|
Бесконечное взаимодействие абиотических факторов и живых организмов экосистемы и биосферы в целом сопровождается непрерывным круговоротом вещества. В биосфере во времени постоянно протекают два взаимосвязанных процесса преобразования веществ в природе: большой (геологический) и малый (биотический) круговороты, производящие все химические вещества.
В связи с действием солнечной энергии и внутренней энергии Земли в биосфере совершается постоянный процесс движения и перераспределения веществ. В ней осуществляется массовый перенос твердых, жидких и газообразных тел при различных температурах и давлениях. Главные химические элементы литосферы - О, Si, Al, Fe, Ca, Mg, Na, K участвуют в большом круговороте, который проходит различные стадии развития от глубинных частей верхней мантии до поверхности литосферы.
Большой круговорот длится сотни тысяч или миллионы лет. Он заключается в том, что горные породы подвергаются разрушению, выветриванию, а продукты выветривания, в том числе растворимые в воде питательные вещества, сносятся потоками воды в Мировой океан. Здесь они образуют морские напластования и лишь частично возвращаются на сушу с осадками, с извлеченными человеком из воды организмами. Крупные медленные геотектонические изменения, процессы опускания материков и поднятия морского дна, перемещение морей и океанов в течение длительного времени приводят к тому, что эти напластования возвращаются на сушу, и процесс начинается вновь. Часть осадочных горных пород погружается на большие глубины и в области повышенных температур и давлений подвергается метаморфизму и ультраметаморфизму - переплавлению. При переплавлении возникает магма, которая в благоприятных условиях может снова поступить в верхние горизонты земной коры. Таким образом, в течение веков происходит глобальный круговорот вещества: магматическая порода - осадочная порода - метаморфическая порода - переплавление и новое образование магмы (рис.3).
И, уже много лет как в распределение химических элементов вмешался человек. Последствия воздействия человека на круговорот веществ становятся всё значительнее. Они стали сравнимы с результатами геологических процессов: в биосфере возникают новые пути миграции веществ, появляются новые химические соединения, которых не было прежде, меняется круговорот воды. Так, при добыче полезных ископаемых огромное количество веществ изымается из земной коры. Их промышленная переработка сопровождается выбросами химических элементов с отходами производства в атмосферу, воды, почвы. Это загрязняет среду обитания живых организмов. На земле появляются новые участки с высокой концентрацией химических элементов рукотворные геохимические аномалии. Они распространены вокруг рудников цветных металлов (меди, свинца). Эти участки иногда напоминают лунные пейзажи, потому что практически лишены жизни из-за высоких содержании вредных элементов в почвах и водах.
Рисунок 3 -Схема геологического круговорота
Чтобы понять особенности и масштабы антропогенного воздействия на динамику биосферных процессов, рассмотрим один из главных биогенных круговоротов - круговорот углерода. Углерод составляет основу всех жизненных процессов в организмах, он же в огромных количествах вовлекается в хозяйственную деятельность. Поэтому круговорот углерода позволяет проанализировать весь спектр проблем, порождаемых антропогенным влиянием на круговороты веществ в природе.
Основным источником углерода для наращивания биомассы организмами-продуцентами является углекислый газ, находящийся в атмосфере либо в растворенном состоянии в воде. Захватываемый растениями, он вследствие фотосинтеза превращается в глюкозу, а в последующих процессах биосинтеза в протеины, липиды и т. д. Благодаря этим веществам существуют многочисленные консументы, в организме которых синтезируются разнообразные органические соединения. Поскольку все живые организмы дышат, то часть углерода в виде С02 еще в процессе дыхания возвращается в атмосферу.
В дальнейшем, после смерти организмов, при минерализации органических веществ происходит полный возврат С02 в окружающую природную среду и цикл таким образом замыкается. В некоторых условиях круговорот углерода замедляется. Это имеет место, например, при накапливании мертвых растительных и животных остатков в виде гумуса в почве либо в виде торфа в торфяных болотах.
В масштабах геологического времени результатом такого замедления круговорота углерода выступает образование залежей каменного угля и нефти, а в водной среде - известняков и кораллов. Лишь поднимаясь на поверхность планеты благодаря тектонической активности, эти запасы углерода снова могут включаться в круговорот. Таковы общая схема естественного движения углерода и процессы его биогенного и геологического круговоротов.
Хозяйственная деятельность приводит, прежде всего, к повышению интенсивности возвращения в круговорот запасов углерода, находящегося в природных залежах, следовательно, временно выключенных из круговорота. Одним из основных путей извлечения углерода из таких его биологических тупиков является сжигание ископаемого топлива. Этот вид хозяйственной деятельности служит источником поступления в атмосферу колоссальной массы СО и СО2.
Перейти на страницу: 1 2 3 |