 |
 |
 |
 |
|
 |
 |
10
внешнюю среду. Эти замкнутые пути называют биогеохимическими циклами. В каждом круговороте
различают два фонда: резервный, включающий большую массу движущихся веществ, в основном
небиологических компонентов, и подвижный, или обменный, фонд – по характеру более активный, но
менее продолжительный, отличительной особенностью которого является быстрый обмен между
организмами и их непосредственным окружением.
Биогеохимические циклы можно подразделять на два типа: 1) круговорот газообразных веществ с
резервным фондом в атмосфере и гидросфере (океан), 2) осадочный цикл с резервным фондом в земной
коре.
Из 90 с лишним элементов, встречающихся в природе, 30– 40 необходимы для живых организмов.
Человек уникален не только тем, что его организм нуждается в 40 элементах, но и тем, что в своей
деятельности использует почти все другие имеющиеся в природе элементы.
Круговорот азота. Азот составляет около 80% атмосферного воздуха и является крупнейшим
резервуаром и предохранительным клапаном атмосферы. Однако большинство организмов не могут
усваивать азот из воздуха. Между тем азот участвует в построении всех белков и нуклеиновых кислот.
Усваивать азот из воздуха способны только некоторые организмы – бактерии, которые существуют в
симбиозе с бобовыми растениями (горох, фасоль, соя). Они поселяются на корнях бобовых растений,
образуя клубеньки, в которых и происходит химическая фиксация азота. Азот могут усваивать также
сине-зеленые водоросли, называемые цианобактериями. Они образуют симбиоз с плавающим
папоротником, который растет на заливаемых водой рисовых полях и до высадки рассады риса
удобряет эти поля азотом. Первый этап фиксации атмосферного азота приводит к образованию аммиака
и называется аммонификацией (рис. 1.1). Аммиак используется растениями для синтеза аминокислот,
из которых состоят белки. Второй этап фиксации азота микроорганизмами – нитрификация, при этом
образовавшийся аммиак преобразуется в соли азотной кислоты - нитраты. Нитраты усваиваются
корнями растений и транспортируются в листья, где происходит синтез белков. Процесс разложения
белков, осуществляемый особой группой бактерий, называется денитрификацией. Распад идет сначала с
образованием нитратов, потом аммиака и, наконец, молекулярного азота. Содержание азота в живых
тканях составляет около 3% его содержания в обменных фондах экосистем. Общее время круговорота
азота – примерно 100 лет.
Круговорот углерода. Круговороты углекислоты и воды в глобальном масштабе – самые важные
для человечества биогеохимические круговороты.
В круговороте СО2 атмосферный фонд невелик по сравнению с запасами углерода в океанах,
ископаемом топливе и других резервуарах земной коры. До наступления индустриальной эры потоки
углерода между атмосферой, материками и океанами были сбалансированы. Но в XX в. содержание
СО2 постоянно растет в результате новых техногенных поступлений (сжигание горючих ископаемых,
деградация почвенного слоя, сведение лесов и т.д.). В 1800 г. в атмосфере Земли содержалось 0,29%
СОз; в 1958 - 0,315%, а к 1980 г. его содержание выросло до 0,335%. Если концентрация СО2 вдвое
превысит доиндустриальный уровень, что может случиться в середине XXI в., то температура