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

Растительный мир как часть биосферы
Невозможно представить себе окружающий мир без растений. Зеленые растения создают на Земле условия для существования всех живых организмов. Они выделяют кислород, который необходим для дыхания, служат основным источником пищи для всех ...

Стратегии охраны природы
Человек - один из многочисленных видов животных, обитающих на Земле. Одна из особенностей его в том, что среди прочих видов у него самая сильная средопреобразующая деятельность. В последний век она приобрела такой размах, что встал вопрос ...