Круговорот серы.
Сера играет важную роль в круговороте веществ в биосфере. Соединения серы участвуют в формировании химического состава почв и подземных вод и биохимических процессах, которые происходят в клетке. Этот биоген попадает в почву после естественного разложения некоторых органических веществ и горных пород. Из почвы сера поступает в растения, где синтезируются серосодержащие аминокислоты – цистеин, цистин, метионин.
В природной среде сера образует сульфиды. Их много в изверженных горных породах. Затем после окисления сера со стоком воды попадает в Мировой океан, где и поглощается морскими обитателями. Особенно много серы накапливается в моллюсках.
Круговорот серы в морях происходит благодаря сульфатредуцирующим бактериям. Некоторые из них накапливают серу в своих организмах, а после гибели бактерии вся сера остается на дне океана.
На континентах круговорот серы происходит благодаря растениям. Они отмирают, а сера переходит в почву, где первые организмы восстанавливают органическую серу до минеральной, а вторые уже окисляют ее до сульфатов, которые вновь поглощаются корнями растений.
Круговорот серы – ключевой в общем процессе синтеза и разложения биомассы. Техногенные выбросы серы в атмосферу (в основном в виде окислов SOх при сгорании органического топлива) составляют 75…100 млн. т в год.
Длительное существование жизни на Земле, которое невозможно без непрерывного использования минеральных веществ, обязано описанному выше процессу круговорота вещества и энергии. Если бы в биосфере не было этого биотического круговорота и минеральные продукты только бы расходовались на восполнение и поддержание жизни, то в силу их конечности рано или поздно они бы исчерпались, и жизнь бы прекратилась как планетарное явление. Биогеохимические явления круговорота вещества и энергии свидетельствуют об огромной роли зеленых растений – основных продуцентов органического вещества и организмов-деструкторов, или биоредуцентов.
Принципиально важно, что интенсивность жизнедеятельности всех трех основных слагаемых органического мира – продуцентов (производителей), консументов (потребителей) и редуцентов (разрушителей) – обязательно находится во взаимном равновесии, которое устанавливалось миллионами лет эволюции биосферы. Это основное свойство биосферы и неизменное условие ее существования.
Биосфера является саморегулирующейся системой, если она не подвергается несбалансированному и эволюционно не закрепленному воздействию иных факторов и прежде всего антропогенного происхождения.
Классификация природных ресурсов ( а)по источникам происхождения; б)по использованию в производстве; в)по степени исчерпаемости).
а)По источникам происхождения ресурсы подразделяются на биологические, минеральные и энергетические. Биологические ресурсы — это все живые средообразующие компоненты биосферы: продуценты, консументы и редуценты с заключенным в них генетическим материалом (Реймерс, 1990). Они являются источниками получения людьми материальных и духовных благ. К ним относятся промысловые объекты, культурные растения, домашние животные, живописные ландшафты, микроорганизмы, т. е. растительные ресурсы, ресурсы животного мира и др. Особое значение имеют генетические ресурсы. Минеральные ресурсы — это все пригодные для употребления вещественные составляющие литосферы, используемые в хозяйстве как минеральное сырье или источники энергии. Минеральное сырье может быть рудным, если из него извлекаются металлы, пнерудным, если извлекаются неметаллические компоненты (фосфор и т.д.) или используются как строительные материалы. Если же минеральные богатства используются как топливо (уголь, нефть, газ, горючие сланцы, торф, древесина, атомная энергия) и одновременно как источник энергии в двигателях для получения пара и электричества, то их называют топливно-энергетическими ресурсами. Энергетическими ресурсами называют совокупность энергии Солнца и Космоса, атомно-энергетических, топливно-энергетических, термальных и других источников энергии. Второй признак, по которому классифицируют ресурсы, — по использованию их в производстве. Сюда относятся следующие ресурсы: — земельный фонд — все земли в пределах страны и мира, входящие по своему назначению в следующие категории: сельскохозяйственные, населенных пунктов, несельскохозяйственного назначения (промышленности, транспорта, горных выработок и т. п.). Мировой земельный фонд —-13,4 млрд га.
— лесной фонд — часть земельного фонда Земли, на которой произрастает или может произрастать лес, выделенный для ведения сельского хозяйства и организации особо охраняемых природных территорий; он является частью биологических ресурсов;
— водные ресурсы — количество подземных и поверхностных вод, которые могут быть использованы для различных целей в хозяйстве (особое значение имеют ресурсы пресных вод, основным источником которых являются речные воды); — гидроэнергетические ресурсы — те, которые способна дать река, приливно-отливная деятельность океана и т. п.; — ресурсы фауны — количество обитателей вод, лесов, отмелей, которые может использовать человек, не нарушая экологического равновесия; — полезные ископаемые (рудные, нерудные, топливно-энергетические ресурсы) — природное скопление минералов в земной коре, которое может быть использовано в хозяйстве, а скопление полезных ископаемых образует их месторождения, запасы которых должны иметь промышленное значение. С природоохранной точки зрения важное значение имеет классификация ресурсов по третьему признаку — по степени истощаемости. Истощение природных ресурсов с экологических позиций — это несоответствие между безопасными нормами изъятия природного ресурса из природных систем и недр, и потребностями человечества (страны, региона, предприятия и т. д.). На рис. 9.5 приводится схема классификации природных ресурсов по степени истощаемости. Неисчерпаемые ресурсы — непосредственно солнечная энергия и вызванные ею природные силы, — например, ветер и приливы существуют вечно и в неограниченных количествах. Исчерпаемыересурсы имеют количественные ограничения, но одни из них могут возобновляться, если есть к этому естественные возможности или даже с помощью человека (искусственная очистка воды, воздуха, повышение плодородия почв, восстановление поголовья диких животных и т. п). Однако очень важная группа ресурсов не возобновляется. К ним относятся такие реликты древних биосфер, как топливо и железная руда, а также ряд руд металлов внутриземного (эндогенного) происхождения. Все они имеют ограниченные запасы в литосфере. Эти ресурсы конечны и не возобновляются (табл. 9.2). Конечно, у человека есть возможности заменить наиболее дефицитные ресурсы на имеющие большее распространение и большие запасы. Но, как правило, подобно тому, как и при замене одних экологических ресурсов (например, пищевых в экосистемах) другими, понижается качество. Таким образом, одним из важнейших лимитирующих факторов выживания человека как биологического вида (Homo sapiens) является ограниченность и исчерпаемость важнейших для него природных ресурсов. Но человек еще и социальное существо, поэтому для развития и выживания человеческого общества очень важен характер использования ресурсов. В настоящее время человечеству доступны климатические и космические ресурсы, ресурсы Мирового океана и континентов. Постоянно растет количественное их потребление, растет их «ассортимент,, зачастую без учета ресурсообеспеченности.
б) Классификация по видам хозяйственного использования. Основной
критерий подразделения ресурсов в этой классификации - отнесение их к различным
секторам материального производства. По этому признаку природные ресурсы
делятся на ресурсы промышленного и сельскохозяйственного производства.
1. Ресурсы промышленного производства. Эта подгруппа включает все виды
природного сырья, используемые промышленностью. В силу очень большой
разветвленности промышленного производства, наличия многочисленных отраслей,
потребляющих разные виды природных ресурсов и соответственно выдвигающих к ним
различные требования. Виды природных ресурсов, дифференцируются следующим
образом:
1) энергетические, к которым относятся разнообразные виды ресурсов,
используемых на современном этапе развития науки и техники для производства
энергии: а) горючие полезные ископаемые (нефть, угли, газ, уран, битуминозные
сланцы и др.); б) гидроэнерго ресурсы - энергия свободно падающих речных вод,
приливно-волновая энергия морских вод и др.; в) источники биоконверсионной
энергии - использование топливной древесины, производство биогаза из отходов
сельского хозяйства; г) ядерное сырье, используемое для получения атомной
энергии;
2) неэнергетические включающие подгруппу природных ресурсов, которые
поставляют сырье для различных отраслей промышленности или же участвуют в
производстве по технологической необходимости: а) полезные ископаемые, не
относящиеся к группе кау стобиолитов; б) воды, используемые для промышленного
водоснабжения; в) земли, занятые промышленными объектами и объектами
инфраструктуры; г) лесные ресурсы, поставляющие сырье для лесохимии и
строительной индустрии; д) рыбные ресурсы относятся к данной подгруппе условно,
так как в настоящее время добыча рыбы и обработка улова приобрели промышленный
характер (А. А. Минц, 1972).
2. Ресурсы сельскохозяйственного производства. Они объединяют виды
ресурсов, участвующих в создании сельскохозяйственной продукции: а)
агроклиматические - ресурсы тепла и влаги, необходимые для продуцирования
культурных растений или выпаса скота; б) почвенно-земельные ресурсы - земля и
ее верхний слой - почва, обладающая уникальным свойством продуцировать
биомассу, рассматриваются и как природный ресурс и как средство производства в
растениеводстве; в) растительные кормовые ресурсы-ресурсы биоценозов, служащие
кормовой базой выпасаемого скота; г) водные ресурсы - воды, используемые в
растениеводстве для орошения, а в животноводстве - для водопоя и содержания
скота.
Довольно часто выделяют также природные ресурсы непроизводственной сферы или
непосредственного потребления. Это, прежде всего ресурсы, изымаемые из
природной среды (дикие животные, составляющие объект промысловой охоты,
дикорастущие лекарственные растения), а также ресурсы рекреационного
хозяйства, ресурсы заповедных территорий и ряд других.
В) Природные ресурсы (естественные ресурсы) - элементы природы, часть всей совокупности природных условий и важнейшие компоненты природной среды, которые используются (либо могут быть использованы) при данном уровне развития производительных сил для удовлетворения разнообразных потребностей общества и общественного производства. Природные ресурсы являются главным объектом природопользования, в процессе которого они подвергаются эксплуатации и последующей переработке. Главные виды природных ресурсов - солнечная энергия, внутриземное тепло, водные, земельные и минеральные ресурсы - являются средствами труда. Растительные ресурсы, животный мир, питьевая вода, дикорастущие растения - являются предметами потребления. В связи с огромным объемом используемых природных веществ и энергии, проблема обеспеченности человечества природными ресурсами является глобальной. Для предотвращения истощения природных ресурсов необходимо рациональное и комплексное использование природных ресурсов, поиски новых источников сырья, топлива и энергии. Под классификацией природных ресурсов понимается разделение совокупности предметов, объектов и явлений природной среды на группы по функционально значимым признакам. Учитывая природное происхождение ресурсов, а также их огромное экономическое значение, разработаны следующие классификации природных ресурсов.
Экологическая классификация природных ресурсов основана на признаках исчерпаемости и возобновимости запасов ресурсов. Понятием исчерпаемости пользуются при учете запасов природных ресурсов и объемов их возможного хозяйственного изъятия. Выделяют по данному признаку ресурсы: o неисчерпаемые - использование которых человеком не приводит к видимому истощению их запасов ныне или в обозримом будущем (солнечная энергия, внутриземное тепло, энергия воды, воздуха); o почерпаемые невозобновимые - непрерывное использование которых может уменьшить их до уровня, при котором дальнейшая эксплуатация становится экономически нецелесообразной, при этом они неспособны к самовосстановлению за сроки, соизмеримые со сроками потребления (например, минеральные ресурсы); o почерпаемые возобновимые - ресурсы, которым свойственна способность к восстановлению (через размножение или другие природные циклы), например, флора, фауна, водные ресурсы, В этой подгруппе выделяют ресурсы с крайне медленными темпами возобновления (плодородные земли, лесные ресурсы с высоким качеством древесины).