18

Таким образом, экология рассматривает взаимосвязь природной среды, природных, антропогенных и природноантропогенных объектов.

Под природной средой или природой понимается совокупность компонентов этой среды, природных и природно-антропогенных объектов. Компонентами природной среды являются земля, недра, почвы, поверхностные и подземные воды, атмосферный воздух, растительный, животный мир и иные организмы, а также озоновый слой атмосферы и околоземное космическое пространство, обеспечивающие в совокупности благоприятные условия для существования жизни на Земле.

К природным объектам относятся естественная ЭС, природный ландшафт и составляющие их элементы, сохранившие свои природные свойства.

Антропогенный объект создан человеком для обеспечения его социальных потребностей, и он не обладает свойствами ПО.

Природно-антропогенным объектом считается ПО,

измененный в результате хозяйственной и иной деятельности, и (или) объект, созданный человеком, обладающий свойствами такого объекта и имеющий рекреационное значение.

1.3 Биогеохимические круговороты элементов в природе

Несоответствие между наличием и доступностью химических элементов в земной коре, с одной стороны, и потребностями живых организмов, с другой, породило в биосфере проблему дефицита некоторых химических элементов и привело к ограничению количества живого вещества на Земле.

19

Единственным выходом из этого положения оказалось использование элементов по типу круговоротов, когда элемент, пройдя целый ряд биологических и химических превращений, возвращается в состав того же самого химического соединения, в котором он находился в начальный момент.

Круговоротом биогенных элементов или круговоротом элементов питания называется движение химических элементов и неорганических соединений, используемых для жизни и циркулирующих в биосфере.

Само понятие оборота следует понимать как отношение пропускания к содержанию. Количественно его представляют в виде скорости или времени оборота, т.е. величины, обратной скорости.

Скорость оборота характеризует часть общего количества рассматриваемого вещества в определенной компоненте ЭС, которая освобождается или поглощается за определенное время.

Время оборота представлено временем, необходимым для законченной смены всего цикла этого вещества в выделенной компоненте экосистемы.

Вкаждом круговороте веществ различают две части: резервный фонд и подвижный (обменный) фонд.

Врезервный фонд входят медленно движущиеся вещества, в основном небиологический компонент. Для оценки антропогенной деятельности важны сравнительные объемы резервных фондов. Изменениям, как правило, наиболее подвержены малообъемные фонды.

Для обменного фонда характерен быстрый обмен между организмами и ОС.

С точки зрения существования биосферы биологические циклы делят на:

круговорот газообразных веществ с резервным фондом

ватмосфере и гидросфере;

20

осадочный цикл с резервным фондом в земной коре. Такое разделение имеет смысл по той причине, что некоторые круговороты, в частности химических элементов углерода, азота или кислорода, благодаря наличию крупных атмосферных или океанических фондов довольно быстро компенсируют различные нарушения. Круговороты газообразных веществ с их большими атмосферными фондами в глобальном масштабе имеют огромную буферность и в этом отношении являются

саморегулирующими ЭС.

С другой стороны, в осадочных циклах, в которых участвуют такие элементы, как фосфор и железо, механизмы саморегуляции функционируют гораздо хуже и легко разрушаются. Основная масса вещества в осадочных циклах находится в малоподвижном резервном фонде в земной коре.

Внастоящее время биогенные элементы земной коры охвачены глобальными и локальными круговоротами, причем движущей силой (фактором) в функционировании круговоротов являются сами живые организмы.

Вформировании и специфике функционирования современных круговоротов элементов важнейшую роль сыграло накопление в атмосфере сильного окислителя – кислорода, который, в свою очередь, явился побочным продуктом фотосинтезирующих организмов. Так, само живое вещество планеты стало мощной геологической силой, в значительной мере определившей своеобразие состояния земной коры, воды и атмосферы.

Значительные изменения в ходе эволюции биосферы произошли в распределении углерода. Огромные массы его выпали на дно океана в виде малорастворимого карбоната кальция, аналогичные окислительные явления произошли и на суше. Заметная доля углерода перешла в состав живого вещества биосферы, а также была

21

захоронена в земной коре с океаническими останками организмов.

Движущей силой глобального круговорота углерода является биологический круговорот. Он протекает по схеме:

«биоассимиляция углерода из атмосферы, водной или наземной среды растениями потребление органических соединений живыми организмами окисление органических веществ до углекислого газа в процессе дыхания разложение отходов возврат углекислого газа в атмосферу».

22

Биологический круговорот углерода тесно связан с круговоротом кислорода, создаваемого и потребляемого организмами.

С середины XIX века при постоянно возрастающем потреблении человеком энергии ускорился процесс перехода углекислого газа в атмосферу за счет сжигания ископаемого топлива. Считается, что в настоящее время содержание углекислого газа в атмосфере увеличилось на 22% по сравнению с серединой прошлого века.

Углекислый газ, так же как водяной пар и озон, обеспечивает парниковый эффект атмосферы. Поэтому изменения его круговорота непосредственно связаны с изменением климата. Например, подсчитано, что увеличение концентрации углекислого газа в атмосфере приблизительно в 2 раза приведет к повышению средней температуры земной поверхности на (2...4)°С. Это, в свою очередь, вызовет весьма значительные изменения климата обширных районов Земли.

Круговорот азота в целом следует за углеродом, вместе с которым участвует в образовании белковых структур.

Однако в силу химической специфики элементов круговорота углерода и азота имеются и некоторые различия. Так, углекислый газ из атмосферы могут потреблять все виды фотосинтезирующих организмов, а усваивать атмосферный азот способны только некоторые виды так называемых азотфиксирующих организмов. Общая ежегодная фиксация азота этими организмами составляет около 109 т.

Разложение азотсодержащих веществ с выделением газообразного азота также осуществляется с помощью целого ряда специализированных микроорганизмов.