Материал: 1679

вание озона расходуется около 5 % поступающей на Землю солнечной энергии. Эта реакция обратима: при разложении озона образуется свободный кислород (О2) и выделяется большое количество энергии, что обуславливает высокую температуру в верхних слоях атмосферы.

Кроме атмосферы, большое количество кислорода содержится в литосфере и гидросфере (кислородсодержащие горные породы).

Общее количество кислорода, находящееся в резерве в лито- и гидросфере, составляет 590·104 т. В состоянии свободного обмена содержится значительное меньшее количество кислорода – всего 39·104 т. Это газообразный кислород, а также кислород, входящий в состав живых организмов, и растворимые соединения. Большое количество атмосферного кислорода расходуется на процессы окисления горных пород, а также на реакции, протекающие при извержении вулканов.

Огромную роль в круговороте кислорода играют живые организмы.

Рис. 9. Биогеохимический цикл кислорода

Продуценты производят свободный кислород в процессе фотосинтеза, причем от фотосинтетиков океана кислорода поступает в 8 раз больше, чем от наземных растений. Значительная часть этого кислорода расходуется на процесс дыхания. Фотосинтез и дыхание являются взаимосвязанными процессами, обеспечивающими постоянное содержание кислорода в атмосфере.

Именно появление в атмосфере большого количество свободного кислорода в результате деятельности продуцентов прошлых геологических эпох во многом способствовало развитию жизни на Земле. В.И. Вернадский писал: «Жизнь, создающая в земной коре свободный кислород, тем самым создает озон и предохраняет биосферу от губительных

коротких излучений небесных светил». Возникновение озонового слоя способствовало выходу жизни из океанов и заселению суши.

Обмен кислорода в живой природе (биологический круговорот) совершается сравнительно быстро. Подсчитано, что для полного обновления всего кислорода, содержащегося в атмосфере, требуется около 2000 лет. По геологическим меркам – небольшой срок.

В настоящее время на биогеохимический цикл кислорода все большее влияние оказывает деятельность человека. Огромное количество свободного кислорода тратится на процессы сжигания топлива и окисления загрязняющих веществ. Вырубка зеленых насаждений сопровождается уменьшением общей интенсивности фотосинтеза на планете. При этом нарушается равновесие процессов синтеза и потребления свободного кислорода, следствием чего является постепенная потеря круговоротом цикличности.

2.2.3. Биогеохимический цикл углерода

Из всех известных биогеохимических циклов наиболее интенсивным является круговорот углерода. Продолжительность одного цикла в этом случае − всего 300 лет.

Цепь из атомов углерода составляет основу всех органических веществ: белков, жиров, углеводов и других соединений, необходимых для жизнедеятельности всех живых организмов.

Циркуляция углерода между живой и неживой природой происходит с высокой скоростью. Основными неорганическими соединениями углерода являются его оксиды (СО2 и СО), а также карбонаты, составляющие карбонатные горные породы.

Наиболее подвижным соединением углерода в атмосфере, играющим большую роль в круговороте, является углекислый газ (СО2).

На рис. 10 приведен биогеохимический цикл углерода.

Основным резервом углерода являются запасы углеродсодержащих горных пород (карбонатов, доломитов и др.) на дне океана и в земной коре, а также ископаемые виды топлива. Резерв углерода в атмосфере значительно меньше, но он играет большую роль в круговороте из-за своей подвижности.

Углекислый газ атмосферы потребляется продуцентами в процессе фотосинтеза с образованием органического вещества. Ежегодно растениями связывается около 46 млрд т углерода. Часть его в процессе питания передается животным. При дыхании растений и животных углерод выделяется в виде углекислого газа, который опять поступает в атмосферу. Продукты жизнедеятельности растений и животных, а также мертвое органическое вещество разлагается редуцентами с окислением

Фосфор входит в состав клеточных мембран, ферментов костных тканей, то есть является необходимым элементом протоплазмы всех живых организмов. Цикл фосфора менее совершенен, чем цикл азота. Большие массы соединений фосфора могут переходить в глубинные отложения, выходя из круговорота на долгое время.

Особенностью круговорота фосфора является то, что в процессе циркуляции элемент не образует газообразных соединений. Резерв фосфора сосредоточен не в атмосфере, а в литосфере в виде фосфоросодержащих пород. Поэтому биогеохимический круговорот фосфора (рис. 11) относится к осадочным циклам.

Основная масса фосфора на Земле сосредоточена в виде изверженных (апатиты) и осадочных (фосфориты) пород. В процессе эрозии и выветривания горных пород образуются растворимые соединения фосфора, которые могут поглощаться растениями.

Производство

удобрений и моющих средств Возвращение фосфора

на сушу

Рыболовство, Фосфатные морские птицы

горные

породы

Рис.11. Биогеохимический цикл фосфора

В тканях растений синтезируются органические фосфоросодержащие соединения, которые в процессе питания могут переходить к животным. Из продуктов жизнедеятельности и останков растений и животных фосфор выделяется в виде неорганических соединений, которые могут быть опять вовлечены в биологический круговорот, а могут перейти в глубинные отложения в процессе минерализации.

Растворимые соединения фосфора непрерывно поступают в Мировой океан с речными водами. Большое количество фосфора содержится в тканях морских организмов. Отмершие останки организмов опускаются на дно и образуют массивные отложения фосфоросодержащих пород на дне океана.