Любой сложный круговорот вещества состоит из запасов (резервуаров) и потоков. Одна из важнейших количественных характеристик - среднее время оборота вещества, вычисляемое как отношение его запаса к потоку. Все естественные глобальные круговороты вещества отличаются чрезвычайно высокой степенью замкнутости.

Современная продукция органического вещества в биосфере составляет 100 млрд. т/год в единицах массы органического углерода. Эта величина соответствует 1000 млрд. т живой массы. Детальный анализ показывает, что в геологическом масштабе времени баланс потоков синтеза и деструкции органического вещества Земли выдерживается с точностью до восьми знаков за запятой!

Поэтому даже малые, но устойчивые антропогенные воздействия могут приводить к существенным изменениям естественных круговоротов. Отсюда вытекает важнейшая роль деятельности человека в возникновении и усилении несбалансированности круговоротов с серьезными последствиями глобальных размеров.

Рассмотрим в упрощенном виде основные черты глобальных биогеохимических циклов химических элементов, важнейших для состояния экосферы, - углерода, азота, фосфора и серы.

Глобальный цикл углерода. Углерод является наиболее важным химическим элементом экосферы. так как:

почти все формы жизни состоят из соединений углерода;

реакции окисления и восстановления соединений углерода в экосфере обусловливают глобальное распространение и балансне только углерода, но и кислорода, а также и многих других химических элементов;

способность атома углерода создавать цепи и кольца обеспечивает разнообразие органических соединений;

углеродсодержащие газы - углекислый газ (СО2) и метан (СН4) - играют определяющую роль в антропогенном парниковом эффекте.

Основные экосферные резервуары углерода находятся в гидросфере, биосфере и атмосфере. Основной запас углерода, принимающего активное участие в биогеохимическом цикле, находится в Мировом океане, где он содержится в различных формах.

Основной антропогенный поток в глобальном цикле углерода образуется в результате сжигания горючих ископаемых в процессе производства энергии. Второй поток - различные виды деструкции органического вещества биоты и почв, которые возникают при антропогенном преобразовании экосистем суши. Эти антропогенные потоки относительно невелики, но они устойчиво возрастают. В чрезвычайно сбалансированном цикле углерода антропогенное воздействие приводит уже сейчас к заметному усилению парникового эффекта с соответствующими серьезными последствиями для экосфер.

Глобальный цикл азота. Азот - ключевой ингредиент жизни, поскольку этот элемент обязательный компонент всех белковых соединений.

Большие запасы соединений азота сосредоточены в литосфере. Остальные запасы азота представлены в виде химически малоактивного газа, составляющего 79% атмосферы. Запасы азота в биосфере и гидросфере - на три порядка меньше, чем в атмосфере. Среднее соотношение массы углерода и азота в наземной биомассе и почвах С : N = 160 : 15.

Несмотря на относительно малые запасы азота в биосфере и гидросфере, это активный элемент, быстро обменивающийся между геосферами. Важнейший антропогенный поток в цикле азота - использование азотных удобрений.

Еще статьи по теме

Оценка экологического риска деятельности нефтебаз и автозаправочных станций
Задачей курсовой работы является приобретение навыков по оценке экологического риска и расчету ущерба окружающей природной среде при авариях на нефтебазах и автозаправочных станциях. Авария - опасное техногенное происшествие, создающее н ...

Природные катастрофы и климат на планете Земля
Наша планета существует уже 4,5 млрд. лет. Весь этот огромный интервал времени на ее поверхности постоянно происходили сложные физико-химические процессы, возникла жизнь, сформировалась атмосфера, содержащая кислород, развились сложно орга ...