Примеры нарушения природных биогеохимических циклов кратко

Обновлено: 05.07.2024

Биосфера – планетарная экосистема, которая состоит из иерархически подчинённых экосистем различных масштабов.

Биосфера (греч. bios — жизнь, sphaira — шар, сфера) – это внешняя оболочка планеты Земля, включающая часть атмосферы до высоты 25-30км (до озонового слоя), почти вся гидросфера и часть литосферы до глубины 3 км. Особенностью этих частей биосферы является то, что они населены живыми организмами, которые в совокупности составляют живое вещество планеты.

Биогеохимический цикл – обмен энергией и веществом, который осуществляется между различными структурными частями биосферы и определяется жизнедеятельностью живых организмов.

Биосферная функция человечества – поддержание и целенаправленное созидательное развитие биосферы. Осознание своей биосферной функции человечеством напрямую связано с ростом научного познания, становлением ноосферы.

Изменение биосферы человеком – это изъятие человечеством вещества биосферы и изменение ее физических и химических характеристик в процессе эволюции человека.

Основная и дополнительная литература по теме урока (точные библиографические данные с указанием страниц):

Открытые электронные ресурсы по теме урока (при наличии);

Теоретический материал для самостоятельного изучения

Современный уровень развития промышленности существенным образом усложняет взаимоотношения между человеком и природой. Современные масштабы производственной деятельности человека, объемы которой удваиваются каждые 15 лет, влекут за собой изменение качества природной среды и ее ресурсов. Большинство результатов производственной деятельности человека имеют отрицательное воздействие: это загрязнение водного и воздушного бассейнов, почвы, шумовое и тепловое загрязнение, рост числа источников ионизирующего излучения. Многие вещества, вырабатываемые человеком, вовлекаются в природные круговороты веществ – биогеохимические круговороты, нарушая их естественный баланс, что приводит к снижению устойчивости биосферы.

Все вещества в биосфере находятся в состоянии круговорота. Энергия Солнца вызывает два круговорота веществ: большой, который охватывает всю биосферу, и называемый биосферным, и малый, протекающий внутри экосистемы и называемы биологическим.

Биосферный круговорот веществ базируется на геологическом, который вызывает разрушение, аккумуляцию и миграцию химических веществ. Ведущая роль в процессе этой миграции принадлежит солнечной энергии, от которой напрямую зависят скорость и степень развития процессов.

Большой круговорот веществ характеризуется двумя ключевыми особенностями: осуществляется на протяжении истории развития биосферы, т. е. начиная с появления первых живых организмов – сине-зеленых водорослей примерно 3,5 млрд. лет назад, и представляет собой общепланетарный процесс, который играет ключеввую роль в существовании биосферы.

Неорганическое вещество в геологическом круговороте является аккумулятивным фондом для реализации биологической части биосферного круговорота. Этот аккумулятивный фонд сосредоточен в атмосфере в виде газов, в воде — в виде растворенных химических элементов, в литосфере — в виде захороненных минеральных веществ, часть из которых проникает в почву.

Малый (биологический) круговорот веществ, хотя и происходит внутри отдельных экосистем, не является замкнутым, а развивается на базе геологического, охватывающего биосферу.

Малый биотический круговорот веществ является частью большого круговорота и совершается лишь в пределах биосферы. Скорость протекания процессов здесь значительно выше. Сущность этого круговорота состоит в образовании живого вещества из неорганических соединений в процессе фотосинтеза и в превращении органического вещества при разложении вновь в неорганические соединения. При этом часть вещества исключается из биотического круговорота, и с помощью геохимических процессов закрепляется в осадочных отложениях или переносится в океан.

Специфика биологического круговорота состоит в течение трех взаимосвязанных и противоположных процессов: создание, разрушение и перераспределение. Первый этап создания органического вещества основан на жизнедеятельности продуцентов и процессе фотосинтеза, в ходе которого растения синтезируют органические вещества из углекислого газа, простых минеральных веществ и воды с использованием энергии Солнца. Растения, в процессе фотосинтеза, извлекают из почвы серу, кальций, фосфор, калий, марганец, магний, кремний, медь, алюминий, цинк и иные элементы.

В дальнейшем, консументы первого порядка – растительноядные животные, поглощают созданное продуцентами органическое вещество и усваивают через поедание растений биогенные элементы. Консументы второго порядка – хищные животные, питаются травоядными животными и употребляют в пищу более сложные органические вещества, включая белки, жиры, углеводы, аминокислоты и т.д.

В процессе разрушения редуцентами – организмами деструкторами органического вещества (например, грибами, бактериями) в почву и воду вновь поступают простые минеральные соединения, доступные для усвоения продуцентам и начинается новый цикл круговорота.

Малый круговорот имеет меньшую и неодинаковую для разных экосистем продолжительность. Также различают, например, сезонные, многолетние, годовые и вековые малые круговороты.

Обмен энергией и веществом, который осуществляется между различными структурными частями биосферы и определяется жизнедеятельностью живых организмов, называют биогеохимическим циклом. В совокупности биогеохимические циклы взаимосвязаны между собой и составляют динамическую основу существования жизни, при этом, каждый из них играет уникальную роль в эволюции биосферы.

В то же время, современная деятельность человека характеризуется изъятием природных ресурсов и привнесением (высвобождением) дополнительных химических веществ и их вовлечением в большой и малый круговороты.

Нарушение человеком природной среды в глобальном масштабе началось сравнительно недавно – в XX веке, когда произошло развитие промышленности, рост населения, и следовательно, рост потребления пищи. В дальнейшем активное извлечение ресурсов – в первую очередь углеводородов, позволило интенсифицировать производство, увеличить объем углекислого газа, выделяемого в атмосферу.

К настоящему времени деятельность человека – антропогенная деятельность привела к тому, что на Земле произошли нарушения круговоротов веществ. В первую очередь, это нарушение круговорота воды и опустынивание.

Одним из основных процессов, на которых базируется биогеохимический круговорот веществ, является фотосинтез – именно в рамках этого процесса производится основная масса первичной продукции. На процесс фотосинтеза необходимо достаточно большое количество воды (для получения 1 грамма органического вещества расходуется от 100 до 700 и более граммов воды). Биота Земли, производя первичную продукцию, связывает около 540 гигатонн воды, а с учетом транспирации этот объем следует увеличить на 2 порядка, что составит 54 тыс. км 3 . Такой объем воды более чем в 5 раз превышает ее объем в атмосфере и сток всех рек мира.

Таким образом, биота контролирует круговорот воды в природе на 70 %. Поэтому, разрушая естественные экосистемы, человек опосредованно существенное воздействие на круговорот воды. Это привело к трансформации гидрологического режима водосборов рек. Влажность почвы и воздуха под влиянием деятельности человека, снижается более интенсивно, чем на территориях, которые заняты естественными экосистемами. Это привело к уменьшению продуктивности экосистем. Особенно сильно это иллюстрируют сельскохозяйственные, искусственные экосистемы, которые требуют постоянного внесения удобрений для поддержания продуктивности.

Человеком в больших количествах на сельскохозяйственные территории вносятся химические вещества - главным образом биогенные элементы, что также нарушает круговорот химических элементов

На круговорот воды оказывает влияние и зарегулированные человеком русла рек, строительство гидротехнических сооружений, возведение плотин и водохранилищ. Происходит обмеление рек, причем не только мелкомасштабных. Например, именно зарегулированный сток – большая система водохранилищ, плотин и спрямления участков – основная проблема реки Волга, качество воды которой сегодня является одной из основных экологических проблем, обсуждаемых в России.

Нарушение круговорота биогенных элементов, наряду с нарушением круговорота воды также является существенной проблемой. При освоении территорий человечество уничтожает биомассу растений и животных, что приводит к снижению биологического разнообразия. Результатом гибели и последующей минерализации живых организмов является избыточное поступление в атмосферу аммиака, углекислого газа, сероводорода, а в поверхностные и подземные воды поступает дополнительный азот, фосфор и иные биогенные соединения.

Человек, осваивая в ходе своей хозяйственной деятельности новые территории, лишает жизненного пространства иные виды, что привело к нарушению межвидового взаимодействия, уничтожению экологических ниш видов.

Существенным негативным изменением, которое человек внес в биогеохимический круговорот, стало нарушение потоков энергии. Человек до конца XIX века потреблял первичную продукцию биосферы в количествах, в которых ее потребляли и иные крупные животные. Постепенно человек начал перераспределять первичную продукцию в свою пользу, а начав использовать энергию ископаемого топлива, высвободил огромные запасы энергии. В последние 100 лет человеку оказалось необходимо фотосинтетической продукции в разы больше, чем их естественным путем потребляли крупные животные за сотни миллионов лет. Одной из причин неустойчивости окружающей среды и возникновения многих глобальных проблем считается именно использование человеком дополнительной энергии ископаемого топлива.

В частности, с ростом численности населения и промышленного производства возникло разрушение естественного растительного покрова, его перевод в агроэкосистемы, инфраструктуру, земли населенных пунктов. Особенно сильно этот процесс повлиял на сокращение лесов и степей, которые ранее производили первичную продукцию биосферы. Человек, уничтожая биоту, опосредовано существенное воздействие на круговорот воды. Это привело к трансформации гидрологического режима водосборов рек.

Нарушение круговорота биогенных элементов, наряду с нарушением круговорота воды также является существенной проблемой. В результате массового внесения и высвобождения биогенных веществ в ходе деятельности человека, биота Земли не сумела полностью компенсировать суммарный выброс веществ. Следовательно, деформация естественных экосистем усиливает разбалансированность круговорота химических веществ биосферы и изменяет потоки веществ и энергии.

Примеры и разбор решения заданий тренировочного модуля:

1. Обмен энергией и веществом, который осуществляется между различными структурными частями биосферы и определяется жизнедеятельностью живых организмов называют:

1) биосферная функция;

2) биогеохимический цикл;

3) круговорот воды.

Правильный ответ: 2) биогеохимический цикл.

2. Внешняя оболочка планеты Земля, включающая часть атмосферы до высоты 25-30км (до озонового слоя), почти вся гидросфера и часть литосферы до глубины 3 км. Особенностью этих частей биосферы является то, что они населены живыми организмами, которые в совокупности составляют живое вещество планеты это:

Биогеохимические циклы химических элементов — сопряженно протекающие на земной поверхности под влиянием солнечной энергии циклические процессы биотической и абиотической трансформации соединений химических элементов, составляющие единый круговорот этих элементов.

Химическое загрязнение биосферы какими-либо веществами нарушает сбалансированные потоки этих веществ в экосистеме, что вызывает негативную реакцию живых организмов, которые в свою очередь утрачивают способность выполнять свою функцию по обеспечению биогеохимического круговорота этих веществ.

Углерод, азот, сера входят в состав и минеральных, и органических соединений биосферы. Это важнейшие биогенные элементы, определяющие состояние живых организмов, обеспечивающие жизнь на планете. С другой стороны, они доминируют в составе поллютантов, поступающих из различных техногенных источников во все возрастающих количествах. Антропогенное поступление соединений этих элементов в биосферу нарушает биогеохимические циклы этих элементов, и это опасно для биосферы.

Биогеохимический цикл углерода и его антропогенное нарушение. Углерод — элемент наиболее активно участвующий и в геологическом, и в биологическом круговороте, трансформация его соединений тесно связана с жизнедеятельностью организмов. Цикл углерода составляют два главнейших процесса: фиксация СO₂ из атмосферы и выделением СO₂ в атмосферу. Биологическое поглощение СO₂ из атмосферы осуществляется за счет солнечной энергии преимущественно высшими растениями в ходе фотосинтеза. Затрачивается СO₂ на создание первичной органической продукции, и его значительная часть оказывается в составе растений и животных. Пополняется запас СO₂ в атмосфере при дыхании растений, животных, при жизнедеятельности редуцентов органического вещества в почве, а также за счет разложения органических остатков микроорганизмами после отмирания живых организмов. Образовавшийся СO₂ вновь вовлекается в биогенный круговорот. Основная часть углерода в органической форме закрепляется в почве в форме гумуса, в отложениях торфа, нефти, газа, угля, находящихся в ископаемом состоянии. Аккумуляция углерода происходит также в форме карбонатов.

Процессы поглощения и выделения СO₂ осуществляются живыми организмами и проходят с участием кислорода: продуктом фотосинтеза является кислород, поступающий в атмосферу; из атмосферы кислород потребляется микроорганизмами, осуществляющими минерализацию органических веществ. Процессы эти имеют глобальное биосферное значение.

Для существования живых организмов важен газовый баланс углерода в атмосфере. Нарушение цикла углерода опасно для живых организмов. Но это нарушение уже происходит. Количество сжигаемого топлива растет, увеличивается и количество СO₂ в атмосфере, которое полностью зеленые растения усвоить не в состоянии, особенно на фоне глобальной деградации лесов.

Биогеохимический цикл азота и его антропогенное нарушение. Азот присутствует во всех природных средах в форме органических и минеральных соединений. В воздухе атмосферы он преобладает (80%). Органические соединения азота (белки, аминокислоты) присутствуют в телах животных и растениях, минеральные соединения (нитрат, нитрит, аммонийные ионы) — в воде. В форме и органических и минеральных соединений азот находится в почве. Круговорот азота, как и углерода, совершается и по большому и по малому циклам (в геологическом и биологическом круговороте).

Азотфиксация молекулярного азота атмосферы почвенными микроорганизмами — важнейший процесс, сопоставимый по значению и масштабу с фотосинтезом. Усвоенный в ходе этого процесса азот переходит в состав органических соединений, преимущественно белков. После отмирания и распада микробных клеток он используется растениями.

Азотсодержащие органические соединения под влиянием микроорганизмов подвергаются аммонификации (минерализации), в ходе которой образуется аммиак. Он подвергается различным превращениям: адсорбируется почвенными частицами, потребляется почвенными микроорганизмами, выделяется в атмосферу. Чрезвычайно важен процесс нитрификации — окисление аммиака микроорганизмами до нитратов. Последние усваиваются высшими растениями, закрепляются микроорганизмами, частично вымываются. Часть нитратов микроорганизмами почвы подвергается денитрификации, т. е. восстановлению до нитритов и далее до молекулярного азота. Молекулярный азот возвращается в атмосферу. Процесс денитрификации по масштабам сопоставим с азотфиксацией. Ежегодное поступление в атмосферу 270—330 млн т N₂ обеспечивает баланс азота в атмосфере. Огромные количества техногенного азота в нитратной форме поступают в атмосферу преимущественно с отходами энергетики и автотранспорта. Они нарушают сбалансированные потоки азота в биосфере.

Биогеохимический цикл серы и его антропогенное нарушение. Основная часть серы на земной поверхности находится в форме минеральных соединений (в окисленной, восстановленной форме, реже в свободной). Растения и микроорганизмы усваивают сульфаты из почвы, переводят ее в восстановленное состояние, в котором она оказывается в составе органических соединений (белки, аминокислоты) живых организмов. После отмирания живых организмов происходит микробная минерализация серусодержащих органических веществ. Состав образующихся при этом продуктов зависит от обстановки. В аэробных условиях идут окислительные процессы с образованием окисленных соединений серы и сульфатов, в анаэробных — восстановление с образованием сероводорода и соединений типа меркаптанов. Окисление сероводорода и других продуктов осуществляют тоже микроорганизмы, специфические для аэробных и анаэробных условий.

Нарушение цикла серы происходит за счет техногенного поступления ее преимущественно в форме диоксида — газа, образующегося при различных производственных процессах, главным образом при сжигании топлива.

Биогеохимические циклы микроэлементов (тяжелых металлов и металлоидов) и их антропогенное нарушение. Металлы в земной коре присутствуют преимущественно в составе различных минералов в соответствии со свойствами металлов и условиями формирования содержащих их минералов и пород. Собственные минералы микроэлементов в почвах или отсутствуют, или присутствуют в микроколичествах. В почве они образуют систему соединений, взаимосвязанных с соединениями типоморфных элементов. Среди них есть соединения, прочносвязанные с минеральной частью почвы (это первичные и вторичные алюмосиликаты, несиликатные соединения железа, алюминия, марганца, труднорастворимые соли, в том числе карбонаты), с органическими компонентами (органические остатки и продукты их трансформации, гумусовые вещества), с органоминеральными соединениями. Подвижные соединения микроэлементов присутствуют в почвенном растворе, в почвенном воздухе. Важны потенциально подвижные соединения, присутствующие в составе твердых фаз, но находящиеся в динамическом равновесии с почвенным раствором, среди которых велика роль органо-минеральных соединений. Важное значение имеют соединения микроэлементов, аккумулированные микроорганизмами.

Все соединения микроэлементов находятся в состоянии динамического равновесия. Находящиеся в растворе металлы могут вымываться, усваиваться растениями (частично удаляться с урожаем), потребляться микроорганизмами, закрепляться минералами и органическими веществами. Запас их может пополняться за счет разрушения носителей более прочно удерживаемых форм. Микроэлементы, удерживаемые растениями, микроорганизмами, органическими веществами могут освобождаться за счет их минерализации и менять форму своего присутствия в почве.

Поступившие из техногенных источников загрязняющие почву металлы и металлоиды пополняют в основном запас менее прочно удерживаемых почвенными компонентами соединений. Это приводит к нарушению биогеохимического цикла этих элементов. Формы проявления последствий этого явления различны. Рост в разы или в десятки раз количества подвижных соединений металлов ведет к увеличению их водной и биогенной миграции. Эти же соединения в загрязненных почвах оказывают токсическое действие на почвенную биоту, прежде всего на микроорганизмы, которые активны в минерализации металлсодержащих органических веществ. Свойства самих органических веществ почвы вследствие их взаимодействия с металлами меняются, в результате чего меняется их способность удерживать микроэлементы.

Биогеохимический цикл (круговорот веществ) описывает круговорот питательных и других веществ между биотическими (биосфера) и абиотическими (литосфера, атмосфера и гидросфера) частями Земли.

Материя на Земле сохраняется и присутствует в виде атомов. Поскольку материю нельзя ни создать, ни разрушить, она перерабатывается в земной системе в различных формах.

Земля получает энергию от Солнца, которая излучается обратно в виде тепла, в то время как все остальные элементы присутствуют в замкнутой системе. Основные элементы включают в себя:

Эти элементы перерабатываются биотическими и абиотическими компонентами экосистемы. Атмосфера, гидросфера и литосфера являются абиотическими компонентами экосистемы.

Типы биогеохимических циклов

Биогеохимические циклы в основном делятся на два типа:

Газовые циклы – включают циклы углерода, кислорода, азота и воды
Осадочные циклы – включают циклы серы, фосфора, горных пород и т. д.

Давайте кратко рассмотрим каждый из этих биогеохимических циклов:

Круговорот воды

Вода из разных водоемов испаряется, охлаждается, конденсируется и снова падает на землю в виде дождя.

Этот биогеохимический цикл отвечает за поддержание погодных условий. Вода в различных формах взаимодействует с окружающей средой и изменяет температуру и давление атмосферы.

Есть еще один процесс, называемый эвапотранспирацией (т. е. пар, производимый листьями), который помогает круговороту воды. Это испарение воды из листьев, почвы и водоемов в атмосферу, которая снова конденсируется и выпадает в виде осадков.

Углеродный цикл

Это один из биогеохимических циклов, в котором углерод обменивается между биосферой, геосферой, гидросферой, атмосферой и педосферой.

Все зеленые растения используют углекислый газ и солнечный свет для фотосинтеза. Таким образом, углерод накапливается в растении. Умершие растения разлагаются и выделяют углекислый газ обратно в атмосферу.

Кроме того, животные, потребляющие растения в пищу, получают хранящийся в них углерод. Этот углерод возвращается в атмосферу после смерти животных. Углерод также возвращается в окружающую среду через клеточное дыхание животных.

Огромное количество углерода запасено в ископаемом топливе (уголь, нефть и т. п.) Когда заводы и фабрики используют это топливо в своей деятельность, при его сгорании углекислый газ попадает в атмосферу.

Азотный цикл

Это биогеохимический цикл азота, в ходе которого азот преобразуется в несколько форм и циркулирует в атмосфере и различных экосистемах, таких как наземные и морские экосистемы.

Азот – важный элемент жизни. Азот из атмосферы фиксируется азотфиксирующими бактериями, присутствующими в корневых клубеньках бобовых, и поступает в почву и растения.

Бактерии, присутствующие в корнях растений, превращают этот газообразный азот в полезное соединение, называемое аммиаком. Аммиак также поступает в растения в виде удобрений. Этот аммиак превращается в нитриты и нитраты. Денитрифицирующие бактерии превращают нитраты в азот и возвращают его в атмосферу.

Кислородный цикл

Биогеохимический цикл кислорода проходит через атмосферу, литосферу и биосферу. Кислород – это распространенный элемент на Земле. До 21% атмосферы состоит из кислорода.

Кислород выделяется растениями во время фотосинтеза. Люди и другие животные вдыхают кислород, выдыхают углекислый газ, который снова поглощается растениями. Они используют этот углекислый газ в фотосинтезе для производства кислорода, и цикл продолжается.

Цикл фосфора

В этом биогеохимическом цикле фосфор перемещается через гидросферу, литосферу и биосферу. Фосфор выветривается из горных пород. Из-за дождей и эрозии фосфор попадает в почву и водоемы. Растения и животные получают этот фосфор из почвы и воды. Микроорганизмам также необходим фосфор для своего роста. Когда растения и животные умирают, они разлагаются, а накопленный фосфор возвращается в почву и водоемы, которые снова потребляются растениями и животными, и цикл продолжается.

Цикл серы

Этот биогеохимический цикл проходит через горные породы, водоемы и живые системы. Сера выбрасывается в атмосферу в результате выветривания горных пород и превращается в сульфаты. Эти сульфаты поглощаются микроорганизмами и растениями и превращаются в органические формы. Органическая сера потребляется животными с пищей. Когда животные умирают и разлагаются, сера возвращается в почву, которую снова используют растения и микробы, и цикл продолжается.

Земная кора, поверхность континентов, океан и атмосфера исконне связаны геохимически между собою и с космосом* Но эта связь прямая и обратная еще более усилилась с появлением жизни в океане и особенно растений на суше.

Геохимические связи стали биогеохимическими, более сложными и разнообразными. Развитие и функционирование активного живого вещества, т.е. всей совокупности организмов, изменило океан, атмосферу, поверхность земной коры. Оформился почвенный покров суши и мелководий. Сложилась многокомпонентная открытая система - биосфера, т.е. планетная оболочка, охва^- тывающая земную кору, организмы, почвенный покров, атмосферу, океан (рис. 1).

Влияние человека и его трудовых процессов распространилось в настоящую эпоху на все компоненты биосферы и стало важнейшим фактором и звеном дальнейшего развития биосферы.

Жизнедеятельность растительных фотосинтезирующих организмов и их взаимодействие с животными, микроорганизмами и неживой природой являются наиболее общим механизмом фиксации, накопления и перераспределения космической энергии, поступающей на Землю. Эта энергия связана в органических соединениях, слагающих биомассу живого вещества суши и мирового океана, в гумусе почв и торфяных отложениях, во взвешенном, растворенном и донном органическом веществе рек, озер, океана. Нефть, горючие газы и сланцы, битумы и каменные угли - это ископаемые ресурсы энергии того же биогенно-космического происхождения, но связанные и метаморфизирован- ные в далеком геологическом прошлом.

I, Великий круговорог веществ в природе

Растения, животные и почвенный покров образуют на суще сложную мировую экологическую систему, которая формирует биомассу, связывает и перераспределяет солнечную энергию, углерод атмосферы, влагу, кислород, водород, азот, фосфор, серу, кальций и др. биофилы и генерирует свободный кислород.

Водные (высшие и низшие) растения и океан образуют другую мировую экологическую систему, выполняющую на планете те же функции связывания солнечной энергии, углерода, азота, фосфора и др.

Растительные организмы и пищевые цепи, связанных с ними животных и организмов и бактерий, вовлекают в свои ткани соединения водорода и кислорода, азота, фосфора, серы, кальция, калия, магния, кремния, алюминия, марганца и других биофилов, многие микроэлементы (иод, кобальт, медь, цинк и др.), селектируя при этом легкие изотопы углерода, водорода, кислорода, азота, серы от более тяжелых форм.

Минеральные соединения составляют в тканях растений 1,5-5% в среднем, хЬтя ткани некоторых ксерофитов содержат до 10-15% минеральных веществ, а в галофитах их содержание достигает 35-45% (Ковда, 1944, 1946).

Прижизненно и посмертно организмы суши, водной и воздушной среды, находясь в состоянии непрерывного обмена с окружающей их средой, воспринимают и отдают широкий и разнообразный спектр минеральных и органических

соединений в виде газов, растворов, твердых тел. Суммарный вес и объем метаболитов, т.е. продуктов прижизненного обмена организмов и среды, количественно далеко еще не выяснены. Но они превышают биомассу живого вещества в несколько раз.

Нагревание водных масс, образование и конденсация паров, выпадение ат- мосферных осадков и движения поверхностных и подземных вод по уклону от областей питания к областям испарения представляют вторую важнейшую форму накопления, удержания и перераспределения космической энергии солнца на планете и ее биосфере. Эрозия, химическая денудация, транспорт, перераспределение, осаждение и накопление механических и химических осадков на суше и в океане являются цепью передачи и превращения этой энергии и работы, выполняемой мировым и локальными круговоротами воды. Неравномерное нагревание воздуха и воды вызывает планетарные перемещения водных и воздушных масс, формирование градиентов плотности и давления, океанические течения и грандиозные процессы атмосферной циркуляции, носящих сезонный, ритмический, циклический характер.

В реальной жизни Земли все эти три планетарных процесса тесно переплетаются, образуя общеземной и систему локальных круговоротов вещее ва, направляя перераспределение энергии, поступающей от солнца. Жизнь за 2 1/2-3 млрд.лет своей истории глубоко биологизировала земную кору, атмосферу и гидросферу. На земной планете оформилась биосфера, построенная бесчисленными и разнообразными мозаиками биогеоценозов и экосистем. Почвенный покров и биоценозы суши тесно связаны с атмосферой и находятся в постоянном и закономерном взаимообмене веществами в твердых, жидких и газообразных формах. Мировой океан и атмосферная оболочка в свою очередь связаны потоками энергии, газов, аэрозией, выпадением и испарением влаги (рис. 1).

Экосистемы суши и мирового океана связаны между собою через гидрологический сток и воздушную миграцию путем образования, переноса и выпадения атмосферных осадков, аэросуспензий и аэрозолей, а также путем обмена суши и водной среды массами живого и мертвого в$щества (питание, миграции птиц, водных, сухопутных животных, приливы и отливы, поднятие и опускание суши).

Биогеохимические и технохимические агенты в биосфере

За миллиарды лет биологической истории планеты сложился великий био- геохимический круговорот и дифференциация химических элементов в природе, которые создали современную биосферу и которые являются основой ее нормального функционирования.

Человек на ранних стадиях существования вошел в звенья этого круговорота веществ и потока энергии также, как и другие травоядные и хищники.

За 30-40 тысяч поколений истории развития организм человека стал биологически неотделим от биосферы и сложившегося круговорота веществ.

Однако многосторонняя хозяйственная деятельность современного человеческого общества, вооруженного могучей быстро растущей индустриальной техникой, сосредоточенной в крупных городах и индустриальных центрах, ныне охватывает практически всю атмосферу, сушу и океан и вносит значительные количественные и качественные изменения в биогеохимические циклы элементов в биосфере, поставив под угрозу ее бесперебойное функционирование и нормальные условия жизнедеятельности и существования самого человека. О масштабах воздействия человека на биосферу и ее компоненты можно судить по данным табл.1.

Читайте также: