Биогеохимические круговороты

Кругооборот основных элементов в замкнутых циклах в биосфере

Любые элементы или их соединения, необходимые для жизнедеятельности организмов, их роста и размножения, называются питательными вещества­ми. Они включают как органические вещества, например сахар и протеи­ны, так и неорганические, такие, как вода, углекислый газ, кислород, ионы нитратов, фосфатов, железа, меди. Около 40 элементов и их соединений являются наиболее важными для живых организмов. Эти элементы, необходимые в больших количествах, называются питательными макроэле­ментами. К ним относятся углерод, кислород, водород, азот, фосфор, се­ра, кальций, магний, калий. Они со­ставляют 97% массы человеческого тела и более 95% массы всех живых организмов. Около 30 других элемен­тов, необходимых для жизни в не­больших или незначительных количе­ствах, называют питательными мик­роэлементами. Это железо, медь, цинк, хлор, йод и прочие.

Большинство элементов на Земле находятся в таком состоянии, что не могут быть напрямую использованы живыми организмами. К счастью, эле­менты и их соединения, необходимые в качестве питательных веществ для поддержания жизни, пребывают в по­стоянном круговороте в экосфере и способны преобразовываться в необ­ходимые для поглощения формы в ре­зультате целого комплекса биологиче­ских, геологических и химических процессов.

Такой переход питательных веществ - эле­ментов от неживой природы (из запасов атмосферы, гидросферы и земной коры) к живым организмам и обрат­но в неживую среду происходит в би­огеохимических круговоротах («био» означает жизнь, «гео» — земля, а слово «химический» подразумевает пе­реход материи из одной формы в другую). Эти круговороты обуслов­лены прямым или косвенным воздей­ствием солнечной энергии и вклю­чают круговороты углерода, кислоро­да, азота, фосфора, серы и воды.

Таким образом, химический эле­мент может в какой-то момент быть частью живого организма, а в какой-то — частью неживой природы. К примеру, одну из молекул кислорода, которую Вы только что вдохнули, могли перед этим вдохнуть Вы или Ваша бабушка, фараон Тутанхамон тысячи или динозавр миллионы лет назад. Аналогично атомы углерода, входящие в состав кожи Вашей пра­вой руки, могли когда-то быть частью листа дерева, шкуры динозавра или глыбы известняка.

Существуют два основных типа биогеохимических круговоротов: кру­говороты газообразных веществ и осадочные циклы. Круговороты газо­образных веществ заключаются в пе­ремещении питательных элементов от атмосферы и гидросферы к живым организмам и обратно. Как правило, циклы этих круговоротов быстро­течны и длятся всего несколько дней или даже часов. Основными газооб­разными циклами являются круговороты углерода, кислорода, водорода и азота.

Осадочные циклы включают дви­жение питательных элементов между земной корой (почвами и горными породами), гидросферой (водой) и живыми организмами. Скорость перемещения элементов в этих циклах намного медленнее, чем в газообраз­ных круговоротах, так как составля­ющие элементы горных пород могут находиться в них в течение тысяч и миллионов лет. Существует более 36 питательных элементов, участвующих в осадочных циклах. Главными из них являются круговороты фосфора и серы.

Вмешательство человека в эти круговороты непрерывно возрастает за счет промышленной деятельности - наиболее важного элемента экономического развития. Систематизирующим стержнем всей промышленности является химическая и сопряженные с ней отрасли (черная и цветная металлургия, алюминиевая, нефтехимическая промышленность и т.д.), связанные с использованием химических процессов. К сожалению, промышленность вносит и основной вклад в истощение природных ресурсов, загрязнение и накопление вредных отходов и т.д. Например, в химической промышленности России ежегодно образуется около 20 млн. т твердых отходов, из которых утилизируется менее одной трети. Особо опасные хлорорганические отходы составляют более 80 тыс. т в год. В 1991 г. химическими предприятиями России выброшено в атмосферу 530 тыс. т вредных веществ и сброшено в открытые водоемы 1,4 млрд. м³ загрязненных сточных вод.

Это ведет к деградации окружающей среды, заключающейся в превышении способности природы к растворению и разложению загрязнений. Примером может служить наводнения в Западной Европе вследствие изменения климатических условий, появление озоновых дыр, появление мутантов, сокращение средней продолжительности жизни и т.д. Экология, как наука, указывает, что в своей производственной деятельности человечество должным образом обязано учитывать баланс экономических и экологических интересов и полагаться на основополагающий третий закон экологии: любое производимое нами вещество не должно нарушать ни один природный биогеохимический цикл.

Одной из самых серьезных проблем использования ресурсов и биогеохимических круговоротов, в которых непосредственное участие принимает вода, является проблема существования необходимого количества пресной воды. Разные ученые решают эту проблему по – разному.

История о Всемирном потопе — библейская. И вроде бы мифическая. Однако многие ученые верят, что он был на самом деле. Мол, на материках имеются многочисленные следы затопления. А озера с соленой морской водой, разбросанные по суше и удаленные на тысячи километров от береговой линии, — это вообще остатки того потопа. Но откуда на Земле взялась вода для столь катастрофического и глобального затопления? Такого, что старина Ной причалил на своем ковчеге к вершине горы Арарат? Гипотез полно. В океан мог упасть астероид или комета, которые вызвали колоссальное цунами. Или льды растаяли от глобального потепления, и все кругом затопило. Или, наоборот, похолодало — лед перекрыл реки, вытеснил оставшуюся в океанах воду, уровень которой катастрофически поднялся. А некоторые даже доказывают, что сместилась ось планеты и от этого по суше прошелся водяной вал высотой в несколько километров. Однако до недавнего времени не существовало серьезных научных данных, на которые можно было бы опереться в предположениях. Теперь они получены — в феврале 2007 г. пошли сообщения о сенсационном открытии американских ученых. И появилось основание для гипотезы, которая прежде показалась бы совсем уж полоумной. Мол, вода для Всемирного потопа взялась из недр Земли. Ныне это отнюдь не фантастика — внутри нашей планеты обнаружены целые океаны.

Дата добавления: 2014-01-05