Круговорот веществ и биогеохимические циклы в биосфере

Проблема чистой воды на планете

Постоянное количество воды в природе является константой. То есть, значение этой величины практически неизменно. Но главная проблема нашей планеты состоит в том, что запасы питьевой воды постоянно сокращаются. Это приводит ко все возрастающим проблемам водопотребления.

Пресную воду можно использовать в промышленном производстве, сельском хозяйстве и в быту.

Главные источники пресной воды – реки и озера, которые расположены на территории континентов крайне неравномерно. Например, в Европе и Азии, население которых достигает 70% от общего числа всех людей, сосредоточено всего 39% всех мировых запасов пресных речных вод. В Европе запасы питьевой воды и вовсе составляют жалкие 7% от общего числа.

Но на планете есть такие территории, где просто катастрофа с наличием чистой питьевой воды. Например, в одном из африканских племен женщинам приходится целый день разгребать влажный песок и черпать бурую жидкость ложками. За день грязной воды набирается всего-то два литра.

На некоторых островах в южных морях утолить жажду можно только с помощью дождевой воды или кокосового молока. Детям здесь даже запрещают играть в подвижные игры, так как им может захотеться выпить воды.

Длительное время в регионах с большими запасами природной чистой воды человек удовлетворял свои потребности, особо не испытывая в ней недостатка. Но население растет в геометрической прогрессии. Также он занимается производственной деятельностью. Потребности в воде неуклонно растут. Сейчас они достигли таких масштабов, что во многих промышленных районах на планете возникла настоящая нехватка пресной воды, пригодной для питья и промышленности.

Недостаток пресной воды присутствует во многих странах земного шара, ему подвержены не менее трети всех людей на планете. Например, население Гонконга составляет 4 млн. человек, но город получает воду по специальному трубопроводу из Китая. Ее также дополнительно завозят танкерами. Постоянный недостаток питьевой воды испытывает столица Японии Токио. В японских магазинах можно встретить чистую воду, привезенную из Норвегии. Частично обеспечивает себя привозной водой африканский Алжир. А в Саудовскую Аравию чистую воду одно время возили самолетами из Новой Зеландии.

В отличие от энергии, которая однажды использованная организмом, превращается в тепло и теряется для экосистемы, вещества циркулируют в биосфере, что и называется биогеохимическими круговоротами. Из 90 с лишним элементов, встречающихся в природе, около 40 нужны живым организмам. Наиболее важные для них и требующиеся в больших количествах: углерод, водород, кислород, азот. Кислород поступает в атмосферу в результате фотосинтеза и расходуется организмами при дыхании. Азот извлекается из атмосферы благодаря деятельности азотофиксирующих бактерий и возвращается в неё другими бактериями. Круговороты элементов и веществ осуществляются за счёт саморегулирующих процессов, в которых участвуют все составные части экосистем. Эти процессы являются безотходными. В природе нет ничего бесполезного или вредного, даже от вулканических извержений есть польза, так как с вулканическими газами в воздух поступают нужные элементы, например, азот. Существует закон глобального замыкания биогеохимического круговорота в биосфере, действующий на всех этапах её развития, как и правило увеличения замкнутости биогеохимического круговорота в ходе сукцессии. В процессе эволюции биосферы увеличивается роль биологического компонента в замыкании биогеохимического круговорота. Ещё большую роль на биогеохимический круговорот оказывает человек. Но его роль осуществляется в противоположном направлении. Человек нарушает сложившиеся круговороты веществ, и в этом проявляется его геологическая сила, разрушительная по отношению к биосфере на сегодняшний день. Когда 2 млрд. лет тому назад на Земле появилась жизнь, атмосфера состояла из вулканических газов. В ней было много углекислого газа и мало кислорода (если вообще был), и первые организмы были анаэробными. Так как продукция в среднем превосходила дыхание, за геологическое время в атмосфере накапливался кислород и уменьшалось содержание углекислого газа. Сейчас содержание углекислого газа в атмосфере увеличивается в результате сжигания больших количеств горючих ископаемых и уменьшения поглотительной способности «зелёного пояса». Последнее является результатом уменьшения количества самих зелёных растений, а также связано с тем, что пыль и загрязняющие частицы в атмосфере отражают поступающие в атмосферу лучи. В результате антропогенной деятельности степень замкнутости биогеохимических круговоротов уменьшается. Хотя она довольно высока (для различных элементов и веществ она не одинакова), но тем не менее не абсолютна, что и показывает пример возникновения кислородной атмосферы. Иначе невозможна была бы эволюция (наивысшая степень замкнутости биогеохимических круговоротов наблюдается в тропических экосистемах наиболее древних и консервативных). Таким образом, следует говорить не об изменении человеком того, что не должно меняться, а скорее о влиянии человека на скорость и направление изменений и на расширение их границ, нарушающее правило меры преобразования природы. Последнее формулируется следующим образом: в ходе эксплуатации природных систем нельзя превышать некоторые пределы, позволяющие этим системам сохранять свойства самоподдержания. Нарушение меры как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения приводит к отрицательным результатам. Например, избыток вносимых удобрений столь же вреден, сколь и недостаток. Это чувство меры утеряно современным человеком, считающим, что в биосфере ему всё позволено. Надежды на преодоление экологических трудностей связывают, в частности, с разработкой и введением в эксплуатацию замкнутых технологических циклов. Создаваемые человеком циклы превращения материалов считается желательным устраивать так, чтобы они были подобны естественным циклам круговорота веществ. Тогда одновременно решались бы проблемы обеспечения человечества невосполнимыми ресурсами и проблема охраны природной среды от загрязнения, поскольку ныне только 1 2% веса природных ресурсов утилизируется в конечном продукте. Теоретически замкнутые циклы превращения вещества возможны. Однако полная и окончательная перестройка индустрии по принципу круговорота вещества в природе не реальна. Хотя бы временное нарушение замкнутости технологического цикла практически неизбежно, например, при создании синтетического материала с новыми, неизвестными природе свойствами. Такое вещество вначале всесторонне апробируется на практике, и только потом могут быть разработаны способы его разложения с целью внедрения составных частей в природные круговороты.

Дата добавления: 2015-04-23