Важнейших биогенных элементов в биосфере. Имитационная модель цикла углерода

7.1 Цель: Изучить основные пути движения атомов углерода, кислорода, азота и фосфора в биосфере и современные нарушения биологических круговоротов.

7.2 Теоретическое введение

Единственный способ сделать биогенные элементы неисчерпаемыми – это вовлечь их в круговороты. На Земле выделяют большой (геологический) и малый (биологический) круговороты. Большой длится сотни тысяч и миллионы лет. Он состоит в том, что горные породы подвергаются разрушению, продукты выветривания сносятся водой в мировой океан и образуют осадочные породы, которые при поднятии морского дна когда-нибудь вновь оказываются на суше и все повторяется. Биологические круговороты важнейших биогенных элементов приведены на схемах 1-4.

Биологические круговороты связаны с поглощением растениями (продуцентами) неорганических веществ из почвы и воздуха, образованием органических веществ, передачей их по цепям питания и разложением микроорганизмами (редуцентами) опять до неорганических веществ.

Одни круговороты (С, О и N) называют круговоротами газов, так как они содержат газовую фазу, а другие, не содержащие ее, (Р, S) - осадочными.

Человеческая деятельность вызывает антропогенные нарушения биологических круговоротов.

Нарушение круговорота углерода связано с увеличением концентрации СО₂в атмосфере, ведущим к парниковому эффекту. Оно вызвано сжиганием большого количества горючего, дегумификацией почв (разложением гумуса), осушением болот и вырубкой лесов, поглощающих большую часть СО₂.

Глобального уменьшения количества О₂ в атмосфере за счет сжигания топлива и уничтожения лесов пока не отмечается. Важнейшее антропогенное нарушение круговорота кислорода – это разрушение озонового экрана Земли за счет выбросов ХФУ (хлорфторуглерода = фреона) из холодильных установок, аэрозольных баллончиков, пенопласта и т.д.

Антропогеные нарушения круговорота азота связаны с ослаблением биологической азотфиксации и загрязнением нитратами водных экосистем, являющимся, наряду с загрязнением фосфатами, причиной эвтрофикиции.

Нарушение круговорота фосфора связано с оттоком фосфора в океан, откуда его пока не извлекают, и эвтрофикацией водных экосистем.

Схема 1 Важнейшие элементы круговорота кислорода