Круговорот веществ в биосфере

Солнечная энергия обеспечивает 2 круговорота на Земле:

1. Геологический (большой) – обмен химическими элементами между океаном и сушей в результате разрушения изверженных горных пород, растворения их в воде, физико-химических превращений, образовании минералов при испарении воды.

2. Биологический (малый) – является составной частью большого, происходит в рамках отдельно взятой экосистемы. В его основе лежит фотосинтез. Он еще называется биогеохимическим циклом.

Если химический элемент циркулирует в окружающей среде, затем проходит через живое вещество и вновь оказывается снаружи, он образует биогеохимический цикл.

Абсолютной замкнутости циклов нет, хотя основной закон экологии (сукцессия) усиливает замкнутость цикла, а деятельность человека, напротив, направлена на ослабление замкнутости.

Любой цикл состоит из 2 частей:

1. Резервный фонд. Большая часть медленно движущихся веществ, не связанных с живим веществом (абиотическая).

2. Обменный фонд – меньшая, но более активная часть (биотическая).

Циклы делятся на группы:

1. Гидравлический цикл

2. Цикл веществ в газообразном состоянии с резервным фондом в атмосфере и гидросфере

3. Осадочные циклы (направлены вниз) с резервным фондом в литосфере (сера, фосфор, металлы, радиоактивные элементы)

Цикл воды

У нас ее 1,5 * 10⁹ км³.

98% соленой воды.

77% пресной воды – в ледниках.

Большой цикл воды: испарение ее с океана.

71% испаряющейся воды падает обратно в океан.

23% выпадает на сушу (хз)

Немного меньше транспирируется обратно (испаряется с живого вещества – это физиологический процесс). Оставшаяся часть просачивается в почву.

Процесс транспирации и испарения называется эвакотранспирацией.

Цикл углерода

Чистый углерод в природе:

- Алмазы

- Графит

В связанном виде углерод:

- Углекислый газ

- Угарный газ

Углерод в составе углекислого газа поступает на первый трофический уровень в процессе фотосинтеза.

В теле человека 19,4% углерода по массе.

Мировой океан поглощает в 50-60 раз больше УГ, чем наземные экосистемы. Холодные воды мирового океана растворяют УГ, образуя угольную кислоту, карбонатные и бикарбонатные ионы.

Существует и обратный процесс, в ходе которого часть углерода выделяется из океана в виде УГ. Другая часть углерода, содержащаяся в мертвых организмах, опускается на дно и накапливается в осадочных породах. Это есть явление стагнации – естественной блокировки круговорота какого-либо вещества.

500 * 10⁹ тонн углерода находится в лесах.

При выделении лишнего углерода в атмосферу наблюдается парниковый эффект.

Принцип Лешталье Брауна

…

Выбрасываем 150 млрд тонн в год.

Углерод задерживает 50-65% тепла

Метан – 20%

NxOy – 5%

другие – 10-25%.

3 мм каждый год поднимается уровень океана, температура за 100 лет поднялась на 0,5 – 0,6 градусов.

Таяние ледников изменит Альбедо Земли – отношение отраженного светового потока к падающему – со всеми вытекающими последствиями. Самый большой процент отражения у Северного Ледовитого океана.

Плюсы:

- на 30% повышается урожайность СХ культур, для России в ближайшие 100 лет – это плюс: тает вечная мерзлота, судоходство по ледовитому океану круглый год.

В июне 1988 года в Торонто была конференция, которая рекомендовала к 2005 году на 20% сократить выбросы ЦО2. В 1992 год конференция ООН в Рио де Жанейро призывала к 2000 году стабилизировать выброс ЦО2 на уровне 90 года. По Киотскому соглашению страны должны были сократить выбросы на 5,2%, а страны ЕС – на 8%. Россия до 12 года могла оставить выбросы на уровне 90 года. США и Китай не подписали этот протокол. В 2009 года снова предпринята попытка, но, хули, увы.

Круговорот Серы.

H2S – сульфиды – FeS2 –почти не растворяется

SO2 – H2SO4 – сульфаты

Резервный фонд Серы находится не только в литосфере, но и в атмосфере.

Сероводород выделяется редуцентами при разложении, а затем хемосинтезирующие бактерии окисляют его до элементарной серы или сульфатов, доступных продуцентам.

Стагнация происходит в глубоководных осадках, сульфатная сера образует залежи гипса. Глубоко под землей сероводород в присутствии оксидов железа образует сульфиды железа.

Сжигая большое количество ископаемого топлива с высоким содержанием серы, пришли к тому, что 150 млн тонн в год выбрасывается двуокиси серы (вулканы – 30 млн). Получаем кислотные дожди (pH < 5.6)

Кислотные дожди – трансграничные загрязнения.