Основы экоразвития - Акимова Т.А.
ISBN 5-7307-0043-1
Скачать (прямая ссылка):
Техногенный поток углекислого газа и других соединений углерода, превысивший в настоящее время 10 % его естественного круговорота, угрожает нарушить эту точную регуляцию. Дальше будут специально рассмотрены пути и следствия техногенных вмешательств в биотический круговорот (гл. 4).
2.4.4. Круговороты других биогенных элементов. С круговоротом углерода тесно связан круговорот кислорода (рис. 2.9). Будучи самым распространенным и подвижным элементом на Земле, кислород не лимитирует существование и функции экосферы, хотя доступность кислорода для водных организмов может временно ограничиваться. Круговорот кислорода очень сложен, так как в биосфере он присоединяется к большому числу органических и неорганических веществ. В верхних слоях атмосферы при действии ультрафиолетовой радиации на кислород образуется озон — O3, который служит своеобразным УФ-фильтром: задерживает значительную часть жесткого ультрафиолета. Образование озонового слоя было, вероятно, одним из условий выхода жизни из океана и заселения суши.
Кроме углерода и кислорода в биотическом круговороте участвуют еще несколько биогенных элементов, циклы которых строго согласованы, причем азот и фосфор намного чаще углерода выступают в качестве лимитирующих элементов.
Практически неисчерпаемый резервуар атмосферного молекулярного азота недоступен для подавляющего большинства живых существ. Биологическая фиксация азота осуществляется очень специализированной группой анаэробных бактерий, населяющих корневые клубеньки бобовых растений. С помощью особого фермента эти почвенные микробы осуществляют реакцию, для которой при промышленной фиксации азота требуется дорогой катализатор, температура 500° и давление до 1000 атмосфер. Некоторое количество молекулярного азота окисляется до NO при грозовых разрядах и фотохимических реакциях в атмосфере.
Главный цикл круговорота азота обеспечивается несколькими группами почвенных бактерий (см. рис 2.10). При этом преобладающая часть связанного азота перерабатывается денитро-фицирующими бактериями в N2 и вновь возвращается в атмосферу. Лишь около 10% аммонифицированного и нитрофицированного азота поглощается из почвы высшими растениями и оказывается в распоряжении многоклеточных представителей биоценозов. Чрезвычайно энергоемкая промышленная фиксация азота в 1990 г. достигла в мире 80 млн. т и почти сравнялась с объемом фиксации азота в природе. К сожалению, увеличение на Земле количества связанных форм азота создает определенную экологическую опас-
48
Ультрафиолетовая радиация
Рис. 2.9. Круговорот кислорода (по П. Агесс, 1982).
ность, а использование значительной части продукции азотной промышленности с эколого-экономической точки зрения крайне неэффективно.
В отличие от углерода, кислорода и азота, мобильные ресурсы которых равномерно распределены по всей планете, фосфор менее доступен для биотического круговорота, так как источниками этого элемента служат локально расположенные минеральные отложения слаборастворимых фосфатов кальция — апатитов и фосфоритов. В результате эрозии и медленного химического превращения в растворимые формы фосфаты попадают в почву и в биотический цикл. Круговорот фосфора существенно разомкнут, так как значительная часть мигрирующих фосфатов оказывается иммобилизованной в донных отложениях. Эрозия возделываемых почв сильно ускоряет этот процесс. Минеральные удобрения намного увеличили пул мобильного фосфора в биосфере, но общий положительный эффект их использования намного ослабляется негативными экологическими последствиями.
4 Основы экоразвития
49
Автотрофные продуценты растения
Гетеротрофные макроконсументы, животные
Нитратобра-зующие бактерии
Нитритобра-зующие бактерии
Денитрофи-цирующие бактерии
Гетеротрофные микроконсументы, бактерии, грибы
Азотфикси-рующие бактерии
Промышленная фиксация
Воздух
Рис. 2.10. Циклы круговорота азота в биосфере.
2.5. Резюме
В этой главе дается общее представление об основных объектах экологии в рамках традиционного биологического круга ее научных понятий. Вместе с тем основные характеристики экосистем, биосферы и биотического круговорота обнаруживают не только многие черты сходства с организацией динамичного хозяйства, экономическим оборотом, но и имеют непосредственное отношение к ресурсному базису экономики. Это касается продуктивности и эффективности агроценозов, использования топливных, водных и растительных ресурсов, энергетической емкости производства и т.д.
Живое вещество биосферы, несмотря на свою малость по планетарным масштабам, выполняет огромную геологическую работу на протяжении сотен миллионов лет, создавая современный облик земли и природные ресурсы экономики.
Поток солнечной энергии является главным источником динамической организации материи на поверхности Земли. Он вызывает глобальные круговороты воды и воздуха, создает условия для возникновения физико-химических круговоротов, а затем и биогеохимического круговорота. Эволюция биосферы выступает
50
как системное усложнение биотического круговорота, в который отчасти вовлекаются материально-энергетические циклы человеческой деятельности. Экономика как цикл производства — потребления может рассматриваться в качестве одной из форм циклического усложнения биотического круговорота, однако многие техногенные субстанции и процессы не вписываются в него.
