Най-важното е функционална характеристика биосферни цикли срещащи се в нея вещества, които са причинени от биогенните и abiogenic причини. В момента силно влияние върху тях е икономическата дейност на човека, което води до нарушаване на биосферата и може да има сериозни последици за бъдещите поколения на земляните. Помислете за най-важните хранителни цикли - въглерод, кислород, азот, вода, и фосфор, както и на проблема с глобалното затопляне.
Въглероден цикъл. Това е един от най-важните биосферни цикли, тъй като въглеродът е в основата на органични вещества. Цикълът е особено голяма роля на въглероден диоксид (фиг.).
Акциите на "на живо" въглеродни състои сухопътни и морски организми съдържат най-различни данни, 550-750 Tm (Тм 1 равен на 1 милиард тона), а 99,5% от които е съсредоточена върху земя, а останалата част - в океана. Освен това, в океана съдържа до 700 въглерод Gt, състояща се от разтворени органични вещества.
Запасите от неорганичен въглерод е много по-големи. Над всеки квадратен метър на земята и океана е 1 кг въглероден атмосфера и при всеки квадратен метър на океана на дълбочина 4 km - 100 кг въглерод под формата на разтворени карбонати и бикарбонати. Дори повече въглеродни запаси в седименти - се съдържат в варовикови карбонатите в шисти - кероген т.н.
Фигура 7 въглеродни цикъл в биосферата
Приблизително 1/3 "на живо" въглен (около 200 Тт) циркулира, т.е. годишно усвоява по време на фотосинтезата и се връща обратно в атмосферата, океана и приноса на земята в този процес схорно (някои суши принос за 2 пъти по-високи).
До 50% (според някои - 90%) под формата на въглероден диоксид се връща в атмосферата микроорганизми - разлагащи почвата. В този процес равен принос от бактерии и гъбички. Връщане на въглероден диоксид по време на дишане на други организми, по този начин е по-малко, отколкото с активност разлагащи.
Някои бактерии в допълнение към въглероден диоксид за образуване на метан. Изолиране на почвата метан увеличава с напукване при създаването анаеробни условия, благоприятни за дейността на метан бактерии. Поради тази причина драстично повишава освобождаването на метан горска почва, ако дървото се изправя и да изсече се дължи на намаляване на транспирацията настъпва го преовлажняване. Много от метан освободен от депа за битови отпадъци, оризища и храносмилателната система на животните.
Тези данни показват, биогенните цикъл на въглерода. Цикълът участва и геохимични процеси, в които има обмен на атмосферния въглерод и въглерода, съдържащ се в скалите. Въпреки това, скоростта на тези процеси, няма данни. Само вярват, че тяхната интензивност се промени в историята на планетата, както и на парниковия ефект, който се наблюдава и днес, на няколко пъти се прояви в миналото с укрепването на геохимични процеси, свързани с отделянето на въглероден двуокис, както и отслабването на процесите, които са "забавени" от атмосферата.
Цикълът на вода. Водата се изпарява не само от повърхността на водни и почви, но също така и живи организми, тъкани, от които 70% вода (фиг. 35).
Фигура 8. цикъл вода в биосферата
Голямо количество вода (около 1/3 от общия утаяване вода) изпаряване растения, особено дървета.
Различните фракции на вода в хидросферата цикъл участват по различен начин и при различни скорости. По този начин, пълно обновяване на водата в състава на ледниците се дължи 8 хиляди години, подземни води -. 5 хиляди години, на океана. - 3 хиляди години, почвата -. 1 година. въздух и речни водни пари е напълно актуализирана в продължение на 10-12 дни.
Важна роля в годишния водния баланс на биосферата играе океан (раздел. 19). Изпарение от повърхността е около два пъти по-голяма от земната повърхност.
Годишен водния баланс на Земята (в Лвович 1986)
Преди развитието на цивилизацията е равновесието на водния цикъл, но през последните десетилетия, човешка намеса нарушава този цикъл. По-специално, изпаряване на вода се намалява поради намаляването на горски площи и, обратно, се увеличава изпарението от повърхността на почвата по време на напояване на културите. Изпаряване на водата от повърхността на океана е намалена поради появата на голяма част от повърхността й филм от масло. Това се отразява на водния цикъл на затопляне на климата, причинени от парниковия ефект. Ако тези тенденции усилване може да настъпи значителна промяна цикъл опасни биосферата.
1. Какво принос за изпарението на водата прави океана?
2. Какъв е приносът на изпаряването на вземане на вода растения?
3. Колко бързо се извършва циркулация на различни водни фракции?
Цикълът на азот. Циркулацията на азота в биосферата осъществява по следния начин (фиг.):
- превода атмосфера инертен азот в налична форма на растенията (биологичен фиксиране азот, образуването на амоняк от заустванията мълнии, производство на азотни торове за растенията);
- азот асимилация на растения;
- преходния участък на азота от растения в животинска тъкан;
- натрупване на азот в детрит;
- микробно разлагане на детрит разлагащи, до намаляване на молекулярен азот, който се връща в атмосферата.
В екосистеми азотни фиксатори са цианобактерии свързващи азот на амоняк, който се абсорбира от фитопланктона.
Фигура цикъл 9. азот в биосферата
Значителна част от азот под формата на азотни оксиди, изпускани в атмосферата, и след това замърсяване на почвата и водата, в резултат на промишлеността и транспорта (киселинен дъжд). Тази атмосфера на азот се отстранява от екосистемите геоложко минало и дълго време е бил "на вложителите" в въглища, газ, нефт, изгарянето на които той се връща в цикъла. Например, попада 2050 кг / ха годишно в САЩ азота с валежи, а в някои райони на емисиите достига 115 кг / ха.
Въпреки това, не всички киселинни дъждове има пагубен ефект върху екосистемата. Екосистемата на степната зона, където почвите са леко алкална реакция на киселинни дъждове не само не страда, но дори и да увеличи производителността си с още азот.
Възстановяване на естествен цикъл азот е възможно чрез намаляване на производството на азотни торове, рязко намаляване на промишлените емисии на азотни оксиди в атмосферата и зоната на разширение бобови култури, които симбиоза свързани с бактерии азотни фиксатори.
1. Общите стъпки на цикъла на азот.
2. Чрез какви канали атмосферен азот влиза в екосистемата?
3. Какъв е приносът на цикъла на вземане на човека азот?
5. Какво трябва да се направи, за да се нормализира цикъла азот?
кислород цикъл. Атмосферния кислород е от биогенен произход и разпространението му в биосферата се осъществява чрез възстановяване на в атмосферата по време на фотосинтеза дишане и усвояването на организми и изгаряне на гориво в човешкото сектор (фиг.). В допълнение, някои количество кислород, оформен в горната част на атмосферата, когато водата дисоциация и разрушаване на озона от ултравиолетова радиация; на консумираната в процесите на окисляване в кората през вулканична и други кислород.
Този цикъл е много трудно, тъй като кислород влиза в различни реакции и е част от голям брой органични и неорганични съединения и бавен. За пълно обновяване на всички атмосферния кислород се изисква около две хиляди години (за сравнение: актуализирана ежегодно около 1/3 от атмосферата на въглероден диоксид).
Фигура 10. Цикълът на кислород в биосферата
В момента поддържаме цикъла на кислородното равновесие, въпреки че в големи гъсто населените градове с голям брой транспортни и промишлени предприятия, които имат местни смущения.
1. Какви са основният източник на кислород в атмосферата.
2. Посочете какво се случва, когато обработва поглъщане на кислород от атмосферата.
3. Колко време се обновява доставка на кислород в атмосферата?
4. Описание на проблема за опазване на озоновия слой на атмосферата.
фосфор цикъл. За цикъла фосфор в обозримо бъдеще може да се говори само условно. Като много по-тежки от въглерод, кислород и азот, фосфор едва образува летливи съединения - тече от земя към морето, и се връща в съществено нарастване на земя геоложки трансформации. Поради тази причина, на цикъла фосфор се нарича "отворен" (фиг.).
Фигура 11. Въртенето на фосфор
Фосфорът се намира в скали, от която се просмуква в почвата и се абсорбира от растенията и след това да се движи нагоре по хранителната верига на животните. След разлагането на труповете на животни и растения, които не участват във всички цикъла на фосфор, някои от тях се измива от почвата до водни обекти (реки, езера, морета). Има фосфор урежда до дъното и е почти обратно към земята, само една малка част от него се връща мъжът хвана риба или изпражнения на птици, които се хранят с риба. Натрупването на екскременти на морски птици в близкото минало са били източник на ценна органичен тор - гуано, обаче, вече е почти изчерпан ресурсите на гуано.
Изтичането на фосфор от земята в океана е подобрена чрез увеличаване на вода повърхностния отток в унищожаването на горите, разораване почвите и прилагане на фосфорни торове. Тъй като фосфор резерви на сушата са ограничени, а завръщането му от океана проблематично (въпреки че в момента се активно изучава възможността за производствения си от дъното на океана), в бъдеще в селското стопанство е възможно остър недостиг на фосфор, че ще намали култури (главно царевица). Ето защо, за да се пести фосфор ресурси.
1. Защо цикъл фосфор се нарича отворена?
2. Когато фосфор резерви са съсредоточени?
3. Защо фосфор се концентрират на дъното на океаните?
4. Какви са последствията за селското стопанство ще бъде изчерпването на резервите на фосфор?
Ноосферата и Technosphere
Биосферата е повлияно от развитието на цивилизацията. В началото на ХХ век VI Вернадски формулира хипотезата за ноосферата като равновесието на биосферата, трансформира ума на човека. Все пак, реалността на развитието на цивилизацията през ХХ век не е довело до формирането на хармонична биосферата, както и превръщането на голяма част от Technosphere, т.е. биосферата, увредено лице. В този раздел, ние изследваме хипотезата VI Вернадски и основните характеристики на биосферата в началото на новото хилядолетие.
Хипотезата за ноосферата. До VI Вернадски ", човешката мисъл" - планетарен феномен, който се развива в посока на намиране на начини за хармонизиране на отношенията между човека и природата чрез контролиране на основните цикли на веществата. Важен елемент от тази хипотеза - човешки преход към аВтотрофична хранене: замяната на веригата "слънце - растение (животински) - човек" верига "слънце - растение - мъж." Производство на изкуствени храни, според Вернадски, трябва да се отстрани проблема с глада и осигуряване на храна за 30 млрд. Ман. Днес тази хипотеза е подложена на остри критики.
На първо място, "човешката мисъл", за съжаление, се развива в посока, обратна на прогноза Вернадски е. Тя се стреми не да се хармонизира начина, по който хората и природата, както и разработването на все по-сложна технология експлоатация на природата.
На второ място, аВтотрофична храненето на човека е невъзможно по принцип, защото все изкуствени хранителни хора не се е учил и не изглежда да се научат. Въпреки това, ако все още е възможно, то би не направи човешките взаимоотношения и природата хармонично. Премахване на хранителни ограничения на населението ще доведе до увеличаване на унищожаването на биосферата, защото тя е надхвърлила границите на потребление на всички други ресурси - вода, енергия, минерали, биоразнообразието и т.н. Трето, утопична идея за подмяна на естествените процеси на саморегулация в системата за биосферен на изкуствен .. управление. "Много големи системи", които включват Биосферата, почти моделирани. И тъй като въздействието на големи човешка намеса в природата не са предвидени, пример за това - трагедията на Аралско море. Биосферата е като голям пазар, в който стохастично регламентирани потоци от материя и енергия. Неговата подмяна на "плановата икономика" като безнадежден като планираното управление на икономиката на големите държави. Нарушаването на "биосферен пазар", хората ще умрат.
По този начин, човек може да оцелее само заедно с биосферата, вграждането на своя бизнес в циклите на биосферата. NN Мойсей пише за възможността за "coadaptation мъж и биосферата" и формиране на тази основа, той е никой "quasistability състояние." Когато това състояние цикли на смяна на биосферните вещества няма да надвишават прага, над който необратими промени, които започват.
Technosphere. За разлика от романтичната хипотезата за ноосфера VI Вернадски в съвременния свят е създадена като част от Technosphere биосферен, осакатен ирационален характер. Концепцията за Technosphere интегрира всички гореизброени примери за нарушения на географски слоеве на Земята и биосферата в тесния смисъл на думата. Делът на ненарушени екосистеми продължава да намалява (Таблица 31) Те са били прави в продължение на най-малко 2/3 от земите на планетата, а в Европа -. Само 1/3.
Обща площ, хил. Км 2
Свързани статии