (Вотинцев, 1992а), указано, что концентрация кремния в верхних слоях воды составляет 0,8-1,3 мг/л, а на максимальных глубинах достигает 1,7-2,5 мг/л, что соответствует диапазону от 1,7 до 5,4 мг/л растворимого SiO₂. Метод Мортлока, примененный (Killworth et al., 1996), гарантирует точность и правильность измерения растворимого кремнезема в пределах 0,01 мг/л (Falkner et al.,1997). Поэтому данные, представленные на рис. 2.4.3, согласно которым градиент концентрации растворенного SiO₂ в водах Южного Байкала имеет диапазон от 1,5 до 2,5 мг/л, представляются вполне достоверным.

Из сказанного выше ясно, что из-за природной изменчивости концентраций биогенных элементов и систематических расхождений между данными старых и новых методов для Байкала не могут быть построены графики, подобные показанным на рис. 2.4.1, для Боденского озера.

На рис. 2.4.5 приведена схема годового баланса озера Байкал по фосфору, подсчитанного (Callender, Granina, 1997) в основном по опубликованным ранее данным российских исследователей. В этой же статье дан подробный обзор соответствующей литературы. Можно видеть, что общее количество фосфора в водном теле Байкала составляет 398 килотонн. В биологической продукции ежегодно участвует 80 килотонн этого элемента. Из этого количества 75 килотонн реминерализуется в водной толще, в осадках захоранивается 3,4 килотонны. Из осадков в водную толщу поступает 2,2 килотонны фосфора за счет процессов гидролиза и последующей диффузии, то есть в растворенном состоянии.

Рис. 2.4.5. Баланс фосфора в Байкале. Callender, Granina 1997.

В озеро с водами притоков ежегодно поступает 1,2 килотонны растворенного фосфора, а воды Ангары выносят из него 1 килотонну растворенного фосфора. Из атмосферы в растворенном состоянии поступает 0,7 килотонны. Таким образом, всего в Байкал ежегодно поступает 4,1 килотонны растворенного фосфора. Эта величина всего в 8 раз больше той фосфорной нагрузки (0,5 килотонны), которая считается приемлемой для поддержания олиготрофного состояния озера Бодензее, хотя объем этого озера в 460 раз меньше объема Байкала. В водном теле Бодензее находится всего около 1,3 килотонны растворенного фосфора, что в 2,6 раз больше годовой фосфорной нагрузки на это озеро. Запас растворенного фосфора в Байкале больше годовой нагрузки в 80 раз. Очевидно, что непосредственной угрозы эвтрофикации Байкала пока нет. К точно такому же выводу на основании несколько иных соображений в 1992 г. пришел К.К.Вотинцев (Вотинцев, 1992).

Следует с осторожностью рассматривать высказываемые некоторыми специалистами соображения о признаках изменения трофического статуса Байкала. Например, в работе (Callender, Granina, 1997) цитируют данные Тарасовой и Мещеряковой (1992), согласно которым к концу 80-х гг. в Байкале исчез характерный для 60-х гг. градиент «органического фосфора» от 8 мкг/л в поверхностных до 3 мкг/л в глубинных водах, и его концентрация на всех глубинах стала равной 8 мкг/л. Источник необходимых для этого 80 килотонн фосфора, неизвестен.

Рис. 2.4.6. Динамика изменения концентраций оющего растворенного фосфора (P tot), ортофосфата, хлорофилла a и растворенного кремния в водах озера Мичиган (по данным Brooks, Edgington, 1994).

Источник

• как узнать номер карты совкомбанк через приложение →