Биогеохимический круговорот веществ и накопления энергии

Такое разделение круговоротов основано на том, что некоторые круговороты, например с участием углерода, кислорода и азота, из-за наличия крупных атмосферных или океанических фондов довольно быстро компенсируют нарушения. В целом, круговороты газообразных веществ в глобальном масштабе можно считать хорошо забуференными, так как их способность к саморегуляции и поддержанию определенных концентраций различных веществ достаточно велика. Следует отметить, что, хотя атмосфера и имеет большой резервный фонд и высокую способность к саморегуляции, все же они не беспредельны. Осадочный цикл, в котором принимают участие фосфор, железо, в меньшей степени способен к саморегуляции и поэтому легче нарушается. Это связано с тем, что основная часть химических веществ сосредоточена в относительно малоподвижном и малоактивном резервном фонде земной коры. Если изъятие химических элементов в этих циклах происходит быстрее, чем возврат, какая-то их часть может на длительное время выбывать из круговорота. Механизмы возвращения химических элементов в круговорот основаны главным образом на биологических процессах.

Биогеохимические циклы отдельных элементов.

В.И.Вернадский выделяет пять функций биогенных элементов: газовую, концентрационную, окислительно-восстановительную, биохимическую и биогеохимическую деятельность человека. Последняя функция в настоящее время все больше охватывает разрастающееся количество веществ земной коры, в том числе таких концентраторов углерода, как уголь, нефть, газ и других, для хозяйственных и бытовых нужд человека.

Биогеохимические циклы наиболее важных биогенных элементов.

К ним можно отнести вещества, из которых состоят белковые молекулы. К ним относятся углерод, сера, фосфор, азот, кислород.

В круговороте углерода, а точнее – наиболее подвижной его формы – СО2, четко прослеживается трофическая цепь: продуценты, улавливающие углерод из атмосферы при фотосинтезе, консументы – поглощающие углерод вместе с телами продуцентов и консументов низших порядков, редуцентов – возвращающих углерод вновь в круговорот. Скорость оборота СО2составляет порядка 300 лет (полная замена его в атмосфере). В мировом океане трофическая цепь: продуценты (фитопланктон) – консументы (зоопланктон, рыбы) – редуценты (микроорганизмы) – осложняется тем, что некоторая часть углерода мертвого организма, опускаясь на дно, «уходит» в осадочные породы и участвует уже не в биологическом, а в геологическом круговороте. Главным резервуаром биологически связанного углерода являются леса, они содержат до 500 млрд. т этого элемента, что составляет 2/3 его запаса в атмосфере.(1) В биомассе лесов содержится в 1,5 раза, а в гумусе, содержащемся в почве, - в 4 раза больше СО2, чем в атмосфере. Фотосинтезирующий «зеленый пояс» Земли и карбонатная система моря поддерживают постоянный уровень СО2 в атмосфере. Однако стремительное увеличение потребления горючих ископаемых, а также уменьшение поглотительной способности «зеленой пояса» приводят к тому, что содержание СО2 в атмосфере постепенно растет. Предполагают, что если уровень СО2 в атмосфере будет превышен вдвое (до начала активного влияния человека на окружающую среду он составлял 0,29%), то не исключено повышение глобальной температуры на 1,5-4,5°С. Это может привести к таянию ледников и как следствие – к повышению уровня Мирового океана, а также к неблагоприятным последствиям в сельском хозяйстве. В настоящее время в развитых государствах существует национальная научно-исследовательская программа по ведению сельского хозяйства на случай потепления или похолодания климата.