Круговорот питательных веществ

Химические элементы циркулируют в экосистеме, совершая круговорот или биогеохимический цикл. Термин «биогеохимический цикл» ввел в обиход В.И.Вернадский. Циклы функционируют под действием биологичесикх и геологичесикх факторов (отсюда и их название). Существование биогеохимических циклов создает возможность для саморегуляции системы, что придает экосистеме устойчивость – постоянство состава различных элементов в ней.

Наличие биогеохимических циклов на Земле – главное условие существования жизни и ее эволюции, а также определенной устойчивости биосферы Земли. Биогеохимические циклы элементов существуют благодаря непрерывному потоку энергии от Солнца в виде электромагнитного излучения и активной деятельности живых организмов планеты. Две эти движущие силы способствуют перемещению огромных масс химических элементов.

Циклы некоторых элементов особенно важны, так как являются ключевыми для понимания эволюции живой природы и механизмов функционирования экосистем. Это, в частности, круговорот азота и круговорот фосфора, а также круговороты углерода и кислорода.

Круговорот совершает не сам по себе элемент как простое вещество, а атомы его в составе разнообразных соединений, уходя из одних и переходя в другие (как неорганические, так и органические). В ходе биогеохимических циклов атомы большинства элементов проходили и проходят в настоящее время громадное число раз через живое вещество. Так, например, углекислый газ атмосферы «оборачивается» через живые организмы Земли за 200-300 лет, а вся биосферная вода – за 2млн. лет.

Замкнутость нормальных биогеохимических циклов неполная – и это очень важное свойство. Именно оно обусловило накопление кислорода и азота в атмосфере Земли, а также различных химических элементов в литосфере. Вместе с тем, следует подчеркнуть, что доля вещества, выходящего из круговорота веществ в медленно текущий геологичесикй цикл, относительно невелика. Лишь громадное время истории развития планеты позволило осуществить подобные накопления элементов в атмосфере и литосфере. В палеозое за счет неполной обратимости цикла углерода накопились мощные запасы отложений – известняки, уголь, нефть и пр., 1016-1017т за 600млн.лет. В современных экосистемах ежегодный сброс углерода из биогеохимического цикла наземных экосистем в геологичесикй цикл (в отложения) еще меньше и составляет около 130т, т.е примерно 10-8% от количества углерода, находящегося в круговороте.

В связи с хозяйственной деятельностью человечества и появлением техногенных продуктов этой деятельности возникли проблемы, обусловленные нарушением природных биогеохимических циклов. Циклы некоторых элементов превратились в природно-антропогенные. Они характеризуются определенными нарушениями в отлаженном миллионами лет механизме функционирования биосферы. Некоторые соединения и материалы, созданные человеком (многие пластмассы) вообще не способны включаться в природные и природно-антропогенные циклы, так как не перерабатываются в экосистемах, загрязняя их и являясь абсолютно чуждыми живому веществами. Усилия по охране природы должны быть направлены на то, чтобы превратить незамкнутые процессы в циклические. Целью общества в этом направлении должно стать содействие «возвращению веществ в круговорот» (Ю.Одум).

Оценка статьи:

[Голосов: 5]